混凝土冻害分析及对策

周悦翔 隋春艳 邢百丽 李政

【摘要】结合实例说明，冬期施工的混凝土受冻后产生裂缝的机理。在施工中采取相应的对策，对冬期施工应有充分的准备，认真掺防冻剂，及时保温保湿养护，保证结构安全过冬。

【关键词】冬期施工，裂缝分析， 对策，防冻剂

【 Abstract 】 Combined with examples, winter of the concrete construction and the mechanism of the crack. In construction, adopt corresponding countermeasures, construction of winter of should be adequate preparation, serious antifreezing admixture, timely insulation moisturizing maintenance, to guarantee the safety of the structure for the winter.

【 Key Words 】 winter of construction, crack analysis, countermeasures, antifreeze

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

某轧钢厂综合楼，钢筋混凝土框架，底层柱共16根，长3米，断面尺寸为：1200*600,900*600,600*600三种。11月中旬浇筑混凝土，混凝土为C25泵送商品混凝土。施工中，气温尚高，在+17℃以上。刚刚浇筑完毕，寒潮袭来，气温急剧下降，北风嗖嗖，最低气温为-18℃。12月中旬拆模。12月下旬发现有一根600*600的柱有轻微裂缝，另一根600*600的柱产生裂缝，裂缝长950㎜，宽2～3㎜，深3～5㎜，发现后立即用草垫将柱捆包上，其它柱未发现裂缝，以后裂缝也无发展。类似这种情况，以前其它工地也出现过。

一、裂缝原因

1、混凝土强度低。混凝土凝结快慢与温度有很大关系，温度低则水泥水化作用缓慢，同时新生成的水化物初始结构强度低。

2、掺防冻剂存在侥幸心理，认为气温尚高，未达冻结温度可不掺或少掺，有人甚至认为是浪费或者认为掺了反而有害，因此，覆盖草垫迟迟不准备，结果寒潮袭来，措手不及。

3、时至12月中旬，气温极低，拆模后未及时覆盖，致使混凝土与外界气温温差超过“混凝土结构工程施工及验收规范”（GB50204-92）规定的温差20℃，是造成裂缝的直接原因。

二、冬期施工对策

1、提高冬期施工重要性认识，施工单位负责人不可忽视冬期施工，特别是初冬时节，季节交换时。鞍山地区，每年进入冬期施工时的第一个寒潮过后，气温会回升，有几天好天气，气温尚高，不可存在侥幸心理，不可对冬期施工掉以轻心，满不在乎。特别是包工头不能认为加防冻剂是多余的，是浪费，覆盖草垫应及时准备。冬期施工应掌握气温的变化，特别是气温突变应有妥善准备及应急的措施。

冬季浇灌的混凝土必须注意前几天的保温工作，在受冻前的抗压强度不得低于下列规定：普通硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计强度等级的30%；矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土为设计强度等级的40%。但C10及C10以下的混凝土不得低于5Mpa。

在冬期新浇筑混凝土时，主要在于杜绝新浇筑混凝土初凝后受冻，并尽量避免初凝前或刚初凝受冻，因此，冬期施工应注意防冻剂是否掺了，掺多少，是什么型号等。要做试验，试配，要“验明正身”，以防使用伪劣商品。掺量一定要准，搅拌要均匀。防冻剂应先溶于水，配制成溶液，然后掺入混凝土中。禁止干粉直接加入。雨雪天要采取相应措施遮挡雨雪，防止水灰比增大产生离析，振捣成型后及时覆盖塑料薄膜和草垫，进行保湿保温养护，应确定测温孔布置没有，是否具有代表性，要随时全面掌握混凝土温度变化情况，采取相应措施。

2、混凝土凝结快慢与养护温度有很大关系，温度低则水泥水化作用缓慢，强度增长慢。如温度在0℃以下（一般混凝土冻结温度为-3℃）则混凝土强度增长停止，甚至冻结，混凝土在负温度下受冻，一般分为新混凝土早期受冻和已硬化混凝土受冻两种情况，新浇灌混凝土早期受冻又可分为三种受冻形式。第一种为新拌混凝土浇筑后在初凝前或刚一初凝立即受冻，此时水化热很小，强度等于零，这种受冻，当恢复正温养护后，强度可以重新发展直至与未受冻基本一样。没有强度损失或损失很小。第二种是新浇灌混凝土初凝后，在水泥水化胶凝期间受冻，此时，混凝土水分在负温影响下重新分布，在混凝土内部生成较大的扁平冰聚体，造成严重的物理侵害，后期强度损失可达20～40%。第三种是新浇灌混凝土的水泥水化已进入凝聚结晶阶段，已经达到能抵抗冻融破坏的强度。受冻后，其后期强度一般没有损失或损失最多不超过5%，耐久性基本上不降低。因此，在冬期新浇灌混凝土时，主要在于杜绝新浇灌混凝土初凝后受冻，并尽量避免初凝前或刚一初凝立即受冻。因此，应做好准备，防止气温突变时措手不及致使混凝土受损。

3、冬季拆模，要待混凝土的强度足以抵抗温度差及混凝土收缩产生的拉应力时才能拆模。混凝土拆模时的温度为0℃左右，“三九”严寒，气温-20℃以下，混凝土与外界气温温度之差为20℃.混凝土相对强度系根据混凝土硬化期间的平均温度确定，混凝土硬化期间的平均温度可按下式计算：

= ------(1)

式中：---混凝土硬化期间的平均温度；

---混凝土浇灌完毕时的温度；

---混凝土在浇灌完毕后，经1,2，n昼夜以后的温度。

然后以，查“混凝土结构工程施工质量验收规范”（GB50204-2002）中附錄，温度龄期对混凝土强度影响曲线即可得混凝土强度值R。

非大体积混凝土最大温度拉应力：

σ=EAαΔT---------(2)

式中：E-----混凝土弹性模量；

A-----混凝土横截面积；

α---钢筋混凝土热膨胀系数，等于6*10-6/℃；

ΔT---混凝土结构表面与气温之差。

拆模时混凝土最大拉应力应满足：

K=R/σ（t）≥1.15-------(3)

式中：R---混凝土拆模时的强度；

σ（t）--混凝土温度拉应力。

当（3）式成立时，满足“混凝土结构工程施工质量验收规范”（GB50204-2002）的规定才可拆模。

4、拆模后应按“混凝土结构工程施工质量验收规范”（GB50204-2002）中的规定，当混凝土与外界气温温度大于20℃时，拆模后的混凝土表面，应采取使其缓慢冷却的临时覆盖措施。掺用防冻剂混凝土的养护应符合下列规定：当拆模后混凝土的表面温度与环境温度差大于15℃时，应对混凝土采用保温材料覆盖养护，以免温差过大产生裂缝。

在寒冷季节中经常出现寒潮袭击，是引起混凝土结构冻害表面裂缝的主要原因。施工单位应予以足够的重视，千万不可掉以轻心，应防微杜渐，将隐患消灭在萌芽之中，保证结构安全过冬，创造更多的优质工程。

参考文献

GB50204-92，混凝土结构工程施工及验收规范·北京·中国建筑工业出版社·1994.3。

GB50204-2002，混凝土结构工程施工及验收规范·北京·中国建筑工业出版社·2002.3。

冬期施工手册·北京·中国建筑工业出版社·1990。

作者简介：周悦翔（1975年～）男，辽宁省鞍山市人，毕业于鞍山科技大学，工民建专业，工程师，注册一级建造师，现在鞍山环宇建设工程有限公司工作，担任项目经理。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。