浅谈冬期负温砼的施工

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

一、前言： 

根据《建筑工程冬期施工规程》JGJ104－97的规定，当室外平均气

温连续五天稳定低于5℃时，建筑工程施工即进入冬期施工。由于砼外加剂应用技术的日益完善、规范，加之既有防冻、又有早强、减水、引气等多种功能的复合防冻剂在工程上的成功使用，使砼结构工程在冬季负温下连续浇注成为现实。而掺防冻剂的负温砼因其施工技术简便、养护条件简单，已成为建筑业砼结构工程冬期施工的首选。但由于临近年终出现的“抢工期”和对负温砼施工特点和技术要求的不重视，因气温变化或拆模偏早造成结构砼受冻或楼层板砼裂缝的质量缺陷也常有发生，给结构安全使用或外观质量留下缺陷，应引起重视并采取措施加以克服。

根据《建筑工程冬期施工规程》和《砼外加剂应用技术规范》，参考《冬期施工手册》，结合近年来砼冬期施工的经验教训，本文拟对负温砼的施工和注意事项进行探讨。

二、负温砼施工定义和防冻剂作用机理： 

1、定义：所谓负温砼施工是指当室外气温较低（－5℃～－20℃）的情况下，在砼中掺加防冻剂（复合防冻剂）与经加热的砼原材料一起搅拌而成的砼浇筑成型后，在裸露的砼表面做简单的保温覆盖，使砼在负温养护期硬化，并在规定的时间内达到一定强度的砼施工方法。

2、防冻剂的作用机理：砼中掺加的防冻剂（复合防冻剂）其主要功能是使砼内的水泥在负温下不断进行水化反应，使砼达到早期强度并在负温下免遭冻害，其作用机理为：

1）防冻组分：在负温养护期间，降低水的冰点，使砼内保有液相，为砼中的水泥有较长时间进行水化反应提供条件；

2）早强组分：在砼内有液相存在的条件下，促使水泥尽快水化，使砼尽早获得强度；

3）减水组分：降低砼的单位用水量，以减少砼内的游离水含量，从而减少或避免砼早期冻害；

4）引气组分：在砼中产生一定量的微细泡孔，以减轻或消除砼中游离水或液相溶液因冻胀引起的冻害。

三、负温砼的技术要求： 

1、防冻剂（复合防冻剂）的选择：其品种应根据工程情况、砼性质、水泥品种、气温条件、保温措施、工期要求综合考虑，其质量应符合《砼外加剂应用技术规范》和国家建材行业标准《砼防冻剂》的相关规定；出厂有产品合格证和质量检验报告；进场应检查有无沉淀结晶（溶液）或受潮结块（粉状），并按规定取样委托有资质的检测部门复验合格才能使用。当用于与水接触（水池侧壁）或潮湿环境的地下防水砼时，每立方砼内防冻剂带入的碱含量不得超过1公斤；现场储存时，溶液型产品要有保温措施，粉状产品在气温低于－10℃时应放入暖棚存放。

2、水泥：应与防冻剂（复合防冻剂）相容，优先使用硅酸盐或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5级，不宜选用火山灰硅酸盐水泥，禁止使用高铝水泥；水泥进场有出厂合格证和性能检测报告（7天），并按规定取样复验合格使用；出厂时间或储存时间超过3个月时，必须重新取样复验合格才能使用；当室外气温低于－10℃时应放入暖棚存放。

3、粗细骨料：应清洁，不得含冰雪等冻块和易冻裂物；进场有合格证，并按规定取样复验合格使用；当室外气温低于－10℃时，宜放入暖棚内存放或覆盖苫布保温，防止冰雪进入。

4、拌合水：使用经加热至一定温度的自来水或洁净天然水，使用天然水应取样复验合格。

5、配合比设计：应按《普通砼配合比设计规程》JGJ55-2000的要求进行，防冻剂以水泥重量的百分率表示；当掺有引气组分时，砂率可降低2～3％；最大水灰比和水泥最小用量应根据砼设计强度等级确定并符合《砼结构工程施工质量验收规范》、《地下防水工程质量验收规范》、《砼外加剂应用技术规范》的相关规定，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（掺粉煤灰等活性掺合料的大体积砼或地下防水砼），对重要的承重结构或薄壁（板）结构，最小水泥用量宜增加10％。

使用预拌砼时，其配合比设计和试配由厂方负责，现场搅拌应按结构砼设计强度等级和预期可能出现的最低气温提前委托有资质的试验室进行试配并提供配合比通知单。

四、负温砼的施工： 

1、原材料的加热：应根据不同的环境温度进行处理。当气温低于－5℃时，主要通过加热拌和水解决，预先根据出罐（预拌砼）、出机（现场拌制砼）温度经热工计算确定拌和水的加热温度，但不得高于80℃；当气温低于   －10℃时，在加热水的同时，对骨料进行加热，但加热温度不得高于65℃且不得烧灼骨料；也可用蒸汽直接加热骨料；水泥及粉状防冻剂不得加热。拌和水和骨料的加热最高温度符合表1的要求：

表1

项    目

拌合水

骨料

强度等级小于42.5级的普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥

80℃

60℃

强度等级大于42.5级的普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥

60℃

40℃

2、防冻剂（复合防冻剂）的掺加：成品防冻剂（复合防冻剂）有溶液和粉状两种产品，宜优先使用粉状产品，如有受潮应先将结块破碎过筛，并按配合比计量准确后掺在水泥面上再与骨料搅拌均匀；如使用溶液产品，应事先按溶液浓度和施工配合比的要求经计算确定用量后掺入拌和水中再与砼混合物搅拌均匀。

3、砼搅拌：

1）防冻剂（复合防冻剂）的品种应根据砼浇注后五天内预报出现的最低气温确定；当最低气温分别为－5～－10℃，－10～－15℃，－15～－20℃时，应分别选用规定为－5℃、－10℃、－15℃的防冻剂（复合防冻剂）。

2）防冻剂的掺量通过试验确定，搅拌时严格计量，当为自动计量时，事先对计量设备校验准确，当为非自动计量时，事先应按配合比用量提前称量，搅拌时由专人负责掺加，确保掺量准确。

3）严格控制砼的水灰比，凡由骨料带入的水（包括蒸汽加热带入的水分）及防冻剂溶液带入的水分，事先均应计算清楚，并从拌和水中扣除。

4）砼搅拌前，应用热水或蒸汽冲洗搅拌机，砼搅拌的时间应较常温时延长50％；搅拌时，如拌和水温度超过65℃，应先放入骨料和热水，待搅拌水温降至40℃左右时，再加入水泥和防冻剂（复合防冻剂）搅拌至规定时间，以确保水泥不“假凝”并保证砼有良好的和易性及拌和物温度均匀，以利浇注成型后砼强度的发展和增长。

5）砼出罐（机）温度不得低于15℃（严寒地区）或10℃（寒冷地区），砼的入模温度不得低于10℃（严寒地区）或5℃（寒冷地区），以保证砼浇注成型后有一段正温养护期，以利于砼早期强度的增长和及早达到抗冻临界强度，避免遭受低温冻害。

4、砼的运输：现场采用泵送浇筑砼时，泵送管距离宜短，外侧绑扎保温材料（干草袋、麻袋等），砼输送泵宜搭设暖棚并提前维修好，确保性能良好、泵送正常；采用预拌砼时，运输罐车应进行保温，运输速度宜快，运距宜短，倒运次数要少，特别在城市内施工时，事先应对运输线路进行实地考察，选择最短运距并尽可能避开城市上下班交通拥挤高峰，以尽可能减少砼运输、等候中的热损失。

5、砼的浇注与振捣：

1）砼浇注前应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，清除宜用热风而不得用蒸汽直接融化，防止再度结冰，有条件时可用热风对模板、钢筋进行预加热。

2、砼运至现场后应立即入模浇注，并随浇随振连续作业，衔接时间不得超过15min，并确保砼振捣密实；砼浇注时分层厚度应按使用振捣器而定，对用插入式振捣的梁、墙、柱及厚板（≥200mm），浇注厚度不得大于振捣器作用长度的1.25倍，振捣时不得碰撞模板、钢筋、预埋件，插点的间距不得大于振捣器作用半径的1.5倍，延续振捣的时间应使砼表面呈浮浆和不再沉降，通常为20～30s；对厚度≤200mm的平台楼板宜采用平板式振动器振捣，移动的间距应保证振动平板能覆盖振实部分的边缘不小于50mm，延续振捣时间为30～40s，

6、砼的养护：

1）砼浇注振捣平仓成型后，应立即对裸露的砼表面用一层塑料薄膜（保湿）和二层保温材料（保温）覆盖，严禁浇水养护。遇有大风应提前安排人员对保温覆盖进行压实加固，大风过后应及时检查维护，防止砼表面因风干失水引起干缩裂缝；对墙、柱、板等边角易受冻部位，保温覆盖应严实。

2）砼初期养护的日平均气温不得比选用防冻剂（复合防冻剂）的规定温度低5℃，否则应加厚保温层数。

3）当砼温度降至选用防冻剂（复合防冻剂）的规定温度时，砼的强度应达到受冻临界强度，即当最低气温分别不低于－10℃、－15℃、－20℃时，砼的临界抗压强度应不得小于3.5、4.0、5.0Mpa，此后砼的保温可不考虑。

4）负温砼养护的最短时间应根据砼设计温度（或防冻剂规定温度）确定，并符合表2的要求：

表2

砼设计（或防冻剂规定）温度℃

最短养护时间（天）

－5

5

－10

9

－15

14

－20

25

5）拆模后砼的表面温度如与周围环境温度之差大于20℃时，应对裸露的砼表面进行保温覆盖。

7、砼的测温：

1）砼的测温包括环境气温、原材料、砼出机（罐）、入模、浇筑、养护等温度的测试：

（1）    环境气温测量：每昼夜按8、12、14、20点分4次测量；

（2）    拌合材料（含溶液防冻剂）温度测量：每工作班不少于3次；

（3）    砼出机（罐）温度：每2h测量一次；

（4）    砼入模温度和浇筑完后的砼温度：每2h测量一次；

（5）    砼养护期测温：在砼达受冻监界强度前，每隔2h测一次，达受冻临

界强度后每隔6h测一次；超过养护期，在气温发生变化时抽测。砼养护温度测量的同时应测定环境温度。

对使用预拌砼时，（1）～（3）项由厂方负责测量，（4）～（5）项由施工现场测量，测温应由专人负责，并按要求格式详细记录清楚。

2）测温点的布置：砼浇注前，选定有代表性的部位或易受冻部位设置测温点，砼浇注时在该部位埋设测温头或测温管，测温管用直径10mm的白铁管制做（一端封口），内盛废机油，管口用保温材料塞住，埋入砼内深度100～200mm，或墙、板厚度的1/2（墙、柱向下斜插），并做好编号，绘制平面布置示意图。

3）测温时，将温度计或测温元件插入管中，并加以覆盖。温度计在管中保留不少于5min，取出后迅速读数记录，也可用自动式测温计放入管中后记录其显示的稳定温度。

4）测温结束后，负责测温的人员整理好测温记录，连同原始记录经项目技术负责人审核后交项目资料员归档。

8、试块留置：负温砼施工时，除按规定留置强度（抗渗）标养试块和同条件养护拆模试块外，尚应在浇注地点每次增留二组同条件养护试块和一组同条件养护抗渗试块（防水砼），一组在环境温度达防冻剂规定温度时检测，检测结果作为检验砼强度是否达抗冻监界强度的依据，另一组（含抗渗试块）与结构同条件养护28天再转入标养28天后检测，以检验砼的实际抗冻（抗渗）强度等级。

五、负温砼的适用范围： 

根据《建筑工程冬期施工规程》的规定，负温砼适用于不易加热保温且对强度增长无特殊要求的结构工程，“如圈梁、过梁、挑檐、地面、梁柱接头以及高空中的结构构件的现浇砼和钢筋砼工程”（冬期施工手册，1998年9月中国建筑工业出版社二版），由于各类砼外加剂和复合防冻剂的广泛应用，冬期砼施工越来越广泛，负温砼已突破了规程和冬期施工手册的范围，扩展到高强砼、抗渗砼等范围，因此在《砼外加剂应用技术规范》GB50119－2003中明确：“有机化合物及无机盐复合防冻剂及复合型防冻剂可用于素砼、钢筋砼及预应力砼工程”，同时强调，防冻剂与其它品种的外加剂（如高效减水剂、防水剂、泵送剂等）共同使用时，应先进行试验，满足要求方可使用。

六、负温砼施工应注意事项： 

1、负温砼施工，关键是选好防冻剂品种，应根据砼性质和浇注后5天内可能出现的最低气温优先选用与之相适应温度的成品复合防冻剂。为施工方便，复合防冻剂宜为粉状成品，使用前必须按规定取样复检合格，掺量经试验确定并严格计量，与其它外加剂复合使用必须事先进行相容性试验合格。

2、水泥应优先使用强度等级不低于32.5级的硅酸盐或普通硅酸盐水泥，为砼提供较大的水化热和较高的早期强度，并对砼后期强度增长有利。

3、使用的粗细骨料和拌合水应预先加热，加热温度应通过热工计算确定。当室外气温低于－5℃时，主要通过加热拌合水解决，当水温高于65℃时应先与骨料拌和使水温降至40℃，再与水泥和防冻剂搅拌；当室外气温低于－10℃时，在加热水的同时对骨料进行加热，骨料加热不得高于65℃且不得烧灼；水泥和粉状防冻剂应放在暖棚内保温，而不得通过加热提高温度。

4、砼搅拌应根据拌和水、骨料的加热情况控制好投料程序，搅拌时间不得少于常温时间的1.5倍；由骨料、溶液防冻剂带入的水量应从拌合水中扣除，确保砼水灰比不变。

5、严格控制好砼出罐（预拌砼）、出机（现场拌制砼）温度和砼入模温度符合规范规定，为减少砼运输、浇注中的热损失，砼运至现场后应立即浇注，做到随浇随振连续作业。

6、重视砼浇注成型后的保温养护，在砼浇注成型后应立即覆盖一层塑料薄膜和二层保温材料进行保温养护，防止砼水化热的散失，确保砼早期强度增长和免遭天气降温的冻害影响；对使用大模板的墙、柱砼，拆模后应立即用塑料薄膜捆缠和挂干草帘（麻袋、棉毡）被等保温材料，对转角等易受冻部位更应覆盖严实。此外，由于负温砼强度增长较常温为慢，故在楼层平台楼板砼施工时，应增加模板及支撑系统的投入量，延长楼层砼的养护时间，楼层砼模板及支撑的拆除不宜只按同条件养护拆模试块的检测值控制，而宜通过验算施工荷载下楼板砼的承载力能否足以承担其上楼层传递下来的荷载来确定，防止拆模后因楼层砼承载力不足造成楼板裂缝。

7、重视负温砼的测温检查，确保当室外气温降至防冻剂规定温度前检验留置的砼同条件养护试块强度满足抗冻临界强度的要求。

8、负温砼施工时结构实体强度检验试块的留置问题，根据《砼结构工程施工质量验收规范》的要求，结构砼强度评定除留置相应的标养强度试块外，尚应按结构构件、部位、砼设计强度等级留置必要的结构实体强度检验同条件养护试块，龄期不得少于14天，不大于60天，累计温度不大于600℃，平均温度低于0℃时不计，但冬期负温砼施工时，平均气温均较低，满足规范条件有一定困难。建议其结构实体强度同条件养护试块宜按《砼外加剂应用技术规范》有关防冻剂中质量控制的规定留置“与工程同条件养护28天再标准养护28天”的抗冻试块来代替，到期后检验砼的抗冻强度代替相应结构构件的实体检验强度。