冬期混凝土工程施工原理
混凝土拌合物澆筑后的凝結(jié)和硬化，是水泥水化作用的結(jié)果。水化作用的速度隨溫度的高低而變化。當(dāng)溫度升高時，水化作用加快，強(qiáng)度增長也較快;而當(dāng)溫度降低到0℃時，水化作用減慢，強(qiáng)度增長相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)混凝土中的水完全變成冰時，水泥水化作用基本停止，強(qiáng)度不再增長。
水變成冰體積增大，同時產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，使混凝土受到破壞而降低強(qiáng)度。此外，當(dāng)水變成冰減弱了水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力，從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)冰融化后，又會在混凝土內(nèi)部形成各種空隙，而降低混凝土的密實(shí)性及耐久性。
混凝土凍結(jié)前，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強(qiáng)度，一般稱臨界強(qiáng)度。臨界強(qiáng)度與水泥品種有關(guān)，如采用PI、PII、PO水泥時受凍臨界強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%;采用PS、PP、PF、PC水泥時受凍臨界強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40%;當(dāng)室外最低氣溫不低于-15度時，混凝土受凍臨界強(qiáng)度不小于4MPa;當(dāng)室外最低氣溫不低于-30度時，混凝土受凍臨界強(qiáng)度不低于54MPa。
冬期混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)
新澆筑混凝土未達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度遭受凍害，會嚴(yán)重降低混凝土強(qiáng)度造成混凝土裂縫，從而降低混凝土耐久性能。
1.施工前的準(zhǔn)備工作
(1)骨料中不得有冰塊、雪團(tuán)和有機(jī)物，應(yīng)清潔、級配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬。采用可飲用的自來水;防凍劑應(yīng)通過技術(shù)鑒定，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)掌握其性能。水泥：顯著活性高、水化熱大的普通硅酸鹽水泥。
(2)混凝土澆筑前應(yīng)清除模板和鋼筋上的冰雪及垃圾，尤其是新老混凝土交接處，但不得用水沖洗。
(3)澆筑前應(yīng)準(zhǔn)備好混凝土覆蓋用保溫材料，如塑料薄膜、彩條布、棉氈和草簾等，做好相應(yīng)的防凍保溫措施。并采取必要的擋風(fēng)、封閉措施，以提高保溫效果。
(4)不得在凍土層上進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑前，必須設(shè)法升溫使凍土消融。混凝土接槎時，應(yīng)預(yù)熱舊槎，澆筑后加強(qiáng)保溫，防止接槎受凍。
(5)如果混凝土的坍落度過小，不能滿足施工要求時，可在混凝土公司技術(shù)人員的指導(dǎo)下，使用外加劑調(diào)整，嚴(yán)禁用加水的辦法調(diào)整混凝土坍落度。
2.混凝土澆筑
(1)為保證混凝土的澆筑質(zhì)量，防止溫度發(fā)生變化影響質(zhì)量，混凝土運(yùn)至施工單位澆筑地點(diǎn)后應(yīng)盡快澆筑，宜在90min內(nèi)卸料;采用翻斗車運(yùn)輸時，宜在60min內(nèi)卸料。
(2)冬施期間泵車潤管水不得放入模板內(nèi);潤管用過的砂漿也不得放入模板內(nèi)，更不準(zhǔn)集中澆筑在構(gòu)件結(jié)構(gòu)內(nèi)。
(3)在澆筑過程中，施工單位應(yīng)隨時觀察混凝土拌合物的均勻性和稠度變化。當(dāng)澆筑現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度與要求發(fā)生變化時，應(yīng)及時與混凝土公司聯(lián)系，以便及時進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)入澆筑現(xiàn)場的混凝土嚴(yán)禁隨意加水，更應(yīng)杜絕邊加水邊泵送澆筑的行為發(fā)生。
(4)當(dāng)樓板、梁、墻、柱一起澆筑時，先澆筑墻柱、混凝土沉實(shí)后，再澆筑梁和樓板。澆筑墻、柱等較高構(gòu)件時，一次澆筑高度以混凝土不離析為準(zhǔn)，一般每層不超過500mm，搗平后再澆筑上層，澆筑時更注意振搗到位，使混凝土充滿試模，不再顯著下沉，無明顯氣泡排出。
(5)分層澆注厚大的整體式結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，已澆注層的混凝土溫度在未被上一層混凝土覆蓋前不應(yīng)低于2℃。采用加熱養(yǎng)護(hù)時，養(yǎng)護(hù)前的溫度不得低于2℃。
(6)混凝土的入模溫度不得低于5℃，澆注后，對混凝土結(jié)構(gòu)易凍部位，必須加強(qiáng)保溫以防凍害。
3.適時合理的抹壓
(1)冬期混凝土初凝時間一般為8～12小時，終凝為12～16小時。因此應(yīng)適當(dāng)把握好抹面時機(jī)，并在初凝前進(jìn)行二次抹面，可以減少表面裂縫。混凝土墻、柱等邊模的拆模時間應(yīng)適當(dāng)延長，以避免表面發(fā)生脫皮等影響外觀質(zhì)量。
(2)混凝土初凝前用刮尺趕平，用木抹子第一次抹面，初凝后到終凝前用鐵抹子碾壓表面數(shù)遍，將表面不均勻、不規(guī)則裂縫閉合，最后用收光抹子第二次抹面，閉合收水裂縫，隨后立即在混凝土表面覆蓋塑料薄膜，使混凝土內(nèi)蒸發(fā)的游離水積在混凝土表面進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，在薄膜上再蓋草簾子。
4.混凝土的養(yǎng)護(hù)
(1)混凝土經(jīng)過相關(guān)施工工藝處理后，應(yīng)及時覆蓋塑料薄膜并加蓋草簾、棉氈等保溫養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土初凝前不受凍。根據(jù)施工工程部位及氣溫情況，可參照以下方法進(jìn)行覆蓋：
當(dāng)氣溫在0℃～5℃時，蓋一層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;
當(dāng)氣溫在-5℃～0℃時，蓋兩層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;
當(dāng)氣溫在-10℃～-5℃時，蓋三層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;
當(dāng)氣溫低于-10℃時，蓋四層棉氈或草簾和一層塑料薄膜;
低于-15℃時應(yīng)采用加溫和其他材料進(jìn)行保溫，其保溫層厚度、材質(zhì)應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定。
(2)養(yǎng)護(hù)初期，派專人負(fù)責(zé)測溫并詳細(xì)記錄整個養(yǎng)護(hù)期的溫度變化，每晝夜最少四次測量混凝土和環(huán)境溫度以便發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施補(bǔ)救。
(3)在模板外部保溫時，除基礎(chǔ)可隨澆筑隨保溫外，其它結(jié)構(gòu)須在設(shè)置保溫材料后方可澆筑混凝土。鋼模表面可先掛草簾、麻袋等保溫材料并扎牢然后再澆筑混凝土。
(4)混凝土終凝后應(yīng)立即進(jìn)行覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，按國家標(biāo)準(zhǔn)要求養(yǎng)護(hù)時間不得少于14天，若早期養(yǎng)護(hù)不到位，其28天強(qiáng)度將受很大影響。
(5)加做兩組混凝土同條件試塊放在現(xiàn)場環(huán)境中，以便隨時得到同條件下混凝土的抗壓強(qiáng)度。
5.冬期混凝土的測溫要求
在混凝土中埋設(shè)導(dǎo)線設(shè)專人進(jìn)行測溫，包括大氣溫度、混凝土的出罐、入模溫度、混凝土內(nèi)部溫度，如有異常及時采取措施。
6.模板拆模
(1)拆模時混凝土必須達(dá)到規(guī)定的拆模強(qiáng)度，過早拆模、承重會導(dǎo)致混凝土表面撕裂產(chǎn)生裂縫等質(zhì)量問題。在混凝土未達(dá)到1.2MPa前，不準(zhǔn)在混凝土上踩踏、支模和加荷。不要過早在樓板上進(jìn)行施工作業(yè)或堆放重物，以減少或避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮變形裂縫。
(2)混凝土拆模時要注意拆模的時間及順序，特別對于梁、墻板等結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)延長拆模時間，拆模后應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
(3)模板和保溫層，應(yīng)在混凝土冷卻到5℃后方可拆除。未冷卻的混凝土有較高的脆性，所以結(jié)構(gòu)在冷卻前不得遭受沖擊或動力荷載的作用。當(dāng)混凝土與外界溫差大于20℃時，拆模后的混凝土表面應(yīng)臨時覆蓋，使其緩慢冷卻。
(4)根據(jù)同條件養(yǎng)護(hù)的試塊強(qiáng)度決定拆模時間。
(5)拆模后的混凝土也應(yīng)及時覆蓋保溫材料，以防混凝土表面溫度驟降而產(chǎn)生裂縫。
冬期混凝土施工質(zhì)量控制措施
混凝土冬期施工質(zhì)量檢查除應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204以及國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：應(yīng)檢查外加劑質(zhì)量及摻量;外加劑進(jìn)入施工現(xiàn)場后應(yīng)進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)使用;應(yīng)根據(jù)施工方案確定的參數(shù)檢查水、骨料、外加劑溶液和混凝土出機(jī)、澆筑、起始養(yǎng)護(hù)時的溫度;應(yīng)檢查混凝土從入模到拆除保溫層或保溫模板期間的溫度;采用預(yù)拌混凝土?xí)r，原材料、攪拌、運(yùn)輸過程中的溫度檢查及混凝土質(zhì)量檢查應(yīng)由預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行，并應(yīng)將記錄資料提供給施工單位。
混凝土養(yǎng)護(hù)期間的溫度測量應(yīng)符合下列規(guī)定：采用蓄熱法或綜合蓄熱法時，在達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度之前應(yīng)每隔4h～6h測量一次;采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法時，在達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度之前應(yīng)每隔2h測量一次;采用加熱法時，升溫和降溫階段應(yīng)每隔1h測量一次，恒溫階段每隔2h測量一次;
混凝土在達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度后，可停止測溫。
大體積混凝土養(yǎng)護(hù)期間的溫度測量尚應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496的相關(guān)規(guī)定。混凝土質(zhì)量檢查應(yīng)符合下列規(guī)定：應(yīng)檢查混凝土表面是否受凍、粘連、收縮裂縫，邊角是否脫落，施工縫處有無受凍痕跡;應(yīng)檢查同條件養(yǎng)護(hù)試塊的養(yǎng)護(hù)條件是否與結(jié)構(gòu)實(shí)體相一致;采用電加熱養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)檢查供電變壓器二次電壓和二次電流強(qiáng)度，每一工作班不應(yīng)少于兩次。(董和雷 王一秋)
