混凝土工程冬期施工质量控制与技术分析

2015-04-15闫华

焦作大学学报 2015年3期

关键词：保温材料水化骨料

闫华

（焦作市房管局住宅开发公司，河南焦作 454000）

混凝土工程冬期施工质量控制与技术分析

闫华

（焦作市房管局住宅开发公司，河南焦作 454000）

混凝土在低温条件下凝结强度缓慢，而且可能引起内部结冰，导致混凝土疏松，强度和耐久性受到严重损失。混凝土工程冬期施工的质量一般都难以控制，文章从混凝土强度损失的原因、常见质量问题、施工技术、养护等几个方面，详细分析了混凝土冬期施工过程中可能出现的质量问题，并提出控制对策，对混凝土工程冬期施工的质量提升具有良好促进作用。

混凝土；冬期施工；临界强度

混凝土施工与温度关系密切，温度是混凝土组成材料及配合比之外影响混凝土水化作用速度的最主要因素，是决定混凝土强度的主要因素。温度越低，水化作用的速度越缓慢，水化时间越长，极易产生各种质量问题，需要采取优化控制策略避免问题的产生。

1.混凝土的技术要求及低温施工强度损失的原因

水泥的水化反应是放热反应，水化热对冬期混凝土施工是有益的，可促进水泥的水化，混凝土温度升高，水化作用加快，强度增长较快。影响混凝土强度的主要因素包括：混凝土基本成分、搅拌与振捣程度和混凝土的养护。《水工混凝土施工规范》规定，当室外3日平均气温连续低于5℃以下或最低气温低于-3℃以下，或者温和地区的日平均气温稳定在3℃以下，混凝土施工就应该采取相应的冬期施工措施。低温季节施工时混凝土入模温度不应低于10℃。应合理选择混凝土施工时间和加强养护，在寒潮到达之前混凝土强度要达到设计强度的50%，且不低于5-10Mpa。而当温度降低到0℃时，致使混凝土中的水有一部分开始结冰，水由液相变化为固相，水化作用基本停止，此时强度不再增长，使混凝土受到不同程度的破坏而降低强度，同时还会在骨料和钢筋表面产生较大的冰晶，减弱水泥浆与钢筋的粘结力，影响混凝土的抗压强度，同时降低混凝土的密实性和耐久性。

因此，冬期施工中提高混凝土的早期强度，使混凝土在成型后蓄热养护期间尽快达到抗冻允许的临界强度，确保混凝土一定的浇筑温度，是防止混凝土冻害发生的关键。

2.混凝土冬期施工常见质量问题及原因分析

混凝土拌合物在浇灌后，受水泥水化作用的影响会逐渐地凝结与硬化，直至获得最终的强度。冬期施工所表现的质量问题主要有以下几个方面。

（1）混凝土裂缝。混凝土裂缝的产生有多种原因，钢筋锈蚀引起混凝土体积扩大，造成混凝土和主筋方向产生大量裂缝。混凝土中水分的移动带来的压力易造成混凝土轴向开裂，早期强度过低，失水速度过快同样会引起混凝土不同程度的裂缝产生。

（2）混凝土结构松散和表面起灰。具体表现在外观上有冰晶状体，敲击有空洞，骨料之间粘接作用弱，抵抗外力能力弱。混凝土配制时水灰比过大，造成离析及泌水现象，导致砂浆和骨料分离，骨料外漏，导致表面起灰。

（3）混凝土水分转移和表层返霜。混凝土在温度低、压力大及湿度低等多重作用下，易造成其中的水分由边沿向中心转移，导致内部空隙的产生。表面随着水分的蒸发在表面形成结晶腐蚀。

以上问题都能导致混凝土强度降低，耐久性下降，达不到设计要求。为了减少周围环境及温度对混凝土浇筑质量的影响，必须采取较为严格的施工工艺和技术。

3.混凝土工程冬期施工主要技术措施和养护方法

在冬期混凝土施工中，应解决三个问题：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。冬期施工中配制混凝土用的水泥应优先选用活性高、水化热高的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。水泥的标号不低于42.5Mpa，最少水泥用量不少于300kg/m3，混凝土搅拌时水灰比不应大于0.6。拌制混凝土所用的骨料应保持清洁，不得含有冰雪冻块等其他易冻裂物质，但严禁直接加热水泥。实际工程中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况，水泥的品种型号，早强剂、减水剂、抗冻剂的使用条件来选择合理施工方法，以提高混凝土的早期强度。

3.1 随时监测水温、环境温度、混凝土出机温度、到达现场温度和入模温度，做好测温记录。混凝土不易露天搅拌，搅拌站应搭设暖棚，优先选用大容量的搅拌机，以减少搅拌过程中的热量损失。混凝土搅拌时间应比常温情况下延长50%左右。混凝土的出机温度不宜低于10℃。混凝土运输过程中应采取保温措施，同时应保证混凝土的易和性，应尽量减少运输时间和运输距离，保证混凝土的入模温度在5℃以上。混凝土浇筑前应清除钢筋及模板上的冰雪和污垢，尽量加快混凝土的浇筑速度，防止热量散失过多。混凝土浇筑后应及时采取机械振捣，振捣时间应比常温时适当延长。

3.2 混凝土养护方法，应根据技术经济比较和经热工计算确定。同时要注意以下几点。

3.2.1 冬季浇筑的混凝土，由正温转入负温养护前，混凝土的抗压强度不应低于设计强度的50%，对于C10以下的混凝土不得小于5Mpa。

3.2.2采用的保温材料，应保持干燥。保温材料不宜直接覆盖在刚浇筑完毕的混凝土层上，可先覆盖塑料薄膜，上部再覆草袋，麻袋等保温材料。保温材料的铺设厚度为：一般情况下0℃以上铺一层；0℃以下铺二层或三层；大体积混凝土浇筑及二次抹面压实后应立即覆盖保温，其保温层厚度、材质应根据计算确定。

3.2.3 在模板外部保温时，除基础可随浇筑保温外，其它结构必须在设置保温材料后方可浇筑混凝土。钢模表面可先挂草帘、麻袋等保温材料并扎牢，然后再浇筑混凝土。拆模后的混凝土也应及时覆盖保温材料，以防混凝土表面温度的骤降而产生裂缝。

3.2.4 低温混凝土的养护方法有蓄热法、暖棚法、外部加热法等。

（1）蓄热法。主要用于气温低于-10℃，结构比较重大的工程。首先对原材料和骨料进行加热，或采用加热水的方法，且不易超过60℃，使混凝土在搅拌、运输和浇筑以后，有相当的储备热量，加快水泥水化放热。

（2）外部加热法。主要用于气温-10℃以上，构件不厚的工程。通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传递给混凝土，或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件正常硬化。

（3）外加剂。在-10℃以上的气温中，混凝土掺加一定比例的能降低水的冰点的化学剂，使混凝土在负温下仍处于液相状态，继续水化作用，使混凝土强度继续增长。混凝土冬期施工中使用的外加剂主要有：早强剂、防冻剂、减水剂和引气剂，可以起到早强、抗冻、促凝、减水和降低冰点的作用。

4.施工过程的控制和注意事项

（1）严格控制混凝土配置时的水灰比是很重要的施工环节，水灰比中的水分必须将骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分考虑在内。防止或控制有害裂缝的发生，通过减少运输距离，将装卸次数降低到最小。

（2）施工过程中注意事项。在冬期混凝土施工时不宜在强冻胀性地基上进行浇筑，而应在弱冻地基上进行。在浇筑的混凝土间断处可用混凝土填实并加热养护。分层浇筑厚大的整体结构时，在已浇筑的混凝土未覆盖上一层混凝土前的温度，不应低于计算规定温度，且不得低于2℃。雨雪天气不宜露天浇筑混凝土，当需要施工时应采取确保混凝土质量的措施，及时在结构合理部位留置施工缝。

5.施工后的养护

混凝土浇筑完毕后，应按施工技术方案及时采取有效的养护措施。在浇筑完毕后的12H以内对混凝土加以覆盖并保湿养护，在负温情况下养护严禁浇水，且外漏表面必须覆盖。混凝土浇水养护时间：对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不得小于7d，对掺用缓凝剂和外加剂或抗渗要求的混凝土，不得小于14d。混凝土抗压强度试件留置应按国家标准留置，同时应增设不少于2组同条件养护试件，一组用于检查混凝土受冻临界强度，另一组用于检查混凝土拆模强度或支撑强度或负温转正温后的强度检查。