冬季混凝土水利工程施工的質量保障措施

段 磊 王娜娜 周官封

中國水利水電第十一工程局有限公司（450000）

0 前言

當前建筑領域施工項目不斷增多，對于施工的技術要求也在提升。水利工程施工項目復雜、技術要求高、施工環節多，因此對項目施工技術的應用和質量管理非常重要。混凝土施工質量關系到工程整體施工質量，尤其是冬季施工中，常常出現混凝土裂縫等病害，影響了水利工程的順利交付和安全使用。當前對于冬季混凝土水利工程施工的質量控制，采取的防凍、防裂措施值得加大研究力度。

1 冬季混凝水利工程土施工原理分析

混凝土的冬季養護是冬季混凝土施工的關鍵。為防止工程施工后出現安全問題，在進行冬季混凝土的防裂、防凍措施過程中，應加強混凝土的養護工作，嚴格控制混凝土質量問題，提升建筑工程質量[1]。

冬季水利工程施工中，要獲得合格的混凝土強度，必須注意凝結和硬化過程中的水泥水化作用是否到位。水泥水化作用的速度與混凝土本身的材料、水混凝土配合有緊密關聯。在水泥水化過程中，如果冬季溫度降低到0 ℃以下，水化作用會發生結冰，液相水逐漸變為固相，混凝土中水的含量減少，強度增長也較快。隨著溫度的降低，混凝土中的水逐漸變成冰塊，液相水轉化為固相水之后，水化作用逐步停止，此時混凝土強度將不再增長。水變成冰后產生約500 kg/cm2的冰脹應力。體積增大10%，混凝土受到不同程度的壓力，壓力使內部形成初期強力，此時強度降低。完全變成冰塊之后，鋼筋和骨料方面出現顆粒較大的冰凌，骨料和鋼筋的黏結力在水泥漿固化后減弱，影響混凝土抗壓強度。因此在冬季混凝土施工過程中，水的形態變化影響了混凝土強度增長，冰凌融化使得混凝土內部形成了各種各樣的孔隙，將混凝土的耐久度和密實度降低。目前，大量試驗研究結果表明，水的形態變化與混凝土強度有直接關聯。在凍結前對新澆混凝土進行養護。隨著養護時間的增長，混凝土的強度損失將變小。在正常溫度條件下，加強混凝土的養護時間，會使其強度增長。養護的試驗中一般獲得的數值為初期強度達到R28 的35%，受凍混凝土后期強度損失較小[2]。

在安全養護期較短的情況下，后期混凝土強度將有不同程度的損失，尤其是在混凝土受凍初期，強度降低的情況下。由此可見，加速水泥的水化作用，在正常溫度下實行養護的措施，增加混凝土強度的效果并不佳，但是在低溫狀態下采用上述方法能夠使得混凝土免除遭受凍害。上述防護措施采用后，預期效果被稱為臨界強度。我國當前在臨界強度的規定不低于設計標號的30%，即不得低于35 kg/cm2壓力值[3]。

2 冬季混凝土水利工程施工容易發生的問題

冬季溫度較低，空氣干燥，混凝土受到濕度差、溫度差的影響，水逐漸轉移到混凝土中心位置。冬季風沙較大，混凝土黏結過程中出現了內部空隙，在風力影響下，骨料的構造出現了變化，整個混凝土的密實度降低。因此在溫度、風沙、空氣等作用下，混凝土的水灰比如果較大，表面可能會出現返霜的情況，甚至出現逆水的情況，對混凝土性能有著極為不利的影響。

冬季混凝土施工會出現鋼筋的銹蝕與混凝土裂縫。水泥的穩定定性不良，失水太快也會引起開裂，如沿主筋或箍筋方向產生裂縫。混凝土內部水分形成壓力也將引起軸向裂縫，裂縫由邊緣向中心移動，致使混凝土的水灰比太大，鋼筋的氧化銹蝕伴隨體積膨脹。以砂漿骨料為例，在冬季施工后，其表面出現星冰晶、呈現土黃色，結構疏散與水分轉移發生在混凝土表面結合處，敲擊聲音脆弱、 空、啞。混凝土表面起灰，水分迅速外離。內部壓力增大，出現溫差、濕度差導致的骨料裸露，水分自邊緣向中心移動造成空隙。混凝土表面返霜，泌水嚴重，水泥水化趨于停止。黏聚性、保水性差，砂漿和粗骨料相脫離。混凝土硬化后，由于混凝土混合物水灰比太大，外加劑溶液通過毛細管的作用滲到混凝土表面。離析使得混凝土表面的水分則逐漸蒸干。由于水分移動、水灰比過大影響，混凝土與飾面層的結合在冬季出現施工裂縫，加上養護溫度低，導致表面起灰，出現結晶腐蝕。

如果冬季施工中的防護措施不當，還容易導致混凝土結果出現開裂，再加上施工人員操作失誤，如沒有進行熱工計算或未按照正確的標準添加抗凍劑，都會對施工質量產生影響，導致混凝土在冬季受到凍害，以致出現質量事故。

3 冬季水利工程混凝土防凍防裂施工方法

在進行混凝土冬季施工時，選取適宜的原材料才能夠達到預期的施工效果。在水利工程施工過程中，根據以往的水利工程施工經驗，優先選用硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽快硬水泥，水泥強度等級不應低于32.5 MPa，用量不要少于300 kg/m3，水灰比不應大于0.5。拌和過程中，水泥混合料質量應符合國家標準，對原材料采取加熱保溫措施，防止骨料中含有凍塊、冰雪等。施工中要使混凝土入模后保持正常溫度，經過水化放熱，再采取保護措施使強度上升，達到混合前的臨界強度。經過試驗表明，冬季施工混凝土強度增長一般表現為臨界壓力值的增長，在增長階段，總體強度增長速度與建筑施工中的水泥用量的增長有直接關聯。確保混凝土使用量，在正常溫度下拌和混凝土，可避免出現混凝土內部破壞。

可以在受凍前采取抗凍界限強度控制的方式，即在拌和前常溫狀態下，為保證混凝土等級達到強度增長要求，應進行混凝土材料的選擇和其他配置物的質量控制。一般受凍臨界強度應為設計強度值的30%、 采用礦渣水泥配制時達到強度標準值的40%為宜，室外溫度大于零下15 ℃，抗防凍液的混凝土壓力為4 MPa，溫度大于零下30 ℃時不得小于5 MPa。

混凝土的拌制應在0 ℃以上進行，使用的骨料要進行清潔，不得含有凍塊，可以添加鈉離子、鉀離子等外加劑，但不得使用活性骨料。外加劑如果為液體，可按規定濃度進行配置，灑在水泥中。外加劑如果為粉質，應按照規定的成分進行拌和。有條件的情況下可添加防凍劑，但嚴禁使用高硫水泥，控制混凝土水灰比，將骨料帶入的水分和外加劑溶液中的水分從拌和水中扣除。

嚴格控制混凝土的運輸和澆筑，縮短混凝土拌和到澆筑的時間，減少運輸過程中混凝土使用的容器對混凝土的影響。清理混凝土澆筑平面，保證混凝土澆筑質量，已澆筑層面在覆蓋前不應低于計算規定溫度的2 ℃。

可以采用蓄熱化進行養護，將原材料中的水砂石等加熱，氣溫-10 ℃左右。該方法適用于結構比較厚大的工程。水泥水化放熱較快的情況下，在攪拌運輸和澆筑之后水泥內部擁有一定的熱量。在溫度降到0 ℃以前，新澆筑混凝土的抗震能力有所增強。加強混凝土保溫，或用外部加熱法，將混凝土構建周圍的溫度提升。溫度在-0 ℃時，使用這一方法能夠使混凝土在正常溫度下正常硬化。

暖風加熱法是將混凝土放置在暖棚中，適用于較小的水利工程項目。暖風加熱法方法簡單，在暖棚中用明火加熱，保證暖棚不透風，采用非易燃性材料，保持溫度大于5 ℃，加強防火防煤氣措施，保持暖棚內的濕度，濕度不足時可向混凝土表面模板進行灑水。蒸汽加熱法可以使加熱溫度均勻，配備專門的鍋爐設備，適用于混凝土在濕熱條件下硬化熱損失較大、勞動條件也不理想的工程。這種情況也適宜使用電加熱法，可以將鋼筋作為電器，熱損失較少，使電能變為熱能，提高混凝土的溫度，但是不足之處是要求混凝土覆蓋與蒸汽用量進行科學配置，因為電能消耗量較大，要根據覆蓋情況、環境溫度等進行養護。

4 冬季混凝土水利工程施工質量保證措施

在冬季施工前，技術負責人必須進行技術交底，分項施工技術人員進行操作人員的技術交底。在交底過程中，各個部門要密切結合設計圖紙和施工設計要求，對具體的技術操作步驟進行詳細分析和探討。各部門人員之間協調配合，避免交底工作流于形式。設置專門的領導小組，統一指揮協調和分配。混凝土施工由調度人員調配，工長協調指揮，從技術交底到申請，再到項目審批，各方面流程均要進行協調。各部門不得擅自進行施工項目和施工方案的更改，需要更改的應統一上報，經過審批之后再統一進行處理和組織。

在冬季施工中，鋼筋連接和混凝土澆筑過程為關鍵工序，質檢人員必須全程予以檢查監督和指導。澆筑混凝土時堅守現場，掌握施工進度，做好交班記錄，了解混凝土運輸和施工狀態，確定混凝土的用量。澆筑前檢查和澆筑后的保溫養護是重點監測環節，監管人員必須隨時進行監督，發現問題及時解決。

混凝土墻體拆模后立即鋪貼草簾或塑料布進行保溫養護。樓板混凝土澆筑完成之后，用草簾子覆蓋。冬季施工時注意雨雪融化會嚴重影響未定型的混凝土材料質量，應注意在雨雪天氣前進行混凝土的遮擋。

5 結語

為了進一步提高水利工程的整體建設質量，推動冬季水利工程建設的順利實施，需要解決復雜施工環境下的水利工程質量問題。應分析總結冬季混凝土水利工程施工的建設方法，合理控制冬季施工的進度，解決因特殊天氣問題帶來的挑戰，達到提高混凝土施工質量目的。冬季混凝土水利工程施工是一個復雜的過程，每一個施工環節都應予以重視，防止出現管理不當導致的事故發生。施工人員要根據具體情況具體分析，對冬季混凝土水利工程施工采取多種措施結合的方法，提升冬季混凝土水利工程施工質量。