淺析冬季混凝土質(zhì)量控制措施

何玉龍

（長春冀東水泥混凝土有限公司，吉林 長春 130031）

0 引言

我國的城市化進(jìn)程逐漸加快，尤其是東北地區(qū)的城市建設(shè)速度穩(wěn)步前進(jìn)。因施工進(jìn)度及工程需要，北方地區(qū)部分城市有全年施工現(xiàn)象，有三分之一時(shí)間處于冬施期。因冬季寒冷，給混凝土施工帶來一定影響，以長春地區(qū)為例，冬季施工期最冷可達(dá)零下 25℃。而且混凝土冬施后質(zhì)量問題的出現(xiàn)具有滯后性與隱蔽性，冬施過程中若控制不利，很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題甚至造成質(zhì)量事故，很多問題都是在投入使用或者溫度轉(zhuǎn)暖后才能體現(xiàn)出來[1]。而很多混凝土攪拌站在生產(chǎn)過程中缺乏數(shù)據(jù)支持，很多混凝土從業(yè)者都是以經(jīng)驗(yàn)為主，憑感覺。對混凝土基礎(chǔ)知識及質(zhì)量控制措施存在一定的盲點(diǎn)，容易造成質(zhì)量問題。所以有必要對混凝土冬季受害原理及冬施過程的質(zhì)量控制措施進(jìn)行系統(tǒng)梳理。筆者結(jié)合所從事的攪拌站工作經(jīng)驗(yàn)對冬施混凝土在生產(chǎn)前期的準(zhǔn)備、施工過程中及后期養(yǎng)護(hù)幾方面作質(zhì)量控制簡要探討，對有冬施需求的混凝土行業(yè)工作者提供一些冬施經(jīng)驗(yàn)及混凝土免受凍害的防控措施。

1 混凝土受凍害原理

根據(jù)冬期施工對時(shí)間的規(guī)定，JGJ 104—2011《建筑工程冬施規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù) 5d 低于 5℃ 即進(jìn)入冬施，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù) 5d 穩(wěn)定高于 5℃ 即解除冬期施工。混凝土是否受凍害完全取決于混凝土內(nèi)部水的形態(tài)變化，當(dāng)混凝土中的自由水在達(dá)到冰點(diǎn)后從液態(tài)變成固態(tài)，水泥會停止水化，混凝土的抗壓強(qiáng)度停止增長[2]。同時(shí)水結(jié)冰后體積因膨脹增加 9%，增加了混凝土內(nèi)部的孔隙率。無論從化學(xué)還是物理角度判定，混凝土抗壓強(qiáng)度都較常溫時(shí)低很多?；炷炼┻^程中應(yīng)控制幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：首先混凝土在受凍前其抗壓強(qiáng)度不得低于 5MPa 或者不低于其設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%；第二，混凝土在受凍時(shí)其抗壓強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 75%。

長春地區(qū)的混凝土冬季施工非常具有代表性，冬季施工期長達(dá) 4 個(gè)月，晝夜溫差較大，冬施期間最低溫度達(dá)到零下 25℃ 以下，對混凝土的生產(chǎn)及強(qiáng)度增長具有一定的挑戰(zhàn)性。工地施工現(xiàn)場難免存在野蠻施工的現(xiàn)象，一些工人包括混凝土從業(yè)人員誤以為混凝土既然加了防凍劑就能抵抗低溫，認(rèn)為混凝土在低溫下能正常水化、硬化，達(dá)到相同的效果。所以忽視了對新澆筑混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)，出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值，最后將此結(jié)果都?xì)w因于攪拌站。

2 混凝土質(zhì)量控制

2.1 生產(chǎn)前準(zhǔn)備工作及配合比的設(shè)計(jì)

攪拌站冬期施工要做好冬施生產(chǎn)技術(shù)方案，針對天氣情況要有預(yù)防措施，混凝土技術(shù)總工要根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)計(jì)完整的冬施配合比，而針對工地混凝土施工技術(shù)人員要下達(dá)技術(shù)交底。由于工期緊張工地一般要求混凝土具有早強(qiáng)性質(zhì)，混凝土澆筑后要盡早達(dá)到臨界受凍強(qiáng)度以應(yīng)對混凝土內(nèi)部自由水相變形成的膨脹應(yīng)力。所以外加劑中除了添加防凍組分外還要相應(yīng)添加早強(qiáng)劑，兩種組分的占比要根據(jù)抗凍試驗(yàn)和實(shí)際施工過程中積累的數(shù)據(jù)來調(diào)整。根據(jù)規(guī)定冬施的配合比設(shè)計(jì)時(shí)單方水泥用量應(yīng)該適當(dāng)?shù)靥岣?，根?jù)規(guī)范要求，混凝土冬施應(yīng)選用硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號不應(yīng)低于 42.5，單方水泥用量不低于 300kg/m3[3]，水灰比不大于 0.6。本公司冬期施工期間主要應(yīng)用于長春市快速路工程，混凝土強(qiáng)度等級為 C50，特性要求超早強(qiáng)防凍-20℃。由于工地要求 7 天抗壓強(qiáng)度要達(dá)到 90% 進(jìn)行張拉，所以配合比設(shè)計(jì)中水泥提高 20kg，采用粉煤灰和礦粉雙摻的辦法降低水化熱，控制砂率在 39%，水灰比為 0.32。砂子為松花江江砂，細(xì)度模數(shù)在 2.4～2.5 左右，含泥＜1.0%，碎石規(guī)格為 5～25mm 連續(xù)級配，外加劑站內(nèi)復(fù)配。

2.2 生產(chǎn)過程控制及運(yùn)輸

我站在冬施期間無任何質(zhì)量問題出現(xiàn)，這與精密的生產(chǎn)過程控制是密不可分的。主要?dú)w功于以下措施：

前期準(zhǔn)備中根據(jù)大氣溫度和工地要求調(diào)整防凍組分的摻量，外加劑復(fù)配過程中使用熱水，水溫在 60℃左右，可以增大外加劑各組分的溶解度，外加劑罐體要密封并且加設(shè)保溫套，避免露天放置存放于室外，有效防止了外加劑在使用過程中防凍組分的析出。骨料應(yīng)該密封，防止雨雪覆蓋，如圖 1 為我站骨料大棚。冬季由于砂子含水容易結(jié)冰，所以生產(chǎn)過程中應(yīng)該盡量使用砂垛內(nèi)部的砂子，當(dāng)日用多少挖多少，防止砂塊堵住倉門導(dǎo)致生產(chǎn)停滯。我站生產(chǎn)用水儲存在水窖，水窖達(dá) 4 米深，長寬各 10 米。生產(chǎn)時(shí)由熱水站負(fù)責(zé)供應(yīng)熱水，控制水窖溫度在 55～65℃ 左右，可以保證混凝土出機(jī)溫度在 15℃ 左右，入模溫度在 10℃ 以上。注意水溫不宜過高也不宜過低，溫度過低不能保證混凝土出機(jī)溫度和入模溫度；水溫過高會導(dǎo)致混凝土運(yùn)輸過程中坍落度損失過快。投料過程中應(yīng)先將骨料與水接觸，攪拌 4～5s后再投水泥等粉料，若水泥與水先接觸容易導(dǎo)致水泥產(chǎn)生速凝現(xiàn)象。攪拌過程中應(yīng)適當(dāng)延長攪拌時(shí)間，使混凝土各組分?jǐn)嚢杈鶆騕4]，具體延長時(shí)間根據(jù)混凝土型號與攪拌機(jī)輸出功率而定。生產(chǎn)過程中氣管容易結(jié)冰，而導(dǎo)致生產(chǎn)線癱瘓，所以在氣管容易結(jié)冰處要架設(shè)碘鎢燈持續(xù)供熱。生產(chǎn)過程中質(zhì)檢員應(yīng)時(shí)刻關(guān)注混凝土的溫度，制定混凝土溫度檢測表，包括水窖溫度、混凝土出機(jī)溫度、入模溫度等，根據(jù)各材料比熱及配比用量計(jì)算混凝土出機(jī)溫度。如公式 (1) 為混凝土出機(jī)溫度計(jì)算方法，依此公式計(jì)算結(jié)果與實(shí)際出機(jī)溫度對比進(jìn)行修正，可根據(jù)各原材料溫度計(jì)算出機(jī)混凝土溫度值。混凝土運(yùn)輸過程中給罐車加罐衣，減少混凝土運(yùn)輸過程中的熱量損失，泵送時(shí)給泵管纏繞伴熱帶，首先是減少泵送過程中混凝土熱量的損失，其次是防止泵管中混凝土受凍。

混凝土出機(jī)溫度計(jì)算：

圖1 攪拌站骨料大棚

2.3 施工過程質(zhì)量控制

混凝土澆筑前必須給工地下達(dá)施工技術(shù)交底，技術(shù)交底應(yīng)詳細(xì)告知施工方對混凝土的養(yǎng)護(hù)，包括一些養(yǎng)護(hù)措施[6]?；炷潦┕で皯?yīng)用吹風(fēng)機(jī)將作業(yè)面雪吹干凈，澆筑過程中應(yīng)適當(dāng)振搗，不能過振也不能漏振，過振容易導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生浮漿，漏振導(dǎo)致混凝土致密性不足，混凝土內(nèi)部存留氣泡不能形成緊密堆積狀態(tài)。澆筑過程中質(zhì)檢員應(yīng)嚴(yán)格盯緊工地，禁止工人私自加水。本人在冬施期間多次走訪工地，包括一些混凝土從業(yè)非技術(shù)人員也曾提及一個(gè)問題，既然混凝土中摻加防凍劑，那么混凝土應(yīng)該防凍，所以是否養(yǎng)護(hù)對混凝土質(zhì)量沒有影響。這是對混凝土防凍劑的誤解，也是缺乏混凝土基本養(yǎng)護(hù)常識?；炷猎跐仓髴?yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以本公司供應(yīng)的快速路箱梁為例，用防水棉被將箱梁整體做圍擋，箱梁下部架設(shè)焦炭爐，在箱梁兩端架設(shè)柴油熱風(fēng)炮，保證棚內(nèi)各個(gè)角度溫度不低于 5℃，提高箱梁模板的溫度，減少混凝土澆筑后的熱量損失。箱梁頂部在澆筑施工后及時(shí)覆蓋防水棉被，防止混凝土在達(dá)到臨界強(qiáng)度前受凍。圖 2 為吉林大路快速路項(xiàng)目冬施保溫措施，箱梁及墩柱整體做圍擋保溫。

混凝土在出廠前要留足夠的試塊，同條件養(yǎng)護(hù)時(shí)，養(yǎng)護(hù)條件要與實(shí)體結(jié)構(gòu)相一致，做好標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)與室外同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的對比，同時(shí)也要時(shí)刻關(guān)注實(shí)體的回彈情況[5]。

圖2 吉林大路快速路項(xiàng)目施工現(xiàn)場

3 結(jié)語

學(xué)習(xí)混凝土冬季施工的基本理論和施工方法以及有關(guān)混凝土冬季施工的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等對混凝土從業(yè)人員來說非常重要?；炷列袠I(yè)經(jīng)驗(yàn)化非常普遍，但是豐富的經(jīng)驗(yàn)必須有強(qiáng)大的理論來支撐。冬施前期配合比嚴(yán)格依照規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)證，重點(diǎn)檢測混凝土的出機(jī)溫度與入模溫度，保證混凝土出機(jī)溫度的同時(shí)與工地做好技術(shù)交底工作，保證澆筑后期合理的養(yǎng)護(hù)方可滿足混凝土強(qiáng)度的增長?？傊炷炼┻^程中的質(zhì)量控制要從“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”幾個(gè)方面進(jìn)行控制。