建筑工程技术中混凝土冬季施工技术研究

建筑工程技术中混凝土冬季施工技术研究

王绍英

庆云县住房和城乡建设局 山东省德州市 2537000

摘要：长期以来，混凝土以其优异的力学性能和耐久性广泛应用于各种复杂环境下，与其他耗材相比，其具有来源广泛易获得、成本低、施工方便和高效节能的特点。随着社会经济水平的不断提高，混凝土的消耗量持续增大，对于新领域的开发和探索与日俱增。然而，随着人类社会的逐步发展和认识水平的逐渐提高，研究发现在低温条件下混凝土的施工质量难以保证，国内外由于混凝土耐久性和抗冻性不足引发工程结构过早破坏的案例时有发生，造成了严重的经济损失。本文介绍了混凝土冬季施工中常见的病害及适用于冬季的混凝土施工技术，阐述了混凝土在运输和浇筑过程中的温度控制事项，也为类似低温环境条件的混凝土施工提供了可行的指导意见和建议。

关键词：混凝土；冬季施工；施工技术；注意事项

中图分类号：TU528                文献标识码：A

引言

近年来，中国经济持续快速发展，国家基础设施建设继续改善住宅、公路、铁路、建筑、石油、天然气和许多其他领域积极参与国际竞争的大型建设公司工程建设的形势使得冬季混凝土不得不处理。冬季施工时，混凝土会产生一系列的病害，如凝结时间长、力学性能发展慢、耐久性差等。特别是混凝土拌合物在达到终凝时间之前遭受早期冻害，混凝土的抗压强度、静态弹性模量、抗渗性和抗冻性几乎不再随龄期发展。根据进度计划，大部分工程可以选择在冬季继续施工，以便及时完工。因此，冬季混凝土施工技术至关重要。

1 低温对混凝土性能的影响

1.1 早期性能

混凝土的早期物理性能在低温时降低。实验结果表明，在冬季低温环境下浇筑的混凝土的初凝和终凝时间都会增加，尤其会显著地增加终凝时间。而冬季的低温环境则会引起水泥表层的水汽冷凝而成水，并因此导致边缘混凝土的水灰比改变，水分的质量分数也会上升，进而影响水泥的硬度和防水渗性。一般来说，如果新浇筑的混凝土在3～6h内受到冻结等损害，其抗压强度将损失50%以上，如果在终凝2～3d后冻结，则其强度只会损失15%～20%。

1.2 强度

冬季低温度环境条件会减少混凝土材料的水化反应速度。当气温约为5℃时，水泥砂浆的水化速率就将大幅下降，当气温约为0℃时，其水化作用就会终止。而由于气温的降低，混凝土材料内游离水分就会结冰，造成水泥砂浆内容积扩大，同时也会在水泥砂浆内形成冻胀应力，特别是在水泥砂浆凝结的早期阶段其硬度无法抵消冻胀应力，因此造成砂浆内产生裂纹，这就是温度裂缝。所以，当温度下降至5℃时，必须采取措施防止过早结冰。

1.3 耐久性

环境温度下降导致混凝土内部形成温度应力，环境温度越低温度应力也越大，内部温度应力将会逐渐大于混凝土本身的强度，从而在表面产生裂纹。裂缝产生后混凝土的强度将会降低，在后续砼构件的日常使用中会有持续的荷载作用于该构件，在长久反复的荷载作用下，砼构件的接缝将继续增加并扩大，从而显著降低混凝土抵抗寒冷、抵抗裂缝、抗渗和长期耐久的能力。

2 建筑工程技术中混凝土冬季施工技术应用

2.1 原材料的选择

（1）水泥。冬期混凝土所用水泥应优先选择硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥及早强型水泥以提高混凝土的早期强度降低冻害发生的频率，水泥的标号不宜低于32.5R，并确保抗压强度达到设计要求前，混凝土不出现受冻现象。（2）砂、碎石。冬期混凝土所用粗、细骨料要符合《铁路混凝土工程施工技术指南》（Q/CR9207—2017）中的有关要求，骨料需提前储备，及时对进场的细骨料和粗骨料的含泥量、含水率进行严格的检验，减少冬期施工进场骨料的场内清洗和含水量过大而结冰的现象。优先选用拌和站料仓提前备存砂，因其相对含水率低且未发生冻块现象，性能相对稳定。（3）拌和用水。冬期施工拌和用水，在拌和站附近埋设水箱，水箱内设置蒸汽管道并利用蒸汽锅炉的蒸汽直接通入进行加热，根据现场情况，经实验室相关数据得出的结论，对水温进行加热，使其保持在50～60℃，如果温度过低则无法满足混凝土出机温度，而如果温度过高则会直接影响混凝土的坍落度。（4）外加剂。外加剂储存罐存放在单独的保温棚内，保温料仓使用蒸汽管道对室内进行加热，保持室内温度在5℃以上，确保外加剂温度不低于5℃，保温方式同供水管道一致。

2.2 低温混凝土施工技术

（1）严格控制水胶比和含气量。水胶比越低，抗冻性越好。低水胶比高强混凝土不加引气剂也具有较好抗冻性，对中高水胶比混凝土，为了提高抗冻性，需掺加引气剂。适当的引气可以有效提高混凝土抗冻性，改善混凝土和易性，但引气过高对抗渗不利，因此要控制混凝土的含气量在适宜水平。（2）降低含水率和孔隙率。含水率和孔隙率对混凝土的强度有重要影响，混凝土在低温环境下施工，当温度较低时，孔隙水结冰膨胀导致混凝土产生冻胀破坏，尤其是饱水状态下，混凝土内部孔隙越多，冻融破坏越严重。掺加适量优质掺合料，降低水泥用量的同时可以有效改善混凝土的内部结构特征，增强混凝土结构的密实性，从而提高混凝土的抗冻性能。（3）选用合适的外加剂。通过添加适量减水剂，在较低水胶比条件下获得更大的塌落度，满足施工要求的同时可以降低用水量，提高混凝土强度。另外，选用含早强成分的外加剂，可以提高水泥水化反应的速度，促使混凝土具有较高的早期强度，增强抗冻害能力。适量加入具有引气和抗渗作用的外加剂，引气剂的作用会产生一定量微小且独立的气泡，增加拌合物流动性。同时，气泡对冻融破坏有一定的缓冲作用，抗渗组分外加剂的掺入可在混凝土内部发生反应，进而堵塞孔隙，提高了混凝土的抗渗性。（4）严格控制保温措施。通过覆盖保温层、调整养护制度及加热等方式，可以降低低温对混凝土水化反应的不利影响，有效改善施工环境，保证工程质量。

2.3 负温养护

顾名思义，负温养护法就是创造一个0℃以下的环境并在该环境中逐步养护混凝土的施工方法，该方法的核心就是控制混凝土内部温度。使用负温养护法时需要在混凝土中掺入防冻剂，施工完成后不需要对混凝土进行额外的补偿性加热或者保温。该工艺相较其他养护方法来说较为简单、容易操作，同时不需要额外消耗资源进行加热或者保温，比较节能、环保；但该方法也有缺点，使用该方法的混凝土强度会较其他养护方法而言增加得缓慢。本方法适用于日平均温度不低于0℃，最低温高于﹣16℃环境中，不适合加热且对抗压强度的增加没有特殊要求的砼构件中。

3 结束语

冬季应严格按照混凝土施工方案进行混凝土保温，同时重视混凝土浇筑后的养护方法的选用与管理，以保证混凝土强度能在冬季低温条件下增长到规范值。在工程中的实际应用证明，即使在冬季施工的低温条件下，只要针对施工特点和现场条件，对整个混凝土施工环节的保温及养护措施进行严格把控，也可以有效减少混凝土冬季病害并保障混凝土结构的施工质量。

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