高原高寒地區(qū)水利工程施工提高混凝土強(qiáng)度的策略探析

吳興國

（四川省鴻川建設(shè)工程有限公司，四川 成都 610000）

新疆是我國面積最大的省份，高海拔、晝夜溫差大、氣候干燥是新疆氣候特點(diǎn)的代名詞，惡劣的氣候條件嚴(yán)重制約了水利工程的施工進(jìn)展，加大了混凝土工程的施工難度，為了確保國家的工程如期完成，避免人民的切實(shí)利益受到損失。施工人員要以提高混凝土施工強(qiáng)度為前提，讓水利工程的質(zhì)量和工程進(jìn)度得到基本保障。

1 高寒地區(qū)混凝土施工現(xiàn)狀分析

1.1 混凝土地基建設(shè)難度大

結(jié)合新疆高寒地區(qū)的氣候特點(diǎn)，一般會選擇在4月份暖春季節(jié)開始進(jìn)行土方工程的施工，土方工程重點(diǎn)需要考慮到初春凍土層對混凝土施工帶來的影響，高寒地區(qū)的凍土層厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通地區(qū)的厚度，施工人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)起到了關(guān)鍵性的作用，一定要盡量挖透凍土層再進(jìn)行混凝土地基建設(shè)，一旦將地基建設(shè)在了較厚的凍土層上，地基會隨著凍土的融化發(fā)生下沉現(xiàn)象，日久天長會導(dǎo)致水壩出現(xiàn)坍塌的風(fēng)險，嚴(yán)重?fù)p害了水利工程的使用壽命，所以一定要注重凍土給混凝土地基的建設(shè)帶來的影響。要嚴(yán)格把控高寒地區(qū)混凝土地基的建設(shè)速度，預(yù)防因?yàn)楣て谶^長而導(dǎo)致地基受凍的現(xiàn)象發(fā)生，要及時將建成的地基進(jìn)行回填處理，值得注意的是不要使用凍土進(jìn)行回填，避免地基因?yàn)閮鐾寥诨斐啥蝹Α?/p>

1.2 高寒地區(qū)工程管控不足

面對新疆地區(qū)的高寒低壓地理環(huán)境，水利工程的施工進(jìn)程經(jīng)常靠天吃飯，施工隊(duì)會在天氣狀況良好的情況下，較好地完成工程的驗(yàn)收和交割。一旦受到冷空氣或雨雪天氣的影響，水利工程的施工就隨時會被叫停。主要的原因是混凝土的強(qiáng)度在惡劣天氣下得不到保障，無法滿足局方對水利工程的驗(yàn)收指標(biāo)。從這點(diǎn)反映出我國的工程設(shè)施過于落后，無法應(yīng)對復(fù)雜的自然環(huán)境；對提高混凝土強(qiáng)度的技術(shù)不成熟和手段過于單一，不能夠在較復(fù)雜的環(huán)境下確保工程的質(zhì)量和進(jìn)度。高寒地區(qū)的工程管控不足是擺在面前的現(xiàn)實(shí)，需要從自身技術(shù)出發(fā)，認(rèn)清混凝土施工水平的現(xiàn)狀。

2 制約高寒地區(qū)混凝土強(qiáng)度的主要因素

2.1 低溫環(huán)境

新疆地區(qū)屬于典型的低氣壓高原氣候，新疆全年的大部分時間都處于寒冷的環(huán)境中，全年大部分的最低溫度處于0℃以下，根據(jù)《混凝土施工規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，當(dāng)室外連續(xù)5天的平均溫度低于5℃，或者室外連續(xù)5天的最低氣溫都在-3℃以下，在這樣氣溫條件的就滿足了混凝土冬季施工條件?！霸绱┢ひ\午穿紗”就是形容新疆的晝夜溫差較大的一句諺語，由于地理環(huán)境原因?qū)е滦陆貐^(qū)的晝夜溫度反差很大，全天的平均溫度也不是很高，在新疆地區(qū)水利工程的施工無法避免要在氣溫較低的環(huán)境下進(jìn)行。氣溫低是制約混凝土冬季施工的最大障礙，混凝土是依靠水泥本身水泥的水化作用來增加自身的強(qiáng)度，一旦施工環(huán)境氣溫低于0℃后，普通工程所用水泥自身的水化作用進(jìn)展緩慢或者停止，水化作用的減緩嚴(yán)重影響了水泥強(qiáng)度的增強(qiáng)。

一般情況下，水泥的強(qiáng)度還取決于水泥中游離水的蒸發(fā)作用，眾所周知溫度是決定水分蒸發(fā)的主要因素，當(dāng)溫度低至零下以后，水泥中的游離水因?yàn)闇囟冗^低而發(fā)生固化，水在結(jié)冰后體積發(fā)生膨脹現(xiàn)象，游離水結(jié)冰的膨脹速度超過了水泥硬化的速度，水泥內(nèi)部游離水結(jié)冰后膨脹的體積變化會讓水泥內(nèi)部出現(xiàn)裂痕，這種現(xiàn)象被稱作是水泥的早期凍害。這些細(xì)微的裂痕會影響水泥的堅(jiān)固程度，從而會影響水利工程的使用壽命，所以說新疆地區(qū)的低溫環(huán)境是制約水利工程混凝土強(qiáng)度的主要因素。

2.2 風(fēng)沙較大

高原氣候的主要特點(diǎn)是風(fēng)沙較大，在水利工程的施工過程中，保溫是一項(xiàng)必要的預(yù)防措施，高原凜冽的寒風(fēng)加大了設(shè)備保溫的難度，寒風(fēng)導(dǎo)致混凝土表面的水分揮發(fā)過快，溫度的下降速度會更快。有經(jīng)驗(yàn)的高原施工人員經(jīng)常采用保溫板、塑料等材料對設(shè)備進(jìn)行遮風(fēng)處理，這是確保高原水利工程的順利進(jìn)行的保障。寒風(fēng)中經(jīng)常裹挾著細(xì)沙，這些細(xì)沙對施工人員的呼吸系統(tǒng)造成了影響，無孔不入的細(xì)沙對一些建筑類精密儀器造成嚴(yán)重的破壞，測量儀器的破壞會嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，另外可以造成混凝土配比的失衡，從而制約了混凝土的強(qiáng)度的提升。風(fēng)沙污染是高原氣候污染的元兇，是制約高原水利工程混凝土強(qiáng)度的因素之一。

2.3 基礎(chǔ)設(shè)施匱乏

高原高寒地區(qū)地廣人稀，能讓人利用上的資源非常有限，特別是當(dāng)處在水利工程建設(shè)的野外環(huán)境中，發(fā)電設(shè)施和取暖設(shè)施的短缺會給混凝土工程帶來巨大的挑戰(zhàn)，往往一個施工團(tuán)隊(duì)到達(dá)指定施工地點(diǎn)后，都要安裝相應(yīng)的生產(chǎn)生活配套系統(tǒng)，太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電是一項(xiàng)主要技術(shù)手段，但是受到天氣因素的影響較大，基礎(chǔ)設(shè)施的匱乏必然導(dǎo)致施工技術(shù)上不足，混凝土的配比過程對于溫度和濕度都有著嚴(yán)格的規(guī)定，不合理的配比或者施工不及時會導(dǎo)致混凝土不達(dá)標(biāo)，基礎(chǔ)設(shè)施的匱乏成為了制約混凝土強(qiáng)度的一個因素。

2.4 施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的短缺

新疆高寒地區(qū)的水利工程施工難度是眾所周知的，區(qū)別于日常環(huán)境下的工程條件，高寒地區(qū)對施工人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)要求更為嚴(yán)格，因?yàn)榄h(huán)境的特殊性導(dǎo)致工程的進(jìn)度更難把控，制約工程質(zhì)量的因素呈現(xiàn)多樣化，要求施工人員有扎實(shí)的土建基本功，熟悉掌握混凝土的制作過程，了解如何預(yù)防低溫帶來的危害，采取何種的措施來應(yīng)對突發(fā)的環(huán)境變化，一旦操作的不得當(dāng)必將到導(dǎo)致混凝土的配比出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度達(dá)不到指標(biāo)要求。大自然的手段總是鬼斧神工，但是人類永遠(yuǎn)是改變自然環(huán)境的主人翁，施工經(jīng)驗(yàn)的短缺是制約混凝土強(qiáng)度的因素之一。

3 高寒地區(qū)加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的有效措施

3.1 充足的施工前準(zhǔn)備

現(xiàn)在農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)的輔助，為了解決農(nóng)作物灌溉用水問題，公司承接了新疆喀什地區(qū)的一處水壩建設(shè)工程。制定詳細(xì)的施工計劃書，項(xiàng)目經(jīng)理組織召開施工前安全動員大會，結(jié)合新疆當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，制定詳實(shí)的施工安全應(yīng)急指南，要求施工人員認(rèn)真學(xué)習(xí)消防知識技能，提高野外施工的安全意識。準(zhǔn)備挖掘機(jī)、殘土運(yùn)輸車輛和混凝土攪拌機(jī)等機(jī)械設(shè)備，準(zhǔn)備充足的水泥、砂石料、石灰添加劑等建筑耗材原料，準(zhǔn)備泡沫板、塑料布、棉被等保溫材料等。充足的施工前準(zhǔn)備是確保水利工程順利進(jìn)展的保證，也是加強(qiáng)混凝土強(qiáng)度一項(xiàng)重要舉措。

3.2 混凝土合理化配比

考慮到新疆喀什地區(qū)氣候特點(diǎn)，要選擇水化溫度較低的水泥進(jìn)行施工，避免因溫度過低對水泥水化程度的影響。首先在實(shí)驗(yàn)室針對混凝土的水泥、煤灰、砂率、緩凝劑等用量進(jìn)行科學(xué)配比，找出最適合新疆高寒地區(qū)的混凝土成分配比率：以每一個混凝土立方米為單位，水泥用量為350 kg/m3，煤灰用量為122 kg/m3，砂率為126 kg/m3，緩凝劑為0.875 kg/m3，然后在低溫狀態(tài)下進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，選擇在實(shí)驗(yàn)室制作水泥立方體的形式進(jìn)行水泥強(qiáng)度測試。

根據(jù)水利工程的特點(diǎn)，為縮短施工工期，提高工作效率，選取大體積的砼進(jìn)行混泥土攪拌，考慮到外部環(huán)境溫度低的情況，選擇密閉式泵送的方式進(jìn)行原料輸送，結(jié)合新疆氣溫的特點(diǎn)要注意密閉管道和輸送水管的保溫工作。砂率采用中號的砂礫搭配碎石，配以粉煤灰和緩凝劑等，按照實(shí)驗(yàn)研究的科學(xué)比例進(jìn)行配比，可以大大降低水泥水化的溫度，可以大大降低混凝土早期凍害帶來的危害。為避免混凝土在低溫情況下出現(xiàn)裂縫，采取降低水泥用量和增加外摻劑的方式。

3.3 保溫處理

在施工過程中要注重水源的選擇和水管的保溫措施，施工現(xiàn)場采用直埋的方式進(jìn)行水管敷設(shè)，避免因?yàn)樾陆氖彝鉁囟冗^低而出現(xiàn)水管凍裂的現(xiàn)象，從而對施工工期造成影響。另外要做好料倉的溫度控制，要對施工過程中的料倉采用封閉處理，料倉的輸送一般采用自動傳送帶方式進(jìn)行，將傳送帶安裝在封閉的管道內(nèi)，并且在砼入料口設(shè)置保溫?zé)暨M(jìn)行料倉加熱，確保在混凝土配比過程中溫度要求。另外要對砼的附近進(jìn)行遮風(fēng)處理，避免風(fēng)沙對設(shè)備造成污染。砼在完成對混凝土充分?jǐn)嚢韬?，我們要注意砼出料口的溫度，可以通過調(diào)節(jié)水溫來控制混凝土的溫度。在進(jìn)行新疆高寒地區(qū)進(jìn)行水利工程的建設(shè)過程中，為了提升混凝土的強(qiáng)度，在進(jìn)行施工的過程中不應(yīng)該過早的拆除保溫模，應(yīng)根據(jù)天氣等因素來確定拆模時機(jī)。

受到低溫環(huán)境的影響，當(dāng)進(jìn)行大規(guī)模室外施工作業(yè)過程中，施工人員要適當(dāng)采用搭建暖棚的方式對剛施工混凝土倉面進(jìn)行保溫處理，另外可以在暖棚的周圍安裝電熱風(fēng)進(jìn)行加熱，還要對在倉面的四周進(jìn)行遮風(fēng)處理，可以使用泡沫板和塑料搭建圍墻的方式，確?；炷羵}面能夠自然的風(fēng)干，避免混凝土因?yàn)槭艿酱箫L(fēng)低溫條件的影響而出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，必要的保溫設(shè)施提高混凝土質(zhì)量的前提，也是提高高寒環(huán)境下混凝土強(qiáng)度的重要措施之一。

3.4 引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和注重人才培養(yǎng)

設(shè)備的落后是制約生產(chǎn)力發(fā)展的主要因素，混凝土制造設(shè)備的落后嚴(yán)重影響了混凝土的施工強(qiáng)度。特別是面臨新疆特殊地理環(huán)境的影響，落后的設(shè)備基礎(chǔ)更讓施工人員捉襟見肘。要結(jié)合新疆當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，工程單位要合理化引進(jìn)先進(jìn)的混凝土制造設(shè)備，先進(jìn)設(shè)備能提高生產(chǎn)力的同時還可以大大提升混凝土的強(qiáng)度，從而確保了高寒地區(qū)水利工程的施工質(zhì)量；另外要正視自身技術(shù)的不足，定期組織施工技術(shù)人員進(jìn)行混凝土相關(guān)知識的技術(shù)培訓(xùn)，積極引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)方案，大膽地重用技術(shù)人才。要在傳統(tǒng)的混凝土配置技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，經(jīng)過科學(xué)的測算制定出更先進(jìn)的混凝土配比技術(shù)，通過栽高寒環(huán)境下的反復(fù)測試，研發(fā)出更適合于高寒地區(qū)的混凝土施工技術(shù)，利用科技的手段來提高混泥土的強(qiáng)度是一項(xiàng)行之有效的措施。

4 結(jié)語

分析了我國高寒地區(qū)混凝土施工的現(xiàn)狀，結(jié)合新疆喀什地區(qū)的一處水壩建設(shè)工程，認(rèn)清高寒地區(qū)制約混凝土強(qiáng)度主要包括氣溫、風(fēng)沙、設(shè)施、施工經(jīng)驗(yàn)等因素。為了在水利工程中提高混凝土施工強(qiáng)度，從施工前準(zhǔn)備、改善混凝土配比、采取保溫措施以及引進(jìn)先進(jìn)施工設(shè)備等角度出發(fā)，旨在從根本上提高高寒地區(qū)混凝土的施工強(qiáng)度，讓高寒地區(qū)水利工程的建設(shè)得到根本的質(zhì)量保障，讓水利工程成為一項(xiàng)利在當(dāng)代功在千秋的惠民工程。