一、 冬季混凝土施工裂缝产生机理
混凝土拌和物浇注后能逐渐凝结和硬化是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外,主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时,水化作用加快,强度增长也较快;而当温度降低到0℃时,存在于混凝土中的水有一部分开始结冰,逐渐由液相(水)变为固相(水)。水变成冰后,体积约增大9%,同时产生约250 MPa的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值,使混凝土受到不同程度的破坏而降低强度。此外,当水变成冰后,还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌,减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力,从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后,又会在混凝土内部形成各种各样的空隙,而降低混凝土的密实性及耐久性。由此可见,在冬季混凝土施工中,水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明,新浇混凝土在冻结前有一段预养期,可以增加其内部液相,减少固相,加速水泥的水化作用。试验研究还表明,混凝土受冻前预养期愈长,强度损失愈小。混凝土冻结前,要使其在正常温度下有一段预养期,以加速水泥的水化作用,使混凝土获得不遭受冻害的最低强度,一般称临界强度,即可达到预期效果。
二、冬季混凝土施工工艺
施工现场的气温偏低，为使混凝土的温度维持在合理的区间内，对业内常见的几种冬季施工方法做对比分析，包含负温养护法、暖棚法、保温蓄热法等，最终采取的是以负温养护法为主、辅以综合蓄热法的方案。
（一）混凝土的拌和
1. 配合比。由具有资质的实验室提供科学可行的施工配合比。为有效提高早期强度，使其能够达到拆模所需的强度要求，掺入适量早强、抗冻复合外加剂，通过此类材料的应用，降低混凝土的液相冰点，使其具备较高的受冻临界强度。
2. 原材料的选取。强度等级不低于 42.5MPa 的普通硅酸盐水泥，水灰比不大于 0.45，水泥用量不低于 320kg/m3；砂的含泥量在 0.8% 以内，细度模数为 2.6—2.8，碎石最大粒径 25mm。
3. 防冻剂的应用。根据混凝土浇筑后 5d 内的气温情况选取防冻剂，其中着重考虑的是该阶段内的最低气温条件，选择特定温度下适宜的防冻剂，通过此类材料的应用，使混凝土有效成型。
（二）混凝土的运输
混凝土拌和站距离现场运送至现场耗时约为1h，由专业的运输队伍装车并及时运输到现场，尽快投入使用。遇混凝土运输时间超过其初凝时间的情况时，该部分不具备使用的价值，视为废料处理。为增强混凝土保温效果，罐车用加厚保温帆布做有效包裹，以免热量异常损失。
（三）混凝土浇筑。
1. 混凝土浇筑前，先检查模板和钢筋，判断是否有异常，若有杂物则清理干净，若有弯曲则加以调直，以便模板和钢筋能够有效投入使用。
2. 用保温毡毯对混凝土输送泵的外侧做有效的包裹，起到保温的作用；先泵送同标号砂浆润泵管，经此处理后，要求泵管的温度在 0℃以上，以便后续泵送的顺利进行；此外，输送泵管也需用厚毡毯做有效的包裹。
3. 混凝土浇筑时加强对入模温度的检测，判断是否满足要求；此外，制作同条件养护试块，以便分析混凝土的施工质量。
4. 混凝土浇筑期间采取振捣措施，设备选用振动棒，插点间距不大于有效半径的 1.25 倍，各振捣点位均匀分布。振捣遵循“快插慢拔”的原则，各点振捣持续时间约 20s—30s，具体根据混凝土的实际状态而定，待其表面无显著下沉、无气泡、有泛浆时，可结束振捣。
5. 混凝土表面二次抹光后，在表面依次铺设塑料布、棉毡各一层，保温、保湿养护，以便混凝土在温湿度均合理的条件下有效成型。通常，开始养护的温度不可低于 5℃。
（四）混凝土养护
本工程施工采用到抗渗混凝土，为使混凝土有效成型，其保湿养护时间至少达到 14 天，并在此期间加强对塑料薄膜的检查，判断是否具有完整性；用回弹仪检测临界冻结强度，待实测结果显示实际强度达到设计强度的 70% 后，可结束养护。现场环境温度偏低，为使结构混凝土在达到临界强度前满足温度要求，混凝土浇筑后在内部生火炉，外部覆盖棉被，期间加强温度检测，根据实测结果做灵活的调整，将温度始终稳定在满足混凝土养护要求的温度区间内。
三、严寒地区冬季混凝土施工中常见质量问题的原因及预防措施
（一）钢筋的锈蚀与混凝土裂缝
1. 原因分析。钢筋氧化锈蚀时，体积较之于正常状态有明显的膨胀，受此影响，混凝土易沿主筋或箍筋方向形成裂缝；混凝土拌和阶段水灰比过大或是选用的是安定性较差的水泥时，易由于失水过快而引发裂缝；混凝土浇筑后，水分具有从边缘向中心移动的流动路径，产生压力作用，此时易出现轴向裂缝。
2. 预防措施。加强对氯盐掺量的有效控制，以不超过水泥重量的 1% 为宜，此时可有效避免钢筋锈蚀现象；在控制好氯盐的掺入量后，还需做充分的溶解和搅拌，否则易导致局部钢筋出现锈蚀现象；合理拌和混凝土，加强对水泥质量和水灰比的控制，适当增加密度，锁定水分，避免因其大范围的流动而产生裂缝。
（二）结构疏散与水分转移
1. 原因分析。受混凝土内部压力差、湿度差、温度差多项因素的影响，水分分布的稳定性不足，具有从边缘向中心移动的变化，此时将使混凝土内部出现空隙。
2. 预防措施。掺入复合外加剂，用于改善混凝土的性能，为充分发挥出复合外加剂的应用优势，宜取防冻剂、减水剂、早强剂、引气剂，按比例混合而成；降低水灰比，加压振动，使混凝土内部由疏松转变为密实的状态。
（三）表面起灰
1. 原因分析。混凝土的水灰比偏大，有明显的泌水、离析现象；混凝土缺乏足够的保水性和粘聚性；养护阶段，未加强对温度的有效控制，导致混凝土的温度偏低，水泥难以正常水化，表面起灰。
2. 预防措施。注重对水灰比的调整；拌和时适当延长搅拌时间；混凝土浇筑后，及时用塑料薄膜覆盖，起到保水、保温的作用。
（四）结晶腐蚀—混凝土表面返霜
1. 原因分析。外加溶剂在毛细管的作用下发生渗透，逐步聚集至混凝土表面，导致表面的水分在短时间内大幅下降，同时还会破坏混凝土与饰面层的结合稳定性。
2. 预防措施。加强对外加剂用量的有效控制，以不超过水泥重量的 5%—7% 较为合适；适当延长搅拌时间；浇筑完成后，随即在表面覆盖 1—2 层塑料薄膜，起到保水的作用，避免水分外移。
四、结语
综上所述，严寒地区冬季施工的气温偏低，不利于混凝土的有效成型。在工程施工中，施工单位需要认识到低温环境对混凝土施工的影响，围绕拌和、运输、浇筑、振捣、养护等方面的工艺做相应的优化，由专人将工作落实到位，确保在寒冷地区冬季施工环境中混凝土的施工效果能够达到预期要求。
参考文献：
[1] 廖第峰，骆利斌 . 房屋建筑工程的混凝土施工质量控制 [J]. 工程建设与设计，2020（24）：203-204.
作者简介：
孙肖辉（1992-），男，河北省武邑县人，硕士学历，工程师中级 市政工程建设管理及污水处理厂建设运营管理
