低温施工对混凝土性质影响综述

低温施工对混凝土性质影响综述

张世鹏

中铁十九局集团第六工程有限公司  江苏省无锡市  214000

摘要：混凝土是由水泥、集料、拌和用水及外加剂等组成的混合物。混凝土在拌制的过程中会发生关于水泥的水化反应，而水泥的水化反应速度与温度、水泥细度都具有十分密切的关系，故此，为减少低温施工对混凝土性质的影响，本文从混凝土水化反应入手，引出低温施工对混凝土性质的具体影响，并在此基础上，提出了混凝土低温施工方法：蓄热法、外部加热法、调整配合比法。

关键词：低温；混凝土；施工；混凝土性质

前言：《建筑工程冬期施工规程》规定：若室外温度连读5天小于5℃，则视为建筑工程进行冬期施工。混凝土是建筑工程的必要材料，而低温施工会对混凝土性质造成一定的影响，进而增加冬季施工风险。故此，本文从实际出发，对低温施工对混凝土性质造成的影响展开了相关探讨。

1.混凝土水化反应

1.1混凝土水化反应机理

简单来说，砂石材料+水泥+水，即为混凝土[1]。混凝土的水化反应符合无机物化学反应的一般规律，混凝土中水泥所包含的活性物质和水的作用过程如下所示：

+2→

从反应过程上来看，水和水泥进行结合后，会形成一种强大较高的结晶物。并且通过反应公式我们也可以发现：水化反应反应了混凝土从松散状态到塑性状态的变化。

1.2温度对混凝土凝结时间的影响

水和水泥在进行化学反应的过程中，会释放出热量，进而达到实现混凝土凝固、增强混凝土强度的目的。但一旦出现低温情况，则会使水化速度降低，进而导致混凝土凝固时间缓慢、混凝土抗压强度降低（如表1所示）。

表1 混凝土的大约凝固时间随温度的下降而增加

混凝土的最佳温度为70°F。从表1可以得出结论：当温度降至30°F时，混凝土的凝固时间增加了1倍以上，即温度变化对水泥凝结时间的影响较大。

2.低温施工对混凝土性质的影响

相关试验和资料表明：低温情况下，混凝土的初凝时间和终凝时间会有所延长，会对饰面工序的进行产生一定的影响。低温会降低水泥的水化速率，若混凝土凝结后遭受负温，将导致不规则裂缝和强度损失；混凝土浇筑后短时间内若受负温影响，则一次冻融循环所导致的性能降低不能再恢复。

2.1低温对混凝土早期性能的影响

低温情况下，混凝土的物理学性能会发生变化，导致混凝土浇注的初凝时间和终凝时间均有所延长，尤其对终凝时间影响较大[2]。与此同时，在低温的环境下，混凝土表面所产生的水蒸气会凝结成泌水，此时若在没有经过任何处理的情况下进行抹面工程，会将泌水压入混凝土中，进而增加水灰比，此时，混凝土的强度、表面抗渗性、含气量等都会有明显的降低。基于此，在对混凝土材料进行设计时，应加强对泌水产生情况的考虑，并采取有效措施，清除泌水。若混凝土在早期出现受冻情况，则还会破坏结构，致使混凝土后期强度下降。

2.2低温对混凝土强度的影响

低温施工时，混凝土会在一定程度上出现水化情况，且混凝土强度增长速度与气温下降呈正比例关系，温度逐渐下降时，混凝土强度的增长速度也会有所降低。若施工温度持续在5℃左右，则水化作用相对较慢，若施工温度持续在0℃左右，则水化作用会停止。此外，在混凝土出现冻结时，温度、湿度、含气量等会成为影响混凝土硬化程度的主要因素。

冻结时，混凝土中游离的水会出现结冰现象，导致水分体积膨胀，并会在混凝土内部产生相应的冻胀应力，若抵抗冻胀力大于初期强度，则混凝土内部一定会出现裂缝现象。在该种情况下，钢筋周围也会出现水膜，此时钢筋与混凝土之间的粘结力就会降低，混凝土的强度也会自然而然降低。通过相关试验和资料调查发现：新拌混凝土若在1天内受到冻害，则混凝土的抗压强度会降低至45%-55%，并且混凝土的耐久性会受到极大的干扰。

3.混凝土低温施工方法

低温施工时，相关单位应当根据实际气温情况、工期紧迫程度、水泥品种等合理选择混凝土低温施工方法。这既可以实现工期、费用、质量最佳化，还可以确保相关工程的顺利开展。

3.1蓄热法

蓄热法一般用于-10℃左右的低温工程和结构比较厚大的工程。蓄热法的具体应用过程为：在混凝土搅拌、运输、浇灌之前对相关原材料进行加热（水、砂、石），以保证其在搅拌、运输、浇灌的过程中具备一定的热量，确保水泥始终具有较快的水化放热速度。同时，这还可以实现对混凝土的有效保温：即在施工温度降到0℃之前，混凝土都会拥有足够的抗冻能力。

3.2外部加热法

外部加热法一般用于-10℃以上的低温工程和结构不厚大的工程。外部加热法的主要工作原理为：通过对混凝土构件附近的空气等进行加热，间接地将热量传递给混凝土，或采取外部措施直接对混凝土进行加热，这两种方法均能保证混凝土处于正常的温度下，并能正常硬化。加热方法有：1、电加热。电加热主要是将钢筋作为电极，将电能转化为热能，以有效提高混凝土的温度。该种方法具有易控制、热量损失小的特点；2、蒸汽加热。蒸汽加热主要是依靠蒸汽形成湿热条件，进而促进混凝土硬化。该种方法具有费用高、热损失大的特点；3、火炉加热。火炉加热通常用于较小的工地中，主要工作原理为：通过释放二氧化碳使新浇混凝土表面碳化。该种方法会在一定程度上影响混凝土的质量。

3.3调整配合比法

调整配合比法主要适用于0℃左右的混凝土施工。调整配合比法的具体应用过程为：（1）根据实际需要选择适当品种的水泥，以提高混凝土抗冻性。如，可使用早强硅酸盐水泥；（2）在允许的情况下降低水灰比，稍增水泥用量，以达到增加水化热量，缩短达到龄期强度时间的目的；（3）掺用引气剂，即在保证混凝土配合比不变的情况下，使用引气剂，达到增加水泥浆体积、提高拌合物流动性、缓冲混凝土内部水压力、提高混凝土抗冻性的目的；（4）使用早强外加剂缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。通常情况下，早强外加剂包括硫酸钠、复合早强试水剂等；（5）根据周围砂浆膨胀系数选择使用颗粒硬度高和缝隙少的骨料，保证其膨胀系数与周围砂浆膨胀系数相近。

结束语：低温会对混凝土性质造成一定的影响，故此，要根据低温对混凝土产生的具体影响，结合实际施工情况，合理选择混凝土低温施工方法，以保证混凝土的使用效果。
    参考文献：

[1]  周欢欢. 铁路桥梁混凝土冬季低温施工技术[J]. 消费导刊,2020(4):57-57.

[2] 何淅淅,孔令钊,周笋. 低温养护粉煤灰混凝土棱柱抗压性能的试验研究[J]. 建筑结构,2020,50(13):38-43.

[3] 于沛杰,姜珍珍,修仕涛. 道路桥梁冬季施工中混凝土浇筑施工技术研讨[J]. 工程建设与设计,2020(23):204-205,208-208.