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低温环境下透水混凝土施工技术

一、引言

低温环境作为影响混凝土施工质量的关键因素之一，对透水混凝土的性能发展与结构稳定性构成显著挑战。透水混凝土因其多孔结构特征，内部水分迁移速率较快，在低温条件下更易遭受冻害，导致强度增长迟缓、孔隙堵塞及耐久性下降等问题，严重影响其在海绵城市、道路铺装等工程中的应用效果。随着我国北方地区及高寒区域基础设施建设的持续推进，低温环境下透水混凝土的施工需求日益凸显，传统常温施工技术已难以满足冬季施工的质量要求，亟需针对性的技术体系以解决低温带来的不利影响。

透水混凝土的核心功能在于实现雨水的渗透与净化，其孔隙率通常介于15%-30%，这种结构特性使其在低温环境下更易受冻融循环作用的影响。当环境温度低于5℃时，混凝土内部自由水开始结冰，体积膨胀约9%，产生冰胀应力，破坏水泥石与骨料间的界面过渡区，导致微裂缝扩展；同时，低温显著延缓水泥水化反应速率，水化产物生成不足，无法有效填充孔隙，造成早期强度偏低，后期强度增长乏力。此外，低温条件下施工人员操作难度增加、养护措施不到位等问题，进一步加剧了工程质量风险。

研究低温环境下透水混凝土施工技术，不仅是对现有混凝土施工技术的补充与完善，更是推动透水混凝土在寒冷地区推广应用的关键。通过优化原材料选择、配合比设计、施工工艺及养护措施，可有效降低低温对透水混凝土性能的不利影响，确保其在低温环境下的渗透性能、力学性能及耐久性满足工程要求。这对于延长透水混凝土结构的使用寿命、提升基础设施的可持续性具有重要意义，同时为寒冷地区海绵城市建设、生态道路铺装等工程提供技术支撑，助力实现“双碳”目标下的绿色建筑发展需求。

二、低温施工关键技术

1.原材料优化

1.1骨料选择

在低温环境下，骨料的选择直接影响透水混凝土的抗冻性能。施工人员优先选用质地坚硬、吸水率低的天然骨料，如花岗岩或玄武岩，这些材料在低温下不易吸水结冰。骨料的粒径控制在5-20毫米之间，确保孔隙结构均匀，避免因粒径过大导致冻胀应力集中。实际工程中，技术人员会测试骨料的含水量，将其控制在2%以下，防止搅拌过程中水分冻结。例如，在北方某道路项目中，使用预热的骨料，将温度提升至5℃以上，有效减少了冰晶形成。

1.2水泥类型

水泥的选择需兼顾低温下的水化速度和强度发展。普通硅酸盐水泥在低温下水化缓慢，因此推荐使用早强型水泥，如硫铝酸盐水泥，它能在低温下快速释放热量，促进早期强度增长。施工中，水泥的细度通过筛分调整，确保颗粒均匀分布，避免局部过热或过冷。技术人员还会添加少量石膏，调节凝结时间，防止因低温导致凝结过慢。在哈尔滨的一个停车场工程中，采用硫铝酸盐水泥后，混凝土在-5℃环境下3天强度达到设计值的70%，显著优于普通水泥。

1.3外加剂应用

外加剂是应对低温的关键，主要包括防冻剂和引气剂。防冻剂如亚硝酸盐，能降低水的冰点，确保水分在-10℃下不结冰；引气剂如松香皂，引入微小气泡，缓冲冻胀应力。施工中，外加剂的掺量通过试验确定，通常为水泥重量的2-5%，过量会导致强度下降。技术人员会先在小试块中验证效果，再应用于大面积施工。例如，在长春的公园步道项目中，添加3%的防冻剂和0.05%的引气剂后，混凝土的抗冻融循环次数从50次提升至100次，孔隙结构保持稳定。

2.配合比调整

2.1水灰比控制

水灰比是影响透水混凝土低温性能的核心参数。在低温下，水灰比需控制在0.30-0.35之间，低于常温值，以减少自由水含量，降低冻害风险。施工人员通过减少用水量，同时增加高效减水剂，确保工作性不受影响。实际操作中，技术人员会根据环境温度动态调整：当温度低于0℃时，水灰比降至0.30以下，并使用热水搅拌，水温不超过60℃，避免水泥假凝。在沈阳的一个广场改造中，水灰比优化至0.32后，混凝土28天强度达到35MPa，孔隙率保持在20%，满足透水要求。

2.2孔隙率优化

透水混凝土的孔隙率需在低温下保持稳定，避免因冻融导致堵塞。施工中，通过调整骨料级配和胶凝材料比例，将孔隙率控制在15-25%之间。技术人员采用连续级配骨料，减少空隙不均；同时，增加胶凝材料用量至300-400公斤/立方米，填充微小孔隙。在低温环境下，孔隙率过高易受冻，过低则影响透水性，因此通过试验确定最佳值。例如，在内蒙古的生态道路项目中，孔隙率优化至18%，结合引气剂，确保雨水渗透率在-10℃下仍达到5mm/s。

2.3抗冻融设计

抗冻融设计是配合比调整的重点，通过添加矿物掺合料和优化胶凝体系实现。粉煤灰或矿粉掺入量控制在10-20%，替代部分水泥，提高密实度；同时，使用硅灰增强界面过渡区，减少微裂缝。施工人员会进行冻融循环试验，模拟-15℃至5℃的温差，确保混凝土能承受至少300次循环。在乌鲁木齐的一个小区铺装中，添加15%的粉煤灰和5%的硅灰后，抗冻等级