淺析預拌混凝土冬期生産與施工措施

1冬期施工的(de)定義

混凝土冬期施工中的(de)“冬期”在概念上有别于日常生活中的(de)“冬季”，它是工程施工過程中的(de)一個(gè)特殊時(shí)期。依據JGJ104—2011《建築工程冬期施工規程》的(de)規定，當室外日平均氣溫連續5d穩定低于5℃即進入冬期施工，這(zhè)時(shí)需要根據天氣變化(huà)及時(shí)采取相應措施防止因降溫、大(dà)風等氣候變化(huà)引起混凝土凍害。

水(shuǐ)泥完全水(shuǐ)化(huà)僅需要其重量25%左右的(de)水(shuǐ)，商品混凝土爲了(le)滿足施工性能需要多(duō)餘的(de)自由水(shuǐ)來(lái)滿足工作性的(de)要求，混凝土中自由水(shuǐ)的(de)增多(duō)是混凝土發生凍害的(de)主要原因。衆所周知，溫度低于0℃時(shí)，就會有液态的(de)水(shuǐ)轉化(huà)成固态的(de)冰。水(shuǐ)在液态是表觀密度爲1.0g/cm3，固态冰的(de)表觀密度爲0.9g/cm3。在水(shuǐ)結冰的(de)過程中體積約增大(dà)1.1倍，混凝土中的(de)自由水(shuǐ)結冰造成混凝土的(de)體積發生膨脹引發膨脹應力，這(zhè)種凍脹力由表面向内部發展。當膨脹力大(dà)于混凝土抗拉強度時(shí)，就會産生爲微裂紋，白天溫度升高(gāo)時(shí)，冰融化(huà)成水(shuǐ)又沿著(zhe)裂紋流入混凝土内部，如此循環加劇混凝土的(de)破壞，導緻混凝土内部裂紋增多(duō)，最終對(duì)混凝土造成不可(kě)逆轉的(de)破壞。

2混凝土凍害對(duì)混凝土性能的(de)影(yǐng)響

混凝土終凝後遇到凍害，混凝土内部因混凝土中自由水(shuǐ)結冰膨脹造成混凝土内部産生較多(duō)的(de)裂紋，這(zhè)種情況下(xià)，混凝土受凍試件比未受凍試件強度損失50%之多(duō)；混凝土的(de)早期凍害還(hái)造成混凝土與鋼筋的(de)黏結力嚴重降低，且具有不可(kě)逆轉性；混凝土早期受凍後，混凝土内部裂縫增多(duō)，混凝土的(de)空隙率提高(gāo)，混凝土滲透性損失嚴重，透水(shuǐ)性增加。

3混凝土受凍臨界強度

我們把冬期澆築的(de)混凝土在受凍以前必須達到的(de)最低強度，按照(zhào)我國JGJ/T104—2011《建築工程冬期施工規程》做(zuò)出規定，采用(yòng)蓄熱(rè)法、暖棚法加熱(rè)法等進行施工，采用(yòng)矽酸鹽水(shuǐ)泥和(hé)普通(tōng)矽酸鹽水(shuǐ)泥受凍強度應達到設計強度的(de)30%，采用(yòng)礦渣水(shuǐ)泥、粉煤灰水(shuǐ)泥、複合水(shuǐ)泥應大(dà)于設計強度的(de)40%；當室溫不低于-15℃時(shí)，受凍臨界強度不小于4MPa。

4冬期施工應采取的(de)技術措施

4.1冬期施工配合比控制

混凝土中水(shuǐ)膠比的(de)大(dà)小直接影(yǐng)響混凝土可(kě)凍水(shuǐ)的(de)含量，水(shuǐ)膠比越大(dà)，混凝土中自由水(shuǐ)越多(duō)，結冰速度越快(kuài)，混凝土強度越低，抗凍性越差。降低混凝土水(shuǐ)膠比，可(kě)以降低混凝土中自由水(shuǐ)的(de)含量，提高(gāo)混凝土強度。冬期混凝土生産，應提高(gāo)減水(shuǐ)劑用(yòng)量，盡量減小水(shuǐ)灰比，降低坍落度。

各國對(duì)冬期施工的(de)配合比水(shuǐ)膠比均做(zuò)出規定：美(měi)國ACI318要求潮濕條件下(xià)凍融混凝土，最大(dà)水(shuǐ)膠比應爲0.45，其他(tā)構件爲0.5；日本建築學會對(duì)受凍混凝土最大(dà)水(shuǐ)膠比爲0.55；德國相關标準中也(yě)規定最大(dà)水(shuǐ)膠比不小于0.5，大(dà)于0.5必須引氣；我國規定水(shuǐ)膠比不宜大(dà)于0.55，膠凝材料不小于280kg/m3，根據商品混凝土生産實際，強度等級不小于C25的(de)混凝土水(shuǐ)膠比均可(kě)以滿足要求。

砂石應清潔，不得(de)含有冰、雪(xuě)、凍塊及其他(tā)易凍裂物(wù)質。砂石中含有冰及凍塊，在生産過程中砂中的(de)凍塊不容易被攪拌開，影(yǐng)響混凝土的(de)均勻性。另外，凍塊及冰在混凝土攪拌出機後，水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)放出熱(rè)量，融化(huà)凍塊和(hé)冰的(de)過程中要吸收一部分(fēn)熱(rè)量，造成混凝土澆築入模時(shí)溫度降低，冰及凍塊融化(huà)的(de)水(shuǐ)造成混凝土坍落度變大(dà)并改變原來(lái)的(de)水(shuǐ)膠比。造成出機坍落度滿足設計要求，運至工地坍落度過大(dà)，甚至離析分(fēn)層。

水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)是混凝土内部熱(rè)量的(de)主要來(lái)源，研究表明(míng)水(shuǐ)泥用(yòng)量增加10kg/m3，混凝土内部水(shuǐ)化(huà)溫度增加1℃。混凝土早期溫度的(de)升高(gāo)，相應加速達到臨界強度的(de)時(shí)間。在冬期施工中遇到氣溫驟降的(de)大(dà)風冷(lěng)天，應适當提高(gāo)水(shuǐ)泥用(yòng)量10～20kg/m3，并适當降低粉煤灰等礦物(wù)摻合料的(de)摻量。粉煤灰取代水(shuǐ)泥量小于30%時(shí)，對(duì)混凝土抗凍性能影(yǐng)響不大(dà)，超過30%，其抗凍性能變差。

在混凝土外加劑中複合使用(yòng)防凍劑或早強劑，對(duì)提高(gāo)混凝土早期強度，加快(kuài)水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)，降低混凝土自由水(shuǐ)的(de)冰點有重要的(de)作用(yòng)。如摻加堿金屬或堿金屬的(de)硝酸鹽或亞硝酸鹽均對(duì)水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)起促進作用(yòng)，亞硝酸鈉的(de)摻入還(hái)可(kě)以對(duì)混凝土内部鋼筋形成保護膜防止鋼筋的(de)鏽蝕，所以使用(yòng)氯鹽防凍劑常複合亞硝酸鈉。三乙醇胺能夠促進C3A的(de)水(shuǐ)化(huà)加速鈣礬石的(de)形成，三乙醇胺與氯鹽複合作爲早強劑，早強效果更佳，如：三乙醇胺0.02%～0.05%＋氯化(huà)鈉0.3%～0.5%＋亞硝酸鈉1%～2%。如果在外加劑中複合引氣劑，應控制混凝土的(de)含氣量在3%～5%。

4.2混凝土攪拌

在冬期應盡可(kě)能對(duì)攪拌站（樓）的(de)氣路、水(shuǐ)路采取保溫措施，并在生産結束将水(shuǐ)路、氣路中的(de)水(shuǐ)排空，防止凍壞。攪拌站砂石儲料鬥下(xià)部用(yòng)保溫棉簾密封，也(yě)可(kě)确保氣路和(hé)電磁閥處于常溫下(xià)工作。混凝土用(yòng)砂石料應清潔，不應含有冰、雪(xuě)等凍塊。每天生産結束時(shí)，砂石儲料鬥中剩餘料通(tōng)過傳輸帶和(hé)攪拌機将其排出儲料倉，返回砂石料場(chǎng)，防止砂石凍結物(wù)堵塞下(xià)料口。同時(shí)應保持攪拌站主機室室溫爲不低于5℃。

進入冬期混凝土生産，在生産前應提前打開皮帶，觀察運轉情況。主機轉送信号是否正常，冬期生産應延長(cháng)攪拌時(shí)間10～15s以保證混凝土的(de)均勻性。值班人(rén)員(yuán)應測定混凝土出機和(hé)出罐溫度，每班2次。

4.3混凝土運輸

在混凝土澆築過程中，調度室應加強與施工現場(chǎng)聯系，掌握施工澆築速度，控制派車數量，不宜同一個(gè)工地派車過多(duō)，防止混凝土在現場(chǎng)等待時(shí)間過長(cháng)，混凝土入模溫度過低。一般情況下(xià)，控制混凝土在60min内澆築完畢，可(kě)确保入模溫度大(dà)于5℃。氣溫低于-5℃時(shí)，混凝土運輸罐車外部應設保溫罩，以防止混凝土的(de)熱(rè)量損失。

4.4混凝土澆築與養護

（1）施工單位應提前告知澆築信息

冬期施工氣溫較低，施工單位應提前12h通(tōng)知攪拌站澆築時(shí)間、澆築部位及放量，以便于攪拌站有充足的(de)時(shí)間準備原材料、設備及人(rén)員(yuán)安置。

（2）澆築前防護措施

施工單位應對(duì)施工現場(chǎng)準備充足的(de)覆蓋材料，并關注澆築當天及澆築後兩天内的(de)天氣變化(huà)情況，在遇到雨(yǔ)雪(xuě)天氣前，應用(yòng)塑料布或土工布對(duì)已綁鋼筋表面覆蓋，防止雨(yǔ)雪(xuě)落入模闆中。一旦出現鋼筋表面或模闆中有冰雪(xuě)，宜采用(yòng)熱(rè)風機将冰雪(xuě)清除幹淨，避免鋼筋表面有結冰現象，消弱混凝土對(duì)鋼筋的(de)握裹力。氣溫低時(shí)，應用(yòng)熱(rè)風機預熱(rè)鋼筋和(hé)模闆。

（3）混凝土的(de)澆築

混凝土在澆築過程中，應注意泵送間歇時(shí)間不宜過長(cháng)，防止混凝土因停滞時(shí)間過長(cháng)造成混凝土入模溫度過低。在施工過程中不得(de)向混凝土中加水(shuǐ)，造成混凝土中自由水(shuǐ)過多(duō)，增大(dà)凍害發生的(de)可(kě)能性。在混凝土初凝前後應及時(shí)對(duì)混凝土表面進行搓壓，以防産生收縮裂紋。對(duì)梁闆等闆面結構混凝土，應安排專人(rén)在混凝土終凝時(shí)進行收面抹壓工作，以有效消除裂紋。不得(de)在混凝土強度達到1.2N/mm2前，進入混凝土表層施工，模闆拆除應根據混凝土強度的(de)發展，按相關規定進行并及時(shí)采取保溫措施。

（4）保溫養護

冬期施工時(shí)，混凝土運至施工現場(chǎng)應立即澆築，加快(kuài)施工速度減少混凝土熱(rè)量損失。此外澆築與振搗的(de)間歇時(shí)間不宜大(dà)于15min。梁闆結構邊澆築，邊抹壓，邊覆蓋塑料薄膜和(hé)保溫材料；柱及剪力牆由于保溫質量不易保證，應采取可(kě)靠的(de)保溫、防風措施。

在室外氣溫不低于-15℃時(shí)，采用(yòng)綜合蓄熱(rè)法，即摻早強劑或防凍劑的(de)混凝土澆築以後，利用(yòng)原材料加熱(rè)以及水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)放熱(rè)，并采用(yòng)适當的(de)保溫措施延緩混凝土降溫速度，縮短混凝土達到臨界強度的(de)時(shí)間。在混凝土澆築振搗結束後，遍粘薄膜，并用(yòng)棉氈覆蓋。早強劑或防凍劑隻能起到降低冰點的(de)作用(yòng)，并不能爲混凝土水(shuǐ)化(huà)提供熱(rè)量，混凝土在溫度5℃以下(xià)水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)十分(fēn)緩慢(màn)，當溫度降到0℃以下(xià)水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)停止，如果長(cháng)期處于負溫狀态下(xià)，水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)停止，一旦溫度低于水(shuǐ)的(de)冰點，混凝土就有可(kě)能發生凍害。因此，要消除冬季混凝土加防凍劑後就抗凍的(de)錯誤觀念，不可(kě)等到全部澆築結束再覆蓋，尤其是在下(xià)午或晚上施工更要做(zuò)到，邊澆築邊覆蓋。夜間溫度低，混凝土溫度下(xià)降快(kuài)，如不及時(shí)覆蓋，水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)産生的(de)熱(rè)量極易散失，混凝土自表層發生凍害。在夜間-5℃的(de)氣溫下(xià)，若不覆蓋混凝土則表層3～5cm會發生凍害。

在冬期施工過程中，應關注天氣預報，冬季氣溫低，混凝土水(shuǐ)化(huà)緩慢(màn)，強度達到受凍臨界強度的(de)時(shí)間較長(cháng)。要注意當天甚至澆築後兩三天是不是有大(dà)風或氣溫驟降的(de)情況，及時(shí)采取有力應對(duì)措施，特别是對(duì)剪力牆、長(cháng)牆等不易覆蓋保溫的(de)工程部位要加強保溫工作，宜采用(yòng)木(mù)模、膠合模闆，梁闆宜用(yòng)5cm厚木(mù)闆，如必須采用(yòng)鋼模闆，應特别注重保溫，防止混凝土降溫速度過快(kuài)造成混凝土裂縫或者混凝土凍害。

柱子、剪力牆電梯間除模闆外保溫外，電梯間的(de)上、下(xià)口鋪腳手闆，上蓋岩棉封閉；柱頭采用(yòng)5cm厚木(mù)模闆，木(mù)模外釘挂岩棉闆，表面蓋塑料布，并在塑料布上壓木(mù)方或小塊腳手闆。正确的(de)保溫覆蓋是确保混凝土冬期施工質量的(de)重要條件，爲使混凝土盡快(kuài)達到抗凍臨界強度，冬期施工應采用(yòng)木(mù)質模闆，适當延長(cháng)對(duì)混凝土的(de)正溫養護時(shí)間，并加強對(duì)混凝土保溫、防凍、防風、防失水(shuǐ)等措施。

在混凝土達到抗凍臨界強度之前不得(de)拆除保溫措施，達到臨界強度後，如對(duì)混凝土拆除保溫措施，應将混凝土表面用(yòng)塑料布包裹，防止混凝土失水(shuǐ)強度降低（梁闆結構表面覆蓋塑料布；柱表面包裹塑料布；基礎盡早回填土；剪力牆建議(yì)帶模越冬）。對(duì)于高(gāo)層建築的(de)冬期施工，應注意地面與高(gāo)空風速的(de)差異，如地面風力爲2m/s，30m高(gāo)空處的(de)風力爲6m/s，此時(shí)，高(gāo)空的(de)風力比地面提高(gāo)了(le)兩級。施工單位一定要注意這(zhè)種差異，應特别對(duì)框架、剪力牆采取保溫措施，對(duì)闆面結構采取保溫保濕措施。施工單位還(hái)應特别注意模闆和(hé)

保溫材料的(de)透風系數對(duì)混凝土質量的(de)影(yǐng)響，防止混凝土發生凍害。

大(dà)多(duō)數人(rén)認爲初冬、初春溫度高(gāo)，混凝土不宜發生凍害，其實不然，初春、初冬晝夜溫差大(dà)，白天氣溫在10℃左右，晚上極有可(kě)能降到0℃以下(xià)，混凝土發生凍融的(de)次數比嚴冬要多(duō)，對(duì)結構混凝土受凍的(de)程度可(kě)能更嚴重。混凝土臨界強度應在12MPa以上，才可(kě)以承受5次以上的(de)凍融循環。因此，更應該注意早期覆蓋，保持混凝土有較長(cháng)時(shí)間的(de)預養期。

保溫材料覆蓋要壓實、嚴密，大(dà)風天應檢查保溫覆蓋情況，發現問題及時(shí)修複。當氣溫低于5℃時(shí)，嚴禁在混凝土表面灑水(shuǐ)養護。

（5）加強混凝土的(de)測溫

在冬期混凝土澆築後，施工單位應加強對(duì)混凝土所處的(de)環境氣溫及混凝土内部溫度的(de)監測。混凝土測溫孔（孔深爲闆或牆厚度的(de)1/2）設置在溫度變化(huà)快(kuài)、易冷(lěng)卻的(de)工程部位，這(zhè)樣才具有代表性。在混凝土達臨界強度之前，每2h進行一次測溫，達臨界強度後6h/次。混凝土初期養護溫度，不得(de)低于防凍劑的(de)規定溫度，達不到規定溫度時(shí)應采取保溫措施。

（6）同條件試件及标養試件

混凝土試件的(de)取樣、制備依照(zhào)GB/T50081－2002《普通(tōng)混凝土力學性能試驗方法标準》與GB/T50080－2011《普通(tōng)混凝土拌合物(wù)性能試驗方法标準》進行執行。混凝土澆築施工現場(chǎng)冬期應留置與混凝土工程結構同樣覆蓋、保溫養護的(de)同條件混凝土試件，以便檢驗混凝土受凍前抗壓強度及後期各齡期的(de)強度。

标準試件制備後，應采取保溫措施控制室内溫度爲(20±5)℃的(de)環境中，靜置一晝夜至二晝夜，然後編号、拆模，防止試件受凍，影(yǐng)響試件強度的(de)增長(cháng)，進而影(yǐng)響後期的(de)強度評定應。試件拆模後立即放入溫度爲(20±2)℃、相對(duì)濕度爲95%以上的(de)标準養護室中進行養護，然後根據齡期檢驗強度。

5結語

商品混凝土冬期施工是混凝土施工的(de)一種特殊氣候現象，需要施工方與商品混凝土生産企業高(gāo)度重視，正确認識并采取切實有效的(de)施工措施。爲保障混凝土質量需要，要求各方嚴格執行JGJ/T104—2011《建築工程冬期施工規程》的(de)施工要求。對(duì)于天氣突變的(de)情況應加強雙方的(de)溝通(tōng)，商討(tǎo)應對(duì)措施。