寒冷地區混凝土冬季施工的質量控制措施

中國有色金屬工業第十四冶金建設公司 云南昆明 650031

摘要：在市政工程施工中，為確保工程早日竣工通車，盡快創造經濟效益，橋梁下部和涵洞、通道、隧道等結構物在冬期進行施工的情況已越來越廣泛，相應的技術措施也越來越多，但怎樣做才算是經濟、實用的，本文將根據工程所在地的氣候特點，從水泥混凝土凍害現象及原因入手，探討寒冷地區冬季混凝土施工的質量控制措施。

關鍵詞：冬季混凝土；寒冷地區；施工；質量控制

工程項目位于云南省迪慶香格里拉縣，該地區主要氣候特點為：氣溫低、冬季長、日照多、輻射強、風力大、水熱同期、蒸發量大、干濕季節分明。年均氣溫一般在4.7～16.5℃，最低為氣溫-27.4℃，極端最高26.6℃，白天增溫劇烈，夜間降溫劇烈，氣溫的日較差大，春季氣溫回升緩慢，土壤冷涼。

水泥混凝土施工環境一般應在不低于5℃的條件下進行。因為混凝土強度增長主要靠水化作用，如果環境氣溫過低，會致使混凝土水化作用緩慢甚至停止，而且一旦周邊溫度降至0℃以下，混凝土中所含的游離水會結冰膨脹，體積增大9%左右，導致混凝土結構松散破壞。因此，如果在晝夜平均氣溫低于5℃的環境中，特別是負溫下進行水泥混凝土施工，必須采取相應的冬季施工質量措施加以保護，確保混凝土強度的增長與形成。

一、水泥混凝土凍害現象及原因

混凝土路面其強度增長主要靠水化作用，水結冰時，水化作用停止，而且水結冰時，體積會膨脹，促使混凝士結構松散破壞。

在混凝土路面冬季施工時易出現早期開裂、起皮、松散等病害現象，混凝土冬季施工中，由于環境溫度較低，水泥的水化反應速度、凝結硬化速度以及強度發展速度都較慢，這將會顯著降低混凝土物理力學性能，如抗壓強度、抗拉強度、抗凍以及耐久性等性能，混凝土或砂漿澆注后，若養護不當就會造成早期強度不夠而產生凍融裂縫。起皮現象是由于混凝土表層在固化過程中溫度降低至0度以下混凝土表層含有的水分凝結成冰，隨著混凝土表面進一步固化凝結成為板體，而其中的水分也隨著氣溫的降低進一步凍結，同樣體積的水凍結程度越深其體積就會相應增加，就會將形成板體的混凝土表層頂起，待溫度上升至0度以上時凝結水融化流失，在頂起的混凝土表層下形成了空間，就成為我們所看到的起皮現象。出現松散現象的原因與起皮現象出現的原因基本相同，不同的是其凍結的水分位于混凝土路面板體內部，在受到自身和外力作用下出現松散的現象。

水泥混凝土路面凍害的影響因素

影響道路混凝土面層凍融破壞的原因比較復雜，主要有：

內部因素：如骨料、水泥、外加劑、水灰比、單位用水量、含氣量、配合比，即混凝土本身的質量。

外部因素：如凍融溫度、凍融速度、濕潤條件、凍融循環次數，即影響混凝土的工作環境條件。

構造因素：如有筋無筋、體積大小、厚薄、排水措施等。

施工因素：如配合比、拌合、澆搗、養護條件等。

上述諸因素是互相關聯，互相制約的，這些因素綜合起來決定著混凝土凍融破壞的程度和速度。

泥混凝土本身因素

分析混凝土設計抗凍標號偏低：決定混凝土抗凍能力的重要指標就是混凝土的抗凍標號。

材料品質對混凝土凍融破壞的影響：組成混凝土的材料品質與抗凍性決定著混凝土抵抗凍融破壞的能力，另外抗凍性要求較高的混凝土可采用加氣劑提高抗凍標號。

混凝士在施工和養護階段的主要影響因素：如配合比不嚴、水灰比過大、人工拌和不均、振搗不密實、不注意濕潤養護等等。尤其在養護初期混凝土受凍，都會降低混凝土抵抗凍融破壞的能力。

二、寒冷地區冬季混凝土施工的質量控制措施

1、混凝土冬季施工準備工作

施工前，應認真編制嚴謹的混凝土工程冬季施工方案。原則是確保工程質量，經濟合理，就地取材。在制定冬季施工方案過程中，要會同設計單位對施工圖紙進行有關冬季施工的專門審查。共同確定冬季施工的方案。對于嚴禁進行冬季施工的部分應根據已定的施工方案，由設計單位對結構進行必要的驗算、修改或補充說明。編制混凝土工程的冬季施工方案，必須經過主管工程師審批，對已經批準的冬施方案，要認真貫徹執行，如需變更要經原審批單位同意并報冬季施工補充方案。按照已經審批的冬施方案或冬季施工技術措施進行交底。并應設有專人分工負責確保每個工序都能按規程執行。

混凝土原材料質量、混凝土配合比、混凝土的攪拌和輸送、混凝土澆筑、養護及拆模等施工工藝對混凝土質量有較大的影響，施工過程中需對其進行嚴格的質量控制。

2、混凝土冬季施工采取的技術措施

2.1混凝土冬季施工準備及要點

（1）為減少、防止混凝土凍害，選用較小的水灰比和較低的坍落度，以減少拌合用水量，此時可適當提高水泥標號，水泥標號不低于P42.5級的早強硅酸鹽水泥，而且水泥用量不低于300kg/m3。對于細骨料我們要采用級配良好的硬質、潔凈的中砂，不得含有冰塊、雪團，含泥量不大于3%，粗骨料強度要高，要有抗凍融的特性，含泥量不大于1%。冬季低溫條件下灌注的砼，在遭受凍結之前，采用普通硅酸鹽水泥配置的混凝土其臨界抗凍強度不能低于設計標號的30%，C15及以下的混凝土其抗壓強度未達到5MPa前，不能受凍。在充水凍融條件下使用的砼，開始受凍時的強度不低于設計標號的70%。當混凝土摻用防凍劑（外加劑）時，其試配強度較設計強度提高一個等級。在鋼筋混凝土中禁止摻用氯鹽類防凍劑，以防止氯鹽銹蝕鋼筋。

（2）攪拌機等拌合設備要進行防寒，在拌制砼前以及停止拌制后用熱水洗刷攪拌機滾筒。拌制混凝土時，確保砂石骨料的溫度保持在0℃以上，拌合用水溫度不低于5℃。必要時，先將拌合需要將水加熱。特殊情況下當加熱水不能滿足拌合溫度時，可再將骨料均勻加熱。水的加熱溫度不宜高于80℃。當骨料不加熱時，水可加熱至80℃以上，此時要先投入骨料和已加熱的水進行攪拌均勻，再加水泥，以免水泥與熱水直接接觸。當加熱水不能滿足要求時，可將骨料均勻加熱，其加熱溫度不應高于60℃。片石混凝土摻用的片石可預熱。水泥不得直接加熱，可以在使用前轉運入暖棚內預熱。

（3）混凝土出機溫度控制現澆混凝土采用綜合蓄熱法施工時，混凝土的出機（罐）溫度不低于20℃。并根據其運輸方式和運輸距離予與調整。運輸混凝土的工具應進行保溫，具體的保溫厚度、選用的保溫材料應根據運距、熱工計算決定。

（4）骨料不得帶有冰雪和凍塊以及易凍裂的物質，嚴格控制混凝土的配合比和坍落度，由骨料帶入的水分以及外加劑溶液中的水分均應從拌合水中扣除。拌制摻用外加劑的混凝土時，當外加劑為粉劑時，可按要求摻量直接撒在水泥上面和水泥同時投入。當外加劑為液體，使用前按要求配置成規定溶液，然后根據使用要求，用規定濃度溶液再配置成施工溶液。各溶液分別放置于有明顯標志的容器內，不得混淆。冬季施工運輸混凝土拌和物時，盡量減少混凝土拌和物熱量損失措施，可以采取以下措施：

①盡量縮短運輸距離，正確選擇拌和機擺放位置，選擇最佳運輸路線，縮短運輸時間。

②正確選擇運輸容器的③盡可能減少裝卸次數并合理組織裝入、運輸和卸出混凝土。做好機械的調度和現場的管理，使混凝土的溫度不能下降太多。

2.2混凝土澆筑

（1）混凝土澆注前，清除干凈模板和鋼筋上的冰雪和污垢，當環境氣溫低于-10℃時，采用暖棚法將直徑大于25mm的鋼筋加熱至正溫。砼的灌注溫度，在任何情況下均不低于5℃，細薄截面水泥混凝土結構的灌注溫度不宜低于10℃，砼分層連續灌注，中途不間斷，每層灌注厚度不大于20cm，并采用機械搗固。

（2）混凝土的澆筑，應由低處往高處分層澆筑。每層的厚度應根據搗實方法、結構的配筋情況等因素確定。在澆筑豎向結構混凝土前，應先在底部填入與混凝土內砂漿成分相同的水泥砂漿；澆筑中不得發生離析現象；當澆筑高度超過3m時，應采用串筒、溜管或振動溜管使混凝土下落。在混凝土澆筑過程中應經常觀察模板、支架、鋼筋、預埋件、預留孔洞的情況，當發現有變形、移位時，應及時采取措施進行處理。

（3）新、舊混凝土施工縫清理時前層混凝土的強度不得小于1.2MPa。施工縫處的水泥砂漿、松動石子或松弱混凝土必須鑿除干凈，并用水沖洗干凈，但不得有積水。新混凝土在澆注前，宜在橫向施工縫處先鋪一層厚約15mm并與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿。然后再繼續澆注新層混凝土。施工縫處的新層混凝土要重點搗實。冬季低溫施工接縫混凝土時，在新混凝土澆注前對結合面進行加熱使結合面有5℃以上的溫度，澆注完成后，及時加熱養護使混凝土結合面保持正溫，直至進澆注混凝土獲得規定的抗凍強度。當舊混凝土面和外露鋼筋暴露在冷空氣中時，對新、舊混凝土施工縫1.5m范圍內的混凝土和長度在1.0m范圍內的外露鋼筋進行防寒保溫。

（4）對于商品混凝土的冬季施工。商品混凝土應對其出罐溫度進行逐罐測定，發現溫度有問題應拒絕使用。商品混凝土的質量相對來說比現場攪拌的混凝土質量容易控制，不穩定的因素少。所以在冬季施工中應優先選用商品混凝土。在混凝土澆筑過程中，應按照事先繪制好的測溫孔平立面圖，設置好混凝土的測溫孔并按照圖紙進行編號，以備測溫記錄。

2.3混凝土養生

混凝土養護采用暖棚法養生。暖棚法養生時在構筑物周圍用鋼管搭設大棚，用采膠布包裹密封，大棚搭設必須牢固、不透風，采用蒸汽管道取暖加熱，暖棚內底部溫度不低于5℃。按規定做好冬期施工砼試塊管理工作，試塊組數應比常溫多兩組，此兩組試塊應在施工部位同條件養護。

2.4混凝土拆模

拆模的遲早直接影響到混凝土質量和模板使用周轉率。拆模時間應根據設計要求、氣溫和混凝土強度等級情況而定。對非承重模板，混凝土強度達到2.5MPa以上，其表面和棱角不因為拆模而損壞方可拆除。對承重模板達到規定的混凝土設計標號的百分率后才能拆模。

四、結束語

在市政工程施工中，常規的冬季施工措施和要求已為大家所熟知，但是實際的效果卻很難令人滿意。筆者根據實際工作經驗，從關鍵環節著眼，提出以“防凍”而非“抗凍”為水泥混凝土冬季施工的工作原則；主張在材料存儲、混凝土拌合、運輸、澆筑、養護等環節多種措施并舉，以降低不確定因素的影響，提高質量安全系數；倡導因地制宜地選擇成本低、自主性大、簡便易行的方法。只要大家圍繞以上思路，通過認真的策劃、交底、實驗和改進，最終一定能夠研究制定出適合本項目的冬季施工措施和方法，確保工程又快又好地向前推進。

形式、大小和保溫材料。對長距離的運輸，采用混凝土輸送車，容量根據混凝土施工用量和澆注時間選擇。距離較小時可采用敞開式運輸車，但必須進行加蓋隔熱材料。