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[摘要]近年來,我國農業水利工程發展較快,鋼筋混凝土已成為水利工程的主要形式。為進一步提高農業水利總質量,促進冬季農業水利工程順利實施,解決復雜施工環境下農業水利工程的質量問題,分析總結水利工程在冬季氣候條件下的施工方法,合理控制冬季工程進度,針對特殊氣候條件解決相關問題,以提高混凝土施工質量。
[關鍵詞]農業水利工程;冬期施工;混凝土技術
近年來,國家政府高度重視農業發展,農業水利工程的建設不斷加大,但因各地氣候環境、水土條件等各有差異,對混凝土施工提出了更高的要求。特別是有些地區,需在冬季繼續施工,以便趕出進度,同時降低夏季汛期給水利工程帶來的負面影響,確保施工順利。然而,由于冬季氣候寒冷,混凝土施工所需材料容易受凍,影響混凝土凝固效果,最終導致出現施工裂縫、強度較低等問題。因此,本文對冬季狀態下農業水利工程的混凝土施工技術進行探討分析,以便在冬期施工時能及時做好準備工作,降低不利條件對施工的影響,切實提升施工質量。
1農業水利工程特點
農業水利工程,是以水文學、水力學、工程力學等為基礎,研究利用各類灌溉排水等工程,為農業農田科學利用水資源、降低并消除干旱或洪澇災害影響而提供必要的技術支持,促進農業產業的高質量發展。總體來講,農業水利工程的特點較為明顯。
1.1影響范圍廣。農業水利工程主要圍繞農業用水與環境而建設相關的工程,與其他工程相比,基于農業的水利工程涵蓋范圍較廣,主要包括防洪、農田、發電、航道、港口、供水、排水等工程,很大程度上直接影響著所在區域的環境,與當地經濟發展狀況也有著重要關系。建設農業水利工程不僅可為周邊農業生產服務,還可帶動周圍經濟發展,解決農業建設中的實際問題。
1.2規模較大。一般情況下,農業水利工程由政府投資建設,規模普遍大于一般工程,資金投入量大、使用技術復雜、專業性強,高度重視并按照國家標準嚴格執行。特別是近年來國家政策不斷完善,對水利工程混凝土施工的技術要求更加嚴格。
2冬季環境對水利工程混凝土施工的影響
在冬季,農業水利工程的混凝土施工會受到諸多影響,最常見且最為明顯的影響有如下3種。(1)冬季氣溫偏低,會使混凝土內的水分凝固集結在一起,并順著縫隙轉移。而當大量的水分凝結在中間位置時,往往會引發較為突出的結構問題,嚴重影響水利工程結構穩定性能。(2)受冬季低溫影響,混凝土表面的水分會迅速形成結晶并成固化形態,導致混凝土外層硬化;同時,外加劑也會在外層硬化的作用下,大量吸附混凝土內部的水分,并逐步固化凝結。如此,在內外結晶凝固的作用下,混凝土會出現分層、裂隙等問題,進而影響水利工程的整體結構穩定。(3)銹蝕也是混凝土施工在冬季常見的一個問題。主要表現為:由于受到前述2個原因的影響,混凝土內部的鋼筋經常處于潮濕狀態,結晶水分長期附著在鋼筋表面,會逐漸出現銹蝕,影響鋼筋結構,情況嚴重時甚至會使混凝土內部的鋼筋斷裂。因此,農業水利工程的冬季混凝土施工中,須清楚地認識到可能會出現的問題,在分析其成因的前提下,合理使用技術,有效控制混凝土質量性能,提升冬期施工水平,強化水利工程的穩定程度,切實保障農業水利工程混凝土冬期施工的質量。
3水利工程混凝土在冬期施工中存在的問題
3.1鋼筋氧化裂縫。我國多數地區的冬季氣候寒冷,氣溫偏低,常有雨、雪、霜、冰、大風等各類天氣,施工環境中多數因素不符合規范要求,這種復雜的狀況使空氣中的水含量很高,容易使鋼筋生銹,誘發混凝土體積變大。當鋼筋受到強拉力時,在鋼筋的受力水平線上,容易形成裂縫,特別是在冬季,由于水泥的穩定性較夏季時降低,水分流失速度較快,會導致混凝土內部水灰比的增大,使混凝土強度明顯下降。當混凝土內的水分流失后,就會不斷出現鋼筋受到腐蝕的現象。在混凝土受到足夠的外力影響時,就會出現混凝土裂縫甚至斷裂的問題。
3.2水灰比太大的問題。在冬期施工,通常會遇到混凝土質量不足的問題,其中一個主要原因就是水灰比偏大,在施工過程中沒有得到有效控制,致使混凝土強度沒有達到規定標準。當混凝土水灰配比不規范時,容易出現砂漿脫離的現象;而當水分超過標準時,又容易出現滲透漏水的問題;或者在遇到保水性能不達標時,又容易造成粘性降低的問題。通過這些問題來分析,冬季氣候寒冷,混凝土表面容易起皮,其質量受到嚴重制約,最終還會影響正常使用。
3.3水分轉移導致結構疏散。在冬期施工時,還會遇到混凝土結構受到破壞而分散的問題。這是由于混凝土受到溫度濕度不同的影響,當外界溫度降低時影響了混凝土工程質量;同時,當混凝土承受一定壓力時,其內部水分會發生遷移,使混凝土結構疏散,穩定性能有所降低,最終導致施工質量下降。
4混凝土工程在冬期施工中的技術措施
4.1做好基礎準備工作。提高水泥的選用效率、有效控制水灰配比,是農業水利工程在冬期施工的關鍵所在。通常,冬期施工混凝土工程時,硅酸鹽水泥會被大量使用,且其水灰配比宜小于0.6。在施工建設過程中,特別重視混凝土強度的落實,可通過預先配制好防凍劑的辦法,提高混凝土在冬季復雜環境中抗凍性能,避免低溫條件對工程質量造成不必要的影響。首先要切實考慮施工區域的實際情況,降低配制混凝土過程中的用水量,可根據情況適當增加減水劑;其次,由于冬季澆筑施工時間較長,需考慮當混凝土溫度低于5℃時,可將復合模板拆卸,而當其溫度高于5℃時,要等待混凝土完全凝固后再將復合模板拆除。在冬季混凝土施工過程中,要全面、有效地控制各種施工材料,盡量選用優質、適宜的材料。例如,抗凍性較高的水泥對保證混凝土冬季抗凍效果起到了積極的作用。在冬季混凝土施工過程中,目前可選用硅酸鹽水泥、火山灰或礦渣硅酸鹽水泥,其中混凝土施工采用抗凍性最好的硅酸鹽水泥,可有效提高施工質量。另外,要做好混凝土外加劑的選擇。在選材時,主要是綜合考慮冬季混凝土的抗滲性和抗凍性。在冬季混凝土外加劑中,選用減水劑、促進劑和早強劑可有效地提高混凝土的冬季抗凍性。需注意,冬季混凝土生產過程中所需的骨料需保持良好的清潔度,使用含鉀、鈉等元素的防凍劑可有效提高骨料的使用效果。
4.2保障混凝土材料質量。為提高水利工程抗凍、抗裂、抗滲的性能,施工單位應重視原材料的質量控制。通過提高原材料質量,既能保證混凝土的強度,又能提高混凝土的抗凍、抗裂和抗滲性能,有利于整個水利工程的正常運行。(1)水泥。在選擇水泥時,既要滿足混凝土抗凍、抗裂、抗滲的要求,又要保證水泥具有較小的泌水性、中低水化熱和一定的防腐能力。強度等級一般不低于42.5,水泥品種為硅酸鹽水泥或普通水泥。如某工程采用42.5級普通硅酸鹽水泥,初凝時間185min,終凝時間245min,28d抗壓強度46.7MPa,抗折強度7.8MPa,施工效果良好。(2)砂。通常在冬期施工,可選用中砂、中粗砂,其含泥量通常不大于3%,同時要嚴格控制級配,以便提高混凝土的密實度。(3)粗骨料。粗骨料為卵石或碎石,粒徑嚴格控制在30mm左右,有利于砂漿與石料緊密結合,并將兩者之間的微裂縫控制在最小范圍內,提高混凝土的抗凍性、抗裂性和抗滲性。(4)外加劑。外加劑種類繁多,包括粉煤灰、沸石粉、硅粉等,在具體品種的選擇上,應結合當地實際情況。混凝土外加劑一般選用粉煤灰,摻量約為20%。因為其來源廣、加工方便、成本低,能更好地滿足水利建設的需要。摻加粉煤灰可降低混凝土的泌水效果,提高工程強度,提高水利工程的抗滲性能。(5)外加劑。Hs-107高濃度高效聚羧酸引氣減水劑能引入穩定適宜的微氣泡,改善混凝土的孔結構,提高混凝土的抗裂抗滲性能。(6)膨脹劑。UEA膨脹劑能防止混凝土裂縫,保證水利工程質量。
4.3拌制施工技術措施。在配制骨料前,需提高選擇效率,確保骨料細度符合標準,將其表面附著的灰塵雜質清除干凈,以避免冰雪、雜物及鉀、鈉離子等滲入骨料拌制過程中,保證混凝土強度。在冬季配制混凝土時,應確保配制環境的溫度高于0℃。(1)提高篩分原材料的水平,必要時可使用添加劑。如果添加劑是粉末狀,需將其與水泥混合攪拌;如果添加劑是液體,需將其進行稀釋,再與水泥進行混合攪拌。(2)當配制環境的溫度低于0℃時,可根據情況適當加入早強劑,降低混凝土受到凍害的概率。(3)在攪拌配制混凝土時,還需控制含水率,增加混凝土當中的骨料,將攪拌時間適當延長,以達到所有配制材料的充分攪拌,提高混凝土穩定性能。
4.4澆筑施工技術措施。在混凝土配制攪拌完成后,需進行澆筑施工。此時,應結合農業水利工程的設計要求和現場情況,采取有效的澆筑措施,提高混凝土工程質量。(1)需準確計算配制混凝土與澆筑混凝土兩地之間的距離,以降低運輸過程中混凝土硬化的可能性;如果兩地較遠,可采取在工程區域附近設立攪拌站的方法,達到防止混凝土硬化、降低運輸成本的目的。(2)要提前檢查澆筑施工現場的情況,特別是模板,要清理干凈。交接新舊模板時更要嚴格按照規定進行,防止模板出現裂縫,對已經出現裂縫的模板,要及時排除,予以更換。(3)當澆筑施工遇到風雪天氣時,要通過加設防風網、搭建活動板房、暫停施工等方法,防止冰雪滲入混凝土,確保混凝土水灰配合比的均衡達標。(4)在澆筑施工時,可通過分層控制、及時防凍處理的方法提高混凝土的澆筑質量,提高澆筑施工的質量,以促進混凝土的穩定性能。
4.5施工中的養護技術措施。施工養護,是農業水利工程中的重要環節,可為提高混凝土施工質量、預防隱患等起到積極作用。(1)在澆筑完成后,需及時明確養護重點難點,備足保溫袋、草袋等防凍材料,及時將完工后的混凝土表面覆蓋,以達到保暖效果。(2)在拆除模板后,還需將保溫材料繼續覆蓋一段時間,以確保混凝土完全凝結,經檢驗混凝土質量或強度后再清除保溫材料。這一方法可避免由于拆除模板引發混凝土質量降低的問題。
5結束語
在冬期施工建設農業水利過程時,要提前做好混凝土施工準備、應對低溫問題,切實提高配制、攪拌、澆筑施工水平,建立健全科學高效的施工檢測制度,加大完工后的養護力度,確保農業水利工程在冬期施工的質量達到規定標準。
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作者:郝曉亮 單位:唐山市豐潤區水利局