混凝土工程冬期施工基础知识讲解

国家标准 《混凝土结构工程施工及验收规范》 规定：根据当地当年气温资料，室外日平均气温连续5d 稳定低于5 ℃时，混凝土工程的施工既应进入冬期施工。在这样一段时间内，混凝土用常温方法施工，难以达到预期的目的，因而必须采取相应的保温防冻、防风、防失水等措施，确保混凝土工程的质量能达到规定的要求，这称为混凝土的冬期施工。

一、混凝土冬期施工的起止日期

按冬期施工的定义，混凝土冬期施工期限是根据自然气温的变化来确定。当自然平均气温连续5d 稳定低于5 ℃，并连续5d 尚未高出5 ℃的第一天为冬期施工的初始日。同样，当气温回升时可取连续5d 稳定高于5 ℃的末日为冬期施工的终止日。但应注意，在上述期限以外，有时寒流突袭来，气温可能暂时突降到0 ℃以下，寒流过后，气温有回升，在气温突降期间也要注意防止混凝土遭冻害。确定混凝土工程冬期施工的起止日期，可根据当地多年资料定出。我国部分地区混凝土工程冬期施工的起止日期可参见相关内容。

二、混凝土冬期施工原理

（一） 混凝土的早期冻害机理

混凝土的早期冻害是指新浇筑和在硬化过程中的初龄期混凝土，受寒冷气温的影响，使混凝土遭到冻结，给混凝土的各项指标造成不同程度的影响和损害。温度、水和混凝土内部结构的孔隙是混凝土受冻害的重要条件。

新浇筑的混凝土遭到冻害，主要是由低温造成的。当温度降至＋5 ℃时，混凝土的初凝时间会大大地推迟；降至0 ℃时混凝土的硬化速度变得非常缓慢；降至0 ℃以下时，水开始结冰，水化作用停止，使混凝土的体积膨胀，内部产生一系列的微裂纹。硬化过程中的初龄期混凝土，内部基本结构基本形成，但并不十分牢固，遭到不利的影响，很容易破坏。当温度降到0 ℃时，混凝土内部毛细孔中的自由水表面开始结冰体积膨胀，将内部未冻结的部分水封闭并沿毛细孔道压向内部。随着冻结的发展，结冰体积越来越大，内部未冻结的水压力越来越高，水压力增高超过混凝土的抗拉强时，毛细孔胀破，混凝土产生微裂纹。随着冻结向混凝土的深层发展，又产生新的微裂纹，微裂纹相互连接出现贯通微裂缝。

（二） 混凝土早期冻害对其性能的影响

在混凝土冬期施工中，早期受冻后其结构及物理力学性能将受到严重的损害。

1．混凝土内部的结构破坏

硬化过程中的初龄期混凝土遭冻及新浇筑混凝土立即遭冻后，内部产生的一系列的微裂纹甚至微裂缝，这些微裂纹、裂缝破坏了混凝土的内部自身的整体性。试验和工程实践表明混凝土化冻以后，即使再养护28d ，这些微裂纹也不能得到全部修补。

2．混凝土的抗压、抗拉强度的降低

混凝土在负温下遭到冻结，当温度回升到正温时，水泥的水化作用可继续进行，但冻结对混凝土的抗压、抗拉强度影响较大。结冻时温度越低，强度损失越大；水灰比越大，强度损失越大；受冻时强度越低，强度损失越大。特别是浇筑后立即受冻，抗压强度损失可达50 ％以上，即使后期正温养护三个月，也恢复不到原设计的强度水平．抗拉强度损失可达40 ％。冻害对混凝土强度的影响见图2 －1 。

混凝土受冻前有一定的预养护期，后期强度损失可大为减少。混凝土浇筑后立即受冻的抗压强度损失见表2－1。

3．钢筋混凝土的粘结强度降低

试验结果丧明，混凝土早期受冻对混凝土与钢筋的粘结强度影响较大，对低标号混凝土的影响更为严重。

4．混凝土的抗冻耐久性和抗渗性

混凝土早期遭受冻害可使抗冻耐久性和抗渗性降低。

（三） 温度对混凝土强度增长的影响

混凝土的强度只有在正温养护条件下，才能持续不断地增长．并且随着温度的增高，混凝土强度的增长的速度加快。不同养护温度条件下，混凝土强度增长情况见图2－2 所示。

（四） 混凝土允许受冻的临界强度

混凝土允许受冻的临界强度是指新浇筑的混凝土，在受冻前达到某一强度值，然后遭到冻结，当恢复正温养护后，混凝土后期强度可以继续增长，经28d 标养可达到设计强度的95 ％以上，这一受冻前的强度称为混凝土允许受冻的临界强度。临界强度与水泥品种、混凝土的强度、水灰比等因素有关。

规范规定的临界强度值是在混凝土的水灰比不大于0．6 的前提下试验后制定，如施工时必须大于0．6 时，需重新试验，确定临界强度值。采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的普通混凝土，允许受冻临界强度为设计混凝土强度标准值的30 ％。采用矿渣硅酸盐水泥配制的普通混凝土，允许受冻临界强度为设计混凝土强度标准值的40 ％。对于C10 及C10 以下的混凝土允许受冻临界强度不得小于5N／mm2 。

（五） 冬期施工对混凝土材料的要求

1．水泥

冬期施工时，根据工程特点、混凝土工作环境及养护条件，尽量使用快硬、早期强度增长较快、早期水化热较高高标号的水泥，使之较快地达到临界强度。应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥的标号不应低于425 号，最少水泥用量不宜少于300kg／m3 。这对降低混凝土的冬期施工费用有很大的积极意义。在使用其他品种的水泥时，应注意其中的掺合材料对混凝土的抗冻、抗渗的性能等影响。冬期施工的混凝土严禁使用高铝水泥，高铝水泥重结晶导致强度下降，它对钢筋的保护作用比硅酸盐水泥差。常用水泥的选用方法可参考表2 －2 。

2．骨料

冬期施工中，所用的骨料必须清洁，不得含有冰、雪等冻结物以及易冻裂的矿物质。掺有钾、钠离子防冻剂的混凝土，不应混有活性二氧化硅成分的骨料，以免发生碱骨料反应，导致混凝土的体积膨胀，破坏混凝土结构。

3．水

拌和水中不得含有导致延缓水泥正常凝结硬化的杂质，以及能引起钢筋锈蚀和混凝土腐蚀的离子。凡一般饮用的自来水和天然的洁净水，都可以作为拌制混凝土用水。

4．外加剂

混凝土中掺入适量的外加剂，可以保证混凝土在低温条件下早强和负温下的硬化，防止早期受冻，提高混凝土的耐久性。多使用无氯盐的防冻剂、引气剂或引气减水剂，但不应对钢筋锈蚀和降低混凝土的抗渗性。外加剂的使用应符合 《混凝土外加剂应用技术规范》 的规定。

5．掺合料

混凝土中掺入一定量的粉煤灰，能达到改善混凝土性能、提高工程质量、节约水泥、降低成本等优点，但混凝土的早期强度发展较缓慢。应遵照 GB1596标准中技术要求执行。

混凝土掺人一定量的氟石粉能效地改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗渗性，调解水泥水化和提高混凝土初始温度的作用。氟石粉的适宜掺量一般为水泥用量的10 ％～15 ％，最好通过试验予以确定。

6．保温材料

混凝土工程冬期施工使用的保温材料，应根据工程类型、结构特点、施工条件、气温情况进行选用。优先选用导热系数小、密闭性好、坚固耐用、防风防潮、价格低廉、重量轻、能多次使用的地方性的材料，如草帘、草袋、炉渣、锯末等。保温材料必须保持干燥，受潮后保温性能成倍降低。随着工业新技术的发展，冬期施工中也越来越广泛地使用轻质高效能的保温材料，如珍珠岩、岩棉以及聚氨酯泡沫塑料等。