关键词：混凝土；冻胀机理；冬季施工措施
中图分类号：TU755.8文献标识码：A
1前言
随着我国经济建设的加速发展，工程建设领域的节奏也越来越快，工期紧、任务重几乎是每个工地都存在并且比较头痛的事情。在抓晴天、抢雨天的情况下，漫长的冬季无疑是北方地区缓解工期紧张比较理想的机会；但同时冬季施工对工程质量尤其是混凝土的质量难免产生不良影响。如何能实现混凝土冬季施工，又能保证工程质量，是众多工程技术人员多年研究探索的课题。如果摸清了混凝土冻胀破坏的机理，并采取针对性的措施来保证混凝土在冬季施工中的质量，那么就解决了混凝土冬季施工的问题。
2混凝土冬季施工的含义
根据《混凝土冬季施工规范》，当工地昼夜平均气温（最高和最低的平均值或当地时间6时、14时及21时室外气温的平均值）连续3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土施工进入冬季施工。混凝土冬季施工的实质即采取必要措施，促使混凝土在低温条件下能够进行一定的水化凝结作用，产生抵抗毛细水结冰膨胀的应力，从而保证混凝土的设计强度。
3混凝土冻胀破坏的一般原理
在施工中，混凝土拌和物浇筑后在水泥水化作用下逐渐凝结和硬化，而在该过程中水泥水化作用的速度随着温度的高低而变化。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，逐渐由液相变为固相。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，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。水变成冰后，体积会增大9%，并会产生约2.5Mpa的冰胀应力。这个应力值如果大于水泥内部形成的初期强度值，便会使混凝土受到不同程度的破坏（即早期受冻破坏）而降低强度，即冻胀破坏。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黏结力，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各样的空隙，降低混凝土的密实性及耐久性。所以说冻胀破坏对混凝土来说是致命的威胁。
由此可知，混凝土的冻胀破坏，主要是混凝土中水的形态变化（由液相变为固相）产生的。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行的大量研究结果表明，新浇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。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，后期强度都有不同程度的损失。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，我国规定当用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制混凝土，其抗压强度不得低于设计强度的30％；用矿渣硅酸盐水泥配制混凝土、且其抗压强度不得低于设计强度的40％，；C15及以下的混凝土，其抗压强度不得低于5Mpa。
4混凝土冬季施工方法的选择
从上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，防止混凝土产生冻胀破坏，主要从3个途径来解决问题：一是使混凝土在预养期获得较高的初期强度；二是推迟混凝土中水的形态变化时间；三是降低混凝土中水的冰点。在实际工程中，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及其热源的条件等来选择合理的施工方法。在选择施工方案的时候，应综合考虑工期、费用、质量等因素，以求实现最短的工期、最低的施工费用，最优良的工程质量。目前，三种途径较常用的有以下方法。
方法一，提高混凝土的早期强度。该方法主要主适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：①选择早强水泥。试验结果表明，使用早强硅酸盐水泥能取得较高的早期强度，实现良好的抗冻胀破坏效果。该水泥水化热较大，且在早期得到的强度最高，一般3d抗压强度大约相当于普通硅水泥7d的强度，效果较明显。②降低水灰比，增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到临界强度的时间。③掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。较常用的有硫酸钠（掺用水泥用量的2%）和MS-F复合早强试水剂（掺用水泥用量的5%）。
方法二，推迟混凝土中水的形态变化时间，即延迟结冰或不结冰。该方法主要以蓄热法和外部加热法为主。
①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，还储备有相当的热量，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，且要延长养护龄期。
②外部加热法。主要用于气温－10℃以上，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能正常硬化。a、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。b、蒸气加热。用蒸气使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制，加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备，费用较高。且热损失较大，劳动条件亦不理想。c、电加热。将钢筋作为电极，或将电热器电热毯贴在混凝土表面，使电能变为热能，以提高混凝土的温度。此法简单方便，热损失较少，易控制，不足之处是电能消耗量大。d、红外线加热。以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封幅射加热。
方法三，降低混凝土中水的冰点。此方法适应在－10～－15℃之间的气温下混凝土的施工。最主要的方法就是掺加抗冻外加剂。在混凝土拌和物中掺加一定的外加剂，能够有效的降低水的冰点，使混凝土中的水在负温条件下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用的有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。
在负温条件下，钢筋的力学性能发生变化，屈服点和抗拉强度增加，伸长率和抗冲击韧性降低，脆性增加，加工性能下降。
中图分类号：TU37文章标识码：A文章编号：
一、钢筋质量的要求
1、钢筋混凝土结构所用的钢筋必须符合国家有关标准的规定和设计要求。
2、所有钢筋为信誉良好的合格制造厂家产品，钢筋应有出厂质量证明书或试验报告，钢筋表面或每捆（盘）钢筋应有明确标志。进场时应按直径分批检验，进场检验内容应包括检查标志、外观检查，并按现行国家的标准的规定60t为一批抽样作力学性能试验，合格后方可使用。
3、钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求及现行施工中规范要求；钢筋和弯钩应按施工图纸中的规定执行，同时也应满足有关标准与抗震设计要求。
4、钢筋连接：钢筋的级别、直径、根数和间距均应符合设计和施工要求，绑扎的钢筋骨架、钢筋网不得出现变形、松脱。结构洞口的预留位置及洞口加强处理必须按设计要求做好。柱、墙插筋按测量放线定位位置设置，并做好根部定位固定，抗震节点的钢筋按规定正确设置和绑扎。
5、施工配合：钢筋的绑扎要与木工紧密配合，一方面钢筋绑扎时要为木工支模提供空间作业面，并提供标准成型的钢筋骨架，以使木工支设模板时，能确保几何尺寸及位置达到设计要求；另一方面，模板的支设也应考虑钢筋绑扎的方便，梁、板钢筋绑扎时应留出一面侧模不得支设，以供钢筋工绑扎梁底钢筋和墙板钢筋。待绑扎以及垫块设置均已完成后，梁侧模方可封模。另外必须重视安装预留洞预埋件的适时穿插，及时按设计要求绑扎附加钢筋，确保预埋准确，固定可靠，更应作好看护工作，以免被后续工序破坏；混凝土施工时，要将钢筋工看护钢筋，保证钢筋位置正确，保证楼板钢筋保护层厚度符合规范要求，墙板、柱子插筋位置正确。
6、质量保证措施及注意事项：在整个钢筋工程的施工过程中，从材料进场、存放、断料、丝扣制作至现场绑扎施工，将实行责任落实到个人，层层严把质量关的质量保证措施。
7、钢筋加工、连接及绑扎施工中应注意：钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求，钢筋的表面确保洁净，无损伤、无麻孔斑点、无油污、不得使用带有颗料状或片状老锈的钢筋；钢筋的弯钩应按施工图的规定执行，同时满足有关标准与规范的规定；钢筋加工的允许偏差对受力钢筋顺长度方向为+10mm，对箍筋边长应不大于+5mm；钢筋加工后应按规格、品种分开堆放，并在明显处挂牌标色，以防错拿；
受力钢筋的焊接接头在同构件上应按规范和设计要求相互错开；
8、冬期钢筋焊接要按规范要求和钢筋材质特点采取科学有效的保护措施，以保证焊接质量达到设计和规范要求；对柱梁节点、墙梁、柱墙节点等部位的钢筋绑扎，施工前应详细明确绑扎顺序，钢筋工长和质量员应层层把关，以防出现钢筋规格错项和钢筋根数错漏；按规范和设计要求设置垫块；混凝土浇捣过程中，设专职钢筋工看护，对偏移钢筋及时修正。
9、钢筋工程质量标准：钢筋施工必须符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》，《建筑工程施工质量统一验收标准》。
二、混凝土冬季施工的一般原理
1、混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，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，逐渐由液相变为固相。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，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。水变成冰后，体积约增大9%，当混凝土毛细孔含水率超过91.70％界值时，结冰就会产生约2500kg/cm2的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏（即早期受冻破坏）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黏结力，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各样的空隙，降低混凝土的密实性及耐久性。
2混凝土冬季施工方法的选择
从上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解决3个问题：一是如何确定混凝土最短的养护龄期；二是如何防止混凝土早期冻害；三是如何保证混凝土后期强度和耐久性满足要求。对于同一个工程，可以有若干个不同的冬季施工方案。一个理想的方案，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种方法。
2.1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：①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。②尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到临界强度的时间。③掺用引气剂。④掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。⑤选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。
2.2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，还储备有相当的热量，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，且要延长养护龄期。
2.3外部加热法
主要用于气温－10℃以上，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能正常硬化。
3.4掺抗冻外加剂
在－10～－15℃之间的气温中，对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的外加剂，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。目前常用的有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。
4结语
严寒地区的钢筋混凝土结构施工综合合理利用地区资源优势，综合应用钢筋混凝土工程冬季施工的各种方法，严格的对钢筋的质量、形状、连接等；对混凝土的搅拌配比和保温等措施，有效推进工程施工进度。
参考文献
[1]《混凝土外加剂应用技术》规范GB50119-2003.
关键词：混凝土；浇注；路桥；施工措施
中图分类号：U448文献标识码：A
1分项工程冬季施工方法
1.1混凝土运输考虑到混凝土在运输过程中常常会受到温度的影响，导致其结构性能减弱，在运输时可实施以下方法：对运输车辆进行清理，以避免装料后混入过多的杂质；运输道路需维持畅通，不得出现阻塞情况而造成运输时间变长；运至现场实施浇筑后需对速度严格把握，从而减短车辆的等待时间，防止混凝土质量受到损坏。
1.2电加热措施在变压器中选择适合的电缆连接于拌合站，并且根据具置安装漏电保护，并要求技术人员定期检查维护。对各个拌合站的水池底部添加35根1kw的电热管，使用上水口设置温度计对拌合用水的温度定期检测。对顶口添加棚盖结构，以避免热量过早丢失。同时还要添加备用水箱，当温度降低后可及时加热提温。若拌合站水池达不到施工用水量的需要，则把高温度的水与低温度的水先融合，以对拌合水池补充拌合用水。
1.3水蒸气加热措施对制作场地需要添加蒸汽锅炉，并且划分为两条不同的支路导出蒸汽管道，第1条与拌合站水池相连接，第2条与预制场地相连接。蒸汽管道需和拌合站水池底部管端封口相通，对水池中的管壁制作不同的小孔，以维持正常的热交换。在拌合采取通气处理，在拌合水池上水口安装一个温度计，以及时掌握拌合水的温度变化情况。对拌合水池顶口需要添设适用的棚盖，以避免热量过度丢失。
1.4现场混凝土浇注方法冬季施工中，混凝土受到温度作用而影响了使用性能。利用混凝土拌合的升温方法，以及混凝土输送时的保温方法来维持混凝土中的入模温度。当混凝土在浇筑时遇到低温情况，则选择彩条布针对施工点实施封闭，避免热量过早、过快、过度丧失，使得浇注时的施工操作具备合适的温度。对承台顶面混凝土在初凝之前，需要使用电热毯和土工布做好保温处理，这时应该保证电热毯下有衬铺塑料薄膜隔水；当初凝收浆抹面完成后，需根据工程的温度情况来结合冷却水实施保温，主要施工流程：第一，在承台附近砌30cm高的堰，按顺序把电热毯撤除，且把冷却水向顶面的堰内注入。在维持承台侧面温度时，使用封闭承台与钢桩围堰间隙的措施来做好承台的保温处理，主要施工方法为结合彩条布把承台与钢桩围堰间隙顶口密封，当建造出棚状结构之后则可减小温度损失。第二，对于温度较低的阶段，其需要对封闭的间隙里添加碘钨灯，从而加大承台侧面的温度。对浇注混凝土进行维护时，需先把顶面混凝土进行覆盖再于土工布上使用塑料薄膜维持内部温度，当气温过低后需添加电热毯。第三，在系梁侧面的保温过程中，主要选择的方法为彩条布封闭系梁侧模，其保温效果尤为显著。当拆掉侧模之后，内层用土工布外层选择彩条布对整体系梁侧面密封处理。墩柱在浇注、拆模进行前把模板实施保温处理，然后再快速使用土工布加以包裹，并进行结扎固定处理。因墩柱在施工时温度难以控制，其操作过程需避免温度过低。盖梁在浇注完成后的养护里，需保证顶面混凝土先覆盖土工布之后在土工布上使用塑料薄膜进来维持温度，气温过低时则采取电热毯。使用彩条布对盖梁侧面和底面进行全封闭处理以保证温度。拆掉侧模之后，对内层选择土工布来覆盖表面保温。箱梁在低温状态下实施混凝土浇注胡，需尽可能在早上开盘，该时期可不采取大功率加热，只需适当提前预热即可。因夜里的温度过低，对拌合水池采取大功率加热，这样可以减少电脑的过度消耗。施工缝混凝土主要结合碘钨灯或热水浇淋接茬部位大于5℃，混凝土浇筑结束之后要采取相应的保温措施，将温度高低维持在理想状态，且对相应的设备采取保温养护处理。
1.5蒸汽养护方法对蒸汽实施维护前期，需要做好锅炉房的搭设以及管道布置。地下管道埋深要达到冻结的深度，对于多个构建都应采取保温处理，主要包括：架空管道、上水管、截门井等。箱梁外模板在蒸汽维护过程里是木模板，当温度在5℃以下进行混凝土浇筑时，运用彩条布对外模外侧的支架实施裹密封，从而建立起暖棚。暖棚和桥面质检的高度在45cm左右，对桥下暖棚的外面设置1吨的无压锅炉，且能够把蒸汽管链接于桥面上，沿桥的纵向方向添加两道主管，且对主管上每隔20m分布气眼，这样可以让蒸汽均与布置在桥面。施工过程中，必须要维持暖棚的密封性，从而使得蒸养处于恒温状态，防止温度变化带来的不利影响。
