“五小水利”重點縣小型農(nóng)田水利工程抗凍砼的質(zhì)量控制

洱源縣水利水電勘測設(shè)計隊

摘要：本文簡要闡述了通過對原材料、引氣減水劑、配比試驗、施工現(xiàn)場管理，四個關(guān)鍵要素進行嚴(yán)格的控制以確保抗凍砼的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：抗凍性；質(zhì)量；措施；引氣減水劑；水灰比；配合比

1 工程概況

“五小水利”重點縣2015年建設(shè)項目范圍涉及洱源縣的鳳羽鎮(zhèn)、右所鎮(zhèn)和鄧川鎮(zhèn)共3個鎮(zhèn)，屬洱源縣工程性缺水較為嚴(yán)重的村委會灌片。其中鳳羽鎮(zhèn)設(shè)計灌溉面積1.073萬畝，節(jié)水改造渠道（干、支、斗渠）26條總長43.76km，共配套渠系建筑物232座。

“五小水利”重點縣2015年度洱源縣鳳羽灌片工程主要由輸水工程和配套渠系建筑物兩部分組成。輸水工程由盤山渠道干渠、田間灌溉支、斗渠組成。其中盤山渠道干渠所在海拔高程2250m～2300m，建成后干渠多在輸水情況下和冬季氣溫較低、溫差較大區(qū)域。

2 盤山明渠（干渠）砼抗凍的必要性

鳳羽灌片工程盤山渠道海拔在2250m～2300m之間。在高海拔地區(qū)修建輸水干渠，水工砼的抗凍耐久性（簡稱抗凍性）是一個不容忽視的問題。強度和耐久性是砼的兩大基本性能。水工建筑物要長期工作在水中，受各種外部條件的影響，維修更新難度大，因此水工砼的耐久性就是我們關(guān)注的焦點，其中砼的抗凍性更是其重點。此處針對現(xiàn)實施的高海拔部分渠道砼進行論述。

根據(jù)洱源縣氣象站實測資料統(tǒng)計：洱源縣多年平均氣溫13.9℃，最熱月平均氣溫20℃，最冷月平均氣溫6.7℃，但由于高差的原因鳳羽鎮(zhèn)西部山區(qū)局部最冷月平均氣溫要達到0℃。按氣候分區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)將其劃分為溫和區(qū)，但考慮到工程區(qū)立體氣候和區(qū)域小氣候非常明顯，極端氣候經(jīng)常出現(xiàn)，所以我們將該工程區(qū)劃分為寒冷區(qū)進行考慮。工程區(qū)每年11月下旬、12月、1月、2月上旬的夜間平均氣溫都要在-5～-11℃之間，年凍融循環(huán)次數(shù)要≥100次。盤山明渠的砼多在水下和冬季水位變化區(qū)，且山高坡陡難于檢修，一旦發(fā)生凍融破壞會直接導(dǎo)致輸水干渠無法正常運行，威脅下游農(nóng)田及群眾生命安全。

輸水干渠的砼必須要考慮其抗凍性能。按《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL/T191-96）的要求，根據(jù)氣候分區(qū)、凍融循環(huán)次數(shù)、表面局部小氣候條件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性和檢修條件，該部分砼抗凍等級要定為F300（按28d齡期的試件用快凍試驗方法測定）。

3質(zhì)量控制是確保砼抗凍性的關(guān)鍵

“百年大計、質(zhì)量第一”。工程質(zhì)量在水利施工中占有重要的位置，是基本建設(shè)投資效益實現(xiàn)的主要保證。但是，在施工項目開展中，由于質(zhì)量控制能力較差，控制手段不力，造成質(zhì)量水平不穩(wěn)定，甚至下降，致使工程質(zhì)量事故時有發(fā)生。

質(zhì)量控制是確保砼各項指標(biāo)滿足要求的關(guān)鍵。砼質(zhì)量控制的最終目標(biāo)是得到質(zhì)量均勻、體積穩(wěn)定、耐久、滿足設(shè)計要求而且經(jīng)濟的砼。只要得到了這樣優(yōu)質(zhì)的砼，那么其強度、抗凍性等就能得到很好的保證。我們要明確砼質(zhì)量控制的重要性，要積極尋求控制質(zhì)量的方法。

4 質(zhì)量控制措施

4.1選用優(yōu)質(zhì)的原材料是砼具有良好抗凍性的前提。

首先要選用高標(biāo)號水泥。水泥標(biāo)號高，用量大，砼的抗凍性能則好。對抗凍性能要求高的工程部位應(yīng)優(yōu)先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

其次就是選擇質(zhì)地堅實，粒徑級配合理的砂石骨料。砂石骨料含有毛細(xì)孔，骨料粒徑越大，則比表面越小，界面受凍破壞的可能性越大。所以粒徑小得多的孔骨粒對抗凍有利。因此選用粒徑為5～20mm的連續(xù)級配的碎石作為粗骨料。在選用細(xì)骨料時，因為使用粗砂或細(xì)砂會使砼的和易性變差，導(dǎo)致含氣量下降對砼的抗凍性不利。為此我們選用了細(xì)度模數(shù)為2.75的中砂。

表1 本工程選用的原材料

水 泥砂碎 石

生產(chǎn)廠家品種等級實測強度（N/mm2）產(chǎn)地種類細(xì)度模數(shù)產(chǎn)地種類公稱粒徑（mm）

滇西

水泥廠上登水泥

（P.O42.5）59.9洱源西甸石場

機制砂2.75洱源西甸石場

碎石5--20

4.2使用引氣減水劑是提高砼抗凍性的主要技術(shù)措施。

提高砼的抗凍性有兩個途徑：一是使用減水劑，降低水灰比。降低水灰比能使砼的孔隙率變小，可凍孔數(shù)相應(yīng)減少，砼的抗凍性則增強；二是使用引氣劑，提高含氣量。在混凝土中摻入引氣劑，可使混凝土產(chǎn)生均勻的適量的閉合小氣泡，改善混凝土中孔的分布和結(jié)構(gòu)。利用附加氣泡在凍脹外力作用下形狀的改變來緩沖和調(diào)節(jié)凍脹壓力，從而達到提高抗凍性的目的。

4.3認(rèn)真進行配比試驗是砼達到預(yù)期目標(biāo)的基礎(chǔ)

每項砼工程在施工前都必須根據(jù)該工程所用水泥、骨料等實際材料，按照設(shè)計要求進行砼配合比設(shè)計、試驗，從而選擇出既能滿足設(shè)計要求，又經(jīng)濟上合理的砼配合比。砼的配比設(shè)計是保證其質(zhì)量的根本?？箖鲰胖锌刂埔龤鉁p水劑摻量又是確保砼強度及抗凍性的關(guān)鍵。按抗凍規(guī)范推薦的小型工程抗凍含氣量要求作為參考來進行配比設(shè)計。推薦含氣量要求與水灰比要求見下表。

表2 小型工程抗凍砼含氣量要求表

砼抗凍等級≥F200≥F150砼抗凍等級≥F200≥F150

最大骨料粒徑 20mm（6.0±1）%（5.0±1）%最大骨料粒徑 80mm（4.5±1）%（3.5±1）%

最大骨料粒徑 40mm（5.5±1）%（4.5±1）%最大骨料粒徑 150mm（4.0±1）%（3.0±1）%

表3 小型工程抗凍砼水灰比要求表

砼抗凍等級F300F200F150F100F50

水灰比<0.45<0.50<0.52<0.55<0.58

在《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB 50119-2013）中對有抗凍要求的砼含氣量也有著相應(yīng)規(guī)定，要求其含氣量上限不宜超過下表。

表4 摻引氣劑或引氣減水劑的砼含氣量限值

粗骨料最大公稱粒徑（mm）砼含氣量限值（%）粗骨料最大公稱粒徑（mm）砼含氣量限值（%）

107.0255.0

156.0404.5

205.5

由表2、表3、表4可知，我們在進行抗凍等級為F300的砼的配比試驗時，要求水灰比<0.45、含氣量控制在5%<5.5%之間。確定水灰比與含氣量的范圍值后，下一步工作就是認(rèn)真的進行抗凍砼配比設(shè)計和抗凍試驗。試驗過程中一定要注意材料配合比參數(shù)的誤差。室內(nèi)設(shè)計的配比是在標(biāo)準(zhǔn)溫度、濕度等情況進行的，而施工現(xiàn)場條件與室內(nèi)是有誤差的。試驗室確定的材料配合比參數(shù)與施工現(xiàn)場越接近，誤差也就越小。

表5 抗凍砼配比試驗情況表

編號水灰比（w/C）1m3砼各項材料用量（kg）坍落度

（mm）拌和氣溫

（℃）抗壓強度（28d）

（N/mm2）含氣量

（%）

水泥砂碎石引氣減水劑（1.0%）水

10.42389.2799.21083.83.89163.271571038.95.6

20.44350.8856.21057.23.51154.141591034.65.3

30.50319.8911.51025.63.2160.911631029.75.1

表6 砼抗凍試驗情況表

編號凍融循環(huán)次數(shù)質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值測試值檢驗結(jié)論

123平均

1300強度損失率不超過25%20181718滿足F300要求

重量損失率不超過5%3.23.53.33.3

相對動彈性模量值不小于60%76777476

2300強度損失率不超過25%19211920滿足F300要求

重量損失率不超過5%3.63.53.43.5

相對動彈性模量值不小于60%72757474

3300強度損失率不超過25%28293129不足F300要求

重量損失率不超過5%4.13.83.93.9

相對動彈性模量值不小于60%71736971

經(jīng)檢測，以上三組配比方案中第1、2組的抗凍等級均達到設(shè)計要求的F300，綜合考慮其他因素后確定選用2號配比方案，其配合比質(zhì)量比例為：

水泥：砂：碎石：水：引氣減水劑=1：2.44：3.01：0.43：0.01

4.4嚴(yán)格的現(xiàn)場管理是砼達到預(yù)期目標(biāo)的保證

抗凍砼有一個良好的配比設(shè)計是必要的，但能否按要求進行施工和質(zhì)量控制是砼具有良好性能的保證。提出最佳配比設(shè)計方案后，嚴(yán)格按施工規(guī)范進行施工，控制質(zhì)量，否則檢測中發(fā)現(xiàn)的問題就難以挽回。

第一，嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量。所有進場原材料必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗，其各項指標(biāo)均達到設(shè)計要求方能使用；第二，嚴(yán)格控制現(xiàn)場施工時用料用量的準(zhǔn)確性。如果有了一個良好的配合比，但由于現(xiàn)場作業(yè)人員沒能準(zhǔn)確的按配比要求用料，會造成實際澆筑的砼達不到預(yù)期的效果，所以對現(xiàn)場作業(yè)過程實行嚴(yán)格的監(jiān)督也是一個很重要的環(huán)節(jié)；第三，抗凍砼澆筑完成后的養(yǎng)護工作也不能忽視，進行精心養(yǎng)護，是確保剛澆筑的混凝土以最佳的方式，向高強度、抗?jié)B、耐久的硬化方向發(fā)展的重要手段。

5結(jié)語

在我們南方地區(qū)很少會遇到抗凍砼的施工，但西南山區(qū)也存在高海拔的施工環(huán)境，不能因為地域來劃分就忽視其重要性。我們要從砼發(fā)生凍融破壞的條件出發(fā)去分析是否需要考慮抗凍性能。在抗凍砼施工過程中我們要層層控制確保工程質(zhì)量，控制質(zhì)量過程中要注意以下幾點：（1）控制好原材料，選擇質(zhì)量好、級配合理、符合要求的骨料以及抗凍性能好的水泥。（2）根據(jù)要求超前進行配比試驗，確定合理有效的配比方案，注意控制配比參數(shù)（如溫度、濕度等）。（3）監(jiān)督好施工現(xiàn)場的作業(yè)人員，保證各種材料用量準(zhǔn)確，拌和時間合理，避免由于實際拌和的砼與設(shè)計要求的砼不一致而造成砼質(zhì)量不達標(biāo)的情況發(fā)生。（4）抗凍砼澆筑完成后的養(yǎng)護工作也非常關(guān)鍵，不容忽視。（5）最后對已完工的砼進行現(xiàn)場檢測，了解其各項指標(biāo)是否達到要求。

參考文獻：

[1]《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL/T191-96）

[2]《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB 50119-2013）

[3]《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》（SL 211-2006）

[4]《水工混凝土試驗規(guī)程》（SL 352-2006）