淺談冬季建筑工程砼施工方法

鄔鏑

[摘 要]在我國北方寒冷季節(jié)，由于受工期制約，許多工程的砼冬季施工是不可避免的。國內(nèi)外對砼冬季施工理論和方法的研究認(rèn)為，當(dāng)環(huán)境溫度降到4℃時，只要采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，避免新澆砼早期浸凍，使外露砼與冬季氣溫保持較大溫差，也會取得像在天暖施工時的效果

[關(guān)鍵詞]冬季；砼施工；方法選擇

中圖分類號：TU8；TU758.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）14-0127-01

在我國北方寒冷季節(jié)，由于受工期制約，許多工程的砼冬季施工是不可避免的。國內(nèi)外對砼冬季施工理論和方法的研究認(rèn)為，當(dāng)環(huán)境溫度降到4℃時，只要采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，避免新澆砼早期浸凍，使外露砼與冬季氣溫保持較大溫差，也會取得像在天暖施工時的效果。

砼拌和物澆灌后之所以能夠逐漸凝結(jié)和硬化，直到獲得最終強度，是由于水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與砼本身組成材料和配合比有關(guān)，主要是隨著溫度的高低而變化的。當(dāng)溫度升高時，水化作用加快，強度增長也較快；當(dāng)溫度降低到0℃時，存在于砼中的水有一部份開始結(jié)冰，逐漸由液相（不）變?yōu)楣滔啵ㄋ┻@時參與水泥水化作用的減少了，因此，水化作用減慢，強度增長相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)存在于砼中的水完全變成冰也就是完全由液相變?yōu)楣滔鄷r，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。

水變成冰后，體積約增大9%，同時產(chǎn)生約2500千克每平方厘米的冰脹應(yīng)力。這個應(yīng)力值常常大于水泥石內(nèi)部形成的初期強度值，使砼受到不同程度的破壞（即旱期受凍破壞）而降低強度值。此外，當(dāng)水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料鋼筋的粘結(jié)力，從面影響砼的抗壓強度。當(dāng)冰凌融化后又會在砼內(nèi)部形成各種各樣的空隙，而降低砼的密實性及耐久性。

由此可見，在冬季施工中，水的形態(tài)變化是影響砼強度增長的關(guān)鍵。國內(nèi)外許多學(xué)者對水在砼中的形態(tài)進行大量的試驗研究結(jié)果表明，新澆砼在凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，可以增加其內(nèi)部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗形容還表明，砼受凍前的預(yù)養(yǎng)期愈長，強度損失愈小。

砼化凍后（即在正常溫度條件下）繼續(xù)養(yǎng)護，其強度還會增長，不過增長的幅度大小不一。對于預(yù)養(yǎng)期長，獲得初期強度較高（如達到R28R35%）的砼受凍后，后期強度幾乎沒有損失，而對于安全預(yù)養(yǎng)期短，獲得初期強度比較低的砼受凍后，后期強度都有不同程度的損失。

由此可見，砼凍結(jié)前要使其在正常溫度下有一段預(yù)養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，使砼獲得不遭受凍害的最低強度，一般稱臨界強度，即可達到預(yù)期效果。對于臨界強度，各國規(guī)定取值不等，我國規(guī)定為不低于設(shè)計標(biāo)號的30%，也不得低于35千克/厘米。

砼冬季施工方法的選擇

從上述分析可以知道，在冬季砼施工中，主要解決三個問題：一是如何確定砼最短的養(yǎng)護齡期；二是如何防止砼早期凍害；三是如何保證砼后期強度和耐久性滿足要求。在實際工程中，要根據(jù)施工時的氣溫情況，工程結(jié)構(gòu)狀況（工程量、結(jié)構(gòu)后天程度與久露情況）工期緊迫程度，水泥的品種及價格，早強劑、減少劑、抗凍劑的性能及價格，保溫材料的性能及價格，熱源的條件等，來選擇合理的施工方法。一般來說，對于一個工程可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案，應(yīng)當(dāng)用最短的工期，最低的施工費用，來獲得最優(yōu)良的工程量，也就是工期、費用、質(zhì)量最佳比。目前，基本上采用以下4種方法。

調(diào)整配合比方法

主要適用于0℃左右的砼施工。具體方法：1、選擇適當(dāng)?shù)乃嗍翘岣唔趴箖龅闹匾侄巍Ｔ囼灲Y(jié)果表明，應(yīng)使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3天抗壓強度大約相當(dāng)于普通硅水泥7天的強度，效果較明顯。2、盡量降低水灰比，稍增加水泥量，從而增加水化熱量，縮短達到齡期強度的時間。3、摻用引氣劑。在保持砼配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌和稱的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩沖砼內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高砼凝結(jié)時間，提高早期強度。應(yīng)用較普遍的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%和MS—F復(fù)合早強試劑（摻水泥用量的5%）。4、選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相近。

蓄熱法

主要用于氣溫-10℃左右，結(jié)構(gòu)比較厚大的工程，做法是：對原材料（水、砂、石）進行加熱，使砼在攪拌、運輸和澆灌以后，還儲備有相當(dāng)?shù)臒崃?，以使水泥水化放?較快，并加強對砼的保溫，以保證在溫度降到0℃以前使用背后澆砼具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內(nèi)部保溫，避免角部與外露表面受凍。

外部加熱法

主要用于氣溫-10℃以上，而構(gòu)件并不厚大的工程。通過加熱砼構(gòu)件周圍的空氣，將熱量傳給砼，或直接對砼加熱，使砼處于正常溫度條件下能正常硬化。1、火爐加熱。一般在較小的工地作用，方法簡單，但室內(nèi)溫度不高，干燥，且放出二氧化碳會使新澆砼表面碳化，影響質(zhì)量。2、蒸氣加熱。用蒸氣使砼在濕熱條件下硬化。此法較易控制，加熱溫度均勻。但因其需專門鍋爐設(shè)備，費用較高。且熱損失較大，勞動條件亦不理想。3、電加熱。將鋼筋作為電極，或?qū)㈦姛崞鞣旁陧疟砻?，使電能變?yōu)闊崮埽蕴岣唔艤囟?。此法簡單方便，熱損失少，不足的是電能消耗量大。4、紅外加熱。以高溫電加熱器或氣體紅外線發(fā)生器，對砼進行密封幅射加熱。

抗凍外加劑

在-10℃以上的氣溫中，給砼拌和物摻加一種能降低水的冰點的化學(xué)劑，使砼在負(fù)溫下仍處于液相狀態(tài)，水化作用能繼續(xù)進行，從而使砼強度繼續(xù)增長。目前常用的有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉復(fù)合抗凍劑。

上述4種冬季施工方法都有利有弊，其適用范圍都受一定條件的制約。應(yīng)根據(jù)工地現(xiàn)有條件，采用一種或兩種以上施工方法結(jié)合使用。