混凝土冬期施工的质量控制措施探析

吴春桦 云南建投第二建设有限公司

1 前言

混凝土是现代建筑工程重要的原料之一，开展混凝土施工过程中，会受到多种因素的影响，例如，材料配合比、所选材料不符合标准、气候条件等。其中，材料、配合比等问题依靠人为方式能有效解决，但对于天气温度并非人力可干扰的。

不得不说，天作为影响混凝土强度的主要因素，冬期外界的温度偏低时会直接影响混凝土的强度及其使用性能，导致混凝土构件耐久性降低，对整个工程质量产生不良的影响。

因此，加强冬期混凝土施工中质量问题的研究，有利于提升冬期混凝土质量，对于改善冬期施工技术、提升混凝土质量控制效果具有重要的意义。

2 冬期混凝土施工原理

混凝土拌合物受到水泥水化的影响，通过浇筑施工后会慢慢凝结、硬化，直至达到最终的强度。水泥水化速度不仅与混凝土的配合比、组成材料等因素有关，也会随着温度的变化发生改变。如果混凝土的温度升高，水化作用更快，强度增加明显加快；当温度下降至0℃条件下，保存在混凝土内的水分有一部分慢慢结冰，水化作用有所减慢，其强度增长也比较缓慢[1]。

温度不断下降，如果混凝土内保存的水完全变为冰，即液相变成固相时，水泥水化作用处于基本停止的状态，其强度也不会再增长。必须注意，水变为冰后，体积大约增加9%。如果这一应力值超过水泥内部构成的初期强度值，导致混凝土受到一定程度的破坏，其强度随之下降。

除此以外，如果水变为冰，会使得骨料以及钢筋表面出现大颗粒冰凌，不仅使得水凝浆与骨料和钢筋之间的粘结力减弱，对混凝土抗压强度也会产生不良的影响。在冰凌融化之后，会导致混凝土内部出现各种空隙，在一定程度上降低其耐久性、密实性。由此表明，冬期开展混凝土施工过程中，水形态变化成为左右混凝土强度的重要因素。

国内外许多学者针对上述问题开展了大量的试验，研究结果证实，新浇筑的混凝土冻结之前有相应的预养期，会在一定程度上增加混凝土内部液相，促进其水泥水化[2]。实验结果还表明，混凝土受冻之前预养期越长，强度损失更小。在混凝土化冻之后继续进行养护，强度也会增长，但其增长幅度存在一定的差异。

如果预养时间比较长，初期强度偏高的混凝土受冻后，后期强度不会受到较大损失。当安全预养期比较短，初期强度偏低的混凝土受冻后，其后期强度会有一定程度的损失。这也表明，在混凝土冻结之前，其在正常温度条件下有相应的预养期，会在一定程度上加快水泥水化的作用，使混凝土受到冻害影响最小。

3 混凝土冬期施工存在的问题

建筑工程施工过程中，因混凝土强度不达标等原因引起的工程事故频发，这种情况不仅影响混凝土施工质量，也会给广大居民生活带严重的危害。因此，必须高度重视混凝土施工问题，设法提升混凝土强度，确保整个工程的质量。

与其他季节不同，冬期进行混凝土施工有一定的劣势。冬期施工受到施工条件及环境等因素的影响，导致工程质量问题频繁发生，混凝土工程更明显。加之，冬期施工产生的质量事故展现出滞后性、隐蔽性的特点，即冬期施工的工程，其质量问题可能到下一年的春天才会慢慢显露出来，轻则必须进行修补，严重者需要重做，这种情况不仅影响建筑的使用寿命，也会给施工企业带来一定的经济损失[3]。

冬期开展混凝土施工的过程中，由于外界温度偏低，对于混凝土养护、保温等工作提出更高的要求。处于低温条件下，如果未采取恰当的保温措施或养护工作未顺利实施，混凝土构件拆模后其表面会出现裂缝。分析发现，引起这种质量问题的关键，在于混凝土内部与表面之间存在较大的温差，干缩比例的差异，使得水泥在水化中因温度上升而膨胀，表面裂缝随之出现。

混凝土冬期开展施工中，常常发生结构松散的情况，即混凝土的内部存在空洞，混凝土与骨料之间粘接力不佳，从而影响其构件的强度及性能。之所以出现这种情况，由于外界温度较低，混凝土遭受较大的温差，受到压力、温度等多种因素的影响，使得混凝土水分有所转移，导致其内部出现大量的空隙，最终引起混凝土结构松散的问题[4]。

冬期对混凝土进行施工时，其构件表面极易出现反霜的情况，这种白色粉末就是混凝土结晶受到腐蚀后的产物，促使其外加剂在混凝土硬化过程中深入构件表面，水分蒸发后在混凝土表面慢慢显示出来。

4 混凝土冬期各施工阶段质量控制

4.1 准备时期的质量控制

4.1.1 收集气温各项资料

一般情况下，冬期施工就是最低气温处于-3oC以下或连续5d 平均气温低于5oC 的状况。正常温度与冬期混凝土在施工工艺上存在明显的差异，冬期施工过程中，必须做好施工区域气温变化监测工作，收集、整理气温变化资料。通过深入分析所收集的资料，对未来几日气温改变状况给予精密的预测，制定恰当的应对策略。

4.1.2 审查混凝土施工方案

审查冬期混凝土施工方案，重点内容如下：审查所设计方案是否达到国家各项技术要求；对于不同板厚混凝土开展精确的热工计算；判定所设计方案是否与具体的施工条件相结合；评估这个方案是否根据实际工程情况选定合理的参数。从参数选择方面分析，必须重视热工计算的合理性及其完整性。

4.1.3 加强施工人员培训工作

混凝土冬期施工阶段，对混凝土施工技术具有较高的要求，且复杂性较大，必须做好各方面的控制工作。在工程正式开展施工前，加强施工人员理论知识与技术的培训工作。

对施工人员开展理论知识培训时，必须按照质量标准及国家规范要求等开展培训工作，提升施工人员的认知水平，便于根据规范流程开展施工[5]。在此基础上，重视做好施工人员技术培训工作，培训内容不限制在施工技术方面，还应涉及材料使用等内容。随之，明确施工各环节负责人的职责范围，根据实际要求做好施工准备工作。

4.1.4 做好施工设备及材料管理工作

为确保冬期混凝土施工顺利展开，必须加强施工设备及材料的管理工作。采购原材料时，综合考察供应商规模、混凝土质量等内容，保证采购的混凝土达到浇筑要求，例如，要求采购的混凝土出机温度满足施工技术要求等。

原材料运输至施工现场时，再次核对材料规格、数量等信息，确定所用原材料未出现质量、数量等问题。待各项达标后，分类入库进行存储，避免不同种类材料出现反应，影响其性能。

此外，可通采用草垫等覆盖原材料，防止其由于受潮结块。在此基础上，认真检查施工所用机械设备，保证其不存在缺少零件、螺丝松动等情况，并对机器使用性能展开检查，保证不存在故障等问题。

4.2 施工阶段质量控制

4.2.1 合理控制混凝土配方比及温度

对混凝土拌制前，先要注意清洁骨料，确保其中不掺杂容易冻裂的物质或冰雪等。对混凝土配制时，必须严格根据要求对各种原料用量实施控制，保证混凝土质量达到施工需求。比如，防冻剂用量注意结合施工地区温度而定，一般情况下，取水泥量3%～5%左右即可。

混凝土搅拌时间也要实施控制，通常正常温度下时间为0.5min～1min[6]。如果混凝土所用外加剂是液体，必须先根据规定制成浓度溶液，再依照要求制备为施工溶液，且溶液需要放在具有明显的标志容器内。当使用的外加剂为粉末时，则要依据配合比直接撒到水泥表面即可。在保持混凝土配合比不变的条件下，可有效提升拌合物的流动性，缓冲混凝土内水结冰引起的水压力，从而改善其黏聚性及保水性，提升混凝土的抗冻性能。

冬期混凝土施工时，混凝土通常使用综合蓄热法进行养护，为保证混凝土入模后依然有一定的流动性，防止冻结过早出现，其入模、出机温度不可低于5oC、10oC。混凝土施工阶段，若施工使用泵送或预拌混凝土，且运送路径比较长，可以适当调高出机温度，具体调高数据，应与输送实际距离相结合展开热工计算，最终温度控制在15oC以上。

当混凝土体积偏大，入模温度合理控制在30oC之内，如果温度不满足施工要求，必须对泵送管或运输车给予预热、保温处理[7]。

4.2.2 加强混凝土浇筑质量管理

冬期混凝土施工时，必须按照详细的施工方案要求开展一系列工作，保证每一次浇筑高度达到设计规范。若混凝土浇筑期间，由于部分原因无法及时供应混凝土或两层浇筑时间存在较长的间隔，为防止混凝土过早冻结，可采用恰当的措施实施保温处理，确保混凝土具有良好的流动性。

与此同时，注意监测混凝土表面温度及其与内部温度之间的差值，浇筑完成后，对环境与混凝土表面进行隔绝处理，有利于阻断二者之间的热交换过程，避免因混凝土表面温度下降过快，使得混凝土表面存在裂缝。必须注意，由于水泥型号不同或所用施工方法不一，其受冻临界强度存在差异。

基于此，要注意合理控制受冻临界强度。比如，所用混凝土原材料属于硅酸盐水泥，其受冻临界强度应超过设计强度30%；当混凝土原材料属于其他类型的水泥，混凝土受冻临界强度超过设计强度的40%[8]。当环境最低温度处于零下15oC 以上，其临界强度约为4MPa 以上；若最低温度超过零下30oC，混凝土的受冻临界值超过5MPa。

4.3 养护阶段质量控制

混凝土养护包含自然与蒸汽养护，对混凝土进行养护时，要重视合理控制混凝土的温湿度，尽可能减少表面混凝土暴露时间，及时覆盖暴露的混凝土，避免表面水分蒸发。暴露面保护层在混凝土初凝前，可卷起覆盖物，通过抹子搓压表面最少两遍，促使其平整后再次覆盖。必须注意，覆盖物不可与混凝土表面直接接触，直到混凝土终凝为止。

有效的保温措施对混凝土施工质量产生重要的影响，在完成混凝土浇筑后，必须采用恰当的保温材料覆盖混凝土构件，确保所用构件全部覆盖，保证混凝土的施工质量。

此外，冬期混凝土施工过程中，所用保温材料覆盖部件时间适当长一些，直至混凝土强度达到要求方可开展拆模处理。为混凝土铺设保温材料时，如果温度在0oC以上，可以铺设1层；当温度低于0oC，需要铺设2～3层。必须注意，保温材料不可直接覆盖到刚刚建筑好的混凝土层上，需要盖上一层塑料薄膜，再覆盖草袋等保温材料。

混凝土养护方式较多，包含蓄热法、暖棚法、综合蓄热法等。其中，蓄热法就是把混凝土组成材料实施加热处理，确保浇筑后有一定的温度，其外围采用保温材料进行覆盖，保证混凝土冷却速度缓缓下降，在冷却中慢慢硬化。若混凝土冷却至0oC，可满足抗冻临界或预期强度。

冬期混凝土施工完成后，常使用蓄热法对其进行养护，若蓄热法难以达到要求，可通过加热养护法处理，即使用外部热源对混凝土加热养护，包含暖棚法、蒸汽加热等。其中，大体积混凝土主要使用暖棚法予以加热，蒸汽加热法主要用在混凝土预制构件养护中。

蒸汽加热就是借助蒸汽加热的方式完成混凝土养护，这种做法不仅确保新浇筑混凝土得到较高温度，也具有足够的湿度，在一定程度上促进水化凝固，确保混凝土强度达到技术要求[9]。加之，这种加热方式也比较容易控制，且混凝土受热温度均匀，促使每一个部位的温度基本保持平衡，确保混凝土在良好的湿热条件下硬化。但这种方式成本较高，必须配置专门的锅炉，热量损失比较大。

当蓄热法难以达到混凝土防冻、抗冻要求时，可使用综合蓄热法进行养护。这种方式就是蓄热法的扩大处理，在加入外加剂的混凝土浇筑后，通过原材料加热、保温等方法使得混凝土冷却延缓，在混凝土温度降低至0oC 前，满足预期强度要求。基于此，施工企业要结合实际情况，挑选合适的养护方法，从而确保混凝土强度及整个工程的质量。

5 结束语

综上所述，与平常混凝土施工相比，冬期施工比较复杂，施工流程、工艺也随之增加。为有效控制混凝土施工质量，要严格根据施工流程展开操作，注意结合实际情况采用恰当的防冻措施，保障混凝土施工质量达到工程设计及规范要求。