大体积混凝土冬季施工温控技术的研究应用

中交第四公路工程局有限公司，北京 100022

在土建领域的不断发展下，各种新型工艺和材料被应用其中，其中大体积混凝土技术最为典型，常用于大型桥梁基础、悬索桥锚碇工程、港岸工程以及水利水坝工程中。我国北方地区冬季气温较低，每年低温天气持续时间比较长，然而大多数工程考虑作业进度、工期和相关施工条件，其大体积混凝土结构往往都要在冬季进行作业。在这样的条件下，该结构中的胶凝材料往往会在水化硬结的过程中产生水化热现象，使内部温度升高。由于冬季气温低，因此混凝土内外温差就会增大，如果任由新浇筑的混凝土暴露在大气条件下，内部水化热将不断升温，而外部受冻收缩，就势必会出现开裂的现象，影响结构强度和性能，严重时还会降低结构的承载力、耐久性及使用寿命。因此，重点探究其在冬季作业温控技术的应用内容具有非常重要的现实意义。

1 大体积混凝土概述

1.1 作业特点

这类混凝土结构往往是指在混凝土结构实体中，其最小尺寸超过1m的大体量混凝土或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。受到本身大体积的影响，只有加强作业质量和施工工序控制才可以有效提升结构的稳定性。通常在实际作业之前，应该先全面试算浇筑体的温度、温度应力以及收缩应力，同时将内外温差、温升峰值以及降温速率的相关控制指标确定下来，以此编制出相应的温控措施。整个过程中最好选择整体分层或者推移式的连续浇筑形式，并将浇筑温度控制在最佳水平，从而降低水化热，确保最终质量。

1.2 冻融损伤

（1）新拌混凝土。在冬季，新拌混凝土的含水量通常都比较高，强度不足且孔隙率较高，因此经常发生冻融损伤的问题。混凝土表面温度在冷却之后冷流会不断向混凝土内部延伸，进而在最深的地方冻结，使材料本身的抗拉强度受到影响，进而给结构带来损害。（2）成熟混凝土。一般这类混凝土的冻融损伤问题都是由内应力和静压力引起的。（3）骨料。因为只要骨料出现冻融损伤的问题就会直接导致整个结构破裂，所以冬季必须确保骨料品质。一旦其颗粒达到相应的临界点，混凝土内部结构就会产生变化，因此在选择时应该优先选择吸水性能较差、渗透性较弱、孔隙率较低的颗粒。

2 温控技术的应用分析

2.1 加强原材料控制

在这类混凝土施工过程中，应用最为广泛的胶凝材料就是水泥，为了从根本上保证工程质量和施工效率，促进温控作业能够顺利开展，在实际选择水泥的过程中必须对其加强重视。在具体选择时，有关人员应在综合质量及经济性的基础上，选用中低水化热的水泥品种，保证混凝土质量的均匀性，尽可能使用普通硅酸盐水泥，同时还要对所选的水泥掺合料的抗冻性与抗渗性进行综合分析比对，以确保其在后续作业中不会产生严重问题。日常存放骨料时，需要将其放置在防风性好且具有防潮效果的地方，始终保持骨料的清洁性，尽可能避免冬季一些冰雪冻结物渗透到骨料中。在拌和粗细骨料时，还需要先将其放置在暖棚中，一般温度需要控制在5℃以上，确保整体的温控工作可以更加合理有效地落实。一般混凝土拌和站和作业场地距离都比较远，因此在运输过程中，难免会导致含水量降低，从而加速水化热，使后续浇筑工作完成之后无法和现有的混凝土融合在一起，这就需要加入适当的外加剂，以进一步提升混凝土的活性。

2.2 合理确定温控参数

在实际作业过程中，首先要依照工程的实际情况合理确定温控参数，明确这类混凝土的基本温控范围，从而为后续工作夯实基础。通常情况下，在作业时还要确保内外温度差不超过25℃。倘若不能达到这一基本标准，就必须采取相应的冬季施工措施，进一步落实温控作业，使条件满足这一标准之后才能够继续实行。

2.3 完善搅拌环节温控措施

搅拌时应先从原材料着手，保证骨料的清洁性。同时在加热原材料的过程中可以直接使用加热水的形式，对于水泥来讲，不需要直接加热，可以在水泥罐中放置散装水泥。如果使用了含有钾离子或者钠离子的外加剂，就不能使用具有活性的骨料，要确保在0℃以上的环境中进行材料的选择，并将其用塑料纸包裹，然后用油布覆盖，以免产生结冻。如果使用液体外加剂，则要依照具体的作业规范配置成相应的溶液。外加剂绝不能混合放置，而要依照品种放置在各自的容器中，并做好标注。在搅拌环节还需要合理控制水灰比，依照最低限度标准对水分加强控制，最好要将不必要的水分完全消除。倘若外界温度始终控制在0℃以上，则可以依照需求和规范把相应数量的早强剂掺入其中。

2.4 完善运输环节温控措施

要根据就近原则选择适合的搅拌场所，尽可能将其设置在作业现场附近，从而缩短运输时间，防止材料在运输过程中出现热量损失。同时还要依照热工计算将混凝土在运输过程中的保温材料确定下来，一般需要将运输车辆和输送泵与罐等清理干净，并做好保温处理。例如，可以直接给其运输管道或罐车覆盖棉毡，或进行加热处理。运输道路也需要保证基本的通畅性，避免混凝土因长时间暴露在过于寒冷的空气中而产生冻结的现象。

2.5 优化浇筑温控措施

混凝土拌和完成之后其水化反应往往会产生很多热量，从而使内部温度升高，为了控制好内外部的温度差，必须及时对其进行降温处理。一般冬季室外气温会将混凝土的表面温度降低，极易导致内外部温差过大。相关作业规范表示，混凝土的中心温度和表面温度之间的差异不能超过25℃。为了将温差控制在这一范围之内，就需要从以下六个方面入手：一是浇筑前采取良好的保暖措施，把钢筋与模板上的冰雪和杂物清除干净，尤其是新老混凝土梁柱的交接位置必须重点清理。二是浇筑时要将混凝土的入模温度控制在5℃以上。三是加强浇筑时间控制，如果采取分层浇筑的方式，还需要将间歇时间适当缩短，层间最长的初凝时间不能超过混凝土的初凝时间，同时后一层混凝土浇筑之前必须确保前一层的表面温度，一般不能低于2℃。四是加强浇筑后混凝土的保温措施应用，提升外表温度。五是给其内部设置冷却水管，降低内部温度。具体可以依照作业手册的相关内容合理计算冷却水管之间的距离。六是可以直接通过蓄热法、加热法或暖棚法进行作业，保证混凝土强度至少养护至设计强度等级的30%。

2.6 加强混凝土振捣

气温过低通常会引起混凝土出现浇筑分层、孔隙多等问题，因此必须加强浇筑过程中的振捣作业。具体可以通过二次振捣加强振捣质量，同时其作业间距还需要控制在40cm左右，振捣棒在混凝土浇筑层之间的插入深度也需要超过50mm，振捣棒应插入下层50mm左右，从而有效减少浇筑作业间的施工接缝。在振捣时，必须使用垂直插入的形式，缓慢拔出并逐步振捣，防止因拔出速度过快而引起振捣洞的产生，或者出现局部陷落的问题。振捣作业标准主要在于整个过程中通表面都没有显著性的沉落发生，并且没有气泡产生。振捣时禁止碰到钢筋、模板、预埋件等。

2.7 优化浇筑后的温控措施

为了将温度应力带来的负面影响降到最低，浇筑完必须立刻覆盖薄膜，以避免水分蒸发。同时还应在外部加强保温，比如可以在表面铺设棉毡，确保覆盖严密无裸露，并根据气温情况确定铺设的层数，通常温度超过0℃时铺1层即可，一旦低于0℃时则需要铺设2层以上。确保内外温差能够控制在合理范围内，也可以使用棉被或草席等进行覆盖，如果保温效果仍然不理想，还可以使用暖棚升温。在选择保温材料的过程中，应依照温度控制需求进行精准计算，确保其材料完全符合技术标准要求。在水化热控制过程中，则应适当通过循环水给混凝土内部降温。最初采购时就需要避免选择会引起过大水化热现象的材料。

3 结束语

大体积混凝土冬季施工技术质量控制难度较大，极易引起冻害或裂缝问题。为了充分提升大体积混凝土的作业质量，在对大体积混凝土冬季温控施工技术进行应用期间，相关人员一定要综合考量多个方面的技术要点，落实相应的温控措施，需要从正式作业前进行准备，严格控制各个环节的落实情况，确保其温度控制在合理范围内，提升整体结构性能，强化工程项目整体运行的安全性和稳定性，科学地开展控制工作，降低施工的难度性。总之，在开展大体积混凝土施工作业过程中，一定要做好冬季温控施工工作，合理应用温控施工技术。