摘 要：闡述了混凝土冬季施工的一般原理，介紹了混凝土冬季施工的四種方法及選擇依據(jù)。為確保由于工期限制，必須冬季施工工程的質(zhì)量提供了參考。
關(guān)鍵詞：混凝土；冬季施工；措施；蓄熱法

1　前言

我國(guó)西北地區(qū)有較長(zhǎng)的寒冷季節(jié)。由于受工期制約，許多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土冬季施工理論和方法的探索研究認(rèn)為，當(dāng)環(huán)境溫度降到5 ℃時(shí)，只要采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，避免新澆混凝土早期受凍，使外露混凝土與冬季氣溫保持較小溫差，也會(huì)取得像在天暖施工時(shí)的效果。

2　混凝土冬季施工的一般原理

混凝土拌和物澆灌后之所以能逐漸凝結(jié)和硬化，直至獲得最終強(qiáng)度，是由于水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當(dāng)溫度升高時(shí)，水化作用加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)也較快；而當(dāng)溫度降低到0 ℃時(shí)，存在于混凝土中的水有一部分開(kāi)始結(jié)冰，逐漸由液相變?yōu)楣滔唷＿@時(shí)參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變?yōu)楣滔鄷r(shí)，水泥水化作用基本停止，此時(shí)強(qiáng)度就不再增長(zhǎng)。水變成冰后，體積約增大9%，當(dāng)混凝土毛細(xì)孔含水率超過(guò)91.70％界值時(shí)，結(jié)冰就會(huì)產(chǎn)生約2 500kg/cm2的冰脹應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力值常常大于水泥內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即早期受凍破壞）而降低強(qiáng)度。此外，當(dāng)水變成冰后，還會(huì)在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的黏結(jié)力，從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)冰凌融化后，又會(huì)在混凝土內(nèi)部形成各種各樣的空隙，降低混凝土的密實(shí)性及耐久性。

由此可知，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)水在混凝土中的形態(tài)進(jìn)行的大量研究結(jié)果表明，新澆混凝土在凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，可以增加其內(nèi)部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。研究還表明，混凝土受凍前預(yù)養(yǎng)期愈長(zhǎng)，強(qiáng)度損失愈小?；炷粱瘍龊螅刺幵谡囟葪l件下）繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度還會(huì)增長(zhǎng)，不過(guò)增長(zhǎng)的幅度大小不一。對(duì)于預(yù)養(yǎng)期長(zhǎng)，獲得初期強(qiáng)度較高的混凝土受凍后，后期強(qiáng)度幾乎沒(méi)有損失。而對(duì)于安全預(yù)養(yǎng)期短，獲得初期強(qiáng)度比較低的混凝土受凍后，后期強(qiáng)度都有不同程度的損失。由此可見(jiàn)，混凝土凍結(jié)前，要使其在正常溫度下有一段預(yù)養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強(qiáng)度，一般稱臨界強(qiáng)度，即可達(dá)到預(yù)期效果。對(duì)于臨界強(qiáng)度，各國(guó)規(guī)定取值不等，我國(guó)規(guī)定為不低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的30%，也不得低于3.50MPa。

3　混凝土冬季施工方法的選擇

從上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解決3個(gè)問(wèn)題：一是如何確定混凝土最短的養(yǎng)護(hù)齡期；二是如何防止混凝土早期凍害；三是如何保證混凝土后期強(qiáng)度和耐久性滿足要求。在實(shí)際工程中，要根據(jù)施工時(shí)的氣溫情況、工程結(jié)構(gòu)狀況（工程量、結(jié)構(gòu)厚大程度與外露情況）、工期緊迫程度、水泥的品種及價(jià)格、早強(qiáng)劑、減水劑、抗凍劑的性能及價(jià)格、保溫材料的性能及價(jià)格及其熱源的條件等來(lái)選擇合理的施工方法。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于同一個(gè)工程，可以有若干個(gè)不同的冬季施工方案。一個(gè)理想的方案，應(yīng)當(dāng)用最短的工期、最低的施工費(fèi)用，來(lái)獲得最優(yōu)良的工程質(zhì)量，也就是工期、費(fèi)用、質(zhì)量最佳化。目前，基本上采用以下4種方法。

3.1　調(diào)整配合比方法
主要適用于在0℃左右的混凝土施工。
具體做法：①選擇適當(dāng)品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)使用早強(qiáng)硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強(qiáng)度最高，一般3d抗壓強(qiáng)度大約相當(dāng)于普通硅水泥7d的強(qiáng)度，效果較明顯。②盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達(dá)到臨界強(qiáng)度的時(shí)間。③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動(dòng)性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。④摻加早強(qiáng)外加劑，縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，提高早期強(qiáng)度。應(yīng)用較普遍的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%）和MS-F復(fù)合早強(qiáng)試水劑（摻水泥用量的5%）。⑤選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相近。