根据《建筑工程冬期施工规程》(JGJ/T104-2011)规定，当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃，即进入冬季施工。冬季混凝土的生产与应用具有时间概念强、质量控制环节多、影响质量的因素复杂等特点，混凝土在负温条件下更易出现质量问题。本文从混凝土冬季施工的特点、混凝土冻害的产生过程与影响因素、混凝土冬季施工技术方案等方面来分析研究，为混凝土的冬季施工提供了参考依据。
一、混凝土冬季施工的特点
（一）混凝土强度普遍偏低且增长缓慢
混凝土从制备到失去可塑性是由水泥内部各组分发生水化引起的，水化反应是一个复杂的过程。在水泥水化反应的过程中，温度对水泥的水化影响巨大，即温度越高，水化反应越快。在低温条件下，硅酸盐水泥极其组成矿物的水化机理与常温相比并无明显差别，但反应速率会大大降低。
在温度较低的情况下，水泥中各组分水化需要较长时间，混凝土后期强度增长变化比较慢。研究表明，当环境温度低于5℃时，特别是当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的自由水慢慢失去流动性，逐渐由液态变为固态，随着自由水开始结冰，参与水泥水化的水减少，单位时间内放出的水化热减少，水化热引起的混凝土自身温度上升的幅度降低，导致混凝土强度增长缓慢。水泥在-10℃时水化基本中止，此时混凝土强度也就不再增长。
（二）早期冻害影响混凝土的耐久性
混凝土的早期冻害主要分为混凝土凝固前受冻和凝结后但未达到足够强度时受冻。当环境温度低于0℃以下时，混凝土由于不能产生新的水化热，存在于混凝土内部的水开始结冰，导致混凝土体积发生膨胀，这种膨胀应力大于混凝土内部形成的抗压强度和抗强度，当环境温度升高时，内部的冰融化为水，会在混凝土中产生大量孔隙，使其强度大为降低，使得混凝土受到不同程度的破坏。
这种冻害一旦发生，将会加速混凝土的膨胀，使混凝土内部产生裂缝，严重劣化混凝土的物理、力学性能和长期耐久性能，尤其是对于冬季路面、桥梁、海洋平台和高层建筑物，它们受早期冻害破坏的影响更为严重。因此一般情况下，要注意早期养护，尽量避免混凝土过早受冻。
（三）混凝土的冻融循环破坏
冻融循坏对混凝土造成的破坏是指内部空隙中含有水分的混凝土在反复冻融循环作用下而导致的损伤。冻融循环对混凝土结构易造成冻融循环裂缝、表层脱落等破坏。混凝土冰冻过程产生膨胀，融解过程表现收缩，但未能完全恢复到原来状态而留有残余约1/3的变形，表明冻融使水泥石结构变得疏松而受到了永久性损伤。在混凝土中引入适量微小的气泡，并使均匀分布、密闭气泡的间距在0.25mm以下，在经过冻融循环作用后，混凝土可恢复到原来状态而没有产生残余变形，因而水泥石结构未变疏松，大大降低冻融循环的破坏作用。如混凝土先在正温下硬化并已获得一定的强度值后再受冻害，则水泥石的结构损伤会明显减轻，混凝土的最终强度值也会更接近不受冻害时应达到的强度值。
二、混凝土冻害的产生过程与影响因素
（一）混凝土冻害的产生过程
从本质上说，混凝土受冻破坏主要取决于混凝土中水的存在形式。众所周知，温度低于0℃时，就会有液态的水转化成固态的冰。水在液态是密度为1.0g/cm3，固态冰的密度为0.9g/cm3。在水结冰的过程中体积约增大1.1倍，混凝土中的自由水结冰造成混凝土的体积发生膨胀引发膨胀应力，这种冻胀力由表面向内部发展。当膨胀力大于混凝土抗拉强度时，就会产生为微裂纹，白天温度升高时，冰融化成水又沿着裂纹流入混凝土内部，如此循环加剧混凝土的破坏，导致混凝土内部裂纹增多，最终对混凝土造成不可逆转的破坏。
混凝土冻胀破坏的外观特点是材料体内出现若干冰夹层，彼此平行而垂直于热流方向。其产生过程是新浇筑的混凝土结构表面降温时，冷流向混凝土材料体内延伸，在深处某水平位置开始冻结，一般从较粗大孔中水分开始结冰，冰晶形成后从间隙吸水，发育增长，且是不可逆的过程。表层毛细管中的水分最先冻结，发生体积膨胀，挤压未冻结的水分，形成宏观规模的移动，在毛细孔内产生越来越大的压力。水压超过混凝土的抗拉强度，就在混凝土中产生微裂纹，裂纹扩展导致混凝土劣化。
（二）影响因素
1、骨料。骨料对混凝土冻害影响的主要因素有骨料的孔隙率、强度、粒径等。骨料的饱水程度和吸水量，对于骨料的抗冻性能起着主要作用。为提高混凝土的抗冻性能，要注意选择吸水率低的骨料，特别是细骨料。
2、引气剂。为使混凝土具有良好的抗冻性能，常常人为的在混凝土中引入一定气泡，一般情况下引气为2.5%～4.0%，气孔断开冻结水的通道，降低混凝土对液体的吸收，隔离的大面积游离水转变成固态冰，同时为冻结水的膨胀提供了补助空间。
3、水泥。水泥对混凝土抗冻性能影响重大，特别是水泥中C3A含量和矿渣微粉对抗冻性能的评价非常重要。普通硅酸盐水泥经过28d标养之后水化程度在85%～90%之间，而同一龄期养护的矿渣水泥的水化速度为30%～65%，因此冬季优先选用普通硅酸盐水泥，且每方胶材最小用量不低于280kg。
4、水胶比。水胶比对混凝土抗冻性具有直接影响，水胶比越大，混凝土中自由水越多，结冰速度越快，混凝土强度越低，抗冻性越差。降低混凝土胶比，可以降低混凝土中自由水的含量，提高混凝土强度。冬季混凝土水胶比不大于0.55。
5、施工工艺。混凝土的振捣和养护占有特别位置，在浇筑过程中如果振捣不充分，混凝土就会产生局部缺陷，容易出现裂缝、抗冻性能降低等问题;如果过振，则会导致混凝土产生骨料与浆体的分离，局部水胶比过大，表层混凝土抗冻性能大大降低等问题。所以现场施工时既不能漏振，更不能过振，振捣器应避免在一处长期振捣。如果养护不充分，导致混凝土早期失水过多，降低了水化程度，从而降低混凝土强度，对混凝土抗冻性能产生不良影响。
6、外部环境。在混凝土冬季施工过程中，混凝土冻害受温度的影响，特别是最低温度、温差变化速度和冷暖交替频率的影响更为明显。
三、混凝土冬季施工技术方案
为了使混凝土在低温环境中免遭冻害，我们必须强化各部门的质量意识，推行全过程的质量管理，制定严格的混凝土冬季施工技术方案，从混凝土的生产、施工等各个环节采取相应的技术措施，从而确保冬季混凝土质量。
（一）冬季混凝土的生产
1、施工方提前一天将供货信息告知搅拌站，以便于有充分的时间做好原材料、技术等方面的准备工作。明确混凝土所需各种原材料的性能指标，如石子的种类、粒径，防冻剂的种类、掺量等;明确本工程所需混凝土的强度等级、坍落度、浇筑的准确部位等;同时标明混凝土的特殊要求，如抗渗、抗冻、早强、防冻、自密实等特性。
2、搅拌站根据《生产任务单》明确本次混凝土的浇筑部位和浇筑方式，以便根据需要控制混凝土的出机状态;混凝土浇筑前应查看施工现场的准备工作是否到位，并根据现场情况规划出合理的运输路线，有效减少混凝土的运输和等待时间，降低混凝土的坍落度损失，保障混凝土的施工质量。
3、调整配合比：根据气温、胶凝材料需水量、水泥温度、运距等具体因素选用合适的外加剂与掺防冻剂量;严格控制骨料质量，不使用含有冰、雪和冻块的骨料，降低骨料中有害物质的含量，调整骨料的颗粒级配，保证混凝土的泵送性能。
4、延长搅拌时间：为确保混凝土拌合物的匀质性，冬季掺防冻剂拌制的混凝土比常温搅拌时间延长10s后出机。
5、做好测温记录：认真测量大气、砂石、外加剂、水的温度、大气最高和最低温度、混凝土出机温度等。同时，收集未来3d～7d的天气预报情况，对未来3～7天内出现气温突降做好充分的技术准备。
（二）冬季混凝土的运输
合理安排车辆，保证混凝土出机后迅速运往现场浇筑，尽量缩短运输和停置时间。调度员应加强与施工现场联系，掌握施工速度，控制派车数量，不宜同一个工地派车过多，防止混凝土在现场等待时间过长，混凝土入模温度过低。一般情况下，控制混凝土在60min内浇筑完毕，可确保入模温度大于5℃。气温低于-5℃时，混凝土运输车罐体应包裹保温罩，以防止混凝土的热量损失。搅拌运输车刷车后，一定要将洗刷水彻底放净，避免水胶比过大造成的混凝土性能劣化。
（三）冬季混凝土的浇筑
混凝土在浇筑过程中，应准确判断坍落度的大小，严禁在施工现场向混凝土中二次加水，造成混凝土中自由水过多，增大冻害发生的可能性。如存在质量问题，应及时将问题反馈给技术部门，并积极协调，避免处理不及时造成更大的质量问题。泵送前应对泵及管进行保温，在泵体料斗、泵管上包裹阻燃草帘被。泵送过程中注意控制混凝土拌合物入模温度不低于5℃，并应有保温措施。注意泵送间歇时间不宜过长，防止混凝土因停滞时间过长造成混凝土入模温度过低。对梁板等板面结构混凝土，应派专人在混凝土终凝时进行收面抹压工作，以有效消除裂纹。
分层浇筑时，已浇筑层的混凝土温度在未被上一层混凝土覆盖前不应低于2℃。控制浇筑时间，尽量安排在中午浇筑混凝土，最大限度地减少浇筑时的热量损失。
（四）冬季混凝土的保温
混凝土浇筑完毕后，应立即用塑料薄膜及保温材料覆盖，以有效保温。保温材料覆盖要压实、严密，大风天应检查保温覆盖情况，发现问题及时修复。
施工单位应加强对混凝土所处的环境气温及混凝土内部温度的监测。当混凝土温度降到规定温度时，混凝土强度必须达到受冻临界强度。在混凝土强度未达到1.2MPa前，不得在其上踩踏、支模和加荷。
冬季施工应采用木质模板，适当延长对混凝土的正温养护时间，并加强对混凝土保温、防冻、防风、防失水等措施。特别是对剪力墙、长墙等不易覆盖保温的工程部位要加强保温工作，宜采用木模、胶合模板，梁板宜用125px厚木板，如必须采用钢模板，应特别注重保温，防止混凝土降温速度过快造成混凝土裂缝或者混凝土冻害。
（五）冬季混凝土的养护
1、蓄热养护法。在室外气温不低于-15℃时，采用蓄热法，是指混凝土浇筑后，利用原材料加热以及水泥水化放热，并采用适当的保温措施延缓混凝土冷却，在混凝土温度降到0℃以前达到受冻临界强度。养护时混凝土达到临界强度之前，每4～6h测温一次。蓄热法对于减少混凝土早期水化放热量的流失，使混凝土在早期保持一定温度，保证混凝土在受冻之前达到临界强度。
2、负温养护法。即在混凝土中掺入防冻剂，使其在负温条件下能够不断硬化，在混凝土温度降到防冻剂规定温度前达到受冻临界强度的施工方法。该方法适用于不宜加热保温的一般混凝土结构工程。养护时混凝土达到临界强度之前，每2h测温一次。
（六）冬季混凝土的拆模
冬季施工时，由于外界环境温度低，混凝土强度的增长幅度相对较慢，模板的拆除与常温有较大的区别，模板和保温层应在混凝土冷却到5℃后方可拆除，缓拆为宜;防止早拆模或因拆模时混凝土内外温差大于20℃，导致气温急剧冷却造成混凝土表层龟裂。值得注意的是，如有冻害现象，应暂停拆除模板，待冻害现象消除后方可继续拆除。拆模后禁止在混凝土表面浇水养护。拆模后应检查混凝土表面是否受冻、粘连，混凝土结构的收缩边缝、边角是否脱落，施工缝处有无受冻痕迹。拆模后的混凝土应及时覆盖一层塑料薄膜，再加其他保温材料，防止冬季施工过程中的混凝土出现裂缝。
综上所述，对混凝土冬季施工技术方案的研究具有现实意义，在冬季低温条件下，从混凝土的生产、施工等各个环节采取相应的技术措施，对混凝土进行保温和保质，减少气候环境对建筑工程施工的影响，为冬季工程施工提供技术保障，保证建筑工程的施工质量，促进建筑工程技术的发展。
上一篇：粉煤灰检测常见问题答疑
下一篇：构件检测常见问题答疑
449717568