引黄灌区混凝土冬季施工质量管控

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[摘要]混凝土受冻机理与冬季混凝土受冻类型及机理分析；混凝土冬季施工方案的选择以及对比分析；工程现场的每个施工环节中的质量管控；按规范标准进行混凝土各工序进行施工和养护；施工措施、方法的优化改进。尽量选择适宜的天气进行施工，避免混凝土工程在冬季施工过程中存在质量隐患，确保混凝土工程质量达到要求。

[关键词]灌区 冬季混凝土施工 质量管控

中图分类号：O213 文献标识码： A

我国行业标准《节水灌溉技术规范》（GB/T50363―2006）、《建筑工程冬季施工规程》（JGJ104- 97）、《渠道防渗工程技术规范》（SL18―2004）、《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057―1996）以及《混凝土结构设计规范》（GB50010―2002）等规程和规范规定，当室外平均气温连续五天稳定且低于5 ℃时，即视为满足冬季施工条件。武嘉灌区地处我国中北部的海河流域，每年寒冷季节较长，约有120天。工程建设期间，往往由于受到工期的制约，混凝土工程在冬季施工就不可避免。根据多年来的实践经验和理论研究，对引黄灌区冬季混凝土的施工作如下小结：

一、混凝土受冻机理及类型

1、混凝土受冻机理分析

混凝土材料经拌制-浇筑后之所以能初凝和硬化，直至获得最终设计强度，是由于水泥的水化作用。而水泥水化作用的快慢除与混凝土组成材料、配合比有关外，还与现场温度的高低有关。温度上升时，水化作用加快，强度增长也快；温度降低到0℃以下时，混凝土中存在的部分水分就开始结冰，从而减少了参与水化作用的水，使水化作用减慢，相应的强度增长也就较慢。如若温度只降不升，就会导致存在于混凝土中的水全部结成冰，水化作用也就基本停止，强度不再增长，同时由于水在结冰后体积膨胀，致使部分已经硬化的混凝土胀裂，直接影响混凝土的强度和外观质量。

2、早期受冻类型

根据上述对混凝土受冻机理的分析以及受冻时间，混凝土受冻大致分为以下几种类型：

（1）初凝前快速冻结

新拌制的混凝土浇筑后，初凝前快速冻结，水泥来不及进行水化作用，此时混凝土强度为0。水泥则处于相对“休眠”状态，当恢复到正常温度经养护后，水泥会进行正常的水化作用，强度可正常提高，直到与未受冻时的强度相同，没有强度损失。但因为这种理想条件在施工中很难出现，同时因水分迅速在原地冻结，有冻胀的危险。

（2）水泥水化凝结期间受冻

混凝土在初凝后，水泥水化凝结期间受冻。此时混凝土中的水分在低温影响下将重新分布，混凝土内部生成了较大的冰聚体，由于冰的体积膨胀凝胶体和水泥颗粒形成挤压，破坏水化作用形成的骨架，同时由于混凝土材料中的粗骨料和钢筋（钢筋混凝土）的导热系数较大，首先冷却，形成了大量的冰聚体聚集在粗骨料和钢筋的周围，当混凝土转入正常温度时，冰聚体消融，在其位置上就会留下空隙，给混凝土的内在质量造成了严重损害，后期强度损失在30%左右。

新浇筑的混凝土的水泥水化作用进入凝聚一结晶阶段，达到了能抵抗冻融破坏的强度（也可称为临界强度）。这时混凝土受冻后的后期强度损失最多不超过5%，或无损失，其耐久性也不降低。根据试验证明，这个临界强度，普通硅酸盐水泥拌制的混凝土为设计强度值的30%左右，矿渣水泥为40%左右， C10及其以下的混凝土强度不低于5MPa。

二、几种混凝土冬季施工方法

1、蓄热法和综合蓄热法

（1）蓄热法

蓄热法顾名思义是对混凝土组成材料的水、骨料进行预热搅拌，使混凝土在浇筑前后具有一定的温度，在混凝土成型后用保温材料再严密覆盖，减缓混凝土的冷却速度，以期达到前述的临界强度。

（2）综合蓄热法

综合蓄热法是在混凝土组成材料中添加防冻剂，同时对材料预热，使混凝土浇筑后的温度在10℃以上，构件截面尺寸较小时（300mm以下）达到13℃以上。并通过有效的保温措施，使混凝土终凝以后温度才降到0℃。之后逐渐与外界温度相平衡，由于防冻剂的作用，混凝土在0℃以下的气温中可以继续硬化。在武嘉灌区技改2008年第四季度工程的水闸施工过程中采用了这种方法，施工时当地气温保持在-6℃，经河南省水利基本建设工程质量检测中心站竣工检测显示混凝土质量完全符合设计要求。

蓄热法和综合蓄热法简单易行，不需要购置加热设备同时节约能源，混凝土在较低温度下能自然凝结硬化，最终强度损失小，耐久性比较高，内在和外观质量好，且费用较低。但前提是施工期间要有一套严密的措施和制度约束，并且适宜日最低温度不低于-10℃的条件下进行。

2、暖棚法

该方法是在建筑物周围（或脚手架）的，用保温材料搭大棚，（或在室内用保温材料将门窗口堵严等），通过人工制造一个相对封闭的空间，再通过其他加热方法使棚内保持所需要的温度，混凝土浇筑和养护均在大棚内进行。棚内平均温度不应低于5℃，混凝土构件与暖棚之间留下足够的空间，使暖气流通。

该方法施工与常温相同，工作环境好，效率高，混凝土的内在和外观质量有保证，不易发生冻害。武嘉灌区渠首泵站桩基施工曾采用这种方法，该法适用于比较寒冷的天气，建筑物平面面积较小又比较集中的工程，对于混凝土量较大的地下工程尤为适用。

3、加热法

（1）蒸汽加热法

在混凝土结构或构件周围采用保温材料围护，构成一个相对密闭的空间，也可以利用坑道、沟槽，在其上部掩盖，周围用土或沙压严，人造一个蒸汽室，之后通过蒸汽给混凝土加热。该中方法简单，灵活，所需的养护时间较短短，但是耗费蒸汽量大，温度也不易均匀。对于于现场预制量大、构件尺寸较大、现浇地面以下墙、柱、基础等比较适用。

（2）电加热法

利用电极固定于在混凝土结构或构件的内部或表面，也可以使用电热毯铺设在模板的背面等方法使电能转化为热能，从而提高混凝土的温度，加快混凝土的凝结硬化。这种方法简单易行，温度均匀，混凝土内在和外观质量好，由于热能损失较少，所以在实施期间也容易控制，但消耗电量大，成本较高，在加热期间，由于会产生水蒸气，对用电安全要求的也比较高。

（3）远红外加热法

利用远红外加热器对新浇筑的混凝土辐射远红外线，通过将辐射能转化为热能，对新浇筑的混凝土进行密封辐射加热，使其在比较短的时间内达到要求的强度。该方法技术含量高，措施要求严密，适用于工期紧且体积比较小的混凝土构件。

4、掺外加剂法

利用掺防冻剂配制混凝土并对原材料加热，在混凝土拌合料出锅时就具有一定的温度，浇筑后的混凝土不再进行加热，只做一些保护性的覆盖以防风雪的侵袭。在混凝土终凝前，其温度已经降到0℃，并快速地与外界气温相平衡。之后在负温中终凝硬化，达到受冻临界强度或设计强度。防冻剂由防冻、早强、减水和引气成分等复合而成。而其中的防冻成分就是要保证混凝土中液相水的存在，早强成分是促进水泥水化，减水引气成分却是用来减少拌合用水量。

这种方法具有施工简单，混凝土浇筑后无需加热，保温措施简单，同时具有节约能耗，费用低的优点。但混凝土硬化速度慢，早期强度偏低。其适用于零星的、不易蓄热保温、也不易采取加热措施、且对强度提高的速度要求不高的混凝土结构，不得用于与酸、碱等腐蚀液接触的结构和构件以及外界环境温度高、湿度高和离高压电源较近的预应力结构、受动力荷载作用的设备基础部分。

三、冬季混凝土施工期间的质量控制措施

1、首先要确定需冬季施工的混凝土工程项目，编制冬季施工方案，确保在冬季施工期间所需用的原材料、机电设备、工器具、能源等的落实。方案经审查批准后要组织有关参建人员学习并进行技术交底。

2、需要进行冬季混凝土工程施工的项目，必须认真复核设计图纸，征求设计单位的意见，确保设计方案在经济上的合理性、技术上的可行性、质量上的可靠性、安全上的保障性。

3、组织建管方、监理方和施工方等相关人员进行岗前培训，并明确岗位职责。

4、切实做好冬季混凝土材料及掺外加剂配合比试验工作，结合有资质的检验检测单位做出恰当的施工配合比。

5、严格控制混凝土材料的拌制、运输。组成混凝土的骨料必须清洁，不能含有冰块、冻土、易冻裂的物质和影响质量的其他杂质。外加剂的掺入量必须符合有关规范规定。混凝土的搅拌站（场）位置尽量靠近浇筑现场，以减少混凝土在运输过程中的热量损失。

6、对于需分层浇筑的混凝土构件，已浇筑层在未被上一层混凝土覆盖之前，其温度不低于计算规定的温度，同时不得低于2℃。

7、冬季浇筑的混凝土，在由正温转入负温之前前，其抗压强度不应低于设计强度要求的 40%，而对于C10以下的混凝土则不得低于5Mpa。

8、在作保温措施前，所选用的保温材料（如草袋，麻袋、麻布等），要保持干燥 。需要在模板外部保温时，除基础（随浇筑随保温）外，其它结构或构件必须在预先设置好保温材料后方可浇筑。若用钢模，则可先在钢模外表面挂草帘、麻袋、麻布等保温材料并扎牢，然后再行浇筑。

9、一般情况下，保温材料不直接覆盖在刚刚浇筑完毕的混凝土面层上（会影响外观质量），通常是先覆盖塑料薄膜，其上部再覆草袋，麻袋、麻布等。保温材料的铺设：一般情况下0℃ 以上铺一层（需压接）；0℃以下铺设两层或三层；对于大体积混凝土和二次抹面压实后应立即覆盖保温的结构或构件，其保温层厚度以及材料的选择根据设计确定。拆模后的混凝土应及时用保温材料覆盖，防止混凝土由于表面温度的骤降而产生干裂。

4 、结语

为确保冬季混凝土工程的内在和外观质量，必须把握好工程现场的每个施工环节，加强施工现场的管理；监督现场施工措施的落实。混凝土浇筑前要注意查询天气预报，尽量选择适宜的天气进行施工，并要严格的控制混凝土的浇筑和养护。除要按规范标准进行混凝土施工和养护工作外，还要作好混凝土施工方案的选择，掌握质量控制要点，避免混凝土工程在冬季施工过程中存在质量隐患，确保混凝土工程质量达到要求。

【参考文献】

[1] 《节水灌溉技术规范》（GB/T50363―2006）、

[2]《建筑工程冬季施工规程》（JGJ104- 97）

[3]《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057―1996）

[4]《混凝土结构设计规范》（GB50010―2002）