□ 邵钰斌

一、水工混凝土冬季施工原理

混凝土浇筑后由于水泥与水产生水化反应而逐渐凝结和硬化，产生强度。而水泥水化作用的速度除与水泥的矿物组成和混凝土配合比有关外，还与环境温度密切相关。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也加快，混凝土在低温时，水化作用明显减缓，强度增长受到阻滞。当温度降至0℃以下时，水泥水化作用基本停止，混凝土强度增长也停止。实践证明，当气温在-3℃以下时，混凝土易受早期冻害，其内部水分开始冻结成冰，在混凝土内部产生膨胀，体积增大8%～9%，造成膨胀应力，使混凝土疏松，强度和防渗性能降低，甚至会丧失承载能力。凝土，其强度增长到设计强度的40%以上时遭冻结，强度影响不大，只是增长缓慢，待开冻后仍继续增长；对于水灰比小于0.6的混凝土，其强度增长到设计强度的15%～20%时再遭冻，影响也很小。为了保证混凝土的流动性，尽量降低水灰比，将用水量降低至最低限度，项目部决定稍增水泥用量，将水灰比控制在0.4以下（配合比表见表一），从而增加水泥水化热量，缩短混凝土达到龄期强度的时间，并且保证混凝土的流动性满足泵送要求，大大降低混凝土的冻害。可见冬季施工，宜采用较低的水灰比，同时提高混凝土试验时的配制强度。故《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）规定凡工程所在地区气温连续5d稳定在5℃以下或最低气温连续5d稳定在-3℃以下时，即进入低温季节施工时期。通过实验证明，混凝土抗压强度不仅受混凝土内部水分的形态变化与组成材料的品种、质量和配合比的直接影响，还受称量偏差、混凝土拌合、入模与振捣的间接影响。因此，为了保证混凝土的抗压强度和工程质量，必须采取相应的措施控制上述因素的各种影响。

表一 混凝土配合比

二、水工混凝土严寒天气下的施工措施

现行规范规定，凡在昼夜间的平均室外气温低于5℃和最低温度低于-3℃时，混凝土施工就应该采取防寒保温措施，防止混凝土受冻，实践经验表明，应在以下五个方面采取保温措施。

（一）水工混凝土原材料的保温措施

1、砂石骨料要保持干燥，宜在进入低温季节前筛洗完毕，或成品料堆要有足够的储备，并进行覆盖，以防结冰和冻结。

2、采用高热或快凝水泥，加速凝固，增加发热量，以提高混凝土的早期强度。

3、调整配合比。试验证明，混凝土受冻结后的危害程度与混凝土的水灰比有关，对于水灰比小于0.7的混

4、掺早强剂或早强型减水剂。这种方法是在拌制混凝土中加入一定量的化学试剂（如氯化钙），使其早期强度迅速增长，在冻结前达到要求的强度。掺入氯化钙的数量应由试验确定，掺有氯化钙的混凝土应使用普通水泥，水灰比不大于0.65，拌和时间要适当延长，且拌和均匀，振捣密实。

5、要掺引气剂。掺加引气剂能减缓混凝土冻结时内部水结冰产生的静水压力，从而提高混凝土早期抗冻性。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，提高拌合物的流动性，改善其粘聚性和保水性，由于气泡能隔断混凝土中毛细管通道，以及气泡对混凝土内水分结冰时所产生的膨胀压力的缓冲作用，能显著提高混凝土的抗冻性和抗渗性。此外，气泡还能使混凝土弹性模量降低，对提高混凝土抗裂性有利。掺引气剂时，含气量应控制在3%～5%，由于混凝土中含气量每增加1%，会使强度损失5%。实践表明，引气剂最好与减水剂并用。

（二）混凝土拌和时的保温措施

当日均气温为-2℃～-5℃时，应用热水拌和；气温再低时，可采用加热骨料法。对于大型混凝土，一般采用热水锅炉加热水循环泵的方法施工；对于砂石加热常用蒸汽直接通过砂、石料堆，表面用帆布覆盖，以防热量损失。使用热水时，水的加热温度不能超过80℃，并且要先将水和骨料拌和，确保水温不超过60℃，以免水泥产生假凝，使混凝土和易性变差，后期强度降低。砂、石加热最高温度不超过100℃，均温不超过65℃。

（三）混凝土运输过程的保温措施

混凝土运输一般采用水泥罐车或自卸式汽车。对于运输过程的保温需注意以下几点：一是要确保拌和混凝土快装，不能长时间等混凝土的拌和；二是要确保已装混凝土的快运、快卸，保持道路畅通，快速下料，以减少运输环节的热量损失；三是要对运输车辆加保温棚或用帆布等物覆盖。

（四）混凝土浇筑过程的保温措施

要合理选择浇筑方法，组织好浇筑程序，协调好卸料、平仓、碾压或振捣各工艺之间的关系，尽可能缩短混凝土成型时间，促进混凝土的快速凝固，为快速养护保温创造条件，从而增强混凝土的早期强度。

（五）混凝土养护过程的保温措施

1.覆盖保温法。它是指混凝土浇捣后，在表面用保温材料覆盖或利用水泥与水起水化作用所放出的热量以及原材料的预热，共同维持混凝土在冻结前达到要求强度的温度。常用保温材料有：草垫、草帘、油毡、麻袋、塑料布、帆布等，利用这些材料和透气材料做两三层覆盖，确保水工混凝土不受冻。

2.加热养护法。它是指用外部热源对混凝土加热养护，通常有以下五种方法，一是热水喷洒养护：就是利用热水（低于80℃）对已成型混凝土定期进行喷洒、养护，使混凝土达到较高的温度与湿度，促进混凝土强度增长；二是蒸汽养护：就是利用热蒸汽加热养护混凝土，使已成型混凝土得到较高的温度和湿度，促进水化凝固作用和混凝土强度的增长；三是暖棚法：就是在混凝土结构周围用保温材料搭成棚，并在棚内安设热风机、蒸汽热管等热源，使棚内温度保持在15℃～20℃以上。该方法只适用于小范围的混凝土，对于大中型混凝土养护费用较高，一般不采用；四是电热垫法：就是用一种特制的棉垫，棉垫中加入电阻丝，把这种类似于电热毯的垫子覆盖在混凝土的表面，根据气温情况，通入50V～110V的电源，以维持混凝土温度，促进混凝土快速固化、强化；五是电热极法：就是用钢筋或薄铁片作电极插入混凝土中或事前就预埋在混凝土中，通入50V～100V的电压，直接对混凝土加热，使其尽快达到抗冻强度。该法由于耗电量大，大体积混凝土比较少用。

三、冬季施工应注意事项

拌和混凝土前，应用热水或蒸汽冲洗搅拌机，并将水和冰除去。如使用外加剂，应把外加剂预热，温度须低于80℃。冬季混凝土拌和时间应比常温季节适当延长。混凝土搅拌机应设在暖棚内，有采暖设备，棚内温度应高于5℃。浇筑前和施工过程中，应清除钢筋、模板和浇筑设施上附着的冻雪和冻块，严禁把雪块带入仓内。低温季节施工的模板，一般在整个季节中都不宜拆除，如需拆除，要等混凝土强度大于允许受冻的临界强度时才开，拆除后要采取保温措施。低温施工要随时注意温度的检查。