浅析冬季混凝土施工的质量通病及控制措施

Abstract: This paper described the factors impact the strength of concrete in winter, analyzed the quality defects of concrete construction in winter, and proposed technical measures to control the quality of concrete construction in winter.

Key words: concrete; winter construction; quality defects; control measures

混凝土冬季施工是指在“室外日平均气温连续5天低于5℃”的条件下进行的混凝土施工。混凝土强度，是其组成中的水泥与水进行水化反应的结果，水泥水化作用的速度不仅与棍凝土本身组成材料和配合比有关，而且与温度的高低息息相关，随着温度的降低，水泥与水的化学反应相应减级，在4-5℃时更是如此。北方地区如北京、内蒙、山西等地区由于冬季时间很长，气温低不能进行正常混凝土施工，但是通过掺合料性能及施工技术的不断改进，使得混凝土在低温情况下的施工质量得到了保证，也取得了较大的经济效益。

一冬季混凝土施工前的准备工作。

1、技术准备。混凝土如为自拌，应该按照选用的外加剂及水泥、粗细骨料等，由有资质的实验出具冬季施工配合比;技术人员应在冬施前根据当地实际情况编制项目冬季施工方案，确定冬施部位、保温措施，测温点布置、试块留置等内容。同时应对测温人员、混凝土搅拌人员、生火人员、实验员、混凝土浇筑人员进行技术业务及安全知识培训。确定冬施方法，采用综合蓄热法。

2、材料准备。现场应该按照冬施方案计算保温材料及外加剂，如塑料薄膜、阻燃被、草帘、无烟煤、保温板、防冻剂、火炉等。

3、现场准备。对作业层的脚手架进行围护密封，可采用彩条布或者阻燃被。对操作层的门窗洞口进行封堵，包括电梯井口、楼梯口。以达到挡风、保温的效果。

4、安全准备。冬季施工要对架体采取防滑措施，对现场材料采取防火措施，同时要加强对工人的安全教育。

5 冬季施工时间的的确定。

采取冬季施工的时间为，按照室外日平均气温连续5d稳定低于5°C的范围确定开始，终止于室外日平均气温连续5d稳定高于5°C的范围确定结束。同时当气温低于0°时，应采取冬季施工措施。

二冬施主要技术要求

1、冬季拌合混凝土的水泥强度不应低于42.5，每立方米混凝土的水泥用量不应少于300KG，砂子、石块不能有冰块、水灰比不能大于0.6，应尽量降至最低，控制塌落度，加入减水早强剂。防冻剂(如果掺用氯盐类防冻剂，掺量不能超过水泥重量的1%)。同时应该按照实验室配合比，根据现场砂石含水率出具现场施工配合比。

2、提高混凝土入模温度。高的入模温度是保证混凝土发生水化作用的关键因素，使混凝土在达到临界强度前不受冻，一般混凝土入模温度不应低于5°C。

3、混凝土保温。浇筑砼后马上用塑料薄膜进行覆盖，这样做主要作用是防止水份散失的作用，薄膜上面应再覆盖防火棉被、草帘等保温材料，覆盖时搭接方向应顺着风向，避免漏风，使温度损失。

4、布置测温孔。测温孔应该编号，绘制测温孔布置图。测温孔应该布置在有代表性的结构部位和温度变化大易冷却部位，如悬挑、薄壁等部位。孔深益为10—15cm，也可为板厚的1/2或墙厚的1/2，采用温度计测温应该与外界隔离，并留置在测温孔内不少于3分钟。

5、测温：大气温度每昼夜不少于4次，此外还要测最高最低温度。搅拌机每一工作班不少于四次。混凝土出罐、浇注、入模温度，每一工作班不少于四次。采用综合蓄热法施工，从混凝土入模到混凝土达到受冻临界强度(4MPa)或混凝土温度降到0°之前，应每隔2小时测量一次。达到临界强度以后每个6小时测量一次。

6、加热养护。要求在操作层内生火，形成一封闭暖棚。必须采用无烟煤，防止烟污染混凝土表面，对装修工程留下质量隐患。同时要求火炉不能直接放在楼板上，下面应该垫支粘土砖，火炉也不能距主体墙柱太近，应该保证一米以上的距离。相应楼层所有门窗应做封闭处理，避免热量的散发。

7、拆模时混凝土表面与环境温度差大于20°时应加以覆盖进行保温，防止混凝土结构内外温度差太大产生裂缝。

8、冬季施工试块留置。冬施应留置临界强度(4MPa)试块及同条件28天转标养的试块，而应该停止600度·天试块，因为冬施条件下60天内气温不能达到600度。

9、冬季施工不宜进行底强度混凝土浇注，因为底强度混凝土水化温度太低，容易遭受冻害。

三冬季混凝土施工工程概况

1、基本要求

冬季施工混凝土受冻破坏原理。新浇筑的混凝土如果受冻，拌合水冻结成冰，水结成冰后的体积增加约9%，同时水泥的水化作用也停止。在恢复正温后，会是使混凝土孔隙率增大，从而使混凝土各项物理力学性能全面下降，降低抗渗效果，增加混凝土碳化深度，加快钢筋锈蚀。所以为了保证混凝土质量，防止混凝土遭受冻害，必须重视冬季施工。尤其对于薄壁、悬挑等容易受冻构件加强保温措施，以保证工程质量。

(1)冬季施工的混凝土宜选用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。有必要时应加入防冻剂(根据气温情况确定)。

(2)为减少冻害,应将配合比中的用水量降至最低限度。办法是:控制坍落度,加入减水剂,优先选用高效减水剂。

(3)模板和保温层,应在混凝土冷却到5℃后方可拆除。当混凝土与外界温差大于20℃时,拆模后的混凝土表面,应临时覆盖,使其缓慢冷却。

(4)未冷却的混凝土有较高的脆性,所以结构在冷却前不得遭受冲击荷载或动力荷载的作用。

2、混凝土的拌制

(1)拌制混凝土用的骨料必须清洁,不得含有冰雪和冻块,以及易冻裂的物质。在掺有含钾、钠离子的外加剂时,不得使用活性骨料。在有条件的时候,砂石筛洗应抢在零上温度时做,并用塑料纸,油布盖好。

(2)拌制掺外加剂的混凝土时,如外加剂为粉剂,可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。如外加剂为液体,使用时应先配制成规定浓度溶液,然后根据使用要求,用规定浓度溶液配制成施工溶液。各溶液要分别置于有明显标志的容器中,不得混淆。每班使用的外加剂溶液应一次配成。

(3)当施工期处于0℃左右时,可在混凝土中添加早强剂,掺量应符合使用要求及规范规定,且应注意在添加前应做好模拟试验,以核实有关技术措施,对于有限期拆模要求的混凝土,还应适当提高混凝土设计等级。

(4)混凝土中添加防冻剂时,严禁使用高铝水泥。

(5)严格控制混凝土水灰比,由骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。

(6)搅拌掺有外加剂的混凝土时,搅拌时间应取常温搅拌时间的1.5倍。

(7)混凝土拌合物的出机温度不宜低于10℃,入模温度不得低于5℃。

综上所述,冬季施工应采取合宜的有效措施和有效的方法,工程的质量得到保证,只要在施工工艺、材料选择和后期的保温措施充分考虑各种因素的影响,就能确保工程质量得到控制。

3、混凝土的运输和浇筑

(1)混凝土搅拌场地应尽量靠近施工地点,以减少材料运输过程中的热量损失,同时也应正确选择运输用的容器(包括形状,大小,保温措施)。

(2)混凝土浇筑前,应清除模板和钢筋上,特别是新老混凝土(如梁,柱交接处)交接处的冰雪及垃圾。

(3)当采用商品混凝土时,在浇筑前,应了解商品混凝土中掺入抗冻剂的性能,并做好相应的防冻保暖措施。

(4)分层浇筑混凝土时,已浇筑层在未被上一层的混凝土覆盖前,不应低于计算规定的温度也不得低于2℃。

(5)重点工程或上部结构要连续施工的工程,混凝土应采取有效措施,以保证预期所要达到的强度。

(6)预应力混凝土构件在进行孔道和立缝的灌浆前,浇灌部位的混凝土必须经预热,并采用热的水泥浆,砂浆或混凝土,浇灌后在正温下养护到强度不低于15Mpa。

(7)现场应留设同条件养护的混凝土试块作为拆模依据。

4、混凝土的养护

(1)冬季浇筑的混凝土,由正温转入负温养护前,混凝土的抗压强度不应低于设计强度的40%,对于C10以下的混凝土不得小于5Mpa。

(2)采用的保温材料(草袋,麻袋),应保持干燥。

(3)在模板外部保温时,除基础可随浇筑随保温外,其它结构必须在设置保温材料后方可浇筑混凝土。钢模表面可先挂草帘,麻袋等保温材料并扎牢,然后再浇筑混凝土。

(4)保温材料不宜直接覆盖在刚浇筑完毕的混凝土层上,可先覆盖塑料薄膜,上部再覆草袋,麻袋等保温材料。保温材料的铺设厚度为:一般情况下0℃以上铺一层;0℃以下铺二层或三层;大体积混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温,其保温层厚度,材质应根据计算确定。

(5)拆模后的混凝土也应及时覆盖保温材料,以防混凝土表面温度的骤降而产生裂缝。

四冬季混凝土施工的强度影响原因

(1)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，逐渐由液相变为固相，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，当存在于混凝士中的水完全变成冰，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%，当混凝土毛细孔含水率超过91. 70%界值时，结冰就会产生约2500kg /cm的冰胀应力，这个应力值常常大于水泥内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏(即早期受冻破坏)而降低强度。

(2)当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生顺粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钥筋的猫结力，从而影响混凝土的抗压强度。实践证明，如果粘结力完全丧失，强度将降低13%.

(3)结冰与溶解过程中，伴随着水分转移的现象，而受冻时由于混凝土表面温度低，先结冰产生冻胀压力把水分挤向混凝土内部，溶解过程中外部先溶解内部应力大，又将水分向表面挤压，水分反向迁移，由于水分体积的反变化，使混凝土各组分的相对位置发生变化，这对强度还很低的新混凝土很容易造成结构性裂纹.

五冬季混凝土施工中的质量通病

1钢筋的锈蚀与混凝土裂缝.由于钢筋的氧化锈蚀伴生体积膨胀，致使混凝土沿主筋或箍筋方向产生裂缝，其次，水泥的安定性不良，混凝土的水灰比太大，早期强度低，失水太快也会引起开裂，混凝土内部水分由边缘向中心移动，形成压力也将引起轴向裂缝。

2 结构硫散与水分转移。水分转移及结构疏散的混凝土，以表面呈冰晶、土黄色，砂浆骨料结合脆弱，声音空哑等为特征，同时由于混凝土内部压力差、温度、湿度差，·使水分自边缘向中心移动造成空隙。

3 表面起灰。所谓“表面起灰”是以砂浆和粗骨料相脱离，表面起灰，骨料裸耳为特征，主要是由于混凝土混合物水灰比太大，离析，泌水严重，粘聚性、保水性差，加上养护温度低，水泥水化趋于停止，混凝土水分迅速外离，导致表面起灰。

4结晶腐蚀混凝土表面返霜。混凝土硬化后，某种外加剂溶液通过毛细管的作用渗到混凝土表面，而混极土表面的水分则逐渐蒸干，此种情况还将影响混凝土与饰面层的结合。

六冬季混凝土施工的质量控制措施

1在新拌混凝土中掺入防冻剂。防冻剂可以有效降低新拌水泥混凝土的内部水溶液冰点，干扰冰晶生长，保证未成熟混凝土在负温条件下能够继续水化，不受冻胀破坏。目前常用有氧化钙、氛化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氛化钠复合抗冻剂。

2 设计配合比时采用高效减水剂，尽量不使用粉煤灰作为外掺料。高效减水剂可以降低水灰比，混凝土中水分减少，成形的混凝土构件可能不包含或者只含有很少的可冻水。不包含毛细水(或数量很少)的混凝土构件，由于凝胶中空间极徽细，结晶的始发十分困难，不会发生冻结，故施工中尽量不使用粉煤灰作为外掺料加入混凝土。

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22%)和MS-F复合早强试水剂(掺水泥用量的5%)。

5 改善混凝土的温度条件以及施工措施。在混凝土结构的冬季施工中，对原材料进行加热保温、混凝土入模前预热、棉毡包裹等有效的蓄热保温措施，可以使人模混凝土在正温条件下水化。在混凝土的强度达到设计强度后，采取薄膜包裹继续保温养护，以此延长混凝土养护周期，保证成熟混凝土充分水化，尽量降低构件毛细水含量，防止成熟混凝土受冻。

总之，以上几种控制措施在实践中证明能保证冬季混凝土的施工质量，但几种方法均互有利弊，要根据当地的气候条件、施工现场条件等综合选择使用。

参考文献:

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