浅谈冬季混凝土施工的防护措施

明秀梅

摘 要：在我国很多地域有着较长的寒冷季节。由于常常受到工期的制约，因此许多工程在冬季的混凝土施工是不可避免的。

关键词：冬季施工；混凝土强度；施工要点

引言

在冬季混凝土施工中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况，工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、减少剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等，来选择合理的施工方法。对于同一个工程，可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量，也就是工期、费用、质量最佳化。

1 混凝土冬季施工的一般原理

混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相（水）变为固相（水）。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。

水变成冰后，体积约增大9%，同时产生约2500千克每平方厘米的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏（即旱期受冻破坏）而降低强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。

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。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。试验研究还表明，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。

2 冬季混凝土施工需注意的问题

2.1 在制定冬季水泥土施工的方案中，需根据工程所具备的特点及施工现场信息的反馈状况，提前布置好冬期施工的原则以及实施的大体方针，结合自身的实际情况，制定好冬季施工的方案。主要内容为：冬期工程施工生产的任务特点部署安排，主要的冬期施工方案方法，保温材料，热源设备计划、施工管理工作、冬期施工项目、外加剂材料计划、冬期施工人员培训计划及热源安排。

2.2 外加剂的准备应根据材料部门的计划而采购并订货，而其他所需资源的准备如：覆盖、保温材料的设备，要根据主要施工方法及工程任务特点，明确覆盖、保温材料的所需量，制定计划，组织进场时的保管和存放。在进入冬季施工以前，测温人员、工地施工管理人员需进行必要的培训与考核，测温人员的培训应包括以下几个方面：全面了解测温工作的重要性和意义，提高企业责任心，掌握各种测温仪表仪器的使用方法与规则，了解各分项工程所需要的测温要求，掌握各种测温数据和填写表格的常用方法。施工管理人员的主要培训内容如下：学习冬期施工的安全规范、规定；制定冬期施工的主要原则，明确冬期施工的方法与应用技术措施；要学习冬期施工中所要采用的新技术新方法；学习日常的安全消防措施和管理工作。

2.3 施工工地的现场准备工作，必须要在混凝土浇筑以前完成，达到进入冬期施工的标准。混凝土浇筑之前，确保模板及钢筋没有污垢和冰雪残留。混凝土入模之前，需采用專业的设备来测定混凝土的坍落度、温度、泌水率及含气量等工作性能。现场准备所需要求：原料的加热设备要符合国家标准要求，保温围护好；外加剂要有丰富的储备量，保管良好，没有破裂；供应水消防的管线，对模板的保温措施需提前完成；测温工作开始运行，保证测温记录的齐全，施工现场的设施要提前做好入冬的准备，要符合国家安全消防的要求，未完成的工序在进入冬期施工之前要停放在合理的部位以待解决。

3 混凝土冬季施工方法的选择

3.1 调整配合比方法

主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：（1）选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3天抗压强度大约相当于普通硅水泥7天的强度，效果较明显。（2）尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。（3）掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其粘聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性。（4）掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠（掺用水泥用量的2%）和MSF复合早强试水剂（掺水泥用量的5%）。（5）选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。

3.2 蓄热法

主要用于气温在10℃左右，结构比较厚大的工程。做法是：对原材料（水、砂、石）进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备有相当的热量，以使水泥水化放热较快，并加强对混凝土的保温，以保证在温度降到0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单，施工费用不多，但要注意内部保温，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。

3.3 外部加热法

主要用于气温在10℃以上，而构件并不厚大的工程。通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土，或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下能正常硬化。

（1）火炉加热。一般在较小的工地使用，方法简单，但室内温度不高，比较干燥，且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，影响质量。（2）蒸汽加热。用蒸汽使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制，加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备，费用较高。且热损失较大，劳动条件亦不理想。（3）电加热。将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，便电能变为热能，以提高混凝土的温度。此法简单方便，热损失较少，易控制，不足之处是电能消耗量大。（4）红外线加热。以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封辐射加热。

3.4 抗冻外加剂

在10℃以上的气温中，对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂，使混凝土在负温下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。

上述4种冬季施工方法都有利有弊，其适用范围都受一定条件的制约。可根据工地现有条件，采用一种或两种以上施工方法结合作用。

结束语

根据相关规定与要求，为了确保在冬季中的混凝土正常施工，其各项指标均能达到质量验收标准及相关规范的规定，确保施工工程的质量，使冬季施工生产能够更好的连续进行，保证工程的顺利性及利益最大化，将会严格控制原材料的取用并会针对在施工将要遇到的问题提前做出应对。在国内外对混凝土冬季施工方法和理论的研究探索中，认为当周围的环境温度降到4℃时，只需要采取合适的施工方法，有效的避免新浇混凝土在早期会遇到的浸冻，将会使外露混凝土与冬季的寒冷气温保持在较小的温差之内，也会取得跟在天气温暖时施工一样的良好效果。

参考文献

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[2]王朋.混凝土冬季的施工温度控制[M].北京清华大学出版社，2001.

[3]韩延清.混泥土配合比及优化结构[M].人民文学出版社，2009.