冬季混凝土施工的原理、施工方法、技術措施
本文將從冬季混凝土施工的原理、施工方法、技術措施三方面進行介紹。
什么是冬期施工
⊙根據JGJ/T104-2011《建筑工程冬期施工規程》規定，當室外日平均氣溫連續5天穩定低于5℃時，即進入冬期施工。混凝土結構工程應采取冬期施工措施，并應采取氣溫突然下降的防凍措施。
一、冬季混凝土工程施工的一般原理
混凝土拌合物澆筑后之所以逐漸凝結和硬化，直至獲得最終強度，是由于水泥水化作用的結果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關外，主要是隨著溫度的高低而變化的。
當溫度升高時，水化作用加快，強度增長液較快；而當溫度降低到0℃時，存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相（水）變成固相（冰）。這時參與水泥水化作用的水減少了。因此，水化作用減慢，強度增長相應較慢。溫度繼續下降，當存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全液相變為固相時，水泥水化作用基本停止，此時強度就不在增長。
水變成冰后，體積約增大9%，同時產生約2500 kg/平方厘米的膨脹應力。這個應力值常常大于水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土收到不同程度的破壞（即早起受凍破壞）而降低強度。
此外，當水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會在混凝土內部形成各種空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。
由此可見，在冬季混凝土施工中，水的形態變化是影響混凝土強度增長的關鍵，國內外許多學者對水在混凝土中的形態進行大量的試驗。研究結果表明，新澆筑混凝土在凍結前有一段預養期，可以增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明，混凝土受凍前預養期愈長，強度損失愈小。
混凝土化凍后（即處在正常溫度條件下）繼續養護，其強度還會增長，不過增長的幅度大小不一。對于預養期長，獲得初期強度較高（如達到R28的35%）的混凝土受凍后，后期強度幾乎沒有損失。而對于安全預養期短，獲得初期強度比較低的混凝土受凍后，后期強度都有不用程度的損失。
由此可見，混凝土凍結前，要使其在正常溫度下有一段預養期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度，一般稱臨界強度，即可達到預期效果。對于臨界強度，各國規定取值不等，我國規定為不得低于設計強度等級的30%，也不得低于35千克每平方厘米。
混凝土凍害的危害
1、降低混凝土強度
2、造成混凝土裂縫
3、混凝土中鋼筋的銹蝕
4、降低混凝土耐久性能
施工前的準備工作
（1）混凝土澆筑前應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（如梁柱交接處），但不得用水沖洗。
（2）澆筑前應準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，做好相應的防凍保溫措施。并采取必要的擋風、封閉措施，以提高保溫效果。
（3）不得在凍土層上進行混凝土澆筑，澆筑前，必須設法升溫使凍土消融。混凝土接槎時，應預熱舊槎，澆筑后加強保溫，防止接槎受凍。
（4）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人員的指導下，使用外加劑調整，嚴禁用加水的辦法調整混凝土坍落度。
混凝土澆筑
（1）為保證混凝土的澆筑質量，防止溫度發生變化影響質量，混凝土運至施工單位澆筑地點后應盡快澆筑，宜在90min內卸料；采用翻斗車運輸時，宜在60min內卸料。
（2）冬施期間泵車潤管水不得放入模板內；潤管用過的砂漿也不得放入模板內，更不準集中澆筑在構件結構內。
（3）在澆筑過程中，施工單位應隨時觀察混凝土拌合物的均勻性和稠度變化。當澆筑現場發現混凝土坍落度與要求發生變化時，應及時與混凝土公司聯系，以便及時進行調整。進入澆筑現場的混凝土嚴禁隨意加水，更應杜絕邊加水邊泵送澆筑的行為發生。
（4）當樓板、梁、墻、柱一起澆筑時，先澆筑墻柱、混凝土沉實后，再澆筑梁和樓板。澆筑墻、柱等較高構件時，一次澆筑高度以混凝土不離析為準，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，不在顯著下沉，無明顯氣泡排出。
（5）分層澆注厚大的整體式結構混凝土時，已澆注層的混凝土溫度在未被上一層混凝土覆蓋前不應低于2℃。采用加熱養護時，養護前的溫度不得低于2℃。
（6）混凝土的入模溫度不得低于5℃，澆注后，對混凝土結構易凍部位，必須加強保溫以防凍害。
適時合理地抹壓
（1）冬期混凝土初凝時間一般為8~12小時，終凝為12~16小時。因此應適當把握好抹面時機，并在初凝前（用手輕按表面可留下指痕）進行二次抹面，可以減少表面裂縫。混凝土墻、柱等邊模的拆模時間應適當延長，以避免表面發生脫皮等影響外觀質量。
（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遍，將表面不均勻、不規則裂縫閉合，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，使混凝土內蒸發的游離水積在混凝土表面進行保溫養護，在薄膜上再蓋草簾子。
混凝土的養護
（1）混凝土經過相關施工工藝處理后，應及時覆蓋塑料薄膜并加蓋草簾、棉氈等保溫養護，以保證混凝土初凝前不受凍。根據施工工程部位及氣溫情況，可參照以下方法進行覆蓋：
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當氣溫在0℃~5℃時，蓋一層棉氈或草簾和一層塑料薄膜；
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當氣溫在-5℃~0℃時，蓋兩層棉氈或草簾和一層塑料薄膜；
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當氣溫在-10℃~-5℃時，蓋三層棉氈或草簾和一層塑料薄膜
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當氣溫低于-10℃時，蓋四層棉氈或草簾和一層塑料薄膜；
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低于-15℃時應采用加溫和其他材料（如巖棉、苯板等）進行保溫，其保溫層厚度，材質應根據計算確定。
（2）養護初期，派專人負責測溫并詳細記錄整個養護期的溫度變化，每晝夜最少四次測量混凝土和環境溫度以便發現問題及時采取措施補救。
（3）在模板外部保溫時，除基礎可隨澆筑隨保溫外，其它結構須在設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）混凝土終凝后應立即進行覆蓋保溫養護，按國家標準要求養護時間不得少于14天，若早期養護不到位，其28天強度將受很大影響。
（5）拆模后的混凝土也應及時覆蓋保溫材料，以防混凝土表面溫度驟降而產生裂縫。
模板牢固，適時加荷、拆模
（1）拆模時混凝土必須達到規定的拆模強度，過早拆模、承重會導致混凝土表面撕裂產生裂縫等質量問題。在混凝土未達到1.2MPa前，不準在幼齡混凝土上面踩踏、支模和加荷。不要過早在樓板上進行施工作業或堆放重物，以減少或避免結構產生收縮變形裂縫。
（2）混凝土拆模時要注意拆模式時間及順序，特別對于梁、墻板等結構應適當延長拆模時間，拆模后應繼續進行養護。
（3）模板和保溫層，應在混凝土冷卻到5℃后方可拆除。未冷卻的混凝土有較高的脆性，所以結構在冷卻前不得遭受沖擊或動力荷載的作用。當混凝土與外界溫差大于20℃時，拆模后的混凝土表面，應臨時覆蓋，使其緩慢冷卻。
（4）根據同條件養護的試塊強度決定拆模時間。
二、冬季混凝土施工方法
1、冬季混凝土施工方法選擇從上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解決三個問題：
1）如何確定混凝土最短的養護齡期；
2）如何防止混凝土早期凍害；
3）如何保證混凝土后期強度和耐久性滿足要求
實際工程中，要根據施工時的氣溫情況，工程結構狀況（工程量、結構厚大程度與外露情況），工期緊迫程度，水泥的品種及價格，早強劑、減水劑、抗凍劑的性能及價格，保溫材料的性能及價格，熱源的條件等，來選擇合理的施工方法。
一般來說，對于同一個工程，可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案，應當用最短的工期、最低的施工費用，來獲得最優良的工程質量，也就是工期、費用、質量最佳化。目前基本上采用4種方法。
2、冬季混凝土施工方法種類
1）調整配合比方法主要適用于在0℃左右的混凝土施工。具體做法：
①選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結果表明，應使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3天抗壓強度大約相當于普通硅酸鹽水泥的7天強度，效果較明顯。
②盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達到齡期強度的時間。
③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應增加了水泥漿的體積，提高拌合物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內水結冰所產生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。
④摻加早強外加劑，縮短混凝土的凝結時間，提高早期強度。應用較普通的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%）和MSF符合早強試水劑（摻水泥用量的5%）。
⑤選擇顆粒硬度和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相同。
2）蓄熱法主要用于氣溫-10℃左右，結構比較厚大的工程。做法是：對原材料（水、砂、石）進行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以后，還儲備相當的熱量，以使水泥水化放熱較快，并加強對混凝土的保溫，以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長養護臨期。
3）抗凍外加劑在-10℃以上的氣溫中，對混凝土拌合物摻加一種降低水的冰點的化學劑，使混凝土在負溫下仍處于液相狀態，水化作用能繼續進行，從而使混凝土強度繼續增長。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉符合抗凍劑。
4）外部加熱法主要用于氣溫-10℃以下，而構件并不厚大的工程。通過加熱混凝土構件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，或直接對混凝土加熱，使混凝土處于正溫條件下正常硬化。
①火爐加熱，一般在較小的工地使用，方法簡單，但室內溫度不高，比較干燥，且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化，影響質量。
②蒸汽加熱。用蒸汽使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制，加熱溫度均勻。但因其需要專門的鍋爐設備，費用較高。且熱損失較大，勞動條件亦不理想。
③電加熱。將鋼筋作為電極，或將電熱器貼在混凝土表面，便電能為熱能，以提高混凝土的溫度。次方法簡單方便，熱損失較少，易控制，不足之處是電能消耗大。
④紅外線加熱，以高溫電加熱或氣體紅外線發生器，對混凝土進行密封輻射加熱。
三、冬季混凝土施工技術措施
1、冬季施工混凝土組成材料的要求：
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骨料中不得有冰塊、雪團和有機物，應清潔、級配良好、質地堅硬。
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水：采用可飲用的自來水；外加劑：選用防凍劑，防凍劑的作用機理是在規定的負溫下顯著降低混凝土的液相冰點，使混凝土在液態不結冰，保證水泥的水化作用，在一定的時間內獲得預期的強度。
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防凍劑應通過技術鑒定，符合質量標準，并經實驗室試驗掌握其性能。
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水泥：顯著活性高、水化熱大的普通硅酸鹽水泥。
2、冬季混凝土攪拌及運輸的要求混凝土的攪拌：
混凝土攪拌選用加熱水的方法，80℃以上的熱水不得與水泥直接接觸，先將熱水與骨料拌合而后摻入水泥攪拌混凝土，以避免水泥假凝，混凝土攪拌的時間不得少于3分鐘。另外，必要時對攪拌機周圍進行防護并通暖保溫。
混凝土的養護：混凝土澆筑完成后馬上用塑料布覆蓋保持水份，同時在塑料布外側覆蓋保溫被進行保溫，保溫被的覆蓋應整齊、嚴密，使混凝土溫度不至于下降過快，避免混凝土凍害的發生。
適當延長混凝土養護的時間，以不少于15天為宜。加做兩組混凝土同條件試塊放在現場環境中，以便隨時得到同條件下混凝土的抗壓強度。
3、冬季混凝土測溫的要求混凝土的測溫工作：
在混凝土中埋設導線設專人進行測溫，包括大氣溫度、混凝土的出罐、入模溫度、混凝土內部溫度，如有異常及時采取措施。
【標準規范】
【會議培訓】
第十屆全國建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會暨中國砂石協會建筑固廢利用分會年會
2025第二十一屆全國商品混凝土可持續發展論壇暨2025中國商品混凝土年會
【咨詢服務】
預拌混凝土質量追溯研究
高速公路及橋涵高性能混凝土技術咨詢
課題研究
研發中心建設
[綠滿庭院]《HJ建筑圍護結構自保溫技術體系》推廣等
【建材“雙碳”業務】
低碳膠凝材料研發與制備
復合摻合料和再生復合摻合料研發與制備
建筑垃圾處置與資源化利用
建筑垃圾再生砂粉應用技術
建筑垃圾再生輕粗骨料技術
碳化再生骨料制備技術
【期刊著作】
《常見預拌混凝土質量事故分析百例》圖書
《預拌混凝土企業標準化試驗室建設指南》圖書
混凝土技術發展中心（以下簡稱“中心”）隸屬建筑材料工業技術情報研究所，主要職能是跟蹤分析和研究國內外混凝土行業科技前沿動態，為全國混凝土行業開展技術服務工作，包括出版技術期刊、研究制定標準、開展技術咨詢、舉辦技術會議、承擔行業培訓、從事認證評價和開發研究等，中心是建材情報所主要業務部門之一。中心擁有員工10人，其中博士3人，正高職稱3人，副高職稱4人。中心掛靠的行業協會分支機構包括中國散裝水泥推廣發展協會混凝土專業委員會、中國散裝水泥推廣發展協會預制建筑產業專業委員會、中國砂石協會建筑固廢利用分會、建筑材料工業技術情報研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺有預拌混凝土質量追溯公共服務平臺、混凝土行業數字化服務平臺、中國商品混凝土行業企業專家委員會（擁有200余名行業一線專家）、北京砼享未來工程技術研究院（會員制技術和管理服務）。
中心每年參與多個混凝土技術咨詢和技術服務項目，包括雄安新區混凝土項目咨詢、河北省多個高速公路高性能混凝土技術咨詢、固廢基膠凝材料和再生復合摻合料研發和制備技術，以及數十個混凝土企業的技術服務工作。開展預拌混凝土綠色產品認證和科技成果評價工作。
咨詢電話：孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
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