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低溫對水泥混凝土質量的影響及控制措施
摘要：水泥混凝土澆筑時的混凝土溫度、模板溫度、大氣溫度、相對濕度以及風速等對混凝土的澆筑、振實、飾面及長期使用性能影響較大。低溫條件對早期混凝土質量的影響不可忽視。在低溫條件對混凝土質量影響的基礎上，認為控制混凝土的澆筑溫度和澆筑后數日的養護溫度對混凝土的長期性能至關重要。本文主要對控制混凝土澆筑時的各種措施作了詳細介紹。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。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行。混凝土表面泌水未處理就進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，造成強度、含氣量和表面抗滲性的降低等問題。混凝土材料設計時應考慮到盡量減少泌水，若施工過程中出現泌水，則應在抹面之前將其清除。
1.2 低溫條件對混凝土強度的影響 低溫條件會降低水泥的水化速率，從而影響混凝土的強度。若新拌混凝土受到凍結且溫度維持在-10℃左右時，則水泥的水化和強度發展都將停止。若混凝土在凝結之后而抗拉強度尚未達到能夠抵抗結冰產生的膨脹力即遭受負溫影響時，則由結冰引起的混凝土脹裂將導致不可恢復的不規則裂縫和強度損失。新拌混凝土在24小時齡期內若遭受凍害，其28天齡期的抗壓強度會降低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定性的影響 對處于低溫條件下的混凝土結構，其表面溫度的降低速率比內部要明顯的多，從而產生較大的溫度梯度和由此引起的溫度應力，若混凝土的抗拉強度尚不足以抵抗該溫度的應力，混凝土表面便會產生不規則的可見或不可見裂縫。這些裂縫絕大多數是不可恢復的，并且會在荷載作用下逐漸擴展，慢慢成為侵蝕性成分進入混凝土內部的通道，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受第一次凍融循環時該混凝土的齡期有關，但混凝土在早齡期的抗凍性與遭受多次凍融循環的成熟混凝土的抗凍性之間，不存在直線比例關系。而真正與混凝土抗凍耐久性有關的是混凝土的抗拉強度和孔隙飽水程度。混凝土在澆筑后的很短齡期內若遭受負溫影響，則會由于尚未達到足夠的抗拉強度且內部孔隙處于高度的飽水狀態，一次凍融循環造成的性能降低是不可恢復的。
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面影響，但是在我國北方一些地區，每年處于低溫條件的時間很長，為了能盡量延長混凝土結構施工時間，且盡量避免新澆筑混凝土遭受冰凍的影響，可采取一些預防保護措施。 2.1 改善混凝土配合比 低溫條件澆筑混凝土時，為減少冬季臨時防護的時間，需要混凝土具有較高的早期強度，通過如下方法可適當提高混凝土的早期強度。①使用早強型水泥，在混凝土結構不受硫酸鹽腐蝕時，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，利于混凝土凝結硬化和早期強度的。②適當提高水泥用量，一般提高60-120kg/m3，通常認為每45kg硅酸鹽水泥水化產生的熱量可以使混凝土溫度增高5-9℃。適當降低混凝土的水灰比或采用富水泥漿的拌合物，可以縮短凝結時間和加快早期強度發展。
2.2 提高混凝土某些組分的溫度 當露天堆放的集料中含有結冰顆粒或冰塊時，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集料成團現象。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℃。如當氣溫低于4℃，拌合水的溫度已經加熱到60℃時，集料溫度應加熱到15℃左右即可；若粗集料干燥且無冰凍現象，拌合水溫度已經加熱到60℃時，只需將細集料加熱到40℃左右即可；若集料中無結冰顆粒或冰塊時，則可以不需加熱集料，只加熱拌合水就可使混凝土達到合適的拌合溫度。雖然混凝土中集料和水泥的質量之和比拌合水質量大很多，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聚等不良現象。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而不產生過高的內部溫度，否則會影響混凝土的強度發展。此外，拌合物溫度過高在低溫環境下容易造成混凝土內外溫差過大，這將對體積穩定性和長期耐久性不利。
2.3 摻入混凝土外加劑 摻加早強劑，在低溫條件下摻入小劑量的早強劑可以加快混凝土的凝結及早期強度的發展。但是含氯的早強劑不得用于有潛在腐蝕危險的混凝土中，也不宜用于可能發生堿骨料反應的混凝土中，早強劑的使用并不能取代必要的養護和防凍措施。
2.4 采取合理的養護和保溫措施 希望混凝土能在7-21℃下水化凝結，最重要的是保證混凝土澆筑后的前3天之內溫度不要降到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部。保溫材料應保持干燥且與混凝土或模板緊密接觸。水泥混凝土結構澆筑完成后，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生較高濃度的CO2。實踐證明，蒸汽養護是一個很好的方法。
3 結論
通過以上分析，采取下面的預防措施可以避免或減少低溫條件下對新澆筑混凝土質量的影響：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根據混凝土結構，合理選用外加劑；⑤采取合理的養護、保溫措施；⑥無法保證冰凍之前能否達到足夠的強度時嚴禁澆筑混凝土。
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