关于极低温度下混凝土施工质量控制的探讨

冯锋杰(赤峰建设建筑（集团）有限责任公司呼伦贝尔东能项目部，内蒙 呼伦贝尔 021000)

混凝土作为一种建筑材料在工业与民用建筑中应用极其广泛，因此混凝土施工质量的优劣直接关系到工程质量的好坏。目前对于普通温度下的混凝土施工质量控制已作为一种基本常识为各工程技术施工及管理人员所掌握，但是关于冬季混凝土施工尤其是在类似于呼伦贝尔地区极低温度下（-20℃）混凝土施工的技术质量控制还需要进一步探讨和研究。

1 工程实例

呼伦贝尔某厂区内破碎楼工程，钢筋混凝土框架结构，3 层，总高度9.48m，设计混凝土强度等级为C30，因工期要求需要冬季施工，施工期间外界大气最低温度达-25℃。

1.1 施工措施

1)用脚手架及棉被搭设保温棚，棚顶可以开启（浇注混凝土时用），棚内设置大火炉，烧煤炭加温，使棚内温度保证在20℃左右；

2)混凝土采用滚筒搅拌机现场搅拌，用钢管及棉被搭设暖棚，接入蒸汽加热砂石料，用蒸汽和炭火同时加热施工用水，混凝土中加入早强防冻剂5%（水泥含量），保证将混凝土的入模温度控制在+5℃以上。

3)水泥为普通硅酸盐水泥，标号为42.5，混凝土强度等级增加一级，改为C35。

4)优化施工工序，缩短混凝土室外的运输过程，加快混凝土的入模速度，及时充分地振捣。

5)施工技术员现场制作混凝土试块并进行养护。

1.2 实际验收工程质量

该工程在极低的外环境温度下施工，通过以上措施，虽然施工时混凝土表面曾出现极少的冰花现象，但是工程检测混凝土无蜂窝麻面、裂缝、脱皮等现象，混凝土强度等级达到设计要求。

2 混凝土的自有特性及强度影响因素

2.1 混凝土的特性

混凝土是指由胶凝材料(如水泥)、水和骨料等按适当比例配制，经混合搅拌，硬化成型的一种人工石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。其中保证混凝土强度是在低温环境下进行施工所采取的各种措施要达到的主要目的之一。

2.2 混凝土强度的影响因素

由于混凝土经常是以受压的形式存在，因此通常所指的混凝土强度主要是指抗压强度。影响混凝土抗压强度的因素主要有水泥强度和水灰比、施工时的温度和湿度以及混凝土的龄期等。其中水泥强度和水灰比是影响混凝土强度的主要因素，而温度是除此以外影响混凝土强度的不可忽视的因素之一。混凝土的施工与温度有着密不可分的关系，而水泥与水之间的水化作用是最终决定混凝土强度的主要因素之一。温度越低，水化作用的速度越缓慢。因此，混凝土在低温环境下，水化作用速度较慢，尤其是在-20℃左右的极低环境温度下极易产生各种质量问题。因为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。因此施工时需要采取特殊的质量控制措施和管理措施。

3 极低温度下混凝土施工应注意的问题

在极低温度下不具备混凝土施工的条件，但是因为工期等要求的需要，必须创造施工条件。根据混凝土的自身特点及强度影响因素，极低温度下混凝土施工尤其要注意以下几点：

1）混凝土强度的增长取决于水泥水化反应的结果。水泥的水化反应与水及温度有关。当温度降低时，水的活性减弱，水化反应减慢，因此需要注意保证水泥的水化反应在极低温度下正常进行。

2）注意选择合适的砂石骨料、水泥及早强防冻剂。其中砂料应为级配良好、硬质洁净的中砂，含泥量不大于3%，石料应为级配良好、硬质洁净、强度较高、抗冻融的石料，含泥量不大于1%。水泥应选择水化热较大的水泥。

3）由于水泥不能直接与80℃以上的水直接接触，因此搅拌时需要注意骨料的投放顺序。

4）混凝土搅拌时间短，会出现拌合不均匀，和易性和施工性能差，引起强度降低；混凝土搅拌时间过长，不但影响施工进度，而且可能出现分层离析现象，影响施工质量，因此要注意混凝土搅拌时间的控制。

5）混凝土出机后，注意混凝土运输工具及运输路线的选择，防止混凝土温度在运输途中降低过快。

6）棚内增温养护时，需要注意保持棚内温度基本一致，并且注意观察，及时增湿或者洒水养护，防止混凝土出现失水现象。

4 混凝土的施工质量控制

4.1 施工方法控制

混凝土冬季施工的方法有很多，但是在极低温度下需要将各种方法进行综合运用。根据工程实例可以综合采取以下措施实现：

1）为缩短混凝土的养护时间，一般应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，如果用蒸汽直接养护时，应选用矿渣硅酸盐水泥。水泥的强度等级不宜低于42.5，每立方米中的水泥用量不宜少于300Kg，水灰比不应大于0.6，并加入早强防冻剂。

2）在极低温度下需要搭设暖棚，可以同时对骨料和水进行加热。其中骨料升温可以通过贮存在温棚内并用蒸汽加热的方法实现，水升温可以通过贮存在水箱内同时用炭火和蒸汽加热的方法实现。通过以上措施保证混凝土的出机温度不低于10℃，并尽量提高出机温度。

3）通过正确选择搅拌机放置地点，选择最佳运输路线，缩短运输距离，正确选择混凝土容器，减少混凝土的装卸次数等措施，减少混凝土运输期间的热量损失。

4）极低温度下混凝土养护可以采取提高棚内温度的方法实现，例如在棚内设置足够的火炉、安装暖气等，使混凝土在养护期内避免产生不必要的温度收缩裂缝和受冻。

4.2 施工过程控制

在极低温度下施工混凝土，其过程控制是在选定方法后关键的一步。

1）首先需要进行保温棚设置，可以是简易的，但是必须保温，例如工程实例中脚手架的保温棚。由于外界大气温度极低，到达-20℃左右的时候，砂石料、水泥等材料都在负温，因此需要将材料放置于保温棚内，并可以通过火炉、暖气等形式对棚内空间温度进行加热提升，从而保证各种材料的自有温度，一般砂子的温度宜控制在20～40℃为宜[1]。

2）混凝土搅拌前先用热水冲洗搅拌机10min，搅拌投料时应先投入骨料和水，最后才投入水泥和早强防冻剂。增加搅拌时间，一般为常温搅拌的1.5 倍[2]。搅拌时必须随时测量水的温度，使水温保持在40℃以上。

3）混凝土浇筑前，应先清除模板以及钢筋上的冰雪以及污垢，混凝土的容器应该具备保温措施，并且严格控制混凝土的运输距离，保证混凝土在运输中，不得有表层冻结、混凝土离析、水泥砂浆流失、坍落度损失等现象，严禁使用有冻结现象的混凝土。保证运输中混凝土降温速度不得超过5℃/h，保证混凝土入模温度不得低于5℃。例如工程实例中，建筑用暖棚维护，装混凝土的容器用棉被覆盖，塔吊直接将混凝土从搅拌站运输至浇灌点，同时打开暖棚顶盖，这样既保证模板及钢筋上无冰雪及污垢，又使混凝土在最短的时间内入模，并且入模时的环境温度较高，从而保证入模温度在5℃以上。

4）混凝土养护期间要在棚内设置若干温度计，设置专业人员定时观察棚内温度，做好记录，保证混凝土在一个恒定的环境温度中进行养护。

5 结语

在呼伦贝尔或在其它冬季极寒的地区进行工程建设，如的确需要进行冬季混凝土施工，就必须做好混凝土的施工方案，并且认真落实。从以上的混凝土施工过程控制中可以得出，混凝土施工时无论是在搅拌过程、运输过程、浇注过程，还是在混凝土的养护过程，都要对温度进行重点控制，都必须以控制温度为中心。施工时，必须在各个环节严格控制施工质量，严格执行相关技术规范。只有如此，才能有效保证极低温度时混凝土的施工质量。

[1]曲昭嘉等.建筑工程施工项目管理手册[M].北京：机械工业出版社，2005：1415.

[2]余水帧等.建筑施工手册[M].北京：建筑工业出版社，2003：1342.