混凝土冬季施工質(zhì)量影響因素及工藝

宋 歌 羅福生 王 磊 皇甫澤華

（1河南省水利第二工程局；2河南省前坪水庫建設(shè)管理局）

0 引言

水利工程通常都具有任務(wù)重、時(shí)間緊，且建設(shè)周期性較強(qiáng)等特征，但為了確保工程能夠在汛前運(yùn)行，或者具備相關(guān)度汛條件，往往都會(huì)選擇在冬季施工，這就會(huì)帶來諸多難題，特別是混凝土施工受到氣溫變化的影響較大，明顯降低的水化作用與強(qiáng)度，不論是給施工質(zhì)量還是進(jìn)度都會(huì)帶來不利影響。因此，為了保證水利工程建設(shè)能夠在冬季順利開展，必須要對(duì)混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用研究給予足夠重視。

1 混凝土冬季施工原理

混凝土澆筑完成直至到達(dá)最高強(qiáng)度，是水泥水化熱作用的結(jié)果。水泥的水化作用隨著溫度的變化而變化。當(dāng)溫度升高，水化作用加快，混凝土強(qiáng)度增長較快；當(dāng)溫度低于0℃時(shí)，部分水會(huì)結(jié)成冰，水化作用會(huì)變慢；冰融化后，水化作用將會(huì)繼續(xù)，但是會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度。混凝土受凍越早，對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響越大。

2 水利工程混凝土冬季施工質(zhì)量影響因素

2.1 施工管理與冬季混凝土施工質(zhì)量

在冬季水利工程施工的過程中，由于影響水利工程施工的溫度、環(huán)境等因素特別多，所以施工的時(shí)候很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。環(huán)境方面，水利工程施工區(qū)域受溫度低的影響土基的質(zhì)量不穩(wěn)定。大體積混凝土伸縮縫的設(shè)計(jì)不科學(xué)、不達(dá)標(biāo)。施工方面，因?yàn)樗こ袒炷僚浜媳炔贿_(dá)標(biāo)，混凝土施工過程中振搗不符合要求，后期的混凝土養(yǎng)護(hù)及保溫措施不到位等，都會(huì)導(dǎo)致混凝土施工質(zhì)量問題的發(fā)生。

2.2 鋼筋的銹蝕與混凝土裂縫的產(chǎn)生

在水利工程混凝土施工的過程中，因?yàn)殇摻畹难趸P蝕會(huì)使得混凝土的體積增大，導(dǎo)致混凝土沿著鋼筋的走向發(fā)生混凝土裂縫。同樣，如果水泥的安定性能不高，在水灰比較大的情況下，混凝土早期強(qiáng)度較低，也會(huì)因?yàn)槭霈F(xiàn)混凝土開裂的問題。在混凝土水分轉(zhuǎn)移的過程中，混凝土的表面會(huì)產(chǎn)生空啞等問題。

2.3 溫度對(duì)混凝土施工的影響

在冬季混凝土施工的時(shí)候，低溫凍結(jié)因素的影響將會(huì)造成混凝土襯砌體的土體出現(xiàn)一定的外力，導(dǎo)致土體在凍脹影響下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性變形。這種凍脹對(duì)混凝土的破壞力往往會(huì)貫穿整個(gè)混凝土的結(jié)構(gòu)而作用在混凝土上面，對(duì)水利工程的壩體、基底等產(chǎn)生破壞。嚴(yán)重的時(shí)候，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)水利工程的基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)失效，從而引起混凝土整體結(jié)構(gòu)斷裂等問題。

3 水利工程混凝土冬季施工的關(guān)鍵工藝技術(shù)分析

3.1 水利工程冬季施工混凝土的選料技術(shù)分析

混凝土冬季施工的過程中，施工材料的選擇非常重要。針對(duì)材料的選擇有三點(diǎn)需要注意，首先是施工水泥，要選擇具有高性能的施工用水泥，要求施工用水泥具有足夠的抗寒性能，能夠適應(yīng)冬季的施工環(huán)境，尤其是低溫狀態(tài)下的施工環(huán)境，只有選擇性能符合現(xiàn)場(chǎng)施工條件的水泥才能夠有效提升混凝土的冬季施工強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，最大限度降低水泥在施工中的水熱化現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)際的施工經(jīng)驗(yàn)來分析，冬季混凝土施工的過程中P.O42.5 的施工用水泥應(yīng)用最為廣泛，同時(shí)取得的效果也是最好的。P.O42.5施工用水泥最大的優(yōu)點(diǎn)在于能夠最大限度的控制混凝土施工中的水灰比，讓混凝土在配比的過程中更加適應(yīng)冬季施工的技術(shù)要求。其次是施工骨料的選擇，要求施工骨料具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性能，避免在施工過程中出現(xiàn)骨料凍裂的問題。一旦骨料在冬季施工的過程出現(xiàn)了內(nèi)部凍結(jié)物，就會(huì)嚴(yán)重影響施工骨料和施工水泥的施工性能，影響混凝土冬季施工的施工質(zhì)量。最后是在混凝土冬季施工的準(zhǔn)備過程中要對(duì)外加劑進(jìn)行有效選擇和控制，避免由于外加劑造成混凝土的質(zhì)量受到影響。

3.2 施工混凝土配合比調(diào)整技術(shù)分析

首先，為了有效增強(qiáng)混凝土的抗凍性能，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選用更適合的水泥品種，如：強(qiáng)硅酸鹽水泥的水化熱性能就相對(duì)較強(qiáng)，且在早期階段其強(qiáng)度更高。一般情條件下，3 d時(shí)擁有的抗壓強(qiáng)度值通常都可以等同于普通水泥七天所擁有的強(qiáng)度值。其次，盡可能地降低水灰比例，根據(jù)實(shí)際需求，酌情增加水泥用量，提升水化熱，從而使達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度水平所需要的時(shí)間能夠得到有效縮短。此外，也可以在保障混凝土標(biāo)準(zhǔn)混凝土的基礎(chǔ)上，通過引氣劑物質(zhì)的適當(dāng)添加來產(chǎn)生氣泡增大水泥漿體積，以此來對(duì)拌合物的流動(dòng)性能給予不斷優(yōu)化，促進(jìn)保水性、粘聚能力的不斷提升。同時(shí)，也能夠降低混凝土內(nèi)水形成冰所產(chǎn)生的壓力，促進(jìn)材料抗凍性能的逐步提升。

3.3 冬季施工混凝土拌和技術(shù)分析

拌和前應(yīng)對(duì)拌和機(jī)用熱水進(jìn)行預(yù)熱，拌和時(shí)間應(yīng)比常溫季節(jié)適當(dāng)延長（通過試驗(yàn)確定），確?；炷涟韬途鶆颍荒軍A雜冰屑。拌和時(shí)應(yīng)選用熱水拌和，如果熱水滿足不了溫度要求再加熱砂石骨料。拌和用水溫一般不能超過60 ℃，以免造成假凝現(xiàn)象。如果水溫超過60 ℃應(yīng)改變投料順序，將骨料與水先拌和，然后加入水泥。骨料的加熱一般采用蒸汽加熱，但加熱最高溫度不能超過60 ℃，若采用不加熱骨料，則骨料中不能混有冰雪且表面不能結(jié)冰。

3.4 冬季施工混凝土澆筑技術(shù)分析

3.4.1 混凝土入倉

低溫季節(jié)施工要提高混凝土澆筑強(qiáng)度，避免混凝土受凍和減少熱量的散失。施工期日平均氣溫在0 ℃以上時(shí)，混凝土可在露天澆筑；日平均氣溫在-5 ℃以下時(shí)，應(yīng)在暖棚內(nèi)澆筑。混凝土入倉要注意保溫，大體積混凝土的澆筑層厚≥30 cm，構(gòu)件較小的混凝土要采取集中澆筑，保證混凝土蓄熱所需要的溫度。

3.4.2 外部加熱技術(shù)

主要是通過加熱混凝土構(gòu)建結(jié)構(gòu)四周的空氣，然后向混凝土中傳送，或者是根據(jù)實(shí)際需求，直接加熱處理混凝土，保障混凝土材料能夠在常溫環(huán)境下逐漸硬化。一種是運(yùn)用火爐加熱，但這一方式通常只適用于規(guī)模較小的施工中，操作便捷簡(jiǎn)單，但往往很難取得顯著效果，且燃燒中產(chǎn)生的二氧化碳也會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量；另一種是運(yùn)用蒸汽加熱，這種方法不僅可以為混凝土結(jié)構(gòu)的硬化過程構(gòu)建出濕熱環(huán)境，且在具體運(yùn)用中也很好控制，能夠均勻加熱，不足是實(shí)際運(yùn)用中，需要運(yùn)用專門鍋爐，因此費(fèi)用方面會(huì)有相對(duì)較多的投入，加熱中也會(huì)損失較多熱量。

3.4.3 蓄熱技術(shù)

在具體運(yùn)用中先針對(duì)所用石料、砂料等方面做好加熱處理，以此來確?；炷敛牧显谶\(yùn)輸、攪拌、甚至是完成澆筑后還能夠擁有一定熱量，來優(yōu)化水泥水化效果，增強(qiáng)早期混凝土的強(qiáng)度。

3.5 水利工程冬季施工混凝土的養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)分析

在水利工程冬季施工的過程中，混凝土的養(yǎng)護(hù)施工是一項(xiàng)必要且重要的施工技術(shù)。改變傳統(tǒng)形式上的混凝土冬季施工養(yǎng)護(hù)技術(shù)，在混凝土澆筑的過程中要第一時(shí)間進(jìn)行人工方式的混凝土振漿以及抹平。在水利工程混凝土鋪筑完成以后，使用蓄熱法保溫進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，需要加厚蓋好，降低空氣對(duì)流對(duì)混凝土凝結(jié)的影響。通過使用抗凍劑來提升混凝土的施工質(zhì)量，外露的表面通過使用彩膠布加草袋覆蓋的方法，禁止?jié)菜B(yǎng)護(hù)。在水利工程混凝土養(yǎng)護(hù)初期的溫度，要高于防凍劑規(guī)定的溫度，如果不能達(dá)到這一規(guī)定的溫度時(shí)，需要通過一定的保溫措施來輔助實(shí)施。在遇到雨雪、冷空氣等天氣的時(shí)候，要停止混凝土的施工。

4 結(jié)語

混凝土在冬季的施工，關(guān)鍵是防凍保溫，只有做好了混凝土的防凍保溫措施，才能提高其施工質(zhì)量，使混凝土早期強(qiáng)度得到較好的提高，又保證混凝土的抗裂性能和抗凍性能。當(dāng)然，在水利工程施工過程中，一定要結(jié)合具體情況，靈活采用與之相適應(yīng)的措施，來保證混凝土冬季的施工質(zhì)量。