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摘 要：本文作者分析了混凝土冬季施工发生冻害的原因、施工原理、影响强度的因素，介绍了混凝土冬季施工采用的方法、工艺、采取的技术措施。
关键词：混凝土；冬季施工；质量控制；分析
在我国的北方地区，拥有相对较长的寒冷时段。工期自身的限制，就使得许多建筑工程的冬季混凝土施工难以避免。混凝土施工方法和理论的探究表明：当外界环境温度降至5摄氏度时，只要及时采取相应合理的施工措施，就可避免混凝土新浇过程早冻现象的发生。通过有效措施的开展，使混凝土自身外漏部分同冬季的外界环境保持着相对小的温差，也会实现和正常气温施工时同样的效果
在冬季施工中，长时间的持续负低温，大的温差、降雪和反复的冰冻，经常造成建筑施工的质量事故，据资料分析，混凝土工程有大部分的工程质量事故发生在冬季。
1 混凝土冻害及冬季施工原理
冬季施工时，气温低，水泥水化作用减弱，新浇混凝土强度增长明显地延缓，当气温降至0℃以下时，水泥水化作用基本停止，混凝土强度已停止增长。新浇混凝土中的水可分两部分：一是吸附在组成材料颗粒表面和毛细管中的水，这部分水能使水泥颗粒起水化作用，称为“水化水”；二是存在于组成材料颗粒空隙之间的水，称为“游离水”，它只对混凝土浇筑时的和易性起作用，在某种意义上说，混凝土强度的增长取决于在一定温度条件下水化水与水泥的水化作用及游离水的蒸发。
因此，混凝土强度增长速度在湿度一定时就取决于温度的变化。特别是气温降至混凝土冰点温度（新浇混凝土冰点温度为-0.3℃～-1.5℃）以下时，混凝土中游离水开始冻结，气温降至-4℃时，水化水开始冻结，水化作用停止，冻结后的水体积膨胀约8%～9%，在混凝土内部形成强大的冰胀应力，将使强度尚低的混凝土内部产生微裂缝，同时降低了水泥与砂石和钢筋间的粘结力，导致结构强度和耐久性降低。新浇混凝土在养护初期遭受冻结，当气温恢复到常温后，即使常温养护到一定的龄期，也不能达到其设计强度，这就是混凝土的早期冻害。研究表明，塑性混凝土终凝前（浇后3～6h）遭受冻结，后期强度要损失50%以上，凝结后2～3天遭受冻结，强度损失15%～20%。实验证明，混凝土遭受冻结的危害程度还与冻结前混凝土的强度、水灰比、水泥标号、养护温度等有关。如果混凝土受冻前已经具备抵抗冻胀应力的强度，则混凝土内部结构就不致受冻结的损害。防止混凝土早期冻害的措施有两类：一是早期增强。主要是提高混凝土的早期强度，使之尽早达到混凝土受冻临界强度。具体措施有：使用早强水泥或超早强水泥，掺早强剂提高混凝土的早期强度，并采取早期蓄热法养护，或早期外部热源加热法养护等；二是改善混凝土的内部结构。具体做法是增加混凝土的密实度，排除多余的游离水，或掺入减水型引气剂，提高混凝土的抗冻能力。还可掺防冻剂，降低混凝土的冰点温度。
2 混凝土强度及主要影响因素
混凝土质量的主要指标之一是抗压强度。材料的品种和质量，直接影响混凝土的强度。同等水泥用量的拌和物，水泥强度等级高的，混凝土的强度必然高；骨料的颗粒组成不好，搭配得不密实，含过多有泥土、杂质等，都会降低混凝土的强度。组成材料的配合比，是影响混凝土强度的重要因素。比如减少拌和用水和所用水泥的比例，适当增加水泥浆的含量，都能显著提高混凝土的强度。在施工中混凝土作业的各个环节，准确称料，适度的拌和和振捣，加强养护等，对混凝土强度的影响也很大。
3 混凝土在冬季施工时应采取的措施
3.1 冬季施工中配制混凝土用的水泥，应优先选用活性高、水化热大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。水泥的强度等级不应低于42.5级，最少水泥用量不应少于300kg/m3。
3.2 拌制混凝土所采用的骨料应洁净，不得混有冰雪、冻块及其它宜冻裂物质。混凝土拌制采取加热水法，水箱四壁用120mm砖砌体砌筑围护以提高水温，混凝土施工時间每隔半小时测量一次水温、混凝土入模温度及环境温度，并做好温度记录。模板中的冰雪冻块在混凝土浇筑之前一定要将其熔化并将水放掉。
3.3 严格控制混凝土的水灰比，水灰比不应大于0.6。
3.4 使用超早强剂效果明显，制作同条件试块3天试压强度达到30%，14天达到100%。
3.5 混凝土不宜露天搅拌，搅拌站应搭设暖棚，优先选用大容量的搅拌机，以减少混凝土的热量损失。搅拌前，用热水或蒸汽冲洗搅拌机。混凝土的搅拌时间比常温规定时间延长50%。经加热后的材料投料顺序为：先将水和砂石投入搅拌，然后加入水泥。混凝土出机温度不宜低于10℃。
3.6 混凝土的运输过程是热损失的关键阶段，应采取必要的措施减少混凝土的热损失，同时应保证混凝土的和易性。常用的主要措施为减少运输时间和距离；使用大容积的运输工具并采取必要的保温措施。保证混凝土的入模温度不低于5℃。
3.7 混凝土在浇筑前，应清除钢筋和模板上的冰雪和污垢，尽量加快混凝土的浇筑速度，防止热量散失过多。当采用加热养护时，混凝土养护前的温度不得低于2℃。
3.8 冬季施工混凝土振捣应用机械振捣，振捣时间比常温时有所增加。
3.9 混凝土现浇板上的后序工程规定：混凝土初凝后方可进行下道工序的施工，时间由工程项目部人员及监理人员现场确定。班组人员接到“同意下道工序施工”的通知后方可进行施工。
3.10 混凝土的保温措施：①桥梁墩台：混凝土拆模后立即在其表面包裹一层塑料薄膜，在外裹棉毡或草帘（有条件时可采用电热毯包裹），用绑扎丝捆结实。该工序由混凝土施工班组具体执行，项目部施工员负责验收；②桥涵基础、涵洞涵身及盖板、挡土墙混凝土浇筑完毕后，在其上面覆盖一层塑料布、一层毛毡和三层草帘，其间做好测温记录。下道工序开始前由混凝土施工班组组织撤离，集中堆放管理；③若工期紧张，对个别结构物可采用搭设暖棚保温并用蒸汽加热法养护混凝土。
4 存在问题与分析
在组织基础大体积混凝土施工时，由于混凝土罐车不能及时到场，为保证基础不留施工冷缝，不得不反复搭拆暖棚顶面帆布及延长火炉加热时间，并减少浇筑厚度，大大增加施工难度。在控制混凝土的凝结时间上由于掺加缓凝剂，导致底层500厚防水板迟迟不能进入终凝，覆盖保温后表面观感质量较差，承台侧面吊模嵌入混凝土中，拆除困难。在完成浇筑后未立即进行恢复暖棚生火炉覆盖保温养护的部位，温度降低较快，而内部升温继续进行，个别位置短时达到或超过内外温差25℃的规范要求，经过采取措施后迅速恢复，由此发现在浇筑阶段按照每2h测温并不能满足监测要求。由于绝热升温是按照混凝土的实际温度考虑，在浇筑过程中，商品混凝土公司恐怕混凝土受冻，并末严格按照项目部要求出罐温度进行控制，而略有偏高，再加之较多承台浇筑是在白天气温较高时浇筑，故所测核心绝热升温温度比计算略有偏高。
5 结语
大体积混凝土施工在冬季存在较严重的质量控制问题：混凝土的浇筑期间防冻，浇筑完成后的蓄热养护期问的内外温差控制，以及较高的混凝土强度等级由于增加水泥用量及较高水灰比给温度控制进一步增加困难。本工程通过采用暖棚结合综合蓄热法，制定可行的方案，结合现场实际情况，采取措施，使大体积混凝土的质量得到了有效的控制。
参考文献：
[1] 张琳.冬季混凝土施工的技术要点分析[J].今日科苑.2015（5）.
[2] 吴泽宇.冬季大体积混凝土的施工技术[J].现代商贸工业.2016（11）.
[3] 刘军.建筑工程冬季混凝土施工技术探析[J].科技创新.2016（6）.
关键词：混凝土；冬季施工；质量控制；分析
在我国的北方地区，拥有相对较长的寒冷时段。工期自身的限制，就使得许多建筑工程的冬季混凝土施工难以避免。混凝土施工方法和理论的探究表明：当外界环境温度降至5摄氏度时，只要及时采取相应合理的施工措施，就可避免混凝土新浇过程早冻现象的发生。通过有效措施的开展，使混凝土自身外漏部分同冬季的外界环境保持着相对小的温差，也会实现和正常气温施工时同样的效果
在冬季施工中，长时间的持续负低温，大的温差、降雪和反复的冰冻，经常造成建筑施工的质量事故，据资料分析，混凝土工程有大部分的工程质量事故发生在冬季。
1 混凝土冻害及冬季施工原理
冬季施工时，气温低，水泥水化作用减弱，新浇混凝土强度增长明显地延缓，当气温降至0℃以下时，水泥水化作用基本停止，混凝土强度已停止增长。新浇混凝土中的水可分两部分：一是吸附在组成材料颗粒表面和毛细管中的水，这部分水能使水泥颗粒起水化作用，称为“水化水”；二是存在于组成材料颗粒空隙之间的水，称为“游离水”，它只对混凝土浇筑时的和易性起作用，在某种意义上说，混凝土强度的增长取决于在一定温度条件下水化水与水泥的水化作用及游离水的蒸发。
因此，混凝土强度增长速度在湿度一定时就取决于温度的变化。特别是气温降至混凝土冰点温度（新浇混凝土冰点温度为-0.3℃～-1.5℃）以下时，混凝土中游离水开始冻结，气温降至-4℃时，水化水开始冻结，水化作用停止，冻结后的水体积膨胀约8%～9%，在混凝土内部形成强大的冰胀应力，将使强度尚低的混凝土内部产生微裂缝，同时降低了水泥与砂石和钢筋间的粘结力，导致结构强度和耐久性降低。新浇混凝土在养护初期遭受冻结，当气温恢复到常温后，即使常温养护到一定的龄期，也不能达到其设计强度，这就是混凝土的早期冻害。研究表明，塑性混凝土终凝前（浇后3～6h）遭受冻结，后期强度要损失50%以上，凝结后2～3天遭受冻结，强度损失15%～20%。实验证明，混凝土遭受冻结的危害程度还与冻结前混凝土的强度、水灰比、水泥标号、养护温度等有关。如果混凝土受冻前已经具备抵抗冻胀应力的强度，则混凝土内部结构就不致受冻结的损害。防止混凝土早期冻害的措施有两类：一是早期增强。主要是提高混凝土的早期强度，使之尽早达到混凝土受冻临界强度。具体措施有：使用早强水泥或超早强水泥，掺早强剂提高混凝土的早期强度，并采取早期蓄热法养护，或早期外部热源加热法养护等；二是改善混凝土的内部结构。具体做法是增加混凝土的密实度，排除多余的游离水，或掺入减水型引气剂，提高混凝土的抗冻能力。还可掺防冻剂，降低混凝土的冰点温度。
2 混凝土强度及主要影响因素
混凝土质量的主要指标之一是抗压强度。材料的品种和质量，直接影响混凝土的强度。同等水泥用量的拌和物，水泥强度等级高的，混凝土的强度必然高；骨料的颗粒组成不好，搭配得不密实，含过多有泥土、杂质等，都会降低混凝土的强度。组成材料的配合比，是影响混凝土强度的重要因素。比如减少拌和用水和所用水泥的比例，适当增加水泥浆的含量，都能显著提高混凝土的强度。在施工中混凝土作业的各个环节，准确称料，适度的拌和和振捣，加强养护等，对混凝土强度的影响也很大。
3 混凝土在冬季施工时应采取的措施
3.1 冬季施工中配制混凝土用的水泥，应优先选用活性高、水化热大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。水泥的强度等级不应低于42.5级，最少水泥用量不应少于300kg/m3。
3.2 拌制混凝土所采用的骨料应洁净，不得混有冰雪、冻块及其它宜冻裂物质。混凝土拌制采取加热水法，水箱四壁用120mm砖砌体砌筑围护以提高水温，混凝土施工時间每隔半小时测量一次水温、混凝土入模温度及环境温度，并做好温度记录。模板中的冰雪冻块在混凝土浇筑之前一定要将其熔化并将水放掉。
3.3 严格控制混凝土的水灰比，水灰比不应大于0.6。
3.4 使用超早强剂效果明显，制作同条件试块3天试压强度达到30%，14天达到100%。
3.5 混凝土不宜露天搅拌，搅拌站应搭设暖棚，优先选用大容量的搅拌机，以减少混凝土的热量损失。搅拌前，用热水或蒸汽冲洗搅拌机。混凝土的搅拌时间比常温规定时间延长50%。经加热后的材料投料顺序为：先将水和砂石投入搅拌，然后加入水泥。混凝土出机温度不宜低于10℃。
3.6 混凝土的运输过程是热损失的关键阶段，应采取必要的措施减少混凝土的热损失，同时应保证混凝土的和易性。常用的主要措施为减少运输时间和距离；使用大容积的运输工具并采取必要的保温措施。保证混凝土的入模温度不低于5℃。
3.7 混凝土在浇筑前，应清除钢筋和模板上的冰雪和污垢，尽量加快混凝土的浇筑速度，防止热量散失过多。当采用加热养护时，混凝土养护前的温度不得低于2℃。
3.8 冬季施工混凝土振捣应用机械振捣，振捣时间比常温时有所增加。
3.9 混凝土现浇板上的后序工程规定：混凝土初凝后方可进行下道工序的施工，时间由工程项目部人员及监理人员现场确定。班组人员接到“同意下道工序施工”的通知后方可进行施工。
3.10 混凝土的保温措施：①桥梁墩台：混凝土拆模后立即在其表面包裹一层塑料薄膜，在外裹棉毡或草帘（有条件时可采用电热毯包裹），用绑扎丝捆结实。该工序由混凝土施工班组具体执行，项目部施工员负责验收；②桥涵基础、涵洞涵身及盖板、挡土墙混凝土浇筑完毕后，在其上面覆盖一层塑料布、一层毛毡和三层草帘，其间做好测温记录。下道工序开始前由混凝土施工班组组织撤离，集中堆放管理；③若工期紧张，对个别结构物可采用搭设暖棚保温并用蒸汽加热法养护混凝土。
4 存在问题与分析
在组织基础大体积混凝土施工时，由于混凝土罐车不能及时到场，为保证基础不留施工冷缝，不得不反复搭拆暖棚顶面帆布及延长火炉加热时间，并减少浇筑厚度，大大增加施工难度。在控制混凝土的凝结时间上由于掺加缓凝剂，导致底层500厚防水板迟迟不能进入终凝，覆盖保温后表面观感质量较差，承台侧面吊模嵌入混凝土中，拆除困难。在完成浇筑后未立即进行恢复暖棚生火炉覆盖保温养护的部位，温度降低较快，而内部升温继续进行，个别位置短时达到或超过内外温差25℃的规范要求，经过采取措施后迅速恢复，由此发现在浇筑阶段按照每2h测温并不能满足监测要求。由于绝热升温是按照混凝土的实际温度考虑，在浇筑过程中，商品混凝土公司恐怕混凝土受冻，并末严格按照项目部要求出罐温度进行控制，而略有偏高，再加之较多承台浇筑是在白天气温较高时浇筑，故所测核心绝热升温温度比计算略有偏高。
5 结语
大体积混凝土施工在冬季存在较严重的质量控制问题：混凝土的浇筑期间防冻，浇筑完成后的蓄热养护期问的内外温差控制，以及较高的混凝土强度等级由于增加水泥用量及较高水灰比给温度控制进一步增加困难。本工程通过采用暖棚结合综合蓄热法，制定可行的方案，结合现场实际情况，采取措施，使大体积混凝土的质量得到了有效的控制。
参考文献：
[1] 张琳.冬季混凝土施工的技术要点分析[J].今日科苑.2015（5）.
[2] 吴泽宇.冬季大体积混凝土的施工技术[J].现代商贸工业.2016（11）.
[3] 刘军.建筑工程冬季混凝土施工技术探析[J].科技创新.2016（6）.