冰雪地区混凝土冬季施工质量影响因素及工艺措施

闵 祥

（四川公路桥梁建设集团有限公司， 四川 成都 610041）

0 前言

乐山至西昌高速公路马边至昭觉段S1标段位于大小凉山境段，冰雪路段长度海拔≥1000m为46.457km、海拔≥1300m为33.499km，受冷空气影响直接且明显，温度的骤然变化将对混凝土质量与性能带来一定负面影响。因此在混凝土冬季施工中，应采取有效措施增强混凝土稳定性，促使混凝土质量符合施工标准。另外，还应掌握好冰雪地区的温度变化规律，由此来确定合适的混凝土养护措施。

1 冰雪地区混凝土冬季施工质量的影响因素

1.1 温度水分

当工地昼夜平均气温（最高和最低的平均值或当地时间6时、14时及21时室外气温的平均值）连续5d低于5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土应启动冬期施工。

通常情况下，依据“热胀冷缩”原理，在冰雪地区开展混凝土冬季施工项目时，较大的温差将造成混凝土结构产生形变风险，进而在其表面出现裂缝，由此可影响混凝土结构的抗拉强度等性能，使其无法在建筑物中展现出真正的辅助价值。另外，在混凝土遭受冰冻时，它本身的抗压强度将下降至少50%，从而不利于与钢筋形成良好的粘结性。同时，在低强度下混凝土还会发生失稳问题，这样将降低混凝土结构的可靠性[1]。

在冬季环境下施工，混凝土结构可能会在水分影响下降低自身强度。比如在低温下内部水分会逐渐汇聚，最终形成冰层，之后会在游离水较少情况下出现冻涨现象，最大膨胀力可达到1MPa。此时若将混凝土结构立于土壤之上，会减小接触面，最终破坏混凝土稳定性，故而应做好冬季混凝土施工保温工作。

1.2 养护质量

混凝土养护质量可为其在冬季施工阶段强化其性能起到重要保障。同时，为了促使混凝土养护到位，还应尽量控制好养护时间，并以硅酸盐类水泥为首选材料，这样才能促使冰雪地区的混凝土冬季施工项目能够应对冰雪环境的挑战。所以，应切实做好混凝土养护与保温工作，降低混凝土质量问题的发生风险。

具体可采取以下措施：

（1）增加混凝土砼浇筑速率，降低热损失。一般应将拌合物入模温度设置在5℃之上，且在分层浇筑环节将各层级温差控制在2℃左右。

（2）采用保温材料，可在混凝土冬季施工期间借助草毡等材料对混凝土中需要特殊养护的部位进行保温，并在气温≤5℃的情况下禁止使用湿润养护法。

（3）实施蓄热养护手段。施工人员在冰雪地区应一边进行混凝土浇筑操作，一边进行振捣、养护，这样可最大化促使混凝土储备更多热量。

2 冰雪地区混凝土冬季施工质量工艺措施

2.1 优选冬季施工材料

在冰雪地区，由于温差变化大，且温度较低，故而在冬季施工过程中，应选择适合的混凝土原材料，确保混凝土结构具有较强的稳定性。一般应从以下三种原材料着手：

其一，水泥。作为混凝土配制最重要的材料，应以抗寒性强的硅酸盐水泥为主。另外，水泥标号不得低于42.5MPa，最小水泥用量不低于300kg/m3，水灰比不大于0.55，并掺加防冻剂，由此保证混凝土各项参数符合冬季施工标准。

其二，优选骨料。若骨料抗冻性较差很容易在冰雪地区冬季施工环节形成冻结物，从而削弱混凝土的稳定性。据相关试验表明：骨料尺寸将对混凝土的耐寒性带来重大影响，且随着骨料尺寸的增加，混凝土的不均衡性也会递增。基于此，应尽量选择尺寸较小的骨料。

其三，精选外加剂。外加剂的用量通常控制在5%水泥量的范围内，在冰雪地区混凝土冬季施工中主要选用的外加剂为抗冻剂，它能增强混凝土抗寒抗冻能力，以免在冰雪地区出现裂缝等状况[2]。

2.2 科学设计混凝土配合比

混凝土配合比也会对混凝土质量造成一定干扰。所以，应合理确定配合比。

配合比设计的注意事项：其一，冬季混凝土配合比需根据其设计强度考虑混凝土施工的经济性，一般应将冬季混凝土施工的标准差控制在0.5到1.0MPa范围内；其二，可结合混凝土中水泥材料的强度得出28d混凝土预期强度，并注重水泥安定性，防止在冬季环境下出现混凝土配合比设计不合理现象。

同时，在设计混凝土配合比时需从水泥用量、砂率等部分对配合比数值进行确定，若天气骤然变冷可随时对配合比进行微调，必要时可设置数学模型观察变化规律，最终得出可靠性更高的砂率与水灰比。另外，还可利用“全计算法”对水泥、砂石、拌合水等原料的关系进行把控，按照“先确定强度、再设置水灰比、后计算用量及砂率”的方法保证冬季混凝土质量符合预期施工要求。

2.3 注重混凝土浇筑效果

首先，在混凝土浇筑作业中，应根据当地温度变化规律将浇筑厚度设置在≥30cm范围内，并采用“集中浇筑”的方式，帮助混凝土结构储备更多热能；其次，在应用混凝土浇筑技术控制其质量时还应借助“加热法”对其表面进行热化处理。比如可运用蒸汽加热手段，延缓混凝土硬化速度，以免重新配制增加冬季施工成本；最后，还可依靠多种加热技术对混凝土原材料中的拌合水、砂石、骨料等温度进行控制，但应防止水泥直接触碰60℃高温水，否则将不利于混凝土施工工作的顺利进行。其中还需注意的是：混凝土搅拌时间应为原有时间的1.5倍，并在出机温度<20℃时利用人力升温的措施，强化混凝土浇筑养护效果。

在混凝土冬季施工项目中，可利用蓄热法与外部热源加热法（如图1）对其进行浇筑养护[3]。其中针对与地基接触面温差高于2℃的混凝土可采用蓄热法对其进行养护，并将养护温度控制在40℃左右，防止在低温状态下出现冻结现象，影响混凝土使用性能。

图1 蓄热法（左）与外部热源加热法（右）

而在喷射施工阶段，也应将所选用的材料温度设置为5℃之上，若混凝土强度尚未达到5MPa，应继续对其进行加热养护。而针对强度已达到25MPa的预应力混凝土，可适当降低关注度，将工作重心转移到其它有待加热养护的混凝土上。其中当混凝土温升速度高于15℃/h时，可采用电热法对冬季混凝土进行浇筑养护，并在混凝土抗拉强度达到50%预定强度时，终止供电加热，这样才能保证冬季混凝土施工工作的顺利进行。

2.4 合理预防混凝土通病

在冰雪地区进行混凝土冬季施工还需对混凝土质量通病实施合理化把控，这样可降低混凝土结构失稳现象的发生率[4]。常见的质量通病包括裂缝、锈蚀问题。针对混凝土裂缝，如（图一）所示，施工人员应注重后期混凝土养护效果，以免水分快速转移引发裂纹。

另外，施工人员还可在混凝土搅拌过程中添加适量的防冻剂，也可与引气剂形成复合防冻效果，并且按时做好测温工作，随时对混凝土的坍落度等参数进行检测，以免质量存在缺陷的混凝土用于施工项目中。在测温时可以1次/h、1次/2h、1次/4h的顺序对灌注后的混凝土温度进行测量。一旦降温幅度超出15℃/h应立即进行加热，并始终保证混凝土内外温差不高于20℃。只有这样，才能确保混凝土强度≥50%常规强度。至于扬尘通病即混凝土表面发生材料脱离现象，此时可适当增加搅拌时间，以此增强材料融合度。

比如针对混凝土裂缝通病，施工人员应适当加强养护效果，可在完成混凝土浇筑任务后在上方覆盖一层薄膜，避免混凝土因水分缺失过快而出现裂缝[5]。同时，还可在原有保温基础上应用电极加热法对混凝土砼结构进行保温养护，这样可有效降低裂缝现象的出现率。同时，还需对混凝土入模温度进行合理把控，一般应≥5℃，还可适当掺加引气剂，可延缓混凝土内部结构游离水的凝结速率。

图2 混凝土裂缝现象

3 结论

综上所述，冰雪地区混凝土冬季施工项目确实具有一定难度，且极易增加混凝土出现裂缝等不良现象的风险。所以，相关人员应从材料选取、配合比设计、浇筑效果、通病预防等方面着手，促使冰雪地区的混凝土冬季施工内容落实到位，这样才能强化混凝土性能，使其在冰雪地区建筑物中发挥出真正的支撑作用。