第三節(jié)　混凝土冬期施工

一、混凝土冬期施工的條件和要求

混凝土的凝結、硬化是由于水泥顆粒與水接觸后發(fā)生水化作用，水泥顆粒中的礦物質發(fā)生分解，析出一種凝膠，將混凝土中的砂、石膠結在一起。溫度的高低對水化作用有很大影響。溫度高，水化作用的進展就迅速、完全，混凝土的強度增長也快；溫度低，則水化作用緩慢。當溫度降到0℃以下時，水泥的水化作用就基本停止。當溫度低于-3℃時，混凝土中水會結成冰，水泥顆粒不能和冰發(fā)生化學反應，這時水泥、砂、石和冰形成了一種互相不起作用的混合物，強度無法增長，而且水冰凍后體積膨脹（大約膨脹8％～9％），此時所產生的凍脹力常大于水泥硬化時的初期強度，可使混凝土發(fā)生不同程度的凍脹破壞。由于凍脹，破壞了水泥與砂石之間的黏結力，降低了混凝土強度。同時它的強度損失不論受凍時間長短，都不再恢復。冰塊融化后會形成空隙，從而降低了混凝土的密實性和耐久性。

試驗證明：混凝土遭受凍結后的危害程度，與遭凍的時間早晚以及混凝土的水灰比有關。混凝土在終凝前受凍結，要比終凝后嚴重得多，而且難以挽回。對于水灰比大于0.7的混凝土，當其強度增長到設計強度的30％以上，并且不低于5MPa以后，如再受凍結，對其強度影響就不大了，只不過是強度增長緩慢而已，待開凍后仍能繼續(xù)增長；對于水灰比小于0.6的混凝土，其強度增長到設計強度的l5％～20％以上時，如再受凍，則影響也不大。

考慮到溫度對混凝土強度的影響，為了確保混凝土工程的質量，有以下幾點規(guī)定。

（1）當工地晝夜平均氣溫低于+5℃或最低氣溫低于-3℃時，混凝土施工應按冬期施工辦理。

（2）冬期施工期間，當用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制混凝土，且其抗壓強度達到設計強度的30％前，不得受凍；用礦渣硅酸鹽水泥配制混凝土，且其抗壓強度達到設計強度的40％前，也不得受凍。C15及其以下的混凝土，當其抗壓強度未達到5MPa前，也不得受凍。

（3）冬期施工中，混凝土結構物須達到100％的設計強度后，才允許承受全部的設計荷載。

（4）水及骨料應按熱工計算和實際試拌，確定滿足混凝土澆注需要的加熱溫度。

如需加熱時，首先應將水加熱，其加熱溫度不宜高于80℃，當骨料不加熱時，水可加熱至80℃以上，但應先投入骨料和已加熱的水，拌勻后再投入水泥。

當加熱水尚不能滿足要求，可將骨料均勻加熱，其加熱溫度不應高于60℃。片石混凝土摻用的片石可預熱。

水泥不得直接加熱，宜在使用前運入暖棚內預熱。

當拌制的混凝土出現坍落度減少或發(fā)生速凝現象時，應重新調整材料的加熱溫度。混凝土攪拌時間宜較常溫施工延長50％。

（5）冬期施工中混凝土開始養(yǎng)護時的溫度，可按其施工方案通過熱工計算確定，但不得低于5℃。細薄截面結構不宜低于10℃。

（6）拆模工作應符合下列規(guī)定：

①當混凝土已達到拆模強度要求，并符合抗凍強度規(guī)定后，方可進行拆模。

②混凝土與環(huán)境溫差不得大于15℃，當溫差在10℃以上但小于15℃時，拆除模板后應暫時覆蓋混凝土的外露面。

③采用外部熱源加熱養(yǎng)護的混凝土，如養(yǎng)護完畢后氣溫尚在零下，應在混凝土冷卻至5℃以下后，方可拆除模板和保溫層。

二、混凝土冬期施工的準備工作

（一）氣象調查

在未進入冬期施工以前，要調查施工地區(qū)的冬季氣象資料（如歷年的氣溫、風向、風速等），并與附近氣象臺（站）聯系，及時了解氣象變化情況。在工地也應進行必要的氣象觀測，以便正確掌握氣象情況，擬定冬期施工措施。

（二）安排計劃

根據施工任務及施工條件，安排冬期施工項目、數量和開竣工日期等。凡不利于冬期施工的項目，如大跨拱、高橋、隧道洞口及其附屬部分，或分散在線路上的零星工程等，宜避免安排在冬期施工。

（三）選擇具體施工方法

根據工程種類、氣象及施工條件，選擇施工方法，確定混凝土澆注和養(yǎng)護期間的溫度，以及養(yǎng)護的具體方法。

（四）提前備料

砂石骨料在進入冬期以前開采、篩洗完畢，并保持其干燥和清潔。其他工程材料、防寒材料、燃料及機具設備等，也應因地制宜，就地取材，準備充分。

冬期施工除了貫徹執(zhí)行常溫施工的各項技術責任制度外，還應建立具體的責任制度，對各項工作均要嚴格按照規(guī)范與設計要求去進行。冬期施工的安全技術工作非常重要，所以必須針對不安全因素，制訂切實可行的安全技術措施。應特別注意防火、防滑、防燙傷和防中毒等諸項工作。

三、混凝土冬期施工的養(yǎng)護方法

在冬期施工中，為了保證混凝土在凍結前達到要求的強度，混凝土的養(yǎng)護方法應根據工程類別、氣象條件、材料來源和工期等要求，通過熱工計算及經濟技術分析，選擇下列兩類施工方法：一類是在養(yǎng)護期間不需對混凝土加熱的蓄熱法、摻外加劑法、負溫早強混凝土法和綜合法；另一類是需利用外部熱質對混凝土加熱的暖棚法、蒸汽加熱法和熱綜合法。當經濟、技術上認為有利時，也可采用電熱法或其他養(yǎng)護方法。

（一）蓄熱法（保溫法）

蓄熱法是以保溫覆蓋為主，利用水泥水化熱，并根據需要適當將水和砂石預熱，滿足熱工計算要求的養(yǎng)護方法。采用該法時，應結合降低水灰比、減少用水量，采用低流動性或干硬性混凝土。并應采用機械攪拌和機械振搗，或增加攪拌時間，使水泥顆粒與水進行充分水化作用，以促使水泥熱量的增加。混凝土澆注振搗后，在其表面用保溫材料加以覆蓋，以減少熱量損失和混凝土的冷卻速度，保證混凝土在正溫度環(huán)境下達到預定強度。

蓄熱法適用于施工時氣溫不太低的各種混凝土。當建筑物體積較小或氣溫較低時，可采用雙層模板內加保溫材料的措施。

蓄熱法施工比較簡單、經濟，在混凝土養(yǎng)護時并不需要再增加熱設備，減少了冬期施工的費用，所以冬期施工時應盡量考慮采取蓄熱法。當該法不能滿足施工要求時，才考慮選用其他方法，或和其他方法配合使用。

（二）暖棚法

暖棚法就是在混凝土澆注地點用保溫材料搭成暖棚，在棚內生火，使溫度提高，混凝土的養(yǎng)護如在常溫中一樣。用火爐時應特別注意防火和防止煤氣中毒，棚上部要留氣窗，棚內底部溫度不得低于5℃，且混凝土表面應保持濕潤。注意要使火爐熱量均勻發(fā)散，不要使其緊靠混凝土，否則混凝土會產生局部變形干裂，養(yǎng)護時還要經常澆水，并在火爐上加熱水，以散發(fā)蒸汽，保持棚內一定的濕度。

暖棚法養(yǎng)護混凝土是一種好辦法，但其費用較大，因此，在工程量較集中且面積不大時才考慮采用。

（三）負溫早強混凝土法

這種方法是在用熱材料拌制的混凝土中加入一定數量的化學劑，使其能在初始養(yǎng)護的短時間內在正常溫度下硬化，獲得一定早期強度后，能在一定的負溫條件下繼續(xù)硬化，并獲得臨界抗凍強度。

促使混凝土早強的化學劑有氯化鈣及氯化鈉，其摻量應由試驗確定。也可根據混凝土澆注后最初3d內預計達到最低氣溫，按表1-6選用。

摻用氯化鈣的混凝土，應用普通水泥，混凝土中水灰比不能大于0.65，在拌制時要適當延長攪拌時間，注意要拌和均勻，并必須振搗密實。

用以降低水的冰點的化學劑，一般用氯化鈉（食鹽）。氯化鈉摻量一般為水質量的3％～5％，在-5℃以上的氣溫下混凝土可以不受凍結。

無論是摻氯化鈣或氯化鈉，事先應按比例調成溶液，再在攪拌時均勻加入。決不可將固體狀態(tài)的氯化鈣或氯化鈉直接撒在混凝土中。氯化鈣與氯化鈉可以同時使用，但在分別調成溶液后才可摻入。

氯化鈣和氯化鈉的摻用雖然比較簡便，但不適用于鋼筋混凝土工程、預應力混凝土工程、防水工程、耐熱工程及直流電源附近的工程。