水利工程混凝土冬季施工研究

王宗海

（遼寧省朝陽市喀左縣水利局，遼寧朝陽122300）

水利工程混凝土冬季施工研究

王宗海

（遼寧省朝陽市喀左縣水利局，遼寧朝陽122300）

水利工程建設作為我國基礎設施建設的重要組成部分，具有規(guī)模大、成本高、質(zhì)量要求嚴格的特點，為了保證工程能夠在汛期到來前投入使用，在冬季施工是不可避免的。受低氣溫的影響，混凝土施工難度增大，如果對凍融循環(huán)認識不夠，沒有做好相關防治措施，很容易造成質(zhì)量事故，給國家?guī)頁p失，因此確保混凝土冬季施工質(zhì)量具有重要意義。本文就混凝土冬季施工的凍融循環(huán)進行詳細介紹，提出嚴寒條件下混凝土施工應該注意的要點，并且研究了冬季混凝土的養(yǎng)護方法，提出相關建議措施來保證混凝土冬季施工的質(zhì)量，為水利工程混凝土冬季施工提供參考。

水利工程；凍融循環(huán)；冬期混凝土施工；措施建議

1 引言

在水利工程建設中，經(jīng)常會出現(xiàn)在冬季施工的情況，如何保障冬季施工的質(zhì)量和速度是目前水利工程研究者關注的焦點。冬季氣溫較低，使混凝土內(nèi)部水分結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而影響到混凝土的施工效能，甚至會出現(xiàn)混凝土的開裂和表面剝落，嚴重影響了結(jié)構(gòu)的耐久性。因此研究水利工程混凝土冬季施工技術(shù)可以有效避免施工問題的出現(xiàn)，降低損失，同時提高混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性和使用壽命，具有重要意義。

2 混凝土冬季施工的凍融循環(huán)

混凝土雖然具有強度高、可塑性好、適用廣、復合力強、耐火性好、成本低、能耗低及容易施工的優(yōu)勢，但是也有不均勻、工期長、水熱化高及密度大的缺點，因此在氣溫低于零攝氏度時，混凝土內(nèi)部水分凍結(jié)；當氣溫高于零攝氏度時，混凝土內(nèi)部的水分又會融解；在此凍結(jié)和融解的反復過程中，混凝土便會出現(xiàn)裂縫等劣化現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。在混凝土的傳熱速率以及孔隙水中鹽濃度的增加作用下，混凝土會逐漸出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，從大孔隙開始向小孔隙擴展，而凝膠孔并不會結(jié)冰，隨著凝膠水的擴散，冰體逐步形成并出現(xiàn)膨脹。這樣的每次循環(huán)都會使水分向容易結(jié)冰的地區(qū)擴散，反復的膨脹擠壓便會影響混凝土的施工質(zhì)量。

混凝土的飽和度及硬化水泥漿的孔隙結(jié)構(gòu)是影響混凝土抗凍融性的主要因素，當?shù)陀陲柡投葧r，混凝土較干燥，抗凍性較好，因此在冬季施工時最好將混凝土預先干燥，否則冰凍的破壞程度將會增大，如果防治措施做得不到位，就容易使混凝土出現(xiàn)裂縫、侵蝕脫皮，更嚴重的會使粗骨料露出或出現(xiàn)崩出破壞。充分的養(yǎng)護可以有效減少漿體中的可凍結(jié)水量，對于保障冬季混凝土施工十分重要。

3 嚴寒條件下混凝土施工的注意事項

（1）施工前準備。由于分流夏季作業(yè)的高峰、充分利用全年勞動力資源或者抓好冬季河流冰凍的機會等，常常要在冬季進行混凝土施工作業(yè)，為了充分降低施工成本，使得經(jīng)濟效益最大化和工程質(zhì)量最優(yōu)化，在施工之前應該對其進行詳細的調(diào)查，具體包括施工地區(qū)的氣象條件、施工規(guī)模以及工程條件等；工程建設的人員配置及工程的養(yǎng)護方案；施工周圍的自然環(huán)境等。

（2）施工過程中注意施工材料的選擇及配比的標準。一般而言快干水泥有利于施工作業(yè)的完成，可以根據(jù)施工的具體情況選用快速強化型水泥，必要時利用速凝劑使其達到施工要求，在大體積的混凝土施工中，可以使用中熱型水泥或者混合水泥來避免出現(xiàn)溫度裂縫的現(xiàn)象。另外在嚴寒條件下進行混凝土施工作業(yè)還可以添加無氯化物或者防凍劑等外加劑來促進強度增長。在材料配比過程中應該注意采用水灰較低的富拌合物，控制早期的溫度，加熱拌合物時熱水水溫不宜過高，否則容易出現(xiàn)閃凝的現(xiàn)象，為了防止骨料中含水量發(fā)生變化，有條件的最好采用管道蒸汽加熱的方式。

（3）混凝土的生產(chǎn)、運輸和澆筑。為避免混凝土過早的凍結(jié)，應該確保其具有足夠高的溫度，因此要詳細計算出混凝土在運輸過程中熱量的損失情況，以便更好的配置混凝土的溫度。在加熱材料時最好按照先加熱水后加熱骨料的順序進行，待攪拌機混合高溫水化骨料冷卻到40℃以下時便可以加入水泥進行攪拌。在混凝土進行澆筑作業(yè)時，應該保證路基和模板的表面溫度高于凍結(jié)溫度，因此可以在澆筑前將路基表面的冰雪清理干凈，然后進行蒸汽解凍，同時要注意避免已經(jīng)解凍的表面再次出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，另外在澆筑時還要防止混凝土的溫度下降過快，當存在自由水時不可對其開展整平作業(yè)，澆筑完成后應盡快將混凝土表面進行鋪蓋，不可在空氣中暴露太長時間。如果需要使用混凝土泵進行施工作業(yè)，則需要對管道進行預熱和保溫，避免進入管道的水泥漿凍結(jié)。

4 嚴寒條件下混凝土的養(yǎng)護

（1）養(yǎng)護期和養(yǎng)護溫度。根據(jù)有關標準規(guī)定，初期養(yǎng)護強度需要達到不會發(fā)生凍害的程度，之后的養(yǎng)護期可以按照實際需要進行延長，尤其是在嚴寒條件下，更要注意混凝土作業(yè)所需要的保水養(yǎng)護工作。在綜合考慮混凝土配合比、外界溫度和養(yǎng)護方式、養(yǎng)護期的基礎上確定好養(yǎng)護所需的溫度，特別是在溫度極低、材料較薄的時候，最低養(yǎng)護溫度應該在10℃，如果出現(xiàn)斷面較厚的情況，最低養(yǎng)護溫度應該在20℃以上，在養(yǎng)護工作結(jié)束后也要適當?shù)谋３譁囟取?/p>

（2）溫度管理。溫度控制和管理對冬季混凝土施工至關重要，具體需要注意：將攪拌溫度、澆筑溫度、養(yǎng)護溫度和外界氣溫做準確記錄；如果出現(xiàn)溫度異常的情況，需要及時進行補救；利用養(yǎng)護試件進行溫度的測量和記錄，并進行相關強度測試，確定養(yǎng)護和正式開始使用的時間；當出現(xiàn)溫度低于預期溫度的情況，應該延遲去除磨具的時間，延后養(yǎng)護時間。此外，最好在施工現(xiàn)場多設供試體，以便準確測試強度。

（3）保溫養(yǎng)護方法。水泥的水化作用，依賴水的存在和一定的溫度，為了保證混凝土質(zhì)量，應該采取一系列的低溫施工措施，保證混凝土既不被凍結(jié)又不會凝固。保溫養(yǎng)護方法包括隔熱養(yǎng)護和蓄熱養(yǎng)護2種，前者是采用隔熱材料將混凝土表面覆蓋，利用水泥的水化熱效應來達到保溫的效果，該方法適用于輕微凍結(jié)期，如果溫度更低，則需要同時采用隔熱模具來使熱量損失減少，以薄板進行覆蓋時，應該將降溫至結(jié)冰點的過程控制在12h以上，以保證順利提升溫度；后者是通過將水化熱和外界獲取的熱量儲蓄起來，以保證正溫環(huán)境，該方法適合在溫度較低的情況下使用，且多應用于基礎工程和大體積混凝土工程。

（4）供熱養(yǎng)護方法。當利用水泥的水化熱作用無法保持溫度時，便需要供熱進行養(yǎng)護，通常采用蒸汽加熱法，即利用其在凝結(jié)過程中放出的氣化熱以及凝結(jié)水在降溫中放出的液化熱，采用罩式、立窯式和坑式等多種形式對混凝土預制件的生產(chǎn)進行保溫。通過該方法可以提高混凝土的反應溫度，當然混凝土的性質(zhì)和配比都會影響混凝土內(nèi)部傳遞的熱量，總的來說，濕混凝土比干混凝土的傳熱性更好，高溫下的混凝土比低溫下的混凝土傳熱性更好。

5 混凝土冬季施工的質(zhì)量控制

（1）建立完善的質(zhì)量管理體系。結(jié)合水利工程建設的具體施工情況進行各部門的有效分工，明確各工作人員的職責和任務，促進各部門之間的交流溝通，以便在工程建設中更好的合作，保證混凝土冬季施工質(zhì)量。設立專門的項目技術(shù)負責人，針對冬季施工工程進行詳細分析，提出最優(yōu)施工方案，設立專職質(zhì)量監(jiān)管員，對交工驗收及材料檢查進行監(jiān)督管理，一旦發(fā)現(xiàn)不合規(guī)定的材料或工程，應該及時停工補救。

（2）提高施工人員的綜合素質(zhì)。人員的綜合素質(zhì)對于整個工程質(zhì)量具有決定性的影響，是整個施工建設中的關鍵因素，尤其是在條件惡劣的情況下，施工人員的技術(shù)水平就顯得更為重要。提高水利工程參建人員的綜合素質(zhì)主要是提高領導者的分析決策能力、施工操作人員的技術(shù)水平，加強服務人員高質(zhì)量服務的意識。從嚴格把控參建人員的準入開始，不斷進行職業(yè)道德、職業(yè)技能的培訓，使施工人員擁有良好的專業(yè)素養(yǎng)和心理素質(zhì)，擁有較強的責任心，能積極主動高質(zhì)量地完成工作。尤其選用優(yōu)秀的項目負責人，發(fā)揮領頭作用，建立高水平的施工團隊，保證水利工程的施工質(zhì)量。

（3）加強施工質(zhì)量管理。為保證冬季施工的順利完成并保證施工質(zhì)量，應該對不同的施工環(huán)節(jié)進行有針對性的質(zhì)量管理，具體就是要做到從事前的材料檢查、圖紙審批、技術(shù)人員的布局到事中的施工工序檢查和機械設備使用再到事后竣工驗收和工程師審查進行全方位、全過程的質(zhì)量監(jiān)督管理，以確保嚴寒條件下水利施工的質(zhì)量。

6 結(jié)論

混凝土冬季施工給水利工程建設提出了更高的要求，本文對混凝土冬季施工中容易出現(xiàn)的凍融循環(huán)進行簡單介紹，提出嚴寒條件下施工應該注意的相關事項，并針對冬季施工的特點進行養(yǎng)護措施的闡述，最后為保證水利工程冬季施工質(zhì)量提出幾點建議。雖然目前我國混凝土冬季施工技術(shù)已經(jīng)得到很大發(fā)展，但是要完全解決施工過程中出現(xiàn)的問題還需結(jié)合實際情況做進一步的深入研究。

［1］范秀云，張艷輝，郭曉秋.淺析水利工程冬季混凝土施工技術(shù)［J］.神州，2011（17）：30.

［2］趙發(fā)起.水利工程冬期混凝土施工研究［D］.大連理工大學，2013.

［3］宋海濤，馬春燕，于云平.冬季混凝土施工預防凍害方法［J］.黑龍江水利科技，2011（04）：278-279.

［4］邱云麗.淺談水利工程混凝土冬季施工技術(shù)［J］.建材發(fā)展導向（下），2011（04）：134-135.

［5］高洪財.冬季水利工程混凝土施工技術(shù)及養(yǎng)護措施［J］.廣東科技，2011（18）：274-275.

TV52+1；TV544

B

1672-2469（2015）12-0093-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.12.032

王宗海（1965年—），男，工程師。