水利工程冬季混凝土施工措施探討

■陸 梅，王守春，費守明 ■.天津市水利科學研究院，天津 30006;.天津市水務工程建設交易管理中心，天津 30004

水利工程施工中使用的混凝土是將水泥、砂石、膠凝材料及水按照適當?shù)呐浔冉?jīng)過充分攪拌的混合材料。混凝土在經(jīng)過水化作用過后會發(fā)生物理變化和化學變化，最終達到水利工程建設要求強度的混凝土材料，溫度是影響水泥水化效果的重要因素，提高混凝土的強度需要保證水泥水化的速度，需要提升混凝土的溫度。冬季溫度過低時，混凝土中的水分會產(chǎn)生結冰，造成水化速度的差異，影響混凝土的施工強度，降低水利工程的施工質量。需要嚴格控制混凝土冬季澆筑溫度和技術，保障完善優(yōu)化的混凝土施工質量。

1 水利工程建設冬季混凝土施工容易出現(xiàn)的問題

1.1 水分轉移及結構疏散

混凝土澆筑完成后表面顏色呈現(xiàn)土黃色并伴有冰晶狀顆粒，并且輕輕的敲擊發(fā)現(xiàn)聲音空啞，這種情況下的混凝土結構脆弱并且內(nèi)部逐漸出現(xiàn)松散，這是由于混凝土中的水分在外部的溫差及內(nèi)部的壓力作用下，逐漸從邊緣向中間進行移動造成。

1.2 混凝土裂縫及鋼筋銹蝕

冬季氣溫較低，鋼筋會在嚴寒中發(fā)生冷凍現(xiàn)象，在混凝土澆筑完成后的水化作用中造成溫度上升發(fā)生氧化，體積出現(xiàn)一定比例的膨脹，混凝土會隨著主筋的方向發(fā)生裂痕。混凝土開裂的原因復雜，水灰比不合理或者水泥的安定性能差等都會造成嚴重的泌水現(xiàn)象而引發(fā)混凝土結構的開裂。

1.3 結晶腐蝕

冬季混凝土表面的水分蒸發(fā)會比較快，致使其表面的水分在低溫下發(fā)生霜化現(xiàn)象，以及為保證混凝土的強度攪拌過程中會添加特質的添加劑，添加劑的毛細管作用積存在混凝土表面上，都會造成混凝土嚴重硬化。

1.4 表面起灰

混凝土的攪拌過程中由于低溫作用會造成水分的分布不均勻，或者施工前未進行嚴格的混凝土配比實驗室實驗，造成水灰比不合理，在攪拌過程中或澆筑過程中產(chǎn)生粗骨料與砂漿的離析分離現(xiàn)象，產(chǎn)生嚴重的表面起灰。這種現(xiàn)象發(fā)生證明混凝土內(nèi)部的水化作用較差。

2 水利工程冬季混凝土施工措施

2.1 原材料的配置和攪拌

(1)水泥:水利工程施工中多選擇強度在42.5以上的硅酸鹽水泥，水泥進場時要對品種、級別、出廠日期、散裝倉號或包裝等進行檢查，對水泥的安定性、強度和必要性能進行復檢。

(2)砂石:施工混凝土中添加河砂中的粗中砂，保證砂的比率在40% －50%，選擇粒度較小的花崗巖。

(3)聚丙烯纖維:為增加水利工程設施的使用強度及使用壽命，可以添加適當?shù)木郾├w維，保證混凝土凝結后的抗沖擊性、抗裂性能、抗凍融性能、抗收縮性能增加，纖維原材料應滿足:直徑12－110um，長度5－26mm，抗拉強度不低于290mpa，彈性模量不低于3200Mpa。

(4)水:需要符合飲用水標準的生活用水。

混凝土的配料要保證強度等級滿足施工技術要求外，還要保證施工對混凝土和易性的要求，和易性是對混凝土的流動性、保水性、粘聚性的要求。混凝土的攪拌可以采用對材料進行預熱的方法，可以通過蒸汽加熱或鐵板翻炒加熱的方式實現(xiàn)骨料的有效增溫，可以將拌合用的水進行加熱，但確保加熱后的水分不超過80攝氏度，避免溫度過高造成水泥發(fā)生假凝現(xiàn)象。

2.2 施工用混凝土的溫控措施

(1)混凝土的運輸。混凝土的運輸要求是運輸過程中不產(chǎn)生離析現(xiàn)象，保證澆筑時規(guī)定的坍落度和混凝土初凝前實現(xiàn)充分的澆筑和搗實，確保運輸時間不超過行業(yè)規(guī)定(如表一)，需要對運輸路徑進行有效的勘查，出現(xiàn)道路堵塞等意外交通狀況，采取加熱保溫應急措施保障合適的溫度。

(2)電加熱措施。水利工程冬季建設中混凝土保溫澆筑施工措施是使用電加熱法，電加熱是借助電子設備的電熱和感應加熱，將變壓器與拌合站進行電纜連接，裝配相應的漏電保護裝置，并在拌合站的水池底部設置30－38根的電熱管，通過設置在上水口的溫度計對拌合站內(nèi)的水溫進行實時測控，為保證熱量的集中和時效，可以給頂口配置棚蓋結構配合水溫箱的保溫效果。

(3)添加防凍劑。防凍劑的添加可以確保混凝土在低溫的狀態(tài)下正常發(fā)生水化反應，增加材料的有效硬度增長，確保混凝土在規(guī)定時間內(nèi)達到預期強度，可以根據(jù)具體的地域特點及施工實際情況確定防凍劑的添加比例和方式，確保防凍劑的添加滿足最低溫度的防凍需求，避免溫度的變化影響混凝土水泥和水分的比例。

2.3 施工技術要求

(1)冬季混凝土澆筑后在惡劣的環(huán)境因素下水化速度加快，混凝土的內(nèi)部釋放熱量，但冬季晝夜溫差大，造成混凝土的外圍溫度極低甚至冰凍現(xiàn)象的發(fā)生，導致溫度分布不均衡出現(xiàn)應力平衡被破壞的現(xiàn)象發(fā)生，進而產(chǎn)生混凝土的開裂影響施工質量。避免類似破壞現(xiàn)象的發(fā)生可以在混凝土的澆筑前對模板及直徑為25mm以上的鋼筋進行預熱操作，保證澆筑時模板及截面的溫度在5－10℃左右，并利用土工布、塑料布等進行密實的圍裹實現(xiàn)溫度的有效保持，并且保持灌注的連續(xù)性，控制灌注厚度在20厘米以內(nèi)，澆筑過程中機械振搗要配合嚴密。澆筑完成后，出現(xiàn)嚴重的降溫時，可以適當?shù)倪M行保溫棚的搭建，利用密封效應實現(xiàn)對內(nèi)部加熱溫度的保持，使混凝土的施工質量達到預計強度。

(2)控制澆筑周期，澆筑時間影響混凝土施工的質量水平，施工單位需要根據(jù)實際情況制定合理的澆筑時間，避免澆筑時間過長導致溫度較低，出現(xiàn)內(nèi)部結構溫度不均勻、水化作用不均勻的質量問題，根據(jù)設計的澆筑時間嚴格控制，保障澆筑質量的合格。

2.4 混凝土的養(yǎng)護

混凝土的養(yǎng)護是混凝土質量實現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，養(yǎng)護過程中要嚴格控制混凝土的水分蒸發(fā)。需要在混凝土澆筑完成后12小時內(nèi)實現(xiàn)覆蓋保護，通常采用塑料薄膜與麻袋結合鋪蓋的方式實現(xiàn)全面的養(yǎng)護，從下往上的覆蓋順序為塑料薄膜加麻袋加黑色硬質塑料薄膜，在冬季水利工程混凝土施工中，混凝土的養(yǎng)護層上面還可以加蓋保溫棚用的草簾進行外層的壓蓋，保溫效果提升的同時避免大風的侵襲危害。

當施工溫度遭遇大幅度的降溫狀況時，可以采用蒸汽加熱的養(yǎng)護方式，具體的操作方法是搭設好蒸汽管道，確保地下的蒸汽管道深埋至凍結部位，蒸汽管道每隔20m設置氣眼，保證管道內(nèi)的高溫蒸汽均勻的分布在混凝土的表面，并搭設密封性能好的暖棚實現(xiàn)對蒸汽的恒溫保存，保證養(yǎng)護效果的實現(xiàn)。

3 結束語

水利工程的冬季混凝土施工是較難的施工操作，需要技術人員對施工過程中的各環(huán)節(jié)進行嚴格的把控，實現(xiàn)質量的控制滿足工程建設的需求，需要技術人員根據(jù)水利工程所處的地理位置及環(huán)境進行施工措施的改進和更新，為施工的合理性提供幫助，并切實加強混凝土的養(yǎng)護工作及質量控制，確保工程質量為度汛及灌溉提供充足的保障。

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