水利工程冬季混凝土施工措施探討

■陸 梅，王守春，費(fèi)守明 ■.天津市水利科學(xué)研究院，天津 30006;.天津市水務(wù)工程建設(shè)交易管理中心，天津 30004

水利工程施工中使用的混凝土是將水泥、砂石、膠凝材料及水按照適當(dāng)?shù)呐浔冉?jīng)過充分?jǐn)嚢璧幕旌喜牧??；炷猎诮?jīng)過水化作用過后會(huì)發(fā)生物理變化和化學(xué)變化，最終達(dá)到水利工程建設(shè)要求強(qiáng)度的混凝土材料，溫度是影響水泥水化效果的重要因素，提高混凝土的強(qiáng)度需要保證水泥水化的速度，需要提升混凝土的溫度。冬季溫度過低時(shí)，混凝土中的水分會(huì)產(chǎn)生結(jié)冰，造成水化速度的差異，影響混凝土的施工強(qiáng)度，降低水利工程的施工質(zhì)量。需要嚴(yán)格控制混凝土冬季澆筑溫度和技術(shù)，保障完善優(yōu)化的混凝土施工質(zhì)量。

1 水利工程建設(shè)冬季混凝土施工容易出現(xiàn)的問題

1.1 水分轉(zhuǎn)移及結(jié)構(gòu)疏散

混凝土澆筑完成后表面顏色呈現(xiàn)土黃色并伴有冰晶狀顆粒，并且輕輕的敲擊發(fā)現(xiàn)聲音空啞，這種情況下的混凝土結(jié)構(gòu)脆弱并且內(nèi)部逐漸出現(xiàn)松散，這是由于混凝土中的水分在外部的溫差及內(nèi)部的壓力作用下，逐漸從邊緣向中間進(jìn)行移動(dòng)造成。

1.2 混凝土裂縫及鋼筋銹蝕

冬季氣溫較低，鋼筋會(huì)在嚴(yán)寒中發(fā)生冷凍現(xiàn)象，在混凝土澆筑完成后的水化作用中造成溫度上升發(fā)生氧化，體積出現(xiàn)一定比例的膨脹，混凝土?xí)S著主筋的方向發(fā)生裂痕?；炷灵_裂的原因復(fù)雜，水灰比不合理或者水泥的安定性能差等都會(huì)造成嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象而引發(fā)混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。

1.3 結(jié)晶腐蝕

冬季混凝土表面的水分蒸發(fā)會(huì)比較快，致使其表面的水分在低溫下發(fā)生霜化現(xiàn)象，以及為保證混凝土的強(qiáng)度攪拌過程中會(huì)添加特質(zhì)的添加劑，添加劑的毛細(xì)管作用積存在混凝土表面上，都會(huì)造成混凝土嚴(yán)重硬化。

1.4 表面起灰

混凝土的攪拌過程中由于低溫作用會(huì)造成水分的分布不均勻，或者施工前未進(jìn)行嚴(yán)格的混凝土配比實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，造成水灰比不合理，在攪拌過程中或澆筑過程中產(chǎn)生粗骨料與砂漿的離析分離現(xiàn)象，產(chǎn)生嚴(yán)重的表面起灰。這種現(xiàn)象發(fā)生證明混凝土內(nèi)部的水化作用較差。

2 水利工程冬季混凝土施工措施

2.1 原材料的配置和攪拌

(1)水泥:水利工程施工中多選擇強(qiáng)度在42.5以上的硅酸鹽水泥，水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)要對(duì)品種、級(jí)別、出廠日期、散裝倉(cāng)號(hào)或包裝等進(jìn)行檢查，對(duì)水泥的安定性、強(qiáng)度和必要性能進(jìn)行復(fù)檢。

(2)砂石:施工混凝土中添加河砂中的粗中砂，保證砂的比率在40% －50%，選擇粒度較小的花崗巖。

(3)聚丙烯纖維:為增加水利工程設(shè)施的使用強(qiáng)度及使用壽命，可以添加適當(dāng)?shù)木郾├w維，保證混凝土凝結(jié)后的抗沖擊性、抗裂性能、抗凍融性能、抗收縮性能增加，纖維原材料應(yīng)滿足:直徑12－110um，長(zhǎng)度5－26mm，抗拉強(qiáng)度不低于290mpa，彈性模量不低于3200Mpa。

(4)水:需要符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的生活用水。

混凝土的配料要保證強(qiáng)度等級(jí)滿足施工技術(shù)要求外，還要保證施工對(duì)混凝土和易性的要求，和易性是對(duì)混凝土的流動(dòng)性、保水性、粘聚性的要求?；炷恋臄嚢杩梢圆捎脤?duì)材料進(jìn)行預(yù)熱的方法，可以通過蒸汽加熱或鐵板翻炒加熱的方式實(shí)現(xiàn)骨料的有效增溫，可以將拌合用的水進(jìn)行加熱，但確保加熱后的水分不超過80攝氏度，避免溫度過高造成水泥發(fā)生假凝現(xiàn)象。

2.2 施工用混凝土的溫控措施

(1)混凝土的運(yùn)輸。混凝土的運(yùn)輸要求是運(yùn)輸過程中不產(chǎn)生離析現(xiàn)象，保證澆筑時(shí)規(guī)定的坍落度和混凝土初凝前實(shí)現(xiàn)充分的澆筑和搗實(shí)，確保運(yùn)輸時(shí)間不超過行業(yè)規(guī)定(如表一)，需要對(duì)運(yùn)輸路徑進(jìn)行有效的勘查，出現(xiàn)道路堵塞等意外交通狀況，采取加熱保溫應(yīng)急措施保障合適的溫度。

(2)電加熱措施。水利工程冬季建設(shè)中混凝土保溫澆筑施工措施是使用電加熱法，電加熱是借助電子設(shè)備的電熱和感應(yīng)加熱，將變壓器與拌合站進(jìn)行電纜連接，裝配相應(yīng)的漏電保護(hù)裝置，并在拌合站的水池底部設(shè)置30－38根的電熱管，通過設(shè)置在上水口的溫度計(jì)對(duì)拌合站內(nèi)的水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控，為保證熱量的集中和時(shí)效，可以給頂口配置棚蓋結(jié)構(gòu)配合水溫箱的保溫效果。

(3)添加防凍劑。防凍劑的添加可以確?；炷猎诘蜏氐臓顟B(tài)下正常發(fā)生水化反應(yīng)，增加材料的有效硬度增長(zhǎng)，確?；炷猎谝?guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度，可以根據(jù)具體的地域特點(diǎn)及施工實(shí)際情況確定防凍劑的添加比例和方式，確保防凍劑的添加滿足最低溫度的防凍需求，避免溫度的變化影響混凝土水泥和水分的比例。

2.3 施工技術(shù)要求

(1)冬季混凝土澆筑后在惡劣的環(huán)境因素下水化速度加快，混凝土的內(nèi)部釋放熱量，但冬季晝夜溫差大，造成混凝土的外圍溫度極低甚至冰凍現(xiàn)象的發(fā)生，導(dǎo)致溫度分布不均衡出現(xiàn)應(yīng)力平衡被破壞的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而產(chǎn)生混凝土的開裂影響施工質(zhì)量。避免類似破壞現(xiàn)象的發(fā)生可以在混凝土的澆筑前對(duì)模板及直徑為25mm以上的鋼筋進(jìn)行預(yù)熱操作，保證澆筑時(shí)模板及截面的溫度在5－10℃左右，并利用土工布、塑料布等進(jìn)行密實(shí)的圍裹實(shí)現(xiàn)溫度的有效保持，并且保持灌注的連續(xù)性，控制灌注厚度在20厘米以內(nèi)，澆筑過程中機(jī)械振搗要配合嚴(yán)密。澆筑完成后，出現(xiàn)嚴(yán)重的降溫時(shí)，可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行保溫棚的搭建，利用密封效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部加熱溫度的保持，使混凝土的施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)計(jì)強(qiáng)度。

(2)控制澆筑周期，澆筑時(shí)間影響混凝土施工的質(zhì)量水平，施工單位需要根據(jù)實(shí)際情況制定合理的澆筑時(shí)間，避免澆筑時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致溫度較低，出現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度不均勻、水化作用不均勻的質(zhì)量問題，根據(jù)設(shè)計(jì)的澆筑時(shí)間嚴(yán)格控制，保障澆筑質(zhì)量的合格。

2.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土的養(yǎng)護(hù)是混凝土質(zhì)量實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，養(yǎng)護(hù)過程中要嚴(yán)格控制混凝土的水分蒸發(fā)。需要在混凝土澆筑完成后12小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)覆蓋保護(hù)，通常采用塑料薄膜與麻袋結(jié)合鋪蓋的方式實(shí)現(xiàn)全面的養(yǎng)護(hù)，從下往上的覆蓋順序?yàn)樗芰媳∧ぜ勇榇雍谏操|(zhì)塑料薄膜，在冬季水利工程混凝土施工中，混凝土的養(yǎng)護(hù)層上面還可以加蓋保溫棚用的草簾進(jìn)行外層的壓蓋，保溫效果提升的同時(shí)避免大風(fēng)的侵襲危害。

當(dāng)施工溫度遭遇大幅度的降溫狀況時(shí)，可以采用蒸汽加熱的養(yǎng)護(hù)方式，具體的操作方法是搭設(shè)好蒸汽管道，確保地下的蒸汽管道深埋至凍結(jié)部位，蒸汽管道每隔20m設(shè)置氣眼，保證管道內(nèi)的高溫蒸汽均勻的分布在混凝土的表面，并搭設(shè)密封性能好的暖棚實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽的恒溫保存，保證養(yǎng)護(hù)效果的實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

水利工程的冬季混凝土施工是較難的施工操作，需要技術(shù)人員對(duì)施工過程中的各環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把控，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的控制滿足工程建設(shè)的需求，需要技術(shù)人員根據(jù)水利工程所處的地理位置及環(huán)境進(jìn)行施工措施的改進(jìn)和更新，為施工的合理性提供幫助，并切實(shí)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作及質(zhì)量控制，確保工程質(zhì)量為度汛及灌溉提供充足的保障。

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