建筑工程技術(shù)中混凝土冬季施工技術(shù)的研究

盧峰

山東省樂陵市自然資源局 山東 德州 253600

引言

混凝土是建筑工程中不可或缺的材料之一，主要有水泥、砂石、外加劑以及水等原材料組成，澆筑凝固后結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬、穩(wěn)定，因此被廣泛作為建筑施工中的主體材料。不過在冬季進(jìn)行混凝土施工需要格外注意，冬季氣溫低伴隨雨雪天氣，大幅度增加了施工難度，并且氣候環(huán)境會(huì)直接影響混凝土施工質(zhì)量。如混凝土內(nèi)部水分結(jié)冰，破壞混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等，所以想要提高混凝土冬季施工質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)上的研究，控制技術(shù)、溫度等條件，降低對(duì)混凝土施工質(zhì)量的影響，推動(dòng)我國建筑工程順利開展。

1 建筑工程混凝土冬季施工技術(shù)原理與特點(diǎn)

1.1 混凝土冬季施工技術(shù)原理

混凝土材料施工與水化反應(yīng)存在直接聯(lián)系，其中水泥與水是產(chǎn)生水化反應(yīng)的關(guān)鍵因素，促使混凝土材料從初凝到終凝獲得強(qiáng)度，而溫度對(duì)水化作用速度有著重要影響。冬季氣溫較低、氣候干燥，各項(xiàng)條件均不滿足混凝土施工要求，而溫度與水化作用速度、混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度存在正比關(guān)系，溫度越高水泥與水的反應(yīng)越快、混凝土硬化速度越快，不過溫度過高也會(huì)出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。在氣溫低于5℃的條件下，水化速度會(huì)不斷放緩，混凝土的硬化速度也會(huì)隨之降低，當(dāng)溫度達(dá)到0℃時(shí)，水化作用就會(huì)完全停止，而氣溫低于-2℃～-4℃時(shí)，混凝土材料內(nèi)部的水逐漸結(jié)冰，體積增大9%，混凝土內(nèi)部形成明顯的凍脹應(yīng)力，從而形成質(zhì)量問題。

1.2 混凝土冬季施工技術(shù)特點(diǎn)

目前來看冬季氣溫氣候等多項(xiàng)條件，均不符合混凝土施工要求，大大提高了混凝土施工難度，所以需要做好詳細(xì)規(guī)劃，保證混凝土施工流程合理，這要求施工單位能夠加強(qiáng)施工編制，將各個(gè)施工環(huán)節(jié)合理排放，確保符合冬季施工要求。另外施工前要加強(qiáng)設(shè)備、工具、材料的檢查，施工結(jié)束后必須做好養(yǎng)護(hù)管理，相比夏季施工增加了取暖裝置等設(shè)施，并且會(huì)提高能源消耗需求，由此可見混凝土冬季施工成本增加，根據(jù)以往的施工案例進(jìn)行分析增加幅度為30%～50%。通過對(duì)混凝土冬季施工技術(shù)的原理進(jìn)行分析，質(zhì)量問題具有明顯的隱蔽性和滯后性，只有在春季氣溫不斷提高才會(huì)顯露，嚴(yán)重影響了建筑工程的使用壽命[1]。

2 建筑工程混凝土冬季施工常見質(zhì)量問題

2.1 混凝土裂縫

裂縫是混凝土冬季施工中比較常見的現(xiàn)象，形成原因有很多企業(yè)家會(huì)復(fù)雜，比如冬季施工鋼筋銹蝕造成混凝土體積膨脹，最終引發(fā)混凝土沿受力筋或箍筋方向形成大面積裂縫。另外混凝土水形態(tài)變化產(chǎn)生的壓力，同樣容易引發(fā)混凝土裂縫，水灰比過大混凝土早期強(qiáng)度有所降低，并且冬季氣溫過低，加快了混凝土材料的熱量損失，都會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫。

2.2 表面起灰、反霜

冬季氣溫較低且相對(duì)干燥，伴隨著較大的風(fēng)力，混凝土材料中的水分，從邊緣處逐漸朝著中心位置轉(zhuǎn)移，最終造成混凝土內(nèi)部空隙問題，加上強(qiáng)風(fēng)影響骨料間的黏結(jié)力降低，混凝土材料的性能自然有所削弱。一般來說混凝土結(jié)構(gòu)表面起灰，就是砂漿與粗骨料脫離產(chǎn)生，導(dǎo)致錯(cuò)過了裸露在外，該問題與水灰比過大有關(guān)，加上溫度較低水化反應(yīng)受阻，最終造成表面起灰。混凝土反霜也是由氣溫較低引起，混凝土材料的水分快速蒸發(fā)，并且受到外加劑的影響，混凝土結(jié)構(gòu)表面逐漸形成結(jié)晶，對(duì)整體性能造成負(fù)面影響，甚至埋下安全隱患威脅到整個(gè)建筑工程質(zhì)量。由此可見，冬季低溫與混凝土施工質(zhì)量存在密切聯(lián)系，長(zhǎng)時(shí)間處于低溫的狀態(tài)下，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增長(zhǎng)也會(huì)不斷延長(zhǎng)。

3 建筑工程混凝土冬季施工技術(shù)優(yōu)化策略

3.1 嚴(yán)格把控材料選擇與配比

3.1.1 水。混凝土材料在配置過程中，對(duì)水質(zhì)有著極為嚴(yán)格的要求，為了保證混凝土材料質(zhì)量，應(yīng)通過飲用水進(jìn)行配置攪拌，若施工現(xiàn)場(chǎng)缺少飲用水，或因其他問題無法使用，必須注意把控水質(zhì)，符合建筑工程混凝土材料用水標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，較薄的混凝土材料中，用水不能存在含有腐蝕性的物質(zhì)，否則會(huì)侵蝕鋼筋、阻礙水泥硬化，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到降低。因此在用水前要做好過濾處理，將水中雜質(zhì)清除，由于冬季氣溫相對(duì)較低，為了保證混凝土材料溫度，會(huì)提前對(duì)水進(jìn)行加熱，以此來控制好溫度，滿足混凝土材料配制需求。

3.1.2 水泥。水泥是配置混凝土?xí)r應(yīng)用的基礎(chǔ)材料，也是影響混凝土材料質(zhì)量的關(guān)鍵因素，為了順利在冬季完成施工，必須挑選適合冬季氣候環(huán)境的水泥材料，并根據(jù)工程實(shí)際與所處環(huán)境控制水泥材料配比。首先由專業(yè)工作人員仔細(xì)檢查水泥材料的類型、生產(chǎn)日期、級(jí)別等重要信息，使用前應(yīng)做好水泥材料質(zhì)量檢驗(yàn)，明確水泥強(qiáng)度、安全性等指標(biāo)，應(yīng)達(dá)到國家規(guī)范要求。其次，不同品種的水泥材料水化后會(huì)產(chǎn)生不同的熱量與收縮程度，所以在使用過程中要進(jìn)行全方位考量，比如以冬季低溫氣候?yàn)槔容^適合采用硅酸鹽水泥作為原材料，注意控制好水泥用量，使用適當(dāng)比例的外添加劑，充分融合后即可應(yīng)對(duì)冬季不良?xì)夂颍档褪┕ぶ械呢?fù)面影響。

3.1.3 骨料。混凝土冬季施工效果與骨料的使用有關(guān)，骨料作為混凝土配制過程中的必備材料，在質(zhì)量上要滿足國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如果骨料質(zhì)量存在問題，會(huì)影響混凝土水化過程。因此要嚴(yán)格檢查骨料，避免其中存在有機(jī)物，否則會(huì)造成溶解與水化現(xiàn)象，降低混凝土材料的性能，無法為冬季施工提供保障。另外在使用前做好清潔工作，對(duì)使用的骨料展開嚴(yán)格檢查，減少其中存在的冰塊、雜物，同時(shí)適當(dāng)使用外加劑。由于外加劑中存在鈉鉀離子，一旦與活性氧化物相容便會(huì)產(chǎn)生化合反應(yīng)，對(duì)混凝土造成腐蝕，破壞混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所以骨料中不能存在活性氧化物[2]。

3.2 做好混凝土攪拌過程控制

在所有原材料準(zhǔn)備完畢后，將其放入攪拌機(jī)器進(jìn)行混合作業(yè)，需要注意工作人員應(yīng)時(shí)刻監(jiān)督管理，控制混凝土材料的攪拌過程，確保混凝土材料整體品質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，攪拌作業(yè)時(shí)可以從兩個(gè)方面入手。①混凝土材料攪拌時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)含物質(zhì)的清潔度，提前將攪拌設(shè)備內(nèi)部清理干凈，避免攪拌過程中出現(xiàn)雜質(zhì)影響整體性能。一般來說，混凝土材料存在其他雜質(zhì)，是影響質(zhì)量的關(guān)鍵因素，所以攪拌過程中要嚴(yán)格把控，避免對(duì)混凝土材料的穩(wěn)定性造成負(fù)面影響。在使用外加劑的情況下，工作人員應(yīng)按照使用需求，將準(zhǔn)備好的外加劑均勻撒在混凝土表面上，充分混合后即可進(jìn)行澆筑施工。②為了提高混凝土材料質(zhì)量，滿足冬季低溫氣候施工需求會(huì)添加相關(guān)試劑，將一定比例的溶液倒入攪拌設(shè)備，提高混凝土材料的整體品質(zhì)。拌合過程中主要利用機(jī)械設(shè)備攪拌作業(yè)，工作人員應(yīng)時(shí)刻監(jiān)督確保混凝土材料攪拌均勻，各類材料充分融合，攪拌地點(diǎn)應(yīng)控制在施工區(qū)域不遠(yuǎn)處，避免運(yùn)輸時(shí)造成熱量損失，影響后續(xù)澆筑施工質(zhì)量。③混凝土材料會(huì)散發(fā)出一定熱量，并且決定了混凝土凝固時(shí)間，是否能夠達(dá)到施工質(zhì)量要求，所以應(yīng)注意混凝土材料的熱量散發(fā)。以往混凝土材料配制、攪拌主要在機(jī)械設(shè)備內(nèi)開展，利用攪拌車反復(fù)翻轉(zhuǎn)，但儲(chǔ)泥罐缺乏密封處理，必然會(huì)造成混凝土材料的熱量流失，而冬季氣溫寒冷會(huì)加快混凝土熱量散發(fā)速度，在運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)前便開始凝固，對(duì)混凝土施工造成負(fù)面影響。因此在冬季進(jìn)行混凝土施工時(shí)，應(yīng)改變傳統(tǒng)的配制、澆筑方法，比如增強(qiáng)儲(chǔ)泥罐密封性能，采用高密封性攪拌混凝土材料，對(duì)于翻轉(zhuǎn)過程中造成的熱量流失，應(yīng)通過擴(kuò)大儲(chǔ)蓄罐容積的方式解決，并采用振動(dòng)等方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)攪拌，高頻率地振動(dòng)同樣能夠?qū)⒃牧匣旌希⒎乐够炷翢崃可⑹蹋瑸槎臼┕?chuàng)造良好條件。

3.3 加強(qiáng)混凝土材料運(yùn)輸管理

在冬季低溫寒冷的條件下，若混凝土運(yùn)輸車輛不密封，并且與施工區(qū)域的距離較遠(yuǎn)，運(yùn)輸時(shí)便會(huì)產(chǎn)生混凝土凝結(jié)的現(xiàn)象，一旦發(fā)生凝結(jié)混凝土材料便無法繼續(xù)使用，導(dǎo)致浪費(fèi)大量材料成本，同時(shí)拖慢了施工時(shí)間，促使建筑工程經(jīng)濟(jì)效益受損。因此在運(yùn)輸混凝土材料的過程中，應(yīng)采取有效的保溫措施，避免混凝土材料熱能流失造成固態(tài)化現(xiàn)象。首先，需要明確冬季下混凝土材料運(yùn)輸時(shí)溫度要控制在5℃，并通過澆灌等方式，確保混凝土材料始終處于液態(tài)。其次，運(yùn)輸過程中加強(qiáng)保溫處理，盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，罐車本身要有保溫裝置，同時(shí)利用50℃的水進(jìn)行沖洗，泵管可以通過棉簾包裹。整個(gè)運(yùn)輸過程要做到快速、連續(xù)，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后仔細(xì)檢查罐車內(nèi)混凝土的狀態(tài)，如果出現(xiàn)凍傷嚴(yán)禁使用。

3.4 重視混凝土砌筑施工控制

冬季低溫氣候環(huán)境并不適合混凝土施工，想要在不影響質(zhì)量的條件下完成建設(shè)，必須嚴(yán)格把控砌筑施工環(huán)節(jié)，確保能夠經(jīng)受住低溫氣候的考驗(yàn)。比如，可以通過防凍手段進(jìn)行混凝土施工作業(yè)，根據(jù)當(dāng)?shù)囟緦?shí)際溫度，適量添加防凍劑即可避免混凝土結(jié)冰，有利于進(jìn)行砌筑施工。若室外溫度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，也要發(fā)揮出混凝土的最大化性能，將各類原材料充分結(jié)合，一般來說砌筑砂漿施工，需要室內(nèi)溫度保持在-10℃，否則無法進(jìn)行砌筑施工作業(yè)，強(qiáng)行施工會(huì)受到低溫氣候影響造成質(zhì)量問題。另外，應(yīng)直接應(yīng)用在砌筑施工環(huán)節(jié)，避免混凝土材料存放時(shí)間過長(zhǎng)，若需要放置應(yīng)保證溫度，施工前做好檢查與質(zhì)量把控。

3.5 落實(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)管理措施

3.5.1 搭建暖棚提高溫度。混凝土冬季施工結(jié)束后，應(yīng)做好科學(xué)的養(yǎng)護(hù)管理，比如搭建暖棚對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫，同時(shí)棚內(nèi)安裝熱風(fēng)機(jī)、電熱器等取暖裝置，即可有效控制棚內(nèi)溫度條件，確保符合混凝土養(yǎng)護(hù)管理需求。不過要注意應(yīng)避免溫度過高，破棚內(nèi)存在塑料與木材，溫度過高容易引發(fā)火災(zāi)，只要保證棚內(nèi)溫度穩(wěn)定。取暖裝置必須符合安全規(guī)范，配備專業(yè)人員定期檢查，若出現(xiàn)溫度過高等問題，及時(shí)采取處理措施，保證混凝土冬季施工質(zhì)量。

3.5.2 澆筑結(jié)束噴灑水蒸氣。混凝土冬季施工面臨最大的問題就是氣溫過低，除了搭設(shè)暖棚以外，還可以通過噴灑水蒸氣的方式，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫處理。噴灑水蒸氣的原理為，利用水蒸氣溫度加熱混凝土結(jié)合，一方面有利于滿足混凝土溫度需求，另一方面能夠解決混凝土施工后成型過程中的脫水現(xiàn)象。通過噴灑水蒸氣，混凝土結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境濕度條件優(yōu)秀，并且能夠起到有效的保溫效果，避免寒冷干燥的氣候環(huán)境影響混凝土施工質(zhì)量。不過需要注意水蒸氣噴灑后，受到冷空氣影響迅速降溫，所以該方法更適合短時(shí)間加熱，并不適合長(zhǎng)期加熱養(yǎng)護(hù)。

3.6 混凝土生產(chǎn)活動(dòng)監(jiān)督管理

在施工現(xiàn)場(chǎng)溫度高于-8℃時(shí)，可以通過加溫拌和水等方法，提高混凝土材料溫度，不過要注意盡量避免混凝土材料溫度過高，減少混凝土結(jié)構(gòu)假凝現(xiàn)象。施工過程中需要嚴(yán)格把控各個(gè)環(huán)節(jié)，包括原材料進(jìn)場(chǎng)，應(yīng)進(jìn)行細(xì)致入微地檢查與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，攪拌過程中設(shè)備內(nèi)不能存在任何雜質(zhì)與凍塊物料，盡量保證攪拌設(shè)備的生產(chǎn)效率，都能達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，從而營造較好的生產(chǎn)條件。由于冬季氣溫寒冷，對(duì)混凝土施工有著嚴(yán)格要求，應(yīng)提前制定科學(xué)的施工方案，重點(diǎn)了解當(dāng)?shù)氐臍鉁嘏c地質(zhì)條件，考慮到冬季氣候?qū)炷敛牧系挠绊懀_保各個(gè)施工項(xiàng)目能夠環(huán)環(huán)相扣，避免出現(xiàn)拖延等問題[3]。

4 結(jié)束語

混凝土是建筑工程中不可或缺的材料，為了滿足施工周期、效益等需求，部分施工單位為選擇在冬季完成施工任務(wù)，而冬季氣溫較低會(huì)對(duì)混凝土施工造成諸多影響。冬季具有寒冷干燥的特點(diǎn)，并不適合開展混凝土施工，若需要在冬季進(jìn)行施工，應(yīng)提前做好統(tǒng)籌規(guī)劃，確保符合混凝土施工技術(shù)需求。從以往的施工案例來看，冬季寒冷氣候會(huì)造成質(zhì)量問題，較低的氣候環(huán)境改變了混凝土物理性質(zhì)，同時(shí)引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)干裂、分化。因此施工過程中要嚴(yán)格把控，如混凝土材料質(zhì)量、混凝土施工環(huán)境條件，切實(shí)滿足混凝土冬季施工要求。