大體積混凝土冬季施工溫控技術的研究應用

中交第四公路工程局有限公司，北京 100022

在土建領域的不斷發展下，各種新型工藝和材料被應用其中，其中大體積混凝土技術最為典型，常用于大型橋梁基礎、懸索橋錨碇工程、港岸工程以及水利水壩工程中。我國北方地區冬季氣溫較低，每年低溫天氣持續時間比較長，然而大多數工程考慮作業進度、工期和相關施工條件，其大體積混凝土結構往往都要在冬季進行作業。在這樣的條件下，該結構中的膠凝材料往往會在水化硬結的過程中產生水化熱現象，使內部溫度升高。由于冬季氣溫低，因此混凝土內外溫差就會增大，如果任由新澆筑的混凝土暴露在大氣條件下，內部水化熱將不斷升溫，而外部受凍收縮，就勢必會出現開裂的現象，影響結構強度和性能，嚴重時還會降低結構的承載力、耐久性及使用壽命。因此，重點探究其在冬季作業溫控技術的應用內容具有非常重要的現實意義。

1 大體積混凝土概述

1.1 作業特點

這類混凝土結構往往是指在混凝土結構實體中，其最小尺寸超過1m的大體量混凝土或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土。受到本身大體積的影響，只有加強作業質量和施工工序控制才可以有效提升結構的穩定性。通常在實際作業之前，應該先全面試算澆筑體的溫度、溫度應力以及收縮應力，同時將內外溫差、溫升峰值以及降溫速率的相關控制指標確定下來，以此編制出相應的溫控措施。整個過程中最好選擇整體分層或者推移式的連續澆筑形式，并將澆筑溫度控制在最佳水平，從而降低水化熱，確保最終質量。

1.2 凍融損傷

（1）新拌混凝土。在冬季，新拌混凝土的含水量通常都比較高，強度不足且孔隙率較高，因此經常發生凍融損傷的問題。混凝土表面溫度在冷卻之后冷流會不斷向混凝土內部延伸，進而在最深的地方凍結，使材料本身的抗拉強度受到影響，進而給結構帶來損害。（2）成熟混凝土。一般這類混凝土的凍融損傷問題都是由內應力和靜壓力引起的。（3）骨料。因為只要骨料出現凍融損傷的問題就會直接導致整個結構破裂，所以冬季必須確保骨料品質。一旦其顆粒達到相應的臨界點，混凝土內部結構就會產生變化，因此在選擇時應該優先選擇吸水性能較差、滲透性較弱、孔隙率較低的顆粒。

2 溫控技術的應用分析

2.1 加強原材料控制

在這類混凝土施工過程中，應用最為廣泛的膠凝材料就是水泥，為了從根本上保證工程質量和施工效率，促進溫控作業能夠順利開展，在實際選擇水泥的過程中必須對其加強重視。在具體選擇時，有關人員應在綜合質量及經濟性的基礎上，選用中低水化熱的水泥品種，保證混凝土質量的均勻性，盡可能使用普通硅酸鹽水泥，同時還要對所選的水泥摻合料的抗凍性與抗滲性進行綜合分析比對，以確保其在后續作業中不會產生嚴重問題。日常存放骨料時，需要將其放置在防風性好且具有防潮效果的地方，始終保持骨料的清潔性，盡可能避免冬季一些冰雪凍結物滲透到骨料中。在拌和粗細骨料時，還需要先將其放置在暖棚中，一般溫度需要控制在5℃以上，確保整體的溫控工作可以更加合理有效地落實。一般混凝土拌和站和作業場地距離都比較遠，因此在運輸過程中，難免會導致含水量降低，從而加速水化熱，使后續澆筑工作完成之后無法和現有的混凝土融合在一起，這就需要加入適當的外加劑，以進一步提升混凝土的活性。

2.2 合理確定溫控參數

在實際作業過程中，首先要依照工程的實際情況合理確定溫控參數，明確這類混凝土的基本溫控范圍，從而為后續工作夯實基礎。通常情況下，在作業時還要確保內外溫度差不超過25℃。倘若不能達到這一基本標準，就必須采取相應的冬季施工措施，進一步落實溫控作業，使條件滿足這一標準之后才能夠繼續實行。

2.3 完善攪拌環節溫控措施

攪拌時應先從原材料著手，保證骨料的清潔性。同時在加熱原材料的過程中可以直接使用加熱水的形式，對于水泥來講，不需要直接加熱，可以在水泥罐中放置散裝水泥。如果使用了含有鉀離子或者鈉離子的外加劑，就不能使用具有活性的骨料，要確保在0℃以上的環境中進行材料的選擇，并將其用塑料紙包裹，然后用油布覆蓋，以免產生結凍。如果使用液體外加劑，則要依照具體的作業規范配置成相應的溶液。外加劑絕不能混合放置，而要依照品種放置在各自的容器中，并做好標注。在攪拌環節還需要合理控制水灰比，依照最低限度標準對水分加強控制，最好要將不必要的水分完全消除。倘若外界溫度始終控制在0℃以上，則可以依照需求和規范把相應數量的早強劑摻入其中。

2.4 完善運輸環節溫控措施

要根據就近原則選擇適合的攪拌場所，盡可能將其設置在作業現場附近，從而縮短運輸時間，防止材料在運輸過程中出現熱量損失。同時還要依照熱工計算將混凝土在運輸過程中的保溫材料確定下來，一般需要將運輸車輛和輸送泵與罐等清理干凈，并做好保溫處理。例如，可以直接給其運輸管道或罐車覆蓋棉氈，或進行加熱處理。運輸道路也需要保證基本的通暢性，避免混凝土因長時間暴露在過于寒冷的空氣中而產生凍結的現象。

2.5 優化澆筑溫控措施

混凝土拌和完成之后其水化反應往往會產生很多熱量，從而使內部溫度升高，為了控制好內外部的溫度差，必須及時對其進行降溫處理。一般冬季室外氣溫會將混凝土的表面溫度降低，極易導致內外部溫差過大。相關作業規范表示，混凝土的中心溫度和表面溫度之間的差異不能超過25℃。為了將溫差控制在這一范圍之內，就需要從以下六個方面入手：一是澆筑前采取良好的保暖措施，把鋼筋與模板上的冰雪和雜物清除干凈，尤其是新老混凝土梁柱的交接位置必須重點清理。二是澆筑時要將混凝土的入模溫度控制在5℃以上。三是加強澆筑時間控制，如果采取分層澆筑的方式，還需要將間歇時間適當縮短，層間最長的初凝時間不能超過混凝土的初凝時間，同時后一層混凝土澆筑之前必須確保前一層的表面溫度，一般不能低于2℃。四是加強澆筑后混凝土的保溫措施應用，提升外表溫度。五是給其內部設置冷卻水管，降低內部溫度。具體可以依照作業手冊的相關內容合理計算冷卻水管之間的距離。六是可以直接通過蓄熱法、加熱法或暖棚法進行作業，保證混凝土強度至少養護至設計強度等級的30%。

2.6 加強混凝土振搗

氣溫過低通常會引起混凝土出現澆筑分層、孔隙多等問題，因此必須加強澆筑過程中的振搗作業。具體可以通過二次振搗加強振搗質量，同時其作業間距還需要控制在40cm左右，振搗棒在混凝土澆筑層之間的插入深度也需要超過50mm，振搗棒應插入下層50mm左右，從而有效減少澆筑作業間的施工接縫。在振搗時，必須使用垂直插入的形式，緩慢拔出并逐步振搗，防止因拔出速度過快而引起振搗洞的產生，或者出現局部陷落的問題。振搗作業標準主要在于整個過程中通表面都沒有顯著性的沉落發生，并且沒有氣泡產生。振搗時禁止碰到鋼筋、模板、預埋件等。

2.7 優化澆筑后的溫控措施

為了將溫度應力帶來的負面影響降到最低，澆筑完必須立刻覆蓋薄膜，以避免水分蒸發。同時還應在外部加強保溫，比如可以在表面鋪設棉氈，確保覆蓋嚴密無裸露，并根據氣溫情況確定鋪設的層數，通常溫度超過0℃時鋪1層即可，一旦低于0℃時則需要鋪設2層以上。確保內外溫差能夠控制在合理范圍內，也可以使用棉被或草席等進行覆蓋，如果保溫效果仍然不理想，還可以使用暖棚升溫。在選擇保溫材料的過程中，應依照溫度控制需求進行精準計算，確保其材料完全符合技術標準要求。在水化熱控制過程中，則應適當通過循環水給混凝土內部降溫。最初采購時就需要避免選擇會引起過大水化熱現象的材料。

3 結束語

大體積混凝土冬季施工技術質量控制難度較大，極易引起凍害或裂縫問題。為了充分提升大體積混凝土的作業質量，在對大體積混凝土冬季溫控施工技術進行應用期間，相關人員一定要綜合考量多個方面的技術要點，落實相應的溫控措施，需要從正式作業前進行準備，嚴格控制各個環節的落實情況，確保其溫度控制在合理范圍內，提升整體結構性能，強化工程項目整體運行的安全性和穩定性，科學地開展控制工作，降低施工的難度性。總之，在開展大體積混凝土施工作業過程中，一定要做好冬季溫控施工工作，合理應用溫控施工技術。