第三节　混凝土冬期施工

一、混凝土冬期施工的条件和要求

混凝土的凝结、硬化是由于水泥颗粒与水接触后发生水化作用，水泥颗粒中的矿物质发生分解，析出一种凝胶，将混凝土中的砂、石胶结在一起。温度的高低对水化作用有很大影响。温度高，水化作用的进展就迅速、完全，混凝土的强度增长也快；温度低，则水化作用缓慢。当温度降到0℃以下时，水泥的水化作用就基本停止。当温度低于-3℃时，混凝土中水会结成冰，水泥颗粒不能和冰发生化学反应，这时水泥、砂、石和冰形成了一种互相不起作用的混合物，强度无法增长，而且水冰冻后体积膨胀（大约膨胀8％～9％），此时所产生的冻胀力常大于水泥硬化时的初期强度，可使混凝土发生不同程度的冻胀破坏。由于冻胀，破坏了水泥与砂石之间的黏结力，降低了混凝土强度。同时它的强度损失不论受冻时间长短，都不再恢复。冰块融化后会形成空隙，从而降低了混凝土的密实性和耐久性。

试验证明：混凝土遭受冻结后的危害程度，与遭冻的时间早晚以及混凝土的水灰比有关。混凝土在终凝前受冻结，要比终凝后严重得多，而且难以挽回。对于水灰比大于0.7的混凝土，当其强度增长到设计强度的30％以上，并且不低于5MPa以后，如再受冻结，对其强度影响就不大了，只不过是强度增长缓慢而已，待开冻后仍能继续增长；对于水灰比小于0.6的混凝土，其强度增长到设计强度的l5％～20％以上时，如再受冻，则影响也不大。

考虑到温度对混凝土强度的影响，为了确保混凝土工程的质量，有以下几点规定。

（1）当工地昼夜平均气温低于+5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土施工应按冬期施工办理。

（2）冬期施工期间，当用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制混凝土，且其抗压强度达到设计强度的30％前，不得受冻；用矿渣硅酸盐水泥配制混凝土，且其抗压强度达到设计强度的40％前，也不得受冻。C15及其以下的混凝土，当其抗压强度未达到5MPa前，也不得受冻。

（3）冬期施工中，混凝土结构物须达到100％的设计强度后，才允许承受全部的设计荷载。

（4）水及骨料应按热工计算和实际试拌，确定满足混凝土浇注需要的加热温度。

如需加热时，首先应将水加热，其加热温度不宜高于80℃，当骨料不加热时，水可加热至80℃以上，但应先投入骨料和已加热的水，拌匀后再投入水泥。

当加热水尚不能满足要求，可将骨料均匀加热，其加热温度不应高于60℃。片石混凝土掺用的片石可预热。

水泥不得直接加热，宜在使用前运入暖棚内预热。

当拌制的混凝土出现坍落度减少或发生速凝现象时，应重新调整材料的加热温度。混凝土搅拌时间宜较常温施工延长50％。

（5）冬期施工中混凝土开始养护时的温度，可按其施工方案通过热工计算确定，但不得低于5℃。细薄截面结构不宜低于10℃。

（6）拆模工作应符合下列规定：

①当混凝土已达到拆模强度要求，并符合抗冻强度规定后，方可进行拆模。

②混凝土与环境温差不得大于15℃，当温差在10℃以上但小于15℃时，拆除模板后应暂时覆盖混凝土的外露面。

③采用外部热源加热养护的混凝土，如养护完毕后气温尚在零下，应在混凝土冷却至5℃以下后，方可拆除模板和保温层。

二、混凝土冬期施工的准备工作

（一）气象调查

在未进入冬期施工以前，要调查施工地区的冬季气象资料（如历年的气温、风向、风速等），并与附近气象台（站）联系，及时了解气象变化情况。在工地也应进行必要的气象观测，以便正确掌握气象情况，拟定冬期施工措施。

（二）安排计划

根据施工任务及施工条件，安排冬期施工项目、数量和开竣工日期等。凡不利于冬期施工的项目，如大跨拱、高桥、隧道洞口及其附属部分，或分散在线路上的零星工程等，宜避免安排在冬期施工。

（三）选择具体施工方法

根据工程种类、气象及施工条件，选择施工方法，确定混凝土浇注和养护期间的温度，以及养护的具体方法。

（四）提前备料

砂石骨料在进入冬期以前开采、筛洗完毕，并保持其干燥和清洁。其他工程材料、防寒材料、燃料及机具设备等，也应因地制宜，就地取材，准备充分。

冬期施工除了贯彻执行常温施工的各项技术责任制度外，还应建立具体的责任制度，对各项工作均要严格按照规范与设计要求去进行。冬期施工的安全技术工作非常重要，所以必须针对不安全因素，制订切实可行的安全技术措施。应特别注意防火、防滑、防烫伤和防中毒等诸项工作。

三、混凝土冬期施工的养护方法

在冬期施工中，为了保证混凝土在冻结前达到要求的强度，混凝土的养护方法应根据工程类别、气象条件、材料来源和工期等要求，通过热工计算及经济技术分析，选择下列两类施工方法：一类是在养护期间不需对混凝土加热的蓄热法、掺外加剂法、负温早强混凝土法和综合法；另一类是需利用外部热质对混凝土加热的暖棚法、蒸汽加热法和热综合法。当经济、技术上认为有利时，也可采用电热法或其他养护方法。

（一）蓄热法（保温法）

蓄热法是以保温覆盖为主，利用水泥水化热，并根据需要适当将水和砂石预热，满足热工计算要求的养护方法。采用该法时，应结合降低水灰比、减少用水量，采用低流动性或干硬性混凝土。并应采用机械搅拌和机械振捣，或增加搅拌时间，使水泥颗粒与水进行充分水化作用，以促使水泥热量的增加。混凝土浇注振捣后，在其表面用保温材料加以覆盖，以减少热量损失和混凝土的冷却速度，保证混凝土在正温度环境下达到预定强度。

蓄热法适用于施工时气温不太低的各种混凝土。当建筑物体积较小或气温较低时，可采用双层模板内加保温材料的措施。

蓄热法施工比较简单、经济，在混凝土养护时并不需要再增加热设备，减少了冬期施工的费用，所以冬期施工时应尽量考虑采取蓄热法。当该法不能满足施工要求时，才考虑选用其他方法，或和其他方法配合使用。

（二）暖棚法

暖棚法就是在混凝土浇注地点用保温材料搭成暖棚，在棚内生火，使温度提高，混凝土的养护如在常温中一样。用火炉时应特别注意防火和防止煤气中毒，棚上部要留气窗，棚内底部温度不得低于5℃，且混凝土表面应保持湿润。注意要使火炉热量均匀发散，不要使其紧靠混凝土，否则混凝土会产生局部变形干裂，养护时还要经常浇水，并在火炉上加热水，以散发蒸汽，保持棚内一定的湿度。

暖棚法养护混凝土是一种好办法，但其费用较大，因此，在工程量较集中且面积不大时才考虑采用。

（三）负温早强混凝土法

这种方法是在用热材料拌制的混凝土中加入一定数量的化学剂，使其能在初始养护的短时间内在正常温度下硬化，获得一定早期强度后，能在一定的负温条件下继续硬化，并获得临界抗冻强度。

促使混凝土早强的化学剂有氯化钙及氯化钠，其掺量应由试验确定。也可根据混凝土浇注后最初3d内预计达到最低气温，按表1-6选用。

掺用氯化钙的混凝土，应用普通水泥，混凝土中水灰比不能大于0.65，在拌制时要适当延长搅拌时间，注意要拌和均匀，并必须振捣密实。

用以降低水的冰点的化学剂，一般用氯化钠（食盐）。氯化钠掺量一般为水质量的3％～5％，在-5℃以上的气温下混凝土可以不受冻结。

无论是掺氯化钙或氯化钠，事先应按比例调成溶液，再在搅拌时均匀加入。决不可将固体状态的氯化钙或氯化钠直接撒在混凝土中。氯化钙与氯化钠可以同时使用，但在分别调成溶液后才可掺入。

氯化钙和氯化钠的掺用虽然比较简便，但不适用于钢筋混凝土工程、预应力混凝土工程、防水工程、耐热工程及直流电源附近的工程。