低溫對水泥混凝土質(zhì)量的影響及控制措施

  1  低溫條件對混凝土性能的影響

  1.1 低溫條件對混凝土早期性能的影響

  經(jīng)試驗證明：混凝土澆筑時，如其溫度越低，則其初凝時間與終凝時間均會延長，相比之下終凝時間延長的更為明顯。低溫條件下，混凝土坍落度一般不宜超過100mm，且盡量減少泌水并盡早凝結(jié)。在低溫條件下，泌水會在混凝土表面停留很長一段時間，這會影響到飾面工序的正常進(jìn)行?；炷帘砻婷谒刺幚砭瓦M(jìn)行飾面是造成的混凝土表面缺陷的一個主要原因，若在抹面過程中將表面泌水壓入混凝土中，則會使表面部分的水灰比增大，造成強(qiáng)度、含氣量和表面抗?jié)B性的降低等問題?；炷敛牧显O(shè)計時應(yīng)考慮到盡量減少泌水，若施工過程中出現(xiàn)泌水，則應(yīng)在抹面之前將其清除。

  1.2 低溫條件對混凝土強(qiáng)度的影響

  低溫條件會降低水泥的水化速率，從而影響混凝土的強(qiáng)度發(fā)展。若新拌混凝土受到凍結(jié)且溫度維持在-10℃左右時，則水泥的水化和強(qiáng)度發(fā)展都將停止。若混凝土在凝結(jié)之后而抗拉強(qiáng)度尚未達(dá)到能夠抵抗結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹力即遭受負(fù)溫影響時，則由結(jié)冰引起的混凝土脹裂將導(dǎo)致不可恢復(fù)的不規(guī)則裂縫和強(qiáng)度損失。新拌混凝土在24小時齡期內(nèi)若遭受凍害，其28天齡期的抗壓強(qiáng)度會降低50%左右，同時會引起混凝土表面剝落和耐久性的降低。

  1.3 低溫條件對混凝土體積穩(wěn)定性的影響

  對處于低溫條件下的混凝土結(jié)構(gòu)，其表面溫度的降低速率比內(nèi)部要明顯的多，從而產(chǎn)生較大的溫度梯度和由此引起的溫度應(yīng)力，若混凝土的抗拉強(qiáng)度尚不足以抵抗該溫度的應(yīng)力，混凝土表面便會產(chǎn)生不規(guī)則的可見或不可見裂縫。這些裂縫絕大多數(shù)是不可恢復(fù)的，并且會在荷載作用下逐漸擴(kuò)展，慢慢成為侵蝕性成分進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道，也正是這些裂縫的存在使得混凝土長期耐久性大大降低。

  1.4 低溫條件對混凝土抗凍耐久性的影響

  混凝土的抗凍耐久性與經(jīng)受第一次凍融循環(huán)時該混凝土的齡期有關(guān)，但混凝土在早齡期的抗凍性與遭受多次凍融循環(huán)的成熟混凝土的抗凍性之間，不存在直線比例關(guān)系。而真正與混凝土抗凍耐久性有關(guān)的是混凝土的抗拉強(qiáng)度和孔隙飽水程度。混凝土在澆筑后的很短齡期內(nèi)若遭受負(fù)溫影響，則會由于尚未達(dá)到足夠的抗拉強(qiáng)度且內(nèi)部孔隙處于高度的飽水狀態(tài)，一次凍融循環(huán)造成的性能降低是不可恢復(fù)的。

  2  施工過程中的溫度控制措施

  雖然低溫條件給混凝土澆筑帶來了很多負(fù)面影響，但是在我國北方一些地區(qū)，每年處于低溫條件的時間很長，為了能盡量延長混凝土結(jié)構(gòu)施工時間，且盡量避免新澆筑混凝土遭受冰凍的影響，可采取一些預(yù)防保護(hù)措施。

  2.1 改善混凝土配合比

  低溫條件澆筑混凝土?xí)r，為減少冬季臨時防護(hù)的時間，需要混凝土具有較高的早期強(qiáng)度，通過如下方法可適當(dāng)提高混凝土的早期強(qiáng)度。①使用早強(qiáng)型水泥，在混凝土結(jié)構(gòu)不受硫酸鹽腐蝕時，可以采用C3S、C3A含量較高的水泥，因為這類水泥水化比較快，而且釋放的水化熱較高，利于混凝土凝結(jié)硬化和早期強(qiáng)度的發(fā)展。②適當(dāng)提高水泥用量，一般提高60-120kg/m3，通常認(rèn)為每45kg硅酸鹽水泥水化產(chǎn)生的熱量可以使混凝土溫度增高5-9℃。適當(dāng)降低混凝土的水灰比或采用富水泥漿的拌合物，可以縮短凝結(jié)時間和加快早期強(qiáng)度發(fā)展。

  2.2 提高混凝土某些組分的溫度

  當(dāng)露天堆放的集料中含有結(jié)冰顆粒或冰塊時，在拌合之前須將集料中的冰塊融化，以免在攪拌和澆筑過程中出現(xiàn)集料成團(tuán)現(xiàn)象。若單純加熱水不足以提高混凝土溫度，也可加熱骨料，但骨料溫度不宜超過52℃。如當(dāng)氣溫低于4℃，拌合水的溫度已經(jīng)加熱到60℃時，集料溫度應(yīng)加熱到15℃左右即可；若粗集料干燥且無冰凍現(xiàn)象，拌合水溫度已經(jīng)加熱到60℃時，只需將細(xì)集料加熱到40℃左右即可；若集料中無結(jié)冰顆粒或冰塊時，則可以不需加熱集料，只加熱拌合水就可使混凝土達(dá)到合適的拌合溫度。雖然混凝土中集料和水泥的質(zhì)量之和比拌合水質(zhì)量大很多，但是水的比熱容約是集料和水泥的五倍。在混凝土組分中，加熱拌和水操作方便且溫度易控制從而成為實際工程中應(yīng)用最廣泛的方法，加熱后的水溫不宜超過60-80℃，拌合水溫度過高容易造成水泥閃凝和水泥團(tuán)聚等不良現(xiàn)象。若拌合水溫度超過80℃，在拌合時一定要避免水泥與熱拌合水的直接接觸，所以必須合理安排各組分的投料順序，一般可先將熱水和骨料混合攪拌后再投入水泥。拌合物各組分的溫度必須加以控制，以保證混凝土的溫度利于水泥水化凝結(jié)而不產(chǎn)生過高的內(nèi)部溫度，否則會影響混凝土的強(qiáng)度發(fā)展。此外，拌合物溫度過高在低溫環(huán)境下容易造成混凝土內(nèi)外溫差過大，這將對體積穩(wěn)定性和長期耐久性不利。

  2.3 摻入混凝土外加劑

  摻加早強(qiáng)劑，在低溫條件下?lián)饺胄┝康脑鐝?qiáng)劑可以加快混凝土的凝結(jié)及早期強(qiáng)度的發(fā)展。但是含氯的早強(qiáng)劑不得用于有潛在腐蝕危險的混凝土中，也不宜用于可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)的混凝土中，早強(qiáng)劑的使用并不能取代必要的養(yǎng)護(hù)和防凍措施。

  2.4 采取合理的養(yǎng)護(hù)和保溫措施

  希望混凝土能在7-21℃下水化凝結(jié)，最重要的是保證混凝土澆筑后的前3天之內(nèi)溫度不要降到10℃以下，最好是能在21℃條件下保持較長的時間。在混凝土表面覆蓋一層隔熱毯或其他保溫材料可以將水化熱和拌合水保留在混凝土內(nèi)部。保溫材料應(yīng)保持干燥且與混凝土或模板緊密接觸。水泥混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成后，可將混凝土與大氣隔絕起來，并向其中加熱。加熱的方式應(yīng)不能使混凝土表面失水加快，不能使局部溫度過高而且不能產(chǎn)生較高濃度的CO₂。實踐證明，蒸汽養(yǎng)護(hù)是一個很好的方法。

  3  結(jié)論

  通過以上分析，采取下面的預(yù)防措施可以避免或減少低溫條件下對新澆筑混凝土質(zhì)量的影響：①精心選定配合比；②不能使用含有冰塊的集料；③提高混凝土拌合物某些組分的溫度；④根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)，合理選用外加劑；⑤采取合理的養(yǎng)護(hù)、保溫措施；⑥無法保證冰凍之前能否達(dá)到足夠的強(qiáng)度時嚴(yán)禁澆筑混凝土。