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冬季混凝土施工现状与发展
摘要：我国许多地区有较长的寒冷季节。由于受工期制约，许多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。近年来,冬季施工技术取得了很大的进步,一些新的施工技术不断积累,经验更加成熟,在施工实践中取得了良好的效果,对加快工程建设速度、确保工程质量起了很大作用。
结合工作实际，以冬季施工的一般原理为前提，制定了个阶段冬季施工方案，并且分析掌握各阶段施工技术措施、管理预防措施以及冬季混凝土施工的质量控制要点，以提高冬季施工进度，保证冬季施工质量。
由于我国气候条件的差异，尤其在北方冬季长达数个月的寒冷气候，给施工带来了很多困难，所以，在这种环境下施工，我们一定要采取一些特殊的施工防护措施，以保证工程的正常的施工。为此本文针对冬季施工的一些措施进行了简要的探讨。
关键词：冬季混凝土；施工条件；防护措施;应用推广

当前，建筑行业施工量大、工期紧张，很多施工工序都应相互衔接连续，冬季施工不可避免[1]。冬季施工必须确保工程质量，做到安全生产。冬季施工的措施方案金经济合理，使增加的费用最少，并尽量减少能源消耗，缩短工期[2]。笔者简要分析了冬季混凝土施工的特点，提出了冬季混凝土施工的几点注意事项[3]。
1 冬季混凝土施工的特点
1．1 温度低，不利于施工。温度的下降，造成了施工环境不利，容易导致工程事故，特别是砼工程较多。当冬季室外温度连续五天都低于5摄氏度时，混凝土施工就要按照冬季的施工规范标准来进行操作[4]。同时，由于天气寒冷，部分施工器械保养不到位，容易被冻裂，这在一定程度上造成了浪费，也容易引发一定的安全隐患[5]。
1．2 施工质量比较隐蔽，出现事故隐患难以察觉。冬季进行混凝土施工后，一些施工的事故隐患不易被察觉，一般到春天温度上升后质量问题开始暴露[6]。由于时间较长，给事故处理造成了很大的难度，进行修补加固或者重新返工，不仅延误了工期，而且影响建筑物的施工寿命[7]。
1．3 施工准备期比较短。由于混凝土施工的部分技术要求复杂，但冬季施工的准备工作时间较短，这就造成了施工中一一些环节不能够衔接到位，在仓促施工中，导致了一些建筑质量事故的发生[8]。
2 冬季混凝土施工的方法
2．1 调整配合比法。
混凝匕的抗冻能力在很大程度上受到所使用的水泥的影响，品种不同的水泥具有不吲的抗冻效果。根据长期的冬季水利工程施工实践，采用水化作用较强，前期发热较大的早强硅酸盐水泥比较合适。这种水泥的强化进稗比普通水泥的速度要快很多，只需要普通水泥不到一半的时间就可以达到要求的标准[9]。对于冬季混凝上施工可以适量的增加混凝土中水泥的使用量，使水反比尽可能的降低，这样可以加强混凝土的水化作用，增加发热量，减少混凝上达到相应硬度的时间。掺用引气剂。在保持混
凝上配合比不变的情况F，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，改善其牯聚性及保水性，缓冲混凝士内水结冰所产生的水压力．提高混凝土的抗冻性。掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度[10,11]。
2．2 蓄热法。
对水、砂和石等原材料进行加热，使混凝上在搅拌、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，以保证往温度降到0℃以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力[12]。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[13]。
2．3 外部加热法。
主要用于气温一lO℃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，使混凝上处于正温条件下能正常硬化[14]。
2．4 抗冻外加剂法。
在一10T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[15,16]。
3 冬季施工的控制措施
3.1 原材料：要严格控制混凝土原材料的质量和技术指标，采取“精料方针”选用优质的原材料，禁止不合格的原材料进入现场。集料的含泥量对混凝土的抗拉强度及收缩变形影响很大。使用含泥量高的集料，集料表面与水泥的粘接力降低，导致收缩裂缝发生。高细度的水泥必然带来较高的强度，但是提高水泥的细度也必然会带来较大的收缩，显著地增加收缩应力，因此虽然水泥的细度应尽可能低一些[17,18]。
冬季施工的混凝土宜选用总水化发热量大的R型水泥，硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥标号不宜低于32．5，每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于300kg，水灰比不应大于0．6，并加入早强剂。由必要时应加入防冻Yf~l(根据气温情况确定)。粉煤灰混凝土在低温的条件下的早期强度和早期抗冻性能是较低的，可采用加速粉煤灰早期成熟度发展的措施提高早强性能，适当选用早强剂或早强型减水剂和防冻剂配制早强粉煤灰混凝土[19]。由于缓凝泵送减水剂所具有的缓凝作用可延缓和推迟混凝土热峰值到来，同时可对混凝土拉伸性能提高，因而对减少混凝土的开裂也具有积极作用[20]。
3．2 泵送混凝土的控制泵送混凝土一般都要求有较大的坍落度。对泵送混凝土来说由于坍落度大而导致的混凝土裂缝是其无法从自身克服的缺陷[21]。流动性大的混凝土其相对沉缩变形几乎超过普通混凝土干缩变形的30—60倍，是十分可观的。如果混凝土混合料过稀，坍落度过大，混凝土沉陷量会很高，同时由于水灰比的增大，导致混凝土收缩的增大，使混凝土产生沉陷裂缝及收缩裂缝[22]。
在现阶段浇注混凝土，混凝土的损失较小，但搅拌站机械作业人员为了片面追求机械运行的方便往往使混凝土的出机坍落度比设计增大很多，以及施工现场的操作人员为了施工方便，往运入浇注地点的混凝土中任意加水，这些做法不仅使混凝土的性能劣化，而且由于坍落度增大会使混凝土的塑性收缩增大，在捣棒的作用下，空气与水滞留在钢筋与粗骨料下方，浇注后的混凝土表面有很厚一层稀浆层，其内部疏松，水灰比高于下部混凝土，并可能引起钢筋上部的混凝土开裂。所以施工中应使混凝土的坍落度尽可能小，一般只需要满足泵送需要则可，并严禁浇注过程中往混凝土中任意加水及外加剂[23,24]。
3.3 冬季混凝土的拌制方法：在混凝土的搅拌过程中，选择的骨料应保持清洁，将其表面的冰块或雪花处理干净。如果需要使用含有钾、钠离子的外加剂，不能选择活性骨料。在清洗砂石的操作中，尽量保持清洗过程在0~C以上的环境中进行，并应用塑料模将其覆盖。如果搅拌的混凝土中需掺入了一定的外加剂，并且这种外加剂为粉状物，可以与混凝土一起放入搅拌机，完成搅拌操作[25]。如果外加剂是液体，应与水混合后，倒入混凝土中。如果冬季施工时，温度为0~C左右，应在混凝土中掺人一定量的早强剂，掺入的数量可以根据先前的模拟实验来决定。如果混凝土有拆模要求，应提高它的设计等级。对于掺入外加剂的混凝土，在搅拌的过程中，需要注意，搅拌时间应为常温情况的1．5倍。此外，混凝土进出搅拌机时，也有一定的温度要求，进入的温度应大于5℃，出机温度应大于10℃[26]。
3.4 冬季混凝土的运输和浇筑在冬季施工时，搅拌混凝土的位置应靠近建筑施工场地，这样可以在运输的过程中，降低材料热量的消耗损失；在进行浇筑混凝土的操作之前，需要首先将钢筋以及模板上的各种杂物清理干净，尤其是在新旧混凝土的交接点；如果施工过程中选择商品混凝土，需要对这种商品混凝土的抗冻性能进行调查了解，如果抗冻性能一般，需要采取一定的保暖措施；如果混凝土采用分层浇筑的方式，在上一层混凝土浇筑工作结束后，浇筑下一层混凝土之前，应测量其表面的温度，保证浇筑之前的温度大于2~C；对于需要连续施工的重点工程，浇筑混凝土应采取有效的保暖措施，从而保证了混凝土的强度要求；预应力混凝土构件在灌浆实施之前，需要先对浇筑部分进行必要的预热，并且选择热的}昆凝土以及水泥，保证混凝土达到一定的强度[27,28]。
3.5 冬季混凝土的养护：在冬季混凝土的施工中，需要使混凝土由正温养护转变为负温养护，其抗压度应大于设计值的百分之四十；在混凝土的养护过程中，应选用比较干燥的麻袋或草袋等作为保温材料，并且需要注意，对于浇筑工作刚刚结束的混凝土，这些保温材料不能直接覆盖，而是先在混凝土表面覆盖一层塑料膜，再在塑料膜之上覆盖保温材料。在养护过程中，保温材料的厚度与温度有着直接关系：若温度高于0℃，保温材料为一层即可；若温度低于0~C，保温材料应为两层或三层，如果需要浇筑较大体积的混凝土，应首先根据具体情况，计算保温材料的厚度；对于拆模后的混凝土，也需要尽快铺设保温层，防止温度降低而导致的裂缝现象发生[29]。
4 冬季混凝土施工的质量通病及预防措施
4.1 冬季混凝土施工的质量通病冬季进行混凝土施工，容易产生一系列的质量问题，主要包括以下几个方面：
(1)混凝土出现裂缝，因为钢筋易氧化腐蚀，致使其体积增大，从而导致混凝土在钢筋方向上出现一定的裂缝，其次，冬季施工对于混凝土，普遍存在着水灰比较大的问题，这样也容易导致开缝现象，再次，混凝土内部的水分从四周向中心转移的过程中，导致较大的压力，这也会导致裂缝的产生[30]。
(2)混凝土结构比较松散，这种质量问题的产生，主要是由于混凝土内部与外部的温度以及压力相差较大，从而引起混凝土内部的水分由边缘向中心转移，从而在混凝土中，造成了相应的孔隙。对于结构比较疏散的混凝土，表面为土黄色，与砂浆的结合性能较差，并且声音空哑[31]。
(3)混凝土的表面出现起灰问题。这种质量问题的产生，主要是因为混凝土在冬季水灰比较大，从而使混凝土的粘聚性能以及储水性能较差，从而使混凝土的水分较快的与之脱离。对于表面出现起灰的混凝土，它的粗骨料与砂浆已经相互脱离，并且由于风化的原因，混凝土的骨料裸露在外[32]。
(4)混凝土表面出现结晶现象。这种质量问题的产生，主要是由于混凝土经过一段时间的硬化后，某种外加剂渗透到混凝土的表面，从而使其表面水分发生蒸发现象，不断的蒸发将使混凝土表面出现结晶现象，这种结晶现象在一定程度上，将影响混凝土与饰面的相互结合[33]。
4.2 冬季混凝土施工预防质量通病的措施为了解决混凝土的以上四种质量问题，需要采取以下几种方案：
(1)控制水泥的质量以及混凝土的水灰比。
(2)掺入适量的外加剂，即可以有效的控制水灰比，还可以增强混凝土结构的密实性，常用的外加剂有防冻剂、引气剂、减水剂以及它们的相应组合[34]。
(3)尽量的延长混凝土的搅拌过程，注意外加剂充分溶解后，才能掺入混凝土，进行搅拌。
(4)对于刚刚浇筑的混凝土，应立刻在它的表面覆盖塑料薄膜，防止水分转移到混凝土外部[35]。
5 冬季混凝土施工应用与推广
5.1规范要求按《水工混凝土施工规范》(DLfr 5144—2001)要求，混凝土允许受冻临界强度应满足下列要求[36]：1)大体积混凝土不应低于7．0 MPa(或成熟度不低于l 800℃·h)；2)非大体积混凝土和钢筋混凝土不应低于设计强度的85％。
5．2防冻
当气温低于O。C时，新浇筑混凝土内孔隙和毛细管中的水分逐渐冻结，水化作用完全停止。由于水冻结后体积膨胀(增加9％)，使混凝土结构遭到损坏，最终导致混凝土强度和耐久性能降低。混凝土强度达到50％以上(在常温下养护3～5 d)时再受冻，最终强度则降低极小，甚至不受影响[37]。因此，在混凝土浇筑后，3～5 d内应加强测温工作，防止混凝土早期受冻。
5．3防裂
冬季外界气温较低，若再遇到气温骤降(如寒潮袭击)，将由于混凝土内外温差过大，使混凝土表面产生裂缝[38]。因此，混凝土的表面保温养护是十分必要的。
5．4表面要求
对已浇筑的混凝土表面，采用塑料布和无纺布遮盖或采用塑料布和草垫子遮盖，有效地保证混凝土表面不受冻[39]。
5．5拌和要求
骨料的储存及堆放，应加大骨料的堆高，采用地弄放料的方法，选择混凝土拌和系统的保温措施，以确保混凝土浇筑的正常进行[40]。
6 冬季混凝土施工的前景
混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土，研制轻质，高强度，多功能的混凝土新品种。利用现代新技术、大力发展新工艺、新设备；广泛利用工业废渣作原材料等，都是今后需要不断解决的课题。
商品混凝土是以集中予拌、远距离运输的方式向施工工地提供现浇混凝土。商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品，它应包括：大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。为了使商品混凝土性能稳定、经济、性价比高，必须严格选择所需的原材料和优化混凝土的配合比。实践证明，现代混凝土配合比全计算法设计为此提供了简单快捷和可靠的技术途径。商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应一定要求的混凝土。它包 括混合物搅拌、运输、泵送和浇筑等工艺过程。严格地讲商品混凝土是指混凝土的工艺和产品，而不是混凝土的品种，它应包括大流动性混凝土、流态混凝土、泵送 混凝土、高强混凝土、大体积混凝土、防渗抗裂混凝土或高性能混凝土等。因此、商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合，它的普及程度能代表一个国家 或地区的混凝土施工水平和现代化程度。集中搅拌的商品混凝土主要用于现浇混凝土工程，混凝土从搅拌、运输到浇灌需1～2h，有时超过2h。因此商品混凝土 搅拌站合理的供应半径应在l0km之内。随着商品混凝土的普及和发展，现浇混凝土成为今后发展方向。在我国许多大城市，如北京、上海、天津、广州、深圳 等，商品混凝土搅拌站都在一百个以上，其规模和工艺水平不亚于发达国家。许多中小城市也在推广应用商品混凝土。
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