淺談建筑工程混凝土冬期施工需要注意的一些問題

文｜海軍工程質量監(jiān)督 山珊

1.引言

目前，隨著工程建設對質量要求不斷提高，在冬期施工時，大多數(shù)項目采取的措施是到位的，工程質量是可以保證的。但也有一些工程項目由于質量意識淡薄，忽視了冬期施工的特點，冬期施工措施還不夠到位，冬施過程中存在一些問題，如：沒有編制冬期施工方案，混凝土試塊未按規(guī)定留置和養(yǎng)護，冬施混凝土保溫養(yǎng)護、測溫措施落實不到位，還有個別工程甚至發(fā)生了結構混凝土受凍現(xiàn)象。在混凝土進入冬期施工后很容易造成混凝土質量事故發(fā)生。

2.混凝土受凍機理及冬期施工的特點

《建筑工程冬期施工規(guī)程》（JGJ/T 104-2011）規(guī)定：根據(jù)當?shù)囟嗄隁鉁刭Y料統(tǒng)計，室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃即進入冬期施工。作者認為如果當日最低氣溫低于0℃時，也可認為進入冬期施工。冬期施工時，溫度每降低1℃水泥的水化速度就要降低5%～7%，混凝土強度增長慢。當溫度降至0℃以下時，混凝土中水分開始結冰，水泥水化作用基本停止，混凝土強度增長不明顯，且會產生冰脹應力，使早期水泥石結構內部出現(xiàn)細微裂縫，降低了混凝土和鋼筋之間的粘結力，從而影響混凝土構件的質量。

混凝土在負溫下的受凍模式有四種，其受凍機理分別如下：

2.1 初齡受凍

混凝土在澆筑后、初凝前（按3.5小時計算）或剛剛初凝就受凍害。出現(xiàn)這種情況后，由于凍結溫度低，凍結快，混凝土中的水分在受凍時基本沒有轉移，水泥來不及水化，凍前強度等于零?；炷潦軆龊筇幱凇靶菝摺睜顟B(tài)，恢復正常溫度后，強度可以重新發(fā)展，最后達到設計強度，基本沒有強度損失。

2.2 幼齡受凍

指新澆筑的混凝土初凝后，在水泥水化的膠凝期間受凍。其特點是凍結溫度比初齡受凍高0～5℃，凍結緩慢，而緩慢受凍是造成水分轉移的最良好條件，混凝土中水分在凍結期間發(fā)生轉移，大量水分向低溫區(qū)和骨料表面遷移，最終在骨料周圍形成冰聚體和冰薄膜；當轉入正常溫度后，混凝土內水泥石與骨料之間形成了相對較大的空隙。這種凍結可使混凝土最終強度損失20～40%,，其強度損失的大小，主要取決于水分移動的程度，冬期混凝土施工，就是要盡全力避免這種受凍模式。

2.3 成齡受凍

混凝土強度已達到能抵抗受凍破壞的強度，強度損失一般不超過5%，耐久性也不受影響。從節(jié)約混凝土冬期施工費用及節(jié)能出發(fā)，這種受凍模式規(guī)范是允許的。

2.4 硬化完成后受凍

即混凝土達到設計強度后才受凍，其破壞機理是冰晶的膨脹壓力起主要作用。

3.混凝土冬期施工應注意的問題

3.1 施工方案的編制

冬期施工方案是指由施工單位編制、報經監(jiān)理單位審批后實施的冬期施工指導性文件。冬期施工方案編制方面存在的主要問題有：不按規(guī)定編制冬期施工方案，或者雖然編制了冬期施工方案但未經監(jiān)理審批，冬期施工方案針對性和操作性不強等。造成上述問題的主要原因是有的施工單位對冬期施工認識存在誤區(qū)，認為冬期施工只涉及混凝土、砌體等濕作業(yè)防凍和保溫養(yǎng)護，對冬期施工重視不夠。事實上，冬期施工涉及土方、地基與基礎、砌筑、鋼筋、混凝土、屋面保溫及防水、裝飾、鋼結構及越冬工程的維護等多個分部、分項工程和工序等，是一個系統(tǒng)工程。凡是施工過程和工程質量受冬季氣溫變化和低溫影響的施工項目，均要考慮冬期施工。

綜上所述，冬期施工前，施工單位必須結合工程的實際情況，編制有針對性、可操作性的施工方案。冬期施工方案要做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量，要盡量縮短工期，減少能源消耗。冬期施工方案應包括：施工周期、施工程序方法、現(xiàn)場布置、設備材料及能源供應計劃、安全防火措施、測溫及質量檢查制度等。冬期施工方案編制完成后，應按程序施工單位技術負責人審核，報監(jiān)理審批，然后按方案實施。

3.2 冬期施工混凝土試塊的留置與養(yǎng)護

混凝土試塊是混凝土強度試驗、統(tǒng)計、評定和驗收的要件，還是確定臨界強度、拆模強度等的重要依據(jù)，特別是對于冬期施工更為重要。因此，冬期施工中一定要重視混凝土試塊的留置和養(yǎng)護工作，不僅要留夠試塊的組數(shù)，還要按規(guī)定對試塊進行養(yǎng)護。有些工程進入冬期施工后，仍按常溫施工條件留置試塊，特別是同條件試塊留置組數(shù)不足，給后期施工、混凝土實體檢驗和質量問題的處理造成了困難。一般情況下，除了留置常溫施工所需的試塊外，還要特別注意留置以下兩種與冬期施工相關的同條件養(yǎng)護試塊。

3.2.1 確定受凍臨界強度所需的同條件養(yǎng)護試塊

冬期施工中澆筑的混凝土在受凍以前必須達到的最低強度稱為混凝土受凍臨界強度。為了確定是否達到受凍臨界強度，每個檢驗批、不同強度等級的混凝土必須留置一組同條件養(yǎng)護試塊，只有當同條件養(yǎng)護試塊強度達到規(guī)范規(guī)定的臨界強度時，保溫養(yǎng)護措施才能停止。需要特別注意的是，有的工程采取了“綜合蓄熱”等保溫措施，此時，同條件養(yǎng)護試塊拆模后，要放置在靠近臨近建筑結構構件的位置，采取同條件的“綜合蓄熱”等保溫養(yǎng)護方法，即，同條件試塊要和相應結構構件在相同的溫、濕度和“雨雪風霜”環(huán)境條件中進行養(yǎng)護。

3.2.2 檢驗混凝土抗凍、抗?jié)B能力所需的同條件養(yǎng)護轉標準養(yǎng)護試塊。冬期施工中，為了提高混凝土的抗凍能力，一般都要添加抗凍劑，還有的工程混凝土本身就有抗凍、抗?jié)B方面的要求，為了檢驗混凝土的抗凍、抗?jié)B能力，需要至少留置一組試塊與工程同條件養(yǎng)護28d，再標準養(yǎng)護28d后進行抗凍或抗?jié)B試驗。

3.3 冬期施工混凝土測溫

在冬期施工中，混凝土測溫主要是為了監(jiān)控澆注混凝土后早期的養(yǎng)護狀態(tài)和質量，確定臨界強度的試壓時機以及推算混凝土的早期強度，此過程非常重要，是必須采取的檢驗措施。冬期施工混凝土測溫方面存在的問題主要有：測溫制度不健全，測溫孔留置的位置、數(shù)量不符合要求，測溫操作不規(guī)范，測溫記錄不能真實反映混凝土實體溫度等。

冬期施工混凝土測溫應注意以下幾點：

3.3.1 設置合理測溫點

在有代表性的結構部位和溫度變化大、易冷卻的部位設置測溫孔。當采用“蓄熱法”養(yǎng)護時，應在設置在易于散熱的部位；當采用“加熱法”養(yǎng)護時，應分別設置在離熱源不同部位；當采用“暖棚法”施工時，在離地面50cm高度處必須設點；大體積結構應在表面及內部分別設置。測溫孔孔深為10-15cm，也可為板厚的1/2或墻厚的1/2。對結構構件的梁、板、柱、墻等，布設的測溫點應不少于該批次澆筑典型構件的25%，并且點位布置應當靈活，既能反映最不利情況下的混凝土養(yǎng)護溫度（如墻、柱上表面等），也能反映該批次混凝土平均養(yǎng)護溫度；室內二次結構、地面混凝土等，當不摻用抗凍劑時，布設的測點應不少于該批次澆筑典型構件的50%，摻用抗凍劑時為10%，且不少于6個。全部測溫孔、點均應編號，繪制布置圖，并在結構實體對應位置做出明顯標識

3.3.2 測溫操作要規(guī)范

測溫前要檢查溫度計是否正常，溫度計插入測溫孔后，用保溫隔熱材料塞住孔口四周，將溫度計留置在孔內3-5min。特別說明的是，室外溫度低的情況下，溫度計讀數(shù)要迅速、準確，以避免視差、時差，不要使頭、手或燈頭接近溫度計下端。找到溫度計水銀柱頂點后，先讀小數(shù)、后讀大數(shù)，以免誤讀。讀數(shù)同時，將測溫孔用保溫材料按原樣覆蓋好，把標志旗插入測孔內。測量結果要填入《測溫記錄》，保證數(shù)據(jù)要真實準確。測溫人員應同時檢查覆蓋保溫情況，還應了解結構混凝土的澆筑日期、要求溫度、養(yǎng)護期限等，若發(fā)現(xiàn)混凝土溫度有過高或過低現(xiàn)象，應立即通知有關人員，及時采取有效措施。

3.3.3 確定測溫項目內容

室外氣溫和環(huán)境溫度，每晝夜至少監(jiān)測1次，以及最高、最低氣溫；如果工程采用現(xiàn)場拌制混凝土，那么水、水泥、砂、石及外加劑溶液溫度，均需測量；如果采用預拌混凝土，混凝土出罐、澆筑、入模溫度，每一工作班不少于1次；特別說明，對于預拌混凝土，必須與商品混凝土廠聯(lián)系，要求其加大水、水泥、砂、石及外加劑溶液的溫度控制。對于混凝土養(yǎng)護溫度的測量，當蓄熱養(yǎng)護時，從入模開始到混凝土到受凍臨界強度、混凝土溫度降到0℃或設計溫度以前，每四小時應測量一次；采用摻防凍劑的無覆蓋養(yǎng)護法，在強度達到受凍臨界強度以前每二小時測定一次，并在強度達到受凍臨界強度以后延續(xù)測溫不少于48h；暖棚法施工時，每晝夜測溫不應少于4次。

4.受凍混凝土的鑒別和處理

從筆者所參與的工程質量監(jiān)督來看，冬期施工主要避免的是幼齡受凍。判斷混凝土是否幼齡受凍，最簡單的辦法是觀察混凝土表面是否有放射狀的花紋。此外，混凝土表面還會出現(xiàn)螺旋紋、顏色發(fā)白等現(xiàn)象，骨料邊緣和底面有化石似的冰晶體，易碎，這樣的情況會導致混凝土與鋼筋粘結力大大降低，內部有較多大孔隙。混凝土發(fā)生幼齡受凍時，最穩(wěn)妥的處理方法是待混凝土終凝后把局部受凍的混凝土砸掉，清理接茬部位，用高標號混凝土填補，嚴重時必須將整個結構構件拆除重新澆筑。當混凝土受凍初期處理不及時，致使混凝土因幼齡受達不到設計強度時，必須按規(guī)范要求采取設計復核、返修加固等措施處理。

5.結語

建筑工程要進行冬期施工，工程技術人員必須注重把握好冬期施工的規(guī)律特點，編制和落實好冬期施工方案，以保證混凝土冬期施工質量。