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摘要：影响混凝土施工质量的因素有很多，其中最主要的因素之一是温度问题，我国许多地方有较长的寒冷季节。由于受工期制约，许多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。为了确保施工质量，就必须采取一些特殊的技术措施。本文主要分析混凝土在冬季施工过程中存在的问题，并提出相应的防护技术措施。
关键词：混凝土；冬季施工技术
1.前言
在建筑施工过程中，混凝土的施工质量关系到整个建筑的质量，控制混凝土的质量成为最关键的环节。影响混凝土施工质量的因素是多方面的，而温度是最为关键的一个因素之一，在混凝土凝结的过程中，如果受到低温的侵袭，就会阻碍水泥的水化作用，最终会导致混凝土冻裂，严重影响了建筑质量。因此必须采取有效措施做好保温、防冻、防风、防干等工作，注意对混凝土提前养护，防止混凝土在浇筑后受冻的情况，保证建筑工程项目高质量的竣工。
2.混凝土冬季施工的特点
2.1 冬季施工的含义：根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续5d稳定低于 5℃时，即进入了冬季施工。
2.2 混凝土冬季施工原理
2.2.1 温度与混凝土凝结硬化的关系
混凝土工程冬季施工的实质是指在自然负温气候条件下采取防风、防干、保温防冻等措施尽量创造正温的养护环境，使混凝土得以凝结硬化。
混凝土的凝结硬化是由于水泥的水化作用的结果。水泥的水化作用速度在合适的湿度条件下主要取决于环境的温度，温度越高，水泥的水化作用就越迅速、完全，强度增长就越快；温度越低，则反之，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰。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，当存在于混凝土中的水完全变成冰，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。故混凝土的冬季施工须采取相应措施，使其顺利的凝结硬化。
2.2.2 冻结对混凝土质量的影响
当温度在 0℃以下混凝土中的水冻结后，体积膨胀（8%~9%），同时产生约2500千克每平方厘米的冰涨应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏（即旱期受冻破坏）而降低强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。受冻的混凝土在解冻后，其强度虽能继续增长，但已不能达到原设计的强度等级。
2.2.3 混凝土冬季施工的临界强度
实验证明，混凝土遭受冻结带来的危害与受冻的时间早晚、水灰比有关。受冻时间越早，后期混凝土强度损失越多。水灰比过大，会造成严重的泌水现象，砂浆和骨料分离，混凝土表面起灰，这些现象都严重影响着混凝土的质量和性能。故冬季施工中，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝土获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界强度，即可达到预期效果。
规范规定冬季施工的混凝土，受冻前须达到的临界强度值为；硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配置的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的 30%，矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥配置的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的 40%。
3．混凝土冬季施工的技术保障措施
从上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解决三个问题：一是如何确定混凝土最短的养护龄期，二是如何防止混凝土早期冻害，三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。在实际工程中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况（工程量、结构厚大程度与外露情况），工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、减水剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等，来选择合理的施工方法。一般来说，对于同一个工程，可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量，也就是工期、费用、质量最佳化。基本采用以下方法。
3.1调整配合比方法
主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：（1）选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3天抗压强度大约相当于普通硅水泥7天的强度，效果较明显。（2）尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。（3）选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。
3.2 外加剂法
混凝土冬期施工中使用的外加剂有 4 种类型。即早强剂、防冻剂和引气剂。可以起到早强、抗冻、促凝、减水和降低冰点的作用。这是混凝土冬期施工的一
种有效方法。（1）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（掺用水泥用量的2%）和MS—F复合早强试水剂（掺水泥用量的5%）。（2）掺加抗冻外加剂，降低水的冰点，使混凝土在负温下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。（3）掺用引气剂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
3.3蓄热法
蓄热法是对原材料（水、砂、石）进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备有相当的热量，以使水泥水化放热较快。混凝土运输与输送机具应进行保温或具有加热装置。泵送混凝土在浇筑前应对泵管进行保温，混凝土浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，使混凝土入模温度不应低于5℃。
同时应覆盖保温材料，延长混凝土的冷却速度，对边、棱角部位的保温层厚度应增大2-3倍，在养护期间应防风防失水，使混凝土在冻结前达到临界强度。应恰当选择保温材料，要以导热性低，密封性好，能防风防潮，轻质价廉材料为宜。经常使用有木屑、麦秸、稻草、干草以及用此制成的草袋等，塑料薄膜、保温毡也是一种使用方便的覆盖材料。此法工艺简单，施工费用不多，但要注意内部保温，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护龄期。
3.4 外加热方法
3.4.1 蒸汽加热法
蒸汽加热养护分为湿热养护和干热养护两类。湿热养护是让蒸汽与混凝土直接接触．利用蒸汽的湿热作用来养护混凝土。常用的有棚罩法、蒸汽套法以及内部通气法等。而干热养护则是将蒸汽作为热载体．通过某种形式的散热器将热量传导给混凝土使其升温。常用的有毛管法和热模法。法较易控制，加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备，费用较高。且热损失较大，劳动条件亦不理想。
3.4.2 暖棚法
暖棚法是将现场维护起来，形成暖棚罩，设置热源，是棚内能保持所需的适当温度，加热空气，从而使混凝土获得正温的养护条件。暖棚应坚固、不透风，靠内墙宜采用非易燃性材料，在暖棚中用明火加热时，须特别加强防火、防煤气中毒等措施；暖棚内宜保持不得低于 5℃，且保持一定的湿度，当湿度不足时，应向混凝土面及模板上洒水，也可以在煤炉上烧水增加暖棚内湿度。建造暖棚要造价低，封闭严实，材料要就地取材，如防水布、塑料薄膜和充气暖棚等。暖棚法施工适用于地下结构和混凝土构件比较集中的工程。
3.4.3 电热法
电热法是利用电能作为热源来加热养护混凝土的方法。将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，便电能变为热能，以提高混凝土的温度。此法简单方便，热损失较少，易控制，不足之处是电能消耗量大。
3.4.4 远红外线养护
利用远红外辐射器向新浇筑的混凝土辐射远红外线．使混凝土的温度得以提高，从而在较短时间内获得要求的强度。这种工艺具有施工简便、升温迅速、养护时间短、降低能耗、不受气温和结构表面系数的限制等特点。适用于薄壁结构、大模工艺、装配式结构接头等混凝土的加热。
3.5 冬期混凝土的拆模
在混凝土浇筑时应当留取足够的同条件养护试件，并且当试件证明混凝土已达到要求的抗冻强度时，混凝土养护结构的模板和保温层在混凝土冷却至 5℃以后方可以进行拆模，拆模时如果混凝土表面与环境温差大于 20℃时，混凝土应保温覆盖使其缓慢冷却，在寒流袭击、气温骤降时尽量避免拆模。
4．混凝土冬季施工的管理流程
首先，必须做好冬季施工前的准备工作，施工单位要组织技术人员编制切实可行的施工方案，所编方案要符合本工程所处的地理位置特点和结构特点等，要保证施工所需的热源要由可靠的来源，不能在施工过程中中断提供。另外，施工方案的工期要符合工程计划的工期，还要体现出施工程序、具体的施工方法等，各种设备、材料的供应也要做详细的计划，现场布置、安全预防措施、温度测量和质量检测制度等，都是要通过实际考察，再列入方案，从而保证整个工程项目万无一失。
施工单位还要加强对施工人员的冬季施工培训，提高员工的技术知识和综合素质，在测试合格后才能上岗。施工设备也要做全面的维修和保养，比如润滑油要及时更换，机械设备的防冻液要充足，勤检查更换需要加水、加油来润滑的部件，防止设备被冻裂。最后，施工现场也要做好保暖准备工作，比如施工人员的住房要达到过冬条件，冬季用品要充足，修正施工现场，使道路畅通，避免现场积水而造成结冰现象，人行道、跳板、作业场等都要做好防滑措施，保证施工人员的生命安全。
其次，在具体的施工过程中，要做好混凝土的运输、浇筑和养护工作。在混凝土浇筑之前，浸在模版和钢筋上的污垢及冰雪必须先清除干净，用来拌合的容器应具备保温措施。在冬季施工时，必须确保混凝土在运输过程中要降低热量损失，比如缩减运输距离、降低装卸频率、运输容器的规格和形式要科学合理、保温材料要适当等措施，都能有效降低热量的损耗。
结语：混凝土的冬季施工容易产生各种问题，控制冬季施工质量的过程既复杂又重要，在具体的施工过程中，应该把控制混凝土的温度作为重点。这就需要施工单位加强对施工人员的培训，做好施工前的各项准备工作，优化施工方法，规范施工技术，加强对各个施工环节质量的控制，严格按照规定来进行设计，科学严谨地规范施工措施，从而有效保证混凝土施工的质量，提高工程的质量。
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论文作者:李闯,邢耀丹
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/3
标签：混凝土论文; 冬季论文; 强度论文; 水化论文; 温度论文; 水泥论文; 措施论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;