北方冬季混凝土施工探究论文

[摘要]本文介绍了北方冬季混凝土施工的特点，通过原理的分析和实际经验提出了解决北方冬季混凝土施工难点的一些具体措施。

[关键词]冬季；混凝土施工；措施

我国地域广阔，北方有较长的寒冷季节。由于受工期制约，许多工程冬季混凝土施工是不可避免的。国内外对混凝土冬季施工理论和方法的探索研究认为，当环境温度降到0℃以下后，需要采用适当的施工方法，避免新浇混凝土早期浸冻。结合小孤山的施工情况，谈谈冬季混凝土施工中的施工重点。

小孤山水电站位于黑河大峡谷中下游，肃南裕固族自治县境内。电站厂房距张掖市86km，是黑河流域规划中的第6座梯级水电站—石羊岭电站的替代方案。工程主要任务是发电，采用引水式开发。电站由首部枢纽、引水系统、发电厂房及升压站等建筑物组成。电站装机容量98MW，多年平均发电量3.804亿kw.h，可承担调峰任务。

坝址区属干旱气候，海拔2062.5米，干燥少雨，蒸发强盛，据有关资料统计，多年平均降水量175.4mm，多年平均蒸发量1378.7mm，极端最高气温37.2℃，最低气温-33℃，多年平均气温8.5℃。黑河径流主要来源于降水和融冰化雪，一般4～6月为春汛，7～9月为主汛期，10～11月为退水期，12～3月为枯水期。黑河一般在11月中旬开始流冰，1～2月为封冻期，3月底开始解冻。如果按环境温度考虑，冬季施工贯穿11月份至4月份初，长达半年之久。小孤山水电站冬季混凝土浇注的任务非常繁重。

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，逐渐由液态（水）变为固态（水）。当温度继续下降，存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液态变为固态时，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（即旱期受冻破坏）而降低强度。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。

根据以上理论，我们考虑通过提高混凝土自身温度、提高浇注仓位的温度、加快运输和浇注速度、运输保温和仓位保温养护这些方面来确保冬季混凝土浇注的质量。具体措施如下：

一、施工原材料温控处理措施

1）砼施工所需的砂石料尽量提前堆存于净料堆场进行储存保温，在砂石料中不得掺杂冰屑、雪团和冰块；

2）在净料堆场搭设暖棚，尽量避免砂石料暴露在外；

3）必要时在暖棚内对砂石料进行预热。

二、砼拌和时的温控措施

1）将净料至搅拌站的输送皮带等部位采用采条布等材料封闭，以尽量减少输送过程中的原材料的温度损失；

2）拌和时热水超过60℃时，改变加料顺序，将骨料和水先拌和，再加水泥，以免假凝。热水温度控制在80℃以内；

3）适当增加砼拌和的时间；

4）保证砼入仓温度不低于5℃，拌和物出机口温度控制在10-15℃。

三、浇筑前准备

1）混凝土运输

枢纽混凝土运输距离在0.5km右右，混凝土在运输过程中温度损失1～2℃。混凝土搅拌车罐体包裹一层牦牛帆布被。混凝土运输自卸汽车车厢顶覆盖牦牛帆布被。混凝土运输车辆要求运输速度要快，车到就卸料，不等车，避免混凝土倒运，车辆保温效果要好。

当采用砼泵送砼施工时，待砼泵安装就位后，用帆布搭设保温棚，内挂碘钨灯取暖及照明，泵管外包石棉和双层麻袋布。

2）混凝土表面处理与清基

混凝土施工缝一律采用人工手钎凿毛，用高压风吹干净，并及时覆盖牛绒保温被。冬期缝面不用高压水冲毛，采取干法施工，以免打湿保温被。

3）基础及旧混凝土缝面处理

为防止接缝面新混凝土受冻，对旧混凝土或基岩表面以下10～20cm加热至正温。采用蓄热法，一般情况下建基面清理干净后，用保温被覆盖，直到混凝土浇筑覆盖时再揭开。采用搭设暖棚法浇筑混凝土施工，则旧混凝土表面很容易达到正温。

4）钢模板保温

模板肋间填塞2cm厚双层高发泡泡沫块。组合钢模板表面覆盖牦牛帆布被保温。

四、混凝土浇筑

为防止混凝土早期受冻，一般都要求混凝土有较高的浇筑温度。水工混凝土施工规范规定浇筑温度寒冷地区不宜低于5℃，一般为5℃～8℃。初冬及早春季节拌和楼出机口温度不应低于10℃，12月～2月拌和楼出机口温度不应低于15℃。

1）蓄热法：适用于一般初冬（11月上旬至12月上旬）或早春（2月下旬至3月上旬）季节，最低气温不低于－10℃期间。采用蓄热法浇筑混凝土时，浇筑层顶面的受冻情况主要与外界温度、混凝土入仓温度、混凝土暴露的时间长短有密切关系。混凝土运至浇灌部位后，应采取快铺料、快振捣，及时覆盖的快速施工方法。冬施期间小仓位混凝土的浇灌均应尽量安排在白天施工。

2）暖棚法：适用于室外气温低于－10℃，严冬季节（12月中旬至2月上旬）。暖棚顶盖全部采用钢管，间排距@3.0×3.0m，钢管上铺少量竹跳板，然后盖牦牛被。暖棚四周悬挂牦牛被，搭接30cm右右。支撑结构四周利用模板竖向围令延长，中间预埋钢筋蛇形柱或搭设钢管，间排距@3.0×3.0m。暖棚高度以超出砼收仓面1～1.5m为宜，棚顶挂溜筒下料，下料时揭开暖棚顶上对应的一块牦牛被即可。暖棚内利用电钨灯和电暖风机供热，暖棚内温度须保持正温。

五、保温

混凝土收仓后，混凝土平面需覆盖彩条布和毛牛帆布被。采用暖棚法浇筑完毕后，将暖棚保留3天右右后拆除。冬施混凝土表面不洒水，保温被一直覆盖，如上层继续施工，可分片揭开，施工完毕后继续覆盖。

冬期混凝土模板拆除时间安排在白天10点～16点气温高时进行。拆模时机可通过留置同条件养护试块，试压测定强度后决定。对已拆除模板的混凝土，应迅速跟进覆盖保护，永久暴露面采用贴两层2cm厚的高发泡泡沫板予以保护。泡沫板应紧贴砼面，利用模板拉筋头或螺栓套筒孔内塞木楔，外面钉木条，尤其是砼棱角部位应保护好，搭接严密。结构缝面采取预先在模板和混凝土接触面贴1cm厚的低发泡泡沫板，拆模后再加贴2cm厚的高发泡塑料板。施工临时缝面仍采取贴双层高发泡板的方式（避开插筋头）。

六、混凝土的养护及温度监测

从11月1日开始进行大气温度测定，配合混凝土的施工进行规项目的测定。

1）大气温度采用自动测温仪器，如人工测温每天不少于4次。

2）暖棚内气温每4h一次。

3）混凝土出机口温度、运输过程中温度损失及浇筑温度，根据需要测量或每2h测量一次。温度计插入深度不小于10cm。

4）大体积混凝土浇筑后3d内应加密观测温度变化，内部混凝土8h观测一次，其后宜12h观测一次。

5）超过养护期后，混凝土温度可以在气温发生大变化时抽测。

在2006年5月份，对2004年3月～2006年4月施工期间所浇注的混凝土进行了检查，主要通过混凝土的外观质量检查来验证冬季混凝土施工质量是否过关。总体而言，通过项目部在施工过程中的控制，小孤山水电站枢纽枢纽闸坝冬季混凝土施工取得了成功，在黑河上树立了一座永久的丰碑，再次展现我们葛洲坝水电建设者的风采。

[参考文献]

[1]DLT5144-2001水工混凝土施工规范