冰雪地區混凝土冬季施工質量影響因素及工藝措施

閔 祥

（四川公路橋梁建設集團有限公司， 四川 成都 610041）

0 前言

樂山至西昌高速公路馬邊至昭覺段S1標段位于大小涼山境段，冰雪路段長度海拔≥1000m為46.457km、海拔≥1300m為33.499km，受冷空氣影響直接且明顯，溫度的驟然變化將對混凝土質量與性能帶來一定負面影響。因此在混凝土冬季施工中，應采取有效措施增強混凝土穩定性，促使混凝土質量符合施工標準。另外，還應掌握好冰雪地區的溫度變化規律，由此來確定合適的混凝土養護措施。

1 冰雪地區混凝土冬季施工質量的影響因素

1.1 溫度水分

當工地晝夜平均氣溫（最高和最低的平均值或當地時間6時、14時及21時室外氣溫的平均值）連續5d低于5℃或最低氣溫低于-3℃時，混凝土應啟動冬期施工。

通常情況下，依據“熱脹冷縮”原理，在冰雪地區開展混凝土冬季施工項目時，較大的溫差將造成混凝土結構產生形變風險，進而在其表面出現裂縫，由此可影響混凝土結構的抗拉強度等性能，使其無法在建筑物中展現出真正的輔助價值。另外，在混凝土遭受冰凍時，它本身的抗壓強度將下降至少50%，從而不利于與鋼筋形成良好的粘結性。同時，在低強度下混凝土還會發生失穩問題，這樣將降低混凝土結構的可靠性[1]。

在冬季環境下施工，混凝土結構可能會在水分影響下降低自身強度。比如在低溫下內部水分會逐漸匯聚，最終形成冰層，之后會在游離水較少情況下出現凍漲現象，最大膨脹力可達到1MPa。此時若將混凝土結構立于土壤之上，會減小接觸面，最終破壞混凝土穩定性，故而應做好冬季混凝土施工保溫工作。

1.2 養護質量

混凝土養護質量可為其在冬季施工階段強化其性能起到重要保障。同時，為了促使混凝土養護到位，還應盡量控制好養護時間，并以硅酸鹽類水泥為首選材料，這樣才能促使冰雪地區的混凝土冬季施工項目能夠應對冰雪環境的挑戰。所以，應切實做好混凝土養護與保溫工作，降低混凝土質量問題的發生風險。

具體可采取以下措施：

（1）增加混凝土砼澆筑速率，降低熱損失。一般應將拌合物入模溫度設置在5℃之上，且在分層澆筑環節將各層級溫差控制在2℃左右。

（2）采用保溫材料，可在混凝土冬季施工期間借助草氈等材料對混凝土中需要特殊養護的部位進行保溫，并在氣溫≤5℃的情況下禁止使用濕潤養護法。

（3）實施蓄熱養護手段。施工人員在冰雪地區應一邊進行混凝土澆筑操作，一邊進行振搗、養護，這樣可最大化促使混凝土儲備更多熱量。

2 冰雪地區混凝土冬季施工質量工藝措施

2.1 優選冬季施工材料

在冰雪地區，由于溫差變化大，且溫度較低，故而在冬季施工過程中，應選擇適合的混凝土原材料，確?；炷两Y構具有較強的穩定性。一般應從以下三種原材料著手：

其一，水泥。作為混凝土配制最重要的材料，應以抗寒性強的硅酸鹽水泥為主。另外，水泥標號不得低于42.5MPa，最小水泥用量不低于300kg/m3，水灰比不大于0.55，并摻加防凍劑，由此保證混凝土各項參數符合冬季施工標準。

其二，優選骨料。若骨料抗凍性較差很容易在冰雪地區冬季施工環節形成凍結物，從而削弱混凝土的穩定性。據相關試驗表明：骨料尺寸將對混凝土的耐寒性帶來重大影響，且隨著骨料尺寸的增加，混凝土的不均衡性也會遞增?；诖?，應盡量選擇尺寸較小的骨料。

其三，精選外加劑。外加劑的用量通常控制在5%水泥量的范圍內，在冰雪地區混凝土冬季施工中主要選用的外加劑為抗凍劑，它能增強混凝土抗寒抗凍能力，以免在冰雪地區出現裂縫等狀況[2]。

2.2 科學設計混凝土配合比

混凝土配合比也會對混凝土質量造成一定干擾。所以，應合理確定配合比。

配合比設計的注意事項：其一，冬季混凝土配合比需根據其設計強度考慮混凝土施工的經濟性，一般應將冬季混凝土施工的標準差控制在0.5到1.0MPa范圍內；其二，可結合混凝土中水泥材料的強度得出28d混凝土預期強度，并注重水泥安定性，防止在冬季環境下出現混凝土配合比設計不合理現象。

同時，在設計混凝土配合比時需從水泥用量、砂率等部分對配合比數值進行確定，若天氣驟然變冷可隨時對配合比進行微調，必要時可設置數學模型觀察變化規律，最終得出可靠性更高的砂率與水灰比。另外，還可利用“全計算法”對水泥、砂石、拌合水等原料的關系進行把控，按照“先確定強度、再設置水灰比、后計算用量及砂率”的方法保證冬季混凝土質量符合預期施工要求。

2.3 注重混凝土澆筑效果

首先，在混凝土澆筑作業中，應根據當地溫度變化規律將澆筑厚度設置在≥30cm范圍內，并采用“集中澆筑”的方式，幫助混凝土結構儲備更多熱能；其次，在應用混凝土澆筑技術控制其質量時還應借助“加熱法”對其表面進行熱化處理。比如可運用蒸汽加熱手段，延緩混凝土硬化速度，以免重新配制增加冬季施工成本；最后，還可依靠多種加熱技術對混凝土原材料中的拌合水、砂石、骨料等溫度進行控制，但應防止水泥直接觸碰60℃高溫水，否則將不利于混凝土施工工作的順利進行。其中還需注意的是：混凝土攪拌時間應為原有時間的1.5倍，并在出機溫度<20℃時利用人力升溫的措施，強化混凝土澆筑養護效果。

在混凝土冬季施工項目中，可利用蓄熱法與外部熱源加熱法（如圖1）對其進行澆筑養護[3]。其中針對與地基接觸面溫差高于2℃的混凝土可采用蓄熱法對其進行養護，并將養護溫度控制在40℃左右，防止在低溫狀態下出現凍結現象，影響混凝土使用性能。

圖1 蓄熱法（左）與外部熱源加熱法（右）

而在噴射施工階段，也應將所選用的材料溫度設置為5℃之上，若混凝土強度尚未達到5MPa，應繼續對其進行加熱養護。而針對強度已達到25MPa的預應力混凝土，可適當降低關注度，將工作重心轉移到其它有待加熱養護的混凝土上。其中當混凝土溫升速度高于15℃/h時，可采用電熱法對冬季混凝土進行澆筑養護，并在混凝土抗拉強度達到50%預定強度時，終止供電加熱，這樣才能保證冬季混凝土施工工作的順利進行。

2.4 合理預防混凝土通病

在冰雪地區進行混凝土冬季施工還需對混凝土質量通病實施合理化把控，這樣可降低混凝土結構失穩現象的發生率[4]。常見的質量通病包括裂縫、銹蝕問題。針對混凝土裂縫，如（圖一）所示，施工人員應注重后期混凝土養護效果，以免水分快速轉移引發裂紋。

另外，施工人員還可在混凝土攪拌過程中添加適量的防凍劑，也可與引氣劑形成復合防凍效果，并且按時做好測溫工作，隨時對混凝土的坍落度等參數進行檢測，以免質量存在缺陷的混凝土用于施工項目中。在測溫時可以1次/h、1次/2h、1次/4h的順序對灌注后的混凝土溫度進行測量。一旦降溫幅度超出15℃/h應立即進行加熱，并始終保證混凝土內外溫差不高于20℃。只有這樣，才能確保混凝土強度≥50%常規強度。至于揚塵通病即混凝土表面發生材料脫離現象，此時可適當增加攪拌時間，以此增強材料融合度。

比如針對混凝土裂縫通病，施工人員應適當加強養護效果，可在完成混凝土澆筑任務后在上方覆蓋一層薄膜，避免混凝土因水分缺失過快而出現裂縫[5]。同時，還可在原有保溫基礎上應用電極加熱法對混凝土砼結構進行保溫養護，這樣可有效降低裂縫現象的出現率。同時，還需對混凝土入模溫度進行合理把控，一般應≥5℃，還可適當摻加引氣劑，可延緩混凝土內部結構游離水的凝結速率。

圖2 混凝土裂縫現象

3 結論

綜上所述，冰雪地區混凝土冬季施工項目確實具有一定難度，且極易增加混凝土出現裂縫等不良現象的風險。所以，相關人員應從材料選取、配合比設計、澆筑效果、通病預防等方面著手，促使冰雪地區的混凝土冬季施工內容落實到位，這樣才能強化混凝土性能，使其在冰雪地區建筑物中發揮出真正的支撐作用。