摘要：本文通过对负温条件下混凝土的硬化原理和重要影响因素的分析、阐述了混凝土在冬季施工时科学合理的应对措施。
关键词：混凝土；冬季施工；质量影响；硬化；水化反应；养护
引言：搞好冬期混凝土施工，对保证工程质量是至关重要的，更是缩短投资回报周期的重要手段。对于在冬季施工的项目，须因时因地制宜，科学分析影响冬季施工混凝土质量的原因，从而制定、选择科学合理的冬季施工措施。
1 混凝土冬期施工的意义
在北方，冬季一般为5个月左右，如果工程停工势必影响投资回报，但若不能采取有效的预防措施而强行施工，又势必造成混凝土质量下降，威胁工程结构安全，所以采取科学合理的冬季施工措施意义重大。
2 混凝土硬化的原理
混凝土浇灌后之所以能逐渐硬化并在凝结过程中发热，是混凝土中水泥水化作用导致水灰混合物逐渐僵化、凝结，以致最后硬化的一个复杂的物理化学反应结果，因属于放热反应，所以会发热。
3 冬季施工对混凝土质量影响的因素、原因及表现
要分析冬季施工对混凝土质量的影响，还是先从混凝土水化反应这个复杂的物理化学反应过程来探究。
3.1影响因素
水化作用进行的决定条件就是水泥、水（液相）和温度，也就是与混凝土组合材料（水化作用的外部条件）和配合比（参与反应的水泥、水的多少）以及温度有关。
3.1.1水泥
发生化学反应的物质接触越充分，反应越剧烈，因此水泥颗粒越细、品质越好，越能使反应迅速和充分，也越能摆脱冬季施工的不利影响。
3.1.2 水
水是参与水化反应的重要因素，必须有足够量的液态水才能使水化反应充分，从而达到混凝土的设计强度，但冬季寒冷的天气又会使水结成冰，使混凝土内部体积膨胀而影响混凝土质量，这时水又不能过量，因此水要适量而不是足量。
3.1.3 温度
任何化学反应都受到温度的限制，水化反应也不例外。冬季施工对混凝土的质量影响，主要还是温度的影响。而且混凝土在正温下养护一定时间，使混凝土有一段水化时间，就不怕冻害的影响。混凝土不致受冻害的最低临界强度也称受冻临界强度。
3.2 原因及表现
当温度升高时，水化作用加快，强度增长也快；而当温度降至 0℃时，存在于混凝土中的水逐渐由液相变为固相，开始结冰，这时水化作用因水的逐渐减少而趋于停止，强度增长也逾趋缓慢，当混凝土中的水全部结成冰时反应停止、强度也不再增长。同时因水由液相变为固相时，体积会膨胀，就对其外围的约束（已成型的混凝土）产生侧压力。这个应力值若大于混凝土的初期强度（受冻临界强度），将使混凝土受到程度不同的早期破坏而降低强度。此外骨料和钢筋表面的冰凌会减弱水泥浆与骨料同钢筋的粘结力，也会影响混凝土的抗压强度。当气温回升冰融化后又会在混凝土内部留下众多的空隙和孔洞，降低混凝土的密实性和耐久性。
所以，混凝土施工受冬季影响主要表现在强度下降、密实度不够，耐久性差这三个方面。
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4、预防混凝土冬季施工质量下降的分析及措施
综上分析，要预防冬季混凝土施工质量下降主要要从以下三个方面着手：1）适量而不是足量的液态水、2）品质好的水泥、3）混凝土达到受冻临界强度前必须保证的温度；
4.1保持液态水且要适量
只要水仍为液相，温度低也会发生水化反应，发生反应释放的热量还能使混凝土内部温度保持。所以冬季混凝土施工中水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键因素。
4.1.1加入能降低水冰点的防冻剂——负温养护法
由于溶液具有冰点下降的特性，因此在混凝土中加入了防冻剂后，可以为水泥的水化提供液态水，使混凝土的强度逐渐增长。负温混凝土性能见《施工手册》表22-51，从表中可以看出，在混凝土中加入适当防冻剂后，虽经冷冻，其各物理力学性能均不降低。防冻剂的作用是为负温下的水泥水化提供液态水，保证水化作用的持续进行并可防止结冰冻胀。
4.1.2优化配合比确保水的适量
尽量降低水灰比，实际上是减少游离水，增加水泥用量，从而增加水化热量，减短龄期使强度增长快；掺入早强剂和减水剂，提高早期强度，但掺量必须经过试验确定，计量以水泥重为依据，一般不超过水泥用量的 5%，少掺既无效果又浪费，多掺量反而会降低强度。
4.2 选用品质好的水泥
冬季混凝土施工，应选用普通硅酸盐水泥，其硅酸三钙含量不低于 50%，细度达到4900/cm2细目筛余量< 15% 的水泥。这种水泥水化热反应早，使早期强度提高快，效果较明显。
4.3混凝土达到受冻临界强度前必须保持一定的温度
4.3.1加热原材料——蓄热法
混凝土浇筑后利用原材料加热及水泥水化热的热量通过适当保温延缓混凝土冷却，使冷却到0℃以前达到预期要求强度的施工方法称为蓄热法。对原材料砂石和水进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇筑完成后，还储备有相当的热量，以使水化放热加快；并加强对混凝土的保温，以保持在温度降至 0℃以前具有一定的抗冻能力。使用蓄热法应是结构体积厚大，外露面积越小，通过表面散热损失也会少，蓄有热量则较多。因此要注意内部少量降温，且应注意保护外露及角边以防受冻。采用蓄热法施工的混凝土，浇铸完毕后，其表面应尽快覆盖保温材料。
为保证蓄热法施工所需的热量，可直接或间接地对原材料进行加热，以保证混凝土出机温度，但为防止水泥因温度过高产生假凝，原材料加热温度不得超过规定。
当结构表面系数（M=A/V）较小或气温不太低时，应优先采用蓄热法施工，
4.3.2综合蓄热法
掺化学外加剂的混凝土浇筑后，利用原材料加热及水泥水化热的热量，通过适当保温，延缓混凝土冷却，使混凝土温度降到0℃或设计规定温度前达到预期要求强度的施工方法。对于表面系数5 < M≤ 15的小型构件，应采用综合蓄热法，即在蓄热法基础上，加入早强剂或早强防冻剂。
4.3.3外部加热法
主要用于气温-10℃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，使混凝土处于正温条件下能正常硬化。一般有：火炉加热、蒸气加热、电加热、红外线加热。
5、结束语
上述阐述的几种混凝土冬季施工措施也是目前国内主要的措施，但都受一定条件制约，因此要根据具体情况具体分析采取不同的冬季施工措施，或几种措施结合合使用，以既保证冬季施工质量而又不浪费整个冬季的施工时间。
参考文献：
[1]建筑工程冬期施工规程》（JGJ104-97）
[2]《混凝土外加剂应用技术规范》 （GB50119）
[3]《建筑施工手册》（第四版）
[4]《混凝土防冻剂》（JC 475-2004）
论文作者:刘鹏飞,赵智
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/18
标签：混凝土论文; 水化论文; 冬季论文; 强度论文; 蓄热论文; 水泥论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第16期论文;