冬季混凝土水利工程施工的质量保障措施

段 磊 王娜娜 周官封

中国水利水电第十一工程局有限公司（450000）

0 前言

当前建筑领域施工项目不断增多，对于施工的技术要求也在提升。水利工程施工项目复杂、技术要求高、施工环节多，因此对项目施工技术的应用和质量管理非常重要。混凝土施工质量关系到工程整体施工质量，尤其是冬季施工中，常常出现混凝土裂缝等病害，影响了水利工程的顺利交付和安全使用。当前对于冬季混凝土水利工程施工的质量控制，采取的防冻、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

混凝土的冬季养护是冬季混凝土施工的关键。为防止工程施工后出现安全问题，在进行冬季混凝土的防裂、防冻措施过程中，应加强混凝土的养护工作，严格控制混凝土质量问题，提升建筑工程质量[1]。

冬季水利工程施工中，要获得合格的混凝土强度，必须注意凝结和硬化过程中的水泥水化作用是否到位。水泥水化作用的速度与混凝土本身的材料、水混凝土配合有紧密关联。在水泥水化过程中，如果冬季温度降低到0 ℃以下，水化作用会发生结冰，液相水逐渐变为固相，混凝土中水的含量减少，强度增长也较快。随着温度的降低，混凝土中的水逐渐变成冰块，液相水转化为固相水之后，水化作用逐步停止，此时混凝土强度将不再增长。水变成冰后产生约500 kg/cm2的冰胀应力。体积增大10%，混凝土受到不同程度的压力，压力使内部形成初期强力，此时强度降低。完全变成冰块之后，钢筋和骨料方面出现颗粒较大的冰凌，骨料和钢筋的黏结力在水泥浆固化后减弱，影响混凝土抗压强度。因此在冬季混凝土施工过程中，水的形态变化影响了混凝土强度增长，冰凌融化使得混凝土内部形成了各种各样的孔隙，将混凝土的耐久度和密实度降低。目前，大量试验研究结果表明，水的形态变化与混凝土强度有直接关联。在冻结前对新浇混凝土进行养护。随着养护时间的增长，混凝土的强度损失将变小。在正常温度条件下，加强混凝土的养护时间，会使其强度增长。养护的试验中一般获得的数值为初期强度达到R28 的35%，受冻混凝土后期强度损失较小[2]。

在安全养护期较短的情况下，后期混凝土强度将有不同程度的损失，尤其是在混凝土受冻初期，强度降低的情况下。由此可见，加速水泥的水化作用，在正常温度下实行养护的措施，增加混凝土强度的效果并不佳，但是在低温状态下采用上述方法能够使得混凝土免除遭受冻害。上述防护措施采用后，预期效果被称为临界强度。我国当前在临界强度的规定不低于设计标号的30%，即不得低于35 kg/cm2压力值[3]。

2 冬季混凝土水利工程施工容易发生的问题

冬季温度较低，空气干燥，混凝土受到湿度差、温度差的影响，水逐渐转移到混凝土中心位置。冬季风沙较大，混凝土黏结过程中出现了内部空隙，在风力影响下，骨料的构造出现了变化，整个混凝土的密实度降低。因此在温度、风沙、空气等作用下，混凝土的水灰比如果较大，表面可能会出现返霜的情况，甚至出现逆水的情况，对混凝土性能有着极为不利的影响。

冬季混凝土施工会出现钢筋的锈蚀与混凝土裂缝。水泥的稳定定性不良，失水太快也会引起开裂，如沿主筋或箍筋方向产生裂缝。混凝土内部水分形成压力也将引起轴向裂缝，裂缝由边缘向中心移动，致使混凝土的水灰比太大，钢筋的氧化锈蚀伴随体积膨胀。以砂浆骨料为例，在冬季施工后，其表面出现星冰晶、呈现土黄色，结构疏散与水分转移发生在混凝土表面结合处，敲击声音脆弱、 空、哑。混凝土表面起灰，水分迅速外离。内部压力增大，出现温差、湿度差导致的骨料裸露，水分自边缘向中心移动造成空隙。混凝土表面返霜，泌水严重，水泥水化趋于停止。黏聚性、保水性差，砂浆和粗骨料相脱离。混凝土硬化后，由于混凝土混合物水灰比太大，外加剂溶液通过毛细管的作用渗到混凝土表面。离析使得混凝土表面的水分则逐渐蒸干。由于水分移动、水灰比过大影响，混凝土与饰面层的结合在冬季出现施工裂缝，加上养护温度低，导致表面起灰，出现结晶腐蚀。

如果冬季施工中的防护措施不当，还容易导致混凝土结果出现开裂，再加上施工人员操作失误，如没有进行热工计算或未按照正确的标准添加抗冻剂，都会对施工质量产生影响，导致混凝土在冬季受到冻害，以致出现质量事故。

3 冬季水利工程混凝土防冻防裂施工方法

在进行混凝土冬季施工时，选取适宜的原材料才能够达到预期的施工效果。在水利工程施工过程中，根据以往的水利工程施工经验，优先选用硅酸盐水泥、硫铝酸盐快硬水泥，水泥强度等级不应低于32.5 MPa，用量不要少于300 kg/m3，水灰比不应大于0.5。拌和过程中，水泥混合料质量应符合国家标准，对原材料采取加热保温措施，防止骨料中含有冻块、冰雪等。施工中要使混凝土入模后保持正常温度，经过水化放热，再采取保护措施使强度上升，达到混合前的临界强度。经过试验表明，冬季施工混凝土强度增长一般表现为临界压力值的增长，在增长阶段，总体强度增长速度与建筑施工中的水泥用量的增长有直接关联。确保混凝土使用量，在正常温度下拌和混凝土，可避免出现混凝土内部破坏。

可以在受冻前采取抗冻界限强度控制的方式，即在拌和前常温状态下，为保证混凝土等级达到强度增长要求，应进行混凝土材料的选择和其他配置物的质量控制。一般受冻临界强度应为设计强度值的30%、 采用矿渣水泥配制时达到强度标准值的40%为宜，室外温度大于零下15 ℃，抗防冻液的混凝土压力为4 MPa，温度大于零下30 ℃时不得小于5 MPa。

混凝土的拌制应在0 ℃以上进行，使用的骨料要进行清洁，不得含有冻块，可以添加钠离子、钾离子等外加剂，但不得使用活性骨料。外加剂如果为液体，可按规定浓度进行配置，洒在水泥中。外加剂如果为粉质，应按照规定的成分进行拌和。有条件的情况下可添加防冻剂，但严禁使用高硫水泥，控制混凝土水灰比，将骨料带入的水分和外加剂溶液中的水分从拌和水中扣除。

严格控制混凝土的运输和浇筑，缩短混凝土拌和到浇筑的时间，减少运输过程中混凝土使用的容器对混凝土的影响。清理混凝土浇筑平面，保证混凝土浇筑质量，已浇筑层面在覆盖前不应低于计算规定温度的2 ℃。

可以采用蓄热化进行养护，将原材料中的水砂石等加热，气温-10 ℃左右。该方法适用于结构比较厚大的工程。水泥水化放热较快的情况下，在搅拌运输和浇筑之后水泥内部拥有一定的热量。在温度降到0 ℃以前，新浇筑混凝土的抗震能力有所增强。加强混凝土保温，或用外部加热法，将混凝土构建周围的温度提升。温度在-0 ℃时，使用这一方法能够使混凝土在正常温度下正常硬化。

暖风加热法是将混凝土放置在暖棚中，适用于较小的水利工程项目。暖风加热法方法简单，在暖棚中用明火加热，保证暖棚不透风，采用非易燃性材料，保持温度大于5 ℃，加强防火防煤气措施，保持暖棚内的湿度，湿度不足时可向混凝土表面模板进行洒水。蒸汽加热法可以使加热温度均匀，配备专门的锅炉设备，适用于混凝土在湿热条件下硬化热损失较大、劳动条件也不理想的工程。这种情况也适宜使用电加热法，可以将钢筋作为电器，热损失较少，使电能变为热能，提高混凝土的温度，但是不足之处是要求混凝土覆盖与蒸汽用量进行科学配置，因为电能消耗量较大，要根据覆盖情况、环境温度等进行养护。

4 冬季混凝土水利工程施工质量保证措施

在冬季施工前，技术负责人必须进行技术交底，分项施工技术人员进行操作人员的技术交底。在交底过程中，各个部门要密切结合设计图纸和施工设计要求，对具体的技术操作步骤进行详细分析和探讨。各部门人员之间协调配合，避免交底工作流于形式。设置专门的领导小组，统一指挥协调和分配。混凝土施工由调度人员调配，工长协调指挥，从技术交底到申请，再到项目审批，各方面流程均要进行协调。各部门不得擅自进行施工项目和施工方案的更改，需要更改的应统一上报，经过审批之后再统一进行处理和组织。

在冬季施工中，钢筋连接和混凝土浇筑过程为关键工序，质检人员必须全程予以检查监督和指导。浇筑混凝土时坚守现场，掌握施工进度，做好交班记录，了解混凝土运输和施工状态，确定混凝土的用量。浇筑前检查和浇筑后的保温养护是重点监测环节，监管人员必须随时进行监督，发现问题及时解决。

混凝土墙体拆模后立即铺贴草帘或塑料布进行保温养护。楼板混凝土浇筑完成之后，用草帘子覆盖。冬季施工时注意雨雪融化会严重影响未定型的混凝土材料质量，应注意在雨雪天气前进行混凝土的遮挡。

5 结语

为了进一步提高水利工程的整体建设质量，推动冬季水利工程建设的顺利实施，需要解决复杂施工环境下的水利工程质量问题。应分析总结冬季混凝土水利工程施工的建设方法，合理控制冬季施工的进度，解决因特殊天气问题带来的挑战，达到提高混凝土施工质量目的。冬季混凝土水利工程施工是一个复杂的过程，每一个施工环节都应予以重视，防止出现管理不当导致的事故发生。施工人员要根据具体情况具体分析，对冬季混凝土水利工程施工采取多种措施结合的方法，提升冬季混凝土水利工程施工质量。