王建辉
金华市顺通环境建设有限公司 浙江金华 321000
摘要：温度是影响混凝土凝结时间、强度以及耐久性的重要因素，尤其是闽北地区冬季大部分时间气候温暖，可正常进行混凝土施工，但偶有日平均气温5℃以下出现，必须予以重视，采取手段控制，避免对混凝土造成影响，本文以福建界竹口水电站为例，对混凝土低温季节施工方法进行了说明，对取得的成果进行了总结，为以后相关类型的工程施工提供了宝贵经验。
关键词：重力坝；温控；混凝土
一、概述
1、工程概况
界竹口水电站位于福建省永泰县大樟溪干流上，距福州市约74.5Km。本电站为河床式低水头电站，枢纽建筑物主要由混凝土重力式拦河坝。电站装机容量为60MW。
2、气象条件
本工程位于东南沿海，无霜期达326天。年平均气温为20~25℃，最冷月1~2月，平均气温达6~10℃；最热月7~8月，平均气温为33~37℃。极端气温最高42.3℃，最低-2.5℃。
二、大坝混凝土主要施工特点
1、坝体结构
坝体结构为重力式拦河坝，坝顶全长234m，坝顶高程81.3m，最大坝高44.5m。六孔溢流坝段布置在河床中间，总长120.5m，每孔净宽16m，闸墩厚3.5m，溢流堰顶高程60.5m，按分层分块图，最大浇筑量在大坝底部，单仓浇筑量约1200m3。
2、低温季节混凝土施工
由于大坝混凝土施工工程量大，工期紧、任务重，为了满足各节点工期要求，大坝混凝土必须在低温季节进行施工。受浇筑强度限制，单仓浇筑需时约20小时，因昼夜温差较大，所以如何制定切实可行的低温季节温控措施，保证冬季夜间低温时段混凝土成型质量就成为了非常重要和突出的问题。
三、混凝土低温季节施工的原理
混凝土拌和物浇灌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，也就是完全由液相变为固相时，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（即早期受冻破坏）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，又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。
四、主要施工措施
在低温时段加强气象信息收集、整理工作，一旦连续5天平均气温到达5℃以下或者最低气温连续5天在-3℃以下时，采用如下冬季混凝土浇筑方案。
1. 混凝土原材料的选择：
⑴、选用抗冻性高的水泥：我国各种水泥抗冻性高低次序如下：硅酸盐水泥＞普通硅酸盐水泥＞矿渣硅酸盐水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。在低温季节混凝土施工时，经综合考虑，水泥要优先选用P.O42.5普通硅酸盐水泥。
⑵、粗骨料选用
标准料，并应极配良好、坚硬，进行压碎和级配试验，合格后方可投入使用。
⑶、掺入提高抗冻性效果显著的外加剂，如减水剂、引气剂等。
⑷、混凝土配合比调整
本工程混凝土抗冻等级F50，施工时应尽量降低水灰比，因为水化反应所需水份只占水泥重量的25～30％，但为了满足施工和易性的要求，常常将水量加大到50～60％，甚至更大。用水量大大超过水泥水化反应的实际水量．而且是游离态存在于混凝土中，游离水越多，孔隙就越多，密实度就越小，因而就会降低混凝士的抗冻能力，甚至结冰。所以低温季节进行混凝土施工时，一定要控制好水灰比。根据经验：当抗冻等级F50的混凝土无引气剂时，不应大于0.55；掺引气剂时，不应大于0.60；本工程掺引气剂水灰比采用0.55。
2、施工过程控制
⑴、已浇筑好的仓面及时覆盖保温薄膜
本工程采用薄膜覆盖保温，薄膜宽2m，能在混凝土浇筑中对已收仓部位进行及时覆盖，起到保水、保温作用，经三个冬季使用，效果较好。
⑵、拆模时间控制
混凝土随温度降低，终凝时间延长，为保证混凝土成型质量，必须在低温时段延长拆模时间。计算过程如下：
混凝土的绝热温升
式中：T（t）——混凝土龄期为t时的绝热温升（℃）
W——每m3混凝土的胶凝材料用量，取水泥123kg/m3，粉煤灰52 kg/m3，W=123+K52，K为系数取0.3。
Q——胶凝材料水化热总量，取：P.O42.5 461 KJ/kg
C——混凝土的比热：取0.96KJ/（kg.℃）
ρ——混凝土的重力密度，取2400 kg/ m3
m——与水泥品种浇筑强度有关的系数，取0.4。
t——混凝土龄期（d）
T（1）= =9.13℃
T（2）= =15.27℃
混凝土温降系数ξ（t）
浇筑层厚度按2.5m计算，查表推算，1天龄期时取0.7，2天龄期时取0.69。混凝土根据实测入仓最低温度按12℃计算：
混凝土内部温度
式中： ——混凝土内部的最高温度
——混凝土的浇筑温度
——在龄期t时混凝土的绝热温升
——在龄期t时的温降系数
℃
℃
养护时段（2d）混凝土内部平均温度T=20.5℃
表面温度计算：
本工程拟采用的保温措施是：砼表面覆盖一层塑料薄膜，塑料薄膜厚度0.1mm左右。
式中： ——龄期为t时，混凝土的表面温度
——龄期为t时，大气的平均温度
——龄期为t时，混凝土中心温度与外界气温之差
H——混凝土的计算厚度
——混凝土的虑厚度
——混凝土的导热系数：
——保温层的传热系数
根据工程所在地1-2月日平均气温低值6℃计算，拆模时间约62小时。如拆模时发现有粘模现象，立即停止施工，尤其是上下游外露坝面。夜间及气温突变时禁止拆模。
⑶、加大各档骨料储存量
为防止冰冻天气出现影响骨料质量，加大料场骨料储存及堆高，当低温天气出现时，采用料场含水量低的骨料拌制混凝土，如遇雪天，应对骨料堆利用彩条布遮盖，确保混凝土质量。
⑷、加强气象信息、坝体温度收集工作
密切关注气温变化，如遇寒潮或极端气温以及下雪天气出现，立即加强新浇块保温工作，必要时在原保温薄膜上加盖棉毯。确保坝体混凝土质量。同时与观测单位加强联系，随时掌握坝体实际温度，做好新浇块拆模、保温工作。
⑸、如遇极端气温出现，在不具备浇筑条件的情况下停止浇筑施工，并立即加强新浇块的保温工作。
五、小结
低温季节混凝土施工还有很多的方法，如骨料加热，仓面暖棚，混凝土内部通水加热等等，但成本偏高，本文所提方案，是根据工程所在地气候条件及现场条件制定的，经过3个冬季的实施，证明方案可行，施工比较简易，成本较低，效果较好，为以后在类似地区、低温季节浇筑大体积混凝土积累了大量数据与经验。
参考文献：
[1]《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）
[2]《水利水电工程施工手册》（第四版）
论文作者:王建辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
标签：混凝土论文; 低温论文; 水化论文; 骨料论文; 水泥论文; 强度论文; 温度论文; 《防护工程》2018年第8期论文;