基于低温环境下水利施工中混凝土强度降低因素及解决方法
摘要：从环境因素、低温条件下矿物掺和料以及外加剂三个方面对低温环境下水利施工混凝土强度降低的原因进行了分析，在此基础上结合水利施工的具体特点提出了保证低温环境下施工中混凝土强度的方法。
关键词：低温,水利工程,混凝土,强度
春冬两季是低温的主要季节，且这个时期我国大部分的地区正处于枯水季节，是进行水利工程建设以及水利冬修的关键时期。但由于在低温环境下，混凝土的施工质量都受到一定的影响，其强度在一定程度上会降低。在这个阶段，如若不能采取有效的措施对施工进行合理的管理与控制，将导致水利工程项目的质量大打折扣，造成严重的质量隐患与安全问题。因此，分析低温环境下水利施工过程中混凝土强度降低的因素，并提出解决针对性的解决方法具有现实的意义。
1、低温环境因素对混凝土强度降低的影响及解决办法
1.1 低温环境因素对混凝土强度降低的影响
混凝土的主要结构材料包括基体以及骨料两个部分，而且还包括很多微观的空隙。这些空隙及其中所含有的一些成分将对混凝土材料的组成产生重要影响，同时还将引起混凝土强度的变化。尤其是其中水的存在等都将对混凝土的宏观力学性能产生重要影响。尤其是在饱和湿度下，由于空隙中存在的自由水将导致水泥石当中的凝胶体颗粒间的范德华力降低，使得混凝土的宏观力学性能下降;若加上低温条件，混凝土空隙当中的自由水将凝结成为冰，在一定程度上增加了混凝土的抗压强度以及拉伸能力。但是，由于混凝土自身的抗压比抗拉能力强，所以由于低温而结冰的现象并不会明显的增加混凝土的抗拉强度，对混凝土的抗压能力的增强却有明显作用。这对于增加低温条件下混凝土的强度具有重要作用，但是一旦温度回升，其中的冰融化，将使得混凝土的强度明显降低。因此在施工的过程中应该采取一定的措施保证环境因素尽量少影响其强度。
1.2 解决办法
控制环境因素对混凝土强度降低的一个重要手段就是做好施工过程的保温工作。在施工的过程中可以通过搭建暖棚、对施工原材料进行温度控制等方式予以实现。其中，暖棚主要可以分为绑扎式、组装式以及装配式三种，根据三种形式暖棚密闭情况的不同可以采用不同的热源和保暖方式进行保温，诸如火炉、电暖风以电暖风与二氧化碳结合的方式。在对施工原料进行温度控制时，要考虑到施工环境的具体温度。当外界温度高于-5℃时，可以只对拌和用的水进行保温即可，而当外界温度低于-5℃时，水和砂石等都需要进行加热，且骨料进入搅拌机时的温度要高于15℃。
2、低温条件下矿物掺和料对混凝土强度的影响及解决办法
2.1 低温条件下矿物掺和料对混凝土强度的影响
由于粉煤灰、硅灰等都属于一种具有活性的矿物型掺和料，其掺入混凝土中不仅可以取代部分水利的作用，同时还由于加入的颗粒比较小，能够作为细骨料而改善混凝土在拌和过程中的流动性。这不仅可以增加混凝土的黏聚能力，同时还可以减少骨料与泌水的分离，对有效的提高混凝土的密实程度，改善混凝土的内部结构以及提高其强度具有重要意义。加之其在后期能通过发送二次水化作用而提高其强度与抗腐蚀能力。
2.2 解决办法
在施工过程中可以通过对混凝土中所添加的矿物料的比例，或者是采用复合外加剂的方式来保证二次水化作用的效果。根据施工经验以相关的研究，主要可以采用这样两种方式：其一，对掺入的矿物料量进行控制，这样能保证其强度在低温条件下持续发生。通常，混凝土其中的粉煤灰应该低于15%，硅灰掺量应低于5%,，硅灰的掺量应在4%左右，这时混凝土的低温二次水化效果做好。其二，当外界温度较低时，采用单掺粉煤灰10%~15%以及硅灰5%的配比时，混凝土7天的强度就可以的熬到设计强度的一半左右，之后若采用保温措施，达到正常温度之后7天就能达到设计强度。
3、低温条件下复合外加剂对混凝土强度影响及解决办法
3.1 低温条件下复合外加剂对混凝土强度影响
在冬季进行低温施工的过程中，当幼龄期的混凝土受到冻坏时，不但会破坏混凝土的硬化凝结效果，同时还会使得混凝土的物理性能发生变化，导致混凝土的除湿结构受到损害。这时，有效的控制混凝土在幼龄期受到冻坏，保证混凝土的基本强度以及耐久性能是混凝土低温施工的关键工艺。
一般在施工的过程中主要通过添加外加剂的方式来达到防冻的目的。传统的防冻剂主要是各种盐类，包括氯盐、亚硝酸盐以及磷酸盐等多种盐类，它们主要是通过降低水溶液的凝结点来达到在低温条件下强度增长的目的。但是由于在控制混凝土的耐久性等方面存在的局限性，传统外加剂逐步的暴露出了其缺点。例如，在低温条件下，水泥即是在使用了氯盐之后，其水化作用也非常的缓慢，其强度在7天之后依然只有设计强度的40%，混凝土强度发展速度明显受到限制。
3.2 解决办法
随着新型外加剂的出现，通过采用复合外加剂的方式而在可能实现混凝土高性能化的技术中,混凝土外加剂和掺合料发挥着重要的作用。在通过适量掺入以实现减水、引气、加速强化为目的的符合外加剂之后，其强度发展情况较掺入普通外加剂的混凝土在低温下能够表现出更好的低温强度发展情况。通常在恒定低温条件下3天就能达到设计强度的50%，在7天之内达到设计强度的95.8%，在变低温条件下3天就能达到设计强度的45%，七天能达到设计强度的85%。
总的来讲，低温条件下混凝土的强度受到环境温度、外加剂以及矿物搀和料等几个方面综合影响，在水利施工的过程中应该结合具体的施工条件采用针对性的解决办法来予以合理解决，达到保证混凝土强度的目的。
参考文献：
[1] 闫东明,林皋. 环境因素对混凝土强度特性的影响. 人民黄河. 2005,10.
[2] 费成效,毕守一,黄百顺. 混凝土施工早期受冻防治技术. 华北水利水电学 院学报. 2011,04。