高原高寒地区水利工程施工提高混凝土强度的策略探析

吴兴国

（四川省鸿川建设工程有限公司，四川 成都 610000）

新疆是我国面积最大的省份，高海拔、昼夜温差大、气候干燥是新疆气候特点的代名词，恶劣的气候条件严重制约了水利工程的施工进展，加大了混凝土工程的施工难度，为了确保国家的工程如期完成，避免人民的切实利益受到损失。施工人员要以提高混凝土施工强度为前提，让水利工程的质量和工程进度得到基本保障。

1 高寒地区混凝土施工现状分析

1.1 混凝土地基建设难度大

结合新疆高寒地区的气候特点，一般会选择在4月份暖春季节开始进行土方工程的施工，土方工程重点需要考虑到初春冻土层对混凝土施工带来的影响，高寒地区的冻土层厚度远远大于普通地区的厚度，施工人员的经验和技术起到了关键性的作用，一定要尽量挖透冻土层再进行混凝土地基建设，一旦将地基建设在了较厚的冻土层上，地基会随着冻土的融化发生下沉现象，日久天长会导致水坝出现坍塌的风险，严重损害了水利工程的使用寿命，所以一定要注重冻土给混凝土地基的建设带来的影响。要严格把控高寒地区混凝土地基的建设速度，预防因为工期过长而导致地基受冻的现象发生，要及时将建成的地基进行回填处理，值得注意的是不要使用冻土进行回填，避免地基因为冻土融化而造成二次伤害。

1.2 高寒地区工程管控不足

面对新疆地区的高寒低压地理环境，水利工程的施工进程经常靠天吃饭，施工队会在天气状况良好的情况下，较好地完成工程的验收和交割。一旦受到冷空气或雨雪天气的影响，水利工程的施工就随时会被叫停。主要的原因是混凝土的强度在恶劣天气下得不到保障，无法满足局方对水利工程的验收指标。从这点反映出我国的工程设施过于落后，无法应对复杂的自然环境；对提高混凝土强度的技术不成熟和手段过于单一，不能够在较复杂的环境下确保工程的质量和进度。高寒地区的工程管控不足是摆在面前的现实，需要从自身技术出发，认清混凝土施工水平的现状。

2 制约高寒地区混凝土强度的主要因素

2.1 低温环境

新疆地区属于典型的低气压高原气候，新疆全年的大部分时间都处于寒冷的环境中，全年大部分的最低温度处于0℃以下，根据《混凝土施工规范》相关规定，当室外连续5天的平均温度低于5℃，或者室外连续5天的最低气温都在-3℃以下，在这样气温条件的就满足了混凝土冬季施工条件。“早穿皮袄午穿纱”就是形容新疆的昼夜温差较大的一句谚语，由于地理环境原因导致新疆地区的昼夜温度反差很大，全天的平均温度也不是很高，在新疆地区水利工程的施工无法避免要在气温较低的环境下进行。气温低是制约混凝土冬季施工的最大障碍，混凝土是依靠水泥本身水泥的水化作用来增加自身的强度，一旦施工环境气温低于0℃后，普通工程所用水泥自身的水化作用进展缓慢或者停止，水化作用的减缓严重影响了水泥强度的增强。

一般情况下，水泥的强度还取决于水泥中游离水的蒸发作用，众所周知温度是决定水分蒸发的主要因素，当温度低至零下以后，水泥中的游离水因为温度过低而发生固化，水在结冰后体积发生膨胀现象，游离水结冰的膨胀速度超过了水泥硬化的速度，水泥内部游离水结冰后膨胀的体积变化会让水泥内部出现裂痕，这种现象被称作是水泥的早期冻害。这些细微的裂痕会影响水泥的坚固程度，从而会影响水利工程的使用寿命，所以说新疆地区的低温环境是制约水利工程混凝土强度的主要因素。

2.2 风沙较大

高原气候的主要特点是风沙较大，在水利工程的施工过程中，保温是一项必要的预防措施，高原凛冽的寒风加大了设备保温的难度，寒风导致混凝土表面的水分挥发过快，温度的下降速度会更快。有经验的高原施工人员经常采用保温板、塑料等材料对设备进行遮风处理，这是确保高原水利工程的顺利进行的保障。寒风中经常裹挟着细沙，这些细沙对施工人员的呼吸系统造成了影响，无孔不入的细沙对一些建筑类精密仪器造成严重的破坏，测量仪器的破坏会严重影响工程进度，另外可以造成混凝土配比的失衡，从而制约了混凝土的强度的提升。风沙污染是高原气候污染的元凶，是制约高原水利工程混凝土强度的因素之一。

2.3 基础设施匮乏

高原高寒地区地广人稀，能让人利用上的资源非常有限，特别是当处在水利工程建设的野外环境中，发电设施和取暖设施的短缺会给混凝土工程带来巨大的挑战，往往一个施工团队到达指定施工地点后，都要安装相应的生产生活配套系统，太阳能发电和风力发电是一项主要技术手段，但是受到天气因素的影响较大，基础设施的匮乏必然导致施工技术上不足，混凝土的配比过程对于温度和湿度都有着严格的规定，不合理的配比或者施工不及时会导致混凝土不达标，基础设施的匮乏成为了制约混凝土强度的一个因素。

2.4 施工经验和技术的短缺

新疆高寒地区的水利工程施工难度是众所周知的，区别于日常环境下的工程条件，高寒地区对施工人员的经验和技术要求更为严格，因为环境的特殊性导致工程的进度更难把控，制约工程质量的因素呈现多样化，要求施工人员有扎实的土建基本功，熟悉掌握混凝土的制作过程，了解如何预防低温带来的危害，采取何种的措施来应对突发的环境变化，一旦操作的不得当必将到导致混凝土的配比出现问题，从而导致混凝土的强度达不到指标要求。大自然的手段总是鬼斧神工，但是人类永远是改变自然环境的主人翁，施工经验的短缺是制约混凝土强度的因素之一。

3 高寒地区加强混凝土强度的有效措施

3.1 充足的施工前准备

现在农业的发展离不开科学技术的辅助，为了解决农作物灌溉用水问题，公司承接了新疆喀什地区的一处水坝建设工程。制定详细的施工计划书，项目经理组织召开施工前安全动员大会，结合新疆当地的气候特点，制定详实的施工安全应急指南，要求施工人员认真学习消防知识技能，提高野外施工的安全意识。准备挖掘机、残土运输车辆和混凝土搅拌机等机械设备，准备充足的水泥、砂石料、石灰添加剂等建筑耗材原料，准备泡沫板、塑料布、棉被等保温材料等。充足的施工前准备是确保水利工程顺利进展的保证，也是加强混凝土强度一项重要举措。

3.2 混凝土合理化配比

考虑到新疆喀什地区气候特点，要选择水化温度较低的水泥进行施工，避免因温度过低对水泥水化程度的影响。首先在实验室针对混凝土的水泥、煤灰、砂率、缓凝剂等用量进行科学配比，找出最适合新疆高寒地区的混凝土成分配比率：以每一个混凝土立方米为单位，水泥用量为350 kg/m3，煤灰用量为122 kg/m3，砂率为126 kg/m3，缓凝剂为0.875 kg/m3，然后在低温状态下进行模拟实验，选择在实验室制作水泥立方体的形式进行水泥强度测试。

根据水利工程的特点，为缩短施工工期，提高工作效率，选取大体积的砼进行混泥土搅拌，考虑到外部环境温度低的情况，选择密闭式泵送的方式进行原料输送，结合新疆气温的特点要注意密闭管道和输送水管的保温工作。砂率采用中号的砂砾搭配碎石，配以粉煤灰和缓凝剂等，按照实验研究的科学比例进行配比，可以大大降低水泥水化的温度，可以大大降低混凝土早期冻害带来的危害。为避免混凝土在低温情况下出现裂缝，采取降低水泥用量和增加外掺剂的方式。

3.3 保温处理

在施工过程中要注重水源的选择和水管的保温措施，施工现场采用直埋的方式进行水管敷设，避免因为新疆的室外温度过低而出现水管冻裂的现象，从而对施工工期造成影响。另外要做好料仓的温度控制，要对施工过程中的料仓采用封闭处理，料仓的输送一般采用自动传送带方式进行，将传送带安装在封闭的管道内，并且在砼入料口设置保温灯进行料仓加热，确保在混凝土配比过程中温度要求。另外要对砼的附近进行遮风处理，避免风沙对设备造成污染。砼在完成对混凝土充分搅拌后，我们要注意砼出料口的温度，可以通过调节水温来控制混凝土的温度。在进行新疆高寒地区进行水利工程的建设过程中，为了提升混凝土的强度，在进行施工的过程中不应该过早的拆除保温模，应根据天气等因素来确定拆模时机。

受到低温环境的影响，当进行大规模室外施工作业过程中，施工人员要适当采用搭建暖棚的方式对刚施工混凝土仓面进行保温处理，另外可以在暖棚的周围安装电热风进行加热，还要对在仓面的四周进行遮风处理，可以使用泡沫板和塑料搭建围墙的方式，确保混凝土仓面能够自然的风干，避免混凝土因为受到大风低温条件的影响而出现开裂的现象，必要的保温设施提高混凝土质量的前提，也是提高高寒环境下混凝土强度的重要措施之一。

3.4 引进先进设备和注重人才培养

设备的落后是制约生产力发展的主要因素，混凝土制造设备的落后严重影响了混凝土的施工强度。特别是面临新疆特殊地理环境的影响，落后的设备基础更让施工人员捉襟见肘。要结合新疆当地的气候特点，工程单位要合理化引进先进的混凝土制造设备，先进设备能提高生产力的同时还可以大大提升混凝土的强度，从而确保了高寒地区水利工程的施工质量；另外要正视自身技术的不足，定期组织施工技术人员进行混凝土相关知识的技术培训，积极引进先进的科学技术方案，大胆地重用技术人才。要在传统的混凝土配置技术基础上进行创新，经过科学的测算制定出更先进的混凝土配比技术，通过栽高寒环境下的反复测试，研发出更适合于高寒地区的混凝土施工技术，利用科技的手段来提高混泥土的强度是一项行之有效的措施。

4 结语

分析了我国高寒地区混凝土施工的现状，结合新疆喀什地区的一处水坝建设工程，认清高寒地区制约混凝土强度主要包括气温、风沙、设施、施工经验等因素。为了在水利工程中提高混凝土施工强度，从施工前准备、改善混凝土配比、采取保温措施以及引进先进施工设备等角度出发，旨在从根本上提高高寒地区混凝土的施工强度，让高寒地区水利工程的建设得到根本的质量保障，让水利工程成为一项利在当代功在千秋的惠民工程。