淺談冬期負(fù)溫砼的施工

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一、前言： 

根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程》JGJ104－97的規(guī)定，當(dāng)室外平均氣

溫連續(xù)五天穩(wěn)定低于5℃時，建筑工程施工即進(jìn)入冬期施工。由于砼外加劑應(yīng)用技術(shù)的日益完善、規(guī)范，加之既有防凍、又有早強(qiáng)、減水、引氣等多種功能的復(fù)合防凍劑在工程上的成功使用，使砼結(jié)構(gòu)工程在冬季負(fù)溫下連續(xù)澆注成為現(xiàn)實。而摻防凍劑的負(fù)溫砼因其施工技術(shù)簡便、養(yǎng)護(hù)條件簡單，已成為建筑業(yè)砼結(jié)構(gòu)工程冬期施工的首選。但由于臨近年終出現(xiàn)的“搶工期”和對負(fù)溫砼施工特點(diǎn)和技術(shù)要求的不重視，因氣溫變化或拆模偏早造成結(jié)構(gòu)砼受凍或樓層板砼裂縫的質(zhì)量缺陷也常有發(fā)生，給結(jié)構(gòu)安全使用或外觀質(zhì)量留下缺陷，應(yīng)引起重視并采取措施加以克服。

根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程》和《砼外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》，參考《冬期施工手冊》，結(jié)合近年來砼冬期施工的經(jīng)驗教訓(xùn)，本文擬對負(fù)溫砼的施工和注意事項進(jìn)行探討。

二、負(fù)溫砼施工定義和防凍劑作用機(jī)理： 

1、定義：所謂負(fù)溫砼施工是指當(dāng)室外氣溫較低（－5℃～－20℃）的情況下，在砼中摻加防凍劑（復(fù)合防凍劑）與經(jīng)加熱的砼原材料一起攪拌而成的砼澆筑成型后，在裸露的砼表面做簡單的保溫覆蓋，使砼在負(fù)溫養(yǎng)護(hù)期硬化，并在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)到一定強(qiáng)度的砼施工方法。

2、防凍劑的作用機(jī)理：砼中摻加的防凍劑（復(fù)合防凍劑）其主要功能是使砼內(nèi)的水泥在負(fù)溫下不斷進(jìn)行水化反應(yīng)，使砼達(dá)到早期強(qiáng)度并在負(fù)溫下免遭凍害，其作用機(jī)理為：

1）防凍組分：在負(fù)溫養(yǎng)護(hù)期間，降低水的冰點(diǎn)，使砼內(nèi)保有液相，為砼中的水泥有較長時間進(jìn)行水化反應(yīng)提供條件；

2）早強(qiáng)組分：在砼內(nèi)有液相存在的條件下，促使水泥盡快水化，使砼盡早獲得強(qiáng)度；

3）減水組分：降低砼的單位用水量，以減少砼內(nèi)的游離水含量，從而減少或避免砼早期凍害；

4）引氣組分：在砼中產(chǎn)生一定量的微細(xì)泡孔，以減輕或消除砼中游離水或液相溶液因凍脹引起的凍害。

三、負(fù)溫砼的技術(shù)要求： 

1、防凍劑（復(fù)合防凍劑）的選擇：其品種應(yīng)根據(jù)工程情況、砼性質(zhì)、水泥品種、氣溫條件、保溫措施、工期要求綜合考慮，其質(zhì)量應(yīng)符合《砼外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》和國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《砼防凍劑》的相關(guān)規(guī)定；出廠有產(chǎn)品合格證和質(zhì)量檢驗報告；進(jìn)場應(yīng)檢查有無沉淀結(jié)晶（溶液）或受潮結(jié)塊（粉狀），并按規(guī)定取樣委托有資質(zhì)的檢測部門復(fù)驗合格才能使用。當(dāng)用于與水接觸（水池側(cè)壁）或潮濕環(huán)境的地下防水砼時，每立方砼內(nèi)防凍劑帶入的堿含量不得超過1公斤；現(xiàn)場儲存時，溶液型產(chǎn)品要有保溫措施，粉狀產(chǎn)品在氣溫低于－10℃時應(yīng)放入暖棚存放。

2、水泥：應(yīng)與防凍劑（復(fù)合防凍劑）相容，優(yōu)先使用硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級不低于32.5級，不宜選用火山灰硅酸鹽水泥，禁止使用高鋁水泥；水泥進(jìn)場有出廠合格證和性能檢測報告（7天），并按規(guī)定取樣復(fù)驗合格使用；出廠時間或儲存時間超過3個月時，必須重新取樣復(fù)驗合格才能使用；當(dāng)室外氣溫低于－10℃時應(yīng)放入暖棚存放。

3、粗細(xì)骨料：應(yīng)清潔，不得含冰雪等凍塊和易凍裂物；進(jìn)場有合格證，并按規(guī)定取樣復(fù)驗合格使用；當(dāng)室外氣溫低于－10℃時，宜放入暖棚內(nèi)存放或覆蓋苫布保溫，防止冰雪進(jìn)入。

4、拌合水：使用經(jīng)加熱至一定溫度的自來水或潔凈天然水，使用天然水應(yīng)取樣復(fù)驗合格。

5、配合比設(shè)計：應(yīng)按《普通砼配合比設(shè)計規(guī)程》JGJ55-2000的要求進(jìn)行，防凍劑以水泥重量的百分率表示；當(dāng)摻有引氣組分時，砂率可降低2～3％；最大水灰比和水泥最小用量應(yīng)根據(jù)砼設(shè)計強(qiáng)度等級確定并符合《砼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、《地下防水工程質(zhì)量驗收規(guī)范》、《砼外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，通常水灰比不大于0.6（普通砼）或0.55（地下防水砼），水泥最小用量不少于300kg/m³（普通砼）或280 kg/m³（摻粉煤灰等活性摻合料的大體積砼或地下防水砼），對重要的承重結(jié)構(gòu)或薄壁（板）結(jié)構(gòu)，最小水泥用量宜增加10％。

使用預(yù)拌砼時，其配合比設(shè)計和試配由廠方負(fù)責(zé)，現(xiàn)場攪拌應(yīng)按結(jié)構(gòu)砼設(shè)計強(qiáng)度等級和預(yù)期可能出現(xiàn)的最低氣溫提前委托有資質(zhì)的試驗室進(jìn)行試配并提供配合比通知單。

四、負(fù)溫砼的施工： 

1、原材料的加熱：應(yīng)根據(jù)不同的環(huán)境溫度進(jìn)行處理。當(dāng)氣溫低于－5℃時，主要通過加熱拌和水解決，預(yù)先根據(jù)出罐（預(yù)拌砼）、出機(jī)（現(xiàn)場拌制砼）溫度經(jīng)熱工計算確定拌和水的加熱溫度，但不得高于80℃；當(dāng)氣溫低于   －10℃時，在加熱水的同時，對骨料進(jìn)行加熱，但加熱溫度不得高于65℃且不得燒灼骨料；也可用蒸汽直接加熱骨料；水泥及粉狀防凍劑不得加熱。拌和水和骨料的加熱最高溫度符合表1的要求：

表1

項    目

拌合水

骨料

強(qiáng)度等級小于42.5級的普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥

80℃

60℃

強(qiáng)度等級大于42.5級的普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥

60℃

40℃

2、防凍劑（復(fù)合防凍劑）的摻加：成品防凍劑（復(fù)合防凍劑）有溶液和粉狀兩種產(chǎn)品，宜優(yōu)先使用粉狀產(chǎn)品，如有受潮應(yīng)先將結(jié)塊破碎過篩，并按配合比計量準(zhǔn)確后摻在水泥面上再與骨料攪拌均勻；如使用溶液產(chǎn)品，應(yīng)事先按溶液濃度和施工配合比的要求經(jīng)計算確定用量后摻入拌和水中再與砼混合物攪拌均勻。

3、砼攪拌：

1）防凍劑（復(fù)合防凍劑）的品種應(yīng)根據(jù)砼澆注后五天內(nèi)預(yù)報出現(xiàn)的最低氣溫確定；當(dāng)最低氣溫分別為－5～－10℃，－10～－15℃，－15～－20℃時，應(yīng)分別選用規(guī)定為－5℃、－10℃、－15℃的防凍劑（復(fù)合防凍劑）。

2）防凍劑的摻量通過試驗確定，攪拌時嚴(yán)格計量，當(dāng)為自動計量時，事先對計量設(shè)備校驗準(zhǔn)確，當(dāng)為非自動計量時，事先應(yīng)按配合比用量提前稱量，攪拌時由專人負(fù)責(zé)摻加，確保摻量準(zhǔn)確。

3）嚴(yán)格控制砼的水灰比，凡由骨料帶入的水（包括蒸汽加熱帶入的水分）及防凍劑溶液帶入的水分，事先均應(yīng)計算清楚，并從拌和水中扣除。

4）砼攪拌前，應(yīng)用熱水或蒸汽沖洗攪拌機(jī)，砼攪拌的時間應(yīng)較常溫時延長50％；攪拌時，如拌和水溫度超過65℃，應(yīng)先放入骨料和熱水，待攪拌水溫降至40℃左右時，再加入水泥和防凍劑（復(fù)合防凍劑）攪拌至規(guī)定時間，以確保水泥不“假凝”并保證砼有良好的和易性及拌和物溫度均勻，以利澆注成型后砼強(qiáng)度的發(fā)展和增長。

5）砼出罐（機(jī)）溫度不得低于15℃（嚴(yán)寒地區(qū)）或10℃（寒冷地區(qū)），砼的入模溫度不得低于10℃（嚴(yán)寒地區(qū)）或5℃（寒冷地區(qū)），以保證砼澆注成型后有一段正溫養(yǎng)護(hù)期，以利于砼早期強(qiáng)度的增長和及早達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度，避免遭受低溫凍害。

4、砼的運(yùn)輸：現(xiàn)場采用泵送澆筑砼時，泵送管距離宜短，外側(cè)綁扎保溫材料（干草袋、麻袋等），砼輸送泵宜搭設(shè)暖棚并提前維修好，確保性能良好、泵送正常；采用預(yù)拌砼時，運(yùn)輸罐車應(yīng)進(jìn)行保溫，運(yùn)輸速度宜快，運(yùn)距宜短，倒運(yùn)次數(shù)要少，特別在城市內(nèi)施工時，事先應(yīng)對運(yùn)輸線路進(jìn)行實地考察，選擇最短運(yùn)距并盡可能避開城市上下班交通擁擠高峰，以盡可能減少砼運(yùn)輸、等候中的熱損失。

5、砼的澆注與振搗：

1）砼澆注前應(yīng)清除模板和鋼筋上的冰雪和污垢，清除宜用熱風(fēng)而不得用蒸汽直接融化，防止再度結(jié)冰，有條件時可用熱風(fēng)對模板、鋼筋進(jìn)行預(yù)加熱。

2、砼運(yùn)至現(xiàn)場后應(yīng)立即入模澆注，并隨澆隨振連續(xù)作業(yè)，銜接時間不得超過15min，并確保砼振搗密實；砼澆注時分層厚度應(yīng)按使用振搗器而定，對用插入式振搗的梁、墻、柱及厚板（≥200mm），澆注厚度不得大于振搗器作用長度的1.25倍，振搗時不得碰撞模板、鋼筋、預(yù)埋件，插點(diǎn)的間距不得大于振搗器作用半徑的1.5倍，延續(xù)振搗的時間應(yīng)使砼表面呈浮漿和不再沉降，通常為20～30s；對厚度≤200mm的平臺樓板宜采用平板式振動器振搗，移動的間距應(yīng)保證振動平板能覆蓋振實部分的邊緣不小于50mm，延續(xù)振搗時間為30～40s，

6、砼的養(yǎng)護(hù)：

1）砼澆注振搗平倉成型后，應(yīng)立即對裸露的砼表面用一層塑料薄膜（保濕）和二層保溫材料（保溫）覆蓋，嚴(yán)禁澆水養(yǎng)護(hù)。遇有大風(fēng)應(yīng)提前安排人員對保溫覆蓋進(jìn)行壓實加固，大風(fēng)過后應(yīng)及時檢查維護(hù)，防止砼表面因風(fēng)干失水引起干縮裂縫；對墻、柱、板等邊角易受凍部位，保溫覆蓋應(yīng)嚴(yán)實。

2）砼初期養(yǎng)護(hù)的日平均氣溫不得比選用防凍劑（復(fù)合防凍劑）的規(guī)定溫度低5℃，否則應(yīng)加厚保溫層數(shù)。

3）當(dāng)砼溫度降至選用防凍劑（復(fù)合防凍劑）的規(guī)定溫度時，砼的強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度，即當(dāng)最低氣溫分別不低于－10℃、－15℃、－20℃時，砼的臨界抗壓強(qiáng)度應(yīng)不得小于3.5、4.0、5.0Mpa，此后砼的保溫可不考慮。

4）負(fù)溫砼養(yǎng)護(hù)的最短時間應(yīng)根據(jù)砼設(shè)計溫度（或防凍劑規(guī)定溫度）確定，并符合表2的要求：

表2

砼設(shè)計（或防凍劑規(guī)定）溫度℃

最短養(yǎng)護(hù)時間（天）

－5

5

－10

9

－15

14

－20

25

5）拆模后砼的表面溫度如與周圍環(huán)境溫度之差大于20℃時，應(yīng)對裸露的砼表面進(jìn)行保溫覆蓋。

7、砼的測溫：

1）砼的測溫包括環(huán)境氣溫、原材料、砼出機(jī)（罐）、入模、澆筑、養(yǎng)護(hù)等溫度的測試：

（1）    環(huán)境氣溫測量：每晝夜按8、12、14、20點(diǎn)分4次測量；

（2）    拌合材料（含溶液防凍劑）溫度測量：每工作班不少于3次；

（3）    砼出機(jī)（罐）溫度：每2h測量一次；

（4）    砼入模溫度和澆筑完后的砼溫度：每2h測量一次；

（5）    砼養(yǎng)護(hù)期測溫：在砼達(dá)受凍監(jiān)界強(qiáng)度前，每隔2h測一次，達(dá)受凍臨

界強(qiáng)度后每隔6h測一次；超過養(yǎng)護(hù)期，在氣溫發(fā)生變化時抽測。砼養(yǎng)護(hù)溫度測量的同時應(yīng)測定環(huán)境溫度。

對使用預(yù)拌砼時，（1）～（3）項由廠方負(fù)責(zé)測量，（4）～（5）項由施工現(xiàn)場測量，測溫應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，并按要求格式詳細(xì)記錄清楚。

2）測溫點(diǎn)的布置：砼澆注前，選定有代表性的部位或易受凍部位設(shè)置測溫點(diǎn)，砼澆注時在該部位埋設(shè)測溫頭或測溫管，測溫管用直徑10mm的白鐵管制做（一端封口），內(nèi)盛廢機(jī)油，管口用保溫材料塞住，埋入砼內(nèi)深度100～200mm，或墻、板厚度的1/2（墻、柱向下斜插），并做好編號，繪制平面布置示意圖。

3）測溫時，將溫度計或測溫元件插入管中，并加以覆蓋。溫度計在管中保留不少于5min，取出后迅速讀數(shù)記錄，也可用自動式測溫計放入管中后記錄其顯示的穩(wěn)定溫度。

4）測溫結(jié)束后，負(fù)責(zé)測溫的人員整理好測溫記錄，連同原始記錄經(jīng)項目技術(shù)負(fù)責(zé)人審核后交項目資料員歸檔。

8、試塊留置：負(fù)溫砼施工時，除按規(guī)定留置強(qiáng)度（抗?jié)B）標(biāo)養(yǎng)試塊和同條件養(yǎng)護(hù)拆模試塊外，尚應(yīng)在澆注地點(diǎn)每次增留二組同條件養(yǎng)護(hù)試塊和一組同條件養(yǎng)護(hù)抗?jié)B試塊（防水砼），一組在環(huán)境溫度達(dá)防凍劑規(guī)定溫度時檢測，檢測結(jié)果作為檢驗砼強(qiáng)度是否達(dá)抗凍監(jiān)界強(qiáng)度的依據(jù)，另一組（含抗?jié)B試塊）與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)28天再轉(zhuǎn)入標(biāo)養(yǎng)28天后檢測，以檢驗砼的實際抗凍（抗?jié)B）強(qiáng)度等級。

五、負(fù)溫砼的適用范圍： 

根據(jù)《建筑工程冬期施工規(guī)程》的規(guī)定，負(fù)溫砼適用于不易加熱保溫且對強(qiáng)度增長無特殊要求的結(jié)構(gòu)工程，“如圈梁、過梁、挑檐、地面、梁柱接頭以及高空中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的現(xiàn)澆砼和鋼筋砼工程”（冬期施工手冊，1998年9月中國建筑工業(yè)出版社二版），由于各類砼外加劑和復(fù)合防凍劑的廣泛應(yīng)用，冬期砼施工越來越廣泛，負(fù)溫砼已突破了規(guī)程和冬期施工手冊的范圍，擴(kuò)展到高強(qiáng)砼、抗?jié)B砼等范圍，因此在《砼外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119－2003中明確：“有機(jī)化合物及無機(jī)鹽復(fù)合防凍劑及復(fù)合型防凍劑可用于素砼、鋼筋砼及預(yù)應(yīng)力砼工程”，同時強(qiáng)調(diào)，防凍劑與其它品種的外加劑（如高效減水劑、防水劑、泵送劑等）共同使用時，應(yīng)先進(jìn)行試驗，滿足要求方可使用。

六、負(fù)溫砼施工應(yīng)注意事項： 

1、負(fù)溫砼施工，關(guān)鍵是選好防凍劑品種，應(yīng)根據(jù)砼性質(zhì)和澆注后5天內(nèi)可能出現(xiàn)的最低氣溫優(yōu)先選用與之相適應(yīng)溫度的成品復(fù)合防凍劑。為施工方便，復(fù)合防凍劑宜為粉狀成品，使用前必須按規(guī)定取樣復(fù)檢合格，摻量經(jīng)試驗確定并嚴(yán)格計量，與其它外加劑復(fù)合使用必須事先進(jìn)行相容性試驗合格。

2、水泥應(yīng)優(yōu)先使用強(qiáng)度等級不低于32.5級的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，為砼提供較大的水化熱和較高的早期強(qiáng)度，并對砼后期強(qiáng)度增長有利。

3、使用的粗細(xì)骨料和拌合水應(yīng)預(yù)先加熱，加熱溫度應(yīng)通過熱工計算確定。當(dāng)室外氣溫低于－5℃時，主要通過加熱拌合水解決，當(dāng)水溫高于65℃時應(yīng)先與骨料拌和使水溫降至40℃，再與水泥和防凍劑攪拌；當(dāng)室外氣溫低于－10℃時，在加熱水的同時對骨料進(jìn)行加熱，骨料加熱不得高于65℃且不得燒灼；水泥和粉狀防凍劑應(yīng)放在暖棚內(nèi)保溫，而不得通過加熱提高溫度。

4、砼攪拌應(yīng)根據(jù)拌和水、骨料的加熱情況控制好投料程序，攪拌時間不得少于常溫時間的1.5倍；由骨料、溶液防凍劑帶入的水量應(yīng)從拌合水中扣除，確保砼水灰比不變。

5、嚴(yán)格控制好砼出罐（預(yù)拌砼）、出機(jī)（現(xiàn)場拌制砼）溫度和砼入模溫度符合規(guī)范規(guī)定，為減少砼運(yùn)輸、澆注中的熱損失，砼運(yùn)至現(xiàn)場后應(yīng)立即澆注，做到隨澆隨振連續(xù)作業(yè)。

6、重視砼澆注成型后的保溫養(yǎng)護(hù)，在砼澆注成型后應(yīng)立即覆蓋一層塑料薄膜和二層保溫材料進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，防止砼水化熱的散失，確保砼早期強(qiáng)度增長和免遭天氣降溫的凍害影響；對使用大模板的墻、柱砼，拆模后應(yīng)立即用塑料薄膜捆纏和掛干草簾（麻袋、棉氈）被等保溫材料，對轉(zhuǎn)角等易受凍部位更應(yīng)覆蓋嚴(yán)實。此外，由于負(fù)溫砼強(qiáng)度增長較常溫為慢，故在樓層平臺樓板砼施工時，應(yīng)增加模板及支撐系統(tǒng)的投入量，延長樓層砼的養(yǎng)護(hù)時間，樓層砼模板及支撐的拆除不宜只按同條件養(yǎng)護(hù)拆模試塊的檢測值控制，而宜通過驗算施工荷載下樓板砼的承載力能否足以承擔(dān)其上樓層傳遞下來的荷載來確定，防止拆模后因樓層砼承載力不足造成樓板裂縫。

7、重視負(fù)溫砼的測溫檢查，確保當(dāng)室外氣溫降至防凍劑規(guī)定溫度前檢驗留置的砼同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度滿足抗凍臨界強(qiáng)度的要求。

8、負(fù)溫砼施工時結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度檢驗試塊的留置問題，根據(jù)《砼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的要求，結(jié)構(gòu)砼強(qiáng)度評定除留置相應(yīng)的標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度試塊外，尚應(yīng)按結(jié)構(gòu)構(gòu)件、部位、砼設(shè)計強(qiáng)度等級留置必要的結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度檢驗同條件養(yǎng)護(hù)試塊，齡期不得少于14天，不大于60天，累計溫度不大于600℃，平均溫度低于0℃時不計，但冬期負(fù)溫砼施工時，平均氣溫均較低，滿足規(guī)范條件有一定困難。建議其結(jié)構(gòu)實體強(qiáng)度同條件養(yǎng)護(hù)試塊宜按《砼外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》有關(guān)防凍劑中質(zhì)量控制的規(guī)定留置“與工程同條件養(yǎng)護(hù)28天再標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天”的抗凍試塊來代替，到期后檢驗砼的抗凍強(qiáng)度代替相應(yīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實體檢驗強(qiáng)度。