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冬季施工预拌混凝土防冻措施

发布时间：

2021-12-06 13:56

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混凝土内部水分在低温下结晶膨胀是造成混凝土受冻而破环的根本原因，避免混凝土受冻是预拌混凝土冬期生产、施工时应考虑的重点问题。若混凝土发生受冻现象，轻者加固、重者拆除重建。混凝土防冻措施不仅是使用防冻剂的问题，而是一个系统的、全面的、综合的问题。例如:原材料的保温和预热，防冻剂的使用，配合比的调整和控制，运输、调度管理措施，混凝土保温养护等防冻措施应统筹考虑，控制关键因素。
1混凝土防冻机理简述
水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，受温度影响很大。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；当温度降低到0℃时，水泥水化作用减慢甚至停止，强度增长变慢至停止，直至水化作用停止，强度不再增长；水变成冰后，体积增大约9%，产生较大的膨胀应力。该膨胀力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，破环混凝土内部结构，增加孔隙率，使得混凝土强度大幅度降低，表现为混凝土的冻损。
在一般情况下，混凝土早期允许受冻的临界强度不得低于4MPa，气温越低，该数值越大。因此，提高混凝土的早期强度是保证混凝土避免受冻的重要渠道。加入防冻外加剂是使水的冰点下降，促使混凝土在负温下硬化一段时间，使混凝土强度持续增长至受冻临界强度之上。
2防冻措施及控制要点
2.1原材料的保温和预热
2.1.1水泥的使用
冬期施工时水泥储存量不宜太多，在保证生产连续的情况下，尽量减少库存。可减少存放仓位，尽量集中存放在某仓。新进的散装水泥相对温度较高，使用时可提高混凝土的初始温度。
2.1.2搅拌用水预加热
提高搅拌用水的温度是防止混凝土受冻的重要手段。冬期生产时，建议安装与生产量相适应的供热锅炉，将搅拌用水预先加热，让混凝土出机温度不低于10℃，提高水泥的早期水化速度，提高混凝土的早期强度。
2.1.3砂、石的储备保温
应尽量减少已储存砂石物料的热量损失。露天砂堆表面尽可能盖上一层草垫或毛毡，降低砂子的受冻程度。若砂堆外层冻壳已形成，使用物料时，应去除冻壳，尽量避免结冻的砂块进入搅拌机。封闭料棚内存放物料时，要确保料棚的密闭性，防止冷空气的流入。在条件允许时，可在料棚的用料端生火，提高物料入机温度。
2.2原材料质量控制
使用优质的原材料是混凝土防冻的重要环节，应使用含水量低的各种原材料，要严格控制砂、石料的风化程度，严格检测防冻剂中有效成分含量，防止原材料质量问题造成的混凝土防冻效果折减。
2.3生产配比要求
2.3.1胶凝材料
水泥水化受温度影响很大，而掺合料的水化要同时受到水泥水化产物量和温度的双重影响，温度效应更大。混凝土的早期强度尽快增长至临界强度，应适当提高水泥用量，降低掺合材用量。水泥用量增大，可提高混凝土的早期强度，同时，水化热的增加也会延缓混凝土自身的温度降低速率。此外，配置混凝土时，还要结合施工部位和工地的混凝土保暖措施。
2.3.2用水量控制
通过大量试验证明，当总用水量降低到170kg以下时，混凝土的抗冻性有明显提高。这说明，降低混凝土中水胶比，混凝土液相离子浓度提高，冰点下降，混凝土的受冻机率降低，因此，配制混凝土时应尽量降低水胶比。建议非泵送混凝土也适当掺加减水剂，这对提高混凝土的抗冻性有重要作用。
2.3.3复合防冻剂使用
使用有效的复合防冻剂，在混凝土防冻剂中加入具有减水、早强、防冻、引气组份，保证混凝土在负温下不受冻。复合防冻剂不但减少混凝土拌合物的用水量，减少冻害程度，增加混凝土的密实度，而且降低水的冰点，使水泥在负温下继续水化，强度继续增长。
2.3.4搅拌时间控制
混凝土进行搅拌时，建议搅拌时间比夏季时延长30s左右，让少量砂、石冻块解体，提高混凝土的匀质性，减少冻块对混凝土构件局部结构的不良影响。
2.4生产运输与调度
为降低混凝土在严寒环境中的暴露时间，提高入模温度，应提前做好相关工作保证运输线路畅通，合理调配车辆，做到工地不压车或轻微压车，尽量缩短运输环节和压车时间，防止混凝土本身热量的损耗。
2.5混凝土施工与保温养护的控制
2.5.1严禁现场施工人员向混凝土中加水
应安排技术员进行现场监管或高频次巡查，防止施工人员向混凝土中乱加水，降低混凝土的抗冻性。
2.5.2严控混凝土出机温度和入模温度
制定相关表格，记录相关混凝土出机温度和入模温度。测量出机温度和入模温度，确保两者符合要求。混凝土的出机温度不得低于10℃，入模温度不得低于5℃，大体积混凝土的入模温度可以根据实际情况降低3℃左右。
2.5.3混凝土浇筑、振捣
为减少混凝土的热量损失，应尽量连续整体浇筑。混凝土需要分层浇筑时，分层厚度不宜小于400mm。在被上一层混凝土覆盖前，已浇筑层的温度应满足热工计算要求，且不得低于2℃。
2.5.4保温、养护、拆模
(1)混凝土运输、输送机具及甭管应采取保温措施。例如，混凝土运输车罐体要穿上保暖车衣，泵送管道要用棉被或毛毡等包裹严实等。(2)混凝土结构表面也要采用毛毡、棉被或加膜草垫等及时做好覆盖。若条件允许，施工时可在施工层下部空间生火，降低混凝土受冻风险。对于低强度等级的薄层结构(如:垫层，防水保护层等)应特别关注，其受冻机率更大。(3)冬期施工的混凝土应尽量延长养护时间和拆模时间。模板和保温层应在混凝土达到要求强度，且混凝土表面温度冷却到5℃后在拆除。对墙板等等薄壁混凝土构件，宜延长模板拆除时间。当混凝土表面温度与环境温度之差大于20℃时，拆模后混凝土表面立即进行保温覆盖。混凝土强度未达到受冻临界强度和设计要求时，应继续进行养护。冬期施工期间，应编制越冬维护方案并进行保温维护。
2.5.5受冻临界温度的要求
(1)当采用蓄热法、暖棚法、加热法施工时，采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥配制的混凝土，不应低于设计混凝土强度等级值的30%；采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥配制的混凝土时，不应低于设计混凝土强度等级值的40%。(2)当室外最低气温不低于－15℃时，采用综合蓄热法、负温养护施工的混凝土受冻临界温度不应低于4MPa；当室外最低气温不低于－15℃时，采用负温养护施工的混凝土受冻临界温度不应低于5MPa。(3)强度等级等于或高于C50的混凝土，不应低于设计混凝土强度等级值的30%。对有抗冻耐久性要求的混凝土，不应低于设计混凝土强度等级值的70%。
3其它注意事项
3.1重视气象资料
密切关注天气预报，定时观测室外气温。根据气象信息及时制定相应措施。当室外气温很低时，建议停止施工。不考虑其它原因，仅从技术角度分析，这样能够降低混凝土受冻事故的发生机率。
3.2落实工作务必到位
在防止混凝土受冻的一系列措施中，能做到的尽量做的全面，避免遗漏重点项，落实工作务必到位。预拌混凝土企业和施工企业在分别做好自己的防冻措施的同时，必须协调作战，做好交接环节的接洽工作。
4结语
从思想上重视混凝土防冻工作，必须全面考虑，系统分析，制定因地制宜防冻措施，从原材料进厂检验、物料的覆盖蓄热保温、生产过程的配比控制以及运输、浇筑和养护方面做好认真落实，不得遗漏重点控制项，提高混凝土防冻的保证系数，确保混凝土不受冻。