冬期施工的定義

　　混凝土冬期施工中的“冬期”在概念上有別于日常生活中的“冬季”，它是工程施工過(guò)程中的一個(gè)特殊時(shí)期。依據《建筑工程冬期施工規程》JGJ104-2011的規定，當室外日平均氣溫連續5d穩定低于5℃即進(jìn)入冬期施工，并根據天氣變化及時(shí)采取相應措施防止因降溫、大風(fēng)等氣候變化引起的混凝土凍害。

　　水泥完全水化僅需要的其重量25%左右的水，商品混凝土為了滿(mǎn)足施工性能需要多余的自由水來(lái)滿(mǎn)足工作性的要求，混凝土中自由水的增多是混凝土發(fā)生凍害的主要原因。眾所周知，溫度低于0℃時(shí)，就會(huì )有液態(tài)的水轉化成固態(tài)的冰，水在液態(tài)是表觀(guān)密度為1.0g/cm3，固態(tài)冰的表觀(guān)密度為0.9g/cm3。在水結冰的過(guò)程中體積約增大1.1倍，混凝土中的自由水結冰造成混凝土的體積發(fā)生膨脹引發(fā)膨脹應力，這種凍脹力由表面向內部發(fā)展。當膨脹力大于混凝土抗拉強度時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生為裂紋，白天溫度升高時(shí)，并融化成水又沿著(zhù)裂紋流入混凝土內部，如此循環(huán)加劇混凝土的破壞，導致混凝土內部裂紋增多，最終對混凝土造成不可逆轉的破壞。

　　混凝土凍害對性能的影響

　　混凝土終凝后遇到凍害，混凝土內部因混凝土中自由水結冰膨脹造成混凝土內部產(chǎn)生較多的裂紋，這種情況下，混凝土受凍試件比未受凍試件強度損失50%之多;混凝土的早期凍害還造成混凝土與鋼筋的黏結力嚴重降低，且具有不可逆轉性;混凝土早期受凍后，混凝土內部裂縫增多，混凝土的空隙率提高，混凝土滲透性損失嚴重，透水性增加。

　　混凝土受凍臨界強度

　　《建筑工程冬期施工規程》JGJ/T104—2011對臨界強度做出規定，采用蓄熱法、暖棚法加熱法等施工，采用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥受凍強度達到設計強度的30%，采用礦渣水泥、粉煤灰水泥、復合水泥應大于設計強度的40%;當室溫不低于-15℃時(shí)，受凍臨界強度不小于4MPa。

　　冬期施工應采取的技術(shù)措施

　　1.冬期施工配合比控制

　　混凝土中水膠比的大小直接影響混凝土可凍水的含量，水膠比越大，混凝土中自由水越多，結冰速度越快，混凝土強度越低，抗凍性越差。降低混凝土水膠比，可以降低混凝土中自由水的含量，提高混凝土強度。冬期混凝土生產(chǎn)，應提高減水劑用量，盡量減小水灰比，降低坍落度。

　　各國對冬期施工的配合比水膠比均做出規定：美國ACI318要求潮濕條件凍融混凝土，最大水膠比應為0.45，其他構件為0.5;日本建筑學(xué)會(huì )對受凍混凝土最大水膠比為0.55;德國相關(guān)標準中也規定最大水膠比不小于0.5，大于0.5必須引氣;我國規定水膠比不宜大于0.55，膠凝材料不小于280kg/m3，根據商品混凝土生產(chǎn)實(shí)際，強度等級不小于C25的混凝土水膠比均可以滿(mǎn)足要求。

　　砂石應清潔，不得含有冰、雪、凍塊及其他易凍裂物質(zhì)。砂石中含有冰及凍塊，在生產(chǎn)過(guò)程中砂中的凍塊不容易被攪拌開(kāi)，影響混凝土的均勻性。另外，凍塊及冰在混凝土攪拌出機后，水泥水化放出熱量，融化凍塊和冰的過(guò)程中要吸收一部分熱量，造成混凝土澆筑入模時(shí)溫度降低，冰及凍塊融化的水造成混凝土坍落度變大并改變原來(lái)的水膠比。造成出機坍落度滿(mǎn)足設計要求，運至工地坍落度過(guò)大，甚至離析分層。

　　水泥水化是混凝土內部熱量的主要來(lái)源，研究表明水泥用量增加10kg/m3，混凝土內部水化溫度增加1℃?；炷猎缙跍囟鹊纳?，相應加速達到臨界強度的時(shí)間。在冬期施工中遇到氣溫驟降的大風(fēng)很冷天氣，應適當提高水泥用量10~20kg/m3，并適當降低粉煤灰等礦物摻合料的摻量。粉煤灰取代水泥量小于30%時(shí)，對混凝土抗凍性能影響不大，超過(guò)30%，其抗凍性能變差。

　　在混凝土外加劑中復合使用防凍劑或早強劑，對提高混凝土早期強度，加快水泥水化，降低混凝土自由水的冰點(diǎn)有重要的作用。如摻加堿金屬或堿金屬的硝酸鹽或亞硝酸鹽均對水泥水化起促進(jìn)作用，亞硝酸鈉的摻入還可以對混凝土內部鋼筋形成保護膜防止鋼筋的銹蝕，所以使用氯鹽防凍劑常復合亞硝酸鈉。三乙醇胺能夠促進(jìn)C3A的水化加速鈣礬石的形成，三乙醇胺與氯鹽復合作為早強劑，早強效果更加，如三乙醇胺0.02~0.05%+氯化鈉0.3~0.5%+亞硝酸鈉1~2%。如果在外加劑中復合引氣劑，應控制混凝土的含氣量在3～5%。

　　2.混凝土攪拌

　　在冬期應盡可能對攪拌站(樓)的氣路、水路采取保溫措施，并在生產(chǎn)結束將水路、氣路中的水排空，防止凍壞。攪拌站砂石儲料斗下部用保溫棉簾密封，也可確保氣路和電磁閥處于正溫下工作?；炷劣蒙笆蠎鍧?，不應含有冰、雪等凍塊。每天生產(chǎn)結束時(shí)，砂石儲料斗中剩余料通過(guò)傳輸帶和攪拌機將其排出儲料倉，返回砂石料場(chǎng)，防止砂石凍結物堵塞下料口。應保持攪拌站主機室處于室溫為不低于5℃。

　　進(jìn)入冬期混凝土生產(chǎn)，在生產(chǎn)前應提前打開(kāi)皮帶，觀(guān)察運轉情況。主機轉送信號是否正常，冬期生產(chǎn)應延長(cháng)攪拌時(shí)間10～15s、以保證混凝土的均勻性。值班人員應測定混凝土出機和出罐溫度，每班2次。

　　3.混凝土運輸

　　在混凝土澆筑過(guò)程中，調度室應加強與施工現場(chǎng)聯(lián)系，掌握施工澆筑速度，控制派車(chē)數量，不宜同一個(gè)工地派車(chē)過(guò)多，防止混凝土在現場(chǎng)等待時(shí)間過(guò)長(cháng)，混凝土入模溫度過(guò)低。一般情況下，控制混凝土在60min內澆筑完畢，可確保入模溫度大于+5℃。氣溫低于-5℃時(shí)，混凝土運輸罐車(chē)外部應設保溫罩，以防止混凝土的熱量損失。

　　4.混凝土澆筑與養護

　　施工單位應提前告知澆筑信息。冬期施工氣溫較低，施工單位應提前12小時(shí)通知攪拌站澆筑時(shí)間、澆筑部位及放量，以便于攪拌站有充足的時(shí)間準備原材料、設備及人員安置。

　　澆筑前防護措施。施工單位應對施工現場(chǎng)準備充足的覆蓋材料，并關(guān)注澆筑當天及澆筑后兩天內的天氣變化情況，在遇到雨雪天氣前，應用塑料布或土工布對已綁鋼筋表面覆蓋，防止雨雪落入模板中。一旦出現鋼筋表面或模板中有冰雪，宜采用熱風(fēng)機將冰雪清除干凈，避免鋼筋表面有結冰現象，消弱混凝土對鋼筋的握裹力。氣溫低時(shí)，應用熱風(fēng)機預熱鋼筋和模板。

　　混凝土的澆筑?；炷猎跐仓^(guò)程中，應注意泵送間歇時(shí)間不宜過(guò)長(cháng)，防止混凝土因停滯時(shí)間過(guò)長(cháng)造成混凝土入模溫度過(guò)低。在施工過(guò)程中不得向混凝土中加水，造成混凝土中自由水過(guò)多，增大凍害發(fā)生的可能性。在混凝土初凝前后應及時(shí)對混凝土表面進(jìn)行搓壓，以防產(chǎn)生收縮裂紋。對梁板等板面結構混凝土，應安排專(zhuān)人在混凝土終凝進(jìn)行收面抹壓工作，以有效消除裂紋。不得在混凝土強度達到1.2N/mm2前，進(jìn)入混凝土表層施工，模板拆除應根據混凝土強度的發(fā)展，按相關(guān)規定進(jìn)行并。

　　保溫養護。冬期施工時(shí)，混凝土運至施工現場(chǎng)應立即澆筑，加快施工速度減少混凝土熱量損失。澆筑與振搗的間歇時(shí)間不宜大于15min。梁板結構邊澆筑，邊抹壓，邊覆蓋塑料薄膜和保溫材料;柱及剪力墻由于保溫質(zhì)量不易保證，應采取可靠的保溫、防風(fēng)措施。

　　在室外氣溫不低于-15℃時(shí)，采用綜合蓄熱法，即摻早強劑或防凍劑的混凝土澆筑以后，利用原材料加熱以及水泥水化放熱，并采用適當的保溫措施延緩混凝土降溫速度，縮短混凝土達到臨界強度的時(shí)間。在混凝土澆筑振搗結束后，遍粘薄膜，邊用棉氈覆蓋。早強劑或防凍劑只能起到降低混凝土中自由水是冰點(diǎn)作用，并不能為混凝土水化提供熱量，混凝土在溫度5℃以下水泥水化十分緩慢，當溫度降到0℃以下水泥停止，如果長(cháng)期處于負溫狀態(tài)下，水泥水化停止，一旦溫度低于水的冰點(diǎn)，混凝土就有可能發(fā)生凍害。因此，要消除冬季混凝土加防凍劑后就抗凍的錯誤觀(guān)念，不可等到全部澆筑結束在覆蓋，尤其是在下午或晚上施工更要做到，邊澆筑邊覆蓋。夜間溫度低，混凝土溫度下降快，如不及時(shí)覆蓋，水泥水化產(chǎn)生的熱量極易散失，混凝土自表層發(fā)生凍害。在夜間-5℃的氣溫下，不覆蓋混凝土表層3~5cm會(huì )發(fā)生凍害。

　　在冬期施工過(guò)程中，應關(guān)注天氣預報，冬季氣溫低，混凝土水化緩慢，強度達到受凍臨界強度的時(shí)間較長(cháng)。要注意當天甚至澆筑后兩三天是不是有大風(fēng)或氣溫驟降的情況，及時(shí)采取有力應對措施，特別是對剪力墻、長(cháng)墻等不易覆蓋保溫的工程部位要加強保溫工作，宜采用木模、膠合模板，梁板宜用5cm厚木板，如必須采用鋼模板，應特別主要保溫，防止混凝土降溫速度過(guò)快造成混凝土裂縫或者混凝土凍害。柱子、剪力墻電梯間除模板外保溫外，電梯間的上、下口鋪腳手板，上蓋巖棉封閉;柱頭采用5cm厚木模板，木模外釘掛巖棉板，表面蓋塑料布，并在塑料布上壓木方或小塊腳手板。正確的保溫覆蓋是確?；炷炼谑┕べ|(zhì)量的重要條件，為使混凝土盡快到抗凍臨界強度，冬期施工應采用木質(zhì)模板，適當延長(cháng)對混凝土的正溫養護時(shí)間，并加強對混凝土保溫、防凍、防風(fēng)、防失水等措施。

　　在混凝土達到抗凍臨界強度之前不得拆除保溫措施，達到臨界強度后，如對混凝土拆除保溫措施，應將混凝土表面用塑料布包裹，防止混凝土失水強度降低(梁板結構表面覆蓋塑料布;柱表面包裹塑料布;基礎盡早回填土;剪力墻建議帶模越冬)。對于高層建筑的冬期施工，應注意地面與高空風(fēng)速的差異，如地面風(fēng)力為2m/s，30m高空處的風(fēng)力為6m/s，此時(shí)，高空的風(fēng)力比地面提高了兩級。施工單位一定要注意這種差異，應特別對框架、剪力墻采取保溫措施，對板面結構采取保溫保濕措施。施工單位還應特別注意模板和保溫材料的透風(fēng)系數對混凝土質(zhì)量的影響，防止混凝土發(fā)生凍害。

　　大多數人認為初冬、初春溫度高，混凝土不宜發(fā)生凍害，其實(shí)不然，初春、初冬晝夜溫差大，白天氣溫在10℃左右，晚上極有可能降到0℃以下，混凝土發(fā)生凍融的次數比嚴冬要多，對結構混凝土受凍的程度可能更嚴重?；炷僚R界強度應在12MPa以上，才可以受凍5次以上的凍融循環(huán)。因此，更應該注意早期覆蓋，保持混凝土有較長(cháng)時(shí)間的預養期。

　　保溫材料覆蓋要壓實(shí)、嚴密，大風(fēng)天應檢查保溫覆蓋情況，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)修復。當氣溫低于5℃時(shí)，嚴禁在混凝土表面灑水養護。

　　加強混凝土的測溫。在冬期混凝土澆筑后，施工單位應加強對混凝土所處的環(huán)境環(huán)境氣溫及混凝土內部溫度加強測溫?；炷翜y溫孔(孔深為板或墻厚度的1/2)設置在溫度變化快、易冷卻的工程部位，這樣才具有代表性。在混凝土達臨界強度之前，每2h進(jìn)行一次測溫，達臨界強度后6h/次?；炷脸跗陴B護溫度，不得低于防凍劑的規定溫度，達不到規定溫度時(shí)應采取保溫措施。

　　同條件試件及標養試件?；炷猎嚰娜?、制備依照GB/T50081《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標準》與GB/T50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進(jìn)行執行?；炷翝仓┕がF場(chǎng)冬應留置與混凝土工程結構同樣覆蓋、保溫養護的同條件混凝土試件，以便檢驗混凝土受凍前抗壓強度及后期各齡期的強度。

　　標準試件制備后，應采取保溫措施控制室內溫度為20±5℃的環(huán)境中，靜置一晝夜至二晝夜，然后編號、拆模，防止試件受凍，影響試件強度的增長(cháng)，進(jìn)而影響后期的強度評定應。試件拆模后立即放入溫度為20±2℃、相對濕度為95%以上的標準養護室中進(jìn)行養護，然后根據齡期檢驗強度。

　　結 語(yǔ)

　　商品混凝土冬期施工是混凝土施工的一種特殊氣候現象，需要施工方與商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)高度重視，正確認識并采取切實(shí)有效的施工措施。為保障混凝土質(zhì)量需要，要求各方嚴格執行《建筑工程冬期施工規程》JGJ/T104—2011的施工要求。對于天氣突變的情況應加強雙方溝通，商討應對措施。(董欣偉)