大体积混凝土冬季施工温控措施研究

大体积混凝土冬季施工温控措施研究

杨东辉

（陕西省土地工程建设集团有限责任公司铜川分公司 陕西 西安 710000）

摘要：在我国建设工程行业初步完成工业化改革、产业化转型后，工程项目规模有所扩大、功能相对增多，扩大了对大体积混凝土产品的使用量及应用范围。本文选取大体积混凝土冬季施工温控措施研究作为题目，概述了大体积混凝土的概念、特征，剖析了冬季施工中的注意事项。并以此为基础，分别对原料进场与保温、混凝土配合比设计、施工建设、养护环节的温控措施进行了具体讨论。

关键词: 大体积混凝土；冬季施工；温控措施

Study on Temperature Control Measures of Mass Concrete Construction in Winter

YANG Donghui

(Tongchuan Branch of Shaanxi Land Construction Group, Xi'an 710000, China)

Abstract: After the initial completion of industrial reform and industrial transformation in China's construction engineering industry, the scale of engineering projects has expanded, the function of the relative increase, expand the use of mass concrete products and the scope of application. In this paper, the study of temperature control measures for the construction of mass concrete in winter is selected as the topic, the concept and characteristics of mass concrete are summarized, and the matters for attention in winter construction are analyzed. On the basis of this, the temperature control measures of raw material entry and heat preservation, concrete proportion design, construction and maintenance are discussed in detail.

Key words: Mass concrete; Winter construction; Temperature control measures

0引言

我国以季风气候为主，四季分明，冬夏两季温度差异较大。在建设工程中使用大体积混凝土产品，遇到冬季施工环境容易出现大体积混凝土裂缝病害^[1]。例如，在大体积混凝土强度形成时，当冬季施工温度下降到5℃，水泥化反应速度会明显变慢。当该温度在0~5℃时，受到游离水体积膨胀的影响，浇筑成的大体积混凝土强度相对较低，容易在其内部生成较多孔隙并降低产品强度。当该温度低于0℃后，水化反应受到结冰影响不再发生，同时内部膨胀会引发胀裂现象，最终导致产品出现结构变形、承载力下降等问题。所以，在冬季施工中需要增强对大体积混凝土施工中的质量管控。

1工程概况

从概念界定看，大体积混凝土主要是指体积大于1米的混凝土（参看GB50496-2018《大体积混凝土施工标准》中的规定），适用于现代规模较大、功能较多的建设工程。它的特征集中体现在结构厚实、体积大、施工要求高、易出现温度变形等方面。现阶段大体积混凝土的应用范围较广、投入成本较大，在施工过程中，受到外界气温变化、水泥水化热、施工技术等综合因素影响，容易出现裂缝问题。因此在具体的工程项目中应用大体积混凝土时，既要研发设计内容完整、流程标准的施工方案，也需要在施工全过程，开展指标化管理，预防潜在病害、保障施工质量。

2冬季施工注意事项

2.1编制冬季施工方案

大体积混凝土冬季施工时，首先需要以在建工程为主，按照全要素分析方法制作出冬季施工要素清单。其次，对照该清单检查施工技术指标是否完整，进而使冬季施工要素-施工技术指标之间建立起一一对应关系，为施工阶段的进度、安全、质量、环境、成本、文档、资源等专项管理工作提供必要条件。从当前的实践经验看，在冬季低温环境下进行大体系混凝土施工方案相对较多。例如，在日平均气温低于0℃的寒冷地区，如果施工阶段的温度在5℃到零下10℃之间，则应该选择蓄热方案做好温度控制。当该温度在零下10℃到零下15℃范围时，应该结合暖棚方案与综合蓄热方案。

2.2设置施工组织结构

冬季进行大体积混凝土施工时，一般要求按照施工方案，以项目经理主导建立与施工需求匹配的施工组织结构。具体是在项目组织机构下建立专项管理小组，然后通过在各专项管理小组设置工作协调会议，在确定分工明确的条件下，由各专项小组结合实际施工管理需求，细化施工管理制度条例，开展现场勘查、并在明确专项管理可操作性的情况下完成资源整理，组织各小组人员进行培训等。以质量管理小组为例，主要包括了细化制度条例、现场勘察、技术培训、编制进场计划、确定施工技术指标等。以确定施工指标为例，大体积混凝土冬季施工质量影响因素中温度指标十分关键，其中要求将浇筑后15d内的表面温度控制在5℃以上、前一层混凝土表面温度要求控制在不低于1℃、禁止地面直接浇筑施工等方面。

2.3分析施工破坏机理

造成大体积混凝土冬季施工中产生结构破坏、质量隐患、外观裂缝等情况的因素较多，主要由施工质量、低温冻胀因素引发。以前一种因素为例，当冬季施工场所的土基质量较差、伸缩缝预留设计不规范、混凝土配合比设计精准度低、施工振捣密实度不够、温度控制措施缺失、养护跟进不到位时，大体积混凝土施工中容易发生病害并埋下质量隐患。以后一种因素为例，低温冻结效应产生后会使土体产生一定外力，并通过该效应引发结构形变。具体而言，含水土体结冰后，冰与水之间存在密度差，当体积膨胀时（一般在9%左右），会使衬砌体结构产生的冻胀破坏力间接作用于大体积混凝土之上，使其内部结构受到破坏，此时承载力丧失、抗拉裂损失、混凝土结构撑开，进而导致裂缝、断裂、裂隙等病害。

2.4其它注意事项

现代建设工程中，划分了总项目、分部项目、子项目，大体积混凝土冬季施工通常属于分部项目、子项目，施工管理中会按照“大体系+小体系”的基本模式，对大体积混凝土冬季施工项目开展系统性管理、专项化管理。例如，外加剂的使用起着重要作用，在实践中要求物料采购部门根据采购清单，提前做好产品类型、规格、用量的计算，并结合冬季施工中的实际需求编制合理的使用计划，并根据工期进度组织好外加剂的订购、运输、进场、存放保管、使用等。再如，冬季施工前砼浇筑工作必须完成，并做好后续的准备工作，其中包括了原料加热设备、模板保温、保温围护设置、测温记录、生活设施配备、评估表格的制作等。。

3温控处理措施

3.1原料进场环节的控制

原料是保障大体积混凝土冬季施工的前提条件，在温控措施方面需要结合施工质量标准要求，选择优质量原料。建议在实践中以“精料方针”为主，选择优质原料。

例如，集料的含泥量属于检验中的主要指标，它会对大体积混凝土产品的抗拉强度、收缩变形产生较大影响，选择时需要将其含量控制在合理程度，检验时则应该结合其指标对含泥量进行检验。由于含泥量较高时，水泥石与集料表面的粘接力会相应减小，并使拌和混凝土时的拌土抗拉强度获得提升，进而引发收缩裂缝，所以应该尽量将含泥量控制在较低程度。

再如，水泥细度较高时，虽然强度较大，但随着细度的增加会产生较大收缩使收缩应力增大。因而应该选择不小于32.5MPa的硅酸盐水泥。尤其是掺和料不合格时会造成大体积混凝土浇筑后出现裂缝问题，宜选择合适的粉煤灰、减水剂等掺和料。具体而言，粉煤灰的影响主要在早期干缩方面，当含炭量较大、细度较粗时，会增加需水量引发收缩开裂问题，此时可以配套的选择缓凝泵送减水剂，从而提高大体积混凝土产品的拉伸性能、推迟产品热峰值到来。

3.2混凝土配合比的控制

首先，在大体积混凝土冬季施工中的配合比设计过程中，每立方米的产品中水泥使用量宜控制在300kg以上，水灰比控制在0.6以上。具体配合时需要增加早强剂，如果气候严寒、温度较低可以适当增加防冻剂。

其次，选择合适的砂率可以起到预防裂缝的作用，具体配合时应该遵循大体积混凝土产品在砂率增加、干燥收缩性增大，与泵送时砂率过高造成产品扩展性能降低的基本原则。同时，考虑到大体积混凝土结构表层容易形成厚度较大的砂浆层，不利于抗裂性能发挥作用，因而，应该根据泵送高度、泵程、产品标号、掺和料等进行综合分析，进而将其控制在40%。

第三，粗骨料含量较大时砂率会减小，同样条件下的大体积混凝土产品弹性模量相对较大、收缩量反而比较小，所以粗骨料会对产品收缩产生一定的约束作用，进而预防开裂现象的发生。

3.3混凝土施工过程控制

首先，在施工过程中的混凝土拌和会受到冬季冰雪、冻块等影响，所以通常在施工场所的原料主要通过毛毡、彩条布、油布等进行覆盖保温，施工时需要对原料进行检查，在确保无冰雪、冻块后，清除杂质、选择清洁骨料进行拌制。当使用的外加剂中含有钠离子、钾离子时，需要禁止使用活性骨料，完成取料后应该及时进行覆盖，预防杂质掺杂到原料中。

其次，砂石、骨料拌和时应该对其温度进行检测，一般以0℃以上为宜。拌和水的温度要求控制在5℃以上，对于高寒地区的拌和用水通常需要进行加热处理。除了水灰比控制在0.6以上之外，对于坍落度应该进行实验检测（通常情况下坍落度设计值低于实际值时，施工现场会采用加水的办法会产生较大的危害，所以在设计时应该根据泵送要求将其控制合适的水平），并根据实验结果合理调节拌和用水量。具体操作中的用水量可以根据热工计算、试拌方式确定，这样有利于加热温度的控制。通常情况下，加热温度宜控制在60℃以上，拌和时应该确保搅拌均匀，添加顺序宜采用骨料——加热水——粉煤灰——水泥，规避热水与水泥接触后产生假凝情况。如果添加的外加剂是粉状类型，应该采用撒投的方式，如果属于液状类型，则应该以使用要求为准进行溶液配置后再进行投放。实际操作中不同的容器要求贴上明显的标志，预防混淆造成配制失误。根据实践经验看，配置外加剂及使用，应该以每班组一次配成为宜。

第三，目前在拌制大体积混凝土时，配套的措施包括了锅炉保温棚的搭设、脚手架的设置、周围石棉瓦围圈防火措施等。需要注意的是，冬季大体积混凝土施工时的拌和时间相对长于其它季节，因此应该结合拌和经验将其延长时间间隔控制20%到25%范围内。另外，在选择拌和地点与施工地点时，应该尽量减少两地的运输距离，预防运输中的热量损失。在使用商品混凝土时应该在浇筑前，对其各项指标进行检验，并对掺入抗冻剂后的性能进行具体分析，结合分析结果采用匹配的保温措施。

第四，考虑到冬季浇筑时模板、钢筋中存在冰雪、杂物等情况，应该先对其进行清理，并对清理后的新老混凝土交接位置进行复检。在分层浇筑方案下，需要对浇筑层温度进行计算与检测，确保其在2℃以上后再进行上层混凝土浇筑作业。对于上部结构或重点工程浇筑时，要求进行连续浇筑。在预应力混凝土构件方面，应该先对浇灌部位的混凝土进行预热处理，再将其灌入孔道与立缝。在浇筑过程中的振捣宜确保均匀性、全面性，振捣棒插入深度一般在15~30cm之间，具体根据浇筑厚度进行合理调节，对于边缘进行振捣时，振捣棒与边缘的距离应该控制在10cm以上，预防对模板造成挤压开裂。

3.4混凝土养护管理控制

现代建设工程中对于大体积混凝土冬季施工中的养护管理十分重视，并且，结合产品特征创建了内容完整的养护方案。

首先，在养护环节要求先对浇筑的混凝土进行正温转入负温方面的监测，确保抗压强度在设计强度40%左右时进行专业养护。如混凝土属于C10以下的产品，则应该将强度控制在5MPa，预应力混凝土构件中的孔道与立缝浇筑后的养护要救济将其强度控制在15MPa以上。

其次，在具体养护操作方面，一般选择干燥的麻袋、草袋等作为保温材料，要求先覆盖塑料薄膜再覆盖保温材料。从养护经验看，铺设厚度宜以温度为参考指标，当温度低于0℃时应该铺设二层、三层，当温度在0℃以上时以一层为准。对于二次抹面压实后的保温养护宜控制好养护时间，一般是作业完成后即可覆盖。在拆模时，需要先对养护试块进行检测，并结合实测温度进行拆模处理等。

4结 论

大体积混凝土产品的研发、设计、生产、应用，提高了建设工程施工效率。通过以上初步分析可以看出，在冬季施工环境下，大体积混凝土受到温度、材料、工艺、技术、管理等综合因素的影响，会造成一定的病害。因此，在实际的施工过程中应该制定与施工目标匹配的温控措施。建议结合大体积混凝土冬季施工经验，提炼一些注意事项，并利用全要素分析法制作施工要素清单、细化施工技术指标，从原料进场到大体积混凝土施工养护各个环节开展精细化的施工管理工作，扩增控制效应，进而提升大体积混凝土冬季施工的全要素生产率。

参考文献

[1]赵一鸣,王振红,汪娟,等.大体积混凝土施工过程中冷却过程调整与优化分析[J].水力发电,2021,47(10):45-50.

[2]丁浩然.筏板基础大体积混凝土施工技术研究[J].江西建材,2021,11(2):86-87.

[3]赵蠡.桥梁承台大体积混凝土浇筑施工控制分析[J].四川建材,2021,47(1):102-103.

[4]李江燕.大体积混凝土施工工程全过程监测方法[J].科学技术创新,2021,19(4):126-127.

1作者简介：杨东辉（1989-），男，陕西西安人，工程师，主要从事土地工程研究。E-mail: 472378363@qq.com