什么是冬季施工

記者根據(jù)JGJ/t104-2011《建筑工程冬季施工規(guī)范》，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定在5℃以下時(shí)，即可開始冬季施工。混凝土結(jié)構(gòu)工程應(yīng)采取冬季施工措施，氣溫驟降應(yīng)采取防凍措施。 

一、冬季混凝土施工通則

混凝土混合料在澆筑后逐漸凝結(jié)硬化，直至達(dá)到最終強(qiáng)度的原因是水泥的水化作用。水泥水化速率與混凝土本身的組成和配合比有關(guān)，主要隨溫度變化。
        隨著溫度的升高，水化速度加快，強(qiáng)度增長速度加快；當(dāng)溫度降至0℃時(shí)，混凝土中的一些水開始凍結(jié)，并逐漸由液相（水）轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵ū４藭r(shí)，參與水泥水化的水減少了。因此，水化作用減緩，強(qiáng)度增長相應(yīng)減緩。氣溫繼續(xù)下降。當(dāng)混凝土中的水完全變成冰，也就是說，當(dāng)完全液相變成固相時(shí)，水泥的水化基本停止，此時(shí)強(qiáng)度并沒有增加。
       當(dāng)水結(jié)冰時(shí)，體積增加約9%，膨脹應(yīng)力約為2500kg/cm~2。這種應(yīng)力值往往大于水泥石形成的初始強(qiáng)度值，使混凝土遭受不同程度的損傷（即早期凍害），強(qiáng)度降低。此外，當(dāng)水結(jié)冰時(shí)，骨料和鋼筋表面會(huì)結(jié)冰，削弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)，從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)冰融化時(shí)，混凝土中會(huì)形成各種空隙，降低混凝土的密實(shí)度和耐久性。

         由此可見，在冬季混凝土施工中，水模的變化是影響混凝土強(qiáng)度增長的關(guān)鍵。國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)混凝土中的水形態(tài)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，新配制的混凝土在凍結(jié)前有一個(gè)預(yù)養(yǎng)護(hù)期，可以增加內(nèi)部液相，減少固相，加速水泥水化。試驗(yàn)結(jié)果還表明，預(yù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長，強(qiáng)度損失越小。

        混凝土解凍后（即常溫條件下）將繼續(xù)保持，強(qiáng)度增加，但增加幅度不同。在較長的預(yù)養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，初強(qiáng)較高的混凝土（如R28的35%）凍后后期強(qiáng)度損失較小。但對(duì)于安全預(yù)養(yǎng)護(hù)期短、初強(qiáng)度低的混凝土，后期強(qiáng)度會(huì)有一定程度的損失。

         由此可見，在凍結(jié)前，混凝土應(yīng)在常溫下進(jìn)行一段時(shí)間的預(yù)養(yǎng)護(hù)，以加速水泥的水化，使混凝土在不發(fā)生凍害的情況下達(dá)到最小強(qiáng)度，一般稱為臨界強(qiáng)度，并達(dá)到預(yù)期效果。至于臨界強(qiáng)度，各國規(guī)定的數(shù)值并不相等。在中國，該值不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的30%，也不得低于35kg/cm~2。
混凝土凍害危害：

一。降低混凝土強(qiáng)度
2。引起混凝土裂縫
三。混凝土中鋼筋的腐蝕
四。降低混凝土的耐久性
施工前準(zhǔn)備

（1）混凝土澆筑前，應(yīng)清除模板和鋼筋上的冰、雪和垃圾，特別是新老混凝土的接縫處（如梁、柱的接縫處），但不得用水沖洗。
（2）混凝土保護(hù)層的保溫材料，如塑料薄膜、彩條布、棉氈、草簾等，應(yīng)在澆筑前做好，并采取相應(yīng)的防凍保溫措施。采取必要的防風(fēng)密封措施，提高保溫效果。
（3）凍土層不得進(jìn)行混凝土澆筑。澆灌前，必須將凍土加熱融化。混凝土接縫時(shí)，應(yīng)對(duì)舊接縫進(jìn)行預(yù)熱，澆筑后應(yīng)加強(qiáng)保溫，防止接縫結(jié)冰。
（4）如果混凝土坍落度太小，不能滿足施工要求，可在混凝土公司技術(shù)人員的指導(dǎo)下使用外加劑進(jìn)行調(diào)整。嚴(yán)禁加水調(diào)整混凝土坍落度。
混凝土澆筑

（1）為保證混凝土的澆筑質(zhì)量，防止溫度變化影響質(zhì)量，混凝土運(yùn)至施工單位澆筑現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)盡快澆筑，90分鐘內(nèi)卸料；自卸汽車運(yùn)輸時(shí)，材料應(yīng)在60分鐘內(nèi)卸下。
（2）冬季施工期間，不得將泵車的管道濕潤水放入模板內(nèi)；不得將管道濕潤用的砂漿放入模板內(nèi)，也不得將其灌入構(gòu)件結(jié)構(gòu)內(nèi)。
（3）澆筑過程中，施工單位應(yīng)隨時(shí)觀察混凝土混合料的均勻性和稠度變化。混凝土坍落度和澆筑現(xiàn)場(chǎng)要求如有變化，應(yīng)及時(shí)與混凝土公司聯(lián)系，及時(shí)調(diào)整。進(jìn)入澆筑現(xiàn)場(chǎng)的混凝土嚴(yán)禁隨意加水，也應(yīng)避免邊加水邊泵送澆筑的行為。
（4）樓板、梁、墻、柱一起澆筑時(shí)，先澆筑墻柱和混凝土，再澆筑梁、樓板。澆筑墻、柱等高構(gòu)件時(shí)，一次澆筑高度應(yīng)以混凝土不離析為準(zhǔn)。一般每層高度不超過500mm。上層找平后澆筑。澆筑時(shí)應(yīng)注意振搗到位，使混凝土充滿試驗(yàn)?zāi)０澹坏糜忻黠@下沉或氣泡排出。
（5）分層澆筑厚整體結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，澆筑層的混凝土溫度不得低于2℃，否則應(yīng)被上一層混凝土覆蓋。采用加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，養(yǎng)護(hù)前溫度不低于2℃。
（6）混凝土進(jìn)入模板的溫度不低于5℃混凝土結(jié)構(gòu)易凍部位在澆筑后應(yīng)加強(qiáng)保溫，防止凍害。
及時(shí)合理抹灰

（1）混凝土冬季初凝時(shí)間一般為8-12小時(shí)，終凝時(shí)間為12-16小時(shí)。因此，應(yīng)掌握好抹灰時(shí)間，并在初凝前進(jìn)行二次抹灰（可用手輕輕按壓表面可留下指印），以減少表面裂縫。混凝土墻、柱及其它側(cè)模的拆模時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長，避免表面起皮影響外觀質(zhì)量。
（2）混凝土初凝前，用刮刀刮平，第一次用木抹子抹面，初凝至終凝用鐵抹子分幾次壓實(shí)，將表面不平整、不規(guī)則的裂縫封閉，最后用抹子抹面第二次，封閉集水裂縫，然后立即用塑料薄膜覆蓋混凝土表面，使混凝土中蒸發(fā)的游離水積聚在混凝土表面進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，然后將草簾覆蓋在薄膜上。
混凝土養(yǎng)護(hù)

（1）混凝土經(jīng)相關(guān)施工工藝處理后，應(yīng)覆蓋塑料薄膜，并覆蓋草簾、棉氈等保溫養(yǎng)護(hù)，確保混凝土在初凝前不受凍。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)和溫度，可采用以下方法進(jìn)行覆蓋：
當(dāng)溫度為0℃~5℃時(shí)，覆蓋一層棉氈或草簾和一層塑料薄膜；
當(dāng)溫度為-5℃~0℃時(shí)，覆蓋兩層棉氈或草簾，一層塑料薄膜；
當(dāng)溫度為-10℃～-5℃時(shí)，覆蓋三層棉氈或草簾，一層塑料薄膜；
當(dāng)溫度低于-10℃時(shí)，覆蓋四層棉氈或草簾和一層塑料薄膜；
當(dāng)溫度低于-15℃時(shí)，采用加熱等材料（如巖棉、苯板等）保溫。保溫層的厚度和材料應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定。
（2）在維修初期，設(shè)專人負(fù)責(zé)溫度測(cè)量，詳細(xì)記錄整個(gè)維修期的溫度變化。每天晝夜至少測(cè)量四次混凝土和環(huán)境溫度，找出問題并及時(shí)采取措施加以補(bǔ)救。
（3）模板外保溫，除基礎(chǔ)與澆筑保溫外，其它結(jié)構(gòu)只能在保溫材料設(shè)置后才澆筑。鋼模板表面可掛草簾、麻袋等保溫材料，并在澆筑混凝土前扎牢。
（4）混凝土終凝后，應(yīng)立即覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間按國家標(biāo)準(zhǔn)不少于14天。如果早期養(yǎng)護(hù)不到位，其28天強(qiáng)度將受到很大影響。
（5）拆模后的混凝土還應(yīng)及時(shí)覆蓋保溫材料，防止混凝土表面溫度驟降產(chǎn)生裂縫。
模板應(yīng)牢固，及時(shí)裝卸

（1）拆模時(shí)，混凝土必須達(dá)到規(guī)定的拆模強(qiáng)度。早期拆模和承重會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題。在混凝土未達(dá)到1.2MPa前，不得踩踏、立模和加載新澆混凝土。不要過早地進(jìn)行施工或在地板上堆放重物，以減少或避免結(jié)構(gòu)收縮變形裂縫。
（2）注意混凝土拆模的時(shí)間和順序，特別是梁、墻板等結(jié)構(gòu)，延長拆模時(shí)間，拆模后繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。
（3）混凝土冷卻至5℃后，方可拆除模板及保溫層。未冷卻混凝土具有較高的脆性，冷卻前結(jié)構(gòu)不應(yīng)受到?jīng)_擊或動(dòng)荷載。當(dāng)混凝土與外界溫差大于20℃時(shí)，拆模后的混凝土表面應(yīng)臨時(shí)覆蓋，緩慢降溫。
（4）拆除時(shí)間應(yīng)根據(jù)相同條件下養(yǎng)護(hù)試塊的強(qiáng)度確定。
二。冬季混凝土施工方法

一。從以上分析可知，在冬季混凝土施工中，主要解決三個(gè)問題： 
1）如何確定混凝土的最短養(yǎng)護(hù)齡期；
2）如何防止混凝土早期凍害；
3）如何保證混凝土后期強(qiáng)度和耐久性滿足要求
      在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)施工溫度、工程結(jié)構(gòu)狀況（數(shù)量、厚度和暴露量）、工期緊迫性、水泥品種和價(jià)格、早強(qiáng)劑的性能和價(jià)格，選擇合理的施工方法，減水劑和防凍劑、保溫材料的性能和價(jià)格、熱源條件。一般來說，對(duì)于同一個(gè)項(xiàng)目，可以有幾個(gè)不同的冬季施工方案。一個(gè)理想的方案應(yīng)以最短的工期和最低的造價(jià)來獲得最佳的工程質(zhì)量，即工期、造價(jià)和質(zhì)量的優(yōu)化。目前基本上采用了四種方法。
2。冬季混凝土施工方法的種類
1）調(diào)整配合比的方法主要適用于0℃左右的混凝土施工。具體方法：
①選擇合適的水泥品種是提高混凝土抗凍性的重要手段。試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)采用早強(qiáng)硅酸鹽水泥。水泥水化熱大，早期釋放強(qiáng)度最高。一般情況下，3d抗壓強(qiáng)度與7d普通硅酸鹽水泥相當(dāng)，效果明顯。
②盡量降低水灰比，略微增加水泥用量，以增加水化熱，縮短達(dá)到齡期強(qiáng)度的時(shí)間。
③混合引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑產(chǎn)生的氣泡相應(yīng)增加水泥漿體積，改善混合料的流動(dòng)性，提高其粘聚力和保水性，緩沖混凝土中水凍結(jié)產(chǎn)生的水壓，提高混凝土的抗凍性。
④摻加早強(qiáng)劑可以縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，提高混凝土的早強(qiáng)。普通硫酸鈉（水泥含量的2%）和MSF的使用符合早強(qiáng)試水劑（水泥含量的5%）的要求。
⑤選用顆粒硬度和空隙較小的骨料，使其熱膨脹系數(shù)與周圍砂漿相同。

         2）蓄熱方式主要用于結(jié)構(gòu)較厚、溫度在-10℃左右的工程。該方法是對(duì)原材料（水、砂、石）進(jìn)行加熱，使混凝土在攪拌、運(yùn)輸、澆筑后可預(yù)留大量熱量，使水泥的水化和熱釋放更快，加強(qiáng)混凝土的保溫，保證新澆混凝土具有足夠的抗凍性。在溫度降到0℃之前。該方法工藝簡單，施工成本低，但要注意內(nèi)保溫，避免棱角和外露表面受凍，延長養(yǎng)護(hù)期。

         3）在-10℃以上的溫度下，在混凝土拌合物中加入化學(xué)劑，降低水的凝固點(diǎn)，使混凝土在負(fù)溫狀態(tài)下仍處于液態(tài)，并能繼續(xù)水化，使混凝土強(qiáng)度繼續(xù)提高。目前，常用的防凍劑有氧化鈣、氯化鈉、亞硝酸鈉、氯化鈉等防凍劑。

          4）外加熱方式主要用于-10℃以下，構(gòu)件不厚的工程。通過加熱混凝土構(gòu)件周圍的空氣，熱量傳遞到混凝土中，或直接加熱混凝土，使混凝土在正溫度條件下正常硬化。
①窯爐加熱，一般用于小型施工現(xiàn)場(chǎng)，簡單，但室內(nèi)溫度不高，相對(duì)干燥，排放的二氧化碳會(huì)使新混凝土表面碳化，影響質(zhì)量。
②蒸汽加熱。在濕熱條件下用蒸汽使混凝土硬化。該方法易于控制，加熱溫度均勻。但由于需要專用鍋爐設(shè)備，成本較高。此外，熱損失大，工作條件不理想。
③電加熱。當(dāng)鋼筋作為電極或電加熱器附著在混凝土表面時(shí)，電能即為熱能，從而提高混凝土的溫度。第二種方法簡單方便，熱損失小，易于控制。缺點(diǎn)是功耗大。
④紅外線加熱，采用高溫電加熱或氣體紅外發(fā)生器密封輻射加熱混凝土。
三、冬季混凝土施工技術(shù)措施

一。冬季施工對(duì)混凝土構(gòu)件的要求：
骨料應(yīng)無冰、雪和有機(jī)物，且應(yīng)清潔、級(jí)配良好、堅(jiān)硬。
水：采用飲用自來水；外加劑：選用防凍劑。防凍劑的作用機(jī)理是在規(guī)定的負(fù)溫條件下顯著降低混凝土的液相冰點(diǎn)，使混凝土在液相狀態(tài)下不結(jié)冰，從而保證水泥水化，在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度。
防凍劑應(yīng)通過技術(shù)鑒定，達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)掌握其性能。
水泥：高活性、高水化熱的普通硅酸鹽水泥。
2。冬季混凝土拌和運(yùn)輸混凝土攪拌要求
混凝土拌和時(shí)應(yīng)采用加熱水的方法。80℃以上的熱水不得與水泥直接接觸。先將熱水與骨料混合，再與水泥混合攪拌混凝土，以免水泥誤凝。混凝土拌和時(shí)間不得少于3分鐘。此外，如有必要，保護(hù)攪拌機(jī)并保持溫暖。
        混凝土養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑完畢后，立即用塑料布覆蓋保水，同時(shí)用保溫被覆蓋塑料布外側(cè)保溫。保溫被的蓋面應(yīng)整齊、嚴(yán)密，防止混凝土溫度下降過快，避免混凝土凍害的發(fā)生。建議混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少延長15天。在同一條件下加入兩組混凝土試塊，置于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，以隨時(shí)獲得同一條件下混凝土的抗壓強(qiáng)度。
三。冬季混凝土測(cè)溫要求混凝土測(cè)溫：
混凝土中埋入導(dǎo)線的溫度應(yīng)設(shè)專人測(cè)量，包括大氣溫度、罐外混凝土溫度、模內(nèi)混凝土溫度和罐內(nèi)混凝土溫度。如有異常，應(yīng)及時(shí)采取措施。

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