低溫環境下的混凝土施工方法研究

李永琳

摘? 要：在低溫天氣下的混凝土施工過程中，由于混凝土中的部分水會結冰，在這種情況下，參與水泥水化的水會減少，水化速度會減慢，這必然影響混凝土強度的增長。而且，當水結冰時，骨料和鋼筋的外表面也會結冰，削弱水泥漿、骨料和鋼筋之間的粘結，對混凝土的抗壓強度影響較大，不利于混凝土的密實性和耐久性。因此，在低溫天氣下的混凝土施工過程中，有必要對各施工環節的技術要點進行控制，以保證混凝土的強度，達到具體的施工效果。分析了低溫天氣下混凝土的施工工藝，闡述了低溫天氣下混凝土施工中遇到的問題及解決方法。

關鍵詞：外加劑、混凝土、施工方法、低溫

一、概述

隨著國家經濟和技能的發展，在目前的工程建設中，混凝土有著廣泛的應用。環境溫度在不同的條件下，對混凝土有不同的影響。

混凝土施工環境受高溫影響，易開裂。在不同的溫度環境下，特別是在高溫天氣下，會出現不同的溫差，有加快凝固或溫度裂縫的可能性。養護過程中，為避免混凝土水分快速蒸發，必須有足夠的養護用水，但可能伴隨碳化、輕集料或集料配合比失當，可能會造成混凝土出現一定程度的間隙或氣孔，這樣可能導致混凝土滲透性增加。

試驗證明，低溫對混凝土早期性能的影響：施工溫度越低，初凝時間和終凝時間越長，兩者相比之下終凝時間對混凝土早期影響會更加明顯。在低溫條件下，混凝土的體積穩定性對混凝土結構有影響。表面溫度的降低速率比內部溫度的降低速率更明顯，導致了更大的溫度梯度和溫度應力。如果混凝土的抗拉強度不足以承受這種溫度的應力，混凝土表面就會產生不規則的可見或不可見的裂縫。

當室外日平均氣溫連續5天低于5℃或最低氣溫連續5天穩定在-3℃以下時，混凝土施工稱為低溫施工。我國有寒冷季節的地區有很多。

對于新澆混凝土，會造成凍脹破壞。在130天的負溫期內，預防和控制低溫施工中混凝土的凍害具有重要意義。為了能達到混凝土施工的溫度要求，我們可以采用適當的施工方法，盡量避免混凝土在澆筑中就受凍，應確保混凝土達到施工所需要的溫度要求。

二 低溫下混凝土施工所遇到的問題

通過了解我國在低溫條件下混凝土施工技術的發展現狀，我們可以發現以下的一些問題。

1）混凝土配比原材料的護理與保養要點

混凝土配合比原材料護理與養護施工[14]管理中應注意兩個問題：一是在施工準備階段，充分調查氣候環境、天氣變化情況，施工項目所在區域的低溫等條件，對配制值和材料進行統計分析，根據上述影響因素判斷混凝土養護方案。由于低溫等級的不同，對混凝土的硬度和強度性能會產生不同程度的影響。因此，在養護措施中，可適當提高水泥用量的比例，對提高混凝土的硬度性能起到一定的作用。

2）保證低溫混凝土施工中溫度和條件

低溫混凝土施工所用的混合料和原材料，應根據生產工藝和溫度條件計算確定施工要求[15]。在低溫混凝土中，原水泥使用時溫度應保持在5℃以上，不能加熱。正常情況下，水泥應存放在適當溫度的棚內。存放砂的地方應有一定的坡度，有利于及時排水，避免低溫凍砂。把沙子的表面蓋上以防結冰。

3）在低溫混凝土的施工中做好外加劑的使用

保證混凝土的早期強度能有效地抵抗凍害。在混凝土中加入早強劑，可以提高混凝土的硬化速度，縮短混凝土早強形成的時間。這樣，混凝土硬化時水化過程產生的熱量不至于使混凝土收到凍害在混凝土中加入減水劑可以減少混凝土中的水的使用。通過控制混凝土中水的使用，可以提高混凝土的強度，使混凝土達到可以抵抗外部低溫的條件。

4）在低溫混凝土的施工中控制好澆注的時間

澆筑混凝土時，應注意溫度[16]。如果溫度過低，在施工過程中會造成混凝土裂縫。因此，當平均溫度低于-10℃時，應停止混凝土澆筑。如果在-10℃下澆筑，會產生裂縫，降低混凝土強度，使施工質量得不到保證。當建設工程需要在寒冷、低溫的天氣環境中施工時，要認真選擇混凝土性能，加強施工方法，并采用不同種類的混凝土保溫、加熱，補充熱量等技術方法結合施工現場的具體氣候、天氣和氣溫變化，減少冷、低溫天氣對施工工程質量的影響。

三 改善低溫下混凝土施工的具體方法

3.1混凝土外加劑的運用

在低溫條件下，混凝土的施工會受到很大的影響，而要解決這些問題，我們就需要在混凝土中加入特定的外加劑來改善混凝土的性能，從而使混凝土達到施工所需要的條件。

一、速凝劑的運用

（1）速凝劑是一種能使混凝土在摻入它后迅速凝結硬化的外加劑。粉狀固體摻量僅占混凝土水泥含量的2%-3%，但能使混凝土在5分鐘內初凝，10分鐘內終凝。以達到對豎井內混凝土進行搶修或快速凝固的目的。它是我國噴射混凝土施工方法中不可缺少的添加劑[17]。它的作用是使混凝土水化硬化的速度加快，在很短的時間內形成足夠的強度，保證特殊施工的要求。

2）在使用速凝劑之前應選擇規定的用量以及確定凝結時間。根據噴射混凝土需要的比例將材料拌和均勻并隨機加入速凝劑。

3）在混合物料時請不要添加此產品。由于石砂含水量大，不噴速凝劑會在短時間內吸收水分，分解其快凝組分，影響凝結時間，降低混凝土強度，導致噴射混凝土的不利影響。在使用前，對施工中所使用的混凝土品種進行試拌試驗，并在大批次使用前選擇參量。加強前期的灑水養護以保證后期混凝土的強度。嚴格控制水灰比。漏水工程必須要增加水量。

硅酸堿（水玻璃） 硅酸鈉、硅酸鉀類速凝劑[18]：主要用于濕噴混凝土。它們通常是液態的，并且含有大量（按膠凝材料重量計，>10%）可溶性硅酸鹽沉淀并加速冷凝。當使用大摻量時，這些促進劑會降低與基層的粘結力，最終降低混凝土的強度，產生嚴重的干縮。

鋁酸鈉、鋁酸鉀、鋁酸鹽類速凝劑[19]：它不僅可用于干拌，也可用于濕拌和噴射混凝土工程。一般用量為2.5%-5.5%。鋁酸鉀比鋁酸鈉效果好，但價格較高。它們主要直接參與硅酸鹽水泥的水化，加速水泥的凝結，與石膏結合，防止水泥顆粒表面形成鈣礬石，使鋁酸三鈣立即發生反應，達到大多數噴射混凝土所需的初始強度。水泥的化學成分、細度和礦物摻合料通常對其作用有影響，但其影響小于碳酸鹽摻合料。最終強度損失為20%-25%。毫無疑問，鋁酸鹽速凝劑在濕拌噴射混凝土工程中的應用效果最好，對厚襯板甚至屋面都有良好的施工效果。但其堿含量高、對人體健康的危害是制約其應用的主要因素。此外，硫酸和活性集料在應用中也存在一些問題，可能導致堿-集料反應。

無堿液體速凝劑：無堿液體促進劑的應用鮮有報道。這種促進劑可以解決堿性促進劑的一些常見問題，如對地下施工環境的危害、堿-集料反應的危害、使用過程中高pH值的危害以及噴射混凝土后期強度的損失等。

二、早強劑[20]的運用

（1）、主要技術性能

1）早強：能顯著地提高混凝土的早期強度，24小時強度可達設計強度的90%以上，24小時抗壓強度比為254%，36小時強度可達設計強度的100%以上，且后期強度明顯地提高，28天強度可達設計強度的120%以上，可大幅度縮短施工工期。

2）減水：具有良好的減水性能，減水率可達20%以上，與空白混凝土坍落度可提高10cm以上。因此，可以降低混凝土的水灰比，減小混凝土收縮。在保持混凝土坍落度和強度不變的情況下，可節約水泥10%左右。

3）保塑：具有良好可泵性和保塑性。可保持混凝土的流動性，降低坍落度損失，一小時的坍落度損失約為1～2cm.

4）阻銹：含有阻銹組份，可防止鋼筋銹蝕。

（2）、適用范圍

1）特別適用于工期緊急的混凝土工程及預制混凝土構件的生產、施工。

2）適用于普通混凝土、預應力鋼筋混凝土的泵送和非泵送施工。對普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥均有較好的適用性。

3）可用于各種土木、建筑、交通及水利等工程領域。

4）適合氣溫在零下15℃以上的季節施工。

（3）使用方法

1）早強劑按水泥重量的2%～3.5%摻用，夏季最佳摻量為水泥重量的3%;低溫為3.5%。

2）早強劑為粉末狀，可與水泥一起加入攪拌機內。

有機型

三乙醇胺[21]是最常用的有機化合物早強劑。三乙醇胺是一種表面活性劑，能促進混凝土中鋁酸三鈣的水化和鈣礬石的形成。三乙醇胺常與氯化物早強劑配合使用，這樣會具有較好的早強效果。常見的有機物早強劑有甲酸鈣和乙酸。此外，在實際應用中，三乙醇胺還具有一定的早期強度性能，同時對混凝土后期強度也有明顯的提高。

3.2 施工技術的運用

（1）在低溫下進行混凝土施工時，我們通常會采用早強硅酸鹽水泥來調整配合比，這樣就可以提高混凝土的抗凍性[22]。有高水化熱和高早期強度，這些都是早強硅酸鹽水泥[23]的特點，對混凝土的強度有明顯的提升效果。在增加水化熱縮短臨界強度時間的同時，要降低水灰比和增加水泥用量。在確保混凝土配合比不變的情況下，可采用外加劑使水泥漿體積增加，完善混合料的流動性，增強混凝土的粘結力及保證混凝土水分不流失，減少混凝土中因為水凍結而產生的水壓，使混凝土的抗凍性增加。提高混凝土的早期強度，也可以使用早強劑。為了讓混凝土膨脹系數接近周圍砂漿的膨脹系數，增加混凝土的強度，那么我們會使用顆粒硬度高，空隙少的骨料。

（2）低溫混凝土施工完成后進行后期混凝土養護[25]，做好后期養護工作。常用的方法有蓄熱法和溫棚法。在蓄熱法中，采用導熱系數低的材料對混凝土結構外表面進行保溫。具體施工時，采用保溫模板，澆筑混凝土頂面立即覆蓋保溫材料。蓄熱法能有效防止混凝土表面凍害，保證混凝土表面溫度滿足混凝土正常凝結硬化的要求。暖棚法是在混凝土澆筑倉上設置暖棚，暖棚內一般采用排汽管或加熱器加熱，使棚內溫度保持在0-5℃左右。暖棚主要由棚蓋、支撐結構和保溫層的圍護結構組成。

總結

在高低溫天氣下，混凝土施工涉及方方面面，其質量和安全是最重要的。因此，在施工中，應堅持“質量第一，嚴格控制，規范施工”的原則，加強攪拌和澆筑，加強安全施工管理和人員管理，盡量減少混凝土的拌和和澆筑溫度，施工安全。保證施工人員的健康，使混凝土工程達到規定的強度，整個工程要高質量地完成，為解決施工過程中的各種問題，在低溫條件下，由于混凝土施工的復雜性，為保證低溫混凝土施工質量，必須掌握具體的施工工藝要點，控制施工過程中各環節的質量，嚴格按照低溫混凝土施工方案，做好混凝土施工全過程的順序為提高低溫混凝土施工質量，應嚴格控制后期的土壤保溫和混凝土養護工作。

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