时间：2013-11-29 分类：水力
摘要：水利水电工程建设是一项意义深远而又复杂的工作。由于工程复杂并且施工强度大，为了保证设施能及时投入使用，需要在冬季进行施工。而受冬季寒冷气温影响最大的是混凝土工程的施工，在低温条件下，混凝土易出现一些质量问题，这无疑对冬季水利水电工程的施工技术提出了更高的要求。本文首先分析了冬季水利水电工程施工的不利因素，然后列举了冬季水利水电工程混凝土施工易出现的质量问题，最后重点探讨了水利水电工程冬季施工技术要点。
关键词：水利水电,冬季施工,混凝土,蓄热法,养护
一、冬季水利水电工程施工的不利因素
(一)气候因素
冬季会令整体工程经历冷缩阶段，如前期设计不到位，很容易出现结构断层局面。且冬季北方气温会降至零下几十度，在如此恶劣的环境下进行施工操作难免导致施工人员情绪和意志的低落，降低工作积极性，严重时会导致在进行工程质量施工时麻痹大意难以保证有效施工质量，有的甚至出现工程质量不过关问题。由于严寒，会导致工期拖延，维护费用加大，管理费用增多，影响整体水利工程质量和工程总进度，同样会增大地方财政的经济压力。
气候原因存在众多不确定、未知因素。南有防暑北有防寒之称，由于各自地理和气候带分布不均的原因，会使工程具有迷惑性和不可预测性，同样极大程度上影响水利工程施工质量管理计划。
(二)材料因素
冬季作为特殊时期水利工程施工阶段，其建筑材料的合理选择和运用会是整个工程成败的关键因素。混凝土一直作为大面积使用的水利工程材料，根据其结构特点和服役环境不同，会出现众多问题，例如：裂缝，冷缩，炭化等。从质量角度来说混凝土具有热胀冷缩之缺点，并且自重过大，不当的设计会导致冬季水利施工出现工程断层局面，而且由于自重过大，冬季工程项目的合理性、抗压性也存在质疑。
材料的选择一直是冬季水利工程施工技术质量难以保证的安全隐患之一，由于气候是不确定性因素，直接导致在以气候为外部影响环境主体下的水利工程的材料选择呈现多样化、可变化、不统一化的特征，这既耽误工程工期质量又增加不必要工程建设开支。
(三)施工人员因素
气候、材料皆为客观因素，水利工程中主观因素一直占据主导地位，是施工技术质量的先决条件。而主观因素即为施工人员结构组成，合理的施工人员结构会增大工程整体效率，缩短工期，减少维护和管理费用的支出。冬季受低气温的影响，容易造成施工人员施工操作的困难。
二、水利水电工程冬季混凝土施工易出现的质量问题
(一)冬季混凝土损伤机理分析
混凝土拌和物浇灌后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着环境温度的高低而变化。当环境温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快;而当环境温度逐渐降低到O℃时，混凝土中的水分逐渐由液相变为固相，这时参与水化作用的水减相对少了，水泥水化作用减慢，混凝土强度增长相应较慢。当环境温度降低到O℃以下时，水变成冰，体积约增大9%，此时如产生的冰胀应力值大于混凝土初期强度值时，混凝土将受到冻胀破裂。此外还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度，最终影响混凝土的耐久性。
(二)易出现的质量问题
1.裂缝
混凝土产生裂缝会严重影响混凝土的抗压能力和耐久性。混凝土中水的比例过大会导致水泥的稳定性下降，混凝土的强度下降，混凝土失水太快会使混凝土的结构变得疏松而引起裂缝。温度较低时，水结冰体积膨胀也可能导致混凝土出现裂缝。由于钢筋被氧化锈蚀而体积膨胀，也可能导致混凝土产生裂缝。此外，由于混凝土内外温度和湿度差的影响，使混凝土中的水分向中心移动，也会导致混凝土产生裂缝。
2.起灰现象
如果混凝土中所含的水分过多，会引起混凝土出现离析、泌水的现象，从而影响混凝土的粘聚性和保水性。而且冬季施工温度低，水泥水化作用慢，导致混凝土中的水分迅速蒸发流失，引起混凝土表面起灰现象。
3.混凝土表面返霜
混凝土硬化后，某种外剂溶液通过毛细管的作用渗到混凝土表面，而混凝土表面的水分则逐渐蒸干，此种情况还将影响混凝土与饰面层的结合。
三、水利水电工程混凝土冬季施工技术要点
(一)冬季混凝土施工应达到的目标
1.尽量缩短混凝土的养护龄期，使混凝土在最短的时间内完成养护，最大程度的减少裂缝出现的可能。
2.尽量防止早期受冻的情况发生，可以避免混凝土中出现空隙而影响混凝土的耐久性和抗压能力。
3.保证混凝土的耐久性。
4.在保证质量的前提下寻找突破规范温度的措施，争取更多的施工时间。
(二)混凝土的选择
选用抗冻性高的水泥，我国各种水泥抗冻性高低次序为：硅酸盐水泥> 普通硅酸盐水泥> 矿渣硅酸盐水泥> 火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。在冬季混凝土施工中，应首选硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，而且水泥标号不应低于32.5号，混凝土的水泥最小用量不应少于300kg/m3，水灰比不应大于0.6。#p#分页标题#e#
(三)严格控制原料的配合比例
混凝土配合比设计是冬季混凝土施工重要的影响因素之一，合理调整配合比，适当使用外加剂，既可以改善混凝土冬季施工的工作性能，也可以提高混凝土凝结硬化后抗冻性能。混凝土配合比的调整，可以从以下几方面着手：
1.选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。关于这一点，前文已阐述，在此不赘述。
2.尽量降低水灰比，稍增水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。一般饮用的自来水及洁净的天然水都可作为拌制混凝土用水，但污水、工业废水、pH 值小的酸性水、硫酸盐含量超过水重约1%的水，严禁用于混凝土中。在施工中为了减少冻害，应将配合比中的用水量降低至最低限度。办法是控制坍落度，加入减水剂，优先选用高效减水剂。
3.掺用引气剂。在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其粘聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性。
4.掺加早强外加剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。应用较普遍的有硫酸(掺用水泥用量的2%)和ms-f复合早强试水剂(掺水泥用量的5%)。
5.选择颗粒硬度高和缝隙少的集料，使其热膨胀系数和周围砂浆膨胀系数相近。
(四)采用蓄热法提高混凝土的温度
蓄热法是一种主要适用于环境温度在O℃ 左右条件下的方法，如果蓄热工作做得好，也可以帮助突破规范温度。对于结构比较厚大的工程，蓄热法比调整比例法更有优势。蓄热法的主要思想是在提高施工过程中混凝土的温度。
1.原材料保温
由于冬季环境温度低，原料也会随环境温度而降温，因此，应该在入冬以前将原料运输至储存地点，并且用草席或苫布覆盖，以保证温度。在施工前对原材料进行保温可以使混凝土在搅拌、运输和浇灌以后，还有较高的温度，可以加快水化作用，尽快达到临界强度。
2.拌合物加温
可以采用蒸汽对砂石和拌和用水加温，也可采用直接对拌合用水加热的方法。但要注意的是水泥和外加剂不可直接进行加热，可以存贮在温度较高的地点。对拌合物做好保温工作，可以保证混凝土具有足够的抗冻能力。
3.运输过程中加温
运输混凝土的运输车和运输管道在使用前可以用热水清洗，以防止残料在运输管道内冻结，保证运输过程顺畅。
(五)混凝土的浇筑
1.混凝土浇筑前，应清除模板和钢筋表面杂物，特别是新老混凝土(如梁、柱交接处)交接处的冰雪及垃圾，当环境气温低于-10℃时，采用暖棚法将直径大
于25mm 的钢筋加热至正温。
2.b混凝土的灌注温度，在任何情况下均不低于5℃，细薄截面混凝土结构的灌注温度不宜低于10℃，混凝土分层连续灌注，中途不间断，每层灌注厚度不大于20cm,并采用机械捣固。
3.在浇筑时避免过振与漏振，不允许产生分层离析泌水现象，同时现场应留设同条件养护的混凝土试块作为拆模依据。
(六)冬季混凝土的养护技术
冬季混凝土的养护技术主要有三种，即蓄热法、外部加热法和使用抗冻外加剂。这里详细介绍后两种养护技术。
1.外部加热法
主要用于气温1℃以上，而构件并不厚大的工程。通过加热混凝土构件周围的空气，将热量传给混凝土，或直接对混凝土加热，使混凝土处于正温条件下能正常硬化。分为以下几种加热方法：
(1)火炉加热
一般在较小的工地使用，方法简单，但室内温度不高，比较干燥，且放出的二氧化碳会使新浇混凝土表面碳化，影响质量。
(2)蒸气加热
用蒸气使混凝土在湿热条件下硬化。此法较易控制，加热温度均匀。但因其需专门的锅炉设备费用较高。且热损失较大，劳动条件亦不理想。
(3)电加热
将钢筋作为电极，或将电热器贴在混凝土表面，便电能变为热能，以提高混凝土的温度。此法简单方便，热损失较少，易控制，不足之处是电能消耗量大。
(4)红外线加热
以高温电加热器或气体红外线发生器，对混凝土进行密封幅射加热。
2.使用抗冻外加剂
对混凝土拌和物掺加一种能降低水的冰点的化学剂，使混凝土在负温下仍处于液相状态，水化作用能继续进行，从而使混凝土强度继续增长。目前常用有氧化钙、氯化钠等抗冻剂及亚硝酸钠加氧化钠复合抗冻剂。
结语
综上，在水利水电工程中，混凝土冬季施工是一项复杂的工作，同时也是一项不可避免的工作。由于气候的原因，混凝土施工中会出现诸多质量问题，严重影响整个工程的质量和安全。，随着科学技术的发展和施工工艺水平的提高，混凝土冬季施工将会出现更加便捷有效的方法，因此，应根据实际情况选择合理的施工技术，以获得最优良的施工质量。
参考文献
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