1、一、冬季混凝土工程施工的一般原理混凝土拌合物浇筑后之所以逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而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，主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相（水）变成固相（冰）。这时参与水泥水化作用的水减少了。因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不在增长。水变成冰后，体积约增大9%，同时产生约2500 Kg/平方厘米的膨胀应力。这个应
2、力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土收到不同程度的破坏（即早起受冻破坏）而降低强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种空隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。由此可见，在冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键，国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验。研究结果表明，新浇筑混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。试验研究还表明，混凝土受冻前预养期愈长，强度损失愈小。混凝土化冻后（即处在正常温度条件下）继
3、续养护，其强度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高（如达到R28的35%）的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短，获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不用程度的损失。由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝土获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界强度，即可达到预期效果。对于临界强度，各国规定取值不等，我国规定为不得低于设计标号的30%，也不得低于35千克每平方厘米。混凝土冻害的危害：1. 降低混凝土强度2. 造成混凝土裂缝3. 混凝土中钢筋的锈蚀4. 降低混凝土耐久性防止混凝土冻害的一般原则：1.
4、 减少用水量2. 提高早期的强度3. 减低水的冰点、4. “缓冲”冰对混凝土内部结构的压力5. 降低混凝土体积变化混凝土防冻剂的作用机理：1.防冻剂中减水成分：减少混凝土搅拌用水，提高混凝土强度；减少混凝土拌合物中自由水的含量，减低受冻害的几率。2.防冻剂中早强成分：使混凝土早期强度提高，在水结冰前使混凝土超过临界强度，降低冰对混凝土强度的影响。3.防冻剂中引气成分：均匀、稳定而封闭的微小气泡，减轻水到冰的过程引起的体积变化对混凝土造成的压力和体积变化。防冻剂有效使用温度的规定：1. 防冻剂的有效作用温度2. 防冻剂对混凝土结构的实际“有效作用温度”3. 对防冻剂适用温度的规定混凝土防冻剂的作
5、用：1. 防冻剂迅速提高早期强度。2. 防冻剂不能根本改变混凝土在低温强度增长的规律。3. 防冻剂掺量对混凝土强度的影响二、冬季混凝土施工方法1、冬季混凝土施工方法选择从上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解决三个问题：1）如何确定混凝土最短的养护龄期；2）如何防止混凝土早期冻害；3）如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求实际工程中，要根据施工时的气温情况，工程结构状况（工程量、结构厚大程度与外露情况），工期紧迫程度，水泥的品种及价格，早强剂、减水剂、抗冻剂的性能及价格，保温材料的性能及价格，热源的条件等，来选择合理的施工方法。一般来说，对于同一个工程，可以有若干个不同的冬季施工方案。一
6、个理想的方案，应当用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量，也就是工期、费用、质量最佳化。目前基本上采用以下4中方法。2、冬季混凝土施工方法种类1）调整配合比方法主要适用于在0左右的混凝土施工。具体做法：选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3天抗压强度大约相当于普通硅酸盐水泥的7天强度，效果较明显。尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌合物的流动性，改善其粘聚性及
7、保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性。掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。应用较普通的有硫酸钠（掺用水泥用量的2%）和MSF符合早强试水剂（掺水泥用量的5%）。选择颗粒硬度和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相同。2）蓄热法主要用于气温-10左右，结构比较厚大的工程。做法是：对原材料（水、砂、石）进行加热，使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还储备相当的热量，以使水泥水化放热较快，并加强对混凝土的保温，以保证在温度降到0以前使新浇混凝土具有足够的抗冻能力。此法工艺简单，施工费用不多，但要注意内部保温，避免角部与外露表面受冻，且要延长养护临期。3）
8、抗冻外加剂在-10以上的气温中，对混凝土拌合物掺加一种鞥呢降低水的冰点的化学剂，使混凝土在负温下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠符合抗冻剂。4）外部加热法主要用于气温-10以下，而构件并不厚大的工程。通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土，或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下正常硬化。火炉加热，一般在较小的工地使用，方法简单，但室内温度不高，比较干燥，且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，影响质量。蒸汽加热。用蒸汽使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制，加热温度均匀。但因其需要专门的锅炉设备，费用
9、较高。且热损失较大，劳动条件亦不理想。电加热。将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，便电能为热能，以提高混凝土的温度。次方法简单方便，热损失较少，易控制，不足之处是电能消耗大。红外线加热，以高温电加热或气体红外线发生器，对混凝土进行密封辐射加热。三、冬季混凝土施工技术措施1、冬季施工混凝土组成材料的要求骨料：骨料中不得有冰块、雪团和有机物，应清洁、级配良好、质地坚硬；水：采用可饮用的自来水；外加剂：选用防冻剂，防冻剂的作用机理是在规定的负温下显著降低混凝土的液相冰点，使混凝土在液态不结冰，保证水泥的水化作用，在一定的时间内获得预期的强度，防冻剂应通过技术鉴定，符合质量标准，并经实验室试验掌
10、握其性能；水泥：显著活性高、水化热大的普通硅酸盐水泥。2、冬季混凝土搅拌及运输的要求混凝土的搅拌：混凝土搅拌选用加热水的方法，80以上的热水不得与水泥直接接触，先将热水与骨料拌合而后掺入水泥搅拌混凝土，以避免水泥假凝，混凝土搅拌的时间不得少于3分钟。另外，必要时对搅拌机周围进行防护并通暖保温。混凝土的养护：混凝土浇筑完成后马上用塑料布覆盖保持水份，同时在塑料布外侧覆盖保温被进行保温，保温被的覆盖应整齐、严密，使混凝土温度不至于下降过快，避免混凝土冻害的发生。适当延长混凝土养护的时间，以不少于15天为宜。加做两组混凝土同条件试块放在现场环境中，以便随时得到同条件下混凝土的抗压强度。3、冬季混凝土测温的要求混凝土的测温工作：在混凝土中埋设导线设专人进行测温，包括大气温度、混凝土的出罐、入模温度、混凝土内部温度，如有异常及时采取措施。
