混凝土冬期施工

牛穎蘭（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

資料顯示，我國(guó)北方地區(qū)冬季寒冷干燥，建設(shè)工程的冬期施工面臨挑戰(zhàn)，且冬期施工工期一般為3個(gè)月～6個(gè)月，工程所占的比重最高可達(dá)30%。而在建筑工程建設(shè)項(xiàng)目中，均要求加快建設(shè)速度，使工程早日投入使用。如在較長(zhǎng)的冬期中停止建設(shè)，將會(huì)嚴(yán)重制約項(xiàng)目建設(shè)速度和資金、設(shè)備等的周轉(zhuǎn)效率。因此，研究與發(fā)展、推廣應(yīng)用建筑工程冬期施工技術(shù)勢(shì)在必行。在這個(gè)季節(jié)，也是工程質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)的多發(fā)季節(jié)。所以，采取必要的施工措施，是確保工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度的關(guān)鍵，亦可減少工程建設(shè)的消耗，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 冬期施工期限劃分的原則［1］

在一般工業(yè)與民用建筑工程中，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5℃即進(jìn)入冬期施工；當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5天高于5℃即解除冬期施工。

當(dāng)未進(jìn)入冬期施工前，突遇寒流侵襲氣溫驟降至0℃以下時(shí)應(yīng)按冬期施工方案對(duì)工程采取應(yīng)急防護(hù)措施。

2 混凝土冬期施工的特點(diǎn)

研究［2］發(fā)現(xiàn)，在低溫條件下，混凝土凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，0～4℃的混凝土凝結(jié)時(shí)間比15℃時(shí)延長(zhǎng)3倍；溫度降至-0.3℃～0.5℃時(shí)，混凝土開(kāi)始凍結(jié)，凍結(jié)后水泥水化反應(yīng)基本停止，在-10℃時(shí)，水泥水化完全停止，混凝土強(qiáng)度不再增長(zhǎng)。

一旦混凝土孔隙中的水結(jié)冰，將會(huì)產(chǎn)生大約9%的體積膨脹，對(duì)孔壁造成相當(dāng)大的壓應(yīng)力（可達(dá)100MPa左右），使混凝土結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞而降低強(qiáng)度，即發(fā)生凍害。此外，混凝土中的水結(jié)冰后，還會(huì)在骨料和鋼筋表面上形成顆粒較大的冰棱，減弱了水泥漿與骨料以及鋼筋的粘結(jié)力，從而進(jìn)一步降低混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)氣候轉(zhuǎn)暖冰棱融化后，又會(huì)在混凝土內(nèi)部形成較多的孔隙，嚴(yán)重降低了混凝土的密實(shí)性和耐久性。實(shí)踐表明，混凝土凍結(jié)時(shí)間越早，強(qiáng)度損失越大，耐久性越差。以后即使溫度回升，水泥也不能恢復(fù)水化并發(fā)展強(qiáng)度。所以，對(duì)于冬期施工的混凝土，應(yīng)采取必要的措施，防止混凝土早期被凍壞。

3 混凝土冬期施工的措施

3.1 嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量

3.1.1 水泥

冬期施工的混凝土配制宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，混凝土最小水泥用量不宜低于280kg/m3，水膠比不應(yīng)大于0.55。所選用的水泥，其技術(shù)性質(zhì)應(yīng)滿足要求。

3.1.2 骨料

粗、細(xì)骨料是混凝土的基本組成材料，在混凝土中占總體積的70%～80%。采用級(jí)配良好、品質(zhì)優(yōu)良的骨料是保證混凝土質(zhì)量的重要條件之一。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制粗、細(xì)骨料的質(zhì)量。冬期施工的混凝土中所采用的骨料，除質(zhì)地堅(jiān)硬，具有良好的顆粒級(jí)配，適宜的粗細(xì)程度，還應(yīng)清潔，不得含有冰、雪、凍塊及其他易凍裂的物質(zhì)。摻加含有鉀、鈉離子的防凍劑混凝土，不得采用活性骨料或在骨料中混有此類物質(zhì)的材料。

3.1.3 水

水質(zhì)應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拌合用水》（JGJ63-1998）的規(guī)定。

3.1.4 混凝土外加劑

冬期混凝土應(yīng)優(yōu)先選擇與澆筑時(shí)預(yù)計(jì)環(huán)境溫度相適應(yīng)的防凍劑，要求其性能穩(wěn)定，不引起鋼筋的銹蝕，還應(yīng)避免堿－骨料反應(yīng)的發(fā)生。

3.2 調(diào)整混凝土配合比

設(shè)計(jì)冬期施工的混凝土配合比時(shí)，可以采用提高混凝土配制強(qiáng)度、摻加混凝土外加劑等方法，有效地提高混凝土的早期強(qiáng)度，防止混凝土受凍破壞。

如：蘭州某公司儲(chǔ)用設(shè)施改造工程，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，坍落度為35～50mm，采用機(jī)械攪拌，機(jī)械振搗。原材料：普通硅酸鹽水泥42.5級(jí)，永登“祁連山”牌；河砂，Mx=2.8；卵石，粒徑5～40mm；防凍劑，甘肅省建筑科學(xué)研究院生產(chǎn)。上述材料的技術(shù)指標(biāo)及拌合用水均符合要求。施工條件：冬期施工。

該工程的混凝土配合比在設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)際采用的強(qiáng)度等級(jí)較原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)提高了一級(jí)，即由C25提高為C30。則混凝土的配制強(qiáng)度［3］由

fcu，o ≥ fcu，k +1.645σ

=25+1.645×5.0

=33.2N/mm2

提高至： fcu，o ≥ fcu，k +1.645σ

=30+1.645×5.0

=38.2N/mm2

當(dāng)拌合用水量不變的情況下，配制強(qiáng)度提高，則計(jì)算出來(lái)的水灰比減小。而一般情況下（即振搗密實(shí)的情況下），水灰比愈小，混凝土的強(qiáng)度就愈高。這也是改善混凝土冬期施工質(zhì)量的重要措施之一。

3.3 選擇與工程相適宜的施工方法

此次施工過(guò)程中，本著既經(jīng)濟(jì)、合理，又能保證混凝土強(qiáng)度和耐久性的原則，通過(guò)以下幾點(diǎn)措施，確保了混凝土冬期施工的質(zhì)量。

3.3.1 原材料預(yù)熱

冬期施工的混凝土，可對(duì)拌合用水預(yù)熱，按此方法仍不能滿足要求時(shí)，亦可對(duì)粗、細(xì)骨料進(jìn)行預(yù)熱。水和骨料的加熱溫度應(yīng)根據(jù)熱工計(jì)算確定，但同時(shí)還要滿足《建筑工程冬期施工規(guī)程》（JGJ104-2011）的規(guī)定。當(dāng)采用42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥時(shí)，水的溫度不得超過(guò)60℃；骨料的溫度不得超過(guò)40℃。但不得對(duì)水泥預(yù)熱，應(yīng)提前放置在保溫棚中，使其處于正溫環(huán)境下。只有這樣，在拌合過(guò)程中，才有利于促進(jìn)水泥的正常水化，保證混凝土強(qiáng)度的持續(xù)發(fā)展，避免混凝土早期遭受凍害。

3.3.2 摻加防凍劑，采取負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法

該工程在施工過(guò)程中，采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法，即在混凝土中摻入防凍劑，使其在負(fù)溫條件下能夠不斷硬化，并能在混凝土溫度降到防凍劑規(guī)定溫度前達(dá)到受凍臨界溫度的施工方法。

此次所選用的防凍劑可用于－10℃的環(huán)境中，根據(jù)該防凍劑的性能并經(jīng)多次試驗(yàn)，確定了防凍劑的最佳摻量，其摻量為水泥質(zhì)量4%。摻入防凍劑后，大幅度地降低了拌合水的冰點(diǎn)，有效防止在塑性狀態(tài)和早期混凝土內(nèi)部水分結(jié)冰膨脹、凍傷混凝土。使混凝土中的水在負(fù)溫條件下仍處于液相狀態(tài)，水泥的水化反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，從而使混凝土強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)。

3.3.3 嚴(yán)格控制攪拌過(guò)程并保證入模溫度

在冬期施工時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，以保證拌合物的均勻性。且對(duì)攪拌機(jī)預(yù)先用熱水沖洗，但攪拌機(jī)里不得留有存水，否則會(huì)增大混凝土拌合物的水灰比而降低其強(qiáng)度。除此之外，為了防止出現(xiàn)短距離運(yùn)輸及澆筑過(guò)程中造成混凝土熱量的大量散失、表層凍結(jié)、混凝土離析、水泥漿流失、坍落度變化等現(xiàn)象，對(duì)小推車(chē)外壁進(jìn)行必要的保溫處理，并及時(shí)運(yùn)到澆筑地點(diǎn)。混凝土澆筑前，還應(yīng)清除模板和鋼筋上的冰雪和污垢，確保混凝土入模溫度不低于5℃。該工程在施工過(guò)程中，測(cè)得實(shí)際入模溫度高于5℃，滿足了施工要求。

3.3.4 采取必要的保溫措施

本工程采取負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法，從理論角度講，混凝土澆筑完畢后可不進(jìn)行保溫蓄熱，只進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)即可。但為了確保混凝土的質(zhì)量，混凝土中摻加防凍劑的同時(shí)，仍采取了一些必要保溫措施。混凝土澆筑后，除了表面采用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋保護(hù)外，上面再鋪一層干燥狀態(tài)的棉氈保溫，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。另外還要對(duì)模板的外側(cè)用干燥的保溫材料覆蓋，防止混凝土早期受凍，以保證工程質(zhì)量。

3.3.5 養(yǎng)護(hù)期間加強(qiáng)測(cè)溫

測(cè)溫主要是用以監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度變化情況和計(jì)算混凝土的成熟溫度，從而為施工單位控制混凝土質(zhì)量提供依據(jù)。采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)期間的測(cè)溫工作。在混凝土達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度之前應(yīng)每隔2h測(cè)量一次，混凝土達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度后，可停止測(cè)溫。

3.3.6 嚴(yán)格控制拆模時(shí)間

除了采取上述措施外，為了保證混凝土冬期施工的質(zhì)量，還應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的拆模時(shí)間。拆模時(shí)，模板和保溫層在混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度并冷卻到5℃方可拆除，且混凝土表面與環(huán)境溫差大于20℃時(shí)，拆模后混凝土表面應(yīng)及時(shí)覆蓋，使其緩慢冷卻。

該工程在施工時(shí)，為了確保混凝土的質(zhì)量，承重模板拆模時(shí)嚴(yán)格按照同條件養(yǎng)護(hù)的試塊強(qiáng)度進(jìn)行，同時(shí)還考慮了所承受的上部施工荷載的要求。其次，對(duì)混凝土側(cè)模的拆除時(shí)間作了適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)，對(duì)拆模后的混凝土立即用塑料薄膜和棉氈覆蓋，使混凝土強(qiáng)度得以正常發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

冬期混凝土施工是工程施工的難點(diǎn)之一，且對(duì)后續(xù)工程質(zhì)量影響很大，是保證整個(gè)工程質(zhì)量的關(guān)鍵。為了保證混凝土冬期施工的質(zhì)量，在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)工程冬期施工規(guī)程》JGJ/T104的規(guī)定，并根據(jù)工程的實(shí)際情況，制定相應(yīng)的施工方案，以確保冬期施工混凝土的質(zhì)量。

［1］JGJ/T104－2011.建筑工程冬期施工規(guī)程［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

［2］馮浩，朱清江.混凝土外加劑工程手冊(cè)［M］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999，（241－242）.

［3］JGJ55—2011 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.