閩北山區(qū)農(nóng)田水利工程冬季混凝土施工凍害控制

（福建省浦城縣楓溪鄉(xiāng)水利水電工作站南平市353407）

閩北山區(qū)農(nóng)田水利工程冬季混凝土施工凍害控制

周連富

（福建省浦城縣楓溪鄉(xiāng)水利水電工作站南平市353407）

閩北山區(qū)農(nóng)田水利工程冬季施工中凍害現(xiàn)象非常普遍，輕則起砂、脫皮，重則產(chǎn)生凍脹破壞。文章根據(jù)項目實施過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方案，可供類似工程參考。

冬季混凝土施工技術(shù)閩北山區(qū)農(nóng)田水利工程

在閩北山區(qū)農(nóng)田水利工程建設(shè)過程中，由于田間農(nóng)作物在10月底收割完成，次年春季作物需要耕種，迫于工期及不影響農(nóng)民耕種，大量的田間混凝土工程需在冬季結(jié)束施工，在施工期間還需要做好工程防凍工作，按照具體情況選擇合理方案施工。將混凝土施工規(guī)范作為依據(jù)，施工過程中，若室外平均氣溫3天內(nèi)連續(xù)低于5℃，或最低氣溫低于零下3℃時，需要根據(jù)冬季標(biāo)準(zhǔn)實施混凝土澆筑工作。閩北山區(qū)冬季雖然達(dá)到這兩種條件的天氣很少，但達(dá)到0℃以下的天氣是較多的，給混凝土凍害提供了外部因素。以浦城為例，浦城縣2014年12月最低氣溫0℃以下的天氣達(dá)到了13天，有的山區(qū)最低氣溫達(dá)到-6℃。有的施工單位經(jīng)驗不足，在施工過程中沒有采取防凍措施，造成了嚴(yán)重后果。浦城有個項目在2014年冬季施工時渠道就被凍壞了3000多米。

閩北山區(qū)農(nóng)田水利工程在冬季施工前需要備好帆布或麻布等防凍物品，同時密切關(guān)注當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報，不要在氣溫驟降時讓混凝土工程受到寒潮及霜凍的影響。根據(jù)實際經(jīng)驗，閩北山區(qū)一般室外溫度低于零下2℃時，普通混凝土澆筑工作最好停止施工。

1 混凝土冬季施工凍害機(jī)理

在水泥水合作用下，混凝土拌合物澆筑后會凝結(jié)和硬化，以此取得最終強(qiáng)度，其中水合反應(yīng)是決定因素之一，而溫度則是影響水合反應(yīng)的重要因素。經(jīng)過多次研究探討和試驗，得出結(jié)論：溫度越低，水合反應(yīng)越慢，溫度降為0℃時，水合反應(yīng)停止。混凝土凝結(jié)硬化初期，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔隙中，存在大量與水泥化合的游離水，當(dāng)溫度降低至0℃時，其游離水慢慢結(jié)冰，結(jié)冰后體積就會增大（一般增大約10%），混凝土內(nèi)部會出現(xiàn)冰凍應(yīng)力，在冰凍應(yīng)力的作用下，低強(qiáng)度混凝土?xí)l(fā)生微孔隙及微裂縫，對混凝土和鋼筋的粘結(jié)力造成不良影響，最終出現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降現(xiàn)象。混凝土的早期凍害是由于混凝土的水結(jié)冰所致，受凍前混凝土養(yǎng)生時間越長，其強(qiáng)度也會隨之增加，水合生成物也就不斷增加，結(jié)冰的游離水逐漸減少，最終其強(qiáng)度損失也就越來越低。混凝土遭凍害與遭冰凍的時間早晚、水灰比、水泥標(biāo)號，養(yǎng)生溫度都密切相關(guān)。

2 閩北農(nóng)田水利工程混凝土的防凍措施

2.1 選擇合適的原材料

該方法主要適用于環(huán)境溫度在2℃左右的條件下混凝土的施工，選擇混凝土的原材料從下面兩個方面考慮：

（1）選擇裂隙小和顆粒硬度高的骨料。在溫度發(fā)生變化時，由于周圍砂漿物理性質(zhì)相似，且骨料硬度較高，混凝土體積無明顯的變化，從而能夠有效避免因體積的變化引起的裂縫現(xiàn)象。

（2）選擇抗凍性能好的水泥。盡量選用硅酸鹽水泥，不宜選用礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復(fù)合水泥。混凝土的抗凍性主要取決于它的孔隙率和空隙特征。硅酸鹽水泥拌合物采用較小的水灰比，并經(jīng)充分養(yǎng)生，可獲得密實的混凝土，這種混凝土早期的抗凍性也較好。硅酸鹽水泥混凝土不易發(fā)生泌水，硬化后的混凝土密度大，所以抗凍性優(yōu)于其他水泥混凝土。

2.2 儲蓄熱量法

儲蓄熱量法也是適用于環(huán)境溫度在2℃左右條件下的一種方法，若很好地完成儲蓄熱量工作，就能夠突破規(guī)范作業(yè)的溫度要求，對結(jié)構(gòu)較厚、體積較大的混凝土工程，與調(diào)整混凝土配合比相比儲蓄熱量法更具優(yōu)勢，其主要目的是在施工過程中提高混凝土的溫度。

（1）原材料的保溫。在冬季環(huán)境下，原材料溫度較低，所以在入冬以前，需要將原料提前運(yùn)輸?shù)絻Υ鎴鏊⒂梅蓟蚵椴技右愿采w，從而達(dá)到保溫的效果。施工前，可對原材料進(jìn)行保溫，從而使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和澆筑工作完成后溫度適宜，加快水合作用，促進(jìn)混凝土在短時間內(nèi)達(dá)到臨界強(qiáng)度。

（2）拌合物的加溫。選擇蒸汽加溫拌合用水和砂石，也可以采取直接加熱拌合用水的方法，但不能直接對外加劑和水泥進(jìn)行加熱，可將原材料儲存在溫度較高的環(huán)境內(nèi)，做好對拌合物保溫的工作，確保混凝土的抗凍能力。

（3）運(yùn)輸過程中的加溫。使用前，可以先用熱水將運(yùn)輸混凝土的運(yùn)輸管道和運(yùn)輸車進(jìn)行清洗，避免運(yùn)輸管道內(nèi)有殘料凍結(jié)現(xiàn)象，確保運(yùn)輸過程的順暢性。

2.3 注意運(yùn)輸和澆筑過程

冬季運(yùn)輸期間，需最大程度減少混凝土熱量的損耗，因此選擇合適的運(yùn)輸容器是保溫的重要內(nèi)容，容器材質(zhì)及大小的差異均會有不同的保溫效果，運(yùn)輸時還需要盡量縮短運(yùn)輸時間。混凝土澆筑工作開展前，先處理干凈模板及鋼筋，尤其是結(jié)冰部位，模板中殘留的冰塊及雜質(zhì)會對水泥水合作用造成影響，從而導(dǎo)致混凝土的最終強(qiáng)度及耐久性下降。如果環(huán)境溫度較低，需及時給予一定的升溫措施，將混凝土澆筑溫度保持在5℃以上；如果澆筑較細(xì)、較薄的混凝土，需要進(jìn)一步提高澆筑溫度，且確保一次性完成澆筑工作，澆灌期間防止出現(xiàn)震蕩過度現(xiàn)象。

3 混凝土的養(yǎng)護(hù)

3.1 做好保溫工作

通過封閉孔洞，在混凝土的側(cè)面貼保溫板等措施保溫，為澆筑完成的混凝土創(chuàng)造良好的密閉環(huán)境，盡量減少熱量散失，確保內(nèi)部處于恒溫狀態(tài)，讓水合作用正常發(fā)揮。此外，選擇恰當(dāng)?shù)谋夭牧希凑站唧w情況選擇塑料保溫板、帆布或麻布進(jìn)行保溫。保溫期間，需要保證保溫材料干燥，可先在剛澆筑的混凝土上覆蓋一層塑料薄膜，然后再覆蓋保溫材料。

3.2 控制要求

（1）嚴(yán)格控制溫度。進(jìn)入模板和出攪拌機(jī)的溫度會較大影響混凝土的質(zhì)量，根據(jù)經(jīng)驗，進(jìn)入模板溫度不應(yīng)低于6℃，如果溫度太低則會對水合作用的速度產(chǎn)生影響，為了避免干擾混凝土性能，混凝土出攪拌機(jī)溫度需要在11℃以上。

（2）嚴(yán)格控制水灰比。因骨料和外加劑也含有水分，所以配置前，需要將這部分水分計算出來，并從拌合用水中去除，以免對設(shè)置好的水灰比產(chǎn)生干擾。

（3）使用外加劑時，液體式外加劑的配置需要一次完成，同時妥善保管，當(dāng)使用的外加劑含有活性離子（如鉀、鈉離子）時，不能再使用活性骨料。正式使用外加劑前，可先實施一次模擬實驗，對所選原料種類和外加劑是否適合進(jìn)行檢測。

（4）確保配置混凝土原料中無雜質(zhì)。有的物質(zhì)易凍裂或有冰塊，則會對預(yù)先設(shè)置好的配合比產(chǎn)生干擾，甚至在后期可能導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。如果有條件，應(yīng)盡量在2℃溫度條件以上篩選各種原材料。

2017-02-13）

周連富（1972-）男，福建浦城人，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：水利水電工程。