淺析預(yù)拌混凝土冬期生產(chǎn)與施工措施

1冬期施工的定義

混凝土冬期施工中的“冬期”在概念上有別于日常生活中的“冬季”，它是工程施工過(guò)程中的一個(gè)特殊時(shí)期。依據(jù)JGJ104—2011《建筑工程冬期施工規(guī)程》的規(guī)定，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃即進(jìn)入冬期施工，這時(shí)需要根據(jù)天氣變化及時(shí)采取相應(yīng)措施防止因降溫、大風(fēng)等氣候變化引起混凝土凍害。

水泥完全水化僅需要其重量25%左右的水，商品混凝土為了滿足施工性能需要多余的自由水來(lái)滿足工作性的要求，混凝土中自由水的增多是混凝土發(fā)生凍害的主要原因。眾所周知，溫度低于0℃時(shí)，就會(huì)有液態(tài)的水轉(zhuǎn)化成固態(tài)的冰。水在液態(tài)是表觀密度為1.0g/cm3，固態(tài)冰的表觀密度為0.9g/cm3。在水結(jié)冰的過(guò)程中體積約增大1.1倍，混凝土中的自由水結(jié)冰造成混凝土的體積發(fā)生膨脹引發(fā)膨脹應(yīng)力，這種凍脹力由表面向內(nèi)部發(fā)展。當(dāng)膨脹力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生為微裂紋，白天溫度升高時(shí)，冰融化成水又沿著裂紋流入混凝土內(nèi)部，如此循環(huán)加劇混凝土的破壞，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部裂紋增多，最終對(duì)混凝土造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

2混凝土凍害對(duì)混凝土性能的影響

混凝土終凝后遇到凍害，混凝土內(nèi)部因混凝土中自由水結(jié)冰膨脹造成混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較多的裂紋，這種情況下，混凝土受凍試件比未受凍試件強(qiáng)度損失50%之多；混凝土的早期凍害還造成混凝土與鋼筋的黏結(jié)力嚴(yán)重降低，且具有不可逆轉(zhuǎn)性；混凝土早期受凍后，混凝土內(nèi)部裂縫增多，混凝土的空隙率提高，混凝土滲透性損失嚴(yán)重，透水性增加。

3混凝土受凍臨界強(qiáng)度

我們把冬期澆筑的混凝土在受凍以前必須達(dá)到的最低強(qiáng)度，按照我國(guó)JGJ/T104—2011《建筑工程冬期施工規(guī)程》做出規(guī)定，采用蓄熱法、暖棚法加熱法等進(jìn)行施工，采用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥受凍強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%，采用礦渣水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥應(yīng)大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40%；當(dāng)室溫不低于-15℃時(shí)，受凍臨界強(qiáng)度不小于4MPa。

4冬期施工應(yīng)采取的技術(shù)措施

4.1冬期施工配合比控制

混凝土中水膠比的大小直接影響混凝土可凍水的含量，水膠比越大，混凝土中自由水越多，結(jié)冰速度越快，混凝土強(qiáng)度越低，抗凍性越差。降低混凝土水膠比，可以降低混凝土中自由水的含量，提高混凝土強(qiáng)度。冬期混凝土生產(chǎn)，應(yīng)提高減水劑用量，盡量減小水灰比，降低坍落度。

各國(guó)對(duì)冬期施工的配合比水膠比均做出規(guī)定：美國(guó)ACI318要求潮濕條件下凍融混凝土，最大水膠比應(yīng)為0.45，其他構(gòu)件為0.5；日本建筑學(xué)會(huì)對(duì)受凍混凝土最大水膠比為0.55；德國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定最大水膠比不小于0.5，大于0.5必須引氣；我國(guó)規(guī)定水膠比不宜大于0.55，膠凝材料不小于280kg/m3，根據(jù)商品混凝土生產(chǎn)實(shí)際，強(qiáng)度等級(jí)不小于C25的混凝土水膠比均可以滿足要求。

砂石應(yīng)清潔，不得含有冰、雪、凍塊及其他易凍裂物質(zhì)。砂石中含有冰及凍塊，在生產(chǎn)過(guò)程中砂中的凍塊不容易被攪拌開，影響混凝土的均勻性。另外，凍塊及冰在混凝土攪拌出機(jī)后，水泥水化放出熱量，融化凍塊和冰的過(guò)程中要吸收一部分熱量，造成混凝土澆筑入模時(shí)溫度降低，冰及凍塊融化的水造成混凝土坍落度變大并改變?cè)瓉?lái)的水膠比。造成出機(jī)坍落度滿足設(shè)計(jì)要求，運(yùn)至工地坍落度過(guò)大，甚至離析分層。

水泥水化是混凝土內(nèi)部熱量的主要來(lái)源，研究表明水泥用量增加10kg/m3，混凝土內(nèi)部水化溫度增加1℃?；炷猎缙跍囟鹊纳撸鄳?yīng)加速達(dá)到臨界強(qiáng)度的時(shí)間。在冬期施工中遇到氣溫驟降的大風(fēng)冷天，應(yīng)適當(dāng)提高水泥用量10～20kg/m3，并適當(dāng)降低粉煤灰等礦物摻合料的摻量。粉煤灰取代水泥量小于30%時(shí)，對(duì)混凝土抗凍性能影響不大，超過(guò)30%，其抗凍性能變差。

在混凝土外加劑中復(fù)合使用防凍劑或早強(qiáng)劑，對(duì)提高混凝土早期強(qiáng)度，加快水泥水化，降低混凝土自由水的冰點(diǎn)有重要的作用。如摻加堿金屬或堿金屬的硝酸鹽或亞硝酸鹽均對(duì)水泥水化起促進(jìn)作用，亞硝酸鈉的摻入還可以對(duì)混凝土內(nèi)部鋼筋形成保護(hù)膜防止鋼筋的銹蝕，所以使用氯鹽防凍劑常復(fù)合亞硝酸鈉。三乙醇胺能夠促進(jìn)C3A的水化加速鈣礬石的形成，三乙醇胺與氯鹽復(fù)合作為早強(qiáng)劑，早強(qiáng)效果更佳，如：三乙醇胺0.02%～0.05%＋氯化鈉0.3%～0.5%＋亞硝酸鈉1%～2%。如果在外加劑中復(fù)合引氣劑，應(yīng)控制混凝土的含氣量在3%～5%。

4.2混凝土攪拌

在冬期應(yīng)盡可能對(duì)攪拌站（樓）的氣路、水路采取保溫措施，并在生產(chǎn)結(jié)束將水路、氣路中的水排空，防止凍壞。攪拌站砂石儲(chǔ)料斗下部用保溫棉簾密封，也可確保氣路和電磁閥處于常溫下工作?；炷劣蒙笆蠎?yīng)清潔，不應(yīng)含有冰、雪等凍塊。每天生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，砂石儲(chǔ)料斗中剩余料通過(guò)傳輸帶和攪拌機(jī)將其排出儲(chǔ)料倉(cāng)，返回砂石料場(chǎng)，防止砂石凍結(jié)物堵塞下料口。同時(shí)應(yīng)保持?jǐn)嚢枵局鳈C(jī)室室溫為不低于5℃。

進(jìn)入冬期混凝土生產(chǎn)，在生產(chǎn)前應(yīng)提前打開皮帶，觀察運(yùn)轉(zhuǎn)情況。主機(jī)轉(zhuǎn)送信號(hào)是否正常，冬期生產(chǎn)應(yīng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間10～15s以保證混凝土的均勻性。值班人員應(yīng)測(cè)定混凝土出機(jī)和出罐溫度，每班2次。

4.3混凝土運(yùn)輸

在混凝土澆筑過(guò)程中，調(diào)度室應(yīng)加強(qiáng)與施工現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系，掌握施工澆筑速度，控制派車數(shù)量，不宜同一個(gè)工地派車過(guò)多，防止混凝土在現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混凝土入模溫度過(guò)低。一般情況下，控制混凝土在60min內(nèi)澆筑完畢，可確保入模溫度大于5℃。氣溫低于-5℃時(shí)，混凝土運(yùn)輸罐車外部應(yīng)設(shè)保溫罩，以防止混凝土的熱量損失。

4.4混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

（1）施工單位應(yīng)提前告知澆筑信息

冬期施工氣溫較低，施工單位應(yīng)提前12h通知攪拌站澆筑時(shí)間、澆筑部位及放量，以便于攪拌站有充足的時(shí)間準(zhǔn)備原材料、設(shè)備及人員安置。

（2）澆筑前防護(hù)措施

施工單位應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備充足的覆蓋材料，并關(guān)注澆筑當(dāng)天及澆筑后兩天內(nèi)的天氣變化情況，在遇到雨雪天氣前，應(yīng)用塑料布或土工布對(duì)已綁鋼筋表面覆蓋，防止雨雪落入模板中。一旦出現(xiàn)鋼筋表面或模板中有冰雪，宜采用熱風(fēng)機(jī)將冰雪清除干凈，避免鋼筋表面有結(jié)冰現(xiàn)象，消弱混凝土對(duì)鋼筋的握裹力。氣溫低時(shí)，應(yīng)用熱風(fēng)機(jī)預(yù)熱鋼筋和模板。

（3）混凝土的澆筑

混凝土在澆筑過(guò)程中，應(yīng)注意泵送間歇時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，防止混凝土因停滯時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成混凝土入模溫度過(guò)低。在施工過(guò)程中不得向混凝土中加水，造成混凝土中自由水過(guò)多，增大凍害發(fā)生的可能性。在混凝土初凝前后應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土表面進(jìn)行搓壓，以防產(chǎn)生收縮裂紋。對(duì)梁板等板面結(jié)構(gòu)混凝土，應(yīng)安排專人在混凝土終凝時(shí)進(jìn)行收面抹壓工作，以有效消除裂紋。不得在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2前，進(jìn)入混凝土表層施工，模板拆除應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展，按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行并及時(shí)采取保溫措施。

（4）保溫養(yǎng)護(hù)

冬期施工時(shí)，混凝土運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)立即澆筑，加快施工速度減少混凝土熱量損失。此外澆筑與振搗的間歇時(shí)間不宜大于15min。梁板結(jié)構(gòu)邊澆筑，邊抹壓，邊覆蓋塑料薄膜和保溫材料；柱及剪力墻由于保溫質(zhì)量不易保證，應(yīng)采取可靠的保溫、防風(fēng)措施。

在室外氣溫不低于-15℃時(shí)，采用綜合蓄熱法，即摻早強(qiáng)劑或防凍劑的混凝土澆筑以后，利用原材料加熱以及水泥水化放熱，并采用適當(dāng)?shù)谋卮胧┭泳徎炷两禍厮俣?，縮短混凝土達(dá)到臨界強(qiáng)度的時(shí)間。在混凝土澆筑振搗結(jié)束后，遍粘薄膜，并用棉氈覆蓋。早強(qiáng)劑或防凍劑只能起到降低冰點(diǎn)的作用，并不能為混凝土水化提供熱量，混凝土在溫度5℃以下水泥水化十分緩慢，當(dāng)溫度降到0℃以下水泥水化停止，如果長(zhǎng)期處于負(fù)溫狀態(tài)下，水泥水化停止，一旦溫度低于水的冰點(diǎn)，混凝土就有可能發(fā)生凍害。因此，要消除冬季混凝土加防凍劑后就抗凍的錯(cuò)誤觀念，不可等到全部澆筑結(jié)束再覆蓋，尤其是在下午或晚上施工更要做到，邊澆筑邊覆蓋。夜間溫度低，混凝土溫度下降快，如不及時(shí)覆蓋，水泥水化產(chǎn)生的熱量極易散失，混凝土自表層發(fā)生凍害。在夜間-5℃的氣溫下，若不覆蓋混凝土則表層3～5cm會(huì)發(fā)生凍害。

在冬期施工過(guò)程中，應(yīng)關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，冬季氣溫低，混凝土水化緩慢，強(qiáng)度達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間較長(zhǎng)。要注意當(dāng)天甚至澆筑后兩三天是不是有大風(fēng)或氣溫驟降的情況，及時(shí)采取有力應(yīng)對(duì)措施，特別是對(duì)剪力墻、長(zhǎng)墻等不易覆蓋保溫的工程部位要加強(qiáng)保溫工作，宜采用木模、膠合模板，梁板宜用5cm厚木板，如必須采用鋼模板，應(yīng)特別注重保溫，防止混凝土降溫速度過(guò)快造成混凝土裂縫或者混凝土凍害。

柱子、剪力墻電梯間除模板外保溫外，電梯間的上、下口鋪腳手板，上蓋巖棉封閉；柱頭采用5cm厚木模板，木模外釘掛巖棉板，表面蓋塑料布，并在塑料布上壓木方或小塊腳手板。正確的保溫覆蓋是確保混凝土冬期施工質(zhì)量的重要條件，為使混凝土盡快達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度，冬期施工應(yīng)采用木質(zhì)模板，適當(dāng)延長(zhǎng)對(duì)混凝土的正溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間，并加強(qiáng)對(duì)混凝土保溫、防凍、防風(fēng)、防失水等措施。

在混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度之前不得拆除保溫措施，達(dá)到臨界強(qiáng)度后，如對(duì)混凝土拆除保溫措施，應(yīng)將混凝土表面用塑料布包裹，防止混凝土失水強(qiáng)度降低（梁板結(jié)構(gòu)表面覆蓋塑料布；柱表面包裹塑料布；基礎(chǔ)盡早回填土；剪力墻建議帶模越冬）。對(duì)于高層建筑的冬期施工，應(yīng)注意地面與高空風(fēng)速的差異，如地面風(fēng)力為2m/s，30m高空處的風(fēng)力為6m/s，此時(shí)，高空的風(fēng)力比地面提高了兩級(jí)。施工單位一定要注意這種差異，應(yīng)特別對(duì)框架、剪力墻采取保溫措施，對(duì)板面結(jié)構(gòu)采取保溫保濕措施。施工單位還應(yīng)特別注意模板和

保溫材料的透風(fēng)系數(shù)對(duì)混凝土質(zhì)量的影響，防止混凝土發(fā)生凍害。

大多數(shù)人認(rèn)為初冬、初春溫度高，混凝土不宜發(fā)生凍害，其實(shí)不然，初春、初冬晝夜溫差大，白天氣溫在10℃左右，晚上極有可能降到0℃以下，混凝土發(fā)生凍融的次數(shù)比嚴(yán)冬要多，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土受凍的程度可能更嚴(yán)重。混凝土臨界強(qiáng)度應(yīng)在12MPa以上，才可以承受5次以上的凍融循環(huán)。因此，更應(yīng)該注意早期覆蓋，保持混凝土有較長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)養(yǎng)期。

保溫材料覆蓋要壓實(shí)、嚴(yán)密，大風(fēng)天應(yīng)檢查保溫覆蓋情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修復(fù)。當(dāng)氣溫低于5℃時(shí)，嚴(yán)禁在混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù)。

（5）加強(qiáng)混凝土的測(cè)溫

在冬期混凝土澆筑后，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土所處的環(huán)境氣溫及混凝土內(nèi)部溫度的監(jiān)測(cè)?；炷翜y(cè)溫孔（孔深為板或墻厚度的1/2）設(shè)置在溫度變化快、易冷卻的工程部位，這樣才具有代表性。在混凝土達(dá)臨界強(qiáng)度之前，每2h進(jìn)行一次測(cè)溫，達(dá)臨界強(qiáng)度后6h/次?；炷脸跗陴B(yǎng)護(hù)溫度，不得低于防凍劑的規(guī)定溫度，達(dá)不到規(guī)定溫度時(shí)應(yīng)采取保溫措施。

（6）同條件試件及標(biāo)養(yǎng)試件

混凝土試件的取樣、制備依照GB/T50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》與GB/T50080－2011《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行執(zhí)行?；炷翝仓┕がF(xiàn)場(chǎng)冬期應(yīng)留置與混凝土工程結(jié)構(gòu)同樣覆蓋、保溫養(yǎng)護(hù)的同條件混凝土試件，以便檢驗(yàn)混凝土受凍前抗壓強(qiáng)度及后期各齡期的強(qiáng)度。

標(biāo)準(zhǔn)試件制備后，應(yīng)采取保溫措施控制室內(nèi)溫度為(20±5)℃的環(huán)境中，靜置一晝夜至二晝夜，然后編號(hào)、拆模，防止試件受凍，影響試件強(qiáng)度的增長(zhǎng)，進(jìn)而影響后期的強(qiáng)度評(píng)定應(yīng)。試件拆模后立即放入溫度為(20±2)℃、相對(duì)濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然后根據(jù)齡期檢驗(yàn)強(qiáng)度。

5結(jié)語(yǔ)

商品混凝土冬期施工是混凝土施工的一種特殊氣候現(xiàn)象，需要施工方與商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)高度重視，正確認(rèn)識(shí)并采取切實(shí)有效的施工措施。為保障混凝土質(zhì)量需要，要求各方嚴(yán)格執(zhí)行JGJ/T104—2011《建筑工程冬期施工規(guī)程》的施工要求。對(duì)于天氣突變的情況應(yīng)加強(qiáng)雙方的溝通，商討應(yīng)對(duì)措施。