淺談混凝土的冬季施工技術

【摘 要】 本文通過對冬季混凝土施工的影響因素進行分析，提出了解決問題的根結所在，并提出了具體解決的四種方法：調整配合比法、蓄熱法、外部加熱法、摻外加劑法。四種方法有效地保證了混凝土澆筑后的前期強度達到受凍臨界強度，后期強度不影響穩步增長。使混凝土冬季施工達到設計強度與耐久性要求。

【關鍵詞】 混凝土；冬季施工；臨界強度；影響因素；解決方法

Winter concrete construction and technology

ZHU Yong-jun

（Agricultural Service Center the Town of Yiting， Yiwu 322005， China）

【Abstract】 This Article introduces the concrete construction in winter the influence analysis.Put forward the existing problems in the construction and four kinds of solution：Ratio， storage，heating， admixture.The four methods can ensure the concrete construction after reaching the hardy critical strength，does not affect the strength of concrete.Assurance of concrete in winter construction can meet the design requirements and durability strength.

【Key word】 Concrete；Winter construct

ion；Critical strength；Influence factors Solution

引言

我國許多地方冬季日平均氣溫在5度以下。由于受工期的約束以及其他一些因素的影響，許多工程的混凝土冬季施工在所難免。目前，國內外對混凝土的冬季施工理論和方法的探索研究認為：在室外平均氣溫低于5度或最低氣溫低于-3度時混凝土工程應采取冬季施工措施。確保在凍結前其強度達到混凝土受凍臨界強度。大量的實踐表明，[1]這臨界強度不得低于設計強度的40%或強度值不得低于5兆帕，對大體積外部混凝土及鋼筋混凝土應不得低于10兆帕。

1 影響施工原因分析

影響混凝土的冬季施工原因分析：

（1）混凝土的拌和物澆筑后之所以能逐漸凝結和硬化，直至獲得最終強度。是由于水泥水化作用的結果。而當室外氣溫降低到0度及以下時，混凝土未達到受凍臨界強度，而存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液態水轉為固態冰。這樣參于水泥水化作用的水隨溫度的降低而降少，直到停止，影響其強度。

（2）水變成冰后，體積約增大9%。同時產生冰晶應力，使混凝土內部結構產生微裂縫，影響混凝土強度的增長，解凍后其強度雖有所增長，但其結構已不能恢復原狀，混凝土的強度、抗凍、性能均顯著低于正常值。

2 解決方法

從上述原因分析可以知道，冬季的混凝土施工需解決問題：

（1）如何防止混凝土在未達到受凍強度值的早期凍害。

（2）如何保證混凝土的后期強度和耐久性滿足工程要求。

大量的理論和實踐證明解決以上問題常采用四種方法。

2.1 調整配合比法

當氣溫在0度左右時適用。具體做法有以下幾種方法：

（1）采用高標號水泥。即采用活性高水化熱大的水泥。

（2）增加水泥用量。每立方米混凝土的水泥用量不少于300千克。

（3）降低水灰比的方法。降低水灰比是提高混凝土的抗凍性、提高混凝土的密實度的主要措施。水灰比是反映水與水泥質量之比的一個參數。[2]一般來說，水泥水化需要的水份僅占水泥質量的25%左右。也就是說水灰比為0.25時，即可保證水泥完全水化。但此時水泥漿稠度過大，混凝土的工作性滿足不了施工要求。為了滿足混凝土的工作性要求，水灰比通常需在0.4以上。因此在正常施工中，隨著水灰比的增大，混凝土完全硬化后，多余的水分就會揮發形成大量的空隙，尤其是冬季混凝土施工早期多余的水分易受凍，后期形成空隙。影響混凝土的強度和耐久性。因此混凝土的冬季施工應適當降低水灰比。[2]具體應根據JGJ55-2000可知混凝土在不同環境下的最大水灰比和最小水泥用量見（表1）。

降低水灰比的同時，還應增加混凝土的拌合時間，一般應為常溫下的1.5倍。在拌合時對拌合溫度有以下限制：對大體積混凝土一般不大于12度，對薄壁結構不大于17-25度。同時要求在各種情況下拌合溫度都能保證入倉澆筑溫度不低于5度。試驗證明，當水灰比小于0.6時，室內混凝土強度增長到設計強度的15%～20%時，如再遭凍結，則影響不大。只不過強度增長緩慢而已。所以說冬季混凝土施工的水灰比應偏小，但要考慮拌和與振搗施工。此方法施工簡單，但不經濟，需增加混凝土的成本或人工。尺度需人為掌握與控制。

2.2 蓄熱法

主要用于室外氣溫在 -10度以上的溫度及厚大結構和地下結構的混凝土。具體做法是利用水泥的水化熱和加熱原材料的熱量，在混凝土澆筑后用適當的保溫材料覆蓋，防止熱量過快散失，從而延緩混凝土的冷卻速度，使其在正溫下硬化超過受凍臨界強度，達到不受凍的目的。拌制時，給原材料加熱，首先給水加熱，[3]水加熱溫度不超過60度，以免水泥假凝，使混凝土強度降低。如熱量仍不足，可以給骨料加熱，但骨料加熱溫度不超過50度，如熱量仍不夠。可改拌和水溫為60度以上，但不超過80度。但拌制時先給砂和石子拌和后使溫度降到60度以下再加水泥進行拌和。但千萬不能給水泥加熱。施工中水.骨料需加熱的溫度可由熱工計算確定。澆筑同時在混凝土表面用保溫材料（草簾.草袋.鋸木.爐渣.干松土.泡沫塑料.礦棉等）覆蓋。如采用保溫模板應采用雙層模板，中間填塞鋸末隔熱。此法施工簡單.經濟是一種不采取另外加熱措施的簡單而經濟的養護方法，也是混凝土冬季施工的優先考慮的方法。

2.3 外部加熱法

主要用于氣溫—10度左右，而構件并不肥大的工程。通過加熱混凝土構件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，或直接對混凝土加熱，使混凝土處于正溫條件下能正常硬化。具體做法：

（1）火爐加熱法；一般在較小的工地使用。方法簡單，易于操作，但室內溫度不高，比較干燥，放出的二氧化碳會使新澆的混凝土表面碳化，影響質量。

（2）蒸汽加熱法：用篜氣使混凝土在濕熱條件下硬化。使混凝土的強度迅速增長，甚至1-3天后即可拆模。常溫下養護效果視養護的溫度而定，[4]溫度低于60度效果不夠好，在60度養護二晝夜可達到28天強度的70%，在80-90度左右養護效果最理想，但施工現場的溫度條件很難維持這個溫度。此法雖易控制，加熱溫度均勻，但費用較高，勞動條件也不理想。一般只適用于預制構件。

（3）電加熱法：主要用于鋼筋混凝土，將鋼筋作為電極，或將熱器貼在混凝土表面，使電能轉化成熱能來提高混凝土的溫度。此法簡單方便，熱損失較少，易控制。但熱能消耗大。

（4）紅外線加熱法：以高溫電加熱器或氣體紅外線發生器，對混凝土進行密封輻射加熱。此法可使混凝土在較高的溫度下硬化。不僅強度增長快，而且效果較好。但設備復雜，能耗多，費用較高。僅用于小范圍及要求較高的特殊結構的混凝土。

2.4 摻外加劑法

外加劑有二大類：一類是抗凍劑。它使混凝土在負溫條件下繼續硬化而不受凍害。保持混凝土的水分不受凍結，促使凝結硬化。另一類是早強劑、速凝劑。早強劑它使混凝土早期強度迅速增長，在凍害前達到要求強度。速凝劑使混凝土快速凝結硬化，早期強度高，主要用于噴射混凝土和滑模施工。據試驗常見的抗凍劑有硫酸鈉，[1]其摻量為水重的3%。亞硝酸鈉，其摻量為水重的2%～8%，與氣溫相關聯，氣溫在-3度時為2%，氣溫-10度時為8%，其余可用內插法計算。摻入最常見早強劑有三乙醇胺，其摻量不得超過水泥重量的0.05%；録化鈉不得超過水泥重的1%；録化鈣不得超過水泥重量的2%；紅星速凝劑不得超過水泥重量的4%。這是一種只需在混凝土中摻入外加劑就能使其在負溫條件下繼續硬化而不受凍的方法。是一種使水泥在一定負溫范圍內繼續水化，從而使混凝土的強度逐步發展，近年來應用日廣。

結論

上述四種冬季混凝土施工方法各有利弊，其適用范圍都受一定條件的約束。應根據施工時的氣溫情況、施工條件、工程結構狀況、工期緊迫程度、熱源條件以及材料的性能與價格等來選擇施工方案。一般來說，同一個工程可以有一個或幾個不同的冬季混凝土施工方案。我們要統籌兼顧用辯證的、科學的眼光進行比較，使施工方案達到用最短的工期、最低的費用、來獲得最優良的工程質量。也就是工期、費用、質量達到最佳化得目的。

參考文獻

[1] 王鴻喜．普通房建施工簡明手冊[M]．中國鐵道出版社， 1985．

[2] 魏鴻汗．建筑材料[M] ．中央廣播電視大學出版社， 2006．

[3] 吳安良．水利工程施工[M]．北京：水利水電工程出版社，1991．

[4] 周克己．水利工程施工[M]．中央廣播電視大學出版社， 2006．

作者簡介

朱勇軍（1966-），男，浙江義烏人，水利助理工程師，市政二級建造師。現任義烏市義亭現代農業示范園區建設指揮部副總指揮。