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吴侃
中国水利水电第十二工程局有限公司 科研所
关键词：华能左权电厂，第三方试验室，混凝土冬期施工现象不可避免。文章就冬期施工中遇到的各种问题进行了阐述，从温度影响、材料选择、骨料控制、混凝土的拌制、预养期等方面，分析了混凝土冬期施工的特性，并提出了切实可行的应对措施，以期在施工实践中起到指导作用。
关键词：混凝土；冬季施工；材料选择；控制措施
一、工程地址及简介
华能左权电厂地处太行山下，大部分地区海拔在1200米左右，最高峰海拔为2141米，最低谷海拔为650米。地处内陆，属温带大陆季节性气候。常年日照2570小时，四季平均气温7.4°C，昼夜温差15°C——21°C，，冬季气温一般在零下15℃左右，最低温度在零下20℃以内，受华能左权煤电有限责任公司委托，我单位于2010年1月7日进场筹建第三方土建试验室，向本工程所有参建单位，对场内土建工程的原材料、半成品和成品进行《試验检测服务协议》范围内的检验、试验、检测。由于受到工期制约，施工单位都要抢抓工期，许多工程在冬季都要施工，这就给混凝土施工带来很大的难度，特别是当混凝土凝结或已凝结但尚未取得足够的强度时受冻，混凝土就会产生胀裂，出现裂缝，导致混凝土被破坏。
二、混凝土冬期施工的概念
当日平均气温降到5℃或5℃以下，或者最低气温降到0℃或0℃以下时，这时进行混凝土施工就是混凝土冬期施工。混凝土工程在冬期施工必须采用特殊的技术措施进行施工。
混凝土为什么怕冻呢？这与混凝土的本身特性有关，混凝土拌合物浇筑以后能逐渐凝结和硬化，直至获得很高的强度，这都是水泥水化作用的结果，而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化，当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当日平均气温降到5℃或5℃以下时，这时的水泥水化作用减慢，强度增长相应较慢。当温度降到0℃及0℃以下时，存在于混凝土中的水有一小部分开始结冰，逐渐由液相水变为固相水，也就是说，存在于混凝土中的水完全变成冰，水泥的水化作用基本停止，此时强度就不再增长。混凝土中的水变成冰后，体积膨胀，内部产生很大的胀应力，使混凝土受到不同成度的破坏而降低强度。同时，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花，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而使混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性，影响功能性和结构安全，同时也给工程增加很多费用，带来不必要的浪费，如何从根本上解决这个问题，必须分析冬季施工的特点、特征，有针对性的制定施工方案，以保证冬季施工质量。
不难看出，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝强度增长的关键。只要保证刚浇筑的混凝土，在强度不低于设计强度30%以前，对混凝土保温养护，即正温浇筑，正温养护，使其在正温情况下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，加快混凝土的凝结强度，在混凝土冻结前使其强度达到30%以上，这样就可以避免混凝土冻害。
三、对材料选择、加热及控制措施
1.材料选择。冬季施工中配制混凝土用的水泥，应优先选用活性高、水化热量大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，不宜用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。蒸汽养护时用的水泥品种经实验确定。水泥的强度等级不应低于42.5，最小水泥用量不宜少于300kg/m3，水灰比不应大于0.6。骨料应选用没有碱活性物质的骨料，严格控制水泥、外加剂的含碱量。污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸盐超过1%的水不得使用。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物等，对混凝土有侵蚀作用，而且会造成钢筋锈蚀。因此，海水不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。当最低气温在0℃左右时，可以选用地下水，地下水的温度都在5℃以上，用地下水拌混凝土可以保证正温浇筑混凝土。混凝土浇筑时间最好是在上午9时至下午14时。
2.材料加热。水泥不得直接加热，使用前1～2d运到暖棚存放，暖棚温度宜在5℃以上。因为水的比热是砂、石骨料的5倍左右，所以冬期拌制混凝土时应优先采用加热水的方法，但加热温度不得超过有关规定。水的加热方法有三种：用锅烧水、用蒸汽加热水和用电极加热水。骨料的加热方法有：将骨料放在铁板上面，底下燃烧直接加热，或者通过蒸汽管、电热线加热等，实际操作中很少用。但不得用火焰直接加热骨料。加热的方法因地制宜，但以蒸汽加热方法为好。其优点是加热温度均匀，热效率高。缺点是骨料中的含水量增加。但要注意的是：原材料不论用何种方法加热，在设计加热设备时，必须先求出每天的最大用料量和要求达到的温度，根据原材料的初温和比热，求出需要的总热量。同时考虑加热过程中热量的损失。有了要求的总热量，就可以决定采用热源的种类、规模和数量。本工程施工时，主要是用锅烧水法加热。
3.骨料控制。骨料要求提前清洗和贮备，做到骨料清洁，无冻块和冰雪。冬期骨料所用贮备场地应选择地势较高不积水的地方。冬期施工拌制混凝土的砂、石温度要符合热工计算需要的温度。
四、混凝土的搅拌、运输和浇筑
1.混凝土不宜在露天搅拌，应尽量搭设暖棚，优先选用大容量的搅拌机，以减少混凝土的热量损失。搅拌前，用热水或蒸汽冲洗搅拌机。混凝土的拌和时间比常温规定时间延长50%。由于水泥和80℃左右水拌和会发生聚凝现象，所以在材料投放时，应先将水和砂石投入拌和，然后加入水泥。若能保证水泥和热水不直接接触，水可以直接加热到100℃。
2.混凝土在运输过程中应保证混凝土不离析，不产生分层，不丧失塑性。如有离析现象，必须在浇筑前进行二次搅拌。运至浇筑地点后，应具有符合浇筑时所规定的坍落度。混凝土应以最少的转运次数、最短的时间从搅拌地点运至浇筑地点，保证混凝土从搅拌机中卸出后浇筑完毕的延续时间不超过有关规定。运输工作应保证混凝土的浇筑工作连续进行。运送混凝土的容器应严密，不漏浆，容器的内壁应平整光洁，不吸水。粘附的混凝土残渣应及时清除。要使用大容积的运输工具并加以适当保温。
3.混凝土在浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，尽量加快混凝土的浇筑速度，防止热量散失过多。混凝土拌和物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。采用加热养护时，混凝土养护前的温度不低于2℃，常规情况下混凝土养护先铺一层塑料薄膜，然后用草帘覆盖，或者铺上厚20cm左右的稻杆、麦杆之类的杂草来保温、保湿，基本上能达到加热养护的效果。
4.在施工操作上要加强混凝土的振捣，尽可能提高混凝土的密实程度。冬期振捣混凝土要采用机械振捣，振捣时间应比常温时有所增加。
5.加热养护整体式结构时，施工缝的位置应设置在温度应力较小处。加热温度超过40℃时，由于温度高，势必在结构内部产生温度应力。因此在施工前应征求设计单位的意见，在跨内适当的位置设置施工缝，留施工缝处，在水泥终凝后立即用3～5个大气压的气流吹除结合部的水泥膜、污水和松动石子，继续浇筑时，为使新老混凝土牢固结合，不产生裂缝，要对旧混凝土表面进行加热，使其温度和新浇筑混凝土入模温度相同。
6.为了保证新浇筑混凝土与钢筋可靠的粘接，当气温在-15℃以下时，直径大于25mm的钢筋和预埋件，可喷热风加热至5℃，并清除钢筋上的污土和锈渣。
7.冬期不得在强冻胀性地基上浇筑混凝土。这种土冻胀变形大，如果地基土遭冻，必然引起混凝土的冻害及变形。在弱冻胀性地基上浇筑时，地基上应进行保温，以免遭冻。
8.针对不同冬期温度，我试验室为了满足施工需要，分别出具了（5～0）℃的混凝土配合比，（0～-5）℃的混凝土配合比，（-10～-5）℃的混凝土配合比，（-20-10）℃的混凝土配合比，确保混凝土质量处于受控状态。
五、结语
混凝土的冬期施工虽然有不少的难度和困难，只要我们能认真分析混凝土冬期施工的性能、特性，找出混凝土冬期施工的规律性，因地制宜地做好冬期施工的准备工作，只要措施得当，工序质量得到保证，混凝土冬期施工的难度就会迎刃而解。当然我们在混凝土施工过程中应尽量避免冬期施工，毕竟冬期施工难度大，额外增加的费用很多。只有在不可避免的情况下，必须在冬期施工的情况下，我们才能运用混凝土冬期施工的方法、措施进行施工。
中国水利水电第十二工程局有限公司 科研所
关键词：华能左权电厂，第三方试验室，混凝土冬期施工现象不可避免。文章就冬期施工中遇到的各种问题进行了阐述，从温度影响、材料选择、骨料控制、混凝土的拌制、预养期等方面，分析了混凝土冬期施工的特性，并提出了切实可行的应对措施，以期在施工实践中起到指导作用。
关键词：混凝土；冬季施工；材料选择；控制措施
一、工程地址及简介
华能左权电厂地处太行山下，大部分地区海拔在1200米左右，最高峰海拔为2141米，最低谷海拔为650米。地处内陆，属温带大陆季节性气候。常年日照2570小时，四季平均气温7.4°C，昼夜温差15°C——21°C，，冬季气温一般在零下15℃左右，最低温度在零下20℃以内，受华能左权煤电有限责任公司委托，我单位于2010年1月7日进场筹建第三方土建试验室，向本工程所有参建单位，对场内土建工程的原材料、半成品和成品进行《試验检测服务协议》范围内的检验、试验、检测。由于受到工期制约，施工单位都要抢抓工期，许多工程在冬季都要施工，这就给混凝土施工带来很大的难度，特别是当混凝土凝结或已凝结但尚未取得足够的强度时受冻，混凝土就会产生胀裂，出现裂缝，导致混凝土被破坏。
二、混凝土冬期施工的概念
当日平均气温降到5℃或5℃以下，或者最低气温降到0℃或0℃以下时，这时进行混凝土施工就是混凝土冬期施工。混凝土工程在冬期施工必须采用特殊的技术措施进行施工。
混凝土为什么怕冻呢？这与混凝土的本身特性有关，混凝土拌合物浇筑以后能逐渐凝结和硬化，直至获得很高的强度，这都是水泥水化作用的结果，而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化，当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当日平均气温降到5℃或5℃以下时，这时的水泥水化作用减慢，强度增长相应较慢。当温度降到0℃及0℃以下时，存在于混凝土中的水有一小部分开始结冰，逐渐由液相水变为固相水，也就是说，存在于混凝土中的水完全变成冰，水泥的水化作用基本停止，此时强度就不再增长。混凝土中的水变成冰后，体积膨胀，内部产生很大的胀应力，使混凝土受到不同成度的破坏而降低强度。同时，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花，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而使混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性，影响功能性和结构安全，同时也给工程增加很多费用，带来不必要的浪费，如何从根本上解决这个问题，必须分析冬季施工的特点、特征，有针对性的制定施工方案，以保证冬季施工质量。
不难看出，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝强度增长的关键。只要保证刚浇筑的混凝土，在强度不低于设计强度30%以前，对混凝土保温养护，即正温浇筑，正温养护，使其在正温情况下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，加快混凝土的凝结强度，在混凝土冻结前使其强度达到30%以上，这样就可以避免混凝土冻害。
三、对材料选择、加热及控制措施
1.材料选择。冬季施工中配制混凝土用的水泥，应优先选用活性高、水化热量大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，不宜用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。蒸汽养护时用的水泥品种经实验确定。水泥的强度等级不应低于42.5，最小水泥用量不宜少于300kg/m3，水灰比不应大于0.6。骨料应选用没有碱活性物质的骨料，严格控制水泥、外加剂的含碱量。污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸盐超过1%的水不得使用。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物等，对混凝土有侵蚀作用，而且会造成钢筋锈蚀。因此，海水不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。当最低气温在0℃左右时，可以选用地下水，地下水的温度都在5℃以上，用地下水拌混凝土可以保证正温浇筑混凝土。混凝土浇筑时间最好是在上午9时至下午14时。
2.材料加热。水泥不得直接加热，使用前1～2d运到暖棚存放，暖棚温度宜在5℃以上。因为水的比热是砂、石骨料的5倍左右，所以冬期拌制混凝土时应优先采用加热水的方法，但加热温度不得超过有关规定。水的加热方法有三种：用锅烧水、用蒸汽加热水和用电极加热水。骨料的加热方法有：将骨料放在铁板上面，底下燃烧直接加热，或者通过蒸汽管、电热线加热等，实际操作中很少用。但不得用火焰直接加热骨料。加热的方法因地制宜，但以蒸汽加热方法为好。其优点是加热温度均匀，热效率高。缺点是骨料中的含水量增加。但要注意的是：原材料不论用何种方法加热，在设计加热设备时，必须先求出每天的最大用料量和要求达到的温度，根据原材料的初温和比热，求出需要的总热量。同时考虑加热过程中热量的损失。有了要求的总热量，就可以决定采用热源的种类、规模和数量。本工程施工时，主要是用锅烧水法加热。
3.骨料控制。骨料要求提前清洗和贮备，做到骨料清洁，无冻块和冰雪。冬期骨料所用贮备场地应选择地势较高不积水的地方。冬期施工拌制混凝土的砂、石温度要符合热工计算需要的温度。
四、混凝土的搅拌、运输和浇筑
1.混凝土不宜在露天搅拌，应尽量搭设暖棚，优先选用大容量的搅拌机，以减少混凝土的热量损失。搅拌前，用热水或蒸汽冲洗搅拌机。混凝土的拌和时间比常温规定时间延长50%。由于水泥和80℃左右水拌和会发生聚凝现象，所以在材料投放时，应先将水和砂石投入拌和，然后加入水泥。若能保证水泥和热水不直接接触，水可以直接加热到100℃。
2.混凝土在运输过程中应保证混凝土不离析，不产生分层，不丧失塑性。如有离析现象，必须在浇筑前进行二次搅拌。运至浇筑地点后，应具有符合浇筑时所规定的坍落度。混凝土应以最少的转运次数、最短的时间从搅拌地点运至浇筑地点，保证混凝土从搅拌机中卸出后浇筑完毕的延续时间不超过有关规定。运输工作应保证混凝土的浇筑工作连续进行。运送混凝土的容器应严密，不漏浆，容器的内壁应平整光洁，不吸水。粘附的混凝土残渣应及时清除。要使用大容积的运输工具并加以适当保温。
3.混凝土在浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，尽量加快混凝土的浇筑速度，防止热量散失过多。混凝土拌和物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。采用加热养护时，混凝土养护前的温度不低于2℃，常规情况下混凝土养护先铺一层塑料薄膜，然后用草帘覆盖，或者铺上厚20cm左右的稻杆、麦杆之类的杂草来保温、保湿，基本上能达到加热养护的效果。
4.在施工操作上要加强混凝土的振捣，尽可能提高混凝土的密实程度。冬期振捣混凝土要采用机械振捣，振捣时间应比常温时有所增加。
5.加热养护整体式结构时，施工缝的位置应设置在温度应力较小处。加热温度超过40℃时，由于温度高，势必在结构内部产生温度应力。因此在施工前应征求设计单位的意见，在跨内适当的位置设置施工缝，留施工缝处，在水泥终凝后立即用3～5个大气压的气流吹除结合部的水泥膜、污水和松动石子，继续浇筑时，为使新老混凝土牢固结合，不产生裂缝，要对旧混凝土表面进行加热，使其温度和新浇筑混凝土入模温度相同。
6.为了保证新浇筑混凝土与钢筋可靠的粘接，当气温在-15℃以下时，直径大于25mm的钢筋和预埋件，可喷热风加热至5℃，并清除钢筋上的污土和锈渣。
7.冬期不得在强冻胀性地基上浇筑混凝土。这种土冻胀变形大，如果地基土遭冻，必然引起混凝土的冻害及变形。在弱冻胀性地基上浇筑时，地基上应进行保温，以免遭冻。
8.针对不同冬期温度，我试验室为了满足施工需要，分别出具了（5～0）℃的混凝土配合比，（0～-5）℃的混凝土配合比，（-10～-5）℃的混凝土配合比，（-20-10）℃的混凝土配合比，确保混凝土质量处于受控状态。
五、结语
混凝土的冬期施工虽然有不少的难度和困难，只要我们能认真分析混凝土冬期施工的性能、特性，找出混凝土冬期施工的规律性，因地制宜地做好冬期施工的准备工作，只要措施得当，工序质量得到保证，混凝土冬期施工的难度就会迎刃而解。当然我们在混凝土施工过程中应尽量避免冬期施工，毕竟冬期施工难度大，额外增加的费用很多。只有在不可避免的情况下，必须在冬期施工的情况下，我们才能运用混凝土冬期施工的方法、措施进行施工。