浅谈桩基混凝土冬期施工的技术措施

石凤霞

0 引言

依照我国现行的《公路桥涵施工技术规范》规定:根据当地多年气温资料，每年秋冬季第一次连续5 d出现室外日平均气温5℃以下，日最低温度在－3℃ 以下的第一天算起，至第二年春夏最后一次连续5 d出现同样温度的最末一年为冬期。在此期间进行混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土及砌体等工程施工时，即属于冬期施工的范畴。我项目位于内蒙古西南部的鄂尔多斯地区，冬期内平均气温在－4℃～－7℃。在冬期施工中，长时间的持续负低温，大的温差、强风、降雪和反复的冰冻，尤其要做好冬期施工的技术措施，以做到预防施工质量事故的发生，保证工程质量，减少不必要的成本支出。

为加快工期，我项目于11月开始进行桩基施工，此月份最低温度已达到－10℃，进入12月份最低气温在－25℃左右，气温极低，给桩基施工带来很大难度。

1 混凝土冻害及冬期施工原理

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℃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:1)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”;2)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℃ ～－1.5℃)以下时，混凝土中游离水开始冻结，气温降至－4℃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，将使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 h～6 h)遭受冻结，开冻后后期强度要损失50%以上，凝结后2 d～3 d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。

防止混凝土早期冻害的措施有两类:1)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;2)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。

2 混凝土强度及主要影响因素

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。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。

3 钻孔桩混凝土冬期施工的技术措施

3.1 混凝土拌制

1)水泥的选用。

冬期施工中须防止新浇筑的混凝土在达到抗冻强度前受冻。对于用活性高、水化热大的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，在其抗压强度达到设计标号的40%和5 MPa前不可受冻;对于其他如矿渣水泥、火山灰水泥配制的混凝土，在其抗压强度达到设计标号的50%前不可受冻。所以在冬期施工配制混凝土时应优先选用硅酸盐水泥、普通水泥，水泥的标号不应低于425号，最少水泥用量不应少于300 kg/m3。我项目桩基水下混凝土采取425号早强水泥，水泥用量为400 kg/m3。

2)混凝土拌制。

用于拌制混凝土的各项材料的温度，应满足混凝土拌合物搅拌合成后所需要的温度，当材料原有温度不能满足需要时，应首先考虑加热水法，仍不能满足需要时，再考虑对骨料进行加热。

因我项目所处地域温度太低，所以在混凝土拌制时采用了加热水法及骨料加热法。水箱用钢板加工而成，容量在8 t左右。水箱下面架空，燃煤加热，在拌合过程中派专人负责加热、测量水温，使水温控制在60℃～70℃左右。集料加热主要对砂子加热，采用火炕对砂子进行加热。混凝土施工时间每隔半小时测量一次水温、混凝土入模温度及环境温度，并做好温度记录;通过以上措施在－20℃的环境下使灌桩混凝土达到10℃ ～20℃。

3)严格控制混凝土的水灰比、坍落度。

4)外加剂使用应选用质量、性能较好的产品，通过多组对比试验来确定。

5)混凝土不宜露天搅拌，搅拌站应搭设暖棚，优先选用大容量的搅拌机，以减少混凝土的热量损失。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:先将水和砂石投入拌合，然后加入水泥。混凝土出机温度不宜低于10℃。

3.2 混凝土运输及浇筑

1)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。保证混凝土的入模温度不低于5℃。我项目在混凝土运输时使用混凝土搅拌运输车，每台容量8 m3。在罐车的储料罐外面用夹棉苫布包裹，避免在混凝土运输过程中导致温度过多损失。

2)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℃。

3)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。

3.3 混凝土保温措施

1)灌注过程。

a.加强工序衔接性，现场组织有条不紊。加强前后台联系，保证罐车将混凝土运输到孔位即可进行灌注，避免多余的等待时间。

b.对灌注施工所需机械设备严格检查，及时排除机械故障，有必要配备备用设备，包括吊车、拌合站、罐车等。机械所需燃油使用－35号，保证在－20℃的环境下机械运转正常。

2)灌注时保证超灌高度，灌注完毕回填井孔至井口平，以免混凝土冻伤。

综上所述，我们应从各个方面控制冬期桩基混凝土施工质量，以确保整个工程质量，保证企业信誉和发展。在工期不是十分紧张的情况下尽量避免冬期进行混凝土施工，对施工单位而言代价较高;如果工期不允许应在投标时考虑相应措施费，避免在经济上承受较大损失。

［1］ 王树军.浅谈混凝土冬期施工［J］.山西建筑，2010，36(15):154-155.