混凝土冬期施工的質量控制措施探析

吳春樺 云南建投第二建設有限公司

1 前言

混凝土是現代建筑工程重要的原料之一，開展混凝土施工過程中，會受到多種因素的影響，例如，材料配合比、所選材料不符合標準、氣候條件等。其中，材料、配合比等問題依靠人為方式能有效解決，但對于天氣溫度并非人力可干擾的。

不得不說，天作為影響混凝土強度的主要因素，冬期外界的溫度偏低時會直接影響混凝土的強度及其使用性能，導致混凝土構件耐久性降低，對整個工程質量產生不良的影響。

因此，加強冬期混凝土施工中質量問題的研究，有利于提升冬期混凝土質量，對于改善冬期施工技術、提升混凝土質量控制效果具有重要的意義。

2 冬期混凝土施工原理

混凝土拌合物受到水泥水化的影響，通過澆筑施工后會慢慢凝結、硬化，直至達到最終的強度。水泥水化速度不僅與混凝土的配合比、組成材料等因素有關，也會隨著溫度的變化發生改變。如果混凝土的溫度升高，水化作用更快，強度增加明顯加快；當溫度下降至0℃條件下，保存在混凝土內的水分有一部分慢慢結冰，水化作用有所減慢，其強度增長也比較緩慢[1]。

溫度不斷下降，如果混凝土內保存的水完全變為冰，即液相變成固相時，水泥水化作用處于基本停止的狀態，其強度也不會再增長。必須注意，水變為冰后，體積大約增加9%。如果這一應力值超過水泥內部構成的初期強度值，導致混凝土受到一定程度的破壞，其強度隨之下降。

除此以外，如果水變為冰，會使得骨料以及鋼筋表面出現大顆粒冰凌，不僅使得水凝漿與骨料和鋼筋之間的粘結力減弱，對混凝土抗壓強度也會產生不良的影響。在冰凌融化之后，會導致混凝土內部出現各種空隙，在一定程度上降低其耐久性、密實性。由此表明，冬期開展混凝土施工過程中，水形態變化成為左右混凝土強度的重要因素。

國內外許多學者針對上述問題開展了大量的試驗，研究結果證實，新澆筑的混凝土凍結之前有相應的預養期，會在一定程度上增加混凝土內部液相，促進其水泥水化[2]。實驗結果還表明，混凝土受凍之前預養期越長，強度損失更小。在混凝土化凍之后繼續進行養護，強度也會增長，但其增長幅度存在一定的差異。

如果預養時間比較長，初期強度偏高的混凝土受凍后，后期強度不會受到較大損失。當安全預養期比較短，初期強度偏低的混凝土受凍后，其后期強度會有一定程度的損失。這也表明，在混凝土凍結之前，其在正常溫度條件下有相應的預養期，會在一定程度上加快水泥水化的作用，使混凝土受到凍害影響最小。

3 混凝土冬期施工存在的問題

建筑工程施工過程中，因混凝土強度不達標等原因引起的工程事故頻發，這種情況不僅影響混凝土施工質量，也會給廣大居民生活帶嚴重的危害。因此，必須高度重視混凝土施工問題，設法提升混凝土強度，確保整個工程的質量。

與其他季節不同，冬期進行混凝土施工有一定的劣勢。冬期施工受到施工條件及環境等因素的影響，導致工程質量問題頻繁發生，混凝土工程更明顯。加之，冬期施工產生的質量事故展現出滯后性、隱蔽性的特點，即冬期施工的工程，其質量問題可能到下一年的春天才會慢慢顯露出來，輕則必須進行修補，嚴重者需要重做，這種情況不僅影響建筑的使用壽命，也會給施工企業帶來一定的經濟損失[3]。

冬期開展混凝土施工的過程中，由于外界溫度偏低，對于混凝土養護、保溫等工作提出更高的要求。處于低溫條件下，如果未采取恰當的保溫措施或養護工作未順利實施，混凝土構件拆模后其表面會出現裂縫。分析發現，引起這種質量問題的關鍵，在于混凝土內部與表面之間存在較大的溫差，干縮比例的差異，使得水泥在水化中因溫度上升而膨脹，表面裂縫隨之出現。

混凝土冬期開展施工中，常常發生結構松散的情況，即混凝土的內部存在空洞，混凝土與骨料之間粘接力不佳，從而影響其構件的強度及性能。之所以出現這種情況，由于外界溫度較低，混凝土遭受較大的溫差，受到壓力、溫度等多種因素的影響，使得混凝土水分有所轉移，導致其內部出現大量的空隙，最終引起混凝土結構松散的問題[4]。

冬期對混凝土進行施工時，其構件表面極易出現反霜的情況，這種白色粉末就是混凝土結晶受到腐蝕后的產物，促使其外加劑在混凝土硬化過程中深入構件表面，水分蒸發后在混凝土表面慢慢顯示出來。

4 混凝土冬期各施工階段質量控制

4.1 準備時期的質量控制

4.1.1 收集氣溫各項資料

一般情況下，冬期施工就是最低氣溫處于-3oC以下或連續5d 平均氣溫低于5oC 的狀況。正常溫度與冬期混凝土在施工工藝上存在明顯的差異，冬期施工過程中，必須做好施工區域氣溫變化監測工作，收集、整理氣溫變化資料。通過深入分析所收集的資料，對未來幾日氣溫改變狀況給予精密的預測，制定恰當的應對策略。

4.1.2 審查混凝土施工方案

審查冬期混凝土施工方案，重點內容如下：審查所設計方案是否達到國家各項技術要求；對于不同板厚混凝土開展精確的熱工計算；判定所設計方案是否與具體的施工條件相結合；評估這個方案是否根據實際工程情況選定合理的參數。從參數選擇方面分析，必須重視熱工計算的合理性及其完整性。

4.1.3 加強施工人員培訓工作

混凝土冬期施工階段，對混凝土施工技術具有較高的要求，且復雜性較大，必須做好各方面的控制工作。在工程正式開展施工前，加強施工人員理論知識與技術的培訓工作。

對施工人員開展理論知識培訓時，必須按照質量標準及國家規范要求等開展培訓工作，提升施工人員的認知水平，便于根據規范流程開展施工[5]。在此基礎上，重視做好施工人員技術培訓工作，培訓內容不限制在施工技術方面，還應涉及材料使用等內容。隨之，明確施工各環節負責人的職責范圍，根據實際要求做好施工準備工作。

4.1.4 做好施工設備及材料管理工作

為確保冬期混凝土施工順利展開，必須加強施工設備及材料的管理工作。采購原材料時，綜合考察供應商規模、混凝土質量等內容，保證采購的混凝土達到澆筑要求，例如，要求采購的混凝土出機溫度滿足施工技術要求等。

原材料運輸至施工現場時，再次核對材料規格、數量等信息，確定所用原材料未出現質量、數量等問題。待各項達標后，分類入庫進行存儲，避免不同種類材料出現反應，影響其性能。

此外，可通采用草墊等覆蓋原材料，防止其由于受潮結塊。在此基礎上，認真檢查施工所用機械設備，保證其不存在缺少零件、螺絲松動等情況，并對機器使用性能展開檢查，保證不存在故障等問題。

4.2 施工階段質量控制

4.2.1 合理控制混凝土配方比及溫度

對混凝土拌制前，先要注意清潔骨料，確保其中不摻雜容易凍裂的物質或冰雪等。對混凝土配制時，必須嚴格根據要求對各種原料用量實施控制，保證混凝土質量達到施工需求。比如，防凍劑用量注意結合施工地區溫度而定，一般情況下，取水泥量3%～5%左右即可。

混凝土攪拌時間也要實施控制，通常正常溫度下時間為0.5min～1min[6]。如果混凝土所用外加劑是液體，必須先根據規定制成濃度溶液，再依照要求制備為施工溶液，且溶液需要放在具有明顯的標志容器內。當使用的外加劑為粉末時，則要依據配合比直接撒到水泥表面即可。在保持混凝土配合比不變的條件下，可有效提升拌合物的流動性，緩沖混凝土內水結冰引起的水壓力，從而改善其黏聚性及保水性，提升混凝土的抗凍性能。

冬期混凝土施工時，混凝土通常使用綜合蓄熱法進行養護，為保證混凝土入模后依然有一定的流動性，防止凍結過早出現，其入模、出機溫度不可低于5oC、10oC。混凝土施工階段，若施工使用泵送或預拌混凝土，且運送路徑比較長，可以適當調高出機溫度，具體調高數據，應與輸送實際距離相結合展開熱工計算，最終溫度控制在15oC以上。

當混凝土體積偏大，入模溫度合理控制在30oC之內，如果溫度不滿足施工要求，必須對泵送管或運輸車給予預熱、保溫處理[7]。

4.2.2 加強混凝土澆筑質量管理

冬期混凝土施工時，必須按照詳細的施工方案要求開展一系列工作，保證每一次澆筑高度達到設計規范。若混凝土澆筑期間，由于部分原因無法及時供應混凝土或兩層澆筑時間存在較長的間隔，為防止混凝土過早凍結，可采用恰當的措施實施保溫處理，確保混凝土具有良好的流動性。

與此同時，注意監測混凝土表面溫度及其與內部溫度之間的差值，澆筑完成后，對環境與混凝土表面進行隔絕處理，有利于阻斷二者之間的熱交換過程，避免因混凝土表面溫度下降過快，使得混凝土表面存在裂縫。必須注意，由于水泥型號不同或所用施工方法不一，其受凍臨界強度存在差異。

基于此，要注意合理控制受凍臨界強度。比如，所用混凝土原材料屬于硅酸鹽水泥，其受凍臨界強度應超過設計強度30%；當混凝土原材料屬于其他類型的水泥，混凝土受凍臨界強度超過設計強度的40%[8]。當環境最低溫度處于零下15oC 以上，其臨界強度約為4MPa 以上；若最低溫度超過零下30oC，混凝土的受凍臨界值超過5MPa。

4.3 養護階段質量控制

混凝土養護包含自然與蒸汽養護，對混凝土進行養護時，要重視合理控制混凝土的溫濕度，盡可能減少表面混凝土暴露時間，及時覆蓋暴露的混凝土，避免表面水分蒸發。暴露面保護層在混凝土初凝前，可卷起覆蓋物，通過抹子搓壓表面最少兩遍，促使其平整后再次覆蓋。必須注意，覆蓋物不可與混凝土表面直接接觸，直到混凝土終凝為止。

有效的保溫措施對混凝土施工質量產生重要的影響，在完成混凝土澆筑后，必須采用恰當的保溫材料覆蓋混凝土構件，確保所用構件全部覆蓋，保證混凝土的施工質量。

此外，冬期混凝土施工過程中，所用保溫材料覆蓋部件時間適當長一些，直至混凝土強度達到要求方可開展拆模處理。為混凝土鋪設保溫材料時，如果溫度在0oC以上，可以鋪設1層；當溫度低于0oC，需要鋪設2～3層。必須注意，保溫材料不可直接覆蓋到剛剛建筑好的混凝土層上，需要蓋上一層塑料薄膜，再覆蓋草袋等保溫材料。

混凝土養護方式較多，包含蓄熱法、暖棚法、綜合蓄熱法等。其中，蓄熱法就是把混凝土組成材料實施加熱處理，確保澆筑后有一定的溫度，其外圍采用保溫材料進行覆蓋，保證混凝土冷卻速度緩緩下降，在冷卻中慢慢硬化。若混凝土冷卻至0oC，可滿足抗凍臨界或預期強度。

冬期混凝土施工完成后，常使用蓄熱法對其進行養護，若蓄熱法難以達到要求，可通過加熱養護法處理，即使用外部熱源對混凝土加熱養護，包含暖棚法、蒸汽加熱等。其中，大體積混凝土主要使用暖棚法予以加熱，蒸汽加熱法主要用在混凝土預制構件養護中。

蒸汽加熱就是借助蒸汽加熱的方式完成混凝土養護，這種做法不僅確保新澆筑混凝土得到較高溫度，也具有足夠的濕度，在一定程度上促進水化凝固，確保混凝土強度達到技術要求[9]。加之，這種加熱方式也比較容易控制，且混凝土受熱溫度均勻，促使每一個部位的溫度基本保持平衡，確保混凝土在良好的濕熱條件下硬化。但這種方式成本較高，必須配置專門的鍋爐，熱量損失比較大。

當蓄熱法難以達到混凝土防凍、抗凍要求時，可使用綜合蓄熱法進行養護。這種方式就是蓄熱法的擴大處理，在加入外加劑的混凝土澆筑后，通過原材料加熱、保溫等方法使得混凝土冷卻延緩，在混凝土溫度降低至0oC 前，滿足預期強度要求。基于此，施工企業要結合實際情況，挑選合適的養護方法，從而確保混凝土強度及整個工程的質量。

5 結束語

綜上所述，與平常混凝土施工相比，冬期施工比較復雜，施工流程、工藝也隨之增加。為有效控制混凝土施工質量，要嚴格根據施工流程展開操作，注意結合實際情況采用恰當的防凍措施，保障混凝土施工質量達到工程設計及規范要求。