高寒地区混凝土冬季施工原理和养护研究

高寒地区混凝土冬季施工原理和养护研

究

摘要：在我国北部高寒地区冬季气温寒冷,为了满足工程进度的需要，需要

在冬季进行混凝土工程的施工，由于过低的温度经常造成混凝土现浇构件的早期

冻害，极大的降低了工程的安全性和耐久性，对混凝土工程采取冬季施工措施势

在必行。本文通过讨论高性能混凝土的具体冬季施工工艺、调整配合比方法等研

究了冬季施工方法，给相关工程的冬季施工方案设计和制定提供了理论参考。

关键词：冬季施工；工艺方法；混凝土

1引言

冬季施工的混凝土养护已经不同于夏季混凝土施工的养护概念，它的主要功

能不是保湿，从而促进加强水泥的水化作用，而是保温，保住水泥的水化热，促

进水泥强度快速地提高到混凝土抗冻临界强度以上。所以，在这个层面上考虑养

生的要求是必不可少了。快速提高强度、缩短养护时间、就可增加模板及其它材

料的周转次数，从而降低成本。外界气温低于5℃时，对混凝土可掺抗冻剂或进

行湿热处理。对于掺抗冻剂混凝土其养护应注意：在负温条件下，不得洒水养护；外露表面必须覆盖，对结构较薄弱或容易受冻害部位应加强覆盖：养护温度不得

低于抗冻剂规定的临界温度，如气温低于临界温度应采取加温、保温措施。

2冬季混凝土工程施工的一般原理

混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于

水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比

有关外，主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时，水化作用加快，强度

增长也较快；而当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，

逐渐由液相(水)变为固相(冰)。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化

作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在基本停止，此时强度就不

再增长。水变成冰后，体积约增大9%，同时产生很大的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值,使混凝土受到不同程度的破坏(即早期受冻破坏)而降低强度。此外，当水变成冰后,还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。

混凝土化冻后（即处在正常温度条件下）继续养护，其强度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高（如达到28d强度的35%）的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短，获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同程度的损失。

由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期,以加速水泥的水化作用，使混凝土获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界强度，即可达到预期效果。对于临界强度，各国规定取值不等，我国规定为不低于立方体抗压强度标准值的30%。

3冬季混凝土工程施工需解决的问题

在冬季混凝土施工中，主要解决三个问题:

（1）如何确定混凝土最短的养护龄期

当混凝土达到自身的抗冻临界强度以后遭受低温冻害作用，最终的28d标准强度相对没有遭受冻害的混凝土不会产生明显的降低，所以能够达到临界强度时间确定是个关键问题，混凝土最短的养护龄期须大于该时间才行。同时还要考虑冬季施工的造价问题，养护时间长，对于混凝土强度的增长是有好处的，但是应用价值工程理论分析可知:产出与投入的比例过小，不够经济，与节能减排和投资控制不利。所以应该选择最短的养护龄期。

（2）如何防止混凝土早期冻害

早期冻害的防治是混凝土冬季施工过程中最为重要的一个环节，能够使混凝

土在低温下保持水化作用，简单的方法就是蓄热和防护，在临界强度到达之前避

免混凝土冻害的发生。

（3）如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求

试验表明混凝土早期一次受冻和反复冻融对于后期强度和耐久性都有较大的

影响，抗压强度和抗渗性能指标都有大幅度的降低，做好冬季施工工程的养护至

关重要。

在实际工程中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况（工程量、结构厚

大程度与外露情况），工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、减水剂、抗

冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等，来选择合理的施工

方法。

4冬季混凝土施工的具体工艺方法

一般来说，对于同一个工程，可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想

的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量，也就

是工期、费用、质量最佳化。目前，基本上采用以下几种方法:

（1）调整配合比方法。主要使用硅酸盐早强混凝土和使用硫铝酸盐早强混

凝土。

（2）蓄热法。蓄热法具有经济简便节能等优点，混凝土在较低的温度下硬

化其最终强度损失少，耐久性能较高，可以获得较优质量的制品。

（3）外部加热法。通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土，

或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下能正常硬化。

（4）抗冻外加剂法。根据外加剂在冬季施工中的作用不同可以加入:引气剂、引气减水剂、高性能AE减水剂、防冻剂或者早强防冻剂、微细矿物外加剂。

（5）暖棚法。暖棚法就是在混凝土浇筑仓位上搭设暖棚，棚内通常用蒸汽

排管或暖风机供热，使棚内温度保持在0-5℃左右，混凝土的浇注和养护均在棚

内进行。

（6）综合蓄热法热模法。综合蓄热法是对混凝土原材料进行加热，以提高

混凝土的入模温度，成型后对其表面进行覆盖保温。同时，利用水泥的水化热和

掺外加剂的方法使混凝土在受冻前达到抗冻临界强度，转入负温后强度继续增长。综合蓄热法可以看作是一种复合了几种常见冬季施工工艺的养护方法。

5结束语

本文通过讨论混凝土冬季施工工艺的一般原理,了解了混凝土施工温度水化

反应速度和临界强度是影响混凝土冬季施工质量的主要因素。研究了在冬季施工

过程中的所采用的主要的工艺方法,并且总结它们的一般应用条件，为各种冬季

施工工艺方法在具体工程中的应用打下了基础。

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