崔 育

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 增城 511300）

淺析現(xiàn)澆混凝土冬季施工技術(shù)

崔 育

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 增城 511300）

由于受工期制約等諸多因素的影響，混凝土凝結(jié)硬化須有一定的溫度條件，天氣寒冷會使混凝土凍結(jié)，而無法使混凝土凝結(jié)。所以在冬季施工中，要采取有效措施，促使混凝土正常凝結(jié)硬化，確保質(zhì)量。文章結(jié)合安江水電站工程對冬季混凝土施工措施進(jìn)行了分析。

現(xiàn)澆混凝土；冬季施工；措施

1 工程概況

安江水電站工程位于沅水干流中游、湖南省洪江市境內(nèi)的安江鎮(zhèn)，是湖南省境內(nèi)沅水干流梯級開發(fā)的第四級，其上游為洪江水電站，下游為銅灣水電站。工程壩址位于安江鎮(zhèn)上游約8.5 km，樞紐工程屬Ⅱ等大（2）型工程，是一座以發(fā)電為主，兼有航運、旅游等綜合利用效益的水利水電工程。庫正常蓄水位165 m，相應(yīng)庫容為0.77億m3。溢流壩布置在左、右汊河床中，共布置泄洪閘18孔，其中左汊6孔，右汊12孔，單孔凈寬均為20 m，閘墩厚3.5 m，堰頂高程均為152 m，每孔設(shè)20 m×13 m的鋼質(zhì)弧形閘門。

2 混凝土冬季施工現(xiàn)狀

2.1 水文氣象

據(jù)氣象站資料統(tǒng)計，壩區(qū)多年平均氣溫 17.0 ℃，7、8兩月高溫期，最高氣溫可達(dá) 40.9 ℃，最低氣溫－13 ℃；多年平均風(fēng)速1.7 m/s，多為NE風(fēng)向，多年平均降水量1 352.8 mm，最大年降雨量1 769 mm，最小年降雨量1 138.4 mm，歷年最大月、日降水量分別為544.1 mm和234.2 mm。

2.2 存在的問題

冬季施工條件和環(huán)境對混凝土澆筑極為不利，加上準(zhǔn)備工作時間短、技術(shù)要求復(fù)雜，是質(zhì)量事故的多發(fā)季節(jié)。質(zhì)量事故的出現(xiàn)具有隱蔽性、滯后性，而且處理難度大，影響工程的使用壽命。冬季施工存在的問題較多，探討冬季施工措施對減少或避免質(zhì)量事故的發(fā)生非常必要。

3 混凝土冬季施工原理及方法

3.1 冬季施工條件

當(dāng)工區(qū)晝夜平均溫度（最高和最低溫度的平均值或當(dāng)?shù)貢r間2、8、14、20時室外氣溫觀測結(jié)果的平均值）連續(xù)5 d＜5 ℃和最低氣溫<－1 ℃時為冬季施工。澆筑混凝土按冬季施工要求進(jìn)行。

3.2 冬季施工原理

冬季混凝土施工，水形態(tài)的變化是抑制混凝土強(qiáng)度增長的關(guān)鍵因素。由于水泥的水化作用，混凝土澆筑后逐漸凝結(jié)、硬化，直至達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度。水化作用速度與混凝土原材料和配合比有關(guān)，主要隨溫度的高低而變化。溫度升高，水化作用加快，強(qiáng)度增長也快。溫度降低到 0 ℃時，混凝土中部分水開始結(jié)冰，逐漸由液相變?yōu)楣滔?，參與水化作用的水減少，水化作用減慢，強(qiáng)度增長相應(yīng)較慢；溫度繼續(xù)下降，混凝土中的水完全結(jié)冰，水化作用基本停止，混凝土強(qiáng)度不再增長。水變成冰后，體積增大9 %，當(dāng)混凝土毛細(xì)孔含水率超過91.7 %時，結(jié)冰會產(chǎn)生2 500 kg/cm2的冰脹應(yīng)力，大于水泥內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，使混凝土受到不同程度的破壞，導(dǎo)致其強(qiáng)度降低。水變成冰后，骨料和鋼筋表面產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料、鋼筋的黏結(jié)力，影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。冰凌融化后，會在混凝土內(nèi)部形成空隙，降低混凝土的密實性及耐久性。

新澆混凝土凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，對加速水泥的水化作用極為重要?？稍黾踊炷羶?nèi)部液相，減少固相?；炷潦軆銮邦A(yù)養(yǎng)期愈長，強(qiáng)度損失愈小。預(yù)養(yǎng)期長、獲得初期強(qiáng)度較高的混凝土受凍后，后期強(qiáng)度幾乎沒有損失。預(yù)養(yǎng)期短、獲得初期強(qiáng)度比較低的混凝土受凍后，后期強(qiáng)度有不同程度的損失。

3.3 冬季施工方法

冬季混凝土施工主要是確定混凝土最短的養(yǎng)護(hù)齡期、防止混凝土早期凍害、保證混凝土后期強(qiáng)度和耐久性滿足要求。施工過程中，根據(jù)施工時的氣溫情況、工程結(jié)構(gòu)、工期、水泥品種、外加劑、保溫措施、熱源條件等選擇合理的施工方法，用最短的工期、最低的施工費用來獲得最優(yōu)良的工程質(zhì)量。歸納起來，主要有暖棚蓄熱法、模板外層保溫法、摻加防凍劑法等。

4 冬季施工技術(shù)

4.1 材料

普通混凝土所用粗、細(xì)骨料和水符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，拌和水溫度一般≤60 ℃，水泥不加熱。拌制混凝土優(yōu)先采用加熱水的方法，當(dāng)加熱水不能滿足要求時，再對骨料進(jìn)行加熱。骨料使用前宜運入暖棚內(nèi)存放，不得混有冰雪、凍塊及易被凍裂的礦物質(zhì)。水泥采用普通硅酸鹽或硅酸鹽水泥，存放在保暖性較好的工棚內(nèi)，水泥強(qiáng)度等級≥P.O42.5。砂中含泥量≤3%，泥塊含量≤l%。石子中的含泥量≤1%，泥塊含量≤0.5%。水泥用量≥300 kg/m3，水灰比＜0.6。嚴(yán)格按照混凝土配合比稱量，水、水泥、外加劑誤差＜±2%，骨料＜±3%。鋼筋搬運減少碰撞、擠壓，減少表面機(jī)械損傷。鋼筋在負(fù)溫條件下應(yīng)在室內(nèi)焊接，如在室外焊接其環(huán)境溫度≥－20 ℃，風(fēng)力超過3級時采取擋風(fēng)措施；焊后未冷卻的接頭，嚴(yán)禁碰到冰雪。采取閃光對焊時，鋼筋端面比較平整時采用預(yù)熱閃光焊。端面不平整時，采用閃光——預(yù)熱——閃光焊。

4.2 混凝土拌制

選用適合冬季施工的混凝土配合比，根據(jù)施工方法、環(huán)境條件適當(dāng)調(diào)整配合比，將骨料帶入的水分及外加劑溶液中的水分從拌和水中扣除。外加劑選擇注意對混凝土后期強(qiáng)度、鋼筋銹蝕及環(huán)境的影響，其摻量根據(jù)產(chǎn)品說明或施工溫度通過試驗確定。當(dāng)外加劑為粉劑時，按要求摻量直接撒在水泥上面與水泥同時投入；當(dāng)外加劑為液相時，使用前按要求配制成規(guī)定溶液。

合理確定投料順序，一般先投入骨料和粉狀外加劑，干拌均勻再加熱水，攪拌一定時間，水溫降至 40 ℃時投入水泥，拌和均勻，注意避免水泥遇熱出現(xiàn)假凝。冬季混凝土攪拌時間比常溫施工延長50 %，對摻有外加劑的混凝土攪拌時間取常溫攪拌時間的1.5倍，最短拌制時間90 s?；炷涟韬臀锍隽蠝囟取?0 ℃細(xì)薄截面混凝土結(jié)構(gòu)的灌注溫度≥10 ℃。分層澆筑厚大整體式結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，已澆筑混凝土溫度在未被上一層混凝土覆蓋前≥2 ℃。

4.3 混凝土澆筑

模板及鋼筋上無冰雪和污垢，基面清理干凈。當(dāng)環(huán)境溫度<－10 ℃時，采用暖棚法將直徑25 mm以上的鋼筋加熱至正常溫度。鑿除新舊混凝土施工縫處水泥砂漿、松動石子、松軟混凝土，用水沖洗干凈，無積水。采用機(jī)械振搗，分層連續(xù)澆筑，分層厚度t＞20 cm。混凝土運輸要快裝快卸，中途不轉(zhuǎn)運或受阻，運送中覆蓋保溫。防止混凝土熱量散失、表層凍結(jié)、離析、水泥砂漿流失、坍落度變化等。當(dāng)拌制混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時，重新調(diào)整拌和料的加熱溫度。正確選擇拌和站的擺放位置，選擇最佳運輸路線，縮短運輸距離。采用混凝土運輸車時，根據(jù)施工用量和澆筑時間選擇容量，合理組織裝、運、卸，減少混凝土裝卸次數(shù)。澆筑前，對結(jié)合面進(jìn)行加熱，使結(jié)合面有5 ℃以上的溫度，對施工縫1.5 m范圍內(nèi)的混凝土和長度1 m范圍內(nèi)的外露鋼筋進(jìn)行防寒保溫，再鋪一層厚15 cm與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿，澆筑新層混凝土后重點搗實。振搗緊插慢拔，保證混凝土的均勻性、密實性和結(jié)構(gòu)的整體性。澆筑完成后，及時加熱養(yǎng)護(hù)，使混凝土結(jié)合面保持正常溫度，直至新澆混凝土獲得規(guī)定的抗凍強(qiáng)度。

4.4 拆模

根據(jù)溫度變化，及時掌握混凝土的拆模時間。澆筑溫度0～4 ℃的混凝土凝結(jié)時間比15 ℃時延長3倍。溫度到0.3～0.5℃時，混凝土開始凍結(jié)，凍結(jié)后水化反應(yīng)基本停止；在－10 ℃時，水泥水化反應(yīng)完全停止，混凝土強(qiáng)度不再增長。采用暖棚法養(yǎng)護(hù)的混凝土。當(dāng)養(yǎng)護(hù)完畢后環(huán)境溫度在0 ℃以下時，應(yīng)待混凝土冷卻至5 ℃以下時拆模。當(dāng)冬季混凝土拆模強(qiáng)度滿足正常溫度下，且混凝土拆模強(qiáng)度同時滿足抗凍規(guī)定的正常溫度下，混凝土拆模強(qiáng)度即側(cè)模達(dá)到2.5 MPa以上時，混凝土表面及棱角不因拆模而受傷。結(jié)構(gòu)跨度>2.0 m蓋板，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100 %；≤2.0 m的蓋板，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75 %方可拆模。當(dāng)混凝土與環(huán)境的溫差在 10～15 ℃時，拆除模板后立即在混凝土表面覆蓋氈布、草袋及彩條布。

4.5 混凝土養(yǎng)護(hù)

正確的養(yǎng)護(hù)可以避免混凝土產(chǎn)生溫度，收縮裂縫和受凍。冬季混凝土施工優(yōu)先采用暖棚蓄熱法養(yǎng)護(hù)，在裸露混凝土表面用塑料布等防水材料覆蓋并進(jìn)行保溫，在負(fù)溫情況下不澆水養(yǎng)護(hù)。保溫材料采用一布一膜（無紡布300 g，塑膜0.3 mm面朝上），或兩層塑膜一層氈布?；炷翆?、棱角部位的保溫厚度，必須增大到面部的2～3倍。混凝土養(yǎng)護(hù)初期的溫度，不低于防凍劑規(guī)定的溫度。混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的30%不受凍，在充水凍融條件下混凝土受凍時，不低于設(shè)計強(qiáng)度的75%。

5 冬季施工現(xiàn)場管理

混凝土施工前，根據(jù)實際情況編寫詳細(xì)的冬季施工方案，嚴(yán)格按照審批后的方案配備人員、機(jī)械、材料、工具，搞好技術(shù)交底和施工操作。配備專職質(zhì)檢員進(jìn)行檢查，對測溫、計量等工作現(xiàn)場統(tǒng)一安排部署，責(zé)任到人，嚴(yán)格控制外加劑的摻量，重點監(jiān)控混凝土的坍落度。做好混凝土施工前的各項準(zhǔn)備工作，確保冬季施工措施落到實處。

6 結(jié)束語

總之，在實際工程中，要根據(jù)施工時的氣溫情況、工程結(jié)構(gòu)狀況（工程量、結(jié)構(gòu)厚大程度與外露情況）、工期緊迫程度、水泥的品種及價格、早強(qiáng)劑、減少劑、抗凍劑的性能及價格、保溫材料的性能及價格，以及其熱源的條件等來選擇合理的施工方法。

1 劉曉鵬.新疆高寒地區(qū)混凝土冬季施工技術(shù)措施［J］.水利建設(shè)與管理，2009（07）

2 王連生.混凝土冬季施工方法探析［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009（13）

The Analysis of Concrete Construction Technology in Winter

Cui Yu

Due to many factors’ influence including schedule constraints, etc.concrete setting hardening should have a certain temperature conditions.The cold weather will make concrete freeze, and can not make concrete setting.Therefore, in the winter construction, effective measures should be taken to promote the concrete in normal setting and hardening to ensure the quality.Combined with Anjiang Hydropower Project, the article analyzes the construction measures of concrete in winter.

concrete; winter construction; measure

TU742

A

1000－8136（2011）06－0054－02