混凝土冬季施工方案

　　混凝土冬季施工方案（一）

　　當室外日平均氣溫連續5d穩定低於5℃時，就應採取冬期施工的技術措施進行混凝土施工。混凝土所以能凝結、硬化並取得強度，是水泥和水進行水化作用的結果。水化作用的速度在一定濕度條件下主要取決於溫度，溫度愈高，強度增長也愈快，反之則慢。當溫度降至0℃以下時，水化作用基本停止，溫度再繼續降至-2～-4℃，混凝土內的水開始結冰，水結冰后體積增大8%～9%，在混凝土內部產生冰晶應力，使強度很低的水泥石結構內部產生微裂紋，同時減弱了水泥與砂石和鋼筋之間的粘結力，從而使混凝土後期強度降低。受凍的混凝土在解凍后，其強度雖然能繼續增長，但已不能再達到原設計的強度等級。

　　試驗證明，混凝土遭受凍結帶來的危害，與遭凍的時間早晚、水灰比等有關，遭凍時間愈早，水灰比愈大，則強度損失愈多，反之則損失少。

　　經過試驗得知，混凝土經過預先養護達到一定強度后再遭凍結，其後期抗壓強度損失就會減少。一般把遭凍結其後期抗壓強度損失在5%以內的預養強度值定為“混凝土受凍臨界強度”。對用普通硅酸鹽水泥的硅酸鹽水泥配製的混凝土，受凍臨界強度為設計的混凝土強度標準值的30%；對用礦渣硅酸鹽水泥配製的混凝土，受凍臨界強度定為設計的混凝土強度標準值的40%。

　　一、混凝土冬期施工方法的選擇

　　混凝土冬期施工方法為：混凝土養護期間不加熱的方法。其方法包括：摻化學外加劑法，外加劑為早強劑和防凍劑。

　　二、混凝土冬期施工的一般要求

　　（1）冬期拌制混凝土時應優先採用加熱水的方法，當加熱水仍不能滿足要求時，再對骨料進行加熱，水及骨料的加熱溫度應根據熱功計算確定。

　　（2）配製冬期施工的混凝土，應優先選擇硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其強度等級不得低於42.5Mpa，每立方米混凝土水泥用量不得少於300kg，水灰比不得大於0.6.

　　（3）骨料必須清潔，不得含有冰、雪等凍結物。

　　（4）攪拌前應用熱水或蒸汽沖洗攪拌機，攪拌時間應較常溫延長50%，其拌制投料順序時骨料、熱水，然後再投入水泥、外加劑。確保混凝土的出機溫度不低於15℃，入模溫度不低於5℃。

　　（5）混凝土的運輸應盡量縮短運距，運輸及澆築混凝土的容器應有保溫措施。

　　（6）混凝土在澆筑前，應清除模板和鋼筋上的冰雪及污垢，運輸和澆築混凝土用的容器應具有保溫措施。混凝土在運輸、澆築過程中的溫度應與熱工計算的要求相符合，若與要求不符合，則應採取措施進行調整。

　　（7）嚴格控制商品混凝土的質量、外加劑及混凝土的水灰比；縮短混凝土到施工現場等侯的時間，做到隨到隨澆築。

　　三、混凝土冬期施工的養護

　　混凝土冬期施工中使用的外加劑有：早強劑、防凍劑、減水劑和引氣劑，可以起到早強、抗凍、促凝、減水和降低冰點的作用。這是混凝土冬期施工的一種有效方法。當摻加外加劑后仍需加熱保溫時，這種混凝土冬期施工方法稱為正溫養護工藝；當摻加外加劑后不需加熱保溫時，這種混凝土冬期施工方法稱為負溫養護工藝。

　　1、防凍劑和早強劑

　　防凍劑的作用是降低混凝土液相的冰點，使混凝土早期不受凍，並使水泥的水化能繼續進行；早強劑是指能提高混凝土早期強度，並對後期強度無顯著影響的外加劑。

　　常用的防凍劑有氯化鈉（NaCl）、亞硝酸鈉（NaNO2）、乙酸鈉（CH3COONa）等。

　　早強劑以無機鹽類為主，如氯鹽（CaCl2、NaCl）、硫酸鹽（Na2SO4、Ca SO4、K2SO4）、硫酸鹽（K2CO3）、硅酸鹽等。其中氯鹽使用歷史悠久：氯化鈣早強作用較好，常作為早強劑使用；氯化鈉降低冰點作用較好，故常作為防凍劑使用。有機類有三乙醇胺[N（C2H4OH）3]、甲醇（CH3OH）、乙醇（C2H5OH）、尿素[CO（NH2）2]、乙酸鈉（CH3COONA）等。

　　氯鹽的摻入效果隨摻量而異，摻量過高，不但會降低混凝土的後期強度，而且將增大混凝土的收縮量。由於氯鹽對鋼筋有鏽蝕作用，故規範對氯鹽的使用及摻量有嚴格規定。

　　在鋼筋混凝土結構中，氯鹽摻量按無水狀態計算不得超過水泥用量的1%。

　　2、減水劑

　　減水劑是在不影響混凝土和易性的條件下，具有減水及提高強度作用的外加劑。常用的減水劑有木質素磺酸鹽類、奈系減水劑、樹脂系減水劑、糖蜜系減水劑、腐殖酸減水劑、複合減水劑等。

　　3、引氣劑

　　引氣劑是指在混凝土中，經攪拌能引入大量分佈均勻的微小氣泡的外加劑。當混凝土具有一定強度厚受凍時，空隙中部分水被凍脹壓力壓入氣泡中，緩解了混凝土受凍時的體積膨脹，故可防止凍害。常用的引氣劑有松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽等。

　　四、混凝土的保溫

　　澆築好的混凝土立即用塑料薄膜覆蓋保溫，上面再鋪一層棉氈保溫；延緩混凝土側模拆除時間，拆除后立即用塑料薄膜和棉氈包裹。

　　混凝土冬季施工方案（二）

　　一、主要理論

　　1.負溫混凝土（機理）方法。

　　根據混凝土在負溫下硬化的基本理論，要保證混凝土在負溫下硬化並獲得強度，首要條件就在於必須有液相存在。加入抗凍外加劑是使水的冰點下降，促使混凝土在負溫下硬化。摻加抗凍外加劑時，其劑量應適宜，當氣溫降至設計溫度以下，允許有30%～50%的水變為冰。摻抗凍外加劑生成的，不對混凝土產生顯著的損害。當水泥水化所需要的水隨着水化進程增多時，可由融冰來補充，直到含冰量減少並逐漸消失。

　　儘管摻抗凍外加劑，仍需提防第二種受凍模式造成的損害發生。產生這種受凍現象的條件是正負溫度反覆交替出現，混凝土的冷卻及受熱的速率是1～5℃/h,一般是初春及初冬，以及冬季氣候轉暖出現融冰時刻。當空氣中相對濕度增加，混凝土中水泥及抗凍外加劑用量大時，受凍模式就會加速進行。這時外加劑溶液會在混凝土中發生遷移現象，並可能在構件中某些部位集中。這些部位多是表面、截面變動處，構件內有缺陷處，然後有結晶析出，並可能體積增大，在構件內造成局部損害。因此造成負溫混凝土耐久性降低的原因，可能不只是遭受寒流的襲擊，還要注意突然來臨的暖流。

　　2.臨界強度（理論）方法。

　　受凍臨界強度是指混凝土抵抗負溫凍害時的最小強度。對於不同負溫下 凍結或用不同品種水泥拌制的混凝土 , 或不同等級的混凝土 , 其受凍臨界強度值不同 , 當採用不同防凍 劑時其受凍臨界強度值也不同。臨界強度 , 即混凝土受凍模式所需的最低強度 , 和最短養護齡期 （ 即 I 臨界齡期 ） 。在這過程中必須根據水泥的水化程度、水化生成物的結晶度、孔結構特徵等綜合考慮 , 一般來說混凝土的強度是一個重要參數 , 是判斷混凝土中結構形成與破壞過程的標準 , 所以選用臨界 強度作為允許受凍的指標。

　　二、混凝土冬期施工方法

　　1. 選擇冬期施工方法考慮的因素。 在混凝土冬期施工中 , 我們要解決的問題主要有兩個 : 一是根據 設計強度要求 , 如何確定最短的養護齡期 ; 二是在冬期如何防止混凝土遭受初期凍害 , 以免損害混凝土 的其他性能。 通常在選擇冬期施工方案時 , 考慮的主要因素有 : 自然氣溫情況、 結構類型、 水泥的品種、 工期的限制條件以及經濟情況。但是 , 人們在確定某項施工方案時 , 往往單純從經濟比較着手 , 而且只 是從混凝土的單項經濟比較着手 , 忽視整體工程經濟分析 , 因而常常拖延工期。

　　2. 冬期施工方法。

　　（1） 蓄熱法施工。蓄熱法是將混凝土的原材料 （ 水、砂、石 ） 預先加熱 , 經過攪拌、運輸、澆築成型 后的混凝土仍能保持一定正溫度 , 以保溫材料覆蓋保溫 , 防止熱量散失過快 , 充分利用水泥的水化熱 , 使混凝土在正溫條件下增長強度。 蓄熱法適用於氣溫不太寒冷的地區或是秋冬和冬末季節。 蓄熱法施 工應進行熱工計算。

　　（2） 蒸汽養護法施工。在混凝土冬期施工中 , 當要求混凝土強度增長較快 , 採用蓄熱法等無法滿足 要求時 , 通常採用蒸汽養護法。

　　（3）電熱法施工。電熱法設備簡單， 收效快 , 可以在任何溫度下使用 , 所以當工程要求緊迫且條件具 備時可以採用。我國使用電熱法大致可分為兩大類 : 直接加熱法和間接加熱法。

　　（4） 化學外加劑法我國混凝土冬期施工使用化學外加劑始於 195 年 , 到現在大致可分為五種類型 , 即氯鹽及其複合劑、三乙酵胺及其複合劑、硫酸鈉及其複合劑、亞硝酸鈉及其複合劑、減水劑及其復 合劑。氯鹽冷混凝土的優點是不需加熱 , 施工簡便 , 可降低工程費用 20% 左右 , 但存在硬化慢、早期強 度低、加劇鋼筋鏽蝕的缺點。因此 , 對氯鹽的摻量和使用範圍做了限制。

　　（5） 遠紅外線法養護。 利用遠紅外輻射器向新澆築的混凝土輻射遠紅外線 , 新拌混凝土與遠紅外線 的吸收介質 , 在遠紅外線的共振作用下。介質分子做強烈運動 , 將輻射能充分轉換成熱能 , 對混凝土進 行密封輻射加熱 , 使其在較短時間內獲得要求的強度。 由於遠紅外線養護時間短、 質量佳 , 且能源多樣 , 隨着這項技術的研究應用 , 將為混凝土冬期施工開闢一條新的途徑。

　　三、混凝土冬期施工工藝

　　1. 混凝土的攪拌在常溫條件下施工 , 攪拌塑性混凝土常選用自落式攪拌干硬性混凝土宜採用強制 式攪拌機。在冬期施工時 , 除考慮上述條件外 , 還應考慮混凝土的水灰比減少和外加劑的摻人等因素 , 宜選擇強制式攪拌機。為確保混凝土的攪拌質量。冬期施工時除合理選擇攪拌機型號外 , 還要確定裝 料容積、投料順序和攪拌時間等。

　　（1） 裝料容積。混凝土攪拌機的規格常以裝料容積表示 , 裝料容積通常只為攪拌幾何容積的 1/2 ～ 1/3 。一次攪拌好的混凝土體積稱為出料容積 , 約為裝料容積的 55%-75% 。混凝土攪拌機以其出料容積 （m 2 ）×1000 標定規格 , 常用規格有 150L,250L,350L 等。

　　（2） 投料頃序。冬期攪拌混凝土的合理投料順序應與材料加熱條件相適應。一般是先投骨料和 加熱的水 , 待攪拌一定時間后 , 水溫降到 40℃左右時 , 再投入水泥繼續攪拌到規定的時間 , 要絕對避免 水泥出現假凝。

　　（3） 攪拌時間。 為滿足各組成材料間的熱平衡 , 冬期拌制混凝土時應比常溫規定的攪拌時間適當延 長。對攪拌摻有外加劑的混凝土時 , 攪拌時間應取常溫攪拌時間的 1.5 倍。

　　2. 混凝土的運輸和澆築。

　　（1）混凝土的運輸。混凝土拌和物出機 , 應及時運到澆築地點。在 運輸過程中 , 要採取措施防止混凝土熱量散失和凍結等現象。 在條件可能的情況下 , 加強運輸工具的保 溫覆蓋、製作定型保溫車或運輸採暖設備。途中混凝土溫度不能降低過決 , 一般每小時溫度降低不宜 超過 5 ～6℃。 混凝土澆築時人模溫度除與拌和物的出機溫度有關外 , 主要取決於運輸過程中的蓄熱溫度。 因此 , 運輸速度要快 , 運輸距離要短 , 倒運次數要少 , 保溫效果要好。

　　（2）混凝土澆築。在澆筑前 , 應清除模板和鋼筋表面的冰雪和污垢。在施工縫處接槎澆築混凝土 , 應去除水泥薄膜和鬆動石子 , 將表面濕潤沖洗乾淨 , 並使接縫處原混凝土的溫度高於 2℃，然後鋪抹水 泥漿或與混凝土砂漿成分相同的砂漿一層 , 待已澆築的混凝土強度高於 1.2MPa 時 , 允許繼續澆築。 條件宜採用熱風機清除模板、鋼筋上的冰雪和進行預熱。分層澆築厚大整體式結構時 , 已澆築 層的混凝土溫度 , 在被上層混凝土覆蓋時 , 不應降至熱工計算的數值以下 也不得低於 2"C 。澆築隨內 力接頭的混凝土 （ 或砂漿 ） 宜先將結合處的表面加熱到正溫。 澆筑後的接頭混凝土 （ 或砂漿 ） 在溫度不超 過 45℃的條件下 , 應養護至設計要求強度 ; 當設計無要求時 , 其強度不得低於設計標號的 70% 。冬期一 般不得在強凍脹性地基上澆築混凝土 ; 在弱凍脹性地基上澆築混凝土時 , 地基土應保溫 ; 在非凍脹性 地基上澆築混凝土時 , 可不考慮土對混凝土的凍脹影響 , 但在受凍前 , 混凝土的抗壓強度不得低於受凍 臨界強度。

　　3.蓄熱法養護。混凝土蓄熱法養護是利用原材料加熱及水泥水化熱的熱量 , 通過適當保溫延緩混 凝土冷卻 , 使混凝土冷卻到 0℃以前達到預期要求強度的一種施工方法。

　　（1）蓄熱法的適用範圍 : 蓄熱法適用於初冬或早春季節室外日平均氣溫為 - 10℃最低氣溫不低於 - 15℃的環境 , 由於蓄熱法施工簡單 , 冬期施工費用低廉 , 容易保證施工質量 , 故在冬期施工時應優先考 慮採用。蓄熱法使用的保溫材料應該以傳熱係數小 , 價格低廉和易於獲得的地方材料為宜。

　　（2）混凝土受凍臨界強度在寒冷地區進行混凝土冬期施工 , 由於各種因素 , 欲使混凝土完全不受凍 是不現實也不經濟的。因為這要增加許多防護措施 , 而且工期拖長。在一定條件下允許混凝土早期受 凍 , 而不致損害混凝土各項性能 , 滿足設計和使用要求。新澆混凝土在受凍前達到某一初始強度值 , 然 后遭到凍結 , 當恢復正常溫度后 , 混凝土強度仍會繼續增長 , 經 28d 養護后 , 其後期強度可達設計標 值的 95% 以上。這一受凍前的初始強度值叫做混凝土早期受凍允許臨界強度。

　　四、結語

　　綜上所述， 冬季混凝土結構施工的質量控制是一個非常複雜的過程 , 施工中無論哪一個環節出現 紕漏都會造成不可估量的損失 , 因此技術人員要掌握好冬季施工的方法原來及實踐操作的技術要求 , 才能保證混凝土工程冬季施工的質量。