混凝土工程受冻原理及冬期施工技术措施_混凝土冬期施工措施

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混凝土工程受冻原理及冬期施工技术措施

【摘要】混凝土的冬期受冻在工程实际中影响很大，本文从受冻的原理、影响因素及如何防治冻害处理等角度阐述了混凝土防冻的重要性。结合实际施工情况，对混凝土冬期施工采取相应措施，以确保工程质量与安全。

【关键词】混凝土

受冻原理

防冻治冻

强度

混凝土常温施工一般都比较熟悉，各地差异不大，影响因素亦较少，但对于冬期施工尤其是北方（天津）来说，由于气温较低，最低要降到-15至-20℃，如采用常温的一套施工方法就不适应了，无论在材料、设备选择、施工方法等方面都需要一些特殊的措施，这些都是由于冬期施工的特殊性而定的。混凝土工程的冬期施工和常温施工不同，由于自然气温已降低到0℃以下，从整个施工过程的各个环节，都要采取相应的保温、防风、防失水等措施，尽量给混凝土创造正温养护环境，使混凝土能不断凝结、硬化、增长强度。

一、混凝土冻害及冬期施工原理

1、混凝土工程冬期施工的定义

按《建筑工程冬期施工规程》总则“冬期施工”的规定，根据当地多年气象统计资料，当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃即进入冬期施工；当室外日平均气温连续5d高于5℃时解除冬期施工。

2、混凝土冻害原理

冬期施工时，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°C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°C～-1.5°C）以下时，混凝土中游离水开始冻结，气温降至-4°C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，当气温恢复到正温后，即使正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，开冻后后期强度要损失50%以上，凝结后2～3天遭冻，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。

3、混凝土冻害防止原理

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，掺早强剂或超早强剂，早期保温蓄热，早期短时加热等；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。

二、混凝土强度影响因素

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,如:水泥的品种、水泥中不同矿物成份对混凝土的耐久性影响较大。同等水泥用量的拌合物，水泥标号等级高的，混凝土的强度必然高；骨料的颗粒组成不好，搭配得不密实，含有泥土、杂质等过多，都能降低混凝土的强度。组成材料的配合比，是影响强度的重要因素。比如减少拌合用水和所用水泥的比例，适当增多水泥浆的含量，都能显著提高混凝土的强度，反之则显著降低。在施工中混凝土作业的各个环节，准确称料，适度的拌合和振捣，加强养护等，对混凝土强度的影响也很大。

三、混凝土早期受冻临界强度

混凝土早期受冻临界强度是指冬期浇筑的混凝土在受冻以前必须达到的最低强度。即新浇混凝土在受冻以前达到某一初始强度值，然后遭到冻结，当恢复正温养护后，混凝土强度仍会继续增长，经28d标准养护，其后期强度可达设计标准值的95％。根据《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104-97)，早期受冻临界强度分为未掺外加剂的普通混凝土和掺外加剂的混凝土两种：未掺外加剂的普通混凝土：采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的普通混凝土混凝土早期受冻临界强度为设计的混凝土强度标准值的30%。混凝土强度等级为：C10及小于C10 不得小于5N/mm2。掺防冻剂的混凝土早期受冻临界强度为：-15℃以内时不得低于4N/mm2，-30℃以内时不得低于5N/mm2。

四、混凝土在冬期施工时应采取的措施

1．冬期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。水泥的标号不应低42.5，最少水泥用量不应少于300Kg/m3。

2．拌制混凝土所采用的骨料保证清洁，不得含有冰雪冻结块等其它宜冻裂物质。混凝土拌制采取加

000热水法，水温随大气温度进行调整，（气温在0C以上时，水温控制在30±5C；气温在-5C以上时，水00000温控制在45±5C；气温在-5C至-10C时，水温控制在55±5C；气温在-10C以下时，水温控制在65±0005C；）确保混凝土出机温度、入模温度满足以下要求：气温在-5C以上时，混凝土出机温度达到15±5C；00000气温在-5C至-10C时，混凝土出机温度达到20±5C；气温在-10C至-15C时，混凝土出机温度达到25000±5C。混凝土运至施工现场出罐温度不低于10C，保证入模温度大于5C。

3．严格控制混凝土的水灰比，水灰比不应大于0.6。

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%。

5．混凝土搅拌前，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：先将水和沙石投入拌和，然后加入水泥。

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。

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°C。

8．冬期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。

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。

10．混凝土的保温措施：

（1）框架柱：混凝土拆模后立即在其表面包裹一层塑料薄膜，在外裹草帘被，用绑扎丝捆结实。该工序由混凝土施工班组具体执行，项目部质检员负责验收。

（2）梁板混凝土浇筑完毕后，在其上面覆盖一层塑料布、二层草帘被，其间做好测温记录。根据测温记录随时计算混凝土的成熟度，成熟度符合要求后方可进行下道工序施工。

五、结语 在冬期进行施工的工程，如选择方法不佳，措施不当，极易出现事故，浪费资金，拖延工期。而在整个混凝土工程施工中，混凝土强度的确定及控制，是保证的工程质量重要措施，其中早期受冻临界强度又是保证混凝土工程质量的重要 前提，只有早期受冻临界强度保证了，才能保证混凝土早期不受冻害，才能保证混凝土后期强度继续发展，对于建筑物混凝土冻融破坏，应坚持防重于治，首先根据混凝土所处的环境，合理进行配合比设计（水泥品种的选择、外加剂的选用等等）；其次是严把施工质量关，加强工程运行中的养护管理以延长工程的使用寿命。

【参考文献】

［1］江正荣，建筑施工计算手册.中国建筑工业出版社，2001.［2］混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204—2002），中国建筑工业出版社，2002

［3］建筑工程冬期施工规程（JGJ104—97），中国建筑工业出版社，1998