和仕云

(云南省迪慶州香格里拉市水務局,云南 迪慶 674499)

高寒地區(qū)的混凝土施工工程是混凝土工程質量事故的多發(fā)地區(qū)，而且所存在的大部分施工質量隱患在時間上往往具有滯后性，通常無法在第一時間發(fā)現(xiàn)并解決，而且由于發(fā)現(xiàn)問題不及時，解決問題的難度亦隨著時間增大。香格里拉市處于云南省西北部、青藏高原橫斷山脈的腹地，冬季漫長而寒冷，將每年11月—次年3月中旬定義為施工冬期，如何在冬期施工保證混凝土的強度質量使施工順利完成是我們需要思考并明確的，在施工過程中分析問題，提出優(yōu)化方案，確保施工順利進行。

1 冬季混凝土施工的問題

由于香格里拉市的冬季比較漫長，對我們的水利工程乃至所有建筑工程都帶來相當大的影響，比如近幾年我們已建與正在建的水利項目小中甸水庫、康思水庫、畢桑谷水庫以及碩多崗河、達拉河河道治理等項目，在一定程度上，無論在工期或者工程質量上都受到了一定的影響。

為滿足工期需要，要求必須在冬季進行混凝土施工，在香格里拉的冬天平均氣溫接近-10 ℃，混凝土在生產過程中經常出現(xiàn)砂石結冰、外加劑凝固、攪拌機機口溫度過低以及攪拌機無法運轉等問題。這些問題都會從根本上影響混凝土后期成型的強度質量,急需要一種科學合理的低溫混凝土施工方案確?；炷凉こ痰捻樌M行。

2 冬季混凝土施工方案

2.1 混凝土質量控制

混凝土主要是由凝膠材料、砂石骨料還有水按一定比例混合攪拌而成的，其中骨料的選取具有嚴格的要求，要選取經過預先生產，含水量低并經過保溫處理的骨料，混凝土骨料具有粗骨料和細骨料兩種選擇，粗骨料宜選擇堅實級配的碎石，且粒徑選擇在5～40 mm范圍內最佳，并保證骨料含泥率低于1%，同時減少風化顆粒的摻入，細骨料宜選擇粒徑0.35～0.50 mm的中砂粒，保證選擇細骨料或粗骨料時其顆粒級配與其他指標均滿足質量要求。水泥采用32.5R普通硅酸鹽水泥，且水泥用量不少于300 kg/m3。在室外所采用的攪拌的水的溫度應保持在50～60 ℃之間，如若溫度過高，可以適當的改變物料順序，先使水與骨料混合，最后再加入水泥攪拌，這樣做的目的是為了防止溫度過高導致水泥假凝影響后期混凝土的強度質量。冬季混凝土原料配比的方法步驟與常溫下相同?；炷恋目紫堵屎涂捉Y構特征對抵抗凍害有顯著效果?；炷恋乃冶戎苯佑绊懟炷恋目捉Y構。因此，冬季施工混凝土的水灰比應不大于0.6，且實際施工中混凝土的水灰比要大于預期設計?；炷帘旧砭哂兴饔?，它在澆筑完成之后逐漸凝結硬化，強度增加并達到預期強度，水化作用的速度還與環(huán)境溫度有關，并且隨著環(huán)境溫度的變化而變化，當環(huán)境溫度在零下時，水開始結冰，此時水化作用也基本停止，此時混凝土的強度也不再增長。而在水凝結成冰的過程中，水的體積相較于冰的體積會增長9%，此時混凝土所承受的壓力遠遠大于其內部結構初期形成的壓力，壓力的增大使混凝土的內部結構遭受破壞，使強度變低。最后當冰融化成水后，還會在混凝土內部遺留下不同程度的空隙，從而會導致混凝土的耐久性變差。因此在混凝土施工時應加入適量的外加劑降低混凝土中的冰點，外加劑的摻量嚴格遵照(鋼筋混凝土施工及驗收規(guī)范)規(guī)定范圍使用[1]。

2.2 混凝土施工過程控制

冬季施工混凝土的原材料一般需要加熱，通過對混凝土原材料的加熱，使得混凝土在攪拌、運輸、澆筑后，還具有一定的熱量，并在一定的養(yǎng)護條件下硬化，逐步增長到所需的強度。由于施工地區(qū)處于高原、高寒山區(qū)，最低氣溫已經達到-20 ℃,根據實際情況我們首先采用水加熱法，水加熱法最為簡便，且易于控制，為防止混凝土“假凝”影響混凝土強度，要求水的溫度最高不超過80 ℃，如果水加熱至規(guī)定溫度尚不能使攪拌的混凝土達到規(guī)定的溫度時則考慮對砂、石加熱的方法，混凝土原材料的加熱需要通過嚴格的熱工計算來確定加熱溫度。另外這時我們可以通過搭建保溫棚的辦法來對混凝土澆筑過程進行保溫，因為混凝土的澆筑過程需要保證的溫度在10 ℃以上，所以保溫棚的搭建應采用合適的保溫隔熱材料，同時保溫棚的搭建必須牢固，不透風。由于溫度的傳導，混凝土的攪拌、運輸和澆筑過程中熱量損失很大，混凝土澆筑過程一定注意以下幾點：(1)需要保證混凝土出機口的溫度不小于10 ℃，澆筑入模時的溫度不小于5 ℃，并盡量減少熱量損失；(2)混凝土施工的澆筑工作應盡量在白天進行，澆筑前應先做好模具以及鋼筋的清潔工作，確保沒有積雪和雜物，還要充分了解制作混凝土的各原材料性能，做好相應的保溫防凍措施。(3)冬季混凝土的轉運過程應盡量減少周轉次數，混凝土的運輸應該采用混凝土專用運輸罐車，并且在運輸前還要對運輸設備進行預熱以減少熱量的損耗[2]。

2.3 澆筑后混凝土的養(yǎng)護控制

施工地區(qū)處于高原、高寒地區(qū)，最低氣溫已經達到-20 ℃，我們也可以通過搭建保溫棚的辦法來對混凝土的養(yǎng)護進行保溫?；炷潦┕そY束后，應至少再置于保溫棚中15 d，直到混凝土強度增長到75%以上。還要根據溫度的變化，正確應對混凝土的脫模時間，由于地處高原、高寒山區(qū)，低溫下混凝土的澆筑凝結時間高于常溫下的凝結時間，如在-4～0 ℃的混凝土凝結時間相較常溫時要延長3倍左右，溫度越低則需要保證混凝土的凝結時間越長。另外保溫棚的拆除過程要注意不要立即將混凝土暴露在室外低溫環(huán)境中，應給予相應的溫度緩沖，防止因為溫度驟降而導致混凝土內部結構強度破壞。在保溫棚拆除后，要迅速將保溫被和塑料薄膜覆蓋在混凝土表面，防止溫度流失，還要設定專人對澆筑好的混凝土進行溫度測試，在遭遇溫度驟降或是寒流時，立即進行人工加熱[3]。

3 質量要求

從混凝土施工過程中工程機進水口(表1)以及工程倉面(表2)的各項溫度指標記錄可以看出混凝土施工過程中各項指標均能滿足質量要求。

表1 工程機進水口溫度統(tǒng)計表

表2 工程倉面溫度統(tǒng)計表

4 熱工計算

混凝土冬季施工熱工依據《建筑施工冬期施工規(guī)》，根據相關規(guī)定進行計算，需要保證混凝土出機口的溫度(Ti)不小于10 ℃，澆筑入模時的溫度(即澆筑溫度Tj)不小于5 ℃。各個邊界條件如下所示：

(1)混凝土運輸至澆筑完成時間Xt為：

Xt=X1+X2

(1)

式中：X1為運輸時間，取值0.4 h；X2為澆筑時間，取值0.4 h，代入計算Xt為0.8 h。

(2)混凝土澆筑溫度Tj為：

Tj=Ti-(aXt+0.032n)×(Ti-Tn)

(2)

式中：Tj為澆筑溫度，因為Tj≥5 ℃,取值5℃；n為混凝土轉運次數，取值4次；Tn為運輸時的環(huán)境氣溫Tn，取值0 ℃；a為混凝土運輸過程中損失溫度參數，取值0.25 h-1；Ti為混凝土出機溫度，經計算得Ti=7.4 ℃，同時因為Ti≥10 ℃，因此Ti=10 ℃。

(3)混凝土的攪拌溫度為To：

To=(Ti-0.16Tp)/0.84

(3)

其中：Tp為保溫棚內部的溫度，取值12 ℃；代入計算To為9.6 ℃。

假設水的熱量為Qw則有：

To=∑TkWk/∑Wk

(4)

根據表3攪拌溫度熱量計算表有：∑Wk為2660.97 kJ/℃，代入計算得∑TkWk=25 595.95 kJ,Qw=13 779.98 kJ。

假設混凝土攪拌過程需要水的溫度為Tw則有：

Tw=Qw/Ww

(5)

Qw=13 779.98 kJ；最終計算得Tw=23.4 ℃。此條件下施工需要保證水溫在25 ℃以上。

表3 攪拌溫度熱量計算表

注：k表示第k種材料。

5 結 語

通過實踐證明，在混凝土澆筑過程中，通過對原材料預熱和搭建混凝土保溫棚等方法可以有效地防止混凝土施工中的熱量的流失。在此期間，我們還要嚴控各項溫度參數，確保施工穩(wěn)定正常。高原、高寒地區(qū)的特殊環(huán)境對我們水利工程進行混凝土施工造成極大的難度，這就需要我們技術人員認真鉆研，細心觀察，謹慎實驗，最終保質保量的完成高寒地區(qū)水利工程冬季混凝土施工。