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(dāng)前建筑領(lǐng)域施工項目不斷增多，對于施工的技術(shù)要求也在提升。水利工程施工項目復(fù)雜、技術(shù)要求高、施工環(huán)節(jié)多，因此對項目施工技術(shù)的應(yīng)用和質(zhì)量管理非常重要?；炷潦┕べ|(zhì)量關(guān)系到工程整體施工質(zhì)量，尤其是冬季施工中，常常出現(xiàn)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(dāng)前對于冬季混凝土水利工程施工的質(zhì)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(yǎng)護(hù)是冬季混凝土施工的關(guān)鍵。為防止工程施工后出現(xiàn)安全問題，在進(jìn)行冬季混凝土的防裂、防凍措施過程中，應(yīng)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量問題，提升建筑工程質(zhì)量[1]。

冬季水利工程施工中，要獲得合格的混凝土強(qiáng)度，必須注意凝結(jié)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(guān)聯(lián)。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(fā)生結(jié)冰，液相水逐漸變?yōu)楣滔啵炷林兴暮繙p少，強(qiáng)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(zhuǎn)化為固相水之后，水化作用逐步停止，此時混凝土強(qiáng)度將不再增長。水變成冰后產(chǎn)生約500 kg/cm2的冰脹應(yīng)力。體積增大10%，混凝土受到不同程度的壓力，壓力使內(nèi)部形成初期強(qiáng)力，此時強(qiáng)度降低。完全變成冰塊之后，鋼筋和骨料方面出現(xiàn)顆粒較大的冰凌，骨料和鋼筋的黏結(jié)力在水泥漿固化后減弱，影響混凝土抗壓強(qiáng)度。因此在冬季混凝土施工過程中，水的形態(tài)變化影響了混凝土強(qiáng)度增長，冰凌融化使得混凝土內(nèi)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(jié)果表明，水的形態(tài)變化與混凝土強(qiáng)度有直接關(guān)聯(lián)。在凍結(jié)前對新澆混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。隨著養(yǎng)護(hù)時間的增長，混凝土的強(qiáng)度損失將變小。在正常溫度條件下，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)時間，會使其強(qiáng)度增長。養(yǎng)護(hù)的試驗中一般獲得的數(shù)值為初期強(qiáng)度達(dá)到R28 的35%，受凍混凝土后期強(qiáng)度損失較小[2]。

在安全養(yǎng)護(hù)期較短的情況下，后期混凝土強(qiáng)度將有不同程度的損失，尤其是在混凝土受凍初期，強(qiáng)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(yǎng)護(hù)的措施，增加混凝土強(qiáng)度的效果并不佳，但是在低溫狀態(tài)下采用上述方法能夠使得混凝土免除遭受凍害。上述防護(hù)措施采用后，預(yù)期效果被稱為臨界強(qiáng)度。我國當(dāng)前在臨界強(qiáng)度的規(guī)定不低于設(shè)計標(biāo)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(fā)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(zhuǎn)移到混凝土中心位置。冬季風(fēng)沙較大，混凝土黏結(jié)過程中出現(xiàn)了內(nèi)部空隙，在風(fēng)力影響下，骨料的構(gòu)造出現(xiàn)了變化，整個混凝土的密實度降低。因此在溫度、風(fēng)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(xiàn)返霜的情況，甚至出現(xiàn)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(xiàn)鋼筋的銹蝕與混凝土裂縫。水泥的穩(wěn)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(chǎn)生裂縫?；炷羶?nèi)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(xiàn)星冰晶、呈現(xiàn)土黃色，結(jié)構(gòu)疏散與水分轉(zhuǎn)移發(fā)生在混凝土表面結(jié)合處，敲擊聲音脆弱、 空、啞?；炷帘砻嫫鸹?，水分迅速外離。內(nèi)部壓力增大，出現(xiàn)溫差、濕度差導(dǎo)致的骨料裸露，水分自邊緣向中心移動造成空隙?；炷帘砻娣邓?，泌水嚴(yán)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?；炷劣不?，由于混凝土混合物水灰比太大，外加劑溶液通過毛細(xì)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(jié)合在冬季出現(xiàn)施工裂縫，加上養(yǎng)護(hù)溫度低，導(dǎo)致表面起灰，出現(xiàn)結(jié)晶腐蝕。

如果冬季施工中的防護(hù)措施不當(dāng)，還容易導(dǎo)致混凝土結(jié)果出現(xiàn)開裂，再加上施工人員操作失誤，如沒有進(jìn)行熱工計算或未按照正確的標(biāo)準(zhǔn)添加抗凍劑，都會對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，導(dǎo)致混凝土在冬季受到凍害，以致出現(xiàn)質(zhì)量事故。

3 冬季水利工程混凝土防凍防裂施工方法

在進(jìn)行混凝土冬季施工時，選取適宜的原材料才能夠達(dá)到預(yù)期的施工效果。在水利工程施工過程中，根據(jù)以往的水利工程施工經(jīng)驗，優(yōu)先選用硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽快硬水泥，水泥強(qiáng)度等級不應(yīng)低于32.5 MPa，用量不要少于300 kg/m3，水灰比不應(yīng)大于0.5。拌和過程中，水泥混合料質(zhì)量應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，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(jīng)過水化放熱，再采取保護(hù)措施使強(qiáng)度上升，達(dá)到混合前的臨界強(qiáng)度。經(jīng)過試驗表明，冬季施工混凝土強(qiáng)度增長一般表現(xiàn)為臨界壓力值的增長，在增長階段，總體強(qiáng)度增長速度與建筑施工中的水泥用量的增長有直接關(guān)聯(lián)。確?；炷潦褂昧浚谡囟认掳韬突炷?，可避免出現(xiàn)混凝土內(nèi)部破壞。

可以在受凍前采取抗凍界限強(qiáng)度控制的方式，即在拌和前常溫狀態(tài)下，為保證混凝土等級達(dá)到強(qiáng)度增長要求，應(yīng)進(jìn)行混凝土材料的選擇和其他配置物的質(zhì)量控制。一般受凍臨界強(qiáng)度應(yīng)為設(shè)計強(qiáng)度值的30%、 采用礦渣水泥配制時達(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)在0 ℃以上進(jìn)行，使用的骨料要進(jìn)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(guī)定濃度進(jìn)行配置，灑在水泥中。外加劑如果為粉質(zhì)，應(yīng)按照規(guī)定的成分進(jìn)行拌和。有條件的情況下可添加防凍劑，但嚴(yán)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(yán)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(zhì)量，已澆筑層面在覆蓋前不應(yīng)低于計算規(guī)定溫度的2 ℃。

可以采用蓄熱化進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，將原材料中的水砂石等加熱，氣溫-10 ℃左右。該方法適用于結(jié)構(gòu)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(nèi)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(qiáng)。加強(qiáng)混凝土保溫，或用外部加熱法，將混凝土構(gòu)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(fēng)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(fēng)加熱法方法簡單，在暖棚中用明火加熱，保證暖棚不透風(fēng)，采用非易燃性材料，保持溫度大于5 ℃，加強(qiáng)防火防煤氣措施，保持暖棚內(nèi)的濕度，濕度不足時可向混凝土表面模板進(jìn)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(shè)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?yōu)闊崮?，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(jìn)行科學(xué)配置，因為電能消耗量較大，要根據(jù)覆蓋情況、環(huán)境溫度等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4 冬季混凝土水利工程施工質(zhì)量保證措施

在冬季施工前，技術(shù)負(fù)責(zé)人必須進(jìn)行技術(shù)交底，分項施工技術(shù)人員進(jìn)行操作人員的技術(shù)交底。在交底過程中，各個部門要密切結(jié)合設(shè)計圖紙和施工設(shè)計要求，對具體的技術(shù)操作步驟進(jìn)行詳細(xì)分析和探討。各部門人員之間協(xié)調(diào)配合，避免交底工作流于形式。設(shè)置專門的領(lǐng)導(dǎo)小組，統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)和分配?；炷潦┕び烧{(diào)度人員調(diào)配，工長協(xié)調(diào)指揮，從技術(shù)交底到申請，再到項目審批，各方面流程均要進(jìn)行協(xié)調(diào)。各部門不得擅自進(jìn)行施工項目和施工方案的更改，需要更改的應(yīng)統(tǒng)一上報，經(jīng)過審批之后再統(tǒng)一進(jìn)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(guān)鍵工序，質(zhì)檢人員必須全程予以檢查監(jiān)督和指導(dǎo)。澆筑混凝土?xí)r堅守現(xiàn)場，掌握施工進(jìn)度，做好交班記錄，了解混凝土運輸和施工狀態(tài)，確定混凝土的用量。澆筑前檢查和澆筑后的保溫養(yǎng)護(hù)是重點監(jiān)測環(huán)節(jié)，監(jiān)管人員必須隨時進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)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(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。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(yán)重影響未定型的混凝土材料質(zhì)量，應(yīng)注意在雨雪天氣前進(jìn)行混凝土的遮擋。

5 結(jié)語

為了進(jìn)一步提高水利工程的整體建設(shè)質(zhì)量，推動冬季水利工程建設(shè)的順利實施，需要解決復(fù)雜施工環(huán)境下的水利工程質(zhì)量問題。應(yīng)分析總結(jié)冬季混凝土水利工程施工的建設(shè)方法，合理控制冬季施工的進(jìn)度，解決因特殊天氣問題帶來的挑戰(zhàn)，達(dá)到提高混凝土施工質(zhì)量目的。冬季混凝土水利工程施工是一個復(fù)雜的過程，每一個施工環(huán)節(jié)都應(yīng)予以重視，防止出現(xiàn)管理不當(dāng)導(dǎo)致的事故發(fā)生。施工人員要根據(jù)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(jié)合的方法，提升冬季混凝土水利工程施工質(zhì)量。