摘 要：闡述了混凝土冬季施工的一般原理，介紹了混凝土冬季施工的四種方法及選擇依據。為確保由于工期限制，必須冬季施工工程的質量提供了參考。
關鍵詞：混凝土；冬季施工；措施；蓄熱法

1　前言

我國西北地區有較長的寒冷季節。由于受工期制約，許多工程的混凝土冬季施工是不可避免的。國內外對混凝土冬季施工理論和方法的探索研究認為，當環境溫度降到5 ℃時，只要采用適當的施工方法，避免新澆混凝土早期受凍，使外露混凝土與冬季氣溫保持較小溫差，也會取得像在天暖施工時的效果。

2　混凝土冬季施工的一般原理

混凝土拌和物澆灌后之所以能逐漸凝結和硬化，直至獲得最終強度，是由于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，存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相變為固相。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，當存在于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。水變成冰后，體積約增大9%，當混凝土毛細孔含水率超過91.70％界值時，結冰就會產生約2 500kg/cm2的冰脹應力。這個應力值常常大于水泥內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即早期受凍破壞）而降低強度。此外，當水變成冰后，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黏結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會在混凝土內部形成各種各樣的空隙，降低混凝土的密實性及耐久性。

由此可知，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的大量研究結果表明，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。研究還表明，混凝土受凍前預養期愈長，強度損失愈小。混凝土化凍后（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。對于預養期長，獲得初期強度較高的混凝土受凍后，后期強度幾乎沒有損失。而對于安全預養期短，獲得初期強度比較低的混凝土受凍后，后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。對于臨界強度，各國規定取值不等，我國規定為不低于設計標號的30%，也不得低于3.50MPa。

3　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3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后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、水泥的品種及價格、早強劑、減水劑、抗凍劑的性能及價格、保溫材料的性能及價格及其熱源的條件等來選擇合理的施工方法。一般來說，對于同一個工程，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，基本上采用以下4種方法。

3.1　調整配合比方法
主要適用于在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，應使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且在早期放出強度最高，一般3d抗壓強度大約相當于普通硅水泥7d的強度，效果較明顯。②盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達到臨界強度的時間。③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，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，緩沖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復合早強試水劑（摻水泥用量的5%）。⑤選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相近。