關于薄壁橋臺混凝土墻身冬季施工質量控制探討

靳花杰，陳旭東

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

1 薄壁橋臺混凝土墻身冬季施工要求

混凝土冬季施工的特點有以下兩點：①由于冬季的環境及溫度對混凝土施工的不利影響，是造成工程質量事故易發的多發季節。其現質量事故出現的幾率將達到全年質量事故發生幾率的三分之二以上。②質量事故出現的滯后性和隱蔽性。工程是冬季實施的，問題一般都是在春季才開始漸漸暴露出來的，問題輕的維修，問題較為嚴重的就得返工，這樣不但給施工造成很多損失，而且還會減少工程的使用壽命。冬季施工由于技術要求復雜，而且準備時間較短，如果這一環節跟不上，倉促施工，就很容易造成質量事故的發生。

2 混凝土的強度變化原理

混凝土拌和物澆灌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。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當溫度升高時，水化作用加快，強度增長也較快；而當溫度降低到0℃時，存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液態變為固態。這時參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強度增長相應較慢。溫度繼續下降，當存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變為固相時，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。水變成冰后，體積約增大9%，同時產生約2500kg/cm2的冰脹應力。這個應力值常常大于水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即旱期受凍破壞）而降低強度。由此可見，在冬季混凝土施工中，水的形態變化是影響混凝土強度增長的關鍵。

3 混凝土冬季施工方法

（1）綜合蓄熱施工方法。綜合蓄熱施工方法簡單的來說就是在蓄熱保溫的基礎上，利用混凝土初始自身儲存的熱量和水泥在釋放出來的熱量，加上化學外加劑綜合措施，創造加速混凝土硬化條件。用這種方法拖延混凝土的硬化速度，從而使混凝土由最初溫度降到最低溫度之前盡快的達到受凍前的臨界強度的一種施工方法。

（2）摻加化學外加劑。這里的化學外加劑一般指的是防凍劑，通過添加化學外加劑來影響混凝土的性能。這種方法具有節約能源、操作簡單且造價成本低等優點，以成為混凝土冬季施工一種行之有效的方法。

4 混凝土在冬季施工時應采取的措施

4.1 防止混凝土裂縫產生的措施

（1）水泥。由于溫差主要是由水化熱產生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱是礦物成分與細度的函數，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調整水泥的細度模數，另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細度適當減小，因為水泥的細度會影響水化熱的放熱速率，試驗表明比表面積每增加100cm2/g，1d的水化熱增加 17～21J/g，7d和20d均增加4～12J/g。

（2）摻加粉煤灰。為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，我們可以把部分水泥用粉煤灰代替，摻入粉煤灰主要有以下作用：①其中的硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產物進行二次反應，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②能夠參加二次反應的界面相應增加，在混凝土中分散更加均勻；③同時，粉煤灰的火山灰反應進一步改善了混凝土內部的孔結構，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結構進一步的細化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應收縮值也減少。

（3）加入外加劑。加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機會，外加劑對混凝土收縮開裂性能有以下影響：減水劑對混凝土開裂的影響；緩凝劑對混凝土開裂的影響。減水劑的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對防止開裂是十分有利的。

緩凝劑的作用：①延緩混凝土放熱峰值出現的時間，由于混凝土的強度會隨齡期的增長而增大，所以等放熱峰值出現時，混凝土強度也增大了，從而減小裂縫出現的機率，②改善和易性，減少運輸過程中的塌落度損失。

（4）引氣劑對混凝土開裂的影響。引氣劑在混凝土的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。要注意的是：外加劑不能摻量過大，否則會產生負面影響，在GB8076～1977中規定，摻有外加劑的混凝土，28d的收縮比不得大于135%，即摻有外加劑的混凝土收縮比基準混凝土的收縮不得大于35%。

4.2 混凝土的保溫措施

蓄熱法，這種方法工藝簡單而且施工費用不多，具體做法是在混凝土合成之前，對原材料進行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和灌溉以后還儲存著一些熱量，這樣可以使水泥水化速度變快，并做好的混凝土的保溫工作，爭取在溫度下降到零攝氏度之前，使新澆的混凝土達到最好的抗凍效果。

外部加熱法，這種方法的具體做法是將混凝土周圍的空氣加熱，并將熱量傳給混凝土或是直接對混凝土加熱，可使混凝土能在適應的溫度下正常的硬化。此種方法具體又分為火爐加熱、蒸氣加熱、電加熱和紅外線加熱。

調整配合比方法，這種方法的具體做法是盡量降低水灰的比例，稍微增加水泥的用量，增加水化的熱量。

5 混凝土冬季施工方法的選擇

根據氣溫變化將冬季施工劃分為兩階段，并分別采取不同的施工方法。

（1）混凝土0℃左右施工方法。溫度在0℃左右時，混凝土拌和不需要采取溫控措施。但為了用最短的工期、最低的施工費用，來獲得最優良的工程質量，實驗室將普通硅酸鹽水泥改用為早強硅酸鹽水泥，并根據施工時的氣溫情況調整配合比。其次是盡量降低水灰比，稍增水泥用量，并摻用引氣劑。目的是增加水化熱量，縮短達到齡期強度的時間，加入引氣劑后生成的氣泡，相應增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動性，改善其黏聚性及保水性，緩沖混凝土內水結冰所產生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。試驗結果表明該措施一般3天抗壓強度大約相當于普通硅酸鹽水泥7天的強度，效果較明顯。

（2）混凝土-10℃左右施工方法。溫度在-10℃左右或更低時，混凝土在采取0℃左右施工方法同時還要采取溫控措施。混凝土拌和前一定要對砂石料、水進行加熱。由于砂石料棚的密封性及保暖性能差，棚內溫度一般超不過5℃。那么要保證混凝土不遭受凍害且到施工現場的溫度≥7℃，對水溫及混凝土出站溫度的控制就是重點。

以我標段為工程實例：混凝土重量比水泥：砂：石：水=390:739:1052:195（ 1:1.89:2.7:0.5），砂、石 、水泥 的 溫 度 均 為3℃。攪拌溫度與環境溫差40℃,那么由路橋施工計算手冊查得混凝土攪拌至澆筑時損失的溫度為13℃，所以混凝土在拌合站內的最低溫度為20℃才能滿足施工要求。水的溫度可用下式計算得出：水的加熱溫度TW：

20×[0.92×（ 1+1.89+2.7）+0.5×4.2]=0.92×(1×3+1.89×3+2.7×3)+0.5×4.2TW

TW=59.2℃

此施工方法需要專人監控材料、天氣、水、以及混凝土出站、澆筑時的溫度，動態的控制水的加熱溫度，從而用最低的施工費用，來獲得最優良的工程質量。

（3）混凝土在運輸、澆筑、養生過程中的溫度控制。為防止加溫混凝土在運輸過程中散熱過快，主要從運輸車輛、運輸路況及施工生產三方面下考慮。首先用棉被將罐車混凝土罐四周包裹嚴實；其次保持路線暢通，無堵塞；最后合理組織施工確保溫控標準。在生產中，隨時有各種突發事件，以致耽誤混凝土料的入倉時間，使本已加溫的混凝土料在空氣中逐漸冷卻，致使達不到混凝土澆筑中的溫度要求。因此在運輸過程中，合理調配運輸車輛，縮短運輸時間，盡量減少轉運次數，降低混凝土運輸、吊運過程中的溫度損失，有效保證混凝土料入模澆筑溫度。混凝土澆筑前對結合面進行加熱，防止混凝土結合處溫度過低而產生凍害。

混凝土的養護方法須合理選擇并根據技術經濟比較和熱工計算及施工具體條件確定。正確的養護可以避免混凝土產生溫度收縮裂縫和受凍。冬季混凝土施工一般優先采用暖棚蓄熱法養護，在裸露混凝土表面采用塑料布等防水材料覆蓋并進行保溫，在負溫情況下不澆水養護。保溫材料采用一布一膜（無紡布300g，塑膜 0.3mm），膜面朝上，或兩層塑膜一層氈布。對邊、棱角部位的保溫厚度增大到面部的2～3倍。當氣溫較低、結構表面積較大、蓄熱法不能適應強度增長速度的要求時，可根據具體情況選用蒸汽加熱、暖棚加熱等方法進行。混凝土養護初期的溫度，不低于防凍劑規定的溫度。混凝土強度未達到設計強度的30%不受凍；在充水凍融條件下混凝土受凍時，不低于設計強度的75%。及時進行現場氣溫、養護混凝土的溫度測定，以便隨時調整混凝土養護措施。

6 結語

薄壁橋臺混凝土墻身在冬季施工，首先要充分掌握冬季施工的方法，從而制定符合工程需要的有效措施。在不同的施工過程中，根據工地的現有條件，因地制宜，采用最合適的施工方法使冬季混凝土施工達到最佳效果，以確保整個工程的質量。

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