□ 邵鈺斌

一、水工混凝土冬季施工原理

混凝土澆筑后由于水泥與水產(chǎn)生水化反應(yīng)而逐漸凝結(jié)和硬化，產(chǎn)生強(qiáng)度。而水泥水化作用的速度除與水泥的礦物組成和混凝土配合比有關(guān)外，還與環(huán)境溫度密切相關(guān)。當(dāng)溫度升高時，水化作用加快，強(qiáng)度增長也加快，混凝土在低溫時，水化作用明顯減緩，強(qiáng)度增長受到阻滯。當(dāng)溫度降至0℃以下時，水泥水化作用基本停止，混凝土強(qiáng)度增長也停止。實(shí)踐證明，當(dāng)氣溫在-3℃以下時，混凝土易受早期凍害，其內(nèi)部水分開始凍結(jié)成冰，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹，體積增大8%～9%，造成膨脹應(yīng)力，使混凝土疏松，強(qiáng)度和防滲性能降低，甚至?xí)适С休d能力。凝土，其強(qiáng)度增長到設(shè)計強(qiáng)度的40%以上時遭凍結(jié)，強(qiáng)度影響不大，只是增長緩慢，待開凍后仍繼續(xù)增長；對于水灰比小于0.6的混凝土，其強(qiáng)度增長到設(shè)計強(qiáng)度的15%～20%時再遭凍，影響也很小。為了保證混凝土的流動性，盡量降低水灰比，將用水量降低至最低限度，項目部決定稍增水泥用量，將水灰比控制在0.4以下（配合比表見表一），從而增加水泥水化熱量，縮短混凝土達(dá)到齡期強(qiáng)度的時間，并且保證混凝土的流動性滿足泵送要求，大大降低混凝土的凍害。可見冬季施工，宜采用較低的水灰比，同時提高混凝土試驗時的配制強(qiáng)度。故《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2001）規(guī)定凡工程所在地區(qū)氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定在5℃以下或最低氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定在-3℃以下時，即進(jìn)入低溫季節(jié)施工時期。通過實(shí)驗證明，混凝土抗壓強(qiáng)度不僅受混凝土內(nèi)部水分的形態(tài)變化與組成材料的品種、質(zhì)量和配合比的直接影響，還受稱量偏差、混凝土拌合、入模與振搗的間接影響。因此，為了保證混凝土的抗壓強(qiáng)度和工程質(zhì)量，必須采取相應(yīng)的措施控制上述因素的各種影響。

表一 混凝土配合比

二、水工混凝土嚴(yán)寒天氣下的施工措施

現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，凡在晝夜間的平均室外氣溫低于5℃和最低溫度低于-3℃時，混凝土施工就應(yīng)該采取防寒保溫措施，防止混凝土受凍，實(shí)踐經(jīng)驗表明，應(yīng)在以下五個方面采取保溫措施。

（一）水工混凝土原材料的保溫措施

1、砂石骨料要保持干燥，宜在進(jìn)入低溫季節(jié)前篩洗完畢，或成品料堆要有足夠的儲備，并進(jìn)行覆蓋，以防結(jié)冰和凍結(jié)。

2、采用高熱或快凝水泥，加速凝固，增加發(fā)熱量，以提高混凝土的早期強(qiáng)度。

3、調(diào)整配合比。試驗證明，混凝土受凍結(jié)后的危害程度與混凝土的水灰比有關(guān)，對于水灰比小于0.7的混

4、摻早強(qiáng)劑或早強(qiáng)型減水劑。這種方法是在拌制混凝土中加入一定量的化學(xué)試劑（如氯化鈣），使其早期強(qiáng)度迅速增長，在凍結(jié)前達(dá)到要求的強(qiáng)度。摻入氯化鈣的數(shù)量應(yīng)由試驗確定，摻有氯化鈣的混凝土應(yīng)使用普通水泥，水灰比不大于0.65，拌和時間要適當(dāng)延長，且拌和均勻，振搗密實(shí)。

5、要摻引氣劑。摻加引氣劑能減緩混凝土凍結(jié)時內(nèi)部水結(jié)冰產(chǎn)生的靜水壓力，從而提高混凝土早期抗凍性。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌合物的流動性，改善其粘聚性和保水性，由于氣泡能隔斷混凝土中毛細(xì)管通道，以及氣泡對混凝土內(nèi)水分結(jié)冰時所產(chǎn)生的膨脹壓力的緩沖作用，能顯著提高混凝土的抗凍性和抗?jié)B性。此外，氣泡還能使混凝土彈性模量降低，對提高混凝土抗裂性有利。摻引氣劑時，含氣量應(yīng)控制在3%～5%，由于混凝土中含氣量每增加1%，會使強(qiáng)度損失5%。實(shí)踐表明，引氣劑最好與減水劑并用。

（二）混凝土拌和時的保溫措施

當(dāng)日均氣溫為-2℃～-5℃時，應(yīng)用熱水拌和；氣溫再低時，可采用加熱骨料法。對于大型混凝土，一般采用熱水鍋爐加熱水循環(huán)泵的方法施工；對于砂石加熱常用蒸汽直接通過砂、石料堆，表面用帆布覆蓋，以防熱量損失。使用熱水時，水的加熱溫度不能超過80℃，并且要先將水和骨料拌和，確保水溫不超過60℃，以免水泥產(chǎn)生假凝，使混凝土和易性變差，后期強(qiáng)度降低。砂、石加熱最高溫度不超過100℃，均溫不超過65℃。

（三）混凝土運(yùn)輸過程的保溫措施

混凝土運(yùn)輸一般采用水泥罐車或自卸式汽車。對于運(yùn)輸過程的保溫需注意以下幾點(diǎn)：一是要確保拌和混凝土快裝，不能長時間等混凝土的拌和；二是要確保已裝混凝土的快運(yùn)、快卸，保持道路暢通，快速下料，以減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)的熱量損失；三是要對運(yùn)輸車輛加保溫棚或用帆布等物覆蓋。

（四）混凝土澆筑過程的保溫措施

要合理選擇澆筑方法，組織好澆筑程序，協(xié)調(diào)好卸料、平倉、碾壓或振搗各工藝之間的關(guān)系，盡可能縮短混凝土成型時間，促進(jìn)混凝土的快速凝固，為快速養(yǎng)護(hù)保溫創(chuàng)造條件，從而增強(qiáng)混凝土的早期強(qiáng)度。

（五）混凝土養(yǎng)護(hù)過程的保溫措施

1.覆蓋保溫法。它是指混凝土澆搗后，在表面用保溫材料覆蓋或利用水泥與水起水化作用所放出的熱量以及原材料的預(yù)熱，共同維持混凝土在凍結(jié)前達(dá)到要求強(qiáng)度的溫度。常用保溫材料有：草墊、草簾、油氈、麻袋、塑料布、帆布等，利用這些材料和透氣材料做兩三層覆蓋，確保水工混凝土不受凍。

2.加熱養(yǎng)護(hù)法。它是指用外部熱源對混凝土加熱養(yǎng)護(hù)，通常有以下五種方法，一是熱水噴灑養(yǎng)護(hù)：就是利用熱水（低于80℃）對已成型混凝土定期進(jìn)行噴灑、養(yǎng)護(hù)，使混凝土達(dá)到較高的溫度與濕度，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度增長；二是蒸汽養(yǎng)護(hù)：就是利用熱蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)混凝土，使已成型混凝土得到較高的溫度和濕度，促進(jìn)水化凝固作用和混凝土強(qiáng)度的增長；三是暖棚法：就是在混凝土結(jié)構(gòu)周圍用保溫材料搭成棚，并在棚內(nèi)安設(shè)熱風(fēng)機(jī)、蒸汽熱管等熱源，使棚內(nèi)溫度保持在15℃～20℃以上。該方法只適用于小范圍的混凝土，對于大中型混凝土養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較高，一般不采用；四是電熱墊法：就是用一種特制的棉墊，棉墊中加入電阻絲，把這種類似于電熱毯的墊子覆蓋在混凝土的表面，根據(jù)氣溫情況，通入50V～110V的電源，以維持混凝土溫度，促進(jìn)混凝土快速固化、強(qiáng)化；五是電熱極法：就是用鋼筋或薄鐵片作電極插入混凝土中或事前就預(yù)埋在混凝土中，通入50V～100V的電壓，直接對混凝土加熱，使其盡快達(dá)到抗凍強(qiáng)度。該法由于耗電量大，大體積混凝土比較少用。

三、冬季施工應(yīng)注意事項

拌和混凝土前，應(yīng)用熱水或蒸汽沖洗攪拌機(jī)，并將水和冰除去。如使用外加劑，應(yīng)把外加劑預(yù)熱，溫度須低于80℃。冬季混凝土拌和時間應(yīng)比常溫季節(jié)適當(dāng)延長?；炷翑嚢铏C(jī)應(yīng)設(shè)在暖棚內(nèi)，有采暖設(shè)備，棚內(nèi)溫度應(yīng)高于5℃。澆筑前和施工過程中，應(yīng)清除鋼筋、模板和澆筑設(shè)施上附著的凍雪和凍塊，嚴(yán)禁把雪塊帶入倉內(nèi)。低溫季節(jié)施工的模板，一般在整個季節(jié)中都不宜拆除，如需拆除，要等混凝土強(qiáng)度大于允許受凍的臨界強(qiáng)度時才開，拆除后要采取保溫措施。低溫施工要隨時注意溫度的檢查。