混凝土冬期施工中的質(zhì)量問題及其防治

夏愛平　寧芳芬

摘要：通過對冬期施工工程的檢查，發(fā)現(xiàn)雖然大多數(shù)冬期施工工程的質(zhì)量有所提高，但提高幅度不大，冬施過程中對一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)處理得不仔細、不規(guī)范，而形成的一些質(zhì)量問題，成了制約冬施工程質(zhì)量水平進一步提高的癥結(jié)所在。

關(guān)鍵詞：混凝土；冬期施工；質(zhì)量問題；防治

近幾年，通過對冬期施工工程的檢查，我們發(fā)現(xiàn)，雖然大多數(shù)冬期施工工程的質(zhì)量有所提高，但提高幅度不大，冬施過程中對一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)處理得不仔細、不規(guī)范，而形成的一些質(zhì)量問題，成了制約冬施工程質(zhì)量水平進一步提高的癥結(jié)所在。下面就混凝土在冬施過程中常遇到的一些問題，談?wù)劰P者的粗淺看法。

1 混凝土凍害問題

1.l 現(xiàn)象與原因分析

冬期施工中，低溫澆筑的混凝土，強度增長很慢或停止增長，嚴(yán)重的甚至凍裂。解凍升溫后，混凝土達不到設(shè)計的強度等級，造成結(jié)構(gòu)隱患。分析其原因如下：

1.1.1 在某種意義上說，混凝土的強度取決于在一定溫度、濕度條件下，水與水泥的水化作用及游離水的蒸發(fā)。其強度增長的速度與自身溫度關(guān)系很大。溫度低，強度增長慢，當(dāng)混凝土在4℃時，強度增長只有15℃的一半。當(dāng)混凝土溫度降到－1℃～1.5℃時，游離水開始結(jié)冰，強度增長很慢，當(dāng)混凝土溫度降到－4℃時，水化水開始結(jié)冰，水化作用停止，混凝土強度停止增長。

1.1.2 水結(jié)冰時體積膨脹8％～9％，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生很大的冰脹應(yīng)力。如果此時混凝土的強度還很低，就會冰裂，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，其強度、密實性及耐久性都相應(yīng)降低。

1.1.3 混凝土與鋼筋的導(dǎo)熱性能不同，低溫下將先在鋼筋周圍形成冰膜，減弱了混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)力。

1.1.4 解凍后，混凝土強度雖能繼續(xù)增長，但是由于凍結(jié)已經(jīng)大大損失了混凝土強度。澆筑后3小時～6小時遭凍，解凍后強度損失50％以上；混凝土凝結(jié)后2天～3天受凍，解凍后仍損失15％～20％。所以不能達到原設(shè)計強度的等級。

1.2 防治措施

根本對策就是，在遭受凍結(jié)前使混凝土具有足夠的強度，從而抵抗凍害引起的混凝土內(nèi)部的凍結(jié)應(yīng)力。使混凝土不受凍的這個強度稱為"臨界強度"，臨界強度約等于混凝土設(shè)計強度等級的30％，因此要采取以下冬期施工措施：

1.2.1 改用高活性水泥，如高標(biāo)號水泥、快硬水泥等。

1.2.2 降低水灰比，減少游離水，使用低流動性混凝土或干硬性混凝土。

1.2.3 澆筑前對混凝土或其組成材料加熱升溫，使混凝土既能早強，又不易凍結(jié)。

1.2.4 澆筑后對混凝土進行保溫或加熱，人為地造成對混凝土養(yǎng)護的溫濕條件。

1.2.5 攪拌時加入一定外加劑，加速硬化，提早達到臨界強度，或降低水的冰點，使混凝土中的水在負溫環(huán)境下延遲凍結(jié)。

2 蓄熱養(yǎng)護混凝土達不到臨界強度問題

2.1 現(xiàn)象與原因分析

冬期施工對加熱混凝土最基本的養(yǎng)護方法是蓄熱法。但有些冬施工程經(jīng)過蓄熱養(yǎng)護處理，混凝土仍達不到臨界強度。其原因如下：

蓄熱法養(yǎng)護的熱平衡原理，就是一定量的混凝土從澆筑完畢時的溫度降到0℃的過程，失去的熱量(通過模板及覆蓋的保溫材料所放出的熱量)等于這一定量的混凝土所含熱量加上它產(chǎn)生的水化熱之和。與此同時，混凝土的強度不斷提高正好達到臨界強度。

這是熱混凝土施工中最基本、最經(jīng)濟、最簡單的方法。而且適應(yīng)性廣，對基礎(chǔ)、地下室、擋土墻、地基梁、室內(nèi)地坪最為適用。

根據(jù)熱平衡原理，如果經(jīng)過蓄熱養(yǎng)護處理后的混凝土仍達不到臨界強度，這必然是混凝土澆筑溫度過低，自身熱量(包括水化熱)儲備不足或是保溫蓄熱措施不當(dāng)使熱損失量及其速度過大。沒能保證臨界強度所需要的熱平衡。

2.2 防治措施

為加強保溫蓄熱，防止熱量外泄，減緩熱量損失的速度，實現(xiàn)熱平衡則必須采取以下措施：

2.2.1加強保溫材料覆蓋?？捎脤?dǎo)熱系數(shù)小的松土、稻麥草、高梁稈、鋸末、草席、珍珠巖等，加厚蓋嚴(yán)，減少熱量損失。

2.2.2 增加保溫材料的發(fā)熱量。當(dāng)一般保溫材料不能滿足要求時，可用保溫性能好的鋸末與小塊生石灰(粒徑20mm～30mm)混合后蓋在混凝土上面，或填充在雙層模板之間。當(dāng)需要補充熱量時，可在其上灑水，生石灰塊就漸漸發(fā)熱，減緩混凝土熱量散失。

2.2.3 適當(dāng)提高混凝土澆筑時的溫度，保持適當(dāng)?shù)臒醿?。必要時摻加適當(dāng)?shù)耐饧觿?，此法?jīng)濟、簡便、易行。

3 蒸汽養(yǎng)護的混凝土裂縫問題

3.1 現(xiàn)象與原因分析

冬期施工中，當(dāng)混凝土采取蒸汽養(yǎng)護時，混凝土或構(gòu)件常易產(chǎn)生裂縫。原因如下：

蒸氣養(yǎng)護就是對已澆筑的混凝土，使它受到低壓飽和蒸汽的養(yǎng)護，防止混凝土散熱太快。常作為熱養(yǎng)護法的補充手段。但在加熱延續(xù)過程中拆模時，如果溫度控制不好，或是受到不合理的荷載作用，易使混凝土或構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

3.2防治措施

3.2.1 通氣加熱延續(xù)時間，應(yīng)根據(jù)混凝土實際情況，通過一定的熱工計算來決定。

3.2.1.1 對表面系數(shù)大于15的構(gòu)件，應(yīng)保證加熱結(jié)束時，混凝土已達臨界強度。不考慮以后冷卻過程中強度的增長值。

3.2.1.2 對表面系數(shù)小于15大于6的構(gòu)件，混凝土或構(gòu)件在冷卻到5℃過程中混凝土強度的增長值應(yīng)考慮進入臨界強度。以縮短加熱延續(xù)時間。

3.2.1.3 對表面系數(shù)小于6的構(gòu)件，模板及保溫材料的保溫作用可以使混凝土獲得所需強度，則只要將混凝土或構(gòu)件加熱到允許的極限溫度即可停汽，無需延續(xù)。

3.2.1.4 對薄構(gòu)件，構(gòu)件凸角及其它可能冷卻過快的部位，要加強保溫，以保持構(gòu)件各部分冷卻速度一致，防止拉裂。

3.2.2 加溫極限。蒸汽養(yǎng)護混凝土不得超過80℃。但使用摻有混合料35％～55％的礦渣水泥或火山灰質(zhì)水泥拌制的混凝土，溫度可提高到85％～95％。

3.2.3 升溫速度；限制升溫速度是為了防止混凝土或構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

3.2.3.1 表面系數(shù)大于或等于6構(gòu)件，每小時升溫速度應(yīng)不大于15℃降溫速度每小時不超過10℃。

3.2.3.2 表面系數(shù)小于6的構(gòu)件，每小時升溫速度應(yīng)不大于10℃，降溫速度每小時不超過5℃。

3.2.3.3 配筋稠密，短(6m～8m)而薄的構(gòu)件每小時升溫速度應(yīng)不大于20℃。

3.2.4 拆模：承重模板拆除期限與一般混凝土要求相同。但是，混凝土冷卻到5℃以下，應(yīng)在混凝土與模板凍結(jié)前拆模；混凝土溫度與氣溫相差大于20℃時，拆模后混凝土表面應(yīng)用保溫材料覆蓋，使混凝土表面緩慢冷卻。

3.2.5 未完全冷卻的混凝土有較高的脆性。當(dāng)構(gòu)件尚未完全冷卻到5℃左右時，不準(zhǔn)受沖擊和動力荷載的作用，以防開裂。

上述問題是冬期施工過程中，經(jīng)常遇到的有代表性問題。北方氣候常受寒流影響，因此解決好混凝土冬期施工主要問題是提高工程質(zhì)量總體水平的關(guān)鍵所在。