關(guān)于極低溫度下混凝土施工質(zhì)量控制的探討

馮鋒杰(赤峰建設(shè)建筑（集團(tuán)）有限責(zé)任公司呼倫貝爾東能項(xiàng)目部，內(nèi)蒙 呼倫貝爾 021000)

混凝土作為一種建筑材料在工業(yè)與民用建筑中應(yīng)用極其廣泛，因此混凝土施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到工程質(zhì)量的好壞。目前對于普通溫度下的混凝土施工質(zhì)量控制已作為一種基本常識為各工程技術(shù)施工及管理人員所掌握，但是關(guān)于冬季混凝土施工尤其是在類似于呼倫貝爾地區(qū)極低溫度下（-20℃）混凝土施工的技術(shù)質(zhì)量控制還需要進(jìn)一步探討和研究。

1 工程實(shí)例

呼倫貝爾某廠區(qū)內(nèi)破碎樓工程，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，3 層，總高度9.48m，設(shè)計混凝土強(qiáng)度等級為C30，因工期要求需要冬季施工，施工期間外界大氣最低溫度達(dá)-25℃。

1.1 施工措施

1)用腳手架及棉被搭設(shè)保溫棚，棚頂可以開啟（澆注混凝土?xí)r用），棚內(nèi)設(shè)置大火爐，燒煤炭加溫，使棚內(nèi)溫度保證在20℃左右；

2)混凝土采用滾筒攪拌機(jī)現(xiàn)場攪拌，用鋼管及棉被搭設(shè)暖棚，接入蒸汽加熱砂石料，用蒸汽和炭火同時加熱施工用水，混凝土中加入早強(qiáng)防凍劑5%（水泥含量），保證將混凝土的入模溫度控制在+5℃以上。

3)水泥為普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號為42.5，混凝土強(qiáng)度等級增加一級，改為C35。

4)優(yōu)化施工工序，縮短混凝土室外的運(yùn)輸過程，加快混凝土的入模速度，及時充分地振搗。

5)施工技術(shù)員現(xiàn)場制作混凝土試塊并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

1.2 實(shí)際驗(yàn)收工程質(zhì)量

該工程在極低的外環(huán)境溫度下施工，通過以上措施，雖然施工時混凝土表面曾出現(xiàn)極少的冰花現(xiàn)象，但是工程檢測混凝土無蜂窩麻面、裂縫、脫皮等現(xiàn)象，混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到設(shè)計要求。

2 混凝土的自有特性及強(qiáng)度影響因素

2.1 混凝土的特性

混凝土是指由膠凝材料(如水泥)、水和骨料等按適當(dāng)比例配制，經(jīng)混合攪拌，硬化成型的一種人工石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后將骨料膠結(jié)在一起，形成堅強(qiáng)的整體?；炷恋男再|(zhì)包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強(qiáng)度、變形及耐久性等。其中保證混凝土強(qiáng)度是在低溫環(huán)境下進(jìn)行施工所采取的各種措施要達(dá)到的主要目的之一。

2.2 混凝土強(qiáng)度的影響因素

由于混凝土經(jīng)常是以受壓的形式存在，因此通常所指的混凝土強(qiáng)度主要是指抗壓強(qiáng)度。影響混凝土抗壓強(qiáng)度的因素主要有水泥強(qiáng)度和水灰比、施工時的溫度和濕度以及混凝土的齡期等。其中水泥強(qiáng)度和水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的主要因素，而溫度是除此以外影響混凝土強(qiáng)度的不可忽視的因素之一?；炷恋氖┕づc溫度有著密不可分的關(guān)系，而水泥與水之間的水化作用是最終決定混凝土強(qiáng)度的主要因素之一。溫度越低，水化作用的速度越緩慢。因此，混凝土在低溫環(huán)境下，水化作用速度較慢，尤其是在-20℃左右的極低環(huán)境溫度下極易產(chǎn)生各種質(zhì)量問題。因?yàn)榛炷猎谪?fù)溫作用下，內(nèi)部水分凍結(jié)成冰，體積膨脹，產(chǎn)生的凍脹應(yīng)力破壞了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使混凝土的物理、力學(xué)性能遭受到損害，引起混凝土的凍害。因此施工時需要采取特殊的質(zhì)量控制措施和管理措施。

3 極低溫度下混凝土施工應(yīng)注意的問題

在極低溫度下不具備混凝土施工的條件，但是因?yàn)楣て诘纫蟮男枰?，必須?chuàng)造施工條件。根據(jù)混凝土的自身特點(diǎn)及強(qiáng)度影響因素，極低溫度下混凝土施工尤其要注意以下幾點(diǎn)：

1）混凝土強(qiáng)度的增長取決于水泥水化反應(yīng)的結(jié)果。水泥的水化反應(yīng)與水及溫度有關(guān)。當(dāng)溫度降低時，水的活性減弱，水化反應(yīng)減慢，因此需要注意保證水泥的水化反應(yīng)在極低溫度下正常進(jìn)行。

2）注意選擇合適的砂石骨料、水泥及早強(qiáng)防凍劑。其中砂料應(yīng)為級配良好、硬質(zhì)潔凈的中砂，含泥量不大于3%，石料應(yīng)為級配良好、硬質(zhì)潔凈、強(qiáng)度較高、抗凍融的石料，含泥量不大于1%。水泥應(yīng)選擇水化熱較大的水泥。

3）由于水泥不能直接與80℃以上的水直接接觸，因此攪拌時需要注意骨料的投放順序。

4）混凝土攪拌時間短，會出現(xiàn)拌合不均勻，和易性和施工性能差，引起強(qiáng)度降低；混凝土攪拌時間過長，不但影響施工進(jìn)度，而且可能出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象，影響施工質(zhì)量，因此要注意混凝土攪拌時間的控制。

5）混凝土出機(jī)后，注意混凝土運(yùn)輸工具及運(yùn)輸路線的選擇，防止混凝土溫度在運(yùn)輸途中降低過快。

6）棚內(nèi)增溫養(yǎng)護(hù)時，需要注意保持棚內(nèi)溫度基本一致，并且注意觀察，及時增濕或者灑水養(yǎng)護(hù)，防止混凝土出現(xiàn)失水現(xiàn)象。

4 混凝土的施工質(zhì)量控制

4.1 施工方法控制

混凝土冬季施工的方法有很多，但是在極低溫度下需要將各種方法進(jìn)行綜合運(yùn)用。根據(jù)工程實(shí)例可以綜合采取以下措施實(shí)現(xiàn)：

1）為縮短混凝土的養(yǎng)護(hù)時間，一般應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，如果用蒸汽直接養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)選用礦渣硅酸鹽水泥。水泥的強(qiáng)度等級不宜低于42.5，每立方米中的水泥用量不宜少于300Kg，水灰比不應(yīng)大于0.6，并加入早強(qiáng)防凍劑。

2）在極低溫度下需要搭設(shè)暖棚，可以同時對骨料和水進(jìn)行加熱。其中骨料升溫可以通過貯存在溫棚內(nèi)并用蒸汽加熱的方法實(shí)現(xiàn)，水升溫可以通過貯存在水箱內(nèi)同時用炭火和蒸汽加熱的方法實(shí)現(xiàn)。通過以上措施保證混凝土的出機(jī)溫度不低于10℃，并盡量提高出機(jī)溫度。

3）通過正確選擇攪拌機(jī)放置地點(diǎn)，選擇最佳運(yùn)輸路線，縮短運(yùn)輸距離，正確選擇混凝土容器，減少混凝土的裝卸次數(shù)等措施，減少混凝土運(yùn)輸期間的熱量損失。

4）極低溫度下混凝土養(yǎng)護(hù)可以采取提高棚內(nèi)溫度的方法實(shí)現(xiàn)，例如在棚內(nèi)設(shè)置足夠的火爐、安裝暖氣等，使混凝土在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)避免產(chǎn)生不必要的溫度收縮裂縫和受凍。

4.2 施工過程控制

在極低溫度下施工混凝土，其過程控制是在選定方法后關(guān)鍵的一步。

1）首先需要進(jìn)行保溫棚設(shè)置，可以是簡易的，但是必須保溫，例如工程實(shí)例中腳手架的保溫棚。由于外界大氣溫度極低，到達(dá)-20℃左右的時候，砂石料、水泥等材料都在負(fù)溫，因此需要將材料放置于保溫棚內(nèi)，并可以通過火爐、暖氣等形式對棚內(nèi)空間溫度進(jìn)行加熱提升，從而保證各種材料的自有溫度，一般砂子的溫度宜控制在20～40℃為宜[1]。

2）混凝土攪拌前先用熱水沖洗攪拌機(jī)10min，攪拌投料時應(yīng)先投入骨料和水，最后才投入水泥和早強(qiáng)防凍劑。增加攪拌時間，一般為常溫攪拌的1.5 倍[2]。攪拌時必須隨時測量水的溫度，使水溫保持在40℃以上。

3）混凝土澆筑前，應(yīng)先清除模板以及鋼筋上的冰雪以及污垢，混凝土的容器應(yīng)該具備保溫措施，并且嚴(yán)格控制混凝土的運(yùn)輸距離，保證混凝土在運(yùn)輸中，不得有表層凍結(jié)、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度損失等現(xiàn)象，嚴(yán)禁使用有凍結(jié)現(xiàn)象的混凝土。保證運(yùn)輸中混凝土降溫速度不得超過5℃/h，保證混凝土入模溫度不得低于5℃。例如工程實(shí)例中，建筑用暖棚維護(hù)，裝混凝土的容器用棉被覆蓋，塔吊直接將混凝土從攪拌站運(yùn)輸至澆灌點(diǎn)，同時打開暖棚頂蓋，這樣既保證模板及鋼筋上無冰雪及污垢，又使混凝土在最短的時間內(nèi)入模，并且入模時的環(huán)境溫度較高，從而保證入模溫度在5℃以上。

4）混凝土養(yǎng)護(hù)期間要在棚內(nèi)設(shè)置若干溫度計，設(shè)置專業(yè)人員定時觀察棚內(nèi)溫度，做好記錄，保證混凝土在一個恒定的環(huán)境溫度中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

5 結(jié)語

在呼倫貝爾或在其它冬季極寒的地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，如的確需要進(jìn)行冬季混凝土施工，就必須做好混凝土的施工方案，并且認(rèn)真落實(shí)。從以上的混凝土施工過程控制中可以得出，混凝土施工時無論是在攪拌過程、運(yùn)輸過程、澆注過程，還是在混凝土的養(yǎng)護(hù)過程，都要對溫度進(jìn)行重點(diǎn)控制，都必須以控制溫度為中心。施工時，必須在各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范。只有如此，才能有效保證極低溫度時混凝土的施工質(zhì)量。

[1]曲昭嘉等.建筑工程施工項(xiàng)目管理手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：1415.

[2]余水幀等.建筑施工手冊[M].北京：建筑工業(yè)出版社，2003：1342.