论冬季施工期抗冻混凝土工艺与要求

作者：张丰庆　主编

当当

 

0引言

因区域原因本地适合在冬季施工，但是冬季施工的成本高，质量不易控制，拆模时间延长影响工期。因此冬季施工比较繁重，在质量控制上要严格要求以此达到合格产品需求。之所以会产生混凝土冻害，主要是因为混凝土土体内的水分受低温或负温环境的影响而结冰膨胀，使混凝土内部结构遭到破坏。在混凝土浇筑时产生冻害，将延长混凝土硬化时间，同时也会降低混凝土强度，而且强度损失会随着冻害持续时间的延长和环境温度的下降而增加；在混凝土硬化时产生冻害，也将严重破坏混凝土内部结构，由于此时混凝土内部含有大量未水化水分，冻害一旦发生，这些水分就会结成冰晶使体积膨胀，而且此时混凝土强度较低，水分结冰体积膨胀后会很轻易的破坏混凝土结构；混凝土强度满足设计要求后，如果经历反复冻融也会破坏混凝土结构。

根据上述混凝土的抗冻理论的分析，将受冻前混凝土临界强度定义为：当混凝土的早期强度达到临界强度时，可抵抗冰冻引起的破坏。实践证明，水泥品种、水灰比、降温速率等都是影响混凝土抗冻临界强度的汉族要因素，而且对于抗冻临界强度，素混凝土与掺防冻剂混的凝土存在一定的差别，可根据规定确定强度数值。一般来讲；在受冻以前，普通混凝土受冻临界强度应达到：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土应为设计强度标准值的30%；C10及以下的混凝土不得低于5.0N/mm。掺防冻剂的混凝土，当室外最低气温不低于-15℃时，不得小于4.0N/mm；当室外最低气温不低于-30℃时，不得小于5.0N/mm。任何情况下，混凝土受冻前的强度不得低于5N/mm。

冬期混凝土施工的特点在于需采取必要的措施，以消除低温对混凝土硬化所产生的不利影响，保护混凝土在达到规定强度以前不受冻害。

1冬期施工对原材料的要求

1.1冬季施工的抗冻混凝土的原材料应符合下列规定：

1.1.1水泥应该采用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，严禁使用高铝水泥，高铝水泥的重结晶将导致强度下降，对钢筋的保护作用比硅酸盐水泥差。

1.1.2粗骨料宜选用连续级配，含泥量不得大于1.0％，泥块含量不得大于0.5％。

1.1.3细骨料含泥量不得大于3.0％，泥块含量不得大于1.0%。

1.1.4粗细骨料均应进行坚固性试验，并应该符合粗细骨料检验方法标准的规定，所用的骨料必须清洁，不得含有冰、雪等冻结物以及易冻裂的矿物质。

1.1.5抗冻等级不小于F100的抗冻混凝土宜掺用引气剂。

1.1.6在钢筋混凝土和预应力混凝土中不得掺用含有氯盐的防冻剂，在预应力混凝土中不得掺用含有亚硝酸盐或碳酸盐的防冻剂。掺有钾、钠离子防冻剂的混凝土，不应混有活性二氧化硅成分的骨料，以免发生碱骨料反应，导致混凝土的体积膨胀，破坏混凝土的结构。

1.2过程控制

1.2.1原材料加温。为保证混凝土在达到规定强度以前不受冻害的要求，原材料预先要加温：首先应优先加热水，其次是砂石，水的热容量约为骨料的五倍；水泥不得加热但要保持正温，不得露天存放水泥。

1.2.2防止混凝土热量散失。尽可能减少混凝土用水量，降低水灰比。使用水化热高的水泥及掺加早强剂来提高混凝土的早期强度。

运输混凝土时，将一层保温材料覆盖在运输罐车上，以降低运输途中混凝土热量散失。在拌制混凝土的过程中，为了避免混凝土热量散失，可先用热水冲洗搅拌机，提高机器的温度。

2提高施工及养护过程中的环境温度

2.1装设保温帘，以减少建筑物与外空气对流，对冷空气也能起到阻碍作用。将火炉分别安放于入口和混凝土台车旁，使进入建筑物内的冷空气预热，确保混凝土的施工及养护温度。在每层地面上间隔3米生炉子，保证在达到临界前的温度维持在正温以上。

2.2构件施工后要注意加盖棉被保温。拆模后用电热毯包住混凝土表面进行加热，再用棉被覆盖在电热毯外侧，确保养护温度，以快速提高强度到临界强度。

2.3冬期施工中，施工单位必须随时关注并收集当地的气象信息。做好施工当天的气象信息记录，尤其注意防止寒流突袭，在施工准备阶段就做好防止天气突变引起的冻害。

2.4及时为一线施工人员添置防寒衣物，确保工人的身心健康。在施工现场、员工宿舍、食堂等允许的场所中安装取暖设施；固定场所施工要为机械设备搭建防寒棚，并定期维修和保养，确保冬期施工活动能够顺利开展。

3添加剂（防冻剂）的使用

新浇混凝土在0度以下会受冻破坏。需要采取保温措施，使混凝土达到临界受冻强度之前不被冻坏。有蓄热法、综合蓄热法、蒸汽养护法、电加热法、暖棚法、负温养护法等。采用综合蓄热法、蓄热法、负温养护法时，要通过掺加混凝土防冻剂来降低拌合物冰点，使混凝土在负温下保持一定的液态水，以供水泥水化，使混凝土在受冻前达到规定的强度。一般情况下，防冻剂主要包括以下四种成分：

3.1早强成分。这种成分能促进混凝土的凝结硬化，使混凝土在短时间内达到抗冻临界强度，这反过来也会对混凝土硬化起到加速的作用，进而使混凝土强度的形成摆脱低温和负温条件的影响。

3.2引气成分。将微米级的细小气泡(有益气泡)引入混凝土土体内部，一是为了切割、封闭混凝土内的连通孔道(有害孔道)，减轻冻胀时的裂纹扩展；二是在于引入的有益气泡具有膨胀“缓冲器”的功能，能吸收冰晶膨胀应力，防止冻害蔓延。研究发现，将3.5%的气体引入混凝土土体内，可缩小6.6%的体积膨胀，尤其是在成龄环节，可引入适量的气体可增加混凝土的抗冻融能力，提高其耐久性能。

3.3减水成分，其作用有：①减少拌合水和游离水总量，进而使可冻冰的含量降低，从根本上防治冻胀病害。②减水成分具有分散作用，可利用此功能释放包裹水，消除劣质水泡，进而使粗大的冰晶变为细小的冰晶，优化水泥水化环境，防止冰晶带来更大的胀冻压力。

3.4防冻成分使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的材料。其中氯离子含量≤0.1%的防冻剂称为无氯盐防冻剂。

4结束语

我国当前生产的混凝土防冻剂一般允许在-10℃～-15℃之间使用，最低温度不能低于-15℃～-20℃，否则不利于防冻剂的配备，同时也会增加很多不确定因素。鉴于这一因素的考虑，似乎对于某些情况来说没必要对防冻剂的最低使用温度做硬性的要求，但必须把握好一个重点，即在温度下降并接近防冻剂使用温度前，混凝土强度必须达到抗冻临界强度。