严寒地区冷天混凝土砌体施工技术应用

蒋宏伟

（辽宁省彰武县水利局，辽宁 彰武 123200）

0 引 言

严寒地区冷天混凝土砌体施工成功的关键在于预先规划和良好准备。冷天施工计划中的重要组成部分是准确的天气预报，施工单位可根据自己的气象经验，加上由气象局发布的预报，来安排他们的混凝土砌体施工施工计划。

影响混凝土砌块施工的气象因素包括有温度、风、雨、雪、湿度和阴云气候，这些因素的组合对于施工人员和材料的影响要比考虑单个因素的影响重要得多。例如，风和温度的共同作用比单独温度作用产生的力量或冷冻效果会大得多，温度在零下7℃、风速为12.5 km/h的冷却效应将与零下23℃时静止空气的效应一致。

随着设计和施工程序的不断改善，混凝土砌体的施工在不过分考虑气候条件下也能顺利实施，原因是砌体因冷天施工附加的造价，通常小于总造价的1.5%。然而，冷天施工时的温度与正常气温之差越大，其克服温度影响所需要的相应措施就变成更多、更繁琐，付出的代价随之就更大。

1 基本情况

辽宁省彰武县解放河污水整治工程位于彰武县城东解放河农贸大厅至利源污水处理厂下游300 m处，污水整治长度为4.2 km。解放河是彰武县城区唯一的污水和雨水排放水体，工程首端农贸大厅原有暗渠出口处建管理房1座，尺寸为42 m×36 m，管理房内设沉沙池、自动除沙装置等设施。该工程通过拦河闸调节控制，使污水通过闸前取水口流入到泵站内。泵站布置在污水处理厂西北角，尺寸为48 m×42 m。泵站内设尘沙池、自动除沙装置、水泵、拦河闸门控制设备及工作人员值班房。工程施工总工期18个月。

该工程地址处在季风大陆性气候，冬季多北及西北风，多年平均大于6级以上大风为69.3日次，每5.2天有一次6级以上大风，大于8级以上大风年平均出现32次。多年平均气温7.1℃，极端最低气温-32.2℃，属于严寒地区。

2 冷天混凝土砌体施工技术

2.1 性能变化

在外界温度降低到低于正常值5℃时，混凝土砌体在冷天砌筑以后，会有以下几条变化，这些变化直接影响着施工的质量。

1）冷天混凝土砌体施工，吸水性的砌体力图从砂浆中吸水，外界的空气不仅使砌体变冷，而且也通过蒸发将其脱水，它们将从砂浆中吸收热量。

2）当外界的温度降到低于正常值时，砂浆的配料将变得更冷，普通硅酸盐水泥和水之间热释放的反应显著降低。在低于冰冻的温度下，水化和强度的增长均很小。在给定稠度下，水的需要随温度降低而减少；初凝和终凝也将延缓。

3）砌体的冻结速度受空气和风的温度、砌块的温度及其性质以及砂浆温度的影响。当新鲜砂浆冻结时，它的性质特征受到很多因素影响，如含水量、冰冻期限、结冻前的强度等，使得冰冻砂浆看上去完全象硬化砂浆。

4）具有高含水量的砂浆在冰冻时膨胀。含水量越高，膨胀量也越大。如果冰冻砂浆的温度高于6%，膨胀力过大而引起砂浆开裂。

5）冻结的砂浆将获得很低强度，而且会发生某些永久性的损坏。如果砂浆只在早期冰冻一次，在进行良好的养护下，它可以恢复到接近正常的强度。然而，这样的砂浆无论是抗风化或是防水性能都不及未曾冻结的砂浆。

2.2 冷天混凝土砌体施工技术

冷天混凝土砌体施工需要很多技术保证，包括材料的选择、材料的储存、材料的加热和其他技术要点等。

2.2.1 材料的选择

对于冷天的混凝土气体施工，一般对砂浆混合物只要求很少的变动。在正常温度下使用的混凝土砌块，在冷天使用也是成功的。按照通常的冬季施工建议（见表1），砌块一般吸湿要降低砂浆中的湿度达到6%以下，这样随后发生的偶然冻结不会引起开裂。

表1 冷天混凝土砌体施工的建议

2.2.2 材料的储存

在冷天，砂浆材料的安全储存可以用搭盖临时工棚的措施加以解决，砂浆材料可以运进已建成的工棚里存放以保护不受自然界影响。加热和搅拌均在棚子里进行。

在所有的材料混合以后，砂浆的温度应在5～49℃之间。如果空气温度下降，最低的砂浆温度为21℃是最合适的。砂浆的温度超过49℃时，可能发生砂浆过早硬化，其结果是降低受压和粘结强度。不同空气温度时的加热要求见表1。

2.2.3 材料的加热

1）水的加热。当空气温度下降时，水通常是最先加热的材料，一般水加热最高温度为82℃，因为如果大量较热的水和水泥发生接触时，会使水泥产生快凝的危险。在加水泥之前，首先在搅拌机里混合砂和水，能降低温度和避免出现这种困难。

2）砂的加热。当空气的温度低于0℃时，砂要加热，以使所有的冻块融化。一般砂的温度加温到7～10℃。如果有需要和设备，可以把砂加热到更高的温度，65℃是合理的上限。

3）砌块的加热。可以把砌块堆放在焦炭或燃油周围进行加热，或使用带吹风机的油、瓦斯或电力热风机进行加热。

4）建临时围护棚和加热。可以使温度达到足够高度，促使砂浆中水泥的水化，从而得到为支承上面砌体所需要的初期强度。提高瓦工和其它技工的工作条件及功效,保护材料。围护棚通常是为临时使用而建造的，所以应该使它造价低、重量轻，并易于建造和拆卸，并做成紧紧封闭的围护棚结构。

2.2.4 其他施工技术要点

1）在严寒冻结的温度下，混凝土砌体施工的最重要经验之一是供应的器块要干燥，并一直保持干燥到砌置在墙上为止。此外，它们只应砌在正常的未冻结的表面上，不要砌在被雪或冰覆盖的基底或垫层上，这不仅是当基底融化时有移动的危险，而且不会产生粘结力。

2）在冷天期间搅拌砂浆的数量要比平常少，以避免用时过冷。可使用带有电加热器的金属砂浆拌板，但要避免砂浆过热和过干。

3）不管温度怎样，混凝土砌块在砌置到墙上之前，不能要浇水。在冷天时，受潮的砌块增加了表面上任何游离水冻结的可能性，并增加收缩；同时把砌块从砂浆中吸取水份，使水份含量降到6%以下，以防止砂浆在冰冻时膨胀。

4）在冷天施工，要防止砂浆快干或过早冻结，要小心注意控制质量。砌体试块与混凝土棱体试块用同样方法覆盖和贮存在一个养护箱中，箱子里面温度要保持在15～27℃之间。

3 工程应用

彰武解放河污水整治工程中，管理房和泵站是三标段，按着施工顺序排在最后修建，工期正是处于寒冷天气之中。为了不影响整个县城的污水排放，工期需按期完工。

考虑到彰武县当时气温较低的实际情况（见表2），用正常的施工肯定是满足不了混凝土正常砌体施工技术要求的。因此后来针对此种气候条件，我们采用了严寒地区冷天混凝土的砌体施工技术，在材料的选择、储存和加热和其他环节上下功夫，充分利用冬季劳动力资源丰富的优势，将一些已掌握的冷天混凝土施工技术应用在管理房和泵站工程建设上来，按时保质地完成了工程建设任务。目前该工程经过5年来的实际运行，施工质量良好。

4 结语

彰武解放河污水整治工程中，由于管理房和泵站工程的混凝土施工受冷天温差变化的影响比较大，若按正常施工技术，混凝土砌体极易产生裂缝，从而影响混凝土砌体的整体质量。实践证明，采用冷天混凝土砌体施工技术是可行的，是按时保质完成工程建设任务的一条有效途径，为当地延长冬季施工奠定了基础。同时，采用冷天混凝土砌体施工技术，充分利用了当地冬季丰富的劳动力资源，为严寒地区同类工程提供了宝贵经验。