水利工程混凝土冬季施工工艺要点

赵青

(新疆水文水资源局水文实验站，乌鲁木齐844000)

摘要：作为水利工程施工过程中的重要环节，混凝土的施工工艺对水利工程的安全性、稳定性影响显著，而冬季的低温环境对混凝土强度影响明显，直接危害工程质量。针对这一现状，在整合文献资料及实际工作经验的基础上，笔者对混凝土冬季施工工艺的要点进行分析。经研究表明，合理的原材料选择、搅拌控制、浇筑控制及后期养护是保证冬季环境混凝土施工质量的关键。

关键词：冬季；水利工程；混凝土；施工工艺

中图分类号：TV521

Water Conservancy Project Concrete Construction Technology

Points in Winter

ZHAO Qing

(XinjiangBureauofHydrologyandWaterResources,HydrologyExperimentStation,Urumqi844000,China)

Abstract：Concrete construction technology has significant influence on water conservancy project safety and stability as an important part of water conservancy project construction process. However, low temperature environment in winter has prominent influence on concrete strength, thereby leading to direct harm on project quality. Document literature and practical work experience are integrated aiming at the situation. On the basis, it analyzes concrete construction technology points in winter. It is proved through study that reasonable selection of raw materials, mixing control, pouring control and subsequent maintenance are critical to guarantee environment concrete construction quality in winter.

Keywords：winter; water conservancy project; concrete; construction technology

凭借价格低廉、适用性强、耐久、抗渗等特点，混凝土成为重要的水利工程建筑材料，其施工质量的优劣直接影响水利工程的安全运行。考虑到冬季施工时，低温对混凝土强度的影响及水利工程稳定性的需求，诸多学者通过理论探究[1-4]、工程验证[5，6]等方法对混凝土在冬季环境下的施工工艺进行了分析。为确保水工结构的正常运行，笔者通过总结相关资料，对混凝土冬季施工原则、施工要点进行分析，以期为混凝土工程施工提供借鉴。

1影响机理及施工原则

1.1影响机理

混凝土硬度条件的实现，是依靠水泥水化的作用产生的凝结。其中，水化程度除受混凝土材料及其配比的影响外，温度影响也很显著。水化作用随温度升高逐渐增强，水泥强度增加；若温度不断降低，尤其降至0℃以下时，混凝土中的部分水分由液态转化为固态，体积增加，水化效应不明显，混凝土产生裂缝，强度下降，随着温度的继续降低，水分全部化为固态，水化现象消失，材料表面较易产生冰晶，造成混凝土强度远远低于设计强度，冰晶融化后，混凝土内部出现空隙，降低了混凝土的密度。

工程实际中，判定进入冬季施工阶段的标准是：日平均气温连续5d低于5℃，晚间最低温度降至-3℃。结合上述分析及工程验证，低温对混凝土的影响主要有以下三个方面：

a.低温影响下，混凝土中水分结冰后体积增大9%，冻胀压力大，解冻后，冻胀体积未缩回，混凝土孔隙度显著增加，当孔隙率达到15%时，混凝土的强度降至原设计的90%，当冻胀应力大至产生裂缝时，混凝土结构被破坏，强度停止增加。

b.混凝土受冻后，骨料周围的水膜或水泥浆膜的黏结力受到不可逆转的损害，当黏结力完全丧失时，混凝土强度将降低13%。

c.低温影响下，混凝土表面温度较内部低，首先结冰，水分被挤压至混凝土内部，溶解过程中外部冰晶先溶解，水分被推移至表面，在这一“结冰—溶解”过程中，混凝土组分发生变化，易导致新混凝土产生结构性裂纹。

1.2施工原则

综合上述分析及工程实际中对混凝土施工质量的要求，混凝土施工时需要遵循以下原则：

a.防止混凝土早期冻害。

b.确定混凝土最短的养护龄期。

c.满足混凝土后期强度及耐久性的工程要求。

具体到工程实际中，应该根据当地气温变化情况、工程结构、水泥品种及价格、保温材料、热源等条件确定最合理的施工方案，即在保证混凝土施工质量的前提下，实现工期最短、造价最低的目标。

2施工工艺要点

冬季环境下，水利工程混凝土施工环节多，影响混凝土质量的因素多，目前，影响施工质量的因素主要包括原材料配比、搅拌及浇筑控制和后期养护等。

2.1材料配比

混凝土施工原材料的配比对其抗冻性影响显著，且改变材料配比的施工工艺主要适用于0℃左右的混凝土施工，具体方法如下：

a.采用早强硅酸盐水泥，其水化作用较强，前期发热较大，强化过程较普通水泥快，抗压强度大。

b.适量增加混凝土中水泥含量，降低水灰比，增加水化热量，加快达到相应硬度指标所需的时间。

c.引气剂。引气剂的使用，导致气泡生成，水泥浆体积增加，有利于拌和物的流动，泥浆黏聚性得到提高，混凝土抗冻性增强。需要强调的是，引气剂的使用以保持混凝土配合比不变为前提。

d.掺加早强外加剂。工程中，常用的早强外加剂有硫酸钠和MS-F复合早强试水剂，它们可以缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。

e.集料选择应保证颗粒硬度高、缝隙少，以使自身与砂浆的膨胀系数接近。

需要注意的是，如果混凝土中添加防冻剂，则不能使用高铝水泥；若外加剂含有钾、钠等离子，则应该避免使用活性骨料。

2.2保温措施

水利工程在冬季施工时，混凝土温度直接影响施工质量，具体施工过程中，控制混凝土温度的方法如下：

a.环境气温在-10℃左右时，采用蓄热法。通过对原材料(水、石、砂)进行加热，实现混凝土在搅拌、运输和浇灌等环节后余热的保有量，加快水化放热过程，提高水泥抗冻能力。

b.环境气温在-10℃以上时，采用外部加热法。通过加热构件附近空气，实现热量传递，对混凝土加热，保证混凝土能够正常硬化，避免发生破坏。工程实际中，常用的外部加热法有火炉加热、蒸气加热、电加热、红外线加热等。

上述各种温度控制方法的适用条件、优缺点见表1。

表1　温度控制方法比较

2.3搅拌控制

搅拌过程中，为提高混凝土冬季施工质量，需要从搅拌材料、工艺两方面特别注意。

2.3.1材料方面

a.保证混凝土搅拌材料清洁。材料中不得含有其他杂物(冰雪、冻块等)，避免影响混凝土的温度。

b.搅拌掺外加剂的混凝土时，若外加剂为粉剂，则按照要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时进行搅拌；若外加剂为液体，则要根据配合比先配制成规定浓度溶液后，再根据使用要求配制成施工溶液。

2.3.2工艺方面

a.搅拌过程尽量采用机械搅拌，以保证混凝土搅拌均匀，从而增强混凝土的强度及抗冻性。

b.在条件允许范围内，延长拌和时间。

c.就近设置混凝土搅拌地点，缩短运输长度，减少受冻时间，减少其热量损失。

2.4浇筑控制

混凝土浇筑过程中，除保证浇筑的连续性外，主要从提高仓内温度、浇筑中覆盖泥凝土面、模板外侧隔温和把握浇筑时间上保证混凝土施工质量。

2.4.1仓内温度提升

当大气温度降至0℃以下时，通过在浇筑仓面搭设内部含有升温设备的保温棚，使仓内气温达到正常温度以上。

2.4.2浇筑中表层覆盖

若对混凝土加温，则其表层有热气，冷空气伴随浇筑过程进入浇筑仓后，仓内温度降低，因此需要密封一层塑料薄膜在混凝土收仓面上，薄膜表面覆盖保温被，以减小新浇混凝土热气的散失。

2.4.3模板外侧隔温

对外侧模板进行保温处理，以防止混凝土通过模板散热。

2.4.4浇筑时间选择

若施工现场日平均气温低于-10℃，则停止浇筑；若瞬时气温低于-10℃，则选择高温时段进行浇筑，以避免在施工时混凝土产生裂缝。

2.5后期养护

后期养护是施工后期保证混凝土温度、防裂的重要手段，需注意以下几点：

a.采用保温材料(草袋、麻袋等)。新浇筑和刚拆模的混凝土表面，先铺盖塑料薄膜，再覆盖保温材料，保温材料要保持干燥。

b.时刻统计气温变化，若突遭低温天气，则立即停工并做好保护措施。

c.注意根据工期要求、工程结构特点、现场条件、气温变化合理调整养护期，一般情况下，养护期为10~15d；表2为不同环境温度、不同水泥混凝土的养护时间。

d.根据实地情况，制定合理的养护方案，及时更新养护设备，培训养护人员的养护技能。

表2　不同水泥混凝土的养护天数

3结语

a.冬季混凝土施工过程中，低温对混凝土的施工质量影响显著，温度越低，混凝土越易产生裂缝，影响工程质量。

b.合理的水灰比、混凝土温度控制、有针对性的搅拌及浇筑工艺、后期养护是保证混凝土在低温环境下施工质量的重要因素。

c.实际施工过程中，应根据不同环境条件及施工要求，综合选择合理的施工方案，达到效益最大化。

本文对冬季环境下低温对水利工程中混凝土施工质量的影响机理，混凝土施工原则、工艺要点进行了探讨总结，初步总结了保证水利工程混凝土冬季施工质量的施工措施，在工程实际中，还需综合考虑实际工程环境、工期及造价的需要，选择有针对性的技术方案。

参考文献

[1]高淑红.冬季水利工程混凝土施工方法探析[J].中国新技术新产品,2011(22): 93.

[2]张新林.谈水利工程混凝土施工技术[J].水利规划与设计,2004(6):95-96.

[3]马春生.概论水利工程冬季混凝土施工技术[J].黑龙江水利科技, 2014(3): 167-168.

[4]林梁旭.冬季混凝土施工质量控制的措施[J].科技资讯,2007(18):59.

[5]周凤梅.水利工程冬期的混凝土施工研究[J].内蒙古水利,2014(5):120-121.

[6]李文标.冬季混凝土施工质量控制措施[J].西部探矿工程,2006(3):119-120.