寒冷地區(qū)混凝土冬季施工的質(zhì)量控制措施

中國有色金屬工業(yè)第十四冶金建設(shè)公司 云南昆明 650031

摘要：在市政工程施工中，為確保工程早日竣工通車，盡快創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，橋梁下部和涵洞、通道、隧道等結(jié)構(gòu)物在冬期進(jìn)行施工的情況已越來越廣泛，相應(yīng)的技術(shù)措施也越來越多，但怎樣做才算是經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的，本文將根據(jù)工程所在地的氣候特點(diǎn)，從水泥混凝土凍害現(xiàn)象及原因入手，探討寒冷地區(qū)冬季混凝土施工的質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：冬季混凝土；寒冷地區(qū)；施工；質(zhì)量控制

工程項(xiàng)目位于云南省迪慶香格里拉縣，該地區(qū)主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)為：氣溫低、冬季長、日照多、輻射強(qiáng)、風(fēng)力大、水熱同期、蒸發(fā)量大、干濕季節(jié)分明。年均氣溫一般在4.7～16.5℃，最低為氣溫-27.4℃，極端最高26.6℃，白天增溫劇烈，夜間降溫劇烈，氣溫的日較差大，春季氣溫回升緩慢，土壤冷涼。

水泥混凝土施工環(huán)境一般應(yīng)在不低于5℃的條件下進(jìn)行。因?yàn)榛炷翉?qiáng)度增長主要靠水化作用，如果環(huán)境氣溫過低，會(huì)致使混凝土水化作用緩慢甚至停止，而且一旦周邊溫度降至0℃以下，混凝土中所含的游離水會(huì)結(jié)冰膨脹，體積增大9%左右，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)松散破壞。因此，如果在晝夜平均氣溫低于5℃的環(huán)境中，特別是負(fù)溫下進(jìn)行水泥混凝土施工，必須采取相應(yīng)的冬季施工質(zhì)量措施加以保護(hù)，確?；炷翉?qiáng)度的增長與形成。

一、水泥混凝土凍害現(xiàn)象及原因

混凝土路面其強(qiáng)度增長主要靠水化作用，水結(jié)冰時(shí)，水化作用停止，而且水結(jié)冰時(shí)，體積會(huì)膨脹，促使混凝士結(jié)構(gòu)松散破壞。

在混凝土路面冬季施工時(shí)易出現(xiàn)早期開裂、起皮、松散等病害現(xiàn)象，混凝土冬季施工中，由于環(huán)境溫度較低，水泥的水化反應(yīng)速度、凝結(jié)硬化速度以及強(qiáng)度發(fā)展速度都較慢，這將會(huì)顯著降低混凝土物理力學(xué)性能，如抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗凍以及耐久性等性能，混凝土或砂漿澆注后，若養(yǎng)護(hù)不當(dāng)就會(huì)造成早期強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生凍融裂縫。起皮現(xiàn)象是由于混凝土表層在固化過程中溫度降低至0度以下混凝土表層含有的水分凝結(jié)成冰，隨著混凝土表面進(jìn)一步固化凝結(jié)成為板體，而其中的水分也隨著氣溫的降低進(jìn)一步凍結(jié)，同樣體積的水凍結(jié)程度越深其體積就會(huì)相應(yīng)增加，就會(huì)將形成板體的混凝土表層頂起，待溫度上升至0度以上時(shí)凝結(jié)水融化流失，在頂起的混凝土表層下形成了空間，就成為我們所看到的起皮現(xiàn)象。出現(xiàn)松散現(xiàn)象的原因與起皮現(xiàn)象出現(xiàn)的原因基本相同，不同的是其凍結(jié)的水分位于混凝土路面板體內(nèi)部，在受到自身和外力作用下出現(xiàn)松散的現(xiàn)象。

水泥混凝土路面凍害的影響因素

影響道路混凝土面層凍融破壞的原因比較復(fù)雜，主要有：

內(nèi)部因素：如骨料、水泥、外加劑、水灰比、單位用水量、含氣量、配合比，即混凝土本身的質(zhì)量。

外部因素：如凍融溫度、凍融速度、濕潤條件、凍融循環(huán)次數(shù)，即影響混凝土的工作環(huán)境條件。

構(gòu)造因素：如有筋無筋、體積大小、厚薄、排水措施等。

施工因素：如配合比、拌合、澆搗、養(yǎng)護(hù)條件等。

上述諸因素是互相關(guān)聯(lián)，互相制約的，這些因素綜合起來決定著混凝土凍融破壞的程度和速度。

泥混凝土本身因素

分析混凝土設(shè)計(jì)抗凍標(biāo)號(hào)偏低：決定混凝土抗凍能力的重要指標(biāo)就是混凝土的抗凍標(biāo)號(hào)。

材料品質(zhì)對(duì)混凝土凍融破壞的影響：組成混凝土的材料品質(zhì)與抗凍性決定著混凝土抵抗凍融破壞的能力，另外抗凍性要求較高的混凝土可采用加氣劑提高抗凍標(biāo)號(hào)。

混凝士在施工和養(yǎng)護(hù)階段的主要影響因素：如配合比不嚴(yán)、水灰比過大、人工拌和不均、振搗不密實(shí)、不注意濕潤養(yǎng)護(hù)等等。尤其在養(yǎng)護(hù)初期混凝土受凍，都會(huì)降低混凝土抵抗凍融破壞的能力。

二、寒冷地區(qū)冬季混凝土施工的質(zhì)量控制措施

1、混凝土冬季施工準(zhǔn)備工作

施工前，應(yīng)認(rèn)真編制嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕炷凉こ潭臼┕し桨?。原則是確保工程質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)合理，就地取材。在制定冬季施工方案過程中，要會(huì)同設(shè)計(jì)單位對(duì)施工圖紙進(jìn)行有關(guān)冬季施工的專門審查。共同確定冬季施工的方案。對(duì)于嚴(yán)禁進(jìn)行冬季施工的部分應(yīng)根據(jù)已定的施工方案，由設(shè)計(jì)單位對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的驗(yàn)算、修改或補(bǔ)充說明。編制混凝土工程的冬季施工方案，必須經(jīng)過主管工程師審批，對(duì)已經(jīng)批準(zhǔn)的冬施方案，要認(rèn)真貫徹執(zhí)行，如需變更要經(jīng)原審批單位同意并報(bào)冬季施工補(bǔ)充方案。按照已經(jīng)審批的冬施方案或冬季施工技術(shù)措施進(jìn)行交底。并應(yīng)設(shè)有專人分工負(fù)責(zé)確保每個(gè)工序都能按規(guī)程執(zhí)行。

混凝土原材料質(zhì)量、混凝土配合比、混凝土的攪拌和輸送、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)及拆模等施工工藝對(duì)混凝土質(zhì)量有較大的影響，施工過程中需對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。

2、混凝土冬季施工采取的技術(shù)措施

2.1混凝土冬季施工準(zhǔn)備及要點(diǎn)

（1）為減少、防止混凝土凍害，選用較小的水灰比和較低的坍落度，以減少拌合用水量，此時(shí)可適當(dāng)提高水泥標(biāo)號(hào)，水泥標(biāo)號(hào)不低于P42.5級(jí)的早強(qiáng)硅酸鹽水泥，而且水泥用量不低于300kg/m3。對(duì)于細(xì)骨料我們要采用級(jí)配良好的硬質(zhì)、潔凈的中砂，不得含有冰塊、雪團(tuán)，含泥量不大于3%，粗骨料強(qiáng)度要高，要有抗凍融的特性，含泥量不大于1%。冬季低溫條件下灌注的砼，在遭受凍結(jié)之前，采用普通硅酸鹽水泥配置的混凝土其臨界抗凍強(qiáng)度不能低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的30%，C15及以下的混凝土其抗壓強(qiáng)度未達(dá)到5MPa前，不能受凍。在充水凍融條件下使用的砼，開始受凍時(shí)的強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的70%。當(dāng)混凝土摻用防凍劑（外加劑）時(shí)，其試配強(qiáng)度較設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)。在鋼筋混凝土中禁止摻用氯鹽類防凍劑，以防止氯鹽銹蝕鋼筋。

（2）攪拌機(jī)等拌合設(shè)備要進(jìn)行防寒，在拌制砼前以及停止拌制后用熱水洗刷攪拌機(jī)滾筒。拌制混凝土?xí)r，確保砂石骨料的溫度保持在0℃以上，拌合用水溫度不低于5℃。必要時(shí)，先將拌合需要將水加熱。特殊情況下當(dāng)加熱水不能滿足拌合溫度時(shí)，可再將骨料均勻加熱。水的加熱溫度不宜高于80℃。當(dāng)骨料不加熱時(shí)，水可加熱至80℃以上，此時(shí)要先投入骨料和已加熱的水進(jìn)行攪拌均勻，再加水泥，以免水泥與熱水直接接觸。當(dāng)加熱水不能滿足要求時(shí)，可將骨料均勻加熱，其加熱溫度不應(yīng)高于60℃。片石混凝土摻用的片石可預(yù)熱。水泥不得直接加熱，可以在使用前轉(zhuǎn)運(yùn)入暖棚內(nèi)預(yù)熱。

（3）混凝土出機(jī)溫度控制現(xiàn)澆混凝土采用綜合蓄熱法施工時(shí)，混凝土的出機(jī)（罐）溫度不低于20℃。并根據(jù)其運(yùn)輸方式和運(yùn)輸距離予與調(diào)整。運(yùn)輸混凝土的工具應(yīng)進(jìn)行保溫，具體的保溫厚度、選用的保溫材料應(yīng)根據(jù)運(yùn)距、熱工計(jì)算決定。

（4）骨料不得帶有冰雪和凍塊以及易凍裂的物質(zhì)，嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度，由骨料帶入的水分以及外加劑溶液中的水分均應(yīng)從拌合水中扣除。拌制摻用外加劑的混凝土?xí)r，當(dāng)外加劑為粉劑時(shí)，可按要求摻量直接撒在水泥上面和水泥同時(shí)投入。當(dāng)外加劑為液體，使用前按要求配置成規(guī)定溶液，然后根據(jù)使用要求，用規(guī)定濃度溶液再配置成施工溶液。各溶液分別放置于有明顯標(biāo)志的容器內(nèi)，不得混淆。冬季施工運(yùn)輸混凝土拌和物時(shí)，盡量減少混凝土拌和物熱量損失措施，可以采取以下措施：

①盡量縮短運(yùn)輸距離，正確選擇拌和機(jī)擺放位置，選擇最佳運(yùn)輸路線，縮短運(yùn)輸時(shí)間。

②正確選擇運(yùn)輸容器的③盡可能減少裝卸次數(shù)并合理組織裝入、運(yùn)輸和卸出混凝土。做好機(jī)械的調(diào)度和現(xiàn)場(chǎng)的管理，使混凝土的溫度不能下降太多。

2.2混凝土澆筑

（1）混凝土澆注前，清除干凈模板和鋼筋上的冰雪和污垢，當(dāng)環(huán)境氣溫低于-10℃時(shí)，采用暖棚法將直徑大于25mm的鋼筋加熱至正溫。砼的灌注溫度，在任何情況下均不低于5℃，細(xì)薄截面水泥混凝土結(jié)構(gòu)的灌注溫度不宜低于10℃，砼分層連續(xù)灌注，中途不間斷，每層灌注厚度不大于20cm，并采用機(jī)械搗固。

（2）混凝土的澆筑，應(yīng)由低處往高處分層澆筑。每層的厚度應(yīng)根據(jù)搗實(shí)方法、結(jié)構(gòu)的配筋情況等因素確定。在澆筑豎向結(jié)構(gòu)混凝土前，應(yīng)先在底部填入與混凝土內(nèi)砂漿成分相同的水泥砂漿；澆筑中不得發(fā)生離析現(xiàn)象；當(dāng)澆筑高度超過3m時(shí)，應(yīng)采用串筒、溜管或振動(dòng)溜管使混凝土下落。在混凝土澆筑過程中應(yīng)經(jīng)常觀察模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)留孔洞的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有變形、移位時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

（3）新、舊混凝土施工縫清理時(shí)前層混凝土的強(qiáng)度不得小于1.2MPa。施工縫處的水泥砂漿、松動(dòng)石子或松弱混凝土必須鑿除干凈，并用水沖洗干凈，但不得有積水。新混凝土在澆注前，宜在橫向施工縫處先鋪一層厚約15mm并與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿。然后再繼續(xù)澆注新層混凝土。施工縫處的新層混凝土要重點(diǎn)搗實(shí)。冬季低溫施工接縫混凝土?xí)r，在新混凝土澆注前對(duì)結(jié)合面進(jìn)行加熱使結(jié)合面有5℃以上的溫度，澆注完成后，及時(shí)加熱養(yǎng)護(hù)使混凝土結(jié)合面保持正溫，直至進(jìn)澆注混凝土獲得規(guī)定的抗凍強(qiáng)度。當(dāng)舊混凝土面和外露鋼筋暴露在冷空氣中時(shí)，對(duì)新、舊混凝土施工縫1.5m范圍內(nèi)的混凝土和長度在1.0m范圍內(nèi)的外露鋼筋進(jìn)行防寒保溫。

（4）對(duì)于商品混凝土的冬季施工。商品混凝土應(yīng)對(duì)其出罐溫度進(jìn)行逐罐測(cè)定，發(fā)現(xiàn)溫度有問題應(yīng)拒絕使用。商品混凝土的質(zhì)量相對(duì)來說比現(xiàn)場(chǎng)攪拌的混凝土質(zhì)量容易控制，不穩(wěn)定的因素少。所以在冬季施工中應(yīng)優(yōu)先選用商品混凝土。在混凝土澆筑過程中，應(yīng)按照事先繪制好的測(cè)溫孔平立面圖，設(shè)置好混凝土的測(cè)溫孔并按照?qǐng)D紙進(jìn)行編號(hào)，以備測(cè)溫記錄。

2.3混凝土養(yǎng)生

混凝土養(yǎng)護(hù)采用暖棚法養(yǎng)生。暖棚法養(yǎng)生時(shí)在構(gòu)筑物周圍用鋼管搭設(shè)大棚，用采膠布包裹密封，大棚搭設(shè)必須牢固、不透風(fēng)，采用蒸汽管道取暖加熱，暖棚內(nèi)底部溫度不低于5℃。按規(guī)定做好冬期施工砼試塊管理工作，試塊組數(shù)應(yīng)比常溫多兩組，此兩組試塊應(yīng)在施工部位同條件養(yǎng)護(hù)。

2.4混凝土拆模

拆模的遲早直接影響到混凝土質(zhì)量和模板使用周轉(zhuǎn)率。拆模時(shí)間應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、氣溫和混凝土強(qiáng)度等級(jí)情況而定。對(duì)非承重模板，混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa以上，其表面和棱角不因?yàn)椴鹉６鴵p壞方可拆除。對(duì)承重模板達(dá)到規(guī)定的混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的百分率后才能拆模。

四、結(jié)束語

在市政工程施工中，常規(guī)的冬季施工措施和要求已為大家所熟知，但是實(shí)際的效果卻很難令人滿意。筆者根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從關(guān)鍵環(huán)節(jié)著眼，提出以“防凍”而非“抗凍”為水泥混凝土冬季施工的工作原則；主張?jiān)诓牧洗鎯?chǔ)、混凝土拌合、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)多種措施并舉，以降低不確定因素的影響，提高質(zhì)量安全系數(shù)；倡導(dǎo)因地制宜地選擇成本低、自主性大、簡(jiǎn)便易行的方法。只要大家圍繞以上思路，通過認(rèn)真的策劃、交底、實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)，最終一定能夠研究制定出適合本項(xiàng)目的冬季施工措施和方法，確保工程又快又好地向前推進(jìn)。

形式、大小和保溫材料。對(duì)長距離的運(yùn)輸，采用混凝土輸送車，容量根據(jù)混凝土施工用量和澆注時(shí)間選擇。距離較小時(shí)可采用敞開式運(yùn)輸車，但必須進(jìn)行加蓋隔熱材料。