淺談冬季混凝土施工的防護措施

明秀梅

摘 要：在我國很多地域有著較長的寒冷季節。由于常常受到工期的制約，因此許多工程在冬季的混凝土施工是不可避免的。

關鍵詞：冬季施工；混凝土強度；施工要點

引言

在冬季混凝土施工中，要根據施工時的氣溫情況，工程結構狀況，工期緊迫程度，水泥的品種及價格，早強劑、減少劑、抗凍劑的性能及價格，保溫材料的性能及價格，熱源的條件等，來選擇合理的施工方法。對于同一個工程，可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案，應當用最短的工期、最低的施工費用，來獲得最優良的工程質量，也就是工期、費用、質量最佳化。

1 混凝土冬季施工的一般原理

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，逐漸由液相（水）變為固相（水）。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2500千克每平方厘米的冰脹應力。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。此外，當水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會在混凝土內部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。

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。國內外許多學者對水在混凝土中的形態進行大量的試驗研究結果表明，新澆混凝土在凍結前有一段預養期，可以增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明，混凝土受凍前預養期愈長，強度損失愈小。

2 冬季混凝土施工需注意的問題

2.1 在制定冬季水泥土施工的方案中，需根據工程所具備的特點及施工現場信息的反饋狀況，提前布置好冬期施工的原則以及實施的大體方針，結合自身的實際情況，制定好冬季施工的方案。主要內容為：冬期工程施工生產的任務特點部署安排，主要的冬期施工方案方法，保溫材料，熱源設備計劃、施工管理工作、冬期施工項目、外加劑材料計劃、冬期施工人員培訓計劃及熱源安排。

2.2 外加劑的準備應根據材料部門的計劃而采購并訂貨，而其他所需資源的準備如：覆蓋、保溫材料的設備，要根據主要施工方法及工程任務特點，明確覆蓋、保溫材料的所需量，制定計劃，組織進場時的保管和存放。在進入冬季施工以前，測溫人員、工地施工管理人員需進行必要的培訓與考核，測溫人員的培訓應包括以下幾個方面：全面了解測溫工作的重要性和意義，提高企業責任心，掌握各種測溫儀表儀器的使用方法與規則，了解各分項工程所需要的測溫要求，掌握各種測溫數據和填寫表格的常用方法。施工管理人員的主要培訓內容如下：學習冬期施工的安全規范、規定；制定冬期施工的主要原則，明確冬期施工的方法與應用技術措施；要學習冬期施工中所要采用的新技術新方法；學習日常的安全消防措施和管理工作。

2.3 施工工地的現場準備工作，必須要在混凝土澆筑以前完成，達到進入冬期施工的標準。混凝土澆筑之前，確保模板及鋼筋沒有污垢和冰雪殘留。混凝土入模之前，需采用專業的設備來測定混凝土的坍落度、溫度、泌水率及含氣量等工作性能。現場準備所需要求：原料的加熱設備要符合國家標準要求，保溫圍護好；外加劑要有豐富的儲備量，保管良好，沒有破裂；供應水消防的管線，對模板的保溫措施需提前完成；測溫工作開始運行，保證測溫記錄的齊全，施工現場的設施要提前做好入冬的準備，要符合國家安全消防的要求，未完成的工序在進入冬期施工之前要停放在合理的部位以待解決。

3 混凝土冬季施工方法的選擇

3.1 調整配合比方法

主要適用于在0℃左右的混凝土施工。具體做法：（1）選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結果表明，應使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3天抗壓強度大約相當于普通硅水泥7天的強度，效果較明顯。（2）盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達到齡期強度的時間。（3）摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，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，改善其粘聚性及保水性，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。（4）摻加早強外加劑，縮短混凝土的凝結時間，提高早期強度。應用較普遍的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%）和MSF復合早強試水劑（摻水泥用量的5%）。（5）選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相近。

3.2 蓄熱法

主要用于氣溫在10℃左右，結構比較厚大的工程。做法是：對原材料（水、砂、石）進行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以后，還儲備有相當的熱量，以使水泥水化放熱較快，并加強對混凝土的保溫，以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長養護齡期。

3.3 外部加熱法

主要用于氣溫在10℃以上，而構件并不厚大的工程。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。

（1）火爐加熱。一般在較小的工地使用，方法簡單，但室內溫度不高，比較干燥，且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化，影響質量。（2）蒸汽加熱。用蒸汽使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制，加熱溫度均勻。但因其需專門的鍋爐設備，費用較高。且熱損失較大，勞動條件亦不理想。（3）電加熱。將鋼筋作為電極，或將電熱器貼在混凝土表面，便電能變為熱能，以提高混凝土的溫度。此法簡單方便，熱損失較少，易控制，不足之處是電能消耗量大。（4）紅外線加熱。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。

3.4 抗凍外加劑

在10℃以上的氣溫中，對混凝土拌和物摻加一種能降低水的冰點的化學劑，使混凝土在負溫下仍處于液相狀態，水化作用能繼續進行，從而使混凝土強度繼續增長。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉復合抗凍劑。

上述4種冬季施工方法都有利有弊，其適用范圍都受一定條件的制約。可根據工地現有條件，采用一種或兩種以上施工方法結合作用。

結束語

根據相關規定與要求，為了確保在冬季中的混凝土正常施工，其各項指標均能達到質量驗收標準及相關規范的規定，確保施工工程的質量，使冬季施工生產能夠更好的連續進行，保證工程的順利性及利益最大化，將會嚴格控制原材料的取用并會針對在施工將要遇到的問題提前做出應對。在國內外對混凝土冬季施工方法和理論的研究探索中，認為當周圍的環境溫度降到4℃時，只需要采取合適的施工方法，有效的避免新澆混凝土在早期會遇到的浸凍，將會使外露混凝土與冬季的寒冷氣溫保持在較小的溫差之內，也會取得跟在天氣溫暖時施工一樣的良好效果。

參考文獻

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[2]王朋.混凝土冬季的施工溫度控制[M].北京清華大學出版社，2001.

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