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混凝土冬季施工
一、 概念
冬季施工：当室外日平均气温连续5d稳定低于5°C即进入冬季施工，冬季气温下降,不少地区温度在0°C之下(即负温)，土壤、混凝土、砂浆等所含的水分冻结，建筑材料容易脆裂，给建筑施工带来许多困难。连续5日平均气温低于5°C或日最低气温低于-3°C时, 就要采取冬季施工措施，以保证工程质量。
对于混凝土来说，出现上面情况即为混凝土冬季施工。
二、 原材料加热方法及热工计算：
1. 原材料加热法:
优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对细骨料(砂)进行加热；水加热温度控制在80℃以下，砂加热温度控制在60℃以下。按至基础浇筑现场混凝土拌合物的温度为5℃进行计算.
2. 混凝土拌合物出机温度计算:
混凝土拌合物经混凝土运输车运输到浇筑时温度按下式计算:
式中:: 混凝土拌合物运输到浇筑时温度，取5℃；
： 混凝土拌合物出机温度（℃）；
： 混凝土拌合物自运输到浇筑时的时间，取0。75h；
n: 混凝土拌和物运转次数,取2;
: 混凝土拌合物运输时环境温度（℃）；
： 温度损失系数（），取＝0.25；
列出机温度计算表
3. 混凝土拌和物的温度按下式计算：
式中： ――混凝土拌合物温度（℃)
――混凝土拌合物的出机温度(℃），取10℃
――搅拌机棚内温度（℃）；
即:10＝-0。16＊（―- ）； 解得：℃
4. 混凝土拌合物中水的加热温度计算
混凝土拌合物的理论温度按下式进行计算：
式中：――混凝土拌合物温度 （℃）
、、、、、―水、水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石的用量（Kg)；按配合比,例如：其值分别为:140Kg、240Kg、100Kg、60Kg、750Kg、1060Kg ；
、、、、、―水、水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石的温度 （℃)
、―砂石的含水率(％）
c1、c2――水的比热容(KJ/Kg＊K）和冰的溶解热（KJ/Kg）
当骨料温度大于0℃时：c1=4.2，c2=0； 当骨料温度小于或等于0℃时：c1=2。1，c2=335;
即:
三、 施工中的注意事项：
1、冬期混凝土施工的期限：当连续5 天的日平均气温稳定在5℃以下，则此5 天的第一天为进入冬季施工的初日;当气温转暖时，最后一个5 天的日平均气温稳定在5℃以上，则此5 天的最后一天为冬季施工的终日。
2、当棚内温度在0℃以上时，仅需将水加热到计算温度；当气温小于0℃时,需采用将水、细骨料至加热。应建立保暖大棚，满足粗细骨料大于0℃，所以只加热水就能满足混凝土
3、为防止水泥和热水直接接触,在投料时，需先投入骨料和热水，搅拌后再投入水泥,同时将搅拌时间延长1.5倍。
4、尽量缩短混凝土拌合物从出料至浇筑现场的运输时间,冬季施工期间，罐车应使用定型的保温被覆盖,减少运输过程中混凝土热量的损失。
5、首灌混凝土施工时,需实测混凝土出机温度,必要时,对加热水温度进行调整，保证混凝土的出机温度满足要求。
四、 混凝土冬期施工的养护
当环境温度降到4℃时,只要采用适当的施工方法，避免新浇混凝土早期浸冻，使外露混凝土与冬季气温保持较小温差，也会取得像在天暖施工时的效果。
混凝土冬季施工的一般原理：混凝土拌和物浇灌后之由于水泥水化作用，逐渐凝结和硬化,达到需要的强度。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,还与温度的高低有关。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，混凝土中的水,有一部分开始结冰，由液相变为固相.这时参与水泥水化作用的水减少,故水化作用减慢,强度增长相应较慢；温度继续下降，混凝土中的水完全变成冰，也即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%,同时产生约2500千克/cm2的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏而降低强度（即旱期受冻破坏）.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各样的空隙,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。
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。试验研究表明，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(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，。
我国规定为不低于设计标号的30%，也不得低于35千克每平方厘米。
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：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。
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、减少剂、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.
目前，基本上采用以下4种方法.
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。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水泥7天的强度，效果较明显。②尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。③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，提高拌和物的流动性，改善其粘聚性及保水性,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.④掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。应用较普遍的有硫酸钠（掺用水泥用量的2％）和MS?F复合早强试水剂（掺水泥用量的5％）。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。
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。
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.①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.②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。③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.④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。
抗冻外加剂　　在—10℃以上的气温中,对混凝土拌和物掺加一种能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复合抗冻剂。
五、 混凝土蓄热法养护
混凝土蓄热法养护是混凝土冬期施工的一种养护方法。其定义是 利用混凝土原材料预热提高混凝土入模温度,利用水泥的水化热和加强保温措施，使新浇混凝土在一定时间内保持正温，使其混凝土强度在温度降至零度前达到抗冻临界强度。 混凝土蓄热法养护适用条件为室外最低气温不低于-15度，地面以下的工程或表面系数M不大于5的结构.M=A(混凝土结构表面积)/ V(混凝土结构的体积）。
外加剂
冬期施工目前在北方地区很普遍，而砼是冬期施工中的一项较大的项目，在砼的冬期施工方法中，掺外加剂的方法由于其方便和实用性，得到了普遍推广和应用，这里仅对冬期施工中砼外加剂的选用提出几点看法。
砼的冻害以及产生的条件:
为了便于了解外加剂,更合理、有效地选用外加剂，有必要先了解一下砼的冻害以及产生的条件。
 砼的冻害分为三种情况
第一种，新鲜砼受冻，即砼终凝前遭受冻结:这种情况下只要化冻后在终凝前再重新振捣密实，加强养护,不要使砼重新受冻，砼不会受受损害;
第二种，砼早期受冻，即砼养护期间受冻,这种情况主要是施工过程中由于施工方法及施工技术不当造成，这会导致砼一系列物理力学性能降低达不到设计要求，影响工程应用，降低耐久性，影响结构使用；
第三种，砼受害，即砼结构使用期受冻，主要是考核结构耐久性使用年限,为设计服务。所以这里讨论的砼冻害主要指第二种情况，即砼养护期间受冻。
砼冻害产生的机理及条件:
砼是一种多孔材料，当温度降低时，毛细孔隙内的自由水开始结冰，并逐渐向内部发展,水结冰后由于体积膨胀，将内部未冻水封闭并沿毛细管压向内部，压力增加到超过砼抗拉强度时，就会把毛细孔胀破，产生微裂纹。裂纹不断发展增多，使砼内部发生破坏。
可见，砼冻需要三个条件，温度、水和砼内部结构的孔隙状况。
防冻剂的分类
根据防冻剂的作用机理，防冻剂可分为两类：第一类防冻剂主要起降低冰点作用，如氯化钠、亚硝酸钠及尿素等，它们的最低共溶点很低，有利于初期养护阶段不受冻害;第二类防冻剂有很低的共溶温度，可以在低温情况下与水泥发生水化反应，如碳酸钾、氯化钙、硝酸钙等。
防冻剂的选用：
防冻剂的选用原则：
冬期施工砼应优先选用综合蓄热法，对原材料进行加热，并采取覆盖保护措施。如果经热工计算仍不能达到要求，要考虑掺加外加剂。
因防冻剂对砼的耐久性有影响，掺外加剂时，在满足初期养护温度可以达到抗冻临界强度的前提下，尽量减少掺量。
不同温度下选用的掺量配方见可参照以下几点：
（1）当日最低气温不低于—5℃时，砼的养护采用一层塑料薄膜+二层草袋,使用早强型减水剂即可，不必使用有防冻组分的防冻剂.（因为根据实验表明，自然条件下砼养护时，一层塑料薄膜+二层草袋子履盖后，砼的温度可以比外界提高5℃左右。）
(2）当日最低气低于—10℃时，砼的养护采用一层塑料薄膜+二层草袋，使用设计温度为—5℃的防冻剂即可。
(3）当日最低气低于-15℃时，砼的养护采用一层塑料薄膜+二层草袋，使用设计温为—10℃的防冻剂即可。
（4）当日最低气低于—20℃时，砼的养护采用一层塑料薄膜+二层草袋，使用设计温为-15℃的防冻剂即可.
防冻剂选用方法
首先应满足结构本身的要求。如在高湿度、高温度环境中使用的结构，与酸、碱等侵蚀性介质相接触的结构，以及预应力砼结构等，不适合掺氯盐类防冻剂，或必须掺加阻锈剂，同时其最大掺量不得超出最大掺量限值的规定.对饰面有要求的结构还应考虑有些防冻剂会析盐等。
防冻剂的选用还必须根据环境温度来决定。因不同的防冻剂适用的温度范围不同，或防冻剂中所需的各种组分比例不同或者经济方面考虑相同的环境下某种防冻剂比其它更适合等，这些因素都需要考虑。
防冻剂中有的有缓凝作用,或早强效果，防冻剂的选用还应考虑工期的要求。
不同的防冻剂对砼所用材料的要求也不相同。例如，在掺有氯、钾离子的防冻剂砼中,不得采用活性骨料或在骨料中混有这类物质的材料;水泥经应优先选用铝酸三钙含量不超过10％，硅酸三钙含量不超过45％的普通硅酸盐水泥,水泥标号不低于425号等。
不同的防冻剂对养护方法的要求也不相同。例如，冬期施工规程规定，采用非加热养护法施工所选用的外加剂,宜优先选用含引气成分的外加剂；掺用氯盐类防冻剂时,不宜采用蒸气养护，采用蒸气养护砼时，不宜掺用引气剂或引气减少剂等。
在可能满足温度方面要求的情况下，掺量不得超过最大限值的规定.