混凝土冬期施工淺析

吳侃

中國水利水電第十二工程局有限公司 科研所

關鍵詞：華能左權電廠，第三方試驗室，混凝土冬期施工現(xiàn)象不可避免。文章就冬期施工中遇到的各種問題進行了闡述，從溫度影響、材料選擇、骨料控制、混凝土的拌制、預養(yǎng)期等方面，分析了混凝土冬期施工的特性，并提出了切實可行的應對措施，以期在施工實踐中起到指導作用。

關鍵詞：混凝土；冬季施工；材料選擇；控制措施

一、工程地址及簡介

華能左權電廠地處太行山下，大部分地區(qū)海拔在1200米左右，最高峰海拔為2141米，最低谷海拔為650米。地處內(nèi)陸，屬溫帶大陸季節(jié)性氣候。常年日照2570小時，四季平均氣溫7.4°C，晝夜溫差15°C——21°C，，冬季氣溫一般在零下15℃左右，最低溫度在零下20℃以內(nèi)，受華能左權煤電有限責任公司委托，我單位于2010年1月7日進場籌建第三方土建試驗室，向本工程所有參建單位，對場內(nèi)土建工程的原材料、半成品和成品進行《試驗檢測服務協(xié)議》范圍內(nèi)的檢驗、試驗、檢測。由于受到工期制約，施工單位都要搶抓工期，許多工程在冬季都要施工，這就給混凝土施工帶來很大的難度，特別是當混凝土凝結或已凝結但尚未取得足夠的強度時受凍，混凝土就會產(chǎn)生脹裂，出現(xiàn)裂縫，導致混凝土被破壞。

二、混凝土冬期施工的概念

當日平均氣溫降到5℃或5℃以下，或者最低氣溫降到0℃或0℃以下時，這時進行混凝土施工就是混凝土冬期施工?；炷凉こ淘诙谑┕け仨毑捎锰厥獾募夹g措施進行施工。

混凝土為什么怕凍呢？這與混凝土的本身特性有關，混凝土拌合物澆筑以后能逐漸凝結和硬化，直至獲得很高的強度，這都是水泥水化作用的結果，而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關外，主要是隨著溫度的高低而變化，當溫度升高時，水化作用加快，強度增長也較快；而當日平均氣溫降到5℃或5℃以下時，這時的水泥水化作用減慢，強度增長相應較慢。當溫度降到0℃及0℃以下時，存在于混凝土中的水有一小部分開始結冰，逐漸由液相水變?yōu)楣滔嗨?，也就是說，存在于混凝土中的水完全變成冰，水泥的水化作用基本停止，此時強度就不再增長。混凝土中的水變成冰后，體積膨脹，內(nèi)部產(chǎn)生很大的脹應力，使混凝土受到不同成度的破壞而降低強度。同時，當水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰花，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而使混凝土內(nèi)部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實性，影響功能性和結構安全，同時也給工程增加很多費用，帶來不必要的浪費，如何從根本上解決這個問題，必須分析冬季施工的特點、特征，有針對性的制定施工方案，以保證冬季施工質量。

不難看出，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝強度增長的關鍵。只要保證剛澆筑的混凝土，在強度不低于設計強度30%以前，對混凝土保溫養(yǎng)護，即正溫澆筑，正溫養(yǎng)護，使其在正溫情況下有一段預養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，加快混凝土的凝結強度，在混凝土凍結前使其強度達到30%以上，這樣就可以避免混凝土凍害。

三、對材料選擇、加熱及控制措施

1.材料選擇。冬季施工中配制混凝土用的水泥，應優(yōu)先選用活性高、水化熱量大的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，不宜用火山灰質硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。蒸汽養(yǎng)護時用的水泥品種經(jīng)實驗確定。水泥的強度等級不應低于42.5，最小水泥用量不宜少于300kg/m3，水灰比不應大于0.6。骨料應選用沒有堿活性物質的骨料，嚴格控制水泥、外加劑的含堿量。污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸鹽超過1%的水不得使用。海水中含有硫酸鹽、鎂鹽和氯化物等，對混凝土有侵蝕作用，而且會造成鋼筋銹蝕。因此，海水不得用于拌制鋼筋混凝土和預應力混凝土。當最低氣溫在0℃左右時，可以選用地下水，地下水的溫度都在5℃以上，用地下水拌混凝土可以保證正溫澆筑混凝土?；炷翝仓r間最好是在上午9時至下午14時。

2.材料加熱。水泥不得直接加熱，使用前1～2d運到暖棚存放，暖棚溫度宜在5℃以上。因為水的比熱是砂、石骨料的5倍左右，所以冬期拌制混凝土時應優(yōu)先采用加熱水的方法，但加熱溫度不得超過有關規(guī)定。水的加熱方法有三種：用鍋燒水、用蒸汽加熱水和用電極加熱水。骨料的加熱方法有：將骨料放在鐵板上面，底下燃燒直接加熱，或者通過蒸汽管、電熱線加熱等，實際操作中很少用。但不得用火焰直接加熱骨料。加熱的方法因地制宜，但以蒸汽加熱方法為好。其優(yōu)點是加熱溫度均勻，熱效率高。缺點是骨料中的含水量增加。但要注意的是：原材料不論用何種方法加熱，在設計加熱設備時，必須先求出每天的最大用料量和要求達到的溫度，根據(jù)原材料的初溫和比熱，求出需要的總熱量。同時考慮加熱過程中熱量的損失。有了要求的總熱量，就可以決定采用熱源的種類、規(guī)模和數(shù)量。本工程施工時，主要是用鍋燒水法加熱。

3.骨料控制。骨料要求提前清洗和貯備，做到骨料清潔，無凍塊和冰雪。冬期骨料所用貯備場地應選擇地勢較高不積水的地方。冬期施工拌制混凝土的砂、石溫度要符合熱工計算需要的溫度。

四、混凝土的攪拌、運輸和澆筑

1.混凝土不宜在露天攪拌，應盡量搭設暖棚，優(yōu)先選用大容量的攪拌機，以減少混凝土的熱量損失。攪拌前，用熱水或蒸汽沖洗攪拌機。混凝土的拌和時間比常溫規(guī)定時間延長50%。由于水泥和80℃左右水拌和會發(fā)生聚凝現(xiàn)象，所以在材料投放時，應先將水和砂石投入拌和，然后加入水泥。若能保證水泥和熱水不直接接觸，水可以直接加熱到100℃。

2.混凝土在運輸過程中應保證混凝土不離析，不產(chǎn)生分層，不喪失塑性。如有離析現(xiàn)象，必須在澆筑前進行二次攪拌。運至澆筑地點后，應具有符合澆筑時所規(guī)定的坍落度。混凝土應以最少的轉運次數(shù)、最短的時間從攪拌地點運至澆筑地點，保證混凝土從攪拌機中卸出后澆筑完畢的延續(xù)時間不超過有關規(guī)定。運輸工作應保證混凝土的澆筑工作連續(xù)進行。運送混凝土的容器應嚴密，不漏漿，容器的內(nèi)壁應平整光潔，不吸水。粘附的混凝土殘渣應及時清除。要使用大容積的運輸工具并加以適當保溫。

3.混凝土在澆筑前，應清除模板和鋼筋上的冰雪和污垢，盡量加快混凝土的澆筑速度，防止熱量散失過多。混凝土拌和物的出機溫度不宜低于10℃，入模溫度不得低于5℃。采用加熱養(yǎng)護時，混凝土養(yǎng)護前的溫度不低于2℃，常規(guī)情況下混凝土養(yǎng)護先鋪一層塑料薄膜，然后用草簾覆蓋，或者鋪上厚20cm左右的稻桿、麥桿之類的雜草來保溫、保濕，基本上能達到加熱養(yǎng)護的效果。

4.在施工操作上要加強混凝土的振搗，盡可能提高混凝土的密實程度。冬期振搗混凝土要采用機械振搗，振搗時間應比常溫時有所增加。

5.加熱養(yǎng)護整體式結構時，施工縫的位置應設置在溫度應力較小處。加熱溫度超過40℃時，由于溫度高，勢必在結構內(nèi)部產(chǎn)生溫度應力。因此在施工前應征求設計單位的意見，在跨內(nèi)適當?shù)奈恢迷O置施工縫，留施工縫處，在水泥終凝后立即用3～5個大氣壓的氣流吹除結合部的水泥膜、污水和松動石子，繼續(xù)澆筑時，為使新老混凝土牢固結合，不產(chǎn)生裂縫，要對舊混凝土表面進行加熱，使其溫度和新澆筑混凝土入模溫度相同。

6.為了保證新澆筑混凝土與鋼筋可靠的粘接，當氣溫在-15℃以下時，直徑大于25mm的鋼筋和預埋件，可噴熱風加熱至5℃，并清除鋼筋上的污土和銹渣。

7.冬期不得在強凍脹性地基上澆筑混凝土。這種土凍脹變形大，如果地基土遭凍，必然引起混凝土的凍害及變形。在弱凍脹性地基上澆筑時，地基上應進行保溫，以免遭凍。

8.針對不同冬期溫度，我試驗室為了滿足施工需要，分別出具了（5～0）℃的混凝土配合比，（0～-5）℃的混凝土配合比，（-10～-5）℃的混凝土配合比，（-20-10）℃的混凝土配合比，確?；炷临|量處于受控狀態(tài)。

五、結語

混凝土的冬期施工雖然有不少的難度和困難，只要我們能認真分析混凝土冬期施工的性能、特性，找出混凝土冬期施工的規(guī)律性，因地制宜地做好冬期施工的準備工作，只要措施得當，工序質量得到保證，混凝土冬期施工的難度就會迎刃而解。當然我們在混凝土施工過程中應盡量避免冬期施工，畢竟冬期施工難度大，額外增加的費用很多。只有在不可避免的情況下，必須在冬期施工的情況下，我們才能運用混凝土冬期施工的方法、措施進行施工。