渠道工程中混凝土冬季施工質(zhì)量控制

張鳳霞

（香河縣水務(wù)局，河北 香河 065400）

渠道工程中混凝土冬季施工質(zhì)量控制

張鳳霞

（香河縣水務(wù)局，河北 香河 065400）

針對(duì)大型渠道混凝土工程冬季施工，分析冬季混凝土的破壞機(jī)理，采用全過程控制、全面管理的方法，對(duì)混凝土冬季施工質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行專項(xiàng)質(zhì)量控制，有效保證了混凝土工程冬季施工的質(zhì)量。

渠道工程；混凝土；冬季施工；質(zhì)量控制

1 混凝土冬季施工特點(diǎn)

1.1 冬季施工條件差

由于冬季具有風(fēng)沙大，氣溫低，雨雪天氣多的特點(diǎn)，受其不利因素影響，冬季屬大型渠道工程項(xiàng)目質(zhì)量事故多發(fā)季節(jié)，特別是混凝土工程受其影響尤為顯著，工程質(zhì)量不易保證。

1.2 質(zhì)量缺陷具有隱蔽性和滯后性

大型渠道混凝土工程冬季施工中出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷通常在春季氣溫回暖后才慢慢顯露。由于缺陷位置的隱蔽和發(fā)現(xiàn)時(shí)間的滯后，給混凝土質(zhì)量事故處理帶來(lái)了極大難度，輕則修補(bǔ)，重則返工處理，不僅給工程項(xiàng)目造成了重大經(jīng)濟(jì)損失，而且影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，影響整個(gè)渠道工程項(xiàng)目的安全性和使用壽命。

2 混凝土冬季施工破壞機(jī)理

大量的工程實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，在不同溫度下，水化反應(yīng)的速率存在極大不同，并且水化產(chǎn)物的強(qiáng)度也有很大差別。隨著溫度的降低，水化反應(yīng)趨于緩慢，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)速率較常溫顯著變慢，特別是當(dāng)溫度低至4～5℃時(shí)尤為如此。另外，當(dāng)溫度降至4℃以下，混凝土中的游離水開始出現(xiàn)體積膨脹現(xiàn)象，溫度降至-0.5℃時(shí)膨脹現(xiàn)象更為明顯，這對(duì)新形成的脆弱的混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生永久性損壞。如果溫度進(jìn)一步下降，達(dá)到拌合物中游離水的冰點(diǎn)（-2.5℃左右），游離水結(jié)冰，而結(jié)冰的水不能和水泥發(fā)生水化反應(yīng)。水化反應(yīng)停止，水化產(chǎn)物大量減少，造成結(jié)果是一方面混凝土強(qiáng)度不能保證，另一方面混凝土出現(xiàn)脹裂現(xiàn)象，影響結(jié)構(gòu)的耐久性和抗?jié)B性。大量的工程實(shí)踐表明，大型渠道混凝土工程冬季施工產(chǎn)生的裂縫破壞符合上述破壞機(jī)理，具體表現(xiàn)為地基凍脹破壞和混凝土自身凍脹破壞。

2.1 地基凍脹破壞

渠道襯砌混凝土下地基在低溫條件下，產(chǎn)生低溫凍結(jié)效應(yīng)，土體中水結(jié)冰，體積膨脹（根據(jù)冰、水密度差，同質(zhì)量冰體積膨脹9%），凍脹力作用在混凝土結(jié)構(gòu)上，造成渠道混凝土開裂，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)凍脹破壞

低溫條件下，混凝土內(nèi)游離水結(jié)冰，水化反應(yīng)停止，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢；同時(shí)，結(jié)冰體積膨脹破壞強(qiáng)度不足的混凝土結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生酥碎現(xiàn)象。

3 渠道混凝土冬季施工

3.1 溫控要求

日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定在5℃以下或最低氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定在-3℃以下時(shí)，按低溫季節(jié)施工。渠道混凝土在低溫季節(jié)施工時(shí)，早期允許受凍臨界強(qiáng)度不應(yīng)低于7.0MPa（或成熟度不低于1800℃·h）。此外，混凝土的澆筑溫度還應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，溫和地區(qū)不應(yīng)低于3℃；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)采用蓄熱法不應(yīng)低于5℃，采用暖棚法不應(yīng)低于3℃。

3.2 施工工法和保溫措施

（1）渠道混凝土冬季施工時(shí)，如在溫和地區(qū)采用蓄熱法，風(fēng)沙大的地區(qū)還需采取防風(fēng)措施；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季預(yù)計(jì)日平均氣溫-10℃以上時(shí)，采用蓄熱法；預(yù)計(jì)日平均氣溫-15℃～-10℃時(shí)采用綜合蓄熱法或暖棚法；對(duì)于風(fēng)沙大不宜搭設(shè)暖棚的倉(cāng)面，可用保溫被覆蓋，下面敷設(shè)暖氣排管的方法；對(duì)特別嚴(yán)寒地區(qū)（最熱月與最冷月平均溫度差大于42℃），在進(jìn)行低溫季節(jié)施工時(shí)，要制訂周密的施工方案。

（2）混凝土的拌和時(shí)間應(yīng)比常溫季節(jié)適當(dāng)延長(zhǎng)，具體延長(zhǎng)時(shí)間由試驗(yàn)確定。對(duì)于已加熱的骨料和混凝土，應(yīng)縮短運(yùn)距，減少倒運(yùn)次數(shù)。

（3）冬季施工過程中，應(yīng)控制并及時(shí)調(diào)整混凝土的機(jī)口溫度，減少波動(dòng)，保持澆筑溫度均勻?？刂品椒ㄒ哉{(diào)節(jié)拌和水溫為宜。提高混凝土拌和物溫度，首先考慮加熱拌和用水，當(dāng)加熱拌和用水不能滿足澆筑溫度要求時(shí)，加熱骨料；嚴(yán)禁加熱水泥。拌和用水加熱溫度超過60℃時(shí)，須改變拌和投料順序，將骨料與熱水先行拌和，最后加入水泥，以免出現(xiàn)水泥假凝現(xiàn)象。

（4）混凝土澆筑完畢后，對(duì)于外露表面應(yīng)及時(shí)采取保溫措施。尤為注意的是新老混凝土接合處、邊角處的保溫處理，保溫層厚度應(yīng)是其他保溫層厚度的2倍，保溫層搭接長(zhǎng)度不小于30cm。

4 渠道混凝土冬季施工質(zhì)量控制

4.1 配合比設(shè)計(jì)

考慮渠道混凝土冬季施工抗凍要求，配合比設(shè)計(jì)較常溫條件下應(yīng)進(jìn)行合理調(diào)整，采用最小用水量、使用早強(qiáng)水泥、摻加高效早強(qiáng)抗凍劑等方法，能有效提高混凝土的抗凍性能。

4.2 原材料質(zhì)量控制

混凝土原材料的質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土的質(zhì)量和性能。渠道混凝土必須滿足DL/T5144—2001《水工混凝土施工規(guī)范》的相關(guān)技術(shù)要求。對(duì)含有活性成分的骨料，須滿足南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局頒布的 《預(yù)防混凝土工程堿骨料反應(yīng)技術(shù)條款》（試行）的有關(guān)規(guī)定。

4.3 拌合質(zhì)量控制

混凝土的拌合質(zhì)量是混凝土工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。渠道混凝土冬季拌合質(zhì)量的關(guān)鍵是拌制過程中的溫度控制。冬季施工常用蓄熱法或綜合蓄熱法，采用熱水拌合、骨料加熱、延長(zhǎng)拌合時(shí)間等方面的措施來(lái)提高混凝土拌合物質(zhì)量和性能，改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗凍、抗?jié)B性能。

4.4 運(yùn)輸和倒運(yùn)要求

混凝土的運(yùn)輸和倒運(yùn)次數(shù)也對(duì)其質(zhì)量和性能有顯著影響?；炷吝\(yùn)輸距離越長(zhǎng)，倒運(yùn)次數(shù)越多，混凝土的和易性越差。冬季施工時(shí)，還須考慮混凝土的入模溫度等因素限制，所以混凝土施工中宜盡量縮短運(yùn)輸距離和減少倒運(yùn)次數(shù)。

4.5 澆筑質(zhì)量控制

混凝土的澆筑質(zhì)量是混凝土工程的關(guān)鍵。渠道混凝土冬季施工時(shí)，要確保各工序的緊密銜接，做到連續(xù)供料、準(zhǔn)確攤鋪、快速澆筑、高頻振搗、及時(shí)抹面，盡可能縮短各工序間的時(shí)間間隔，做到流水施工，高效作業(yè)。

4.6 養(yǎng)護(hù)質(zhì)量

混凝土養(yǎng)護(hù)的好壞決定著其后期強(qiáng)度增長(zhǎng)。渠道混凝土冬季施工時(shí)，澆筑完畢后要及時(shí)進(jìn)行保溫處理，提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，以保證混凝土能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

5 渠道混凝土冬季施工質(zhì)量控制措施

5.1 混凝土拌合

（1）冬季施工混凝土選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于32.5；渠道施工區(qū)環(huán)境水對(duì)混凝土存在硫酸鹽腐蝕時(shí)，選用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，以提高結(jié)構(gòu)的抗侵蝕性能；為防止活性骨料的堿骨料反應(yīng)，混凝土中水泥含堿量應(yīng)不大于0.6%，拌合物含堿量應(yīng)小于0.5%，且拌合物中氧化鎂含量應(yīng)控制在3.5%～5%范圍之內(nèi)。

（2）粗骨料宜選用連續(xù)級(jí)配、質(zhì)地堅(jiān)硬的卵石或碎石，符合要求的卵石應(yīng)優(yōu)先選用；骨料形狀接近正方形最佳，針狀和片狀的顆粒含量不應(yīng)超過15%；骨料的最大粒徑要求不超過鋼筋最小凈距1/4，同時(shí)最大粒徑不應(yīng)大于40mm。細(xì)骨料應(yīng)采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的中粗砂，優(yōu)先選用潔凈的河砂；細(xì)度模數(shù)宜控制在2.4～3.0，含泥量不得超過3%，云母含量小于2%；為抑制堿骨料反應(yīng)，優(yōu)先選用非活性骨料。

（3）混凝土配合比中混凝土每方水泥用量不宜小于300kg，水灰比宜采用0.5～0.6，為減少凍害，混凝土配合比中宜將用水量降至最低限度，嚴(yán)控塌落度。為提高混凝土的和易性，混凝土中宜摻入外加劑，如常用的減水劑、早強(qiáng)劑、抗凍劑等。外加劑摻入前必須進(jìn)行試配試驗(yàn)，以確定摻入種類、摻入量和摻入程序等。另外，還可摻入粉煤灰、硅粉等摻合料，以抑制堿骨料反應(yīng)。

（4）冬季施工時(shí)，檢查原材料堆放和儲(chǔ)存條件。較常溫季節(jié)，砂石骨料宜增大堆高高度，高度不宜小于6m。夜間對(duì)骨料堆的迎風(fēng)面應(yīng)進(jìn)行覆蓋，防止上霜。骨料堆下宜設(shè)地籠廊道，出料口地籠廊道半隱蔽或全隱蔽于地下。依據(jù)氣溫條件，決定對(duì)地籠廊道是否加溫以保證骨料的溫度。縮短水泥在罐內(nèi)的存儲(chǔ)時(shí)間，減少熱量流失。外加劑桶包裹保溫，防止凍結(jié)。熱水循環(huán)管道亦需要包裹保溫，減少熱量散失防止受凍開裂。

（5）混凝土拌合前，采用熱水沖洗攪拌機(jī)?；炷涟韬蠒r(shí)，檢查骨料是否清潔，嚴(yán)禁含有凍塊和冰雪?；炷恋陌韬蠒r(shí)間較常溫季節(jié)延長(zhǎng)20%～25%。拌制摻外加劑混凝土?xí)r，嚴(yán)格計(jì)量，需先按要求配制成濃度溶液，再按使用要求配制成施工用溶液，各溶液須分開擺放，并在容器外做明顯標(biāo)志，不得混淆，每班使用的外加劑溶液須一次配成。檢查原材料的計(jì)量是否符合配合比要求，允許計(jì)量偏差為：水泥±2%、砂石骨料±3%、水±2%、外加劑±2%。嚴(yán)格控制混凝土拌合物的機(jī)口溫度不宜低于10℃，入模溫度不得低于5℃。

5.2 混凝土澆筑

（1）混凝土運(yùn)輸設(shè)備具備保溫措施；選擇混凝土運(yùn)輸最佳路線，盡量縮短運(yùn)輸距離，減少混凝土罐車的等待時(shí)間。

（2）混凝土澆筑宜選擇在白天或正溫時(shí)間段進(jìn)行；澆筑前進(jìn)行清倉(cāng)處理，清除模板和鋼筋上的霜花、冰雪和污垢；澆筑完畢收倉(cāng)時(shí)及時(shí)對(duì)裸露混凝土面進(jìn)行保溫覆蓋，風(fēng)沙大的地區(qū)，保溫材料表面應(yīng)進(jìn)行壓重，確保保溫層的保溫效果；必要時(shí)，對(duì)模板也應(yīng)進(jìn)行保溫處理，采用外掛保溫層時(shí)，應(yīng)確保緊密，以保證保溫效果。

（3）現(xiàn)場(chǎng)留置同條件養(yǎng)護(hù)試塊，以確定混凝土強(qiáng)度，留置數(shù)量由現(xiàn)場(chǎng)施工需要確定。

（4）根據(jù)混凝土同條件試塊的強(qiáng)度和混凝土的內(nèi)外溫差（不得大于20℃～25℃）等條件，適當(dāng)選擇拆模時(shí)間，應(yīng)避免在夜間和氣溫驟降時(shí)選擇拆模，如遇氣溫驟降情況，應(yīng)延遲拆模。

（5）拆模后，對(duì)裸露混凝土面及時(shí)進(jìn)行覆蓋保溫材料，以防溫度驟降產(chǎn)生裂縫。

5.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

（1）混凝土由正溫轉(zhuǎn)為負(fù)溫養(yǎng)護(hù)時(shí)的強(qiáng)度不小于7.0MPa（或成熟度不低于1800℃·h）。

（2）采用的保溫材料要保持干燥，如遇雪天，及時(shí)清除冰雪；風(fēng)沙大地區(qū)，覆蓋保溫層上應(yīng)設(shè)置壓重設(shè)施，以防大風(fēng)掀起覆蓋層，使混凝土在達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度前受凍；模板外掛保溫層應(yīng)緊密、扎牢，保證保溫效果。

（3）拆模后，在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%時(shí)，不得解除覆蓋。

6 結(jié)語(yǔ)

大型渠道混凝土冬季施工中，以具體質(zhì)量管理措施為基礎(chǔ)，通過從冬季施工準(zhǔn)備到驗(yàn)收的全過程控制和全面質(zhì)量管理，可以有效提高渠道混凝土工程冬季施工質(zhì)量。

［1］周中偉，張同國(guó).混凝土冬季施工措施及注意事項(xiàng)［J］.公路交通科技，2012（8）：85-88.

［2］莫飛鳴.混凝土冬季施工若干技術(shù)問題的綜述［J］.湖南交通科技，2010，3（1）：97-100.

［3］彭任香，羅奎.灌區(qū)渠道現(xiàn)澆混凝土主要施工技術(shù)［J］.湖南水利水電2011（2）：20-21.

［4］DL/T5144—2001，水工混凝土施工規(guī)范［S］.

［5］SL288—2003，水利工程建設(shè)項(xiàng)目施工監(jiān)理規(guī)范［S］.

（責(zé)任編輯：姜彤宇）

Quality control of concrete construction in channel engineering in winter

ZHANG Feng-xia
（Xianghe County Water Authority， Xianghe 065400， China）

In view of winter construction of large-scale concrete engineering.The damage mechanism of concrete construction in winter is analyzed.The key points of quality control of concrete construction in winter is obtained based on the methods of whole process control，comprehensive management.The quality of concrete construction in winter construction is effectively ensured.

channel engineering；concrete；winter construction；quality control

TV523；TV91

A

1672-9900（2017）03-0037-04

2017-05-16

張鳳霞（1971-），女（漢族），河北廊坊人，工程師，主要從事水利建設(shè)工作，（Tel）13831613689。