負(fù)溫下抗?jié)B混凝土施工質(zhì)量控制

張新建

中國(guó)核工業(yè)華興建設(shè)有限公司 江蘇南京 210000

污水處理廠存水構(gòu)筑物均為抗?jié)B混凝土，混凝土強(qiáng)度為C35，抗?jié)B等級(jí)為P8，因工期要求，主要構(gòu)筑物必須在冬季進(jìn)行施工。

冬季施工，不僅要保證混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還要保證混凝土的抗?jié)B性，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量和技術(shù)都提出了更高的要求，在采取了一系列的技術(shù)措施和質(zhì)量保證措施后，達(dá)到了預(yù)期的效果，經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，所有冬季施工的存水構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗?jié)B性都滿足設(shè)計(jì)要求。

1 工程概況

葫蘆島市老區(qū)污水處理廠三期擴(kuò)建工程于2019年9月開始主體施工，設(shè)計(jì)處理能力為4萬噸/D，該項(xiàng)目是《遼寧省貫徹落實(shí)中央生態(tài)環(huán)境環(huán)保督查“回頭看”及渤海生態(tài)保護(hù)修復(fù)專項(xiàng)督查反饋意見整改方案》專項(xiàng)督查第7項(xiàng)任務(wù)，要求項(xiàng)目主體在2019年完工。

根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料記載，11月中旬左右當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁氐陀?℃，即進(jìn)入冬期工期，11月末最低氣溫在-10℃左右，12月份最低氣溫降至-15℃以下，并伴有大風(fēng)和雨雪天氣。

項(xiàng)目占地2.1公頃，設(shè)計(jì)18個(gè)單體構(gòu)筑、建筑物，空間緊湊，生化池底板四周厚度為1.5米以及4.5米標(biāo)高以下墻體厚度為1.2米，此部分大體積混凝土澆筑已在冬季施工來臨之前施工完畢。

2 混凝土性能分析

施工過程中需解決的最大問題是在保持混凝土的抗?jié)B性同時(shí)防止混凝土提前受凍，對(duì)防凍和抗?jié)B機(jī)理進(jìn)行分析能準(zhǔn)確把握質(zhì)量控制的要點(diǎn)，有針對(duì)性的采取措施，保證混凝土的功能完備。

2.1 混凝土抗?jié)B

混凝土抗?jié)B和其密實(shí)性以及內(nèi)部孔隙構(gòu)造息息相關(guān)，密實(shí)度高，其內(nèi)部孔隙率就越小，內(nèi)部無大孔隙，孔隙之間不連同，阻斷滲水通道，從而達(dá)到密實(shí)抗?jié)B的效果。

施工過程中的振搗及養(yǎng)護(hù)也尤為重要，振搗密實(shí)，無蜂窩、孔洞，也增強(qiáng)其密實(shí)效果；由于混凝土的水化熱反應(yīng)，在強(qiáng)度增長(zhǎng)的同時(shí)，如果養(yǎng)護(hù)不到位，混凝土內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度差過大，混凝土將會(huì)產(chǎn)生裂縫，一旦形成貫穿裂縫，抗?jié)B混凝土將完全失去抗?jié)B功能[1]。

2.2 混凝土防凍

混凝土澆筑后，在水化熱反應(yīng)作用下，其強(qiáng)度開始增長(zhǎng)，周圍環(huán)境溫度過低，水化熱反應(yīng)將減慢，混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)也會(huì)隨之減慢，據(jù)公開試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，溫度每降低1℃，水泥的水化作用降低約5%～7%，在1℃～0℃范圍內(nèi)水泥的水化活性劇烈地降低，水化作用緩慢。一般當(dāng)溫度低于0℃的某個(gè)范圍時(shí)，游離水將開始結(jié)冰，溫度達(dá)到-15℃左右時(shí)，游離水幾乎全部?jī)鼋Y(jié)成冰，致使水泥的水化和硬化完全停止。

混凝土內(nèi)部水凝結(jié)成冰后，體積將會(huì)增大，在混凝土內(nèi)部形成應(yīng)力，進(jìn)而破壞混凝土的結(jié)構(gòu)，造成混凝土強(qiáng)度的大大損失?；炷猎谶_(dá)到其臨界強(qiáng)度后受凍，其強(qiáng)度損失將大大減小，對(duì)后期結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性都有極大的益處。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

想要達(dá)到混凝土冬季施工防凍及抗?jié)B的目的，首先要控制原材料的質(zhì)量，其次是施工過程中的質(zhì)量控制以及施工后的混凝土養(yǎng)護(hù)也是重點(diǎn)。外加劑的使用是核心，針對(duì)防凍及抗?jié)B，添加一定劑量的外加劑，從而改善混凝土的性能。

3.1 混凝土質(zhì)量控制

3.1.1 混凝土原材料（三級(jí)標(biāo)題“條”：四號(hào)楷體GB2312，左對(duì)齊，行距1.5倍）

（1）選用42.5MPa普通硅酸鹽水泥。

（2）使用中粗砂，不得使用海沙。

（3）配合比：水泥用量不少于320kg/m3；砂率35%～40%、水膠比不大于0.45、選用Ⅱ級(jí)粉煤灰、粉煤灰摻量為膠凝材料總量的20%～30%。

（4）防凍劑的選用應(yīng)符合JC/T475-2004中技術(shù)要求，不同品牌防凍劑摻入量各不相同，本工程選用防凍劑摻入量為膠凝材料的4%～8%；抗?jié)B劑根據(jù)產(chǎn)品說明書，最大摻量不超過6%。

3.1.2 制備混凝土

混凝土制備前，應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行清潔，各種拌合物中不得含有冰、雪等凍結(jié)物，目前各商混站為達(dá)到環(huán)保要求，均建造有存放砂石料的廠房，在很大程度上避免了砂石受雨雪的影響。當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃的時(shí)候，制備混凝土需要使用熱水拌合，拌合溫度不得超過60℃，混凝土出機(jī)溫度不低于20℃，按照試驗(yàn)室配合比，添加防凍劑、抗?jié)B劑。

3.1.3 混凝土運(yùn)輸

混凝土運(yùn)輸車鋼制攪拌桶導(dǎo)熱系數(shù)過大，在運(yùn)輸途中艙內(nèi)混凝土熱量會(huì)有較大損失，為了保證混凝土的入模溫度，在混凝土運(yùn)輸車攪拌桶上用保溫棉進(jìn)行包裹。

混凝土澆筑時(shí)間盡量避免城市交通高峰期，減少混凝土的在途時(shí)間。

3.2 混凝土澆筑施工

3.2.1 施工準(zhǔn)備

混凝土澆筑前提前對(duì)混凝土澆筑設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，尤其是泵管，鋼制泵管在環(huán)境低溫下會(huì)吸收混凝土熱量，從混凝土運(yùn)輸車經(jīng)過混凝土泵入模，如不進(jìn)行泵管預(yù)熱，混凝土溫度會(huì)下降2℃左右。泵管預(yù)熱可采用熱水預(yù)熱和砂漿預(yù)熱兩種方式，根據(jù)環(huán)境溫度判斷，-10℃以下宜采用熱水預(yù)熱，此時(shí)環(huán)境溫度太低，砂漿預(yù)熱幾乎沒有效果。

澆筑前還應(yīng)清理模板內(nèi)的積雪及雜物。

3.2.2 混凝土澆筑

控制混凝土的入模溫度，入模溫度不應(yīng)低于8℃。混凝土采取分層澆筑，每層澆筑厚度不能低于300mm，利用大分層厚度，減緩水化熱散熱等措施，保持混凝土內(nèi)部溫度處于正溫狀態(tài)。因有抗?jié)B要求，混凝土澆筑必須連續(xù)進(jìn)行，不得形成冷縫，已澆筑的混凝土被上一層覆蓋前溫度不得低于2℃，防止上下層混凝土之間因?yàn)闇夭钐蟪霈F(xiàn)溫度裂縫以及冰凍夾層，造成上下層分離，嚴(yán)重情況下會(huì)影響結(jié)構(gòu)整體安全性以及抗?jié)B性。

混凝土振搗對(duì)于抗?jié)B混凝土施工是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，混凝土振搗不密實(shí)、漏振、超振，都會(huì)對(duì)混凝土的密實(shí)性造成影響，從而影響混凝土結(jié)構(gòu)的整體抗?jié)B性?；炷琳駬v跟隨澆筑泵管，隨澆隨振，上層混凝土澆筑時(shí)，振搗棒深入下層未初凝混凝土層100mm左右，振搗20～30S，不再有氣泡析出后，緩慢拔出振搗棒。

水池墻體施工時(shí)，為防止墻體與底板接觸部位出現(xiàn)“爛根”等質(zhì)量通病，破環(huán)池體抗?jié)B性，在澆筑前應(yīng)澆筑100mm同比例水泥砂漿，一次澆筑高度過高，防止混凝土澆筑過程中的離析，可采用串通、溜槽等措施。

3.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

本工程混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成后采用負(fù)溫法加綜合蓄熱法兩種方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土中添加早強(qiáng)性防凍劑，澆筑完成后，及時(shí)抹面，在裸露混凝土處覆蓋塑料薄膜，并覆蓋兩層草墊。

冬季施工多為水池墻體，裸露混凝土面積并不大，防止冬季大風(fēng)造成混凝土失水，現(xiàn)場(chǎng)采用防風(fēng)篷布連同澆筑墻體及兩側(cè)腳手架進(jìn)行覆蓋，目的是在負(fù)溫養(yǎng)護(hù)失敗或者混凝土降溫?zé)o法控制的時(shí)候，在防風(fēng)篷布內(nèi)架設(shè)火爐進(jìn)行暖棚養(yǎng)護(hù)[2]。

本項(xiàng)目混凝土使用普通硅酸鹽水泥，其受凍臨界強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%，采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法，受凍臨界強(qiáng)度不低于4.0MPa，對(duì)于有抗?jié)B要求的混凝土，其強(qiáng)度不宜小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%，綜上所述，取受凍臨界強(qiáng)度最大值，本工程設(shè)計(jì)為C35強(qiáng)度混凝土，其受凍臨界強(qiáng)度按照18MPa進(jìn)行控制?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)澆筑完成混凝土進(jìn)行連續(xù)表面測(cè)溫，每2h測(cè)溫一次，同時(shí)留有同養(yǎng)試塊。混凝土澆筑完兩天內(nèi)溫度較為穩(wěn)定，在5℃左右，第三天溫度略有上升，為6.5攝氏度，第四天對(duì)同樣試塊進(jìn)行了一組抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，其強(qiáng)度已接近受凍臨界強(qiáng)度。一周再次進(jìn)行了混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，平均強(qiáng)度已經(jīng)超過受凍臨界強(qiáng)度，混凝土表面溫度在0℃左右。拆除覆蓋防風(fēng)篷布，保持混凝土表面的覆蓋。模板待到來年天氣轉(zhuǎn)暖時(shí)再進(jìn)行拆除，利用模板繼續(xù)對(duì)混凝土進(jìn)行保溫，墻體上止水螺桿作為冷橋也可為混凝土內(nèi)部水化熱反應(yīng)進(jìn)行熱傳遞。

4 結(jié)語

混凝土各種特性是相互統(tǒng)一的，其強(qiáng)度、抗?jié)B性、防凍性都不可割裂，部分特性是在混凝土配合比中體現(xiàn)的，部分則是依靠施工中的精心組織和質(zhì)量把控。通過原材料質(zhì)量控制，配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，防凍劑、抗?jié)B劑、早強(qiáng)劑等混凝土添加劑的應(yīng)用，從混凝土拌合到混凝土運(yùn)輸，澆筑過程中的各溫度控制，采用綜合蓄熱法及負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法的雙重措施，使得負(fù)溫下混凝土澆筑施工成為了可能，更能保證施工的質(zhì)量及混凝土的綜合性能。