探討混凝土冬季施工質(zhì)量控制

王傳江 李新棟

摘 要：本文作者分析了混凝土冬季施工發(fā)生凍害的原因、施工原理、影響強(qiáng)度的因素，介紹了混凝土冬季施工采用的方法、工藝、采取的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：混凝土；冬季施工；質(zhì)量控制；分析

在我國的北方地區(qū)，擁有相對(duì)較長的寒冷時(shí)段。工期自身的限制，就使得許多建筑工程的冬季混凝土施工難以避免?；炷潦┕し椒ê屠碚摰奶骄勘砻鳎寒?dāng)外界環(huán)境溫度降至5攝氏度時(shí)，只要及時(shí)采取相應(yīng)合理的施工措施，就可避免混凝土新澆過程早凍現(xiàn)象的發(fā)生。通過有效措施的開展，使混凝土自身外漏部分同冬季的外界環(huán)境保持著相對(duì)小的溫差，也會(huì)實(shí)現(xiàn)和正常氣溫施工時(shí)同樣的效果

在冬季施工中，長時(shí)間的持續(xù)負(fù)低溫，大的溫差、降雪和反復(fù)的冰凍，經(jīng)常造成建筑施工的質(zhì)量事故，據(jù)資料分析，混凝土工程有大部分的工程質(zhì)量事故發(fā)生在冬季。

1 混凝土凍害及冬季施工原理

冬季施工時(shí)，氣溫低，水泥水化作用減弱，新澆混凝土強(qiáng)度增長明顯地延緩，當(dāng)氣溫降至0℃以下時(shí)，水泥水化作用基本停止，混凝土強(qiáng)度已停止增長。新澆混凝土中的水可分兩部分：一是吸附在組成材料顆粒表面和毛細(xì)管中的水，這部分水能使水泥顆粒起水化作用，稱為“水化水”；二是存在于組成材料顆?？障吨g的水，稱為“游離水”，它只對(duì)混凝土澆筑時(shí)的和易性起作用，在某種意義上說，混凝土強(qiáng)度的增長取決于在一定溫度條件下水化水與水泥的水化作用及游離水的蒸發(fā)。

因此，混凝土強(qiáng)度增長速度在濕度一定時(shí)就取決于溫度的變化。特別是氣溫降至混凝土冰點(diǎn)溫度（新澆混凝土冰點(diǎn)溫度為-0.3℃～-1.5℃）以下時(shí)，混凝土中游離水開始凍結(jié)，氣溫降至-4℃時(shí)，水化水開始凍結(jié)，水化作用停止，凍結(jié)后的水體積膨脹約8%～9%，在混凝土內(nèi)部形成強(qiáng)大的冰脹應(yīng)力，將使強(qiáng)度尚低的混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微裂縫，同時(shí)降低了水泥與砂石和鋼筋間的粘結(jié)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性降低。新澆混凝土在養(yǎng)護(hù)初期遭受凍結(jié)，當(dāng)氣溫恢復(fù)到常溫后，即使常溫養(yǎng)護(hù)到一定的齡期，也不能達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這就是混凝土的早期凍害。研究表明，塑性混凝土終凝前（澆后3～6h）遭受凍結(jié)，后期強(qiáng)度要損失50%以上，凝結(jié)后2～3天遭受凍結(jié)，強(qiáng)度損失15%～20%。實(shí)驗(yàn)證明，混凝土遭受凍結(jié)的危害程度還與凍結(jié)前混凝土的強(qiáng)度、水灰比、水泥標(biāo)號(hào)、養(yǎng)護(hù)溫度等有關(guān)。如果混凝土受凍前已經(jīng)具備抵抗凍脹應(yīng)力的強(qiáng)度，則混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)就不致受凍結(jié)的損害。防止混凝土早期凍害的措施有兩類：一是早期增強(qiáng)。主要是提高混凝土的早期強(qiáng)度，使之盡早達(dá)到混凝土受凍臨界強(qiáng)度。具體措施有：使用早強(qiáng)水泥或超早強(qiáng)水泥，摻早強(qiáng)劑提高混凝土的早期強(qiáng)度，并采取早期蓄熱法養(yǎng)護(hù)，或早期外部熱源加熱法養(yǎng)護(hù)等；二是改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。具體做法是增加混凝土的密實(shí)度，排除多余的游離水，或摻入減水型引氣劑，提高混凝土的抗凍能力。還可摻防凍劑，降低混凝土的冰點(diǎn)溫度。

2 混凝土強(qiáng)度及主要影響因素

混凝土質(zhì)量的主要指標(biāo)之一是抗壓強(qiáng)度。材料的品種和質(zhì)量，直接影響混凝土的強(qiáng)度。同等水泥用量的拌和物，水泥強(qiáng)度等級(jí)高的，混凝土的強(qiáng)度必然高；骨料的顆粒組成不好，搭配得不密實(shí)，含過多有泥土、雜質(zhì)等，都會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。組成材料的配合比，是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素。比如減少拌和用水和所用水泥的比例，適當(dāng)增加水泥漿的含量，都能顯著提高混凝土的強(qiáng)度。在施工中混凝土作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確稱料，適度的拌和和振搗，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等，對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響也很大。

3 混凝土在冬季施工時(shí)應(yīng)采取的措施

3.1 冬季施工中配制混凝土用的水泥，應(yīng)優(yōu)先選用活性高、水化熱大的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。水泥的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于42.5級(jí)，最少水泥用量不應(yīng)少于300kg/m3。

3.2 拌制混凝土所采用的骨料應(yīng)潔凈，不得混有冰雪、凍塊及其它宜凍裂物質(zhì)?；炷涟柚撇扇〖訜崴?，水箱四壁用120mm磚砌體砌筑圍護(hù)以提高水溫，混凝土施工時(shí)間每隔半小時(shí)測(cè)量一次水溫、混凝土入模溫度及環(huán)境溫度，并做好溫度記錄。模板中的冰雪凍塊在混凝土澆筑之前一定要將其熔化并將水放掉。

3.3 嚴(yán)格控制混凝土的水灰比，水灰比不應(yīng)大于0.6。

3.4 使用超早強(qiáng)劑效果明顯，制作同條件試塊3天試壓強(qiáng)度達(dá)到30%，14天達(dá)到100%。

3.5 混凝土不宜露天攪拌，攪拌站應(yīng)搭設(shè)暖棚，優(yōu)先選用大容量的攪拌機(jī)，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(jī)。混凝土的攪拌時(shí)間比常溫規(guī)定時(shí)間延長50%。經(jīng)加熱后的材料投料順序?yàn)椋合葘⑺蜕笆度霐嚢?，然后加入水泥?；炷脸鰴C(jī)溫度不宜低于10℃。

3.6 混凝土的運(yùn)輸過程是熱損失的關(guān)鍵階段，應(yīng)采取必要的措施減少混凝土的熱損失，同時(shí)應(yīng)保證混凝土的和易性。常用的主要措施為減少運(yùn)輸時(shí)間和距離；使用大容積的運(yùn)輸工具并采取必要的保溫措施。保證混凝土的入模溫度不低于5℃。

3.7 混凝土在澆筑前，應(yīng)清除鋼筋和模板上的冰雪和污垢，盡量加快混凝土的澆筑速度，防止熱量散失過多。當(dāng)采用加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土養(yǎng)護(hù)前的溫度不得低于2℃。

3.8 冬季施工混凝土振搗應(yīng)用機(jī)械振搗，振搗時(shí)間比常溫時(shí)有所增加。

3.9 混凝土現(xiàn)澆板上的后序工程規(guī)定：混凝土初凝后方可進(jìn)行下道工序的施工，時(shí)間由工程項(xiàng)目部人員及監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)確定。班組人員接到“同意下道工序施工”的通知后方可進(jìn)行施工。

3.10 混凝土的保溫措施：①橋梁墩臺(tái)：混凝土拆模后立即在其表面包裹一層塑料薄膜，在外裹棉氈或草簾（有條件時(shí)可采用電熱毯包裹），用綁扎絲捆結(jié)實(shí)。該工序由混凝土施工班組具體執(zhí)行，項(xiàng)目部施工員負(fù)責(zé)驗(yàn)收；②橋涵基礎(chǔ)、涵洞涵身及蓋板、擋土墻混凝土澆筑完畢后，在其上面覆蓋一層塑料布、一層毛氈和三層草簾，其間做好測(cè)溫記錄。下道工序開始前由混凝土施工班組組織撤離，集中堆放管理；③若工期緊張，對(duì)個(gè)別結(jié)構(gòu)物可采用搭設(shè)暖棚保溫并用蒸汽加熱法養(yǎng)護(hù)混凝土。

4 存在問題與分析

在組織基礎(chǔ)大體積混凝土施工時(shí)，由于混凝土罐車不能及時(shí)到場(chǎng)，為保證基礎(chǔ)不留施工冷縫，不得不反復(fù)搭拆暖棚頂面帆布及延長火爐加熱時(shí)間，并減少澆筑厚度，大大增加施工難度。在控制混凝土的凝結(jié)時(shí)間上由于摻加緩凝劑，導(dǎo)致底層500厚防水板遲遲不能進(jìn)入終凝，覆蓋保溫后表面觀感質(zhì)量較差，承臺(tái)側(cè)面吊模嵌入混凝土中，拆除困難。在完成澆筑后未立即進(jìn)行恢復(fù)暖棚生火爐覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)的部位，溫度降低較快，而內(nèi)部升溫繼續(xù)進(jìn)行，個(gè)別位置短時(shí)達(dá)到或超過內(nèi)外溫差25℃的規(guī)范要求，經(jīng)過采取措施后迅速恢復(fù)，由此發(fā)現(xiàn)在澆筑階段按照每2h測(cè)溫并不能滿足監(jiān)測(cè)要求。由于絕熱升溫是按照混凝土的實(shí)際溫度考慮，在澆筑過程中，商品混凝土公司恐怕混凝土受凍，并末嚴(yán)格按照項(xiàng)目部要求出罐溫度進(jìn)行控制，而略有偏高，再加之較多承臺(tái)澆筑是在白天氣溫較高時(shí)澆筑，故所測(cè)核心絕熱升溫溫度比計(jì)算略有偏高。

5 結(jié)語

大體積混凝土施工在冬季存在較嚴(yán)重的質(zhì)量控制問題：混凝土的澆筑期間防凍，澆筑完成后的蓄熱養(yǎng)護(hù)期問的內(nèi)外溫差控制，以及較高的混凝土強(qiáng)度等級(jí)由于增加水泥用量及較高水灰比給溫度控制進(jìn)一步增加困難。本工程通過采用暖棚結(jié)合綜合蓄熱法，制定可行的方案，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取措施，使大體積混凝土的質(zhì)量得到了有效的控制。

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