寒冷地區(qū)混凝土冬季施工質(zhì)量影響因素及工藝措施

吳洪波

摘 要：寒冷地區(qū)混凝土冬季施工項(xiàng)目將增加混凝土質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，故而應(yīng)結(jié)合寒冷地區(qū)氣候特征進(jìn)行優(yōu)化。在此之上，本文簡(jiǎn)要分析了寒冷地區(qū)混凝土冬季施工質(zhì)量的影響因素，并通過(guò)優(yōu)選冬季施工材料、科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土配合比、注重混凝土澆筑效果、合理預(yù)防混凝土通病等措施，以此提升施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū);混凝土;冬季施工

0 前言

據(jù)了解：在部分寒冷地區(qū)溫差最大可達(dá)到20℃，溫度的驟然變化將對(duì)混凝土質(zhì)量與性能帶來(lái)一定負(fù)面影響。因此在混凝土冬季施工中，應(yīng)采取有效措施增強(qiáng)混凝土穩(wěn)定性，促使混凝土質(zhì)量符合施工標(biāo)準(zhǔn)。另外，還應(yīng)掌握好寒冷地區(qū)的溫度變化規(guī)律，由此來(lái)確定合適的混凝土養(yǎng)護(hù)措施。

1 寒冷地區(qū)混凝土冬季施工質(zhì)量的影響因素

1.1 溫度水分

當(dāng)工地晝夜平均氣溫（最高和最低的平均值或當(dāng)?shù)貢r(shí)間6時(shí)、14時(shí)及21時(shí)室外氣溫的平均值）連續(xù)5 d低于5℃或最低氣溫低于-3℃時(shí)，混凝土應(yīng)啟動(dòng)冬期施工。

通常情況下，依據(jù)“熱脹冷縮”原理，在寒冷地區(qū)開(kāi)展混凝土冬季施工項(xiàng)目時(shí)，較大的溫差將造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而在其表面出現(xiàn)裂縫，由此可影響混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度等性能，使其無(wú)法在建筑物中展現(xiàn)出真正的輔助價(jià)值。另外，在混凝土遭受冰凍時(shí)，它本身的抗壓強(qiáng)度將下降至少50%，從而不利于與鋼筋形成良好的粘結(jié)性。同時(shí)，在低強(qiáng)度下混凝土還會(huì)發(fā)生失穩(wěn)問(wèn)題，這樣將降低混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性[1]。

1.2 養(yǎng)護(hù)質(zhì)量

混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量可為其在冬季施工階段強(qiáng)化其性能起到重要保障。同時(shí)，為了促使混凝土養(yǎng)護(hù)到位，還應(yīng)盡量控制好養(yǎng)護(hù)時(shí)間，并以硅酸鹽類水泥為首選材料，這樣才能促使寒冷地區(qū)的混凝土冬季施工項(xiàng)目能夠應(yīng)對(duì)寒冷環(huán)境的挑戰(zhàn)。所以，應(yīng)切實(shí)做好混凝土養(yǎng)護(hù)與保溫工作，降低混凝土質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

具體可采取以下措施：

（1）增加混凝土砼澆筑速率，降低熱損失。一般應(yīng)將拌合物入模溫度設(shè)置在5℃之上，且在分層澆筑環(huán)節(jié)將各層級(jí)溫差控制在2℃左右。

（2）采用保溫材料，可在混凝土冬季施工期間借助草氈等材料對(duì)混凝土中需要特殊養(yǎng)護(hù)的部位進(jìn)行保溫，并在氣溫≤5℃的情況下禁止使用濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)法。

（3）實(shí)施蓄熱養(yǎng)護(hù)手段。施工人員在寒冷地區(qū)應(yīng)一邊進(jìn)行混凝土澆筑操作，一邊進(jìn)行振搗、養(yǎng)護(hù)，這樣可最大化促使混凝土儲(chǔ)備更多熱量。

2 寒冷地區(qū)混凝土冬季施工質(zhì)量工藝措施

2.1 優(yōu)選冬季施工材料

在寒冷地區(qū)，由于溫差變化大，且溫度較低，故而在冬季施工過(guò)程中，應(yīng)選擇適合的混凝土原材料，確保混凝土結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。一般應(yīng)從以下三種原材料著手：

其一，水泥。作為混凝土配制最重要的材料，應(yīng)以抗寒性強(qiáng)的硅酸鹽水泥為主。同時(shí)，還可以應(yīng)用透水混凝土，其中含有的水泥原料可承受零下70℃的低溫，甚至不易發(fā)生水熱化反應(yīng)。另外，水泥標(biāo)號(hào)不得低于42.5 MPa，最小水泥用量不低于300 kg/m3，水灰比不大于0.55，并摻加防凍劑，由此保證混凝土各項(xiàng)參數(shù)符合冬季施工標(biāo)準(zhǔn)。

其二，優(yōu)選骨料。若骨料抗凍性較差很容易在寒冷地區(qū)冬季施工環(huán)節(jié)形成凍結(jié)物，從而削弱混凝土的穩(wěn)定性。據(jù)相關(guān)試驗(yàn)表明：骨料尺寸將對(duì)混凝土的耐寒性帶來(lái)重大影響，且隨著骨料尺寸的增加，混凝土的不均衡性也會(huì)遞增?；诖?，應(yīng)盡量選擇尺寸較小的骨料。

其三，精選外加劑。外加劑的用量通?？刂圃?%水泥量的范圍內(nèi)，在寒冷地區(qū)混凝土冬季施工中主要選用的外加劑為抗凍劑，它能增強(qiáng)混凝土抗寒抗凍能力，以免在寒冷地區(qū)出現(xiàn)裂縫等狀況[1]。

2.2 科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土配合比

混凝土配合比也會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量造成一定干擾。所以，應(yīng)合理確定配合比。

配合比設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：其一，冬季混凝土配合比需根據(jù)其設(shè)計(jì)強(qiáng)度考慮混凝土施工的經(jīng)濟(jì)性，一般應(yīng)將冬季混凝土施工的標(biāo)準(zhǔn)差控制在0.5到1.0 MPa范圍內(nèi);其二，可結(jié)合混凝土中水泥材料的強(qiáng)度得出28 d混凝土預(yù)期強(qiáng)度，并注重水泥安全性，防止在冬季環(huán)境下出現(xiàn)混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理現(xiàn)象。

同時(shí)，在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)需從水泥用量、砂率等部分對(duì)配合比數(shù)值進(jìn)行確定，若天氣驟然變冷可隨時(shí)對(duì)配合比進(jìn)行微調(diào)，必要時(shí)可設(shè)置數(shù)學(xué)模型觀察變化規(guī)律，最終得出可靠性更高的砂率與水灰比。

2.3 注重混凝土澆筑效果

首先，在混凝土澆筑作業(yè)中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)販囟茸兓?guī)律將澆筑厚度設(shè)置在≥30 cm范圍內(nèi)，并采用“集中澆筑”的方式，幫助混凝土結(jié)構(gòu)儲(chǔ)備更多熱能;其次，在應(yīng)用混凝土澆筑技術(shù)控制其質(zhì)量時(shí)還應(yīng)借助“加熱法”對(duì)其表面進(jìn)行熱化處理。比如可運(yùn)用蒸汽加熱手段，延緩混凝土硬化速度，以免重新配制增加冬季施工成本;最后，還可依靠火爐加熱技術(shù)對(duì)混凝土原材料中的拌合水、砂石、骨料等溫度進(jìn)行控制，但應(yīng)防止水泥直接觸碰60℃高溫水，否則將不利于混凝土施工工作的順利進(jìn)行。其中還需注意的是：混凝土攪拌時(shí)間應(yīng)為原有時(shí)間的1.5倍，并在出機(jī)溫度<20℃時(shí)利用人力升溫的措施，強(qiáng)化混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)效果。

在混凝土冬季施工項(xiàng)目中，可利用蓄熱法與外部熱源加熱法對(duì)其進(jìn)行澆筑養(yǎng)護(hù)。其中針對(duì)與地基接觸面溫差高于2℃的混凝土可采用蓄熱法對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并將養(yǎng)護(hù)溫度控制在40℃左右，防止在低溫狀態(tài)下出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，影響混凝土使用性能。

而在噴射施工階段，也應(yīng)將所選用的材料溫度設(shè)置為5℃之上，若混凝土強(qiáng)度尚未達(dá)到5 MPa，應(yīng)繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行加熱養(yǎng)護(hù)。而針對(duì)強(qiáng)度已達(dá)到25 MPa的預(yù)應(yīng)力混凝土，可適當(dāng)降低關(guān)注度，將工作重心轉(zhuǎn)移到其它有待加熱養(yǎng)護(hù)的混凝土上。其中當(dāng)混凝土溫升速度高于15℃/h時(shí)，可采用電熱法對(duì)冬季混凝土進(jìn)行澆筑養(yǎng)護(hù)，并在混凝土抗拉強(qiáng)度達(dá)到50%預(yù)定強(qiáng)度時(shí)，終止供電加熱，這樣才能保證冬季混凝土施工工作的順利進(jìn)行。

2.4 合理預(yù)防混凝土通病

在寒冷地區(qū)進(jìn)行混凝土冬季施工還需對(duì)混凝土質(zhì)量通病實(shí)施合理化把控，這樣可降低混凝土結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生率。常見(jiàn)的質(zhì)量通病包括裂縫、銹蝕問(wèn)題。針對(duì)混凝土裂縫，施工人員應(yīng)注重后期混凝土養(yǎng)護(hù)效果，以免水分快速轉(zhuǎn)移引發(fā)裂紋。

另外，施工人員還可在混凝土攪拌過(guò)程中添加適量的防凍劑，也可與引氣劑形成復(fù)合防凍效果，并且按時(shí)做好測(cè)溫工作，隨時(shí)對(duì)混凝土的坍落度等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以免質(zhì)量存在缺陷的混凝土用于施工項(xiàng)目中。在測(cè)溫時(shí)可以1次/h、1次/2 h、1次/4 h的順序?qū)嘧⒑蟮幕炷翜囟冗M(jìn)行測(cè)量。一旦降溫幅度超出15℃/h應(yīng)立即進(jìn)行加熱，并始終保證混凝土內(nèi)外溫差不高于20℃。只有這樣，才能確?；炷翉?qiáng)度≥50%常規(guī)強(qiáng)度。至于揚(yáng)塵通病即混凝土表面發(fā)生材料脫離現(xiàn)象，此時(shí)可適當(dāng)增加攪拌時(shí)間，以此增強(qiáng)材料融合度。

比如針對(duì)混凝土裂縫通病，施工人員應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)效果，可在完成混凝土澆筑任務(wù)后在上方覆蓋一層薄膜，避免混凝土因水分缺失而出現(xiàn)裂縫。同時(shí)，還可在原有保溫基礎(chǔ)上應(yīng)用電極加熱法對(duì)混凝土砼結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，這樣可有效降低裂縫現(xiàn)象的出現(xiàn)率。同時(shí)，還需對(duì)混凝土入模溫度進(jìn)行合理把控，一般應(yīng)≥5℃，還可適當(dāng)摻加引氣劑，可延緩混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)游離水的凝結(jié)速率。

3 結(jié)論

綜上所述，寒冷地區(qū)混凝土冬季施工項(xiàng)目確實(shí)具有一定難度，且極易增加混凝土出現(xiàn)裂縫等不良現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。所以，相關(guān)人員應(yīng)從材料選取、配合比設(shè)計(jì)、澆筑效果、通病預(yù)防等方面著手，促使寒冷地區(qū)的混凝土冬季施工內(nèi)容落實(shí)到位，這樣才能強(qiáng)化混凝土性能，使其在寒冷地區(qū)建筑物中發(fā)揮出真正的支撐作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]田帥，李世華，曹寶.高寒地區(qū)C30F100混凝土性能與質(zhì)量控制技術(shù)研究[J].價(jià)值工程，2020，39（7）：166-169.

[2]宋歌，羅福生，王磊.混凝土冬季施工質(zhì)量影響因素及工藝[J].河南水利與南水北調(diào)，2020，49（1）：44-45.