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浅谈水利工程混凝土冬季施工的技术措施

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水利工程是国家建设基础工程项目,其施工技术作为工程质量的重要构成因素,从而制定和控制工程质量环节是整个工程的技术指导和保证。

本文以河北省水利工程局承建的邯郸市岳城水库库区塌岸防护应急工程冬季施工措施为例,从混凝土冬期施工过程中施工准备、原材料准备、操作工艺、养护方法等方面进行介绍。

【关键词】水利工程;冬季;措施;混凝土;养护

1、冬季对混凝土施工影响原理

混凝土拌和物浇筑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,主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时,水化作用加快,强度增长也较快;而当温度降低到0℃时,存在于混凝土中的水有一部分开始结冰,逐渐由液相(水)变为固相(水)。这时参与水泥水化作用的水减少了,因此,水化作用减慢,强度增长相应较慢。温度继续下降,当存在于混凝土中的水完全变成冰,水泥水化作用基本停止,此时强度就不再增长。

水变成冰后,体积约增大9%,同时产生约2500千克每平方厘米的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值,使混凝土受到不同程度的破坏从而降低强度。此外,当水变成冰后,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。当冰凌融化后,双会在混凝土内部形成各种各样的空隙,而降低混凝土的密实性及耐久性。

由此可见,在冬期混凝土施工中,水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键,新浇混凝土在冻结前进行必要的措施进行养护,可以增加其内部液相,减少固相,加速水泥的水化作用。保证结构强度,减少混凝土强度损失。

在冬季施工中必须防止混凝土在硬化初期遭受冻害,并尽早获得强度。进行冬季施工时,采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,可以缩短混凝土的养护时间,采用控制坍落度以及加减水剂的方法,可以最大限度地降低配合比中的用水量,具有减少冻害的作用。

2、冬季施工作业条件及施工准备

冬期施工时间:根据《建筑工程冬期施工规程》(JG104-97)要求,当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时,一般最低气温已低于0――1℃,混凝土已有可能受冻。所以,现场应于11月初即开始对大气进行测温,上述条件达到即确定为冬施的起、止日期。

邯郸市岳城水库库区塌岸防护应急工程石场村段采用混凝土现浇挡土墙结构,挡土墙基础采用10m*3m*1.2m抛石混凝土基础,本工程在挡墙基础施工完毕后,开始4.5m挡墙施工时气温达到冬季施工规程要求,开始安排冬施。

通过计算并结合工程特点,根据初冬(11月1日-12月15日)和严冬(12月15日-次年3月初)各时期的气温,适时选用合理的外加剂和保温措施。

现场准备:施工现场根据施工进度计划,由材料部门提前组织有关机具、外加剂和保温供暖设备、材料的进场,并且对各种加热的设备、保温材料仔细检查其安全可行性。同时做好冬期施工混凝土的配验工作,检查施工配合比。

组织实施:制定施工方案,并向具体操作人员交底。进行冬期施工前对混凝土试验、保温人员专门组织技术培训,明确责任,专人负责。同时安排专人及时了解天气变化情况,防止寒流袭击,积极采取应对措施。

3、混凝土冬季施工

根据工期要求,必须在冬期进行混凝土的浇筑工作。为保证冬施工程质量,我们对混凝土加热、搅拌、运输、浇筑作如下要求:

3.1材料要求:

水泥:水泥优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸水泥,应注意其中掺合材料对混凝土抗冻、抗渗等性能的影响,注意冬期施工尽量不使用水化热较小的矿渣水泥。

砂子:选用优质中砂,含泥量不得大于3%。砂子中不得含有冻块、冰雪等杂物。

石子:选用粒径为5~31.5mm级配良好的石子。混凝土所有骨料必须清洁,不得含有冰雪等冻结物及易冻裂的矿物质。在这里特别注意,在掺用含有钾、钠离子防冻剂的混凝土中,骨料中不得混有活性材料,以免发生碱――骨料反应。

拌合水:采用用自来水及结净的天然水都可作为拌制混凝土用水,严禁使用污水、工业废水、ph值小的酸性水、硫酸盐含量超过水重约1%的水。为了减少冻害,本工程将配合比中的用水量降低限度。具体办法是:控制塌落度,加入减水剂,优先选用高效减水剂。水的热容量比较大,施工前在水箱内接通蒸汽加热,水温不大于80℃。

外加剂:冬期施工中外加剂选择主要考虑改善混凝土和易性,减少用水量,提高拌合物的品质,提高混凝土的早期强度;降低拌合物的冻结冰点,促使水泥在低温或负温下加速水化;促进旱中期强度的增长,减少干缩性,提高抗冻性;外加剂的选择时还要注意其对混凝土后期强度的影响;外加剂采用无盐类防冻剂,严格控制防冻剂等功课掺量等。结合以上因素,本工程选用复合早强抗冻剂,掺入量为水泥的2.5%~5%,抗冻指数要求为②③④⑤⑥≤-25℃外加剂使用必须符合设计规范规定,并符合《混凝土外加剂应用技术规范》(GB8075、GB8076)的规定,方可使用。

3.2混凝土材料的加热

我方搅拌站拌制混凝土时采用蓄热法对材料预热,搅拌加热水的方法进行,拌合水的温度为60℃,骨料的加热温度为40℃。

3.3混凝土的搅拌

搅拌前用热水冲洗预热搅拌机,同时搅拌时间延长0.5倍。投料顺序为先投入骨料和已加热的水,然后投入水泥。混凝土拌合物的出机温度不宜低于10℃,入模温度不低于5℃。施工过程中设专人进行观察测量。

3.4操作工艺

混凝土的运输:冬期施工运输混凝土拌和物时,为尽量减少热量损失,我们采取了以下措施:尽量缩短运输距离,等掺最佳运输路线,缩短运输时间。对罐车罐体及泵车管用保温材料(棉被)进行围裹保温。

3.5混凝土的浇筑:

混凝土浇筑前要清除模板上的冰雪和污物。已浇筑部分的混凝土温度不得低于2℃,混凝土表面覆盖草帘子并接通蒸汽养护,混凝土浇筑时,用于混凝土养护的塑料布和草帘子应做到随打随铺,利用混凝土自身蓄热和外部接能蒸汽进行养护。本工程在浇筑完平台后,立即覆盖3层塑料布加1层草帘,然后接通蒸汽,养护效果相当理想。

3.6混凝土的养护方法

冬期施工中做好混凝土养护工作是尤为重要的,养护工作不到位整个混凝土施工将功亏一篑。本工程采用蒸汽保温养护加暖棚法,首先采用挡风保温性能比较好的材料对建筑物周围脚手架外侧进行封闭围裹,本工程采用3m×4m定制棉被进行全封闭,在内部顶板均布管道通蒸汽养护。暖棚搭设必须牢固、不透风,内部采用燃煤取暖炉加热,注意将炉的排气管引出棚外,将烟气排到棚外,以防止煤气中毒和二氧化碳浓度过高加速混凝土的碳化。暖棚内底部游荡得低于5℃,当低于5℃时应采限增加煤炉的办法。混凝土养护期间,安排专人对煤炉进行检查,填加燃煤,保持棚内温度,同时加强防火工作。

4、结论

冬季施工由于施工条件及环境不利,是工程质量事故的多发季节,尤以混凝土工程居多,混凝土冬季施工的质量事故一般具有隐蔽性、滞后性。一旦出现质量事故不仅带来经济损失,而且会影响工程的使用寿命。所以必须采用合适的冬季施工方法以保证混凝土施工质量。

参考文献

[1]李萍.水利工程冬季施工质量控制和预防措施(J)山西水利,2009,(06)。

[2]范新兵.试论水利工程的冬季施工技术质量措施(J)新疆有色金属,2008,(1)。

[3]张崇明.水利工程中防渗技术应用分析(J)科技创新导报,2011,(19)。