冬季道路混凝土浇筑工艺创新分析

引言

随着基础设施建设向高纬度、高寒地区拓展，冬季道路施工需求日益增长。然而，低温环境下混凝土水化反应迟缓、冻融破坏风险加剧，导致结构强度不足、裂缝频发等质量问题。近年来极端寒潮天气增多，对冬季混凝土施工技术提出更高要求，传统依赖加热保温的粗放式工艺已难以满足现代工程建设需求，亟需通过技术创新突破低温施工瓶颈。

一、冬季道路混凝土浇筑工艺现状

1.1 传统工艺概述

在冬季道路混凝土浇筑施工中，传统工艺涵盖多个关键环节。原材料选择上，水泥常采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，要求标号 42.5 以上，因其水化热大、早期强度高，能在一定程度上抵御低温影响。骨料需仔细检查，剔除冰雪等冻结物与冻裂的颗粒，防止活性材料混入影响水化反应。水一般选择饮用水或清洁天然水，并通过减水剂或控制坍落度等方式减少用水量。混凝土搅拌时，通常会对水进行加热，以提升混凝土出机温度，保障初始水化反应。运输环节，使用混凝土搅拌运输车，并在罐体包裹保温材料，减少热量散失。到达施工现场后，浇筑前需清理模板与钢筋上的冰雪、杂质，确保混凝土与接触面良好粘结。

1.2 工艺应用效果分析

传统工艺在部分冬季施工项目中取得了一定成效。部分工程通过蓄热法养护，混凝土内部温度在一定时间内保持在适宜范围，未出现严重的冻害现象。传统工艺也暴露出诸多局限性。在极寒地区，即使采取加热措施，混凝土在运输与浇筑过程中热量仍散失过快，导致入模温度难以满足规范要求，进而影响混凝土的早期强度增长，增加了结构开裂风险。传统养护方式难以精准控制温度与湿度，混凝土易因温度波动产生裂缝，耐久性下降。

二、冬季道路混凝土浇筑现存问题分析

2.1 原材料与配合比问题

在冬季道路混凝土浇筑中，原材料质量与配合比设计直接影响混凝土性能。水泥方面，即便选用高标号水泥，低温环境下其水化反应速率大幅减缓，水泥颗粒无法充分水化，导致混凝土早期强度增长缓慢。若水泥储存不当，受潮结块后活性降低，进一步削弱混凝土强度。骨料受冻问题突出，骨料中的水分冻结后体积膨胀，破坏骨料结构，解冻后骨料强度下降，且冻融循环易使骨料与水泥石界面产生微裂缝，降低混凝土整体耐久性。配合比设计环节，外加剂选择不当是常见问题。部分防冻剂与水泥相容性差，可能延缓凝结时间或影响后期强度发展；减水剂在低温下分散效果减弱，无法有效降低用水量。

2.2 施工过程问题

施工过程中，混凝土搅拌、运输和浇筑环节均面临挑战。搅拌时，加热设备功率不足或水温控制不当，难以将混凝土拌合物加热至规定温度，且搅拌时间不足会导致外加剂分散不均，影响混凝土性能。运输过程中，即便采用保温措施，长距离运输或交通拥堵仍会使混凝土温度大幅下降。浇筑环节，低温使混凝土坍落度损失加快，流动性变差，增加施工难度。振捣不密实会导致混凝土内部存在空洞、蜂窝等缺陷，降低结构承载能力。模板和钢筋在低温下表面温度极低，混凝土浇筑后热量迅速传导散失，加剧混凝土温度下降，影响水化反应正常进行。2.3 养护管理问题

冬季混凝土养护管理难度大，现有养护措施存在诸多不足。传统蓄热法依赖棉被、草帘等保温材料，保温效果有限，难以在极寒天气下维持混凝土内部温度。若覆盖不及

时或存在缝隙，冷空气侵入会导致混凝土表面温度骤降，产生温度应力，引发表面裂缝。

蒸汽养护虽能提供较高温度，但湿度控制不当易导致混凝土表面失水，产生干缩裂缝。

养护过程中，温度监测手段落后度。

三、冬季道路混凝土浇筑工艺创新方法

3.1 原材料与配合比优化

冬季混凝土性能的增强离不开混凝土原材料的选取和配合比的优化。对于水泥，选用水早强硫铝酸盐水泥，早期水化快，可缩短冬季混凝土的强度增长时间；选用水预热技术，如蒸汽加热和红外加热，使骨料的温度达到，防止骨料的水结冰而导致混凝土的性能受到影响；严格限制骨料含水率，选择微波干燥和离心脱水器设备来提高干燥，降低骨料的含水量；对于外加剂，选用了复合型的防冻剂，这种外加剂有机、无机搭配如三乙醇胺+亚硝酸钠，不仅能降低冰点还能够促进水泥的水化；选择纳米超塑化剂，超塑化的纳米减小低温下的分散度，减少混凝土的用水量，改善混凝土的强度以及抗冻耐久性；对混凝土的配合比，利用机器学习理论。

3.2 施工工艺创新

施工技术优化着眼于全过程温度与效益的优化。在拌合过程中，采取水和骨料双加热，使用变频调速搅拌机搅拌延长搅拌时间 3～5min ，使外加剂得到充分的扩散。运输过程中采用控温罐车，罐体内设置电加热系统及温度传感器，实时监控和自动调节混凝土的温度，施工过程采用“热模法”施工，在模板外层贴导热铝板并通入热水循环系统，使模板温度控制在 5～10^∘C 之间，以减小混凝土热量散失；采用分段跳仓浇筑法浇筑混凝土，分段减小浇筑长度，使混凝土降温过大的温差减小至最低。采用高频振动棒结合附着式振动器的形式进行振捣，减小混凝土振捣时间，减小混凝土振动热损失，保证混凝土密实度为 98% 以上。应用 BIM 技术对整个施工过程进行模拟，制订施工路径、浇筑时间安排，尽量减少低温施工的延误。

3.3 养护技术创新

养护关键技术中智能精准控温技术的核心手段分别为：相变材料保温被，是利用相变材料保温被内的石蜡、脂肪酸等相变材料在温度改变时吸放潜热来维持混凝土表面温度在±2℃的范围；智能温控养护系统，以无线传感网络及云平台为基础，将混凝土内敷设的温度传感器，采集数值每 10min 上传云端，通过 AI 算法推算出温度趋势，自动控制加热设备的功率以及保温层的厚度等参数。大面积的道路混凝土可采用石墨烯电热膜养护技术，将电热膜铺设到混凝土表面上，通电后能产生远红外辐射，均匀加热升温，升温速率 1～2^∘C/h 。对于蒸汽养护，在蒸汽养护的基础上，进行饱和蒸汽养护工艺的创新，控制蒸汽压力以及蒸汽的湿度，在混凝土周围相对湿度在 95% 以上温度在 40～50^∘C 的环境中养护，可以避免出现混凝土表面失水及干缩裂缝。

结语

本研究通过对原材料、施工工艺及养护技术的创新探索，有效破解了冬季道路混凝土浇筑的技术难题。创新工艺显著提升混凝土早期强度与抗冻性能，降低质量隐患与养护成本。随着智能传感、绿色建材技术的深度融合，冬季混凝土浇筑工艺将朝着更高效、低碳、精准的方向发展，持续为严寒地区道路建设保驾护航。

参考文献

[1]李英宾.冬季混凝土施工在桥梁建筑中的技术分析[J].科技创新导报,2011,(33):25.

[2]胡丹峰.道路桥梁冬季施工中混凝土浇筑的施工措施[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011,(01):227-228.