秋季的气候特征呈现出“温度、湿度及风力变化显著”(日均温5~20℃、昼夜温差8~15℃、相对湿度40%~80%)的特点,对混凝土从拌制、浇筑、养护到硬化成型产生直接影响。据《建筑工程冬季施工规程》(JGJ/T104-2011)统计,秋季因气候因素引发的混凝土质量问题占全年总量的35%以上,其中裂缝、强度不足、表面缺陷等问题尤为突出。
(一)混凝土秋季施工常见问题及成因剖析
(1)和易性波动异常
秋季混凝土的和易性(流动性、黏聚性、保水性)不稳定,常出现“早、晚拌制混凝土流动性过大,静置30min后出现离析或泌水,而中午流动性骤降”的现象。秋季昼夜温差可达10~15℃,水泥水化速度变慢,混凝土流动性损失降低。而中午高温时加速水泥水化,导致拌合物坍落度损失加快(每升高10℃,坍落度损失速率增加20%~30%)。
(2)硬化阶段裂缝频发
秋季混凝土硬化阶段的裂缝发生率较夏季高出40%,且以“温度裂缝”和“干燥收缩裂缝”为主,两类裂缝常相互交织。
1)温度裂缝
秋季白天日照充足,混凝土浇筑后表面温度可达25~30℃,而夜间温度骤降至10~15℃,导致混凝土内外温差超过20℃(规范要求不超过25℃)。当混凝土内部水化热尚未完全释放(秋季水泥水化速率较夏季慢30%~50%,水化热持续时间延长至7~10天),外部因低温收缩时,内部产生拉应力,当拉应力超过混凝土抗拉强度(28天抗拉强度约2.0~2.5MPa),便会在表面产生“横向或纵向裂缝”,裂缝宽度多为0.1~0.3mm,深度可达50~100mm,常见于大体积混凝土(如筏板基础、桥墩)和楼板结构。
2)干燥收缩裂缝
秋季北方地区多偏北风,风速可达3~5m/s,南方地区则受“秋老虎”影响,空气相对湿度低于50%。混凝土浇筑后7天内(关键养护期),表面水分蒸发速率与风速、湿度呈线性相关:风速每增加1m/s,蒸发速率提高15%~20%;湿度每降低10%,蒸发速率提高10%~12%。当表面水分蒸发速率超过内部水分迁移速率(秋季混凝土内部水分迁移速率较夏季慢25%),表面层会因干燥收缩产生“网状或不规则短裂缝”,裂缝宽度多小于0.1mm,但分布密集(每平方米可达5~8条),主要集中在混凝土路面、墙面等暴露面积大的部位。
(3)强度增长缓慢
混凝土强度增长依赖水泥水化反应(生成C-S-H凝胶、Ca(OH)2等产物),而水化反应速率与温度呈指数相关。秋季日均温低于15℃时,水泥水化速率显著下降,具体表现为早期强度不足,如夏季混凝土1天强度可达设计强度的15%~20%,7天强度可达70%~90%。而秋季1天强度仅为10%~15%,7天强度降至50%~55%。若秋季施工中未调整配合比或养护措施,28天强度可能低于设计值的90%。
(4)表面缺陷
秋季混凝土表面缺陷发生率较其他季节高25%,主要包括表面起砂、蜂窝麻面等。
1)表面起砂。低湿大风环境下,混凝土浇筑后表面水分快速蒸发,表层水泥未充分水化,形成“松散的水泥粉末层”,用手揉搓可见砂粒脱落。此类缺陷多发生在混凝土初凝前(浇筑后1~3小时),若此时未及时覆盖保湿,表层强度会低于3MPa,影响后续装饰工程(如抹灰、贴砖)的粘结力。
2)蜂窝麻面。秋季模板表面易因空气湿度变化产生结露,若模板未提前烘干或涂刷脱模剂,混凝土与模板粘结力增加,拆模时表面砂浆被粘走,形成蜂窝麻面。此外,低温环境下混凝土流动性不足,难以填满模板边角,也会导致局部出现“缺浆”缺陷。
(二)混凝土秋季施工问题的防控
(1)和易性调控
针对秋季和易性波动问题,需从配合比调整动态调整入手。
当日均温低于15℃时,将聚羧酸系减水剂掺量降低0.1%~0.2%,改善混凝土黏聚性与保水性,减少泌水。若空气相对湿度低于50%,适当提高拌合水用量(每立方米增加5~8kg),但需控制水胶比不变(仍按设计要求≤0.55),通过增加胶凝材料用量(每立方米增加10~15kg水泥)平衡水胶比,避免强度下降。
(2)裂缝防控
针对秋季温度裂缝与干燥收缩裂缝,需“主动温控+被动保湿”双重防控。
1)温度裂缝防控(大体积混凝土优先适用)
深秋时浇筑混凝土,尽量避开早、晚低温时段(5~8点、18~22点),选择中午10点至下午3点浇筑,确保混凝土入模温度不低于10℃(规范要求≥5℃)。浇筑完成后,在混凝土表面覆盖“一层塑料薄膜+两层阻燃保温被”,若昼夜温差超过15℃,需在保温层下设置温度监测点(每50m2设1个),实时监测内外温差,当温差超过25℃时,开启内部循环水管(提前预埋),通入温水(25~30℃),将温差控制在20℃以内。
2)干燥收缩裂缝防控
混凝土浇筑完成、表面收光后(初凝前1~2小时),立即覆盖塑料薄膜(边缘压实,防止大风掀起),薄膜下铺设无纺布,若风速超过3m/s,需在无纺布上再覆盖一层彩条布,减少表面水分蒸发。对于路面、楼板等大面积结构,可采用“喷雾养护”(每2小时喷雾1次,保持表面湿润),养护时间不少于14天(常规养护为7天,秋季延长至14天)。
(3)强度提升
针对秋季混凝土强度增长缓慢问题,需从“养护温度提升+配合比增强”两方面进行。
1)养护温度提升
采用“蒸汽养护”(适用于预制构件),养护温度控制在40~50℃,相对湿度≥90%,养护时间调整为:静停2小时→升温2小时(升温速率≤10℃/h)→恒温6小时→降温2小时(降温速率≤10℃/h),可使7天强度达到设计强度的70%以上。
现场浇筑结构采用“电伴热养护”,在混凝土表面保温层下铺设电伴热片(功率20~30W/m),通过温控器将表面温度控制在15~20℃,养护期间确保混凝土内部温度不低于10℃,加速水泥水化。
2)配合比增强
当日均温低于10℃时,在胶凝材料中降低矿物掺合料的用量,或添加0.3%~0.5%的早强剂(如硫酸钠,掺量≤水泥用量的1%),缩短初凝时间(从8~10小时缩短至6~7小时),提高早期强度。
适当降低水胶比(较夏季设计值降低0.02~0.03,如从0.55降至0.52),确保28天强度达标率≥95%。
(4)表面缺陷防控
1)表面起砂防控
混凝土浇筑后,严格控制收光时间(初凝前收光2~3次,最后一次收光在终凝前1小时完成),收光时若表面干燥,可喷洒少量清水(雾状,每平方米≤0.5kg),避免表面水泥失水;收光完成后立即覆盖塑料薄膜,杜绝大风直吹。
2)蜂窝麻面防控
模板使用前彻底清理表面(去除残留混凝土、油污),涂刷水性脱模剂(用量0.2~0.3kg/m2),若模板表面结露,需提前24小时烘干(温度50~60℃)。对于木模板,需在表面铺设塑料薄膜,避免模板吸水导致混凝土表面缺浆。浇筑边角部位时,采用“小直径振捣器(直径30mm)”振捣,确保混凝土填满模板边角。