北方冬季混凝土施工探究論文

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[摘要]本文介紹了北方冬季混凝土施工的特點，通過原理的分析和實際經驗提出了解決北方冬季混凝土施工難點的一些具體措施。

[關鍵詞]冬季；混凝土施工；措施

我國地域廣闊，北方有較長的寒冷季節。由于受工期制約，許多工程冬季混凝土施工是不可避免的。國內外對混凝土冬季施工理論和方法的探索研究認為，當環境溫度降到0℃以下后，需要采用適當的施工方法，避免新澆混凝土早期浸凍。結合小孤山的施工情況，談談冬季混凝土施工中的施工重點。

小孤山水電站位于黑河大峽谷中下游，肅南裕固族自治縣境內。電站廠房距張掖市86km，是黑河流域規劃中的第6座梯級水電站—石羊嶺電站的替代方案。工程主要任務是發電，采用引水式開發。電站由首部樞紐、引水系統、發電廠房及升壓站等建筑物組成。電站裝機容量98MW，多年平均發電量3.804億kw.h，可承擔調峰任務。

壩址區屬干旱氣候，海拔2062.5米，干燥少雨，蒸發強盛，據有關資料統計，多年平均降水量175.4mm，多年平均蒸發量1378.7mm，極端最高氣溫37.2℃，最低氣溫-33℃，多年平均氣溫8.5℃。黑河徑流主要來源于降水和融冰化雪，一般4～6月為春汛，7～9月為主汛期，10～11月為退水期，12～3月為枯水期。黑河一般在11月中旬開始流冰，1～2月為封凍期，3月底開始解凍。如果按環境溫度考慮，冬季施工貫穿11月份至4月份初，長達半年之久。小孤山水電站冬季混凝土澆注的任務非常繁重。

水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當溫度升高時，水化作用加快，強度增長也較快；而當溫度降低到0℃時，存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液態（水）變為固態（水）。當溫度繼續下降，存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液態變為固態時，水泥水化作用基本停止，此時強度就不再增長。

水變成冰后，體積約增大9%，同時產生約2500千克每平方厘米的冰脹應力。這個應力值常常大于水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即旱期受凍破壞）而降低強度。國內外許多學者對水在混凝土中的形態進行大量的試驗研究結果表明，新澆混凝土在凍結前有一段預養期，可以增加其內部液相，減少固相，加速水泥的水化作用。

根據以上理論，我們考慮通過提高混凝土自身溫度、提高澆注倉位的溫度、加快運輸和澆注速度、運輸保溫和倉位保溫養護這些方面來確保冬季混凝土澆注的質量。具體措施如下：

一、施工原材料溫控處理措施

1）砼施工所需的砂石料盡量提前堆存于凈料堆場進行儲存保溫，在砂石料中不得摻雜冰屑、雪團和冰塊；

2）在凈料堆場搭設暖棚，盡量避免砂石料暴露在外；

3）必要時在暖棚內對砂石料進行預熱。

二、砼拌和時的溫控措施

1）將凈料至攪拌站的輸送皮帶等部位采用采條布等材料封閉，以盡量減少輸送過程中的原材料的溫度損失；

2）拌和時熱水超過60℃時，改變加料順序，將骨料和水先拌和，再加水泥，以免假凝。熱水溫度控制在80℃以內；

3）適當增加砼拌和的時間；

4）保證砼入倉溫度不低于5℃，拌和物出機口溫度控制在10-15℃。

三、澆筑前準備

1）混凝土運輸

樞紐混凝土運輸距離在0.5km右右，混凝土在運輸過程中溫度損失1～2℃?；炷翑嚢柢嚬摅w包裹一層牦牛帆布被?；炷吝\輸自卸汽車車廂頂覆蓋牦牛帆布被。混凝土運輸車輛要求運輸速度要快，車到就卸料，不等車，避免混凝土倒運，車輛保溫效果要好。

當采用砼泵送砼施工時，待砼泵安裝就位后，用帆布搭設保溫棚，內掛碘鎢燈取暖及照明，泵管外包石棉和雙層麻袋布。

2）混凝土表面處理與清基

混凝土施工縫一律采用人工手釬鑿毛，用高壓風吹干凈，并及時覆蓋牛絨保溫被。冬期縫面不用高壓水沖毛，采取干法施工，以免打濕保溫被。

3）基礎及舊混凝土縫面處理

為防止接縫面新混凝土受凍，對舊混凝土或基巖表面以下10～20cm加熱至正溫。采用蓄熱法，一般情況下建基面清理干凈后，用保溫被覆蓋，直到混凝土澆筑覆蓋時再揭開。采用搭設暖棚法澆筑混凝土施工，則舊混凝土表面很容易達到正溫。

4）鋼模板保溫

模板肋間填塞2cm厚雙層高發泡泡沫塊。組合鋼模板表面覆蓋牦牛帆布被保溫。

四、混凝土澆筑

為防止混凝土早期受凍，一般都要求混凝土有較高的澆筑溫度。水工混凝土施工規范規定澆筑溫度寒冷地區不宜低于5℃，一般為5℃～8℃。初冬及早春季節拌和樓出機口溫度不應低于10℃，12月～2月拌和樓出機口溫度不應低于15℃。

1）蓄熱法：適用于一般初冬（11月上旬至12月上旬）或早春（2月下旬至3月上旬）季節，最低氣溫不低于－10℃期間。采用蓄熱法澆筑混凝土時，澆筑層頂面的受凍情況主要與外界溫度、混凝土入倉溫度、混凝土暴露的時間長短有密切關系。混凝土運至澆灌部位后，應采取快鋪料、快振搗，及時覆蓋的快速施工方法。冬施期間小倉位混凝土的澆灌均應盡量安排在白天施工。

2）暖棚法：適用于室外氣溫低于－10℃，嚴冬季節（12月中旬至2月上旬）。暖棚頂蓋全部采用鋼管，間排距@3.0×3.0m，鋼管上鋪少量竹跳板，然后蓋牦牛被。暖棚四周懸掛牦牛被，搭接30cm右右。支撐結構四周利用模板豎向圍令延長，中間預埋鋼筋蛇形柱或搭設鋼管，間排距@3.0×3.0m。暖棚高度以超出砼收倉面1～1.5m為宜，棚頂掛溜筒下料，下料時揭開暖棚頂上對應的一塊牦牛被即可。暖棚內利用電鎢燈和電暖風機供熱，暖棚內溫度須保持正溫。

五、保溫

混凝土收倉后，混凝土平面需覆蓋彩條布和毛牛帆布被。采用暖棚法澆筑完畢后，將暖棚保留3天右右后拆除。冬施混凝土表面不灑水，保溫被一直覆蓋，如上層繼續施工，可分片揭開，施工完畢后繼續覆蓋。

冬期混凝土模板拆除時間安排在白天10點～16點氣溫高時進行。拆模時機可通過留置同條件養護試塊，試壓測定強度后決定。對已拆除模板的混凝土，應迅速跟進覆蓋保護，永久暴露面采用貼兩層2cm厚的高發泡泡沫板予以保護。泡沫板應緊貼砼面，利用模板拉筋頭或螺栓套筒孔內塞木楔，外面釘木條，尤其是砼棱角部位應保護好，搭接嚴密。結構縫面采取預先在模板和混凝土接觸面貼1cm厚的低發泡泡沫板，拆模后再加貼2cm厚的高發泡塑料板。施工臨時縫面仍采取貼雙層高發泡板的方式（避開插筋頭）。

六、混凝土的養護及溫度監測

從11月1日開始進行大氣溫度測定，配合混凝土的施工進行規項目的測定。

1）大氣溫度采用自動測溫儀器，如人工測溫每天不少于4次。

2）暖棚內氣溫每4h一次。

3）混凝土出機口溫度、運輸過程中溫度損失及澆筑溫度，根據需要測量或每2h測量一次。溫度計插入深度不小于10cm。

4）大體積混凝土澆筑后3d內應加密觀測溫度變化，內部混凝土8h觀測一次，其后宜12h觀測一次。

5）超過養護期后，混凝土溫度可以在氣溫發生大變化時抽測。

在2006年5月份，對2004年3月～2006年4月施工期間所澆注的混凝土進行了檢查，主要通過混凝土的外觀質量檢查來驗證冬季混凝土施工質量是否過關?？傮w而言，通過項目部在施工過程中的控制，小孤山水電站樞紐樞紐閘壩冬季混凝土施工取得了成功，在黑河上樹立了一座永久的豐碑，再次展現我們葛洲壩水電建設者的風采。

[參考文獻]

[1]DLT5144-2001水工混凝土施工規范