混凝土冬期施工中的质量问题及其防治

夏爱平　宁芳芬

摘要：通过对冬期施工工程的检查，发现虽然大多数冬期施工工程的质量有所提高，但提高幅度不大，冬施过程中对一些关键环节处理得不仔细、不规范，而形成的一些质量问题，成了制约冬施工程质量水平进一步提高的症结所在。

关键词：混凝土；冬期施工；质量问题；防治

近几年，通过对冬期施工工程的检查，我们发现，虽然大多数冬期施工工程的质量有所提高，但提高幅度不大，冬施过程中对一些关键环节处理得不仔细、不规范，而形成的一些质量问题，成了制约冬施工程质量水平进一步提高的症结所在。下面就混凝土在冬施过程中常遇到的一些问题，谈谈笔者的粗浅看法。

1 混凝土冻害问题

1.l 现象与原因分析

冬期施工中，低温浇筑的混凝土，强度增长很慢或停止增长，严重的甚至冻裂。解冻升温后，混凝土达不到设计的强度等级，造成结构隐患。分析其原因如下：

1.1.1 在某种意义上说，混凝土的强度取决于在一定温度、湿度条件下，水与水泥的水化作用及游离水的蒸发。其强度增长的速度与自身温度关系很大。温度低，强度增长慢，当混凝土在4℃时，强度增长只有15℃的一半。当混凝土温度降到－1℃～1.5℃时，游离水开始结冰，强度增长很慢，当混凝土温度降到－4℃时，水化水开始结冰，水化作用停止，混凝土强度停止增长。

1.1.2 水结冰时体积膨胀8％～9％，使混凝土内部产生很大的冰胀应力。如果此时混凝土的强度还很低，就会冰裂，使混凝土内部结构遭到破坏，其强度、密实性及耐久性都相应降低。

1.1.3 混凝土与钢筋的导热性能不同，低温下将先在钢筋周围形成冰膜，减弱了混凝土与钢筋之间的粘结力。

1.1.4 解冻后，混凝土强度虽能继续增长，但是由于冻结已经大大损失了混凝土强度。浇筑后3小时～6小时遭冻，解冻后强度损失50％以上；混凝土凝结后2天～3天受冻，解冻后仍损失15％～20％。所以不能达到原设计强度的等级。

1.2 防治措施

根本对策就是，在遭受冻结前使混凝土具有足够的强度，从而抵抗冻害引起的混凝土内部的冻结应力。使混凝土不受冻的这个强度称为"临界强度"，临界强度约等于混凝土设计强度等级的30％，因此要采取以下冬期施工措施：

1.2.1 改用高活性水泥，如高标号水泥、快硬水泥等。

1.2.2 降低水灰比，减少游离水，使用低流动性混凝土或干硬性混凝土。

1.2.3 浇筑前对混凝土或其组成材料加热升温，使混凝土既能早强，又不易冻结。

1.2.4 浇筑后对混凝土进行保温或加热，人为地造成对混凝土养护的温湿条件。

1.2.5 搅拌时加入一定外加剂，加速硬化，提早达到临界强度，或降低水的冰点，使混凝土中的水在负温环境下延迟冻结。

2 蓄热养护混凝土达不到临界强度问题

2.1 现象与原因分析

冬期施工对加热混凝土最基本的养护方法是蓄热法。但有些冬施工程经过蓄热养护处理，混凝土仍达不到临界强度。其原因如下：

蓄热法养护的热平衡原理，就是一定量的混凝土从浇筑完毕时的温度降到0℃的过程，失去的热量(通过模板及覆盖的保温材料所放出的热量)等于这一定量的混凝土所含热量加上它产生的水化热之和。与此同时，混凝土的强度不断提高正好达到临界强度。

这是热混凝土施工中最基本、最经济、最简单的方法。而且适应性广，对基础、地下室、挡土墙、地基梁、室内地坪最为适用。

根据热平衡原理，如果经过蓄热养护处理后的混凝土仍达不到临界强度，这必然是混凝土浇筑温度过低，自身热量(包括水化热)储备不足或是保温蓄热措施不当使热损失量及其速度过大。没能保证临界强度所需要的热平衡。

2.2 防治措施

为加强保温蓄热，防止热量外泄，减缓热量损失的速度，实现热平衡则必须采取以下措施：

2.2.1加强保温材料覆盖。可用导热系数小的松土、稻麦草、高梁秆、锯末、草席、珍珠岩等，加厚盖严，减少热量损失。

2.2.2 增加保温材料的发热量。当一般保温材料不能满足要求时，可用保温性能好的锯末与小块生石灰(粒径20mm～30mm)混合后盖在混凝土上面，或填充在双层模板之间。当需要补充热量时，可在其上洒水，生石灰块就渐渐发热，减缓混凝土热量散失。

2.2.3 适当提高混凝土浇筑时的温度，保持适当的热储备。必要时掺加适当的外加剂，此法经济、简便、易行。

3 蒸汽养护的混凝土裂缝问题

3.1 现象与原因分析

冬期施工中，当混凝土采取蒸汽养护时，混凝土或构件常易产生裂缝。原因如下：

蒸气养护就是对已浇筑的混凝土，使它受到低压饱和蒸汽的养护，防止混凝土散热太快。常作为热养护法的补充手段。但在加热延续过程中拆模时，如果温度控制不好，或是受到不合理的荷载作用，易使混凝土或构件产生裂缝。

3.2防治措施

3.2.1 通气加热延续时间，应根据混凝土实际情况，通过一定的热工计算来决定。

3.2.1.1 对表面系数大于15的构件，应保证加热结束时，混凝土已达临界强度。不考虑以后冷却过程中强度的增长值。

3.2.1.2 对表面系数小于15大于6的构件，混凝土或构件在冷却到5℃过程中混凝土强度的增长值应考虑进入临界强度。以缩短加热延续时间。

3.2.1.3 对表面系数小于6的构件，模板及保温材料的保温作用可以使混凝土获得所需强度，则只要将混凝土或构件加热到允许的极限温度即可停汽，无需延续。

3.2.1.4 对薄构件，构件凸角及其它可能冷却过快的部位，要加强保温，以保持构件各部分冷却速度一致，防止拉裂。

3.2.2 加温极限。蒸汽养护混凝土不得超过80℃。但使用掺有混合料35％～55％的矿渣水泥或火山灰质水泥拌制的混凝土，温度可提高到85％～95％。

3.2.3 升温速度；限制升温速度是为了防止混凝土或构件产生裂缝。

3.2.3.1 表面系数大于或等于6构件，每小时升温速度应不大于15℃降温速度每小时不超过10℃。

3.2.3.2 表面系数小于6的构件，每小时升温速度应不大于10℃，降温速度每小时不超过5℃。

3.2.3.3 配筋稠密，短(6m～8m)而薄的构件每小时升温速度应不大于20℃。

3.2.4 拆模：承重模板拆除期限与一般混凝土要求相同。但是，混凝土冷却到5℃以下，应在混凝土与模板冻结前拆模；混凝土温度与气温相差大于20℃时，拆模后混凝土表面应用保温材料覆盖，使混凝土表面缓慢冷却。

3.2.5 未完全冷却的混凝土有较高的脆性。当构件尚未完全冷却到5℃左右时，不准受冲击和动力荷载的作用，以防开裂。

上述问题是冬期施工过程中，经常遇到的有代表性问题。北方气候常受寒流影响，因此解决好混凝土冬期施工主要问题是提高工程质量总体水平的关键所在。