混凝土防冻措施及施工控制

混凝土防冻措施及施工控制

许岚岚

伊川县农村公路管理所河南省洛阳市471300

摘要：冬季由于温度低，混凝土的使用不像夏季那么方便，施工中会产生很多问题。针对冬季混凝土的工程施工问题，现做出的研究主要是混凝土的养护期的确定，混凝土早期的防潮防冻，后期施工的混凝土的强度是否符合要求。冬季混凝土施工方法的好坏影响最终施工的质量，施工过程中必须对温度湿度进行控制。

关键词：混凝土；冬季；温度；防冻措施

一、冬季混凝土的施工注意问题

冬季混凝土施工时会面临很多问题，像混凝土的养护期龄的确定问题，而且在施工中要时刻注意混凝土的受冻情况，以便及时处理，还有就是要密切关注混凝土的强度变化，抓住最好的时机对混凝土进行有效的改进。如果错过了最佳时期则会对工程的质量有很大的影响，到时就会严重影响到施工方的利益，以及可能违背施工方最初想要达到的效果。

1、确定混凝土的养护期龄。混凝土的养护期龄就像食品的保质期，只有确定了混凝土的养护期龄才能更好地施工。如混凝土的养护期龄是28天，在通常条件下，当逐日累计的养护温度达到六百摄氏度时，由于基本反映了养护温度对混凝土强度增长的影响，同条件养护试件强度与标准养护条件下28天龄期的试件强度之间有较好的对应关系。而当温度在零下时，不应考虑混凝土强度的增长，于此对应的养护时间就不计入等效养护期龄。当养护期龄范围在14天到60天为最宜养护期龄，混凝土强度增长处于匀速状态。所以确定混凝土的养护期龄对于后期的施工是非常重要的，这个不仅会关联到施工的工期问题，而且还会与混凝土的强度挂钩。

2、冬季混凝土的受冻情况。由于混凝土受冻会严重影响混凝土的强度，所以混凝土的受冻情况的观察就变得尤为重要。混凝土应该在早期就预防受冻，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度的主要因素。从国内外的研究可以知道，新浇灌的混凝土在冬季低温时易冻结，有百分之八十的以上的水变成冰，仍为水的部分不足百分之二十，而混凝土的凝结是水化作用的结果，所以在低温时水化作用就极其微弱了。混凝土在浇灌后应该在早期就进行养护，对水化作用的加速有极其重要的作用，因此需要在早期就预防冻害。

3、混凝土在冬季的强度状况。混凝土的强度是工程施工的一个重要指标，混凝土的强度主要的影响因素是其中的水分的含量与水化作用的强弱。在冬季，混凝土的强度受到温度与湿度的影响，在受冻的混凝土中发生水化作用停止之前，达到一个最小的强度值，便能使混凝土不受冻害，最终强度也就能保证了。所以归根到底还是要保持混凝土中的水分含量，使其能充分地发生水化反应，其中达到混凝土的最小临界强度以及减少自由水的含量是防止混凝土冻害，加强混凝土强度的重要一步。

二、工程概况

高速公路第六合同段起于长城岭隧道入口,穿长城岭隧道,穿上游隧道,止于上游隧道出口,起讫桩号为LK40+250(RK40+250.456)-LK45+050(RK45+068.205),长城岭以北位于某市境内,长城岭以南位于某市境内,路线长4.8km。工程所在地历年平均气温13.7℃,无霜期年平均为205d,最冷月份为1月,平均气温-1.9℃,极端最低气温-18.3℃。主要工程项目包括4座三线大跨隧道(折合单洞6680m),2座25m跨径先简支后连续箱梁桥(总长475m),工期22个月,施工工期紧,必须在冬季进行混凝土施工。

2、混凝土受冻的原因及危害。混凝土受冻的原因是混凝土内水分在低温下形成冰晶膨胀,进而破坏混凝土内部结构。混凝土在浇筑过程中受冻,会导致混凝土硬化时间延长,同时强度降低。受冻时间越长,温度越低,强度损失越大;混凝土在硬化过程中受冻,会导致混凝土破坏更严重,因为此时混凝土中未水化水分多,受冻时结成冰晶体积膨胀大。另一方面,此时混凝土强度低,其中水分结冰后体积膨胀会很轻易的造成混凝土内部结构的破坏;混凝土达到设计强度后,如果经历反复冻融也会造成混凝土的破坏。

3、混凝土的防冻措施。1）提高混凝土拌合物的温度，济莱高速第六合同段混凝土施工砂石料加温采用加热管预热,每个搅拌站安装1台无压锅炉,从锅炉接出的热水管接入混凝土集料仓,并在料仓底部呈螺旋状环绕两周再接入另一集料仓,最后接入热水箱,箱内热水用水泵送到搅拌机中。此种装置充分利用了该锅炉的热能,但热利用率仍较低,如果改用蒸汽锅炉,且在集料仓内的管路下钻一排孔,利用蒸汽直接预热集料,效果将更好,但对集料的含水率有影响。用此种方法可保证混凝土出料温度在10℃以上。提高施工及养护环境温度。1)提高隧道混凝土施工及养护温度的措施。隧道洞口设保温帘,只在中部设车辆进出口,尽量减少隧道内外空气直接对流,阻挡冷空气长驱直入并深入隧道内部,在洞口及混凝土台车旁各设两个火炉,使进入隧道内的冷空气预热,保证衬砌混凝土的施工及养护温度。另外在衬砌模板台车内侧点数盏电钨灯照射钢模板,提高模板台车周围的温度。2)提高桥梁混凝土施工及养护温度的措施。桥梁墩柱及盖、系梁施工后采用覆盖棉被保温,脱模后混凝土表面包裹电热毯加热,并在电热毯外侧覆盖棉被,保证养护温度,以尽快提高强度到临界强度。预制箱梁则采用暖棚法加热养护混凝土,在暖棚内设12个火炉,其中6个火炉上放置盛水容器,以产生水蒸气来保证棚内湿度。提高混凝土的抗冻性(降低混凝土冰点)

4、防冻混凝土防冻机理。1)早强成分。主要作用是加速混凝土的凝结硬化,使之尽快达到抗冻临界强度;在达到临界强度以后,能加快混凝土硬化速度,克服负温、低温造成的强度增长缓慢的现象。2)引气成分。在混凝土体内引入微米级的细小气泡(有益气泡),其作用:a.切割、封闭混凝土内的连通孔道(有害孔道),减轻冻胀时的裂纹扩展;b.引入的大量气泡起到膨胀/缓冲器0的作用,吸收冰晶膨胀应力,减轻冻害。3)减水成分。其作用有:a.减少拌合水,从而减少游离水总量,从根本上减少可冻冰的含量,消除冻胀内因;b.通过减水成分的分散作用,释放包裹水,消除劣质水泡,使粗大冰晶转化为细小冰晶,优化水泥水化环境,减轻胀冻压力。4)防冻成分。防冻成分的作用是在连续降温过程中保持混凝土体内始终有一定的液相水存在(过冷水),使水泥水化能持续进行(尽管此时水化速度已较常温时极其缓慢)。但随着工程技术和材料科学的发展,也有其他新型防冻剂的成功研制并投入使用,其中有一种在工程中已使用并且效果明显的防冻剂,其防冻机理可以阐述为:防冻剂掺入后,降低混凝土内水分的表面张力进而降低混凝土中毛细孔内的饱和蒸汽压,使其中的水分在低温下不凝结,并降低水的凝结温度(冰点)。由此可见:防冻剂的防冻机理是综合性的,是多种效果的综合体现。5)防冻剂的使用温度。在环境温度降到防冻剂使用温度前,混凝土必须达到抗冻临界强度,这样混凝土才是安全的,否则混凝土有可能被冻坏。混凝土的使用温度越低,说明该防冻剂的防冻效果越好,混凝土越有更多的时间(含负温区)来增长强度,从而使达到抗冻临界强度的可能性大大增加。

对于冬季的混凝土施工的若干问题，做出了相应的对策，施工单位要根据不同的施工条件选择不同的应对策略。混凝土的硬化的速度，硬化的程度都关系到工程的施工过程的顺利性，所以，搞好冬季混凝土工程施工的各种问题的研究就变得尤为重要了。

参考文献：

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[3]江守恒，李家和，朱卫中.大体积混凝土水化温升影响因素分析[J].低温建筑技术，2016，（2）