水利工程冬季混凝土澆筑技術(shù)注意事項

郭杰　張鵬　李文立

摘 要：水利工程施工體量大、施工周期長且大多數(shù)時候在野外環(huán)境下施工，因此，冬季施工在所難免。在冬季低溫環(huán)境下，混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)中的難度成倍增加，一旦處理不當(dāng)，就可能給整體水利工程帶來一系列的質(zhì)量問題。筆者結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對水利工程冬季混凝土澆筑施工難點及施工原理進(jìn)行分析，然后重點論述冬季混凝土澆筑技術(shù)要點及質(zhì)量控制。希望本文的論述能為水利工程施工單位提供有益參考和借鑒，從而促進(jìn)水利工程冬季混凝土施工質(zhì)量和效率的提升。

關(guān)鍵詞：水利工程;冬季混凝土澆筑;施工技術(shù)

中圖分類號：TV544 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）25-0076-03

Points for Attention in Concrete Casting Technology of Water

Conservancy Project in Winter

GUO Jie1 ZHANG Peng2 LI Wenli1

（1. Yuanyang County Water Conservancy and Hydropower Construction and Installation Co.， Ltd.，Yuanyang Henan 453500;

2. Yuanyang County Rural Drinking Water Safety Project Management Center，Yuanyang Henan 453500）

Abstract： The construction of water conservancy project is large in volume， long in construction period and mostly in the field environment， so it is inevitable to construct in winter. In winter low temperature environment， the difficulty of concrete pouring and maintenance is doubled. Once improperly handled， it may bring a series of quality problems to the overall water conservancy project. Combined with practical experience， the author analyzed the difficulties and principles of winter concrete pouring construction in water conservancy projects， and then focused on the technical points and quality control of winter concrete pouring. It is hoped that the discussion in this paper can provide useful reference and reference for the construction units of water conservancy projects， so as to promote the quality and efficiency of winter concrete construction of water conservancy projects.

Keywords： water conservancy engineering;concrete casting in winter;construction technology

水利工程是我國重要的國民基礎(chǔ)性設(shè)施，承擔(dān)著農(nóng)業(yè)灌溉、防洪抗寒、水力發(fā)電等重要職責(zé)[1]。隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，我國水利工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，建設(shè)數(shù)量日益提升，國民生產(chǎn)和生活對水利工程的質(zhì)量要求也越來越高，為此，要充分利用水利工程施工技術(shù)，以確保水利工程的施工質(zhì)量。由于水利工程施工的時間緊、任務(wù)重，且在降雨量集中的汛期無法施工，因此，為了趕工期，冬季施工是較為常見的;而在寒冷的冬季，低溫環(huán)境會對水利工程大體積混凝土的水化作用產(chǎn)生較大影響，使混凝土凝固時間大為延長，因此，必須采取合理的施工技術(shù)和措施來保證冬季混凝土施工質(zhì)量。

1 水利工程冬季混凝土澆筑施工的難點分析

1.1 低溫環(huán)境影響

冬季氣溫過低，會影響混凝土的水熱化反應(yīng)速度，使混凝土固化的時間大大延長。特別是當(dāng)混凝土溫度持續(xù)降低并低于0℃時，混凝土內(nèi)部的水分會固化結(jié)晶，而這會使其與骨料之間的間隙增加，進(jìn)而影響混凝土施工的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度大大降低。

1.2 冰水凍脹影響

低溫會使混凝土中的游離水分凍結(jié)，導(dǎo)致混凝土體積增加，這就是行業(yè)內(nèi)常說的“凍脹問題”[2]。凍脹問題對水利工程混凝土施工質(zhì)量的影響是巨大的，其往往會導(dǎo)致水利工程壩體、基底等部位產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性損壞，導(dǎo)致工程強(qiáng)度大大降低。此外，凍脹問題還會導(dǎo)致水利工程的鋼筋結(jié)構(gòu)上形成冰凌顆粒，這些顆粒有一定的軟化鋼筋的功能，并且可以降低鋼筋與混凝土之間的黏附性，如果此類問題嚴(yán)重且持續(xù)發(fā)生，則會對水利工程的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性產(chǎn)生嚴(yán)重威脅[3]。

1.3 水膜作用

混凝土振搗完成之后，骨料周圍往往會存在一層水膜或者水泥漿膜，其作用在于提升混凝土的流動性，從而使?jié)仓^程中發(fā)生結(jié)構(gòu)空隙和孔洞的概率大大降低。然而，在低溫環(huán)境下，這層水膜或者水泥漿膜一旦固化結(jié)冰，其黏結(jié)力就會大大下降，且無法發(fā)揮原有功能;當(dāng)溫度上升，水膜或水泥漿膜恢復(fù)流動性之后，則會造成更大的結(jié)構(gòu)空隙，影響水利工程混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

1.4 溶解作用

混凝土是一種以水作為介質(zhì)的復(fù)合型物質(zhì)，在水的作用下，各種建筑材料之間會發(fā)生十分復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，進(jìn)而使混凝土材料的功能特性得以發(fā)揮。在低溫環(huán)境下，原本應(yīng)該溶解在水中的各類物質(zhì)會逐漸析出，從而影響混凝土功效，使混凝土結(jié)構(gòu)問題發(fā)生的概率大大提升。此外，水利工程承受的壓力及荷載力較大，這使得溶解作用導(dǎo)致的危害成倍增加。

1.5 周邊環(huán)境影響

水利工程體量大、周期長，其施工質(zhì)量與工程周圍環(huán)境有著直接關(guān)系。在冬季低溫條件下，施工場地的土基結(jié)構(gòu)、混凝土振搗和養(yǎng)護(hù)工作中都會面臨各種不便，這也是影響施工質(zhì)量的重要因素。

2 水利工程冬季混凝土澆筑施工的原理

在我國建筑行業(yè)規(guī)范中，冬季施工是指當(dāng)氣溫連續(xù)五天以上低于5℃且夜間最低氣溫達(dá)到-3℃時開展的水利工程施工[4]。水利工程冬季混凝土澆筑的主要原理及工作原則主要是，以不同的手段，如使用外加劑、將原材料加熱及水化熱積累等方法，切實提高混凝土溫度，從而提高其固結(jié)速度，保證混凝土性能的發(fā)揮，確保工程質(zhì)量與效率。

3 水利工程冬季混凝土澆筑技術(shù)要點

3.1 做好混凝土原材料選擇及配合比控制

水泥是混凝土的主要原料，因此，冬季在澆筑混凝土?xí)r，選擇合適的水泥型號十分重要。為了保證水泥的抗凍性，施工人員應(yīng)盡量選擇標(biāo)號在32.5以上的硅酸鹽水泥，其水化性能良好，在低溫環(huán)境下不至于凍壞。此外，要控制好水灰比（一般應(yīng)小于0.6）及抗凍和抗?jié)B添加劑比例（一般應(yīng)控制在5%左右），從而保證混凝土在冬季環(huán)境下能在預(yù)定時間內(nèi)實現(xiàn)固化和硬化，有效降低低溫造成的冰凍損害[5]。此外，為了提高混凝土的抗?jié)B性能及抗凍性能，在選擇骨料時，應(yīng)選擇那些純度高、雜質(zhì)少、水分低的材料，確保骨料內(nèi)部不含有冰凍及低溫易凍裂物質(zhì)，以有效控制混凝土的坍落度，確保施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

3.2 做好混凝土攪拌及運輸工作

冬季氣溫通常在0℃以下，在該環(huán)境下進(jìn)行混凝土澆筑施工，要格外重視混凝土的攪拌工作。在攪拌過程中，要隨時關(guān)注水泥添加量，以有效控制水灰比;可根據(jù)施工時的客觀情況，選擇性地加入引氣劑及早強(qiáng)劑，以提高混凝土的流動性和抗旱性能，從而有效保障混凝土的黏連性，實現(xiàn)對混凝土凝固周期的有效控制。在攪拌之前，要對攪拌機(jī)等拌和設(shè)備進(jìn)行防寒預(yù)熱處理，保證其在低溫環(huán)境下正常工作。為了確?；炷敛牧显跀嚢柽^程中的熱量，可將砂石料、水等原材料進(jìn)行加熱處理，從而提高混凝土強(qiáng)度。需要注意的是，在拌和過程中，要控制好材料的投入順序，一般應(yīng)先將骨料與水混合均勻，然后再加水泥，以避免水泥直接加熱，增強(qiáng)水泥的水化作用。相較于常溫混凝土攪拌，冬季低溫環(huán)境下的混凝土攪拌時間應(yīng)延長50%左右，當(dāng)摻有外加劑時，還應(yīng)適當(dāng)延長拌制時間。

冬季運輸混凝土?xí)r，為了盡量減少其熱量損失，應(yīng)提前選好攪拌位置，做到快裝快卸，從而縮短運輸距離和運輸時間。運輸途中，應(yīng)做好覆蓋保溫措施，并嚴(yán)禁出現(xiàn)轉(zhuǎn)運或者中途停頓等問題;運輸途中一旦發(fā)現(xiàn)混凝土發(fā)生速凝，則要立即進(jìn)行重新攪拌，并注意對原料進(jìn)行加熱。此外，還要做好混凝土裝卸現(xiàn)場的組織和調(diào)度工作，做好機(jī)械管理，從而防止混凝土熱量過度流失。

3.3 控制好混凝土澆筑中的技術(shù)細(xì)節(jié)

在冬季低溫條件下，一般采用蓄熱法進(jìn)行混凝土澆筑。在使用該方法的過程中，應(yīng)重點做好混凝土原料的保溫、拌和料的升溫及施工設(shè)備的預(yù)熱工作，從而保證混凝土具有良好的抗凍性能。在混凝土澆筑之前，應(yīng)徹底清理模板和鋼筋上的冰、雪、霜及各類污垢，從而保證混凝土具有良好的黏結(jié)性能。當(dāng)施工環(huán)境溫度低于-10℃時，應(yīng)在混凝土澆筑前做好鋼筋的加熱工作;在灌注時，應(yīng)保證混凝土溫度大于5℃，而對細(xì)薄截面結(jié)構(gòu)進(jìn)行灌注時，混凝土溫度不宜低于10℃[6]?；炷翝仓捎梅謱舆B續(xù)灌注的方式，每層灌注厚度應(yīng)在15cm左右，每層澆筑完成后，應(yīng)做好機(jī)械振搗工作，灌注中途不得間斷。

水利工程混凝土澆筑過程中，還會遇到新、舊混凝土接續(xù)施工的情況。對于這種情況，在施工前一定要做好施工縫的清理工作，確保其中沒有松動的石子、混凝土及水泥砂漿等，并預(yù)先敷設(shè)一層水灰比略小的水泥砂漿，從而保證新混凝土的澆筑質(zhì)量。澆筑前還應(yīng)對新舊混凝土結(jié)合面進(jìn)行加熱，使結(jié)合面溫度大于5℃，并在澆筑完成后及時進(jìn)行保溫處理，以保證混凝土的抗凍強(qiáng)度。

3.4 做好混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成之后，應(yīng)做好延期養(yǎng)護(hù)工作，從而避免混凝土表面出現(xiàn)凍結(jié)，進(jìn)而影響其強(qiáng)度。若環(huán)境氣溫并不是非常低，可采取覆蓋保溫法，在澆筑后的混凝土表面加蓋草袋，待溫度升高到0℃以上時再進(jìn)行抹面和壓紋處理。若在嚴(yán)寒的北方地區(qū)，環(huán)境氣溫較低時，則可采取暖棚法進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)在構(gòu)筑物周圍用鋼管搭設(shè)大棚，并以膠布密封，以草袋覆蓋，大棚內(nèi)部采用燃煤取暖爐加熱，使內(nèi)部溫度保持在5℃以上。需要注意的是，在使用該方法時，應(yīng)及時用排氣管將煙氣排出，以防工作人員煤氣中毒以及混凝土加速碳化問題的發(fā)生。

混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)之后，方可進(jìn)行拆模操作。拆模時，要充分考慮混凝土與周圍環(huán)境之間的溫差，溫差應(yīng)控制在15℃以下，并在拆模后及時采取覆蓋保暖措施。

4 水利工程冬季混凝土澆筑施工質(zhì)量控制

為了保證水利工程冬季混凝土澆筑施工質(zhì)量，除了要做好技術(shù)控制之外，更要加強(qiáng)日常施工中的管理，以更加嚴(yán)格的工藝管理和組織管理，確保水利工程冬季混凝土施工的順利進(jìn)行。

4.1 以嚴(yán)格的施工工藝確保施工的合理化

施工單位應(yīng)做好施工管理工作，對施工中的工藝和流程進(jìn)行嚴(yán)格控制，并對施工技術(shù)的科學(xué)性、適用性進(jìn)行判定，從而確保施工質(zhì)量及施工過程的穩(wěn)定性和秩序性。

4.2 采用新技術(shù)、新工藝，切實提高施工質(zhì)量與效率

混凝土澆筑的冬季施工具有一定的特殊性，因此，施工方應(yīng)盡量選擇新技術(shù)和新工藝，如以硅酸鹽水泥替代普通水泥，以提高水泥活性和強(qiáng)度;以紅外線加熱法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)加熱法，以提高加熱效率。

4.3 做好組織管理，提高人員素質(zhì)

水利工程混凝土施工屬于大體積混凝土施工，在冬季施工時，對工作人員的技術(shù)水平要求較高，因此，施工單位一定要做好施工人員的輔導(dǎo)與培訓(xùn)和相關(guān)技術(shù)交底工作，確保其工作責(zé)任的履行，以促進(jìn)最終澆筑質(zhì)量的提升。

5 結(jié)語

水利工程冬季混凝土澆筑施工受外界施工條件、工程狀況、環(huán)境溫度的影響較大，施工過程中有很多細(xì)節(jié)需要注意，一旦操作不當(dāng)，極易出現(xiàn)質(zhì)量問題，進(jìn)而影響水利工程的整體質(zhì)量。為此，在混凝土澆筑施工過程中，一定要根據(jù)實際情況做好原材料的質(zhì)量控制、施工工藝控制和施工現(xiàn)場管理等工作，以保證水利工程的高質(zhì)量建設(shè)，從而使其創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞毓鳳.冬季水利工程混凝土澆筑施工要點分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2019（17）：3721.

[2]潘宗龍，田樹良.水利工程冬季施工混凝土澆筑施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（22）：3362.

[3]李程錦.冬季水利工程大體積混凝土澆筑施工的幾點思考[J].商品與質(zhì)量，2018（2）：73.

[4]吳林社.淺談水利工程冬季混凝土施工技術(shù)及養(yǎng)護(hù)措施[J].大科技，2017（27）：130-131.

[5]張慶勇.水利工程冬季混凝土施工方法思路總結(jié)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（33）：3251.

[6]廖定偉.水利工程冬季混凝土施工常見問題及對策研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2019（3）：2492.