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[摘 要]近年来，由于我国工程建设的不断开展，使得一些工程不得不在冬季进行，然而由于冬季施工需要考虑像是冻土，地基土受冻收缩等情况的发生，总是难以控制，造成了冬季施工困难的局面。同时，在水利工程中，其施工材料受到水利环境的影响，往往就需要特别的要求，而这些要求又会给冬季施工带来阻碍。本文将针对水利工程的混凝土在冬季施工时的技术管理问题进行探讨。
[关键词]水利工程 混凝土 冬季施工
中图分类号：TU341 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-391-01
【引言】托什干河秋格尔引水渠首枢纽除险加固工程位于托什干河下游河段，奥特贝希乡与亚曼苏乡之间的托什干河干流上，为拦河式引水枢纽；是乌什县最重要的水利工程，是阿克苏地区四个大型引水枢纽之一。它是集灌溉、发电、防洪、交通为一体，具有综合效益的水利枢纽工程。
托什干河秋格尔引水渠首枢纽除险加固工程新建拦河泄洪闸、左岸上下游导流堤及管理设施，为确保工程按期完工满足过洪，根据现有条件，必须进行混凝土冬季施工。现结合混凝土冬季施工的特点和难点，对混凝土的冬季施工技术和管理措施进行浅析。
一、水利工程混凝土施工特点
水利工程是指修建有关于水利方面的大型建筑，并按照设计要求进行相应的工程结构、数量、质量、进度和造价上的设计、施工、验收等工程操作。不同于其他的土木工程项目，水利工程具备其独特的特点[1]，例如常见的水坝，其必须具备挡水、蓄水、和排水三个部分的内容，同时，由于其建造的位置是在大江大河之间，所以往往需要考虑其地基的承载力和水流环境的影响，同时施工的时间也受到了限制，只能在河流的枯水期进行施工，减少工程中的施工难度和施工危险。也正是因为水利施工建设具备周期性强，施工任务重，时间短，工作强度大等等的一系列情况，其混凝土往往也必须满足相应的条件，一方面由于水利工程时间的限制，水利的枯水期一般就会在冬季进行施工，对混凝土材料的影响较大，另一方面由于水利工程的施工环境和河流的流速等问题的影响，混凝土必须具备抗冲、耐磨、承压、抗裂、抗冻、稳定、防渗、高压等特点。同时在运输搅拌的过程中也有其特殊的要求，这都给水利工程建设带来了困难。
二、冬季混凝土施工的难点
由于水利工程的建设必须满足其时间上的要求，为了减小施工的困难程度和施工危险性，就会选择在河流的枯水期进行施工，但是由于河流的枯水期往往在冬季，这也就限定了水利工程建设施工必须在冬季完成。而冬季的气温一般较低，像是北方地区的气温一般都在0o C以下，也会导致混凝土、地基土和砂浆等建筑材料发生冻结，从而变得十分的脆弱，发生开裂现象给工程施工带来困难。一般情况下冬季施工要考虑到地基土的冻胀问题，土方开挖是冻土施工问题，土方回填后，土体夯实的问题等等，而这其中影响最大的还是混凝土的施工影响。
混凝土拌合物在浇筑之后，之所以会凝结硬化，是因为与混凝土材料中的水泥水化的作用，而水泥水化的速度处理和材料本身放入配方有关以外，还和温度与湿度有关。随着温度的降低水泥的水化作用就会越慢，尤其是当环境温度下降到零下时，水泥中的部分水分就会冻结，水泥的水灰比就会升高，这样不但会使得水泥水化速度减慢，还会影响混凝土的强度。另外当水冻结成冰之后，体积会相应的增加，产生将近2500K的沙耐的冰胀，这个应力值就会大于水泥形成初期的强度，从而使得混凝土部分材料发生破坏，导致混凝土的整体强度降低。而且当混凝土中的水冻结成冰之后，会使得混凝土中的骨料和钢筋之间的粘结力减弱，降低钢筋混凝土的整体性，降低结构的抗弯能力。当这些冰受热融化之后，又会在混凝土之间形成孔隙，降低混凝土的密实度、耐久性和抗渗性能。
因此，为了防止混凝土在冬季施工中因受冻而发生强度下降等情况，对于混凝土的浇筑，一般就要求进行温度的控制，但是对于大体积的混凝土浇筑，由于浇筑时间较长，常常会发生浇筑表面温度已经冷却，而内部的混凝土温度却还很高，这样的内外温度差也会造成混凝土的部分成分遭到破坏，使得强度下降，所以在浇筑大体积的混凝土时必须控制在较低的温度上，一旦出现超过相应温度的情况，就应该考虑浇筑后进行混凝土保温的措施。
三、冬季水利工程混凝土的施工方法
在冬季的混凝土施工过程中，主要需要解决的问题有：混凝土的养护龄期的选择，防止混凝土早期因低温引起的冻结状况和混凝土后期强度与耐久性的满足三个方面的问题[2]。由于水利工程的施工时间是在冬季，所以其施工的環境往往比较恶劣，对于混凝土配料中的水泥要求较高，往往是要求早强型水泥，同时还必须添加一部分的缓凝剂，和抗冻的添加剂。同时一些材料尤其是混凝土材料还需要进行保温措施。而其时间短，施工时的工作强度大，对一些施工条件的要求往往不能达标。这就要求必须制定一个有效的，较为理想的施工方案来达到各项施工要求和材料的特殊性操作。目前，最常见的施工管理有以下几种方式。
1.调整混凝土的配方
当温度低于零下时，混凝土的配方就应该采用这种方式进行修改。首先在配料的要求上就必须要求使用早强型的水泥，一般情况指的就是早强的硅酸盐水泥。由于其早期水化作用强，能够产生大量的水化热，保证混凝土不会因为温度太低而无法进行浇筑，而且其早期强度较高，一般的情况下三天就能够达到普通水泥的强度，不容易发生强度不足的情况。另外就是水灰比的降低，上文可知，由于温度的影响使得一部分的水退出混凝土的工作，使得水灰比升高影响强度，所以一般情况下，可以将水灰比适当的降低，例如稍增加水泥的用量，使得水化时产生的水化热增加，达到缩短龄期强度时间的目的。最后可以选择一些颗粒强度高的，产生空隙较少的骨料，使得因为水化产生的热量对骨料的受热膨胀影响与周围的砂浆膨胀的影响一致，减少由于膨胀产生混凝土开裂的现象。
2.添加外加剂
添加外加剂是在保证混凝土的基本水灰比和混凝土强度的条件下，提高对抗冻性能，一般会通过添加引气剂、早强型的外加剂和抗冻型的添加剂来达到这个目的。在保证混凝土的基本配合比不便的情况下，加入引气剂。由于引气剂生成的气泡可以使的水泥浆的体积增加，使得在搅拌过程中，水泥浆具备一定的流动性。混泥土拌合物的保水性和粘聚性，减少混凝土因水结冰膨胀而导致的水压力提高其抗冻性。而早强型的外加剂，可以缩短混凝土的凝结时间，一般是通过加入硫酸盐或者MS- F符合早强试水剂，来达到减少混凝土凝结时间的目的。当然还可以通过直接加入像是抗冻剂来减少低温对混凝土的影响，在温度达到- 10oC时，混凝土拌合物就会冻结，不易搅拌，这时候适时地加入抗冻剂，就可以帮助混凝土在冰点环境下的液态状态，保证搅拌操作进行。一般情况下抗冻剂是使用氧化钙和氯化钠两种抗冻剂，尤其是氧化钙的加入，不但可以使混凝土的温度上升，还可以增加混凝土中熟石灰的含量。 3.外部加热法
若是施工环境的温度不是很低，在- 10oC以上时，对于部分小型的工程就可以使用这种方式来保证施工的进行。所谓的外部加热就是将施工环境周围的空气进行加热，通过热传递的方式传递到混凝土上，使其能够达到常温工作的效果。其中加热的方式包括火炉加热，蒸汽加热，电加热，红外线加热四个方式。所谓的火炉加热，就是通过燃烧部分废旧材料对混凝土进行烘热，一般只有在较小型的工程中使用，虽然方法简单，但是很容易产生二氧化碳，对混凝土造成碳化的影响。同时，也要求施工环境不能太大，室内的温度不能太高，最好能足够干燥，否者效果不佳。而相对来说蒸汽加热的方式就较好，同时还提供了一定的湿度对混凝土的养护十分有利。只是其所需的设备造价高，热能的损失也比较大，并不是理想的加热方式。一般较为简单的方法是通过将钢筋作为导体连接电机或电热器对混凝土进行加热。这种方式就较为简单方便，而且热损耗也较小容易控制，唯一的不足就是耗能较大。最后就是红外线加热的方式，通过高温电加热或者是气体红外线发射器，对混凝土进行辐射加热。
4.蓄热法
对于结构比较大型的工程，采用这种蓄热法对混凝土进行施工是比较常见的。其具体的方法是对混凝土的配方材料（水和粗细骨料）进行加热，然后再进行搅拌、运输和浇筑的混凝土施工。由于预先对材料进行了加热，使得材料在施工完成后依然存在一定的热量，而之后在混凝土的凝结过程中会自行通过水化作用产生热，基本上在整个施工过程中可以保证温度在0oC左右。而且还具备一定的抗冻能力。这种方法工艺简单，而且费用也不高，但是一定要注意混凝土内部的保温，防止养护龄期的延长。
【结语】
混凝土在冬季施工中存在的問题是水利工程施工中最重要也是最主要的一个问题。对于在冬季进行混凝土施工，是目前施工是的重点、难点[3]。一方面需要保证施工的时间要求，另一方面又要考虑温度对混凝土的影响。施工时应确立适当的施工方案，保证施工质量，才是水利工程施工的重点。
参考文献：
[1]孙增志，浅论混凝土工程冬季施工保证质量的措施[J]，黑龙江水利科技。2002.
[2] 李增瑞 浅谈大体积混凝土冬季施工监理的控制和体会[J]，山西建筑，2010年28期
[3]许万春 浅谈冬季混凝土施工中存在的问题及解决方法[J]，中国新技术新产品，2012年01期
作者简介：
张晓龙 男 汉族 1976年4月出生 本科 工程师 研究方向：水利工程 建设管理
[关键词]水利工程 混凝土 冬季施工
中图分类号：TU341 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-391-01
【引言】托什干河秋格尔引水渠首枢纽除险加固工程位于托什干河下游河段，奥特贝希乡与亚曼苏乡之间的托什干河干流上，为拦河式引水枢纽；是乌什县最重要的水利工程，是阿克苏地区四个大型引水枢纽之一。它是集灌溉、发电、防洪、交通为一体，具有综合效益的水利枢纽工程。
托什干河秋格尔引水渠首枢纽除险加固工程新建拦河泄洪闸、左岸上下游导流堤及管理设施，为确保工程按期完工满足过洪，根据现有条件，必须进行混凝土冬季施工。现结合混凝土冬季施工的特点和难点，对混凝土的冬季施工技术和管理措施进行浅析。
一、水利工程混凝土施工特点
水利工程是指修建有关于水利方面的大型建筑，并按照设计要求进行相应的工程结构、数量、质量、进度和造价上的设计、施工、验收等工程操作。不同于其他的土木工程项目，水利工程具备其独特的特点[1]，例如常见的水坝，其必须具备挡水、蓄水、和排水三个部分的内容，同时，由于其建造的位置是在大江大河之间，所以往往需要考虑其地基的承载力和水流环境的影响，同时施工的时间也受到了限制，只能在河流的枯水期进行施工，减少工程中的施工难度和施工危险。也正是因为水利施工建设具备周期性强，施工任务重，时间短，工作强度大等等的一系列情况，其混凝土往往也必须满足相应的条件，一方面由于水利工程时间的限制，水利的枯水期一般就会在冬季进行施工，对混凝土材料的影响较大，另一方面由于水利工程的施工环境和河流的流速等问题的影响，混凝土必须具备抗冲、耐磨、承压、抗裂、抗冻、稳定、防渗、高压等特点。同时在运输搅拌的过程中也有其特殊的要求，这都给水利工程建设带来了困难。
二、冬季混凝土施工的难点
由于水利工程的建设必须满足其时间上的要求，为了减小施工的困难程度和施工危险性，就会选择在河流的枯水期进行施工，但是由于河流的枯水期往往在冬季，这也就限定了水利工程建设施工必须在冬季完成。而冬季的气温一般较低，像是北方地区的气温一般都在0o C以下，也会导致混凝土、地基土和砂浆等建筑材料发生冻结，从而变得十分的脆弱，发生开裂现象给工程施工带来困难。一般情况下冬季施工要考虑到地基土的冻胀问题，土方开挖是冻土施工问题，土方回填后，土体夯实的问题等等，而这其中影响最大的还是混凝土的施工影响。
混凝土拌合物在浇筑之后，之所以会凝结硬化，是因为与混凝土材料中的水泥水化的作用，而水泥水化的速度处理和材料本身放入配方有关以外，还和温度与湿度有关。随着温度的降低水泥的水化作用就会越慢，尤其是当环境温度下降到零下时，水泥中的部分水分就会冻结，水泥的水灰比就会升高，这样不但会使得水泥水化速度减慢，还会影响混凝土的强度。另外当水冻结成冰之后，体积会相应的增加，产生将近2500K的沙耐的冰胀，这个应力值就会大于水泥形成初期的强度，从而使得混凝土部分材料发生破坏，导致混凝土的整体强度降低。而且当混凝土中的水冻结成冰之后，会使得混凝土中的骨料和钢筋之间的粘结力减弱，降低钢筋混凝土的整体性，降低结构的抗弯能力。当这些冰受热融化之后，又会在混凝土之间形成孔隙，降低混凝土的密实度、耐久性和抗渗性能。
因此，为了防止混凝土在冬季施工中因受冻而发生强度下降等情况，对于混凝土的浇筑，一般就要求进行温度的控制，但是对于大体积的混凝土浇筑，由于浇筑时间较长，常常会发生浇筑表面温度已经冷却，而内部的混凝土温度却还很高，这样的内外温度差也会造成混凝土的部分成分遭到破坏，使得强度下降，所以在浇筑大体积的混凝土时必须控制在较低的温度上，一旦出现超过相应温度的情况，就应该考虑浇筑后进行混凝土保温的措施。
三、冬季水利工程混凝土的施工方法
在冬季的混凝土施工过程中，主要需要解决的问题有：混凝土的养护龄期的选择，防止混凝土早期因低温引起的冻结状况和混凝土后期强度与耐久性的满足三个方面的问题[2]。由于水利工程的施工时间是在冬季，所以其施工的環境往往比较恶劣，对于混凝土配料中的水泥要求较高，往往是要求早强型水泥，同时还必须添加一部分的缓凝剂，和抗冻的添加剂。同时一些材料尤其是混凝土材料还需要进行保温措施。而其时间短，施工时的工作强度大，对一些施工条件的要求往往不能达标。这就要求必须制定一个有效的，较为理想的施工方案来达到各项施工要求和材料的特殊性操作。目前，最常见的施工管理有以下几种方式。
1.调整混凝土的配方
当温度低于零下时，混凝土的配方就应该采用这种方式进行修改。首先在配料的要求上就必须要求使用早强型的水泥，一般情况指的就是早强的硅酸盐水泥。由于其早期水化作用强，能够产生大量的水化热，保证混凝土不会因为温度太低而无法进行浇筑，而且其早期强度较高，一般的情况下三天就能够达到普通水泥的强度，不容易发生强度不足的情况。另外就是水灰比的降低，上文可知，由于温度的影响使得一部分的水退出混凝土的工作，使得水灰比升高影响强度，所以一般情况下，可以将水灰比适当的降低，例如稍增加水泥的用量，使得水化时产生的水化热增加，达到缩短龄期强度时间的目的。最后可以选择一些颗粒强度高的，产生空隙较少的骨料，使得因为水化产生的热量对骨料的受热膨胀影响与周围的砂浆膨胀的影响一致，减少由于膨胀产生混凝土开裂的现象。
2.添加外加剂
添加外加剂是在保证混凝土的基本水灰比和混凝土强度的条件下，提高对抗冻性能，一般会通过添加引气剂、早强型的外加剂和抗冻型的添加剂来达到这个目的。在保证混凝土的基本配合比不便的情况下，加入引气剂。由于引气剂生成的气泡可以使的水泥浆的体积增加，使得在搅拌过程中，水泥浆具备一定的流动性。混泥土拌合物的保水性和粘聚性，减少混凝土因水结冰膨胀而导致的水压力提高其抗冻性。而早强型的外加剂，可以缩短混凝土的凝结时间，一般是通过加入硫酸盐或者MS- F符合早强试水剂，来达到减少混凝土凝结时间的目的。当然还可以通过直接加入像是抗冻剂来减少低温对混凝土的影响，在温度达到- 10oC时，混凝土拌合物就会冻结，不易搅拌，这时候适时地加入抗冻剂，就可以帮助混凝土在冰点环境下的液态状态，保证搅拌操作进行。一般情况下抗冻剂是使用氧化钙和氯化钠两种抗冻剂，尤其是氧化钙的加入，不但可以使混凝土的温度上升，还可以增加混凝土中熟石灰的含量。 3.外部加热法
若是施工环境的温度不是很低，在- 10oC以上时，对于部分小型的工程就可以使用这种方式来保证施工的进行。所谓的外部加热就是将施工环境周围的空气进行加热，通过热传递的方式传递到混凝土上，使其能够达到常温工作的效果。其中加热的方式包括火炉加热，蒸汽加热，电加热，红外线加热四个方式。所谓的火炉加热，就是通过燃烧部分废旧材料对混凝土进行烘热，一般只有在较小型的工程中使用，虽然方法简单，但是很容易产生二氧化碳，对混凝土造成碳化的影响。同时，也要求施工环境不能太大，室内的温度不能太高，最好能足够干燥，否者效果不佳。而相对来说蒸汽加热的方式就较好，同时还提供了一定的湿度对混凝土的养护十分有利。只是其所需的设备造价高，热能的损失也比较大，并不是理想的加热方式。一般较为简单的方法是通过将钢筋作为导体连接电机或电热器对混凝土进行加热。这种方式就较为简单方便，而且热损耗也较小容易控制，唯一的不足就是耗能较大。最后就是红外线加热的方式，通过高温电加热或者是气体红外线发射器，对混凝土进行辐射加热。
4.蓄热法
对于结构比较大型的工程，采用这种蓄热法对混凝土进行施工是比较常见的。其具体的方法是对混凝土的配方材料（水和粗细骨料）进行加热，然后再进行搅拌、运输和浇筑的混凝土施工。由于预先对材料进行了加热，使得材料在施工完成后依然存在一定的热量，而之后在混凝土的凝结过程中会自行通过水化作用产生热，基本上在整个施工过程中可以保证温度在0oC左右。而且还具备一定的抗冻能力。这种方法工艺简单，而且费用也不高，但是一定要注意混凝土内部的保温，防止养护龄期的延长。
【结语】
混凝土在冬季施工中存在的問题是水利工程施工中最重要也是最主要的一个问题。对于在冬季进行混凝土施工，是目前施工是的重点、难点[3]。一方面需要保证施工的时间要求，另一方面又要考虑温度对混凝土的影响。施工时应确立适当的施工方案，保证施工质量，才是水利工程施工的重点。
参考文献：
[1]孙增志，浅论混凝土工程冬季施工保证质量的措施[J]，黑龙江水利科技。2002.
[2] 李增瑞 浅谈大体积混凝土冬季施工监理的控制和体会[J]，山西建筑，2010年28期
[3]许万春 浅谈冬季混凝土施工中存在的问题及解决方法[J]，中国新技术新产品，2012年01期
作者简介：
张晓龙 男 汉族 1976年4月出生 本科 工程师 研究方向：水利工程 建设管理