冬季水利工程混凝土施工的技术探讨

【摘要】：我国许多地方有较长的寒冷季节，由于受工期制约，许多水利工程的混凝土在冬季施工是不可避免的。冬季施工首先要选择好原材料和合理设计配合比，而有效的施工措施和合理的温控方案，是混凝土冬季施工方案中重点要解决好的问题。

【关键词】：水利工程混凝土冬季施工

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引言

目前我国有关各界高度重视水利工程的建设工作，大型水利设施越来越多地出现在各地水利建设的现场。由于水利工程规模大且耗时长久，想要取得较好的经济、社会和生态效益，必须延长水利工程可以利用的时间。水利工作者应该充分认识到水利工程质量是进行其他建设重要的基础性保证，应该做到既保证质量又节省成本，在我国大范围内推广利用入冬前和开春前温度较高的天气条件进行水利工程混凝土施工的技术，是对水利工程时间成本的节省，与此同时应该了解冬季进行水利工程混凝土施工的技术原理，找到做好冬季水利工程混凝土施工的办法，通过时间成本的节省和混凝土质量的控制提高水利工程施工的水平。

一、混凝土冬季施工原理

1、混凝土冬季施工期的气温标准

我国对冬季施工期的气温标准有规定如下：

（1）寒冷地区的日平均气温稳定在5℃以下或最低气温稳定在-3℃以下时；

（2）温和地区的日平均气温稳定在3℃以下时。但在整个冬季施工期内，不是在刚达到这一气温标准下就全面使用保温措施，而是有一定的滞后。入冬时气温虽降至冰结温度，料堆内部温度比气温高；而气温转暖后一定时期，骨料温度仍然处在负温。因此，同一气温在入冬和冬季结束两个时间，需采取对应的措施。

2、混凝土的凝结硬化和温度的关系

混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相变为固相。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。

二、低温对混凝土性能的影响

混凝土的性质是通过水泥的水化作用，通过物理和化学的复杂变化，形成设计的物理、力学和施工性质。水泥水化作用的速度和效果与材料和配合比例相关，同时也受到温度变化的影响。温度升高混凝土水化作用的速度加快，而当温度低于0摄氏度时，混凝土中的水分有一部分开始结冰，从而影响了其水化作用，随着水化作用减弱，混凝土硬化的速度和作用也有所减弱。水在结冰的时候有反膨胀的作用，混凝土中的水分结冰后体积也会相应增大10%，使混凝土受到不同程度的破坏。水利工程中的钢筋结构如果附着过多的冰晶颗粒，不但降低了钢筋结构的附着力，而且对钢筋结构产生了软化，影响了混凝土构件在水利工程中的耐久性和抗压力。

三、混凝土冬季施工技术

1、选择适当正确的原材料

由于水利工程的施工对象和施工环境，其温度较低，混凝土浇灌好以后，其温度下降很快，所以在选择原材料的过程中，必须选择好的原材料，为了解决温度降低受冻的问题，可以选用有较强硅酸盐的水泥，这种水泥，其水化反应快，持续性时间长，对于冬季的水利施工效果好。

2、调整混凝土配合比

（1）尽量降低水灰比(水灰比

（2）掺用引气剂：在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其粘聚性及保水性，缓解混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性；

（3）掺加早强外加剂，缩短混凝土的混结时间，提高早期强度。

（4）选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。

3、混凝土的搅拌

（1）用于拌制混凝土的骨料一定要保持清洁，既不能含有冰块和雪团，也不能包含容易发生冻裂的物质。如果气候条件允许，应在零度以上进行砂石的筛洗。需要注意的是，当混凝土中需要掺入含有钾、钠离子的外加剂时，要避免使用活性骨料。

（2）当需要在混凝土中掺入外加剂时，如果为粉式，可以根据相关的比例要求直接与水泥混合；如果为液体式，则应根据相关的比例要求配置成溶液使用。待使用的外加剂要置于有明显标记的容器中由专人保管，并保证施工溶液一次配成。切忌不可在高铝水泥中添加任何种类的防冻剂。

（3）当环境温度在0℃左右时，可以在混凝土中加入符合相关标准要求的早强剂，注意做好使用前的模拟实验，以便对其性能进行检测。对于那些对拆模期有明确要求的混凝土，还要注意提高其设计等级。

（4）要对混凝土的水灰比进行严格的控制，由外加剂和骨料带入混凝土中的水分可以从拌合用水中扣除。同时，要对混凝土的出机和入模温度进行严格控制，其中出机温度不应低于10℃，入模温度不得低于5℃。

4、混凝土的养护

水利工程冬季施工的混凝土，其养护期应该安排在正温转入负温之前，整个混凝土的抗压强度不得低于设计强度的40%；在对其养护的过程中，应该选择具有保温作用的材料对其覆盖养护，实现干燥效果；同时，其保温材料不应该直接覆盖在刚浇筑完毕的混凝土结构上，最好先在混凝土结构上贴一层保护膜，再覆盖保温材料，其具体的保温厚度和材质应该根据具体的情况来定。

四、混凝土冬季施工温控措施

1、外部加热法

外部加热法主要有以下几种办法。

1）火炉加热法。一般适用于在较小的工地使用，火炉加热法使用方法简单，室内温度不高并且比较干燥。但在加热的过程中，放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，继而影响混凝土质量。

2）蒸气加热法。即通过蒸汽使混凝土在湿热条件下硬化，加热过程较容易控制，混凝土表面受热均匀。但这种方法需采用专门设备，加热成本较高，加热过程中热量损失严重。

3）电加热法。即以钢筋作电极，或将电热器与混凝土表面直接接触，使电能直接转化为热能，来提高混凝土的温度，这种方法使用简便，易控制且热损失少，但加热过程中电能消耗量大。

（4）红外线加热。以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封幅射加热。

2、蓄热保温法

主要做法是用覆盖物来保持混凝土入模温度和由水化热产生的温度不致逸散，并避免受外界自然低温的侵袭。蓄热保温措施是现阶段混凝土冬季施工优先选择的有效方法，既简单易行，又成本低廉。一般的覆盖材料为岩棉被、塑料膜等，也可以考虑用草帘、草袋、锯末、稻壳等，主要防止引起火灾。最好是用岩棉被或塑料膜，既保温又保水。因为冬季施工是禁止洒水养护的。

3、添加防冻剂

在混凝土冬季施工的诸多方法中,采用外加剂是一种比较简单而经济的方法。掺人防冻剂后可在规定的施工环境温度下,最大限度的提高早期强度。利用防冻剂中的早强。减少组分使混凝土早期强度尽快提高,当混凝土的强度达到或超过临界强度后,就不会发生冻害；防冻剂中的有效组分之一是降低冰点的物质。它的主要作用是使混凝土中的水份在尽可能低的温度下结冰,防止因水份冻结而产生的冻胀应力破坏混凝土结构。

五、冬期混凝土病害治理

（1）混凝土更新

对混凝土建筑物的病害部位要全部凿除，然后换新混凝土。一般开凿采用风镐，清除疏松表面采用喷砂喷洗后再架主摸板，在新老混凝土的结合面上喷砂浆后在浇筑混凝土。为使新旧混凝土紧密结合可采用在混凝土中加铝粉或加膨胀剂，膨胀水泥等外加剂。使新混凝土有膨胀，有助于新老混凝土的结合。

（2）混凝土表面缺陷的修复

混凝土表面剥落，裂缝，可先清除疏松部分，再填补一层新混凝土。如修复表面积较大，厚度较深，可埋设钢筋网，然后浇注新混凝土。

（3）表面涂层

如混凝土病害较轻，深度较浅或由于其它原因不能凿出表面混凝土，可采用表面涂层的办法，采用有机硅，环氧树脂漆，橡胶涂料等喷涂在混凝土表面上来增加混凝土表面的强度。

（4）裂缝修补

对混凝土裂缝较深，较宽时，应首先把裂缝凿出新茬后，再灌粉煤灰无机灌浆，化学灌浆等。也可用沥青，橡胶沥青，聚硫化合物，环氧树脂等进行灌浆修补。

结语

随着我国水利工程技术的不断发展，对工程质量的要求也越来越高，在水利工程中，做好混凝土的防护工作是其技术的关键所在，能否有效的解决这一问题，对水利工程的施工质量有着非常重要的影响。在冬季混凝土施工中，施工单位必须在原材料的选用、配合比例的设置以及混凝土的养护等方面把好质量关。

参考文献

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