1樓：懂點工程也要懂點生活
關鍵是評估受凍的嚴重程度，在混凝土中游離的水結冰體積膨脹會破壞混凝土的組織結構，這部分是不可逆的，必需清除乾淨。
在低溫中沒有結冰的混凝土僅是強度增長受到影響，在後期加強養護中仍可增長到設計強度。這部分可以保留。
兩者之間用高標號砂漿加以銜接，但要注意所在位置，做法和施工縫處理相同。
混凝土冬季施工的一般原理
混凝土拌和物澆灌後之所以能逐漸凝結和硬化，直至獲得最終強度，是由於水泥水化作用的結果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當溫度升高時，水化作用加快，強度增長也較快；而當溫度降低到0℃時，存在於混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相（水）變為固相（水）。
這時參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強度增長相應較慢。溫度繼續下降，當存在於混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變為固相時，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。
水變成冰後，體積約增大9%，同時產生約2500千克每平方釐米的冰脹應力。這個應力值常常大於水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即旱期受凍破壞）而降低強度。此外，當水變成冰後，還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。
當冰凌融化後，又會在混凝土內部形成各種各樣的空隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。
由此可見，在冬季混凝土施工中，水的形態變化是影響混凝土強度增長的關鍵。國內外許多學者對水在混凝土中的形態進行大量的試驗研究結果表明，新澆混凝土在凍結前有一段預養期，可以增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。試驗研究還表明，混凝土受凍前預養期愈長，強度損失愈小。
混凝土化凍後（即處在正常溫度條件下）繼續養護，其強度還會增長，不過增長的幅度大小不一。對於預養期長，獲得初期強度較高（如達到r28的35%）的混凝土受凍後，後期強度幾乎沒有損失。而對於安全預養期短，獲得初期強度比較低的混凝土受凍後，後期強度都有不同程度的損失。
由此可見，混凝土凍結前，要使其在正常溫度下有一段預養期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度，一般稱臨界強度，即可達到預期效果。對於臨界強度，各國規定取值不等，我國規定為不低於設計標號的30%，也不得低於35千克每平方釐米。
混凝土冬季施工方法的選擇
從上述分析可以知道，在冬季混凝土施工中，主要解決三個問題：一是如何確定混凝土最短的養護齡期，二是如何防止混凝土早期凍害，三是如何保證混凝土後期強度和耐久性滿足要求。在實際工程中，要根據施工時的氣溫情況，工程結構狀況（工程量、結構厚大程度與外露情況），工期緊迫程度，水泥的品種及**，早強劑、減少劑、抗凍劑的效能及**，保溫材料的效能及**，熱源的條件等，來選擇合理的施工方法。
一般來說，對於同一個工程，可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案，應當用最短的工期、最低的施工費用，來獲得最優良的工程質量，也就是工期、費用、質量最佳化。目前，基本上採用以下4種方法。
調整配合比方法
主要適用於在0℃左右的混凝土施工。具體做法：①選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。
試驗結果表明，應使用早強矽酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3天抗壓強度大約相當於普通矽水泥7天的強度，效果較明顯。②儘量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達到齡期強度的時間。
③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑後生成的氣泡，相應增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩衝混凝土內水結冰所產生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。④摻加早強外加劑，縮短混凝土的凝結時間，提高早期強度。
應用較普遍的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%）和ms—f複合早強試水劑（摻水泥用量的5%）。⑤選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹係數和周圍砂漿膨脹係數相近。
蓄熱法主要用於氣溫—10℃左右，結構比較厚大的工程。做法是：對原材料（水、砂、石）進行加熱，使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以後，還儲備有相當的熱量，以使水泥水化放熱較快，並加強對混凝土的保溫，以保證在溫度降到0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。
此法工藝簡單，施工費用不多，但要注意內部保溫，避免角部與外露表面受凍，且要延長養護齡期。
外部加熱法
主要用於氣溫—10℃以上，而構件並不厚大的工程。通過加熱混凝土構件周圍的空氣，將熱量傳給混凝土，或直接對混凝土加熱，使混凝土處於正溫條件下能正常硬化。①火爐加熱。
一般在較小的工地使用，方法簡單，但室內溫度不高，比較乾燥，且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化，影響質量。②蒸氣加熱。用蒸氣使混凝土在溼熱條件下硬化。
此法較易控制，加熱溫度均勻。但因其需專門的鍋爐裝置，費用較高。且熱損失較大，勞動條件亦不理想。
③電加熱。將鋼筋作為電極，或將電熱器貼在混凝土表面，便電能變為熱能，以提高混凝土的溫度。此法簡單方便，熱損失較少，易控制，不足之處是電能消耗量大。
④紅外線加熱。以高溫電加熱器或氣體紅外線發生器，對混凝土進行密封幅射加熱。
抗凍外加劑
在—10℃以上的氣溫中，對混凝土拌和物摻加一種能降低水的冰點的化學劑，使混凝土在負溫下仍處於液相狀態，水化作用能繼續進行，從而使混凝土強度繼續增長。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉複合抗凍劑。
上述4種冬季施工方法都有利有弊，其適用範圍都受一定條件的制約。應根據工地現有條件，採用一種或兩種以上施工方法結合作用。
當環境溫度降到0 ℃左右時，混凝土施工要採取一些特殊的技術措施，這是施工界的常識。如何針對凍害原因制訂施工措施並不是一個簡單的問題。下面試結合具體工作中的一些經驗，並參考相關文獻，提出幾點看法。
混凝土的冬施措施有很多，華北地區常用的是綜合蓄熱法， 下面結合凍害原因重點**一下綜合蓄熱法的防凍機理。
1 抗凍臨界強度
1. 1 在冬季施工時，當混凝土強度達到某一界限值時，由於結構已初步形成，具備了抵抗凍脹破壞的能力，混凝土再受凍亦不會被凍壞，這一強度稱做混凝土的抗凍臨界強度。抗凍臨界強度的提出是混凝土冬季施工理論的一個重大突破，也是制訂混凝土冬施措施的重要依據。
混凝土冬季施工的關鍵就是要使混凝土儘快達到抗凍臨界強度。
1. 2 大量試驗和實踐表明，混凝土抗凍臨界強度與水泥品種、水灰比、降溫速率等多種因素有關，且素混凝土和摻防凍劑混凝土的抗凍臨界強度亦不相同，其值可按規範確定。一般說來，摻防凍劑後混凝土的抗凍臨界強度略低一些(相對空白) ，這是因為混凝土摻防凍劑後其含水量減小、冰晶變的較為分散軟弱且減弱了凍脹效果的緣故。
2 防凍劑的防凍原理
防凍劑是根據混凝土凍害機理，結合抗凍臨界強度、最優成冰率、冰晶形態轉化等理論，並總結長期冬季施工實踐研製的，一般由四種成分組成，其作用分述如下：
2. 1 早強成分
強度後才能進行下一道工序的施工。在混凝土終凝初期應避免施工荷載對樓板產生較大的振動。主要作用是加速混凝土的凝結硬化，使之儘快達到抗凍臨界強度；在達到臨界強度以後，能加快混凝土硬化速度，克服負溫、低溫造成的強度增長緩慢現象。
2. 2 引氣成分
在混凝土體內引入微米級的細小氣泡(有益氣泡) ，其作用：
1) 切割、封閉混凝土內的連通孔道(有害孔道) ，減輕凍脹時的裂紋擴充套件；
2) 引入的大量氣泡起到膨脹「緩衝器」的作用，吸收冰晶膨脹應力，減輕凍害。在混凝土內引入氣體3. 5 % ，可消化6.
6 %的體積膨脹，在成齡階段，可起到提高抗凍融能力、改善耐久性的作用。
2. 3 減水成分
其作用：1) 減少拌合水，從而減少遊離水總量，從根本上減少可凍冰的含量(但亦應保持一定含冰率) ，消除凍脹內因；2) 通過減水成分的分散作用，釋放包裹水，消除劣質水泡，使粗大冰晶轉化為細小冰晶，優化水泥水化環境，減輕脹凍壓力。
2. 4 防凍成分
多為一些有降低冰點作用的無機鹽，作用可概括如下:摻防凍組份(以nano2 ，摻2 %為例) 的水溶液冰點約為- 1. 5 ℃，當溫度降到- 1.
5 ℃時，孔隙內臨近受凍側的遊離水開始結冰，冰體內無機鹽部分析出，剩餘遊離水中鹽的濃度變大(冰點進一步降低) ；當溫度繼續下降(如降到- 5 ℃) ，又有臨近受凍側遊離水部分結冰，剩餘遊離水濃度繼續增大..，持續這一過程，直到亞硝
酸鈉最低共溶點出現，孔內全部遊離水結成冰。由此可見，防凍成分的作用是在連續降溫過程中保持混凝土體內始終有一定的液相水存在(過冷水) ，使水泥水化能持續進行(儘管此時水化速度已較常溫大為減慢) 。
由此可見:防凍劑的防凍機理是綜合性的，是多種效果的綜合體現。世界上並不存在某種一摻就靈的防凍劑，「防凍」只是最終的效果，它是通過早強、引氣、減水、防凍等因素共同作用而實現的。
而且防凍劑的使用效果與工程的施工情況也有關係，所以說混凝土的冬季施工是一個典型的系統工程，必須通盤考慮。
3 防凍劑的正確使用
3. 1 正確理解「使用溫度」
任何一種符合標準的防凍劑產品，都有一個明確的「使用溫度」(如- 15 ℃、- 20 ℃) ，說使用溫度就是「允許混凝土施工的溫度」並不錯誤，但應著重與混凝土抗凍臨界強度聯絡起來理解，即在環境溫度降到外加劑「使用溫度」前，混凝土必須達到抗凍臨界強度，這樣混凝土才是安全的，否則混凝土有可能被凍壞。混凝土的使用溫度越低，說明該防凍劑的防凍效果越好，混凝土越有更多的時間(含負溫區) 來增長強度，從而達到抗凍臨界強度的可能性大大增加。
目前國內生產的混凝土防凍劑的使用溫度多在- 10 ℃～ - 15 ℃之間(可適用於日最低- 15 ℃～ - 20 ℃的情況) ，溫度再低，防凍劑配方設計難度越大，不確定因素也增加，從這個角度講，多數情況下沒有必要非得要求防凍劑的使用溫度一定低於施工時的最低環境溫度，關鍵是必須在溫度降到防凍劑使用溫度前就使混凝土達到抗凍臨界強度。
3. 2 採取覆蓋保溫措施
綜合蓄熱法的基本做法是覆蓋加摻防凍劑，必要時對水和砂石料進行加熱。覆蓋的作用是使水泥水化熱量和原材料加熱熱量留在混凝土內部的時間長一些，儘量延長水泥正溫水化時間， 這一點非常重要。保溫做得越好，混凝土降到外加劑「使用溫度」 的時間越長，越有時間達到抗凍臨界強度。
為達到這個效果，覆蓋材料的種類和厚度應結合外加劑的使用溫度、抗凍臨界強度、環境溫度等因素通過熱工計算確定。
3. 3 搞好施工組織
防凍劑的使用效果必須通過良好的攪拌、振搗來實現，攪拌延長30 min 是為了使外加劑更充分的混合，外加劑攪拌不勻甚至會引發事故。再者防凍劑有一個最佳攪拌時間和最佳振搗時間問題，過度會使其中的引氣量減小，不足又會使其中的氣泡分佈不均甚至產生粗大劣質氣泡，這些都會對防凍不利。此外，最大限度縮短運送距離，攪拌站搭設保溫棚，輸送管外裹保溫套，架子車覆蓋保溫被，工序銜接緊湊等措施都是為了提高混凝土的入模溫度，延長正溫養護時間，儘快達到抗凍臨界強度。
3. 4 熱工計算
熱工計算主要參照湖南大學吳震東提出的「吳震東公式」進行，它有多方面的用途，在華北地區主要用來做驗證性計算。要點是:
1) 根據原材料和環境溫度計算混凝土的入模溫度， t ；
2) 計算混凝土由此溫度降至防凍劑規定溫度所需的時間，h ；
3) 根據成熟度公式計算在上述養護時間內混凝土能達到的強度，mpa ；
4) 比較該強度是否大於抗凍臨界強度，確定冬施方案是否可行；
5) 施工時留置同條件試塊，在環境溫度降至防凍劑使用溫度的前1 d 檢驗其實際強度，看是否達到抗凍臨界強度。
3. 5 掌握防凍劑摻量
有人將說明書上的摻量視為基準摻量，施工時根據實際溫度上下調整，這種做法是冒險的。一般地，比較正規的防凍劑產品在配方設計時摻量與使用溫度都是一一對應的，不存在調整問題。防凍劑的多陣列份都有最優摻量問題，適用範圍十分狹窄，摻量與功效並非線性關係。
比如將3 %摻為4 %，各組份將都增加33 %，很可能造成因含氣量增加導致強度下降(約5 %～10 %) ； 因na2so4 、nano3 增加致使鹼含量增高而對耐久性不利。若由3 %變成2 % ，則功效肯定不是減少33 %的問題，而是更多。不僅防凍劑，其他外加劑亦是如此。
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