浅析冬季混凝土质量控制措施

何玉龙

（长春冀东水泥混凝土有限公司，吉林 长春 130031）

0 引言

我国的城市化进程逐渐加快，尤其是东北地区的城市建设速度稳步前进。因施工进度及工程需要，北方地区部分城市有全年施工现象，有三分之一时间处于冬施期。因冬季寒冷，给混凝土施工带来一定影响，以长春地区为例，冬季施工期最冷可达零下 25℃。而且混凝土冬施后质量问题的出现具有滞后性与隐蔽性，冬施过程中若控制不利，很容易出现质量问题甚至造成质量事故，很多问题都是在投入使用或者温度转暖后才能体现出来[1]。而很多混凝土搅拌站在生产过程中缺乏数据支持，很多混凝土从业者都是以经验为主，凭感觉。对混凝土基础知识及质量控制措施存在一定的盲点，容易造成质量问题。所以有必要对混凝土冬季受害原理及冬施过程的质量控制措施进行系统梳理。笔者结合所从事的搅拌站工作经验对冬施混凝土在生产前期的准备、施工过程中及后期养护几方面作质量控制简要探讨，对有冬施需求的混凝土行业工作者提供一些冬施经验及混凝土免受冻害的防控措施。

1 混凝土受冻害原理

根据冬期施工对时间的规定，JGJ 104—2011《建筑工程冬施规范》规定：当室外日平均气温连续 5d 低于 5℃ 即进入冬施，当室外日平均气温连续 5d 稳定高于 5℃ 即解除冬期施工。混凝土是否受冻害完全取决于混凝土内部水的形态变化，当混凝土中的自由水在达到冰点后从液态变成固态，水泥会停止水化，混凝土的抗压强度停止增长[2]。同时水结冰后体积因膨胀增加 9%，增加了混凝土内部的孔隙率。无论从化学还是物理角度判定，混凝土抗压强度都较常温时低很多。混凝土冬施过程中应控制几个关键点：首先混凝土在受冻前其抗压强度不得低于 5MPa 或者不低于其设计强度的30%；第二，混凝土在受冻时其抗压强度不得低于设计强度的 75%。

长春地区的混凝土冬季施工非常具有代表性，冬季施工期长达 4 个月，昼夜温差较大，冬施期间最低温度达到零下 25℃ 以下，对混凝土的生产及强度增长具有一定的挑战性。工地施工现场难免存在野蛮施工的现象，一些工人包括混凝土从业人员误以为混凝土既然加了防冻剂就能抵抗低温，认为混凝土在低温下能正常水化、硬化，达到相同的效果。所以忽视了对新浇筑混凝土的保温和养护，出现混凝土强度达不到设计强度值，最后将此结果都归因于搅拌站。

2 混凝土质量控制

2.1 生产前准备工作及配合比的设计

搅拌站冬期施工要做好冬施生产技术方案，针对天气情况要有预防措施，混凝土技术总工要根据生产需要设计完整的冬施配合比，而针对工地混凝土施工技术人员要下达技术交底。由于工期紧张工地一般要求混凝土具有早强性质，混凝土浇筑后要尽早达到临界受冻强度以应对混凝土内部自由水相变形成的膨胀应力。所以外加剂中除了添加防冻组分外还要相应添加早强剂，两种组分的占比要根据抗冻试验和实际施工过程中积累的数据来调整。根据规定冬施的配合比设计时单方水泥用量应该适当地提高，根据规范要求，混凝土冬施应选用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，水泥标号不应低于 42.5，单方水泥用量不低于 300kg/m3[3]，水灰比不大于 0.6。本公司冬期施工期间主要应用于长春市快速路工程，混凝土强度等级为 C50，特性要求超早强防冻-20℃。由于工地要求 7 天抗压强度要达到 90% 进行张拉，所以配合比设计中水泥提高 20kg，采用粉煤灰和矿粉双掺的办法降低水化热，控制砂率在 39%，水灰比为 0.32。砂子为松花江江砂，细度模数在 2.4～2.5 左右，含泥＜1.0%，碎石规格为 5～25mm 连续级配，外加剂站内复配。

2.2 生产过程控制及运输

我站在冬施期间无任何质量问题出现，这与精密的生产过程控制是密不可分的。主要归功于以下措施：

前期准备中根据大气温度和工地要求调整防冻组分的掺量，外加剂复配过程中使用热水，水温在 60℃左右，可以增大外加剂各组分的溶解度，外加剂罐体要密封并且加设保温套，避免露天放置存放于室外，有效防止了外加剂在使用过程中防冻组分的析出。骨料应该密封，防止雨雪覆盖，如图 1 为我站骨料大棚。冬季由于砂子含水容易结冰，所以生产过程中应该尽量使用砂垛内部的砂子，当日用多少挖多少，防止砂块堵住仓门导致生产停滞。我站生产用水储存在水窖，水窖达 4 米深，长宽各 10 米。生产时由热水站负责供应热水，控制水窖温度在 55～65℃ 左右，可以保证混凝土出机温度在 15℃ 左右，入模温度在 10℃ 以上。注意水温不宜过高也不宜过低，温度过低不能保证混凝土出机温度和入模温度；水温过高会导致混凝土运输过程中坍落度损失过快。投料过程中应先将骨料与水接触，搅拌 4～5s后再投水泥等粉料，若水泥与水先接触容易导致水泥产生速凝现象。搅拌过程中应适当延长搅拌时间，使混凝土各组分搅拌均匀[4]，具体延长时间根据混凝土型号与搅拌机输出功率而定。生产过程中气管容易结冰，而导致生产线瘫痪，所以在气管容易结冰处要架设碘钨灯持续供热。生产过程中质检员应时刻关注混凝土的温度，制定混凝土温度检测表，包括水窖温度、混凝土出机温度、入模温度等，根据各材料比热及配比用量计算混凝土出机温度。如公式 (1) 为混凝土出机温度计算方法，依此公式计算结果与实际出机温度对比进行修正，可根据各原材料温度计算出机混凝土温度值。混凝土运输过程中给罐车加罐衣，减少混凝土运输过程中的热量损失，泵送时给泵管缠绕伴热带，首先是减少泵送过程中混凝土热量的损失，其次是防止泵管中混凝土受冻。

混凝土出机温度计算：

图1 搅拌站骨料大棚

2.3 施工过程质量控制

混凝土浇筑前必须给工地下达施工技术交底，技术交底应详细告知施工方对混凝土的养护，包括一些养护措施[6]。混凝土施工前应用吹风机将作业面雪吹干净，浇筑过程中应适当振捣，不能过振也不能漏振，过振容易导致混凝土表面产生浮浆，漏振导致混凝土致密性不足，混凝土内部存留气泡不能形成紧密堆积状态。浇筑过程中质检员应严格盯紧工地，禁止工人私自加水。本人在冬施期间多次走访工地，包括一些混凝土从业非技术人员也曾提及一个问题，既然混凝土中掺加防冻剂，那么混凝土应该防冻，所以是否养护对混凝土质量没有影响。这是对混凝土防冻剂的误解，也是缺乏混凝土基本养护常识。混凝土在浇筑后应加强养护，以本公司供应的快速路箱梁为例，用防水棉被将箱梁整体做围挡，箱梁下部架设焦炭炉，在箱梁两端架设柴油热风炮，保证棚内各个角度温度不低于 5℃，提高箱梁模板的温度，减少混凝土浇筑后的热量损失。箱梁顶部在浇筑施工后及时覆盖防水棉被，防止混凝土在达到临界强度前受冻。图 2 为吉林大路快速路项目冬施保温措施，箱梁及墩柱整体做围挡保温。

混凝土在出厂前要留足够的试块，同条件养护时，养护条件要与实体结构相一致，做好标准养护与室外同条件养护强度的对比，同时也要时刻关注实体的回弹情况[5]。

图2 吉林大路快速路项目施工现场

3 结语

学习混凝土冬季施工的基本理论和施工方法以及有关混凝土冬季施工的规范、标准等对混凝土从业人员来说非常重要。混凝土行业经验化非常普遍，但是丰富的经验必须有强大的理论来支撑。冬施前期配合比严格依照规范进行验证，重点检测混凝土的出机温度与入模温度，保证混凝土出机温度的同时与工地做好技术交底工作，保证浇筑后期合理的养护方可满足混凝土强度的增长。总之，混凝土冬施过程中的质量控制要从“人、机、料、法、环、测”几个方面进行控制。