寒冷地区建筑施工中的保温与防冻技术研究

摘要：本论文聚焦寒冷地区建筑施工面临的低温环境挑战，系统研究建筑施工中保温与防冻技术。通过分析寒冷地区气候特点对建筑施工的影响，深入探讨混凝土、砂浆等主要施工材料在低温下的性能变化，以及地基基础、墙体、屋面等不同施工部位的保温防冻技术措施。为寒冷地区建筑施工提供科学、有效的技术指导，保障施工质量与进度，降低工程成本，促进寒冷地区建筑行业的可持续发展。

关键词：寒冷地区；建筑施工；保温技术；防冻技术；施工质量

一、引言

寒冷地区冬季漫长且气温极低，最低气温可达 -30℃甚至更低，极端低温、强风、积雪等恶劣气候条件，给建筑施工带来诸多难题。在这种环境下进行建筑施工，若保温与防冻技术措施不当，会导致混凝土强度增长缓慢、冻胀破坏，砂浆粘结力下降，地基土冻胀变形等问题，严重影响建筑工程的质量与安全，甚至可能造成工程事故。因此，深入研究寒冷地区建筑施工中的保温与防冻技术，具有重要的现实意义和工程应用价值。

二、寒冷地区气候特点及其对建筑施工的影响

2.1 寒冷地区气候特点

寒冷地区具有显著的气候特征，冬季气温低且持续时间长。以我国东北、内蒙古等典型寒冷地区为例，冬季平均气温在 -10℃以下，部分地区在 -20℃左右 。同时，昼夜温差大，白天最高气温与夜间最低气温差值可达10℃ - 15℃。此外，寒冷地区冬季多风雪天气，强风不仅会加剧人体的寒冷感，还会加速热量散失，对施工中的保温措施产生不利影响；大量积雪可能导致施工场地通行困难，增加施工安全隐患，也会对临时设施和建筑结构产生额外荷载。

2.2 对建筑施工的影响

寒冷气候对建筑施工材料、施工工艺和施工设备等方面均产生不利影响。在材料方面，混凝土在低温环境下，水泥水化反应减缓甚至停止，导致混凝土强度增长缓慢，抗冻性能下降。当温度低于冰点时，混凝土内部的水分结冰膨胀，产生冻胀应力，若混凝土强度不足以抵抗该应力，就会出现裂缝、酥松等冻胀破坏现象 。砂浆在低温下，水分易冻结，水泥水化无法正常进行，致使砂浆的粘结强度和耐久性降低，影响墙体砌筑质量。在施工工艺方面，低温会使涂料、油漆等装饰材料干燥速度减慢，甚至无法干燥，影响装饰效果和施工进度。土方施工中，地基土冻结后变得坚硬，挖掘难度大幅增加，降低施工效率，且冻土在融化后可能产生不均匀沉降，影响基础的稳定性。在施工设备方面，低温会使润滑油粘度增加，设备启动困难，机械部件磨损加剧，影响设备的正常运行和使用寿命。

三、寒冷地区建筑施工主要材料的保温防冻性能研究

3.1 混凝土的保温防冻性能

混凝土的抗冻性能与水灰比、水泥品种、骨料质量、掺合料和外加剂等因素密切相关。降低水灰比可以减少混凝土内部的游离水含量，降低冻胀风险。选择早期强度高、水化热大的水泥品种，如硅酸盐水泥，有助于在低温环境下加快混凝土强度增长 。优质骨料的坚固性好，能提高混凝土的抗冻性能。掺加粉煤灰、矿渣粉等掺合料，可以改善混凝土的工作性能和耐久性，但需注意掺量对早期强度的影响。在混凝土中添加防冻剂是寒冷地区施工常用的措施，防冻剂能降低水的冰点，使混凝土在负温下仍能进行水化反应，提高混凝土的抗冻能力。常见的防冻剂成分有氯盐类、亚硝酸盐类、碳酸盐类等，不同类型的防冻剂适用范围和效果有所差异 。

3.2 砂浆的保温防冻性能

砂浆的防冻性能主要取决于水泥的水化程度和水分状态。为提高砂浆在低温下的性能，可选用高标号水泥，增加水泥用量以提高早期强度。同时，掺加适量的防冻剂、早强剂，能促进水泥水化，降低砂浆中水的冰点。此外，在砂浆中掺入石灰膏、粉煤灰等掺合料，可改善砂浆的和易性，提高其抗冻性能。但需注意，掺合料的过多使用可能会影响砂浆的强度增长速度，应根据实际情况合理控制掺量 。

四、寒冷地区建筑施工不同部位的保温防冻技术措施

4.1 地基基础施工的保温防冻技术

在地基基础施工前，应清除基底的积雪和冻土，防止地基土受冻。对于不冻胀性地基土，可直接进行基础施工；对于冻胀性地基土，需采取换填非冻胀性材料（如砂石、灰土等）或设置保温层等措施，防止地基土冻胀变形 。在基础施工过程中，可采用暖棚法，在基础上方搭建暖棚，内部采用火炉、暖气等加热设备，保持棚内温度在0℃以上，为混凝土和砂浆施工创造适宜的环境。对于灌注桩施工，可对桩孔内的泥浆进行加热，控制泥浆温度，防止泥浆冻结影响成桩质量 。

4.2 墙体施工的保温防冻技术

墙体砌筑时，可采用热拌砂浆，将水和砂加热后搅拌砂浆，提高砂浆的初始温度，减缓砂浆在砌筑过程中的热量散失。在砌筑过程中，对已砌筑的墙体及时覆盖保温材料，如草帘、棉被等，防止砂浆受冻。对于加气混凝土等轻质墙体材料，因其导热系数小，保温性能好，但抗冻性相对较差，在低温施工时，可在墙体表面涂抹抗冻保护剂，增强其抗冻能力 。此外，采用复合保温墙体结构，如在墙体外侧设置保温板，可有效提高墙体的保温性能，减少热量传递。

4.3 屋面施工的保温防冻技术

屋面保温层施工应选择在气温较高的时段进行，尽量避免在极端低温天气下作业。对于保温材料，可选择聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫等高效保温材料，这些材料具有良好的保温性能和一定的抗冻性 。在铺设保温材料时，应确保保温层的平整度和密实度，防止出现空隙影响保温效果。屋面防水层施工时，可采用热熔法施工改性沥青防水卷材，利用火焰喷枪加热卷材和基层，使卷材与基层牢固粘结，避免因低温导致粘结不牢而出现渗漏现象 。同时，在防水层施工完成后，及时进行保护层施工，保护防水层免受冻融破坏。

五、寒冷地区建筑施工保温与防冻技术的优化策略

5.1 加强施工组织与管理

合理安排施工进度，尽量避免在极端低温天气下进行关键工序施工。制定详细的冬季施工方案，明确各施工环节的保温与防冻技术措施和质量控制要点。加强施工人员培训，提高其对寒冷地区施工特点和保温防冻技术的认识，确保施工技术措施的正确实施 。同时，建立完善的质量检测制度，对施工过程中的材料性能、施工质量进行实时监测，及时发现并解决问题。

5.2 推广应用新型保温防冻材料与技术

积极研发和推广新型保温防冻材料，如相变保温材料，其能在温度变化时吸收或释放热量，调节环境温度，提高保温效果 。此外，发展智能保温技术，利用传感器实时监测建筑各部位的温度变化，自动控制加热设备和保温系统的运行，实现精准保温，降低能源消耗。加强对绿色环保保温防冻技术的研究与应用，减少施工对环境的影响。

5.3 加强多学科协同研究

寒冷地区建筑施工的保温与防冻技术涉及建筑材料、建筑物理、土木工程等多个学科领域。加强多学科之间的协同研究，整合各学科的优势资源，深入分析寒冷环境下建筑施工的复杂问题，从材料性能、结构设计、施工工艺等多个方面提出综合解决方案，不断提升保温与防冻技术水平。

六、结论

寒冷地区建筑施工中的保温与防冻技术是确保工程质量、安全和进度的关键因素。通过对寒冷地区气候特点及其对建筑施工影响的分析，以及对主要施工材料保温防冻性能的研究，结合不同施工部位的保温防冻技术措施和实际工程案例，可以看出，采用合理的保温与防冻技术能够有效应对寒冷环境带来的挑战。同时，通过加强施工组织与管理、推广新型材料与技术、开展多学科协同研究等优化策略，将进一步提升寒冷地区建筑施工的保温与防冻技术水平，推动寒冷地区建筑行业的高质量发展。未来，随着科技的不断进步，寒冷地区建筑施工的保温与防冻技术将朝着更加高效、智能、绿色的方向发展。

参考文献

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