浅议水利工程冬季混凝土施工质量控制措施
摘要：介绍了冬季混凝土施工原理、方法，从材料的选择、混凝土拌和、运输、浇筑、拆模、养护等方面阐述了冬季混凝土施工应采取的控制措施。制定科学合理的冬季施工方案，加强现场管理，对保证混凝土冬季施工质量，确保工程建设的顺利实施意义重大。
关键词：现浇混凝土；冬季施工；控制措施
1、引言
在水利工程建设施工过程中，受自然气候影响、来年渡汛的需要以及工程建设的进度安排，有时不可避免的要进行冬季施工。若采取的措施不当，极易给工程造成质量隐患或出现质量事故。在进入冬季前，必须做好冬季施工准备工作。当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃，则此5天的第一天为进入冬季施工的初日；当气温转暖时，最后1个5天的日平均气温稳定在5℃以上，则此5天最后一天为冬季施工的终日。因此，在工程即将进入冬季施工前，要提前准备和防范，收集当地冬季的气象资料作到防患于未然。
2、冬季混凝土施工原理
冬季混凝土施工，水的物理形态的变化是抑制混凝土强度增长的关键因素。温度降低到0℃时，混凝土中部分水开始结冰，逐渐由液态变为固态，参与水化作用的水减少，水化作用减慢，混凝土强度增长相应减慢；温度继续下降，混凝土中的水完全结冰，水化作用基本停止，混凝土强度不再增长。液态水冻结后，体积约增大9%，同时产生2500kg/cm2的冰涨应力，使混凝土受到不同程度的早期破坏，以至减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而降低混凝土强度。
3、混凝土冬季施工质量控制措施
3.1混凝土原材料选择
在冬季施工时，选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。冬季施工中多选用早强硅酸盐水泥，这种水泥水化热较大，早期强度提高快，一般3天抗压强度大约相当于普通硅酸盐水泥7天的强度，效果较明显。拌制混凝土优先采用加热水的方法，拌和水温一般≤60℃，水泥不得加热。当加热水不能满足要求时，再对骨料进行加热。骨科选择要求颗粒硬度高且缝隙少，骨科应尽可能干燥，使用前宜运入暖棚内存放，不得混有冰雪、冻块及易被冻裂的矿物质。
3.2混凝土冬季施工方案的选择
3.2.1调整混凝土配合比
调整配合比法主要适用于在0℃左右环境下的混凝土施工。具体做法有：
①尽量降低水灰比(水灰比<0.6)，稍增加水泥用量，从而增加水化热量，缩短达到龄期强度的时间。
②掺加防冻剂。在拌制时对原材料适当加热，在浇筑后对混凝土不加热且不施加保温措施而进行自然养护，在受冻前达到混凝土允许受冻临界强度。此方法混凝土强度增长慢，但费用低，施工简便。
③掺加引气剂。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钠(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％)。
3.2.2蓄热法
此法适用于气温-10℃左右，构件体积比较厚大的工程。蓄热保温法即对原材料进行加热并通过适当保温延缓混凝土冷却，确保混凝土经搅拌、运输和浇筑后，还储备相当热量，在受冻前达到混凝土允许受冻临界强度。利用此方法，混凝土强度增长较快，费用较低，但要注意内部保温，避免构件角部及外表面受冻，并延长养护时间。
3.2.3外部加热法
适用于环境气温-10℃左右且混凝土构件体积不厚大的工程。外部加热法就是加热混凝土构件周围空气，通过空气作为传热介质，把热量传给混凝土，或直接加热混凝土构件，使混凝土处于正温条件下并正常硬化。
3.2.4掺加防冻剂
在混凝土冬季施工的诸多方法中，掺加外加剂是一种比较简单而经济的方法，设备投资、能源消耗和设备维修都可省去，可节约冬季施工费用。冬季施工中，多用防冻剂、引气剂、早强剂等，而防冻剂在冬季混凝土施工中起关键作用。防冻剂在混凝土中的主要作用是提高混凝土的早期强度和防止混凝土受冻破坏。防冻剂中的有效组分之一是降低冰点的物质，使混凝土在0℃下仍处于液态，水化作用继续进行，从而使混凝土强度继续增长。当混凝土掺加抗冻剂时，其试配强度要提高一个等级。目前常用防冻剂有氧化钙、氯化钠等单抗冻剂及亚硝酸钠加氯化钠复合抗冻剂。
3.3混凝土的冬季施工质量控制措施
3.3.1混凝土搅拌
冬季施工中混凝土拌和物的温度控制要求为：出机温度≥10℃，入仓温度≥5℃。对于搅拌机的选择，考虑水灰比的减少、外加剂的掺入等因素，应选择强制式搅拌机。搅拌机等拌合设备要进行防寒，在拌制混凝土之前以及停止拌制后用热水洗刷搅拌机内筒。拌和水的加热要求水温准确，供应及时，保持先后用水温度一致，以免前后拌和物的温度有过大差异，造成混凝土坍落度变化，影响混凝土的施工质量。当自然气温较低，仅靠加热水无法满足拌和物的出机温度要求时，需要加热骨料，首选加热砂，其次是石子。水泥在任何情况下都不允许加热，但在使用前可存放在棚内预温，有利于混凝土达到规定温度。
3.3.2混凝土运输
水利工程施工中混凝土多采用拌和厂集中拌和，然后用机械运输到工地进行浇筑。混凝土搅拌场地应尽量靠近施工地点，选择最佳运输路线，以减少材料运输过程中的热量损失。混凝土的运输过程应快装快卸，不得中途转运或受阻。运输车应根据施工用量和浇筑时间选择容量，并采用易保温、不漏浆又轻便的车辆及垂直运输机械，以提高工效，缩短运输时间，减少热量损失。运送中要覆盖保温防寒，尽量减少混凝土热量散失。严防混凝土表面冻结、离析、水泥砂浆流失、坍落度变化等现象。当拌制的混凝土出现坍落度减小或发生速凝现象时应进行调整。混凝土卸出拌合机时的最低温度为10℃，最高允许温度为40℃，低温早强混凝土的拌合温度不高于30℃。
3.3.3混凝土浇筑
混凝土浇筑时要保证混凝土的均匀性和密实性、结构的整体性、尺寸的准确、钢筋、预埋件的位置正确。在浇筑前应清除模板和钢筋上的冰雪和污垢，凿除新旧混凝土施工缝处水泥砂浆、松动石子、松软混凝土，用水冲洗干净后，清除积水。当环境温度低于-10℃时，采用暖棚法将直径25mm以上的钢筋加热至正温。
3.3.4混凝土的养护
冬季浇筑的混凝土，由正温转入负温养护前，混凝土的抗压强度不应低于设计强度的40％，对于C10以下的混凝土不得小于5MPa。正确的养护可以避免混凝土产生温度收缩裂缝和受冻。冬季混凝土施工优先采用暖棚蓄热法养护，采用蒸汽管道取暖加热，暖棚内底部温度不低于5℃。保温材料不宜直接覆盖在刚浇筑完毕的混凝土层上，可先覆盖塑料薄膜，上部再覆保温材料。采用的保温材料应保持干燥，可采用一布一膜，或两层塑膜夹一层毡布、草帘、麻袋等。混凝土对边、棱角部位的保温厚度，必须增大到面部的2-3倍。
在负温情况下不能浇水养护。混凝土养护初期的温度，不低于防冻剂规定的温度。混凝土强度未达到设计强度的30%时不能受冻；在充水冻融条件下混凝土受冻时，不低于设计强度的75%。
3.3.5拆模
当冬季混凝土拆模强度满足正常温度下混凝土拆模强度，同时满足抗冻规定的正常温度下混凝土拆模强度时，即侧模达到2.5MP以上，混凝土表面及棱角不因拆模而受损；结构跨度＞2.0m的盖板，强度达到设计强度的100%；结构跨度≤2.m的盖板，强度达到设计强度的75%时方可拆模。
根据温度变化，及时掌握混凝土的拆模时间。浇筑温度0-4℃的混凝土凝结时间比15℃时延长3倍。采用暖棚法养护的混凝土，当养护完毕后环境温度在0℃以下时，应待混凝土冷却至5℃以下时拆模。混凝土与环境的温差不得大于15℃，当温度差在10℃以上，但低于15℃，拆除模板后立即在混凝土表面采取覆盖措施，如覆盖毡布、草袋及彩条布等。
3.3.6混凝土的质量控制
混凝土浇筑以后，在混凝土最薄弱和易受冻的部位，应加强保温防冻措施，并应布置测温点测定混凝土的温度。在混凝土达到抗冻临界强度(3.5MPa)前，应每隔2小时测定一次，以后每隔6小时测定一次，并应同时测定环境温度。
掺防冻剂混凝土的质量，除满足设计要求，还需按下列规定进行检验:
（1)应在浇筑地点制作一定数量的混凝土试件进行强度试验。除按规定龄期试压外，在达到抗冻临界强度时，拆模前及拆除支撑前应进行试压。试件不得在冻结状态下试压。
（2)检验抗冻、抗渗所有试件，应与工程同条件养护28d后，再按标准养护28d后进行抗冻或抗渗试验。
4、结束语
综上所述，在工程即将进入冬季施工前，制定冬季施工技术方案，根据制定的进度计划安排好施工任务及现场准备工作，在技术、生产、资源三方面进行准备。要合理选择施工材料，优化混凝土配合比，采用科学的施工方法，严格施工现场管理，加强质量控制措施，保证工程质量。