负温下抗渗混凝土施工质量控制

张新建

中国核工业华兴建设有限公司 江苏南京 210000

污水处理厂存水构筑物均为抗渗混凝土，混凝土强度为C35，抗渗等级为P8，因工期要求，主要构筑物必须在冬季进行施工。

冬季施工，不仅要保证混凝土的结构强度，还要保证混凝土的抗渗性，这对现场的施工质量和技术都提出了更高的要求，在采取了一系列的技术措施和质量保证措施后，达到了预期的效果，经过实践的检验，所有冬季施工的存水构筑物结构强度和抗渗性都满足设计要求。

1 工程概况

葫芦岛市老区污水处理厂三期扩建工程于2019年9月开始主体施工，设计处理能力为4万吨/D，该项目是《辽宁省贯彻落实中央生态环境环保督查“回头看”及渤海生态保护修复专项督查反馈意见整改方案》专项督查第7项任务，要求项目主体在2019年完工。

根据当地气象资料记载，11月中旬左右当地平均气温低于5℃，即进入冬期工期，11月末最低气温在-10℃左右，12月份最低气温降至-15℃以下，并伴有大风和雨雪天气。

项目占地2.1公顷，设计18个单体构筑、建筑物，空间紧凑，生化池底板四周厚度为1.5米以及4.5米标高以下墙体厚度为1.2米，此部分大体积混凝土浇筑已在冬季施工来临之前施工完毕。

2 混凝土性能分析

施工过程中需解决的最大问题是在保持混凝土的抗渗性同时防止混凝土提前受冻，对防冻和抗渗机理进行分析能准确把握质量控制的要点，有针对性的采取措施，保证混凝土的功能完备。

2.1 混凝土抗渗

混凝土抗渗和其密实性以及内部孔隙构造息息相关，密实度高，其内部孔隙率就越小，内部无大孔隙，孔隙之间不连同，阻断渗水通道，从而达到密实抗渗的效果。

施工过程中的振捣及养护也尤为重要，振捣密实，无蜂窝、孔洞，也增强其密实效果；由于混凝土的水化热反应，在强度增长的同时，如果养护不到位，混凝土内部温度与环境温度差过大，混凝土将会产生裂缝，一旦形成贯穿裂缝，抗渗混凝土将完全失去抗渗功能[1]。

2.2 混凝土防冻

混凝土浇筑后，在水化热反应作用下，其强度开始增长，周围环境温度过低，水化热反应将减慢，混凝土的强度增长也会随之减慢，据公开试验数据表明，温度每降低1℃，水泥的水化作用降低约5%～7%，在1℃～0℃范围内水泥的水化活性剧烈地降低，水化作用缓慢。一般当温度低于0℃的某个范围时，游离水将开始结冰，温度达到-15℃左右时，游离水几乎全部冻结成冰，致使水泥的水化和硬化完全停止。

混凝土内部水凝结成冰后，体积将会增大，在混凝土内部形成应力，进而破坏混凝土的结构，造成混凝土强度的大大损失。混凝土在达到其临界强度后受冻，其强度损失将大大减小，对后期结构的强度和耐久性都有极大的益处。

3 施工技术要点

想要达到混凝土冬季施工防冻及抗渗的目的，首先要控制原材料的质量，其次是施工过程中的质量控制以及施工后的混凝土养护也是重点。外加剂的使用是核心，针对防冻及抗渗，添加一定剂量的外加剂，从而改善混凝土的性能。

3.1 混凝土质量控制

3.1.1 混凝土原材料（三级标题“条”：四号楷体GB2312，左对齐，行距1.5倍）

（1）选用42.5MPa普通硅酸盐水泥。

（2）使用中粗砂，不得使用海沙。

（3）配合比：水泥用量不少于320kg/m3；砂率35%～40%、水胶比不大于0.45、选用Ⅱ级粉煤灰、粉煤灰掺量为胶凝材料总量的20%～30%。

（4）防冻剂的选用应符合JC/T475-2004中技术要求，不同品牌防冻剂掺入量各不相同，本工程选用防冻剂掺入量为胶凝材料的4%～8%；抗渗剂根据产品说明书，最大掺量不超过6%。

3.1.2 制备混凝土

混凝土制备前，应对原材料进行清洁，各种拌合物中不得含有冰、雪等冻结物，目前各商混站为达到环保要求，均建造有存放砂石料的厂房，在很大程度上避免了砂石受雨雪的影响。当环境温度低于0℃的时候，制备混凝土需要使用热水拌合，拌合温度不得超过60℃，混凝土出机温度不低于20℃，按照试验室配合比，添加防冻剂、抗渗剂。

3.1.3 混凝土运输

混凝土运输车钢制搅拌桶导热系数过大，在运输途中舱内混凝土热量会有较大损失，为了保证混凝土的入模温度，在混凝土运输车搅拌桶上用保温棉进行包裹。

混凝土浇筑时间尽量避免城市交通高峰期，减少混凝土的在途时间。

3.2 混凝土浇筑施工

3.2.1 施工准备

混凝土浇筑前提前对混凝土浇筑设备进行预热，尤其是泵管，钢制泵管在环境低温下会吸收混凝土热量，从混凝土运输车经过混凝土泵入模，如不进行泵管预热，混凝土温度会下降2℃左右。泵管预热可采用热水预热和砂浆预热两种方式，根据环境温度判断，-10℃以下宜采用热水预热，此时环境温度太低，砂浆预热几乎没有效果。

浇筑前还应清理模板内的积雪及杂物。

3.2.2 混凝土浇筑

控制混凝土的入模温度，入模温度不应低于8℃。混凝土采取分层浇筑，每层浇筑厚度不能低于300mm，利用大分层厚度，减缓水化热散热等措施，保持混凝土内部温度处于正温状态。因有抗渗要求，混凝土浇筑必须连续进行，不得形成冷缝，已浇筑的混凝土被上一层覆盖前温度不得低于2℃，防止上下层混凝土之间因为温差太大出现温度裂缝以及冰冻夹层，造成上下层分离，严重情况下会影响结构整体安全性以及抗渗性。

混凝土振捣对于抗渗混凝土施工是非常关键的一个环节，混凝土振捣不密实、漏振、超振，都会对混凝土的密实性造成影响，从而影响混凝土结构的整体抗渗性。混凝土振捣跟随浇筑泵管，随浇随振，上层混凝土浇筑时，振捣棒深入下层未初凝混凝土层100mm左右，振捣20～30S，不再有气泡析出后，缓慢拔出振捣棒。

水池墙体施工时，为防止墙体与底板接触部位出现“烂根”等质量通病，破环池体抗渗性，在浇筑前应浇筑100mm同比例水泥砂浆，一次浇筑高度过高，防止混凝土浇筑过程中的离析，可采用串通、溜槽等措施。

3.3 混凝土养护

本工程混凝土结构浇筑完成后采用负温法加综合蓄热法两种方式进行养护，混凝土中添加早强性防冻剂，浇筑完成后，及时抹面，在裸露混凝土处覆盖塑料薄膜，并覆盖两层草垫。

冬季施工多为水池墙体，裸露混凝土面积并不大，防止冬季大风造成混凝土失水，现场采用防风篷布连同浇筑墙体及两侧脚手架进行覆盖，目的是在负温养护失败或者混凝土降温无法控制的时候，在防风篷布内架设火炉进行暖棚养护[2]。

本项目混凝土使用普通硅酸盐水泥，其受冻临界强度不小于设计强度的30%，采用负温养护法，受冻临界强度不低于4.0MPa，对于有抗渗要求的混凝土，其强度不宜小于设计强度的50%，综上所述，取受冻临界强度最大值，本工程设计为C35强度混凝土，其受冻临界强度按照18MPa进行控制。现场对浇筑完成混凝土进行连续表面测温，每2h测温一次，同时留有同养试块。混凝土浇筑完两天内温度较为稳定，在5℃左右，第三天温度略有上升，为6.5摄氏度，第四天对同样试块进行了一组抗压强度试验，其强度已接近受冻临界强度。一周再次进行了混凝土抗压强度试验，平均强度已经超过受冻临界强度，混凝土表面温度在0℃左右。拆除覆盖防风篷布，保持混凝土表面的覆盖。模板待到来年天气转暖时再进行拆除，利用模板继续对混凝土进行保温，墙体上止水螺杆作为冷桥也可为混凝土内部水化热反应进行热传递。

4 结语

混凝土各种特性是相互统一的，其强度、抗渗性、防冻性都不可割裂，部分特性是在混凝土配合比中体现的，部分则是依靠施工中的精心组织和质量把控。通过原材料质量控制，配合比优化设计，防冻剂、抗渗剂、早强剂等混凝土添加剂的应用，从混凝土拌合到混凝土运输，浇筑过程中的各温度控制，采用综合蓄热法及负温养护法的双重措施，使得负温下混凝土浇筑施工成为了可能，更能保证施工的质量及混凝土的综合性能。