浅谈混凝土冬季施工措施

刘贵  2012xxxxxxxx

（土木六班  重庆大学土木工程学院）

【摘要】：本文介绍了冬季施工对混凝土的影响，针对这些影响，提出了混凝土在冬季施工中的一些措施和需要注意的问题，包括混凝土的搅拌，运输和浇筑，养护方法以及混凝土的拆模。着重介绍了混凝土冬季施工的养护方法，包括蓄热法、外部加热法和掺外加剂法，分析了每一种方法的优缺点和适用情况。针对混凝土冬季施工的特点，提出所需注意和采取的安全措施。结合富民桥4号墩主梁0号块混凝土冬季施工的工程实例，说明混凝土在冬季施工中的一些具体做法。

【关键词】：混凝土；冬季施工；养护方法；安全措施

Discussing briefly the measure of the winter concrete construction

LIU GUI  20121613127

(Class six, Faculty of Civil Engineering, Chongqing University)

Abstract: This paper introduces the influence of the winter construction on concrete, some measure and the problems what need to pay attention to the winter concrete construction are presented.Including mixing of concrete, concrete transportation and casting, concrete curing method and removing the template of concrete.This paper especially introduce more about concrete curing method which consist of the method of heat accumulation, the method of external heating and ,the method of mixing admixture. And analysis advantages ,disadvantages and applicability. The paper also puts forward safety precautions aim at the feature of the winter concrete construction. These safety precautions must be payed attention to and adopted .According to the winter construction of the zero concrete block of the fourth bridge pier’s girder of Fuming Bridge, the paper states practice method of the winter concrete construction.

Keywords: concrete; the winter construction; curing method; safety precautions

混凝土是一种应用极为普遍的建筑材料，由于受工期制约，许多工程的混凝土在冬季施工是不可避免的。因混凝土自身特点，施工情形和温度对其质量的影响又较大。此外，在交通、水电、民用等建筑工程中，混凝土工程施工的质量直接关系着后续工程的顺利进行。而影响着混凝土施工质量的因素又很多，在冬季主要是由于气候较低，受到冻害会导致混凝土的强度降低，甚至还能出现返工的现象。只有充分了解在冬季对混凝土的影响，并针对这些影响采取适当的措施，才能够保证施工得到预期要求的效果。

1 我国冬季施工的标准

在JGJ 104-97 建设工程冬季施工规程规范中规定，当室外气温连续5d平均稳定在每天5℃时，即进入冬季施工。

2 冬季施工对混凝土的影响

新浇混凝土中的水可分为两部分：一是吸附在组成材料颗粒表面和毛细管中的水，这部分水能满足水泥颗粒起水化作用要求，称为“水化水”；二是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工作性起作用。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水化速度。因此，在湿度一定时，混凝土强度的增长速度就取决于温度的变化。混凝土温度在5℃时，强度增长速度仅为15℃时的一半。当温度降至-1℃～1.5℃时，游离水开始结冰，水化作用停止，混凝土的强度也停止增长。【1】

    水结冰后体积膨胀约9%，使混凝土内部产生很大的冻胀应力，足以使强度很低的混凝土裂开。同时由于混凝土与钢筋的导热性能不同，在钢筋周围将形成冰膜，减弱了两者之间的粘结力。

受冻后的混凝土在解冻后，其强度虽能继续增长，但已不能达到原设计强度值。研究表明，塑性混凝土终凝前（浇筑后3～6h）遭受冻结，解冻后其后期强度要损失50%以上。硬化后23天遭冻，强度损失15%～20%。而干硬性混凝凝土在同样条件下强度损失的要少得多。为了使混凝土不至于因冻结而引起强度损失，就要要求混凝土在遭受冻结前具有足够的抵抗冻胀应力的强度。，一般把遭冻结其后期抗压强度损失在5%以内的预养强度值定为“混凝土冻临界强度”。 通过实验得知，临界强度与水泥品种、混凝土强度等级有关。对硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计的混凝土强度标准值的30%；对矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，为设计混凝土强度标准值的40%；对C10及C10以下的混凝土，不得低于5.0 。

3 混凝土冬季施工的措施

3.1 混凝土的搅拌

冬季施工时，由于混凝土各种原材料的起始温度不同，必须通过充分搅拌使混凝土内温度一致。搅拌时间因按下表规定的时间延长50%。

普通混凝土最短搅拌时间（s）

当需要对原材料加热时，应当优先采用加热水的方法。只有当混凝土仅对水加热仍达不到所需的温度时，才可以依次对砂、石加热。当骨料不加热时，水可加热到100℃，但80℃以上的水不能直接与水泥接触，应先与砂石搅拌。因为水泥与80℃的水接触后，在水泥表面会形成一层薄的硬壳，使混凝土工作性变差，后期强度降低，这种现象称为水泥的“假凝”。砂石加热有直接将蒸汽通到料斗内，或将其放在铁板上用火烤等方法，石子加热时应注意石子颗粒内外温度达0℃以上。

在冬季施工中，混凝土拌合物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。为进一步提高拌合物的温度，也可采用热拌混凝土，它具有质量均匀、工作性能好、温度稳定、热效率高等优点。热拌混凝土才在搅拌时，将抵压饱和蒸汽直接通入拌合物，将其加热至40℃-60℃，所用蒸汽压力为0.1左右，温度约100℃非过热低压饱和蒸汽。蒸汽喷入冷混凝土后，放出热量，本身凝结为水，该部分水应作为混凝土搅拌水考虑。【1】

3.2 混凝土冬季施工的运输和浇筑

冬季施工运输和浇筑混凝土所用容器应有保温措施，为使混凝土运输过程中的热量损失最小，宜选用大容量的容器，尽量缩短运输距离，减少转运次数，运到施工地点应立即浇筑。保证混凝土在运输过程中，不得有表层冻结、混凝土离析、水泥砂浆流失、坍落度损失等现象。【2】

在混凝土浇筑过程中，当混凝土温度高于模板和钢筋温度时，模板和钢筋会吸收一部分热量而使混凝土温度降低。考虑这一吸热的影响，混凝土浇筑完成时的温度可按下式计算

试中

   考虑模板和钢筋吸热影响，混凝土浇筑成型完成时的温度（℃）

   ——分别为混凝土、钢筋、模板材料的比热容（）

   ——每1混凝土的重量（kg）

   ——与每1混凝土相接触的模板、钢筋的重量（kg）

   ——钢筋、模板的温度，未预热时刻采用当时的环境大气温度（℃）

混凝土浇筑前应清除模板和钢筋上，特别是新老混凝土(如梁，柱交接处)交接处的冰雪及垃圾。当采用商品混凝土时，在浇筑前，应了解商品混凝土中掺入抗冻剂的性能，并做好相应的防冻保暖措施。分层浇筑的混凝土时，已浇筑层在未被上一层的混凝土覆盖前，不应低于规定的温度也不得低干2℃。重点工程或上部结构要连续施工的工程，混凝土应采取有效措施，以保证预期所要达到的强度。【3】【4】

当分成浇筑大体积结构时，已浇筑层的混凝土在未被上一层混凝土覆盖前，其温度不应降至按热工计算的数值以下，也不得低于2℃。对现浇结构加热时，浇筑程序和施工缝位置，应能防止发生较大的温度压力。

3.3 混凝土冬季施工的养护

3.3.1 蓄热法

蓄热法是利用加热原材料(水泥除外)的热量及水泥水的热量，再加以保温材料覆盖，延缓混凝土的冷却速度，使凝土冻结前达到临界强度。

蓄热法只需对原材料加热，混凝土结构不需要加热，故施工简单，易于控制，施工费用低，是最简单、最经济的冬季施工养护方法。蓄热法适用于表面系数不大于5的结构及最低气温在-15℃以上时，如基础、地下室、挡土墙、地基梁和室内地坪等。如与其他方法结合起来，蓄热法可以用到表面系数达18的结构。

为了确保原材料的加热湿度，应正确选择保温材料，使混凝土达到或超过抗冻临界强，施工时必须进行热工计算。利用公式可以算出蓄热养护的冷却时间和混凝土养护均温度．从而可以确定在一定气温条件下混凝上是否会受冻，或者可以对所采用的施工方案的合理性进行判断，并可以计算出混凝土在蓄热养护期间的逐日温度，故而可以估算逐日强度，以指导施工。【5】

混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的平均温度为:

混凝土蓄热养护至任一时刻t的平均温度:

其中为综合参数，按下式计算:

                    , 

式中

T——混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的温度（℃）

——混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的平均温度（℃）

——混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的平均气温度（℃）

 t——混凝土蓄热养护开始至任一时刻t的时间(h)

     ——混凝土质量密度()

——每立方米混凝土水泥用量()

——水泥水化累计最终放热量()

——水泥水化速度系数()

——透风系数

——结构表面系数()

 K——维护层的总传热系数()

 e——自然対底系数,可取e=2.72

3.3.2 外部加热法

外部加热法主要用于气温在-10℃以上，且构件并不厚大的工程。通过加热混凝构件周围的空气。将热量传给混凝土或直接对混凝土加热，保证混凝士处于0℃以上的正常条件下硬化。常用的外部加热法有蒸汽加热法和电热加热法等。

蒸气加热用蒸气使混凝土在湿热条件下硬化，此法较易控制，加热度均匀；但因其需专门的锅炉设备，费用较高，且热损失较大，劳动条件亦不理想。【6】蒸汽加热养护分为湿热养护和干热养护两类。湿热养护是让蒸汽与混凝土直接接触．利用蒸汽的湿热作用来养护混

土。常用的有棚罩法、蒸汽套法以及内部通气法等。而干热养护则是将蒸汽作为热载体，通过某种形式的散热器将热量传给混凝土使其升温，常用的有毛管法和热模法。

暖棚法是在被养护的构件和结构外围搭设嗣护物，形成棚罩，内部安设散热器、热风机或火炉等作为热源，加热空气，从而使混凝土获得正温的养护条件。当在暖棚内用直接燃烧燃料加热时，为防止混凝土早期碳化。要注意通风．以排除二氧化碳气体。采用暖棚法养护混凝土时。棚内温度不得低于5℃，并必须严格遵守防火规定，注意安全。

电热加热法是将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，使电能变为热能，以提高混凝土的温度，也可使用地磁感应、红外线以及电热毯等对混凝土进行加热。此法简单方便，热损失较少、易控制，不足之是电能消耗量大。

火炉加热。一般在较小的工地使用．方法简单，但室内温度不高，较干燥，且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，影响质量。红外线加热，以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密

幅射加热。【7】

3.3.3 掺外加剂法

这种方法不需采用加热措施，就可以是混凝土的水化作用在负温环境中正常进行。掺外加剂的作用是使之产生抗冻、早强、减水等效果，降低混凝土的冰点使之在负温下加速硬化以达到要求的强度。所掺的外加剂主要有氯盐、早强剂、防冻剂等。【8】

氯化钠和氯化钙具有抗冻、早强作用，且廉价易得。氯盐掺入所配置的混凝土中，在工艺上只需对拌合水进行加热，浇筑后仅采用适当的保温覆盖措施，即可在严寒条件下施工。但是氯盐中氯离子很是活泼，它可以加速铁的离子化，使钢筋电话锈蚀。因此，要严格控制氯盐的掺量。按照规定，在钢筋混凝土中，氯盐的掺量不得超过水泥重量的1%，在素混凝土中，不得大于水泥重的3%。氯盐应优先考虑同阻锈剂复合使用。【1】

硫酸盐和三乙醇胺等具有促进水泥硬化，混凝土早强作用，并对钢无锈蚀。早强剂掺入混凝土后，在工艺上只要采取对原材料进行必要的加热机浇筑后保温覆盖等综合措施，就能使混凝土在低温养护期间达到受冻临界强度。掺早强剂最实用于初冬和早春低温条件施工。

外加剂种类的选择，应根据施工条件和材料供应情况而定，其掺量由实验确定，但混凝土凝结速度不得超过其运输和浇筑所需的时间。

3.4 混凝土的拆模

冬期浇筑的普通混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制时，其受冻临界强度应为设计的混凝土强度标准值的30％。保温层在混凝土达到要求的临界强度并冷却到5℃后方可拆除。拆除时混凝土温度与环境温度差大于20℃时，拆除后的混凝土表面应及时覆盖，使其缓慢冷却。柱模拆除时应确保混凝土棱角不受损坏，拆模后柱混凝土应用草袋包裹，外包塑料彩条布严防寒风侵入。柱、梁、板混凝土模板拆除时除需满足混凝土正常温度下拆模强度的要求，并同时满足抗冻要求的规定：混凝土与环境的温差不得大于15℃，当温度差在10℃以上，但低于15℃，拆除模板后立即在混凝土表面采取覆盖措施，如覆盖草袋及彩胶布。【9】未冷却的混凝土有较高的脆性，所以结构在冷却前不得遭受冲击荷载或动力荷载的作用。模板在混凝土达到要求强度并冷却到5℃后方可拆除。拆模时混凝土温度与环境温度差大于20℃时，拆模后的混凝土表面应及时覆盖，使其缓慢冷却。【10】【11】

非承重模板拆除时，混凝土强度必须大于允许受冻的临界强度或成熟度值。承重模板拆除经计算确定。拆模时间及拆模后的保护，满足温控防裂要求，并遵守内外温差不大于20℃或2d~3d内混凝土表面温降不超过6℃。混凝土质量检查除按规定成型试件检测外，还可采取无损检测手段或用成熟度法随时检查混凝土早期强度。

4 混凝土冬季施工安全措施

冬季施工气温较低，引发安全因素较多，在施工前要制定相应的冬季安全施工措施，配备必要的安全防护用品，对施工人员进行安全教育，尤其是高空作业和特殊工种人员的教育，并加强现场施工管理工作，确保工程安全施工。

冬季施工中虽不经常发生安全事故，但如果不提前准备和防范，会影响工程质量、进度，措施不当会给工程质量带来隐患，因此在工程即将进入冬季前应做好防范措施，在施工期间应做好质量控制，只有这样才能保证冬季施工的工程质量。【12】

4.1 冬季施工必须遵守相关安全法规和章程

    对全体职工定期进行安全技术教育，在冬季施工前做好安全技术交底，配备好安全防护用品；有安全员对工人进行安全教育和操作规程的培训，对交换工作和临时参加生产劳动的人，也进行安全教育和安全交底；特殊工种（包括：电子、架子、起重、焊接、车辆等工种）已经过专业培训，持上岗证作业；所有工种都有安全员的详细安全措施交底。

4.2 冬季施工安全要点

    在冬季施工过程中，应采取必要防滑措施，生活及施工道路、架子、坡道做到经常清理积水、积雪、结冰；大雪后必须将架子上的积雪清扫干净，并检查马路平台，如有松动下沉现象，务必及时处理；施工时如接触气源、热水，要防止烫伤；使用氯化钙、漂白粉是要防止腐蚀皮肤；在混凝土浇筑前提前进行模板钢筋和预埋件检查，清理梁板内积雪，使用的脚手架、马道有保证安全，搭设人行走处均应铺设竹架板和木板，并不应有积冰雪，防止滑动伤人，在重要部分铺设干草草帘防滑；现场火源，加强管理，使用煤气时，要防止爆炸，使用焦煤炭、煤炉、煤气时，应注意通风换气，防止煤气中毒；电源开关、控制箱等做到统一布置，加锁保护，防止乱拉电线，设专人管理，防止漏电触电，施工现场严禁使用裸线，电线铺设要做到防砸、防碾压，防止电线冻结在冰雪当中，大风雪后应对供电线路进行检查，防止断线造成触电事故；在冬季施工中，凡高空作业严格要求系安全带，穿胶底鞋，防止滑落及高空坠落,施工现场水源和消防用品都应做好标记。【13】

5 工程分析

5.1 工程概况

富民桥为折线形双塔单索面斜拉桥，主梁采用抗风性能很好的近似三角形断面，单箱三室结构(见图1)。箱梁顶宽32.5m，底宽4.0m，沿桥中线纵断面梁高3.414m，0号块段长21．5 m。梁体混凝土等级为c50,0号块混凝土在墩旁支架上浇筑施工，墩旁支架由钢管桩和贝雷架等组拼而成。

富民桥4号墩主梁0号块混凝土浇筑正值沈阳市冬季，为了保证来年冬休期之前能顺利竣工通车，因此必须在冬季浇筑0号块混凝土，否则将不可能如期完工并造成无法估量的损失。

5.2 混凝土材料的选择

5.2.1 混凝土材料的选择

    混凝土所用的水泥品种和性能取决于混凝土养护条件、结构特点和结构在使用期间所处的环境。0号块大体积混凝土施工为C50高强度混凝土，施工处在严寒地区，综合考虑后425号矿渣硅酸盐水泥。

 5.2.2 骨料质量控制

冬季施工中对骨料除没有冰块。雪团外，还要求清洁、级配良好、质地坚硬、不含有易被冻坏的矿物及有机物。由于0号块混凝土施工中混凝土中要掺加减水剂和防冻剂，因而应注意骨料中活性二氧化硅的成分，以防止发生碱骨料反应而导致混凝土破坏。为此必须进行成分的检验，特别是由于使用防冻剂含减量比较高，所以要严格控制混凝土中的含碱量。

5.2.3 拌合水的选择

    拌合水应不含有导致混凝土凝结硬化的杂质及引起钢筋和混凝土腐蚀的离子。自来水最理想，鉴于这次施工的重要性决定采用自来水。

5.2.4 外加剂的选择

    混凝土中掺加适量外加剂能改善混凝土的工艺性能，提高混凝土的耐久性，保证其在低温时的早强及负温下的硬化以防止早期受冻。根据施工情况采用减水剂和防冻剂。

5.3 混凝土的搅拌

    商品混凝土工厂的生产机械足以满足搅拌要求，但必须严格控制好搅拌顺序和搅拌时间。投料必须先投入骨料和加热水，搅拌一段时间后温度降至40℃是在投入水泥和外加剂，这样可以使拌合物温度更加均匀，是混凝土获得良好的和易性。投料时还应及时除去骨料中的冰雪和冻团骨料。拌合时间控制在90s，不宜过长也不宜过短。

5.4 混凝土的运输

    混凝土的运输时混凝土出机后保证混凝土入模温度的一个重要蓄热环节，是热损失的关键阶段。因此，运输速度要快，运输距离要短，倒运次数要少，保温效果要好。

首先，运输工具选用混凝土搅拌车，运输的路途距离无法选择，但最后输送到浇筑部分可以选择汽车泵，并将布料杆直接伸入暖棚，这样运输块，倒运次数仅一次，且输送管道段，裸露少，仅为汽车泵布料杆的一部分。这样很好地防止了混凝土热量的损失。

从混凝土生产到最后运输到应严格控制和保证混凝土的温度，防止热量损失过大。要经常检查混凝土的出机温度，保证拌合物的出机温度达12℃左右，最后入模温度达5℃以上。否则可以通过提高拌合水、骨料温度或增加拌合时间，或加强拌合和浇筑地的拌料及出口处的保温措施等来保证以上温度指标。

5.5 混凝土的浇筑

浇筑部分采用大棚保暖，混凝土浇筑前应对大棚供暖并对模板进行预热，将棚内温度升高到复合要求后方能进行浇筑工作，混凝土拌制好后对混凝土出机后的性能、质量和温度进行检测。复合要求后运输至现场再测试入模时质量和温度，复合后才能浇筑。否则任一环节满足不了要求都不能进行浇筑，而要重新加强措施直到满足要求。

混凝土浇筑从一端向另一端分层浇筑，到顶面先浇悬臂部分。振捣要密实不要漏振、过振，注意分层浇筑时间间隔，必须控制在混凝土初凝之前以防止混凝土出现分层现象。浇筑完成后对顶面进行，毛面收浆，然后铺一层塑料薄模膜，并在上面加铺一层草垫。

5.6 混凝土的养护

采用暖棚法养护，每天都是检测棚内温度、湿度，并随粱养护混凝土试块，强度达到80%以后停止供暖，拆除暖棚及模板，用薄膜将粱体包裹好以保湿。

5.7 结论

通过以上措施方案的实施，4号墩0号块混凝土顺利浇筑成功，浇筑时混凝土入模温度达6～8℃，暖棚温度达13～16℃，湿度91%；养护期间棚内温度达10～15℃，湿度90%，6天混凝土强度达到82%。

6 结语

    混凝土在冬季施工时，从混凝土的搅拌运输到浇筑养护，都要注意采取恰到的措施，保证必要的温度，使混凝土能够正常凝结硬化，从而达到预想的强度。由于冬季施工环境的特殊性和复杂性，混凝土在冬季施工过程中，需要结合工程特点和状况采取相应的安全措施，保证施工在安全中顺利进行。

参考文献

【1】郭正兴.土木工程施工.东南大学出版社.2007

【2】方建成. 混凝土冬季施工技术探讨. 城市建设理论研究. 2012(18)

【3】李贵山. 浅谈冬季施工混凝土质量控制.价值工程.2011,30（12）:156

【4】TBl0424—2003铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准【s】

【5】王大为.浅谈混凝土冬季施工管理措施.科技视野.2012(12):195

【6】李来营.论述建筑工程混凝土冬季施工.科技博览.180

【7】翟春华.浅淡混凝土冬季施工[J]．黑龙江科技信息．2009

【8】中国混凝土外加剂协会．混凝土结构外加剂标准应用指南[M]．中国标准出版社．2004

【9】GB50204—2002，混凝土结构工程施工质量验收规范

【10】李旭超.混凝土工程冬季施工的质量控制.价值工程.2011,30(13):88

【11】项玉璞.冬期施工手册[M].中国建筑工业出版社.2005

【12】原晋濮. 混凝土冬季施工的要点.山西建筑地. 2007.2,33(6):148 

【13】GJ104-97，建筑工程冬季施工规程［S］