【摘要】哈爾濱市地鐵一期工程主體結構均為鋼筋混凝土結構，且許多工程項目要在冬期進行施工。作者依據《建筑工程冬期施工規程》的規定，根據哈爾濱市環境氣候特點，總結多年積累的冬期施工經驗，重點闡述了混凝土冬期施工方法，供施工人員參考。
　　【主題詞】地鐵，混凝土，冬期施工
　　前言
　　哈爾濱市地鐵一期工程是哈爾濱市重點建設工程之一，也是哈爾濱市歷史上修建的第一條軌道交通線。因此，我們不僅要向其他已修建過地鐵城市的專家、領導學習請教借鑒他們的成功經驗，更要針對哈爾濱市處于我國北方寒冷地區的氣候條件特點，重點研究制訂混凝土冬期施工方法，以保證工程的順利施工，保證工程質量。
　　一、環境特點與規范規定
　　《建筑工程冬期施工規程》規定，“當室外日平均氣溫連續5d穩定低于5℃即進入冬期施工”，根據哈爾濱歷史上溫度數據的統計，確定哈爾濱冬期施工的起始日期為當年的10月5日（可變化），終止日為第二年的4月14日（可變化），總持續天數約為6個月。
　　二、混凝土冬期施工原理
　　根據以往經驗，冬期施工新澆筑的混凝土在養護初期遭受凍結，當氣溫恢復到正溫后，即使正溫養護到一定的齡期，也不能達到其設計強度。研究表明，塑性混凝土終凝前（澆后3～6h）遭受凍結，開凍后期強度要損失50%以上。凍結后2～3天遭凍，強度損失15%～20%。實驗證明混凝土遭受凍結的危害程度還與凍結前混凝土的強度、水灰比、水泥強度等級、養護溫度等有關。如果混凝土受凍前已經具備抵抗凍脹應力的強度，則混凝土內部結構就不至于受凍結的損害。
　　防止混凝土早期凍害的措施有兩類：一是早期增強。主要是提高混凝土的早期強度，使之盡早達到混凝土受凍臨界強度。具體措施有：使用早強水泥或超早強水泥，摻早強劑或超早強劑，早期保溫蓄熱，早期短時加熱等；二是改善混凝土的內部結構。具體做法是增強混凝土的密實度，排除多余的游離水，或摻入減水型引氣劑，提高混凝土的抗凍能力。還可摻防凍劑，降低混凝土的冰點溫度。
　　三、混凝土冬期施工方法與技術措施
　　1.混凝土冬期施工方法
　　哈爾濱地鐵一期工程共分16個站點及其區間。按著總體施工方法可分為明挖法、蓋挖法、明蓋結合法、暗挖法。對于不同施工方法的各車站混凝土工程應就其在大氣中的暴露程度及其對于負溫混凝土強度的增長要求，采取不同的施工方法。
　　1.1混凝土綜合蓄熱法
　　具體施工措施：
　　1.1.1混凝土中摻早強型復合外加劑；
　　1.1.2模板采用高效能保溫材料；
　　1.1.3混凝土原材料加熱出罐加熱溫度控制在15℃～20℃
　　1.1.4混凝土澆筑后表面用棉被等覆蓋保溫；
　　1.1.5混凝土受凍臨界強度控制在4.0Mpa～5.0Mpa。
　　1.2混凝土電熱養護法施工
　　具體施工措施：
　　1.2.1混凝土中摻早強型外加劑；
　　1.2.2混凝土原材料加熱在溫度20℃以上，澆筑入模溫度不低于5℃；
　　1.2.3結構封閉，室內用電加熱器加熱。提高環境溫度，保證室內養護溫度大于10℃；
　　1.2.4混凝土受凍臨界強度控制在4.0MPa~5.0Mpa。
　　1.3混凝土采用蓄熱法結合短期加熱法施工
　　具體措施：
　　1.3.1混凝土原材料用熱水攪拌，出罐溫度達到20℃以上，澆筑入模溫度10℃以上；
　　1.3.2混凝土內摻入早強型復合外加劑或防凍型復合外加劑；
　　1.3.3混凝土澆筑完畢后采用棉被等保溫材料覆蓋養護；
　　1.3.4電加熱毯置于保溫材料之下。
　　2.混凝土冬期施工技術措施
　　2.1商品混凝土生產廠家的選擇
　　哈爾濱地鐵一期工程所使用的混凝土必須經過建設單位、監理單位和施工單位共同考察選定的商品混凝土生產廠家。重點考察其冬期混凝土生產條件、設備、技術水平及混凝土生產供應能力。
　　2.2對原材料的一般規定
　　對于在負溫條件下硬化的混凝土原材料包括水泥、骨料、外加劑、摻合料、水等。均應有出廠質量檢測報告和具有法定檢測單位出具的質量鑒定檢驗合格報告。
　　2.2.1水泥
　　所用的水泥應符合通用硅酸鹽GB175中的硅酸鹽水泥，不得使用礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰水泥，可通過摻加優質礦物摻合料配置混凝土，在同等級水泥條件下，應優先選用強度等級為42.5級或42.5R級以上的普通硅酸鹽水泥。
　　2.2.2骨料
　　混凝土所用的粗、細骨料應符合標準JGJ52中各項技術要求。并根據配置混凝土要求選用合格的粗細骨料。
　　所有混凝土中不得采用堿活性骨料，在冬期施工中將骨料中混入的冰、雪、泥塊和燒結物等有害物質清除干凈。
　　2.2.3外加劑
　　商品混凝土攪拌站供應的混凝土應嚴格選用各種外加劑，結合冬期氣候條件、施工工藝、混凝土品種及施工部位，選擇合適的外加劑。首先要進行外加劑與水泥適應性試驗，在試驗室進行優化配合比設計，經試驗7d強度后，方可生產供應混凝土。
　　2.2.3.1選用外加劑時，應遵守如下原則：
　　對于應用于地鐵車站、地鐵出口等乘客密集的部位混凝土中不得選用含有硝酸氨和尿素等對人體有刺激作用的外加劑。使用防凍劑時，防凍劑中的氨釋放量應滿足GB18588的規定，且生產廠家必須有國家認監委頒發的CCC認證標志，且通過當年度的CCC認證復檢；
　　不得采用氯離子組分的早強劑、早強減水劑及防水劑；
　　2.2.3.2泵送劑應符合如下要求：
　　低溫下施工時，不宜采用單一早強劑提高混凝土早期強度，若需要提高早期強度，可采用減小水灰比或使用高效減水劑的辦法提高混凝土強度；
　　所有的膨脹劑、抗裂防水劑與早強劑或防凍劑復合使用時，必須通過試驗測試膨脹率，在保持膨脹量不變的情況下，確定膨脹劑的摻量及其與早強劑、防凍劑的相容量及匹配量。
　　2.2.4水
　　拌制地鐵混凝土的水應使用飲用水。
　　2.3確定混凝土配合比
　　混凝土配合比要通過試驗確定，試配負溫混凝土時應進行混凝土的塌落度及其損失含氣量、泌水率和凝結時間試驗。對抗裂混凝土，除要足抗滲要求外，還應優化混凝土的抗裂性能。在保證混凝土強度和耐久性，負溫抵抗能力的條件下，應盡量降低膠凝材料的總用量和水泥用量。冬期施工負溫混凝土中水泥用量不得低于300kg/m3,且應嚴格控制水膠比和外加劑的品種與摻量。
　　
　　2.4計量與拌制
　　2.4.1混凝土各組成投料允許偏差應符合如下規定：

                            
　　2.4.2混凝土攪拌時，按下列方法進行：
　　2.4.2.1混凝土拌制宜采用二次投料法進行，先將砂漿、石用熱水拌和、預熱，然后再加入水泥和防凍劑，一般條件下水加熱溫度不超過60℃。根據天氣溫度而定，水溫可控制在40℃-60℃之間，最高不得超過80℃。
　　2.4.2.2拌制摻加防凍劑的混凝土，在進入攪拌站的計量裝置時應標記清楚。防凍劑使用應派專人記錄與添加。
　　2.4.2.3水泥不得加熱，攪拌時不得與80℃熱水相碰。
　　2.4.2.4攪拌混凝土時，骨料中混入的冰、雪及凍團及時清除，混凝土攪拌時間不得小于30s。
　　2.5運輸與泵送
　　2.5.1運輸
　　2.5.1.1混凝土在運輸、澆筑過程中的溫度和覆蓋的保溫材料，均應進行熱工計算，當不符合澆筑入模溫度的要求時，應采取措施進行調整。
　　2.5.1.2冬期混凝土運輸車應進行保溫運送，且應設置明顯標志，標明該車混凝土強度等級及特殊要求。
　　2.5.2泵送
　　2.5.2.1混凝土泵送前，泵管必須采取可靠的保溫措施。
　　2.5.2.2運輸到現場的混凝土如塌落度不能滿足要求，應在現場有技術人員采用泵送劑與防凍劑進行調整，嚴禁加水調整塌落度。
　　2.5.2.3混凝土拌合物的泵送應連續進行。
　　2.6澆筑與養護
　　2.6.1澆筑
　　冬期澆筑混凝土，應做到：
　　2.6.1.1輸送管用防寒氈保溫；
　　2.6.1.2入模溫度的測試。
　　2.6.1.3分層澆筑時，上下層間歇時間不得超過混凝土初凝時間，且不應使得混凝土凍結。
　　2.6.1.4運輸到現場的混凝土拌合物不得低于5℃～10℃。
　　2.6.1.5入模混凝土塌落度不宜超過160mm。
　　2.6.1.6在計劃澆筑區段內應連續澆筑混凝土不得中斷，混凝土接茬時間不得超過上一次澆筑混凝土的凍結時間。
　　2.6.1.7混凝土的振搗一定要嚴格按施工操作規程進行，振搗棒要快插慢拔，振距一定要掌握好，不能漏振、欠振或過振，以混凝土表面出現浮漿并不在沉落為度。
　　2.6.1.8大體積混凝土冬期施工，注意防止內熱外冷，形成夾心爆裂的后果。因此，在澆筑前，應進行混凝土中心溫度估算，并進行降溫度速率的估算，結合澆筑期間的環境條件，提出有效的保溫，防凍、減小溫差的技術措施，控制混凝土內外溫差不超過20℃.
　　2.6.2養護
　　2.6.2.1冬期施工混凝土最好帶模養護，同時根據預留試件試壓后求出混凝土的受凍臨界強度，當混凝土達到受凍臨界強度后方可拆模，如果繼續施工，當下一層混凝土沒有達到承受上一層荷載的能力時，不得拆除模板。
　　2.6.2.2模板和保溫層的混凝土達到要求的強度并冷卻至5℃后方可拆除。拆模時，混凝土溫度與環境溫度差大于20℃時，拆模后的混凝土表面及時覆蓋，使其緩慢冷卻。
　　四、混凝土冬期施工要點
　　地鐵工程混凝土冬期施工宜優先選用綜合蓄熱法施工
　　1.預先做好混凝土試配，通過摻入早強型防凍劑或防凍型防凍劑的辦法，在熱水的攪拌下形成混凝土拌合物。
　　2.將混凝土攪拌時間延長30s，讓防凍劑充分溶解，根據天氣溫度可調節水的溫度在40℃～60℃之間，不得超過80℃，混凝土出罐溫度控制在10℃～20℃之間。
　　3.拌制混凝土宜優先采用加熱水的方法，將骨料與水先拌合，然后加防凍劑與水泥拌合。若達不到要求則采用骨料加熱法，骨料的加熱溫度不得超過50℃。
　　4.施工時，運輸混凝土的罐車及混凝土泵的輸送管必須用防寒氈保溫，并采取可靠的防風措施。
　　5.混凝土澆筑前應清除模板上和鋼筋上的冰雪和污垢。
　　6.澆筑混凝土時，應采用適當的保溫防凍措施，防止混凝土提前受凍。澆筑混凝土應避開寒流大風天氣。
　　7.混凝土運輸、澆筑及間歇的全部時間不應超過混凝土的受凍時間.同一施工段的混凝土應連續澆筑，并應在底層凍結之前將上層混凝土澆筑完畢，澆筑過程中如必須間歇時，應在底層混凝土凍結前將上層混凝土澆筑完畢。
　　8.新拌混凝土的入模溫度不得低于5℃。對于大體積混凝土應防止內熱外冷，內部受熱外部受凍的情況發生，應使混凝土內部溫度與表面溫度之差不超過20℃。
　　9.混凝土進入負溫前，其受凍臨界強度不應低于設計的混凝土強度標準值的40%。
　　10.混凝土拆模前應試其強度是否達到受凍臨界強度，如達不到受凍臨界強度則不得拆模。當環境溫度與拆模后的混凝土溫差大于20℃時，要及時加以保溫覆蓋。
　　11.混凝土澆筑完畢后，除了要及時進行保溫覆蓋外，還要進行測溫工作，其測溫方法及測溫點的布置按JGJ104-97規定執行。
　　11.1.測溫方法：測溫工作從混凝土澆筑后進入終凝時開始進行。頭3天每2小時測溫記錄一次；3天后每4小時測溫一次；5天后每6小時測溫一次，直至混凝土強度達到臨界受凍強度測溫結束。同時，測室外溫度及周圍環境溫度，在每晝夜至少定時定點測量四次，認真填寫測溫記錄。
　　11.2.測溫點布置：每20m2設一測溫點，每測溫點由混凝土底部（200㎜）、混凝土中部、混凝土頂部（100㎜）埋設電子測溫儀（或采用測溫管）測溫。
　　12.冬期施工的混凝土要留置四組試塊，其中一組與結構同條件養護的混凝土試塊用以對結構實體檢測，檢測時間一般為負溫轉正溫28d。
　　13.對有抗滲、抗凍要求的混凝土應按現行的有關標準或規范規定留存試塊。
　　結束語
　　綜上所述，我們應從各個方面控制混凝土質量，以確保整個工程質量，實現工程質量和進度的統一。
　　
　　參考文獻：混凝土冬期施工組織、施工方案專題研究報告
　　（黑龍江省寒地建筑科學研究院）