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摘要: 冬季施工是指根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续5d稳定低于5℃时混凝土工程的施工。新浇筑的混凝土在养护初期遭受冻结，不仅影响混凝土强度的正常增长，使其不能达到设计强度，而且严重影响混凝土的质量及耐久性，作者就自己的施工经验剖析混凝土受冻的原因，介绍了混凝土冬季施工的方法。
关键词：混凝土；冬季施工 ；技术
Abstract: The winter construction refers to according to the local data of the temperature of the concrete construction for many years, the average temperature of the outdoor consecutive 5D stable below 5℃. The new pouring concrete subjected to freezing in the maintenance period, not only affect the normal growth of the strength of concrete, so that it can not reach the design strength, but also seriously affect the quality and durability of concrete, the author analyzes the reason of frozen concrete construction experience, introduces the method of concrete construction in winter.
Key words: concrete; winter construction; Technology
中图分类号：TU74
一、混凝土冬季受冻的一般原因
混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝士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的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相(水)变为固相(水)。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止此时强度就不再增长。
水变成冰后，体积约增长约9％，同时产生约2500kg/cm2的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏(即旱期受冻破坏)而降低强度。此外，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凌，减弱水泥浆与骨科和钢筋的粘结力.从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，叉会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。由此可见，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。试验研究还表明，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。
混凝土化冻后(即处在正常温度条件下)继续养护，其强度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高(如达到R28的35％)的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短，获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同程度的损失。由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝士获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界强度，即可达到预期效果。对于临界强度，各国规定取值不等，我国规定为：冬季施工期間，用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土，在抗压强度达到设计强度的40％及5Mpa前不得受冻；用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，在抗压强度达到设计强度的50％前，不得受冻；未采取抗冻措施的浆砌砌体，在砂浆抗压强度达到70％前不得受冻。
二、 冬季施工采取的主要技术措施
1.优选原材料，合理设计配合比
（1）冬季施工选用混凝土水泥的原则是早期强度较高，能较早地达到耐冻的强度。配制混凝土时，宜优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级不宜低于42.5，最小水泥用量不应少于300kg/m3，水灰比不应大于0.5。采用蒸汽养护时，宜优先选用矿渣硅酸盐水泥。用加热法养护掺外加剂的混凝土，严禁使用高铝水泥，因为在硬化过程化中，环境温度如超过25～30℃，则由于水化将形成水化铝酸三钙，使强度大大降低，故不能用加热法养护用高铝水泥拌制的混凝土。使用其他品种的水泥时，应注意其掺和料对混凝土强度、抗冻、抗渗等性能的影响。
（2）拌制混凝土所采用的骨料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其它易冻裂物质。拌和水中不得含有导致延缓水泥正常凝结硬化及引起钢筋、混凝土腐蚀的离子。
（3)混凝土中宜掺减水剂、引气性减水剂、早强剂、防冻剂或掺复合型外加剂，以提高混凝土的抗冻性，以促进强度发展。选用的外加剂，应符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）中相关规定，选用外加剂时还需注意以下几个问题：
(4)应根据制定的冬期施工方案，通过技术经济比较，确定所选用的外加剂品种。其质量应符合国家一等品要求。用含碱的早强剂、防冻剂的混凝土，为防止碱集料反应，应控制混凝土中总的碱含量，其总碱含量应符合《公路桥涵施工技术规范》中相关规定。
(5)严格按产品说明书，采用适宜剂量，严禁盲目减少和增加掺量，并严格计量。采用适宜的养护温度，严禁养护温度超过（高于或低于）指定的温度范围。 注意外加剂的析盐问题，防止混凝土表面出现斑迹。同时，还应注意潮湿防风养护，防止混凝土表面开裂；搅拌时适当延长混凝土搅拌时间，确保混凝土拌合均匀。 为保证混凝土冬期施工的顺利进行，在必要的情况下，可在保证混凝土和易性的前提下通过降低水灰比的措施来提高混凝土的强度等级。
2.提高混凝土入模温度
(1）冬期施工对混凝土入模温度有严格规定，为了满足混凝土入仓温度要求，宜采用下列措施，以使混凝土拌和物出机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃.宜采用散装水泥，并对水泥罐体进行保温。当采用袋袋水泥时，水泥应储存在暖棚内，使用时保持5℃以上，不得加热；
（2）加热水和集料。拌制混凝土用各种材料的温度，应满足混凝土拌和物搅拌合成后所需要的温度。混凝土原材料加热应优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热。水加热温度不宜超过80℃，如仍不能达到要求，可提高水温到100℃，但水泥不得与80℃以上的水直接接触。细骨料的加热温度不宜大于40℃；粗骨料的加热温度一般控制在15℃左右即可。一般而言，在施工期日平均温度高于-5℃，只加热水即可满足要求，日平均气温低于-5℃时，应再将细骨料加热。除气温很低时，才采取加热粗集料的措施。 预热搅拌机械，或将搅拌机置于暖棚内（气温低于-15℃时）。投料前应先用热水或蒸汽冲洗搅拌机，投料顺序为骨料、水，搅拌，再加水泥搅拌，时间应较常温时延长50%。尽量缩短运距，加强运输过程保温，确保混凝土入模温度高于规定温度。
三、冬期混凝土养护方法及其注意事项
混凝土冬期施工養护方法有蓄热法、加热法、两类。冬期施工养护方法应根据工期要求、混凝土结构特点、施工气温、现场施工条件及技术经济效果等五个方面进行科学、合理地选择养护方法。一般优先采用蓄热法，当气温较低、结构表面系数较大，蓄热法不能满足要求时，根据具体情况，可选用蒸汽法，暖棚法、电加热法。
1.蓄热法及注意事项
蓄热法是指化学外加剂的混凝土浇筑完毕后，利用原材料预热的热量及水化热，通过适当的保温，保证混凝土能在冻结以前达到所要求强度的一种方法。当室外最低温度不低于-15℃时，地面以下的工程或表面系数M不大于5m-1的结构，应优先采用蓄热法养护。
蓄热法应根据环境条件及外加剂的品种性能，经过热工计算在能确保结构物不受冻害的条件下采用。蓄热法要求混凝土浇筑完毕后，开始养护时混凝土的温度不低于10℃。应采用减水剂降低水灰比或采用早强剂、早强防冻剂，以加速混凝土的硬化和降低混凝土的冻结温度。混凝土浇筑后应在裸露混凝土表面用塑料布等防水材料覆盖并进行保温。对易受冻部位，应特别加强保温。应保持保温材料干燥，严禁向混凝土及覆盖物洒水。 建议C60以上高强混凝土在－10℃以上施工时，可不加防冻剂，只采用蓄热保温措施即可。
2.加热法及注意事项
加热法是指通过外加热源，提高混凝土养护温度的方法。常用的加热法有蒸汽加热法，暖棚法和电加热法。理论上适用于所用条件，使用时应注意比较技术经济效果，合理选用。梁体等预制构件宜采用暖棚法和蒸汽法。
加热法除应按JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》中，14.2.4条的规定执行外，同时需注意以下事项。采用蒸汽养护法时宜使用低压饱和蒸汽，混凝土不宜掺用引气剂或引气型减水剂。采用电加热法时，应注意保持混凝土表面潮湿，防止混凝土干燥开裂。淋水时要注意安全。 采用暖棚法时，应保持暖棚内气温不低于5℃，且保持一定湿度。
四、结束语
总之，混凝土冬季施工对物资材料消耗多，作业效率低 ，对施工工艺控制要求高，只有对每个施工环节都要严格控制，才能取得成功否则将会造成不可挽回的损失，不仅浪费资源而且对施工进度带来滞后的结果。
参考文献：
[1]公路桥涵施工技术规范[M]，人民交通出版社，JTJ041-2000
[2]项翥行，混凝土冬季施工工艺学[M]．中国建筑工业出版社，1993
[3]项玉璞，曹继文．冬季施工手册[M]．中国建筑工业出版社，2003．
关键词：混凝土；冬季施工 ；技术
Abstract: The winter construction refers to according to the local data of the temperature of the concrete construction for many years, the average temperature of the outdoor consecutive 5D stable below 5℃. The new pouring concrete subjected to freezing in the maintenance period, not only affect the normal growth of the strength of concrete, so that it can not reach the design strength, but also seriously affect the quality and durability of concrete, the author analyzes the reason of frozen concrete construction experience, introduces the method of concrete construction in winter.
Key words: concrete; winter construction; Technology
中图分类号：TU74
一、混凝土冬季受冻的一般原因
混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝士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的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相(水)变为固相(水)。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止此时强度就不再增长。
水变成冰后，体积约增长约9％，同时产生约2500kg/cm2的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏(即旱期受冻破坏)而降低强度。此外，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凌，减弱水泥浆与骨科和钢筋的粘结力.从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，叉会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。由此可见，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。试验研究还表明，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。
混凝土化冻后(即处在正常温度条件下)继续养护，其强度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高(如达到R28的35％)的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短，获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同程度的损失。由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝士获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界强度，即可达到预期效果。对于临界强度，各国规定取值不等，我国规定为：冬季施工期間，用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土，在抗压强度达到设计强度的40％及5Mpa前不得受冻；用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，在抗压强度达到设计强度的50％前，不得受冻；未采取抗冻措施的浆砌砌体，在砂浆抗压强度达到70％前不得受冻。
二、 冬季施工采取的主要技术措施
1.优选原材料，合理设计配合比
（1）冬季施工选用混凝土水泥的原则是早期强度较高，能较早地达到耐冻的强度。配制混凝土时，宜优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，水泥的强度等级不宜低于42.5，最小水泥用量不应少于300kg/m3，水灰比不应大于0.5。采用蒸汽养护时，宜优先选用矿渣硅酸盐水泥。用加热法养护掺外加剂的混凝土，严禁使用高铝水泥，因为在硬化过程化中，环境温度如超过25～30℃，则由于水化将形成水化铝酸三钙，使强度大大降低，故不能用加热法养护用高铝水泥拌制的混凝土。使用其他品种的水泥时，应注意其掺和料对混凝土强度、抗冻、抗渗等性能的影响。
（2）拌制混凝土所采用的骨料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其它易冻裂物质。拌和水中不得含有导致延缓水泥正常凝结硬化及引起钢筋、混凝土腐蚀的离子。
（3)混凝土中宜掺减水剂、引气性减水剂、早强剂、防冻剂或掺复合型外加剂，以提高混凝土的抗冻性，以促进强度发展。选用的外加剂，应符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076）中相关规定，选用外加剂时还需注意以下几个问题：
(4)应根据制定的冬期施工方案，通过技术经济比较，确定所选用的外加剂品种。其质量应符合国家一等品要求。用含碱的早强剂、防冻剂的混凝土，为防止碱集料反应，应控制混凝土中总的碱含量，其总碱含量应符合《公路桥涵施工技术规范》中相关规定。
(5)严格按产品说明书，采用适宜剂量，严禁盲目减少和增加掺量，并严格计量。采用适宜的养护温度，严禁养护温度超过（高于或低于）指定的温度范围。 注意外加剂的析盐问题，防止混凝土表面出现斑迹。同时，还应注意潮湿防风养护，防止混凝土表面开裂；搅拌时适当延长混凝土搅拌时间，确保混凝土拌合均匀。 为保证混凝土冬期施工的顺利进行，在必要的情况下，可在保证混凝土和易性的前提下通过降低水灰比的措施来提高混凝土的强度等级。
2.提高混凝土入模温度
(1）冬期施工对混凝土入模温度有严格规定，为了满足混凝土入仓温度要求，宜采用下列措施，以使混凝土拌和物出机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃.宜采用散装水泥，并对水泥罐体进行保温。当采用袋袋水泥时，水泥应储存在暖棚内，使用时保持5℃以上，不得加热；
（2）加热水和集料。拌制混凝土用各种材料的温度，应满足混凝土拌和物搅拌合成后所需要的温度。混凝土原材料加热应优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热。水加热温度不宜超过80℃，如仍不能达到要求，可提高水温到100℃，但水泥不得与80℃以上的水直接接触。细骨料的加热温度不宜大于40℃；粗骨料的加热温度一般控制在15℃左右即可。一般而言，在施工期日平均温度高于-5℃，只加热水即可满足要求，日平均气温低于-5℃时，应再将细骨料加热。除气温很低时，才采取加热粗集料的措施。 预热搅拌机械，或将搅拌机置于暖棚内（气温低于-15℃时）。投料前应先用热水或蒸汽冲洗搅拌机，投料顺序为骨料、水，搅拌，再加水泥搅拌，时间应较常温时延长50%。尽量缩短运距，加强运输过程保温，确保混凝土入模温度高于规定温度。
三、冬期混凝土养护方法及其注意事项
混凝土冬期施工養护方法有蓄热法、加热法、两类。冬期施工养护方法应根据工期要求、混凝土结构特点、施工气温、现场施工条件及技术经济效果等五个方面进行科学、合理地选择养护方法。一般优先采用蓄热法，当气温较低、结构表面系数较大，蓄热法不能满足要求时，根据具体情况，可选用蒸汽法，暖棚法、电加热法。
1.蓄热法及注意事项
蓄热法是指化学外加剂的混凝土浇筑完毕后，利用原材料预热的热量及水化热，通过适当的保温，保证混凝土能在冻结以前达到所要求强度的一种方法。当室外最低温度不低于-15℃时，地面以下的工程或表面系数M不大于5m-1的结构，应优先采用蓄热法养护。
蓄热法应根据环境条件及外加剂的品种性能，经过热工计算在能确保结构物不受冻害的条件下采用。蓄热法要求混凝土浇筑完毕后，开始养护时混凝土的温度不低于10℃。应采用减水剂降低水灰比或采用早强剂、早强防冻剂，以加速混凝土的硬化和降低混凝土的冻结温度。混凝土浇筑后应在裸露混凝土表面用塑料布等防水材料覆盖并进行保温。对易受冻部位，应特别加强保温。应保持保温材料干燥，严禁向混凝土及覆盖物洒水。 建议C60以上高强混凝土在－10℃以上施工时，可不加防冻剂，只采用蓄热保温措施即可。
2.加热法及注意事项
加热法是指通过外加热源，提高混凝土养护温度的方法。常用的加热法有蒸汽加热法，暖棚法和电加热法。理论上适用于所用条件，使用时应注意比较技术经济效果，合理选用。梁体等预制构件宜采用暖棚法和蒸汽法。
加热法除应按JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》中，14.2.4条的规定执行外，同时需注意以下事项。采用蒸汽养护法时宜使用低压饱和蒸汽，混凝土不宜掺用引气剂或引气型减水剂。采用电加热法时，应注意保持混凝土表面潮湿，防止混凝土干燥开裂。淋水时要注意安全。 采用暖棚法时，应保持暖棚内气温不低于5℃，且保持一定湿度。
四、结束语
总之，混凝土冬季施工对物资材料消耗多，作业效率低 ，对施工工艺控制要求高，只有对每个施工环节都要严格控制，才能取得成功否则将会造成不可挽回的损失，不仅浪费资源而且对施工进度带来滞后的结果。
参考文献：
[1]公路桥涵施工技术规范[M]，人民交通出版社，JTJ041-2000
[2]项翥行，混凝土冬季施工工艺学[M]．中国建筑工业出版社，1993
[3]项玉璞，曹继文．冬季施工手册[M]．中国建筑工业出版社，2003．