閩北山區農田水利工程冬季混凝土施工凍害控制

（福建省浦城縣楓溪鄉水利水電工作站南平市353407）

閩北山區農田水利工程冬季混凝土施工凍害控制

周連富

（福建省浦城縣楓溪鄉水利水電工作站南平市353407）

閩北山區農田水利工程冬季施工中凍害現象非常普遍，輕則起砂、脫皮，重則產生凍脹破壞。文章根據項目實施過程中發現的問題進行分析，并提出相應的解決方案，可供類似工程參考。

冬季混凝土施工技術閩北山區農田水利工程

在閩北山區農田水利工程建設過程中，由于田間農作物在10月底收割完成，次年春季作物需要耕種，迫于工期及不影響農民耕種，大量的田間混凝土工程需在冬季結束施工，在施工期間還需要做好工程防凍工作，按照具體情況選擇合理方案施工。將混凝土施工規范作為依據，施工過程中，若室外平均氣溫3天內連續低于5℃，或最低氣溫低于零下3℃時，需要根據冬季標準實施混凝土澆筑工作。閩北山區冬季雖然達到這兩種條件的天氣很少，但達到0℃以下的天氣是較多的，給混凝土凍害提供了外部因素。以浦城為例，浦城縣2014年12月最低氣溫0℃以下的天氣達到了13天，有的山區最低氣溫達到-6℃。有的施工單位經驗不足，在施工過程中沒有采取防凍措施，造成了嚴重后果。浦城有個項目在2014年冬季施工時渠道就被凍壞了3000多米。

閩北山區農田水利工程在冬季施工前需要備好帆布或麻布等防凍物品，同時密切關注當地的天氣預報，不要在氣溫驟降時讓混凝土工程受到寒潮及霜凍的影響。根據實際經驗，閩北山區一般室外溫度低于零下2℃時，普通混凝土澆筑工作最好停止施工。

1 混凝土冬季施工凍害機理

在水泥水合作用下，混凝土拌合物澆筑后會凝結和硬化，以此取得最終強度，其中水合反應是決定因素之一，而溫度則是影響水合反應的重要因素。經過多次研究探討和試驗，得出結論：溫度越低，水合反應越慢，溫度降為0℃時，水合反應停止。混凝土凝結硬化初期，結構內部的孔隙中，存在大量與水泥化合的游離水，當溫度降低至0℃時，其游離水慢慢結冰，結冰后體積就會增大（一般增大約10%），混凝土內部會出現冰凍應力，在冰凍應力的作用下，低強度混凝土會發生微孔隙及微裂縫，對混凝土和鋼筋的粘結力造成不良影響，最終出現結構強度下降現象。混凝土的早期凍害是由于混凝土的水結冰所致，受凍前混凝土養生時間越長，其強度也會隨之增加，水合生成物也就不斷增加，結冰的游離水逐漸減少，最終其強度損失也就越來越低。混凝土遭凍害與遭冰凍的時間早晚、水灰比、水泥標號，養生溫度都密切相關。

2 閩北農田水利工程混凝土的防凍措施

2.1 選擇合適的原材料

該方法主要適用于環境溫度在2℃左右的條件下混凝土的施工，選擇混凝土的原材料從下面兩個方面考慮：

（1）選擇裂隙小和顆粒硬度高的骨料。在溫度發生變化時，由于周圍砂漿物理性質相似，且骨料硬度較高，混凝土體積無明顯的變化，從而能夠有效避免因體積的變化引起的裂縫現象。

（2）選擇抗凍性能好的水泥。盡量選用硅酸鹽水泥，不宜選用礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥。混凝土的抗凍性主要取決于它的孔隙率和空隙特征。硅酸鹽水泥拌合物采用較小的水灰比，并經充分養生，可獲得密實的混凝土，這種混凝土早期的抗凍性也較好。硅酸鹽水泥混凝土不易發生泌水，硬化后的混凝土密度大，所以抗凍性優于其他水泥混凝土。

2.2 儲蓄熱量法

儲蓄熱量法也是適用于環境溫度在2℃左右條件下的一種方法，若很好地完成儲蓄熱量工作，就能夠突破規范作業的溫度要求，對結構較厚、體積較大的混凝土工程，與調整混凝土配合比相比儲蓄熱量法更具優勢，其主要目的是在施工過程中提高混凝土的溫度。

（1）原材料的保溫。在冬季環境下，原材料溫度較低，所以在入冬以前，需要將原料提前運輸到儲存場所，并用帆布或麻布加以覆蓋，從而達到保溫的效果。施工前，可對原材料進行保溫，從而使混凝土在攪拌、運輸和澆筑工作完成后溫度適宜，加快水合作用，促進混凝土在短時間內達到臨界強度。

（2）拌合物的加溫。選擇蒸汽加溫拌合用水和砂石，也可以采取直接加熱拌合用水的方法，但不能直接對外加劑和水泥進行加熱，可將原材料儲存在溫度較高的環境內，做好對拌合物保溫的工作，確保混凝土的抗凍能力。

（3）運輸過程中的加溫。使用前，可以先用熱水將運輸混凝土的運輸管道和運輸車進行清洗，避免運輸管道內有殘料凍結現象，確保運輸過程的順暢性。

2.3 注意運輸和澆筑過程

冬季運輸期間，需最大程度減少混凝土熱量的損耗，因此選擇合適的運輸容器是保溫的重要內容，容器材質及大小的差異均會有不同的保溫效果，運輸時還需要盡量縮短運輸時間。混凝土澆筑工作開展前，先處理干凈模板及鋼筋，尤其是結冰部位，模板中殘留的冰塊及雜質會對水泥水合作用造成影響，從而導致混凝土的最終強度及耐久性下降。如果環境溫度較低，需及時給予一定的升溫措施，將混凝土澆筑溫度保持在5℃以上；如果澆筑較細、較薄的混凝土，需要進一步提高澆筑溫度，且確保一次性完成澆筑工作，澆灌期間防止出現震蕩過度現象。

3 混凝土的養護

3.1 做好保溫工作

通過封閉孔洞，在混凝土的側面貼保溫板等措施保溫，為澆筑完成的混凝土創造良好的密閉環境，盡量減少熱量散失，確保內部處于恒溫狀態，讓水合作用正常發揮。此外，選擇恰當的保溫材料，按照具體情況選擇塑料保溫板、帆布或麻布進行保溫。保溫期間，需要保證保溫材料干燥，可先在剛澆筑的混凝土上覆蓋一層塑料薄膜，然后再覆蓋保溫材料。

3.2 控制要求

（1）嚴格控制溫度。進入模板和出攪拌機的溫度會較大影響混凝土的質量，根據經驗，進入模板溫度不應低于6℃，如果溫度太低則會對水合作用的速度產生影響，為了避免干擾混凝土性能，混凝土出攪拌機溫度需要在11℃以上。

（2）嚴格控制水灰比。因骨料和外加劑也含有水分，所以配置前，需要將這部分水分計算出來，并從拌合用水中去除，以免對設置好的水灰比產生干擾。

（3）使用外加劑時，液體式外加劑的配置需要一次完成，同時妥善保管，當使用的外加劑含有活性離子（如鉀、鈉離子）時，不能再使用活性骨料。正式使用外加劑前，可先實施一次模擬實驗，對所選原料種類和外加劑是否適合進行檢測。

（4）確保配置混凝土原料中無雜質。有的物質易凍裂或有冰塊，則會對預先設置好的配合比產生干擾，甚至在后期可能導致裂縫出現。如果有條件，應盡量在2℃溫度條件以上篩選各種原材料。

2017-02-13）

周連富（1972-）男，福建浦城人，大學本科，工程師，主要研究方向：水利水電工程。