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瑪納斯河水利工程冬季混凝土施工的防凍處理措施

 

 

 

1、概述
    新疆瑪納斯河流域位于天山北麓準葛爾盆地南緣,南起依連哈比爾尕山北麓分水嶺,北接古爾班通古特大沙漠,地處歐亞大陸腹地,東經85°01 ~86°32 ,北緯43°27 ~45°21 ,遠離海洋,氣候干燥,屬于典型的大陸性氣候,年平均氣溫多在6℃~7℃之間,冬季寒冷.平均氣溫在-20℃左右,極端最低氣溫可達一43℃。瑪納斯河是新疆北部地區最大的內陸河,全長約420km,多年平均徑流量12.8億立方米。
    瑪納斯河渠首第一總分水閘(以下簡稱“分水閘”)坐落于瑪納斯河紅山嘴渠首引水樞紐下游1.5km處。共設閘門6孔,設計總過水流量145m3/s,主要是向瑪河下游石河子市和沙灣、瑪納斯縣等城鎮以及各農牧團場提供工業和農業灌溉用水分水任務。分水閘因分水任務繁重,全年過水期長,所以改建工程主要放在冬季進行,給工程施工帶來很大困難。
2、混凝土受凍問題分析
    2.1 溫度對混凝土強度的影響
    混凝土澆灌后,由于水泥的水化作用逐漸凝結并有較高的溫度。而水泥水化作用的速度除與混凝土組合材料和配合比有關外.主要是隨著環境溫度的高低而變化。當溫度升高時,水化作用加快,強度增長也快;當溫度降低時,水化作用放慢,強度增長也慢;當溫度降至0℃以下時,水泥水化作用基本停止,強度也不再上升,體積膨脹約9% ,同時產生大約25kN/m的冰脹應力。這個應力值一般大于混凝土澆筑后內部形成的初期強度值,致使混凝土受到程度不同的早期破壞而降低強度。
    2.2 預防混凝土早期受凍的理論依據
    在冬季混凝土施工中.水的形態變化是影響混凝土強度增長的關鍵因素。相關資料表明。新澆灌的混凝土立刻凍結時,有80%以上的水變成冰,液相不足20% .水化反應極其微弱;當混凝土經過24h的標準養護后再凍結,只有60% 的水變成冰,即使溫度降至-40℃以下,還有40% 的水未轉變為固相,水化作用也能繼續進行。
    另外,受凍前混凝土養護期不同,其強度增長幅度也是不相同的,當混凝土在受凍前只有1h的養護期,強度損失會超過50%,在受凍前得到6h的養護期.強度損失不超過20% ,對于養護期較長的混凝土受凍后,后期強度基本不受影響。由此可見,混凝土在澆灌后要有一段養護期,對加速水化作用極為重要.只要混凝土在零上氣溫條件下養護一定時間。使混凝土有一定的水化時間,就不怕凍害的影響,因而應預防早期凍害。
3、混凝土施工防凍方法及處理措施
    分水閘位于瑪納斯河出山口紅山嘴段.環境氣溫比下游石河子市
    低5℃左右。為了不影響分水閘的正常運行,改建工程只能選擇在冬季停水期施工,施工現場環境氣溫在零下1O~20℃左右。為了保證工程的質量和工期,必須要在施工過程中采取行之有效的防凍措施。
    3.1 選擇適當的水泥品種
    因分水閘施工現場環境溫度低,澆好的混凝土溫度下降很快,所以選用早強硅酸鹽水泥,這種水泥水化熱反應早,早期強度提高快,三天的強度大約等于普通硅酸鹽水泥7天的強度,效果明顯。
    3.2 選擇最佳混凝土配合比
    為了加強水泥的水化熱作用,選擇降低水灰比,也就是減少游離水,增加水泥用量,從而增加水化熱量,減短齡期,使強度增長更快。
    3.3 外加劑的選擇和使用
    在混凝土中摻加防凍劑和早強劑,使混凝土能在負溫下硬化.并能使混凝土在規定的時間內達到足夠的早期強度。另外。增加含氣量.混凝土中加人大約5%左右的含氣量,可以截斷滲水通道,使孔隙互相封閉形成連貫毛細孔.從而提高混凝土內密實性和耐久性。
    外加劑的摻量經過試驗確定,是水泥用量的5%左右,少摻無效。
    多摻反而會影響混凝土強度。配制混凝土的水溶液的濃度.隨混凝土的澆筑溫度與養護溫度而定,溫度越低,需要的溶液濃度就越高。外加劑加熱在稀釋桶內進行,稀釋外加劑的水最好使用熱水,熱水溫度以不喪失外加劑的作用為限。
    3.4 施工原材料的保溫
    分水閘施工現場天氣寒冷,經常出現雨雪風天氣,暴露在空氣中的粗細骨料溫度太低,不利于混凝土拌和物的水化熱作用,因此采取以下措施對施工原材料進行保溫:
    (1)對砂石料進行保溫儲存;
    (2)在料場搭設暖棚,避免砂石料暴露在外;
    (3)天氣特別寒冷時,在暖棚內對砂石料進行加熱保溫。
    3.5 混凝土拌和物的加熱
    在拌和前對水、砂石骨料等混凝土原材料進行加熱。混凝土在攪拌、運輸和澆筑以后,還蓄有相當的熱量,具有適當的溫度,并在一定的養護條件下硬化,逐步增長到所要求的強度,能使混凝土不致受到凍害,效果明顯。
    (1)拌合水的加熱
    對混凝土拌合材料進行加熱時優先選擇加熱水.水的加熱溫度一般不超過8O℃ ,加熱的水不能與水泥直接接觸,以免引起水泥的速凝與假凝。當將水加熱到最高溫度時還滿足不了混凝土拌合溫度的要求時,再考慮加熱骨料。拌和時當熱水超過60℃時,需要改變加料順序,先將水和骨料拌和,再加水泥,以免假凝。
    (2)拌合料的加熱
    拌和前對砂石骨料等拌和物進行加熱,不僅有效的去除了骨料中夾雜的冰塊雪團.還使骨料中因受凍而結成的料塊松散.更利于骨料的拌合也提高了拌和物的質量。
    水泥不允許以任何方式加熱。
    3.5 混凝土施工中的溫控措施
    (1)混凝土運輸
    分水閘地處公路旁邊,施工現場場地開闊,交通便利,距離攪拌機大約0.2km 右右。實驗表明,混凝土在此段運輸過程中溫度損失大約1℃左右。因此要求混凝土運輸車輛運輸速度要快,一次到位,盡量避免混凝土倒運.盡量減少混凝土在運輸過程中的溫度損失。
    (2)混凝土的澆筑
    分水閘改建工程的主體工程是閘墩的澆筑,屬于大體積現澆工程。采取快鋪料、快振搗、一次成型、及時覆蓋的快速施工方法。混凝土人倉時盡量做到連續人倉,最好能一次入倉,快供料,縮短時間,有效的減少混凝土溫度損失,避免表層受凍。
    因施工現場晝夜溫差大,施工時間盡量安排在白天進行。
    (3)施工縫處理
    混凝土施工縫縫面處理采取干法施工,一律采用人工手釬鑿毛,用高壓風槍吹干凈,并及時覆蓋稻草保溫。
    (4)混凝土的養護
    混凝土澆筑后需要有一定的養護期以使其強度逐漸上升,而環境溫度對混凝土的養護影響很大,在常溫施工條件下用灑水養護即可,但在寒冷的冬季施工條件下很難達到這一點。結合分水閘施工現場環境和工程實際情況,采取澆筑后在混凝土表面覆蓋一層草簾子以起到保溫的作用,并灑水以保持表面濕潤,效果明顯。
4、結束語
    瑪納斯河流域具有相對獨特的氣候和地質等特征,分水閘改建工程施工中采取的幾種防凍處理措施,都有一定的環境局限性,其適用范圍受一定的環境條件制約。因此要根據實際情況做具體分析,采取有效的施工防凍措施,才能保證冬季混凝土施工質量。

作者:    更新日期: 2017/7/20   瀏覽次數: 4017次

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