冬季建筑施工使用混凝土材料注意的问题及措施

冬季建筑施工使用混凝土材料注意的问题及措施

吴江琳 [1] 吴湘锋 [2]

义乌市展丰建材有限公司，浙江省义乌市， 322000[1]

兰溪市兰创人力资源有限公司，浙江省兰溪市，321100[2]

摘要：工程建设是一项量大且涉及面广的系统工程，其质量的优势直接影响到整个社会经济建设的进程。相对而言，混凝土质量优劣产生的影响是最为关键的。混凝土是一种应用及其广泛的建筑材料，是构成建筑物主体最为重要的组成部分。由于其自身特性，它对施工环境以及温度的要求也更为的敏感。其中，温度与混凝土施工有着密不可分的关系。它是除了混凝土组成材料及其配合比之外影响混凝土水化作用速度的最主要的因素，而影响水泥水化速度的主要因素为温度，温度越低，水化作用的速度也就越缓慢。因此，混凝土冬季施工中，水化作用速度较慢，极易产生各种质量问题，需要采取一系列优化控制策略避免问题的产生，保证工程质量，确保其能按时、高标准完工。基于此，本文首先研究冬季混凝土施工应注意的问题，然后探讨了混凝土工程冬季施工的基本原理，最后探讨了混凝土冬季施工方法及措施，希望通过本文研究，能够为相关人士提供参考。

关键词：混凝土；动静生产；控制措施

引言

冬季施工对于混凝土工程都是一个很普遍的技术问题。为了保证工程施工质量，对所浇筑的混凝土要从原材、混凝土施工配合比及外加剂、掺和料等进行质量控制，如混凝土拌合物质量达不到设计要求，将会导致混凝土裂缝发生。对于大体积混凝土浇注工艺所具有的特性，裂缝更容易发生。冬季大体积混凝土施工可通过混凝土原材料的选取、混凝土坍落度的控制、混凝土配合比的优化、混凝土浇注过程的严密组织、混凝土浇注完毕后的精心养护等几个环节的严格把关，能有效的避免大体积混凝土裂缝的发生。

图1 建筑工程冬季施工

一、冬季混凝土生产及施工注意的问题

（1）本工程需冬季施工的项目，主要涉及渠道衬砌、左岸排水建筑物(渡槽)。为保证施工进度，应在工程进入冬季施工前统一安排、落实工程进度计划，加快施工进度，尽量减少冬季施工的作业面。如必须进行冬季混凝土施工，应做详细的冬季施工方案。

（2）冬季混凝土施工必须确保工程质量，做到安全生产。冬季施工方案要结合实际，采用合理的施工方案，减少冬施措施费用，并能有效的缩短工期。

（3）对已确定进入冬季施工的混凝土项目，尽早编制冬季施工方案并上报所在标段的监理审批。待批复完成后，尽快落实冬施材料、设备。还要做到连续施工，避免不必要浪费。

（4）编制冬季施工方案，应根据工程特点及所在地区历年来气候情况，编制冬期施工原则及实施方针并结合本单位的具体情况，编制冬季施工方案。主要内容应包括：冬季施工生产任务特点部署，主要的冬期施工方法，热源设备计划，保温材料、外加剂材料计划，冬期施工人员培训计划，施工管理工作，冬期施工项目及热源安排。

（5）外加剂的准备材料部门应根据计划采购订货，其他资源的准备：保温、覆盖材料的设备，根据工程任务特点及主要施工方法，确定保温、覆盖材料的用量，编制计划，组织进场存放和保管。

（6）技术培训，进入冬季施工前，施工管理人员、测温人员进行培训考核，施工管理人员的培训主要包括一下内容：学习有关冬期施工规范、规定；主要的冬期施工方法与技术措施；学习冬期施工中要采用的新技术；学习冬期施工日常的管理工作和安全消防措施。测温人员的培训应包括的内容：了解测温工作的意义和重要性，提高责任心，学习掌握各种测温仪器仪表的使用方法，学习各分项工程的测温要求，学习记录各种测温数据和填写表格。

（7）施工现场所有准备工作，必须在砼浇筑前完成，达到进入冬期施工的条件。现场准备要求：原料加热设备符合要求，保温围护好；外加剂有储备，保管好，无破裂；供水消防管线，模板的保温措施已完成；测温工作已开始进行，测温记录齐全，现场生活设施做好入冬准备，并符合安全消防要求，未完成工序进入冬期施工前应停在合理部位。

（8）冬季施工计划管理，进入冬期施工前，将冬季施工准备工作项目和用工纳入生产计划和用工计划，并结合各级施工方案，统一安排生产计划。冬季施工过程中严格按《冬期施工技术规定》中的要求和冬期施工方案确定的原则和施工方法进行施工。

二、混凝土工程冬季施工的基本原理

混凝土在负温作用下，内部水分冻结成冰，体积膨胀，产生的冻胀应力破坏了混凝土内部结构，使混凝土的物理、力学性能遭受到损害，引起混凝土的冻害。混凝土工程冬季施工主要是研究混凝士在养护硬化期间遭受冻害，其抗压强度、抗拉强度、混凝土与钢筋的黏结强度以及混凝土的密实性和耐久性等性能的损失，降低强度与防止措施。混凝土遭受冻害的条件是温度、水和混凝土内部的孔隙，而温度是必要的条件。

（一）温度对混凝土强度增长的影响

混凝土的强度只有在正温养护条件下，才能持续不断增长，并且随着温度的升高，混凝土强度的增长速度加快。混凝土捣拌浇灌后之所以能逐渐凝结和有高的温度，是由本身水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土组合材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也快；而当温度降至0℃时，存在于混凝土中的游离水有一部分开始结冰，逐渐由液相变为固相，这时水泥水化作用基本停止，强度也不再上升。温度继续下降，当混凝土中的水全部结成冰，由液相变为固相时，体积膨胀约9%，同时产生大约20kN/m的侧压力。这个应力值一般大于混凝土浇筑后内部形成的初期强度值，致使混凝土受到程度不同的早期破坏而降低强度。此外，当水结成冰后会在骨料和钢筋表面产生颗粒较大的冰凌，这种冰凌会减弱水泥浆与骨料同钢筋的黏结力，也会影响混凝土的抗压强度。当气温回升冰融化后又会在混凝土内部留下众多的空隙和孔洞，降低混凝土的密实性和耐久性。

（二）冻害对混凝土强度的影响

混凝土遭受冻害，强度停止增长；正温条件恢复，解冻后的混凝土强度仍然能继续增长，但其强度则有明显的降低。混凝土浇筑后立即遭受冻害，其内部产生大量微裂缝，将大大降低混凝土的强度、密实性和耐久性。因此，新浇筑的混凝土必须防止遭受冻害。由此可见在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键因素。分析国内外关于水在混凝土中的形态的一些资料可以看出，新浇灌的混凝土立刻冻结时，有80%以上的水变成冰，液相不足20%，水化反应极其微弱了；当混凝土经过24h的标准养护后再冻结，只有60%的水变成冰；当混凝土强度达到设计标准的50%以上时，即使温度降至40C以下，而含水量也维持在60%以下，还有40%的水未转变为固相，水化作用也能继续进行。可以得出这样一个结论：混凝土在浇灌后有一段养护期，对加速水化作用极为重要，因而应预防早期冻害。当混凝土在受冻前只有1h的养护期，强度损失会超过50%；在受冻前得到6h的养护期，强度损失不超过20%。混凝土在正温气候条件下继续养护，其强度增长幅度是不相同的。对于预养期长初期强度达到R28的28%～35%的混凝土受冻后，后期强度基本不受影响；而对于预养期较短，强度达到R28的15%～17%时的混凝土受冻后，后期强度会受到一定影响，只能达到设计强度的85%～90%。

（三）混凝土允许受冻临界强度

混凝土早期遭受冻害后，其抗压强度和抗拉强度均有不同程度的损失，钢筋与混凝土的黏结强度将有较大损失，混凝土的抗渗性和耐久性都要降低。混凝土允许受冻临界强度是指新浇筑混凝士在受冻前达到某一初始强度值，然后遭到冻结，当恢复正温养护后，混凝土强度仍会继续增长，经28d标准养护后，其后期强度可达到强度等级的95%以上，这一受冻前的初始强化值叫做混凝土允许受冻临界强度。

图2 冬季施工现场

三、混凝土冬季施工方法及措施

（一）根据实际情况确定合适的施工方法

在冬季混凝土施上中，一般要解决和处理好以下几个问题：（1）如何确定混凝上最短最佳的养护龄期；（2）如何防止混凝土早期受冻；（3）如何使冻后混凝土的后期强度能达到设计的需要。在实际施工中，在根据施工现场气温变化、工程结构部位和数量、工期要求期限、水泥品种、外加剂、保温材料性能和现场条件、供热来源等情况，采取合适的施工方法和组织措施。一般情况下，同样一个工程可以有多种方法和措施来保证工期和质量，但最佳方案必须满足工期短、造价低且质量有保证。

（二）目前条件下冬季施工采取的施工措施

（1）调整最佳配合比

在气温0℃左右时施工，应选用硅酸盐水泥。这种水泥水化热反应早，使早期强度提高快，一般3d的强度大约等于普通水泥7d的强度，效果较明显；尽量降低水灰比，实际上是减少游离水，增加水泥用量，增加幅度在50kg/m³左右较合适，从而增加水化热量，减短龄期使强度增长快；掺入早强剂和减水剂，提高早期强度，但掺量必须经过试验确定，计量以水泥重为依据，一般不超过水泥用量的5%，少掺既无效果又浪费，多掺反而会降低强度。另外，增加含气量。混凝土中加入4%～6%的含气量，可以截断渗水通道，使孔隙互相封闭形成连贯毛细孔，从而提高混凝土内密实性和耐久性。

（2）采用蓄热法

主要适用于气温≥15℃，且结构较厚大的现浇混凝土工程。对原材料砂石和水进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇筑完成后.还储备有相当的热量，以使水化放热加快，并加强对混凝土的保温，以保持在温度降至0℃以前具有一定的抗冻能力。使用蓄热法应是结构体积厚大，外露面积越小，通过表面散热损失也会少，蓄有热量则较多。因此，要注意内部少量降温，且应注意保护外露及角边以防受冻。此法工艺简单，费用又少而可以有足够的养护期限。

（3）外加热法

适用于气温在15C以下环境施工，而构件并不厚大的工程。通过加热施工现场周围的空气，保持混凝土的环境温度，或者直接对构件加热，使混凝土处在正温下正常硬化。使用热源有火炉、蒸气、暖棚、电及红外线等工艺。火炉加热在较小的工地上应用。方法简单但室温不会很高且较干燥，特别是炉子里明火和聚集烟放出的CO₂会使新浇混凝土表面易碳化，影响表面光洁，是一种较原始的方法。蒸气加热是采用蒸气的温度和湿度养护混凝土。此法比较简单且易控制使得温度均匀，广泛应用在大型预制构件厂，一般小型工地施工不易办到。但需要专门锅炉设备和场地。热损失大，费用高，工作环境也差。暖棚法即在现场搭设工棚，使构件或基础在棚内正常温度下施工。费用较高，因需建棚和加温，常用于一些重点项目。电加热法是将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝上表面，使电能变为热能，以提高混凝土温度。这种方法简单方便，热损失较少也容易控制。当构件较远时，电加热比蒸气加热要方便灵活，但耗电量大费用高。

（4）防冻法

目前，生产的防冻剂可应用在10C及其以下气温中施工。它是采用降低冰点，使混凝上中的水在负温下仍处于液相状态，使水化作用能继续进行，从而改善孔结构，达到强度增长不受影响的目的。防冻法分为早强、负温防冻和结构法等，常用防冻剂是亚硝酸钠，它不但可以降低冰点，而且是极好的防锈剂，费用低，大小工地皆可使用。

（5）综合法

同时采用任意的两种以上保温及防冻措施进行施工，应根据结构类型等特点，施工队伍素质和当地能源状况来确定方案，有以蓄热为主辅以早期防冻的蓄热综合法，有以加热为主辅以防冻，也有以防冻为主辅以蓄热等。

四、结语

总之，在进行冬季混凝土施工时，应结合工程实际情况加强混凝土浇筑过程控制，避免因浇筑工艺、原材料质量所产生的裂缝，对于大体积混凝土应控制入仓温度、混凝土出面时间，待混凝土成品浇筑完成后及时进行保温、养护，避免产生裂缝使其强度降低或出现质量事故。争取做好施工过程中的每一道施工工序，并积极探索和研究控制裂缝的方法，采取有针对性的控制措施，以保证每次浇筑完成的成品均达到设计控制性指标，最终避免质量事故的发生。

参考文献：

[1] 李惠忠. 浅谈混凝土冬季生产及供应控制措施[J]. 科技风，2015(11)：166167.

[2] 杨美娜. 浅谈混凝土生产技术管理措施[J]. 河南建材，2020(12)：2425.

1个人简介：吴江琳，女，1986.10.27，汉族，浙江省东阳市人，学历：专科，专业：工程技术，研究方向；建筑材料，职称：助理工程师。

2个人简介：吴湘锋，男，1984.1.15，汉族，浙江省东阳市人，学历：本科，专业：土木工程，研究方向：建筑材料，职称：工程师。