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中国有色金属工业第十四冶金建设公司 云南昆明 650031
摘要：在市政工程施工中，为确保工程早日竣工通车，尽快创造经济效益，桥梁下部和涵洞、通道、隧道等结构物在冬期进行施工的情况已越来越广泛，相应的技术措施也越来越多，但怎样做才算是经济、实用的，本文将根据工程所在地的气候特点，从水泥混凝土冻害现象及原因入手，探讨寒冷地区冬季混凝土施工的质量控制措施。
关键词：冬季混凝土；寒冷地区；施工；质量控制
工程项目位于云南省迪庆香格里拉县，该地区主要气候特点为：气温低、冬季长、日照多、辐射强、风力大、水热同期、蒸发量大、干湿季节分明。年均气温一般在4.7～16.5℃，最低为气温-27.4℃，极端最高26.6℃，白天增温剧烈，夜间降温剧烈，气温的日较差大，春季气温回升缓慢，土壤冷凉。
水泥混凝土施工环境一般应在不低于5℃的条件下进行。因为混凝土强度增长主要靠水化作用，如果环境气温过低，会致使混凝土水化作用缓慢甚至停止，而且一旦周边温度降至0℃以下，混凝土中所含的游离水会结冰膨胀，体积增大9%左右，导致混凝土结构松散破坏。因此，如果在昼夜平均气温低于5℃的环境中，特别是负温下进行水泥混凝土施工，必须采取相应的冬季施工质量措施加以保护，确保混凝土强度的增长与形成。
一、水泥混凝土冻害现象及原因
混凝土路面其强度增长主要靠水化作用，水结冰时，水化作用停止，而且水结冰时，体积会膨胀，促使混凝士结构松散破坏。
在混凝土路面冬季施工时易出现早期开裂、起皮、松散等病害现象，混凝土冬季施工中，由于环境温度较低，水泥的水化反应速度、凝结硬化速度以及强度发展速度都较慢，这将会显著降低混凝土物理力学性能，如抗压强度、抗拉强度、抗冻以及耐久性等性能，混凝土或砂浆浇注后，若养护不当就会造成早期强度不够而产生冻融裂缝。起皮现象是由于混凝土表层在固化过程中温度降低至0度以下混凝土表层含有的水分凝结成冰，随着混凝土表面进一步固化凝结成为板体，而其中的水分也随着气温的降低进一步冻结，同样体积的水冻结程度越深其体积就会相应增加，就会将形成板体的混凝土表层顶起，待温度上升至0度以上时凝结水融化流失，在顶起的混凝土表层下形成了空间，就成为我们所看到的起皮现象。出现松散现象的原因与起皮现象出现的原因基本相同，不同的是其冻结的水分位于混凝土路面板体内部，在受到自身和外力作用下出现松散的现象。
水泥混凝土路面冻害的影响因素
影响道路混凝土面层冻融破坏的原因比较复杂，主要有：
内部因素：如骨料、水泥、外加剂、水灰比、单位用水量、含气量、配合比，即混凝土本身的质量。
外部因素：如冻融温度、冻融速度、湿润条件、冻融循环次数，即影响混凝土的工作环境条件。
构造因素：如有筋无筋、体积大小、厚薄、排水措施等。
施工因素：如配合比、拌合、浇捣、养护条件等。
上述诸因素是互相关联，互相制约的，这些因素综合起来决定着混凝土冻融破坏的程度和速度。
泥混凝土本身因素
分析混凝土设计抗冻标号偏低：决定混凝土抗冻能力的重要指标就是混凝土的抗冻标号。
材料品质对混凝土冻融破坏的影响：组成混凝土的材料品质与抗冻性决定着混凝土抵抗冻融破坏的能力，另外抗冻性要求较高的混凝土可采用加气剂提高抗冻标号。
混凝士在施工和养护阶段的主要影响因素：如配合比不严、水灰比过大、人工拌和不均、振捣不密实、不注意湿润养护等等。尤其在养护初期混凝土受冻，都会降低混凝土抵抗冻融破坏的能力。
二、寒冷地区冬季混凝土施工的质量控制措施
1、混凝土冬季施工准备工作
施工前，应认真编制严谨的混凝土工程冬季施工方案。原则是确保工程质量，经济合理，就地取材。在制定冬季施工方案过程中，要会同设计单位对施工图纸进行有关冬季施工的专门审查。共同确定冬季施工的方案。对于严禁进行冬季施工的部分应根据已定的施工方案，由设计单位对结构进行必要的验算、修改或补充说明。编制混凝土工程的冬季施工方案，必须经过主管工程师审批，对已经批准的冬施方案，要认真贯彻执行，如需变更要经原审批单位同意并报冬季施工补充方案。按照已经审批的冬施方案或冬季施工技术措施进行交底。并应设有专人分工负责确保每个工序都能按规程执行。
混凝土原材料质量、混凝土配合比、混凝土的搅拌和输送、混凝土浇筑、养护及拆模等施工工艺对混凝土质量有较大的影响，施工过程中需对其进行严格的质量控制。
2、混凝土冬季施工采取的技术措施
2.1混凝土冬季施工准备及要点
（1）为减少、防止混凝土冻害，选用较小的水灰比和较低的坍落度，以减少拌合用水量，此时可适当提高水泥标号，水泥标号不低于P42.5级的早强硅酸盐水泥，而且水泥用量不低于300kg/m3。对于细骨料我们要采用级配良好的硬质、洁净的中砂，不得含有冰块、雪团，含泥量不大于3%，粗骨料强度要高，要有抗冻融的特性，含泥量不大于1%。冬季低温条件下灌注的砼，在遭受冻结之前，采用普通硅酸盐水泥配置的混凝土其临界抗冻强度不能低于设计标号的30%，C15及以下的混凝土其抗压强度未达到5MPa前，不能受冻。在充水冻融条件下使用的砼，开始受冻时的强度不低于设计标号的70%。当混凝土掺用防冻剂（外加剂）时，其试配强度较设计强度提高一个等级。在钢筋混凝土中禁止掺用氯盐类防冻剂，以防止氯盐锈蚀钢筋。
（2）搅拌机等拌合设备要进行防寒，在拌制砼前以及停止拌制后用热水洗刷搅拌机滚筒。拌制混凝土时，确保砂石骨料的温度保持在0℃以上，拌合用水温度不低于5℃。必要时，先将拌合需要将水加热。特殊情况下当加热水不能满足拌合温度时，可再将骨料均匀加热。水的加热温度不宜高于80℃。当骨料不加热时，水可加热至80℃以上，此时要先投入骨料和已加热的水进行搅拌均匀，再加水泥，以免水泥与热水直接接触。当加热水不能满足要求时，可将骨料均匀加热，其加热温度不应高于60℃。片石混凝土掺用的片石可预热。水泥不得直接加热，可以在使用前转运入暖棚内预热。 （3）混凝土出机温度控制现浇混凝土采用综合蓄热法施工时，混凝土的出机（罐）温度不低于20℃。并根据其运输方式和运输距离予与调整。运输混凝土的工具应进行保温，具体的保温厚度、选用的保温材料应根据运距、热工计算决定。
（4）骨料不得带有冰雪和冻块以及易冻裂的物质，严格控制混凝土的配合比和坍落度，由骨料带入的水分以及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。拌制掺用外加剂的混凝土时，当外加剂为粉剂时，可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。当外加剂为液体，使用前按要求配置成规定溶液，然后根据使用要求，用规定浓度溶液再配置成施工溶液。各溶液分别放置于有明显标志的容器内，不得混淆。冬季施工运输混凝土拌和物时，尽量减少混凝土拌和物热量损失措施，可以采取以下措施：
①尽量缩短运输距离，正确选择拌和机摆放位置，选择最佳运输路线，缩短运输时间。
②正确选择运输容器的③尽可能减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土。做好机械的调度和现场的管理，使混凝土的温度不能下降太多。
2.2混凝土浇筑
（1）混凝土浇注前，清除干净模板和钢筋上的冰雪和污垢，当环境气温低于-10℃时，采用暖棚法将直径大于25mm的钢筋加热至正温。砼的灌注温度，在任何情况下均不低于5℃，细薄截面水泥混凝土结构的灌注温度不宜低于10℃，砼分层连续灌注，中途不间断，每层灌注厚度不大于20cm，并采用机械捣固。
（2）混凝土的浇筑，应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实方法、结构的配筋情况等因素确定。在浇筑竖向结构混凝土前，应先在底部填入与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆；浇筑中不得发生离析现象；当浇筑高度超过3m时，应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取措施进行处理。
（3）新、旧混凝土施工缝清理时前层混凝土的强度不得小于1.2MPa。施工缝处的水泥砂浆、松动石子或松弱混凝土必须凿除干净，并用水冲洗干净，但不得有积水。新混凝土在浇注前，宜在横向施工缝处先铺一层厚约15mm并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆。然后再继续浇注新层混凝土。施工缝处的新层混凝土要重点捣实。冬季低温施工接缝混凝土时，在新混凝土浇注前对结合面进行加热使结合面有5℃以上的温度，浇注完成后，及时加热养护使混凝土结合面保持正温，直至进浇注混凝土获得规定的抗冻强度。当旧混凝土面和外露钢筋暴露在冷空气中时，对新、旧混凝土施工缝1.5m范围内的混凝土和长度在1.0m范围内的外露钢筋进行防寒保温。
（4）对于商品混凝土的冬季施工。商品混凝土应对其出罐温度进行逐罐测定，发现温度有问题应拒绝使用。商品混凝土的质量相对来说比现场搅拌的混凝土质量容易控制，不稳定的因素少。所以在冬季施工中应优先选用商品混凝土。在混凝土浇筑过程中，应按照事先绘制好的测温孔平立面图，设置好混凝土的测温孔并按照图纸进行编号，以备测温记录。
2.3混凝土养生
混凝土养护采用暖棚法养生。暖棚法养生时在构筑物周围用钢管搭设大棚，用采胶布包裹密封，大棚搭设必须牢固、不透风，采用蒸汽管道取暖加热，暖棚内底部温度不低于5℃。按规定做好冬期施工砼试块管理工作，试块组数应比常温多两组，此两组试块应在施工部位同条件养护。
2.4混凝土拆模
拆模的迟早直接影响到混凝土质量和模板使用周转率。拆模时间应根据设计要求、气温和混凝土强度等级情况而定。对非承重模板，混凝土强度达到2.5MPa以上，其表面和棱角不因为拆模而损坏方可拆除。对承重模板达到规定的混凝土设计标号的百分率后才能拆模。
四、结束语
在市政工程施工中，常规的冬季施工措施和要求已为大家所熟知，但是实际的效果却很难令人满意。笔者根据实际工作经验，从关键环节着眼，提出以“防冻”而非“抗冻”为水泥混凝土冬季施工的工作原则；主张在材料存储、混凝土拌合、运输、浇筑、养护等环节多种措施并举，以降低不确定因素的影响，提高质量安全系数；倡导因地制宜地选择成本低、自主性大、简便易行的方法。只要大家围绕以上思路，通过认真的策划、交底、实验和改进，最终一定能够研究制定出适合本项目的冬季施工措施和方法，确保工程又快又好地向前推进。
形式、大小和保温材料。对长距离的运输，采用混凝土输送车，容量根据混凝土施工用量和浇注时间选择。距离较小时可采用敞开式运输车，但必须进行加盖隔热材料。
摘要：在市政工程施工中，为确保工程早日竣工通车，尽快创造经济效益，桥梁下部和涵洞、通道、隧道等结构物在冬期进行施工的情况已越来越广泛，相应的技术措施也越来越多，但怎样做才算是经济、实用的，本文将根据工程所在地的气候特点，从水泥混凝土冻害现象及原因入手，探讨寒冷地区冬季混凝土施工的质量控制措施。
关键词：冬季混凝土；寒冷地区；施工；质量控制
工程项目位于云南省迪庆香格里拉县，该地区主要气候特点为：气温低、冬季长、日照多、辐射强、风力大、水热同期、蒸发量大、干湿季节分明。年均气温一般在4.7～16.5℃，最低为气温-27.4℃，极端最高26.6℃，白天增温剧烈，夜间降温剧烈，气温的日较差大，春季气温回升缓慢，土壤冷凉。
水泥混凝土施工环境一般应在不低于5℃的条件下进行。因为混凝土强度增长主要靠水化作用，如果环境气温过低，会致使混凝土水化作用缓慢甚至停止，而且一旦周边温度降至0℃以下，混凝土中所含的游离水会结冰膨胀，体积增大9%左右，导致混凝土结构松散破坏。因此，如果在昼夜平均气温低于5℃的环境中，特别是负温下进行水泥混凝土施工，必须采取相应的冬季施工质量措施加以保护，确保混凝土强度的增长与形成。
一、水泥混凝土冻害现象及原因
混凝土路面其强度增长主要靠水化作用，水结冰时，水化作用停止，而且水结冰时，体积会膨胀，促使混凝士结构松散破坏。
在混凝土路面冬季施工时易出现早期开裂、起皮、松散等病害现象，混凝土冬季施工中，由于环境温度较低，水泥的水化反应速度、凝结硬化速度以及强度发展速度都较慢，这将会显著降低混凝土物理力学性能，如抗压强度、抗拉强度、抗冻以及耐久性等性能，混凝土或砂浆浇注后，若养护不当就会造成早期强度不够而产生冻融裂缝。起皮现象是由于混凝土表层在固化过程中温度降低至0度以下混凝土表层含有的水分凝结成冰，随着混凝土表面进一步固化凝结成为板体，而其中的水分也随着气温的降低进一步冻结，同样体积的水冻结程度越深其体积就会相应增加，就会将形成板体的混凝土表层顶起，待温度上升至0度以上时凝结水融化流失，在顶起的混凝土表层下形成了空间，就成为我们所看到的起皮现象。出现松散现象的原因与起皮现象出现的原因基本相同，不同的是其冻结的水分位于混凝土路面板体内部，在受到自身和外力作用下出现松散的现象。
水泥混凝土路面冻害的影响因素
影响道路混凝土面层冻融破坏的原因比较复杂，主要有：
内部因素：如骨料、水泥、外加剂、水灰比、单位用水量、含气量、配合比，即混凝土本身的质量。
外部因素：如冻融温度、冻融速度、湿润条件、冻融循环次数，即影响混凝土的工作环境条件。
构造因素：如有筋无筋、体积大小、厚薄、排水措施等。
施工因素：如配合比、拌合、浇捣、养护条件等。
上述诸因素是互相关联，互相制约的，这些因素综合起来决定着混凝土冻融破坏的程度和速度。
泥混凝土本身因素
分析混凝土设计抗冻标号偏低：决定混凝土抗冻能力的重要指标就是混凝土的抗冻标号。
材料品质对混凝土冻融破坏的影响：组成混凝土的材料品质与抗冻性决定着混凝土抵抗冻融破坏的能力，另外抗冻性要求较高的混凝土可采用加气剂提高抗冻标号。
混凝士在施工和养护阶段的主要影响因素：如配合比不严、水灰比过大、人工拌和不均、振捣不密实、不注意湿润养护等等。尤其在养护初期混凝土受冻，都会降低混凝土抵抗冻融破坏的能力。
二、寒冷地区冬季混凝土施工的质量控制措施
1、混凝土冬季施工准备工作
施工前，应认真编制严谨的混凝土工程冬季施工方案。原则是确保工程质量，经济合理，就地取材。在制定冬季施工方案过程中，要会同设计单位对施工图纸进行有关冬季施工的专门审查。共同确定冬季施工的方案。对于严禁进行冬季施工的部分应根据已定的施工方案，由设计单位对结构进行必要的验算、修改或补充说明。编制混凝土工程的冬季施工方案，必须经过主管工程师审批，对已经批准的冬施方案，要认真贯彻执行，如需变更要经原审批单位同意并报冬季施工补充方案。按照已经审批的冬施方案或冬季施工技术措施进行交底。并应设有专人分工负责确保每个工序都能按规程执行。
混凝土原材料质量、混凝土配合比、混凝土的搅拌和输送、混凝土浇筑、养护及拆模等施工工艺对混凝土质量有较大的影响，施工过程中需对其进行严格的质量控制。
2、混凝土冬季施工采取的技术措施
2.1混凝土冬季施工准备及要点
（1）为减少、防止混凝土冻害，选用较小的水灰比和较低的坍落度，以减少拌合用水量，此时可适当提高水泥标号，水泥标号不低于P42.5级的早强硅酸盐水泥，而且水泥用量不低于300kg/m3。对于细骨料我们要采用级配良好的硬质、洁净的中砂，不得含有冰块、雪团，含泥量不大于3%，粗骨料强度要高，要有抗冻融的特性，含泥量不大于1%。冬季低温条件下灌注的砼，在遭受冻结之前，采用普通硅酸盐水泥配置的混凝土其临界抗冻强度不能低于设计标号的30%，C15及以下的混凝土其抗压强度未达到5MPa前，不能受冻。在充水冻融条件下使用的砼，开始受冻时的强度不低于设计标号的70%。当混凝土掺用防冻剂（外加剂）时，其试配强度较设计强度提高一个等级。在钢筋混凝土中禁止掺用氯盐类防冻剂，以防止氯盐锈蚀钢筋。
（2）搅拌机等拌合设备要进行防寒，在拌制砼前以及停止拌制后用热水洗刷搅拌机滚筒。拌制混凝土时，确保砂石骨料的温度保持在0℃以上，拌合用水温度不低于5℃。必要时，先将拌合需要将水加热。特殊情况下当加热水不能满足拌合温度时，可再将骨料均匀加热。水的加热温度不宜高于80℃。当骨料不加热时，水可加热至80℃以上，此时要先投入骨料和已加热的水进行搅拌均匀，再加水泥，以免水泥与热水直接接触。当加热水不能满足要求时，可将骨料均匀加热，其加热温度不应高于60℃。片石混凝土掺用的片石可预热。水泥不得直接加热，可以在使用前转运入暖棚内预热。 （3）混凝土出机温度控制现浇混凝土采用综合蓄热法施工时，混凝土的出机（罐）温度不低于20℃。并根据其运输方式和运输距离予与调整。运输混凝土的工具应进行保温，具体的保温厚度、选用的保温材料应根据运距、热工计算决定。
（4）骨料不得带有冰雪和冻块以及易冻裂的物质，严格控制混凝土的配合比和坍落度，由骨料带入的水分以及外加剂溶液中的水分均应从拌合水中扣除。拌制掺用外加剂的混凝土时，当外加剂为粉剂时，可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。当外加剂为液体，使用前按要求配置成规定溶液，然后根据使用要求，用规定浓度溶液再配置成施工溶液。各溶液分别放置于有明显标志的容器内，不得混淆。冬季施工运输混凝土拌和物时，尽量减少混凝土拌和物热量损失措施，可以采取以下措施：
①尽量缩短运输距离，正确选择拌和机摆放位置，选择最佳运输路线，缩短运输时间。
②正确选择运输容器的③尽可能减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土。做好机械的调度和现场的管理，使混凝土的温度不能下降太多。
2.2混凝土浇筑
（1）混凝土浇注前，清除干净模板和钢筋上的冰雪和污垢，当环境气温低于-10℃时，采用暖棚法将直径大于25mm的钢筋加热至正温。砼的灌注温度，在任何情况下均不低于5℃，细薄截面水泥混凝土结构的灌注温度不宜低于10℃，砼分层连续灌注，中途不间断，每层灌注厚度不大于20cm，并采用机械捣固。
（2）混凝土的浇筑，应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实方法、结构的配筋情况等因素确定。在浇筑竖向结构混凝土前，应先在底部填入与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆；浇筑中不得发生离析现象；当浇筑高度超过3m时，应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取措施进行处理。
（3）新、旧混凝土施工缝清理时前层混凝土的强度不得小于1.2MPa。施工缝处的水泥砂浆、松动石子或松弱混凝土必须凿除干净，并用水冲洗干净，但不得有积水。新混凝土在浇注前，宜在横向施工缝处先铺一层厚约15mm并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆。然后再继续浇注新层混凝土。施工缝处的新层混凝土要重点捣实。冬季低温施工接缝混凝土时，在新混凝土浇注前对结合面进行加热使结合面有5℃以上的温度，浇注完成后，及时加热养护使混凝土结合面保持正温，直至进浇注混凝土获得规定的抗冻强度。当旧混凝土面和外露钢筋暴露在冷空气中时，对新、旧混凝土施工缝1.5m范围内的混凝土和长度在1.0m范围内的外露钢筋进行防寒保温。
（4）对于商品混凝土的冬季施工。商品混凝土应对其出罐温度进行逐罐测定，发现温度有问题应拒绝使用。商品混凝土的质量相对来说比现场搅拌的混凝土质量容易控制，不稳定的因素少。所以在冬季施工中应优先选用商品混凝土。在混凝土浇筑过程中，应按照事先绘制好的测温孔平立面图，设置好混凝土的测温孔并按照图纸进行编号，以备测温记录。
2.3混凝土养生
混凝土养护采用暖棚法养生。暖棚法养生时在构筑物周围用钢管搭设大棚，用采胶布包裹密封，大棚搭设必须牢固、不透风，采用蒸汽管道取暖加热，暖棚内底部温度不低于5℃。按规定做好冬期施工砼试块管理工作，试块组数应比常温多两组，此两组试块应在施工部位同条件养护。
2.4混凝土拆模
拆模的迟早直接影响到混凝土质量和模板使用周转率。拆模时间应根据设计要求、气温和混凝土强度等级情况而定。对非承重模板，混凝土强度达到2.5MPa以上，其表面和棱角不因为拆模而损坏方可拆除。对承重模板达到规定的混凝土设计标号的百分率后才能拆模。
四、结束语
在市政工程施工中，常规的冬季施工措施和要求已为大家所熟知，但是实际的效果却很难令人满意。笔者根据实际工作经验，从关键环节着眼，提出以“防冻”而非“抗冻”为水泥混凝土冬季施工的工作原则；主张在材料存储、混凝土拌合、运输、浇筑、养护等环节多种措施并举，以降低不确定因素的影响，提高质量安全系数；倡导因地制宜地选择成本低、自主性大、简便易行的方法。只要大家围绕以上思路，通过认真的策划、交底、实验和改进，最终一定能够研究制定出适合本项目的冬季施工措施和方法，确保工程又快又好地向前推进。
形式、大小和保温材料。对长距离的运输，采用混凝土输送车，容量根据混凝土施工用量和浇注时间选择。距离较小时可采用敞开式运输车，但必须进行加盖隔热材料。