闽北山区农田水利工程冬季混凝土施工冻害控制

（福建省浦城县枫溪乡水利水电工作站南平市353407）

闽北山区农田水利工程冬季混凝土施工冻害控制

周连富

（福建省浦城县枫溪乡水利水电工作站南平市353407）

闽北山区农田水利工程冬季施工中冻害现象非常普遍，轻则起砂、脱皮，重则产生冻胀破坏。文章根据项目实施过程中发现的问题进行分析，并提出相应的解决方案，可供类似工程参考。

冬季混凝土施工技术闽北山区农田水利工程

在闽北山区农田水利工程建设过程中，由于田间农作物在10月底收割完成，次年春季作物需要耕种，迫于工期及不影响农民耕种，大量的田间混凝土工程需在冬季结束施工，在施工期间还需要做好工程防冻工作，按照具体情况选择合理方案施工。将混凝土施工规范作为依据，施工过程中，若室外平均气温3天内连续低于5℃，或最低气温低于零下3℃时，需要根据冬季标准实施混凝土浇筑工作。闽北山区冬季虽然达到这两种条件的天气很少，但达到0℃以下的天气是较多的，给混凝土冻害提供了外部因素。以浦城为例，浦城县2014年12月最低气温0℃以下的天气达到了13天，有的山区最低气温达到-6℃。有的施工单位经验不足，在施工过程中没有采取防冻措施，造成了严重后果。浦城有个项目在2014年冬季施工时渠道就被冻坏了3000多米。

闽北山区农田水利工程在冬季施工前需要备好帆布或麻布等防冻物品，同时密切关注当地的天气预报，不要在气温骤降时让混凝土工程受到寒潮及霜冻的影响。根据实际经验，闽北山区一般室外温度低于零下2℃时，普通混凝土浇筑工作最好停止施工。

1 混凝土冬季施工冻害机理

在水泥水合作用下，混凝土拌合物浇筑后会凝结和硬化，以此取得最终强度，其中水合反应是决定因素之一，而温度则是影响水合反应的重要因素。经过多次研究探讨和试验，得出结论：温度越低，水合反应越慢，温度降为0℃时，水合反应停止。混凝土凝结硬化初期，结构内部的孔隙中，存在大量与水泥化合的游离水，当温度降低至0℃时，其游离水慢慢结冰，结冰后体积就会增大（一般增大约10%），混凝土内部会出现冰冻应力，在冰冻应力的作用下，低强度混凝土会发生微孔隙及微裂缝，对混凝土和钢筋的粘结力造成不良影响，最终出现结构强度下降现象。混凝土的早期冻害是由于混凝土的水结冰所致，受冻前混凝土养生时间越长，其强度也会随之增加，水合生成物也就不断增加，结冰的游离水逐渐减少，最终其强度损失也就越来越低。混凝土遭冻害与遭冰冻的时间早晚、水灰比、水泥标号，养生温度都密切相关。

2 闽北农田水利工程混凝土的防冻措施

2.1 选择合适的原材料

该方法主要适用于环境温度在2℃左右的条件下混凝土的施工，选择混凝土的原材料从下面两个方面考虑：

（1）选择裂隙小和颗粒硬度高的骨料。在温度发生变化时，由于周围砂浆物理性质相似，且骨料硬度较高，混凝土体积无明显的变化，从而能够有效避免因体积的变化引起的裂缝现象。

（2）选择抗冻性能好的水泥。尽量选用硅酸盐水泥，不宜选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥。混凝土的抗冻性主要取决于它的孔隙率和空隙特征。硅酸盐水泥拌合物采用较小的水灰比，并经充分养生，可获得密实的混凝土，这种混凝土早期的抗冻性也较好。硅酸盐水泥混凝土不易发生泌水，硬化后的混凝土密度大，所以抗冻性优于其他水泥混凝土。

2.2 储蓄热量法

储蓄热量法也是适用于环境温度在2℃左右条件下的一种方法，若很好地完成储蓄热量工作，就能够突破规范作业的温度要求，对结构较厚、体积较大的混凝土工程，与调整混凝土配合比相比储蓄热量法更具优势，其主要目的是在施工过程中提高混凝土的温度。

（1）原材料的保温。在冬季环境下，原材料温度较低，所以在入冬以前，需要将原料提前运输到储存场所，并用帆布或麻布加以覆盖，从而达到保温的效果。施工前，可对原材料进行保温，从而使混凝土在搅拌、运输和浇筑工作完成后温度适宜，加快水合作用，促进混凝土在短时间内达到临界强度。

（2）拌合物的加温。选择蒸汽加温拌合用水和砂石，也可以采取直接加热拌合用水的方法，但不能直接对外加剂和水泥进行加热，可将原材料储存在温度较高的环境内，做好对拌合物保温的工作，确保混凝土的抗冻能力。

（3）运输过程中的加温。使用前，可以先用热水将运输混凝土的运输管道和运输车进行清洗，避免运输管道内有残料冻结现象，确保运输过程的顺畅性。

2.3 注意运输和浇筑过程

冬季运输期间，需最大程度减少混凝土热量的损耗，因此选择合适的运输容器是保温的重要内容，容器材质及大小的差异均会有不同的保温效果，运输时还需要尽量缩短运输时间。混凝土浇筑工作开展前，先处理干净模板及钢筋，尤其是结冰部位，模板中残留的冰块及杂质会对水泥水合作用造成影响，从而导致混凝土的最终强度及耐久性下降。如果环境温度较低，需及时给予一定的升温措施，将混凝土浇筑温度保持在5℃以上；如果浇筑较细、较薄的混凝土，需要进一步提高浇筑温度，且确保一次性完成浇筑工作，浇灌期间防止出现震荡过度现象。

3 混凝土的养护

3.1 做好保温工作

通过封闭孔洞，在混凝土的侧面贴保温板等措施保温，为浇筑完成的混凝土创造良好的密闭环境，尽量减少热量散失，确保内部处于恒温状态，让水合作用正常发挥。此外，选择恰当的保温材料，按照具体情况选择塑料保温板、帆布或麻布进行保温。保温期间，需要保证保温材料干燥，可先在刚浇筑的混凝土上覆盖一层塑料薄膜，然后再覆盖保温材料。

3.2 控制要求

（1）严格控制温度。进入模板和出搅拌机的温度会较大影响混凝土的质量，根据经验，进入模板温度不应低于6℃，如果温度太低则会对水合作用的速度产生影响，为了避免干扰混凝土性能，混凝土出搅拌机温度需要在11℃以上。

（2）严格控制水灰比。因骨料和外加剂也含有水分，所以配置前，需要将这部分水分计算出来，并从拌合用水中去除，以免对设置好的水灰比产生干扰。

（3）使用外加剂时，液体式外加剂的配置需要一次完成，同时妥善保管，当使用的外加剂含有活性离子（如钾、钠离子）时，不能再使用活性骨料。正式使用外加剂前，可先实施一次模拟实验，对所选原料种类和外加剂是否适合进行检测。

（4）确保配置混凝土原料中无杂质。有的物质易冻裂或有冰块，则会对预先设置好的配合比产生干扰，甚至在后期可能导致裂缝出现。如果有条件，应尽量在2℃温度条件以上筛选各种原材料。

2017-02-13）

周连富（1972-）男，福建浦城人，大学本科，工程师，主要研究方向：水利水电工程。