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(shè)作為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，具有規(guī)模大、成本高、質(zhì)量要求嚴(yán)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(rèn)識不夠，沒有做好相關(guān)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(jìn)行詳細(xì)介紹，提出嚴(yán)寒條件下混凝土施工應(yīng)該注意的要點，并且研究了冬季混凝土的養(yǎng)護(hù)方法，提出相關(guān)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(shè)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(guān)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?xí)霈F(xiàn)混凝土的開裂和表面剝落，嚴(yán)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(qiáng)度高、可塑性好、適用廣、復(fù)合力強(qiáng)、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(dāng)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(fù)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?xí)饾u出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，從大孔隙開始向小孔隙擴(kuò)展，而凝膠孔并不會結(jié)冰，隨著凝膠水的擴(kuò)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(kuò)散，反復(fù)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(dāng)?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(yù)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(yán)重的會使粗骨料露出或出現(xiàn)崩出破壞。充分的養(yǎng)護(hù)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(yán)寒條件下混凝土施工的注意事項

（1）施工前準(zhǔn)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(jī)會等，常常要在冬季進(jìn)行混凝土施工作業(yè)，為了充分降低施工成本，使得經(jīng)濟(jì)效益最大化和工程質(zhì)量最優(yōu)化，在施工之前應(yīng)該對其進(jìn)行詳細(xì)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(shè)的人員配置及工程的養(yǎng)護(hù)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(biāo)準(zhǔn)。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(qiáng)化型水泥，必要時利用速凝劑使其達(dá)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(yán)寒條件下進(jìn)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(jìn)強(qiáng)度增長。在材料配比過程中應(yīng)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(yīng)該確保其具有足夠高的溫度，因此要詳細(xì)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(jìn)行，待攪拌機(jī)混合高溫水化骨料冷卻到40℃以下時便可以加入水泥進(jìn)行攪拌。在混凝土進(jìn)行澆筑作業(yè)時，應(yīng)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(jìn)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(dāng)存在自由水時不可對其開展整平作業(yè)，澆筑完成后應(yīng)盡快將混凝土表面進(jìn)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(jìn)行施工作業(yè)，則需要對管道進(jìn)行預(yù)熱和保溫，避免進(jìn)入管道的水泥漿凍結(jié)。

4 嚴(yán)寒條件下混凝土的養(yǎng)護(hù)

（1）養(yǎng)護(hù)期和養(yǎng)護(hù)溫度。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，初期養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度需要達(dá)到不會發(fā)生凍害的程度，之后的養(yǎng)護(hù)期可以按照實際需要進(jìn)行延長，尤其是在嚴(yán)寒條件下，更要注意混凝土作業(yè)所需要的保水養(yǎng)護(hù)工作。在綜合考慮混凝土配合比、外界溫度和養(yǎng)護(hù)方式、養(yǎng)護(hù)期的基礎(chǔ)上確定好養(yǎng)護(hù)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(hù)溫度應(yīng)該在10℃，如果出現(xiàn)斷面較厚的情況，最低養(yǎng)護(hù)溫度應(yīng)該在20℃以上，在養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束后也要適當(dāng)?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(guān)重要，具體需要注意：將攪拌溫度、澆筑溫度、養(yǎng)護(hù)溫度和外界氣溫做準(zhǔn)確記錄；如果出現(xiàn)溫度異常的情況，需要及時進(jìn)行補(bǔ)救；利用養(yǎng)護(hù)試件進(jìn)行溫度的測量和記錄，并進(jìn)行相關(guān)強(qiáng)度測試，確定養(yǎng)護(hù)和正式開始使用的時間；當(dāng)出現(xiàn)溫度低于預(yù)期溫度的情況，應(yīng)該延遲去除磨具的時間，延后養(yǎng)護(hù)時間。此外，最好在施工現(xiàn)場多設(shè)供試體，以便準(zhǔn)確測試強(qiáng)度。

（3）保溫養(yǎng)護(hù)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(yīng)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(hù)方法包括隔熱養(yǎng)護(hù)和蓄熱養(yǎng)護(hù)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(yīng)來達(dá)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(jìn)行覆蓋時，應(yīng)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(yīng)用于基礎(chǔ)工程和大體積混凝土工程。

（4）供熱養(yǎng)護(hù)方法。當(dāng)利用水泥的水化熱作用無法保持溫度時，便需要供熱進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，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(yù)制件的生產(chǎn)進(jìn)行保溫。通過該方法可以提高混凝土的反應(yīng)溫度，當(dāng)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(shè)的具體施工情況進(jìn)行各部門的有效分工，明確各工作人員的職責(zé)和任務(wù)，促進(jìn)各部門之間的交流溝通，以便在工程建設(shè)中更好的合作，保證混凝土冬季施工質(zhì)量。設(shè)立專門的項目技術(shù)負(fù)責(zé)人，針對冬季施工工程進(jìn)行詳細(xì)分析，提出最優(yōu)施工方案，設(shè)立專職質(zhì)量監(jiān)管員，對交工驗收及材料檢查進(jìn)行監(jiān)督管理，一旦發(fā)現(xiàn)不合規(guī)定的材料或工程，應(yīng)該及時停工補(bǔ)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(shè)中的關(guān)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(lǐng)導(dǎo)者的分析決策能力、施工操作人員的技術(shù)水平，加強(qiáng)服務(wù)人員高質(zhì)量服務(wù)的意識。從嚴(yán)格把控參建人員的準(zhǔn)入開始，不斷進(jìn)行職業(yè)道德、職業(yè)技能的培訓(xùn)，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(qiáng)的責(zé)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(fù)責(zé)人，發(fā)揮領(lǐng)頭作用，建立高水平的施工團(tuán)隊，保證水利工程的施工質(zhì)量。

（3）加強(qiáng)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(yīng)該對不同的施工環(huán)節(jié)進(jìn)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(jī)械設(shè)備使用再到事后竣工驗收和工程師審查進(jìn)行全方位、全過程的質(zhì)量監(jiān)督管理，以確保嚴(yán)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(shè)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(jìn)行簡單介紹，提出嚴(yán)寒條件下施工應(yīng)該注意的相關(guān)事項，并針對冬季施工的特點進(jìn)行養(yǎng)護(hù)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(jìn)一步的深入研究。

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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。