试析水利水电工程冬季混凝土施工技术应用

郑贵亮

中石化胜利建设工程有限公司，山东东营 257000

冬季气温持续下降，会对混凝土的强度产生影响。但是，如果温度不断升高，附着在混凝土当中的钢筋与骨料表面的冰晶融化之后，就会出现一些空隙，这会对混凝土的强度以及密度带来非常大的影响。但是在工程施工过程中，通常都要有体积庞大的混凝土构件，但由于其表面的温度下降速度非常快，而内部的温度仍然非常高，而且在水化作用之下还会生成大量热量，内部温度将会不断升高。为了尽可能降低因为混凝土的内外温差较大而产生的裂缝，一定要做好消除混凝土内外较大温差的相关工作。

1 混凝土冬季施工的特点及原理

1.1 混凝土冬季施工的特点

冬季施工的混凝土工程若存在问题一般要在春季才能暴露，这就影响了问题处理的效率，增加了改善难度，轻则需要在春季进行修补，重则需要重新来过。所以，混凝土质量事故的滞后性与隐蔽性的特点，不仅对工程造成了损失，并且还会影响到工程的使用寿命。另外，一些质量事故的发生，都是由于混凝土在冬季的施工准备工作时间相对较短，并且技术要求较为复杂，从而仓促进行施工所造成的。

1.2 混凝土冬季施工原理

冬季混凝土施工期间，在水泥水化作用下拌合物浇筑完成后才会逐步凝结、硬化，进而达到相应的硬度要求。而水泥的水化作用效率受混凝土材料、配比等方面的影响，并且混凝土周边温度也是一个重要的影响因素。水化作用效率较高，混凝土强度也会更比同期提升更快。但是，当温度降到0℃的时候，在混凝土中的部分水分将会凝结成冰，此时渗进水泥中的水就会减少，相应的水化作用效果将会减弱，强度增长速度也会减慢。如果温度持续降低，如果混凝土中的水分全部凝结成冰，水化作用基本停滞，混凝土强度不再增加，加之混凝土内的水会凝结成冰，其体积大概会增加，并且还会产生冰胀。但水泥内部初期的强度值却没办法承受如此大的应力值，所以混凝土会出现一定程度的损坏[1]。

2 可能存在的问题与配料要求需满足的要求

2.1 裂缝现象

如果混凝土出现裂缝，会严重影响到混凝土的耐久性与抗压能力。混凝土当中的水所占比例过大，将会对水泥的稳定性造成不利影响。钢混凝土的强度下降，混凝土当中失水速度过快，就会使得混凝土结构变得疏松，从而导致裂缝出现。当温度过低时，水结冰体积膨胀也使混凝土引起混凝土裂缝的现象。另外，如果钢筋被氧化锈蚀之后体积膨胀，也会使得混凝土发生裂缝问题。还有就是因为混凝土的内外温度与湿度差的影响，混凝土当中的水分会向中心进行移动，这也会导致混凝土出现了裂缝。

2.2 起灰现象

如果混凝土当中的水分较多，就会引起混凝土出现离析泌水问题，从而导致混凝土的保水性与粘聚性下降。另外，冬季施工的温度较低，水泥的水化作用也较缓慢，从而使得混凝土当中的水分迅速蒸发流失，引发混凝土表面起灰的问题。

2.3 需满足的要求

在配料方面，除了要保证达到工地技术人员所提出的混凝土强度等级要求之外，还应当保证工地的施工对混凝土和易性方面的要求，以及和易性所包含的黏聚性、保水性与流动性等三方面的性能要求。如果能够保证混凝土的黏聚性，可以使得混凝土在运输与浇筑的过程中不会发生离析现象。当混凝土拌合物在入模之后，经过震荡，因为浆包不住石子所引发的浆往下走石子留在表面，只有石子没有浆的问题，这会使得混凝土的整体均匀性能下降。如果在施工过程中，有部分水从内部析出停留在表面，说明该混凝土拌合物的保水性较差，密实性不高，进而会对混凝土的强度与耐久性产生不利影响。而流动性则是指混凝土可以均匀并且密实的填满模板的性能。流动性的大小将会直接反映出混凝土拌合物的稀稠，混凝土到工地后的流动性会对工地的振捣施工难易与时间的长短产生直接的影响，从而进一步影响到混凝土的整体质量[2]。

2.4 避免产生裂缝

水利水电工程施工期间，混凝土内外温差要控制在25℃以下，因此，必须合理选择水泥等材料，有效调整混凝土配比。混凝土原材料质量、配比对其热力学性能起到决定性的作用，能够有效减少混凝土的绝热与升温从而提升抗裂能力，以防混凝土出现裂缝。另外，在满足工程设计需求的前提下，要尽量选择放热量低的水泥，合理使用外加剂，减少水泥用来降低混凝土绝热升温问题，通过相应的外加剂、掺和料的投入，减少整体用水量，提升混凝土强度、和易性等重要性能。在此基础上，要选择材质较好、级配合理的粗细骨料，以便充分降低混凝土膨胀系数。对混凝土的水灰比进行科学的控制，这能够有效提高混凝土强度。在水与砂子的配料当中，应当适当的减少水增加砂的比例。在混凝土当中，每立方米的水配比量只有150kg左右，其剂量只允许有1.5kg的偏差，对砂子的含水率变化进行监控，及时对其进行调整。

3 冬季混凝土施工及养护的一般措施

3.1 选择水泥品种的原则

在选用骨料的过程中，首先要注意混凝土应选用中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等，同时在选择前要对水泥的抗压强度、初凝时间进行有效测试，确保其初凝时间超过1.5h，标号在325以上的效果相对较好，但是实际施工过程中必须根据工程建设要求来进行合理选择；其次，对骨料这块来说，选用的粗骨料最大粒径不能超过钢筋最小净距的1/4并保持在40mm以下，可使用坚硬的碎石、卵粒石，细骨料应采用级配较好的中粗砂，根据现场需求控制好混凝土水灰比；最后，要在混凝土中掺入适量的外加剂，以便提升混凝土和易性，在掺入以前要先通过试验确定需要加入的外加剂种类、总量、顺序等重要参数。而且，若施工环境中存在水对混凝土侵蚀的问题，应根据要求选择抗硫酸硅酸盐水泥，同时采取有效措施避免碱性骨料膨胀，其水泥碱含量不低于0.6%，熟料碱含量超过0.5%。

3.2 混凝土的搅拌对策

3.2.1 调整配比的方式

0℃左右的混凝土施工可以采用调整配比的方式来进行搅拌，具体实施的做法如下：首先，如果选用的水泥品种合适，能够有效提升混凝土的抗冻性能。经过一系列验证得知，应当采用适当强度的硅酸盐水泥，此类水泥水化热大，早期释放的强度值较高，3d左右即可达到普通硅酸盐水泥7d强度，但是在施工过程中要合理控制水灰比，并提升水泥的使用总量，以便提升水化热效率，才能更好的缩短龄期，提高强度。另外，可以掺入一定量的引如果混凝土的配合比能够保持不变，新掺入的引气剂可以通过生成水泡而优化水泥的泥浆体系，进一步有效提升拌合物流动性，这将使得其保水性和粘聚性得到改善，缓解由于水结冰形成的压力，从而有效改善混凝土的抗冻性能。

3.2.2 蓄热法

这种办法主要适用于-10℃，并且结构比较厚大的工程。具体的操作法为，加热原料，让其在搅拌、运输与浇灌环节之后还能具备一定的热量，从而加快水泥的水化放热作用，让温度在降至冰点前新浇筑的混凝土还有良好的抗冻性能。该方法的操作工艺十分简单，施工投资也不高，但是要在施工过程中注意做好内部保温工作，尽量避免外露面与角部受冻，而且还要适当的延长保护的时间[3]。

3.2.3 外部加热法

这种办法一般应用在-10℃以上，而且构件不能过大。将混凝土周边空气进行加热，可以将这股热量输送进混凝土中，或者直接加热混凝土，这样可以让混凝土在适宜的温度条件下进行凝固硬化。一种方法为用火炉来加热，这种办法一般会使用在小型的施工场地，办法简便，但室内温度较低，空气干燥，燃烧又会释放大量CO2，这些CO2会与浇筑完成的混凝土表面发生反应，这会直接影响工程质量。另外，也可采用蒸汽的办法进行加热，让混凝土在湿热条件下进行硬化反应。这种方法很容易控制操作，也能够对温度进行均匀加热，但由于该方案需要相关的锅炉等设备，价格较高，另外热损失也非常大，而且在劳动条件方面也不是很理想。还可以用电加热，用钢筋充当电机或者将电热器直接贴到混凝土表面，将电能转化成热能。该办法十分简单，而且热损失很低，又容易控制。但该方法的不足之处就在于需要消耗大量的电能。还可以使用红外线加热，使用气体红外线发射器，或者是高温加热器，都能对混凝土进行加热。

3.3 运输与浇筑混凝土

混凝土的搅拌厂要尽可能建在施工工地附近，这样做的原因就在于降低由于材料运输所损失的热量。在浇筑混凝土之前，一定要将模板和钢筋，尤其是新旧混凝土连接处的垃圾、冰雪等清理干净。要是使用商品混凝土，在浇筑前应充分掌握其中的抗冻剂性能，采取有效的保暖防冻措施。分层浇筑的过程中，还未被新的混凝土覆盖的浇筑层温度一定要高于标注要求的规定温度。在管道和立缝灌浆之前，还要对局部混凝土进行预热，而且要用加热过的水泥浆混凝土或者砂浆。完成之后，要在正温下养护到15MPa以上强度才行。

3.4 混凝土的养护管理

冬季混凝土养护过程中，要想从正温转成负温，必须采取措施使混凝土强度达到设计要求的40% 以上，并且C10以下的混凝土，其强度还要在5MPa以上。应当保证保温材料的干燥性，不要将保温材料直接覆盖到完成浇筑的混凝土层上。可以先覆盖一层塑料薄，然后再覆盖麻袋或者草袋等保温材料。铺设保温材料的厚度一般为，0℃以上铺一层，0℃以下则2层甚至3层。此外，用电热毯对浇筑完成之后的砼进行加热效果会更好。

3.5 促进混凝土强度快速增长办法

在冬天的时候，工程施工当中通常会用高热或快凝水泥，并且会适当调整水灰比。另外，掺入适量塑化剂或者速凝剂能够加快混凝土凝固速度，提升发热量，以保证早期的混凝土强度质量能达到要求。应当根据实际的情况选用水化热大、活性高的水泥，或者适当调整配合比，加大水泥的使用量，并且增加外加剂掺入量。掺入外加剂之后，不需要通过其他加热办法就能够让混凝土在负温条件下具备催化、减水、早强以及抗冻等功效，从而有效降低混凝土的冰点，使其能够在负温的条件下快速硬化，达到相关的强度要求。另外，冬季的施工混凝土拌和时间要比常温条件下高1.5倍，在进行拌和之前要先与热拌合机，并且合理限制拌合的温度。大体积的混凝土一般不能低于12℃，对于薄壁结构则应当在17～25℃[4]。另外，还要求不论在哪种情况下，入仓浇筑的拌和温度都不能低于5℃，可以采取一些措施，尽量缩减运输时间。尽量减少运输次数，加盖装料设备，还要在侧壁增加保温功能。在进行配料、转运、皮带机以及卸料的廓道应该增加一些保温措施。

4 结语

在水利水电工程当中，混凝土的冬季施工工程非常复杂，但这也是一项无法避免的工作。混凝土的工程质量会直接影响整体的工程质量。在进行混凝土施工的过程中，一定要严格遵照相关的设计要求，对相关的要点质量进行严格把控，从而有效延长混凝土的使用寿命，保证工程的质量达标。这对实现经济安全的工程建设管理目标来说非常重要。

[1] 叶小伟.水利水电工程冬季混凝土施工技术分析[J].中国科技信息，2014（15）：86.

[2] 韦绍旭.水利水电工程冬季混凝土施工技术[J].技术与市场，2012（1）：33.

[3] 袁国强.关于水利工程冬季施工技术的探讨[J].黑龙江科技信息，2012（29）：273.

[4] 郑茂盛.寒区水利水电工程设计与施工技术[J].中国水利，2010（20）：72.