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摘要：随着社会的发展，水利工程项目越来越多，对水利行业的要求也是越来越高。水利工程项目一般工期长，工程量大，所以很多时候需要在冬季进行施工。特别是北方寒冷地区，冬季时间长，气温低，加大了施工的难度，制约了水利建设的发展。所以进行冬季施工是必然的选择，在施工中混凝土是一个非常重要的部分，对其进行防冻型研究具有非常重要的意义。本文分析了水利工程混凝土防冻性的相关方面。
关键词：水利工程；混凝土；防冻性
中图分类号：TV文献标识码： A
引言
由于水利工程建设的特殊性，其建设的周期长，施工的任务艰巨。因此，为了更好的保证水利工程在夏季具备良好的使用效果，冬季水利工程施工往往是不可避免的。冬季水利工程施工的过程中，温度对水利工程混凝土施工影响是非常明显的。这是因为在冬季水利工程混凝土施工的时候，低温对混凝土的水化作用影响明显，混凝土的凝结时间延长。因此，加大对水利工程冬季混凝土施工的研究，有着重要的理论和现实意义。
1、混凝土的组成
水泥混凝土的组成是水泥、水和骨料按一定比例配合，经过搅拌而成的一种混合物，有些时候也可以对其适当的添加一些外加剂。
骨料是组成混凝土的骨架部分，通常的情况下骨料是不与胶凝材料和水起化学反应,所以也将其称为惰性材料。在实际的试验中也可以知道骨料不是完全属于惰性的，混凝土的相关性能还会受到它的物理性质、热性质和化学性质的直接影响的。
混凝土的组成是多部分的，去除粗骨料，剩下的部分叫水泥砂浆，然后在将水泥砂浆之中的细骨料去除，将剩下的部分称为水泥净浆或者水泥浆。水泥净浆的质量直接影响着混凝土的质量和性能。水泥标号与水灰比决定了水泥净浆的质量。
混凝土中有很多的化学外加剂，掺用外加剂到混凝土中，能够使得混凝土的流变性能、凝结时间和含气量,都发生很大的改变，使得混凝土的机械强度得到很大的提高，同时抵抗各种化学作用。现在很多国家已将外加剂与水泥、砂、石、水并列为混凝土的五大组分。
2、冰冻对水工混凝土建筑物的破坏
水工混凝土建筑如果发生冰冻破坏的现象主要体现是表面酥松,呈现片层脱落,降低建筑的强度，从而影响到正常使用。混凝土是由水泥浆砂以及骨料组成，这些因素都是具有微细毛孔的多孔体。搅拌混凝土时，对于它的和易性必须要有一定保证，所以需要加入一些拌合水，保证水泥的水化水小于它。多出的水就会滞留在混凝土中,在连通的毛细孔中,占据了一些体积。其也就是混凝土受冻害的主要内在因素。水在液体和固体的两个状态下，体积是不同的，水遇冷变成固体，就会增加体积，发生膨胀，破坏内部结构。混凝土处于保水状态时,当毛细孔中的水结冰，胶凝孔中的水就处于过冷状态。因为混凝土孔隙中形成冰核时温度是非常低的，大概在零下的78度左右。交凝孔中处于过冷状态的水分因为其蒸汽压高于同温度下冰的蒸汽压而向毛细孔中冰的界面处渗透，于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。长期如此，就会形成很大的破坏。
3、影响混凝土抗冻性的主要因素
3.1、水灰比
混凝土孔隙和结构是受到水灰比的直接影响的。不断提升水灰比，就会增加水饱和孔体积，增加平均孔径，使得混凝土具有较低的抗冻性。
3.2、含气量
混凝土抗冻性中一个非常重要的影响因素是含气量，特别是在添加引气剂后产生的微细孔洞,会大大提升抗冻性。这些细微的气孔相互没有连通性，当毛细孔的水受冻的时候，使得静水压力得到很大的缓解，达到降压的目的。
3.3、混凝土的饱水状态
混凝土冻害中饱水程度也是非常重要的因素，一般情况下，总孔隙体积大于含水量，就不会形成冻结膨胀压力。混凝土完全饱水的时候，也是冻结膨胀压力最大的时候。当地的环境以及气候、混凝土结构直接影响着混凝土的饱水度。
3.4、外加剂及掺合料的影响
减水剂、引气剂及引气减水剂等外加剂具有高山混凝土抗冻性的作用。混凝土含气量是靠引气剂来增加的，水灰比是由减水剂来降低的，减小孔隙数能够使得混凝土抗冻性得到很大的提高。
4、冻害形态
4.1、裂缝
一般情况下混凝土冻害的初期表现是发生细微裂缝，出现的比较多的裂缝包括混凝土全部表面上出现地图状的纹样裂缝，或者是在结构上出现的接缝，或者是沿着构造裂缝出现的裂缝等。随着时间的增加，裂缝不断的增加，最终会在连接上出现剥落的现象。发生裂缝主要是因为水泥浆或骨料的空隙中水分的冻结膨胀，特别是在沿着水容易侵入的混凝土接缝或构造裂缝中最容易发生裂缝。
4.2、侵蚀脱皮
凍害最为常见的形态是侵烛脱皮。不太严重的时候混凝土表面的薄水泥浆膜被剥开,将其称为剥落。侵烛脱皮起先是在混凝土表面的水泥浆、砂浆的剥离。侵烛脱皮最容易发生在水利工程中防波堤上日照很好且受水供给的部位。
4.3、粗骨料露出
水利工程中海岸挡土墙侧面的粗骨料水泥装剥离它的剥离的水泥浆是完整的，并且其露出的骨料都没有收到任何损伤。
露出粗骨料的主要原因是因为水泥浆和粗骨料的界面剥离。在浇筑后的早期很容易形成吸附膜，所以一定要控制骨料和水泥浆表面保持湿润，不然是很难恢复复界面的吸附强度。混凝土表面的粗骨料和水泥梁在夏季的时候很容易受到干燥的气候影响降低吸附强度，侵入粗骨料和水泥浆的界面水分因为受到冬季冻结的影响，从而发生膨胀，其也是作为产生剥离的原因。
4.4、崩出
崩出主要是因为混凝土表面附近强度低的多孔质骨料冻结膨胀，从而使得外侧的水泥架成分剥落，产生了一种弧坑状的凹陷。崩出早期是残存细微裂缝包围的圆锥形水泥浆。随着时间的增加，不断的增加骨料的损伤，到了最后阶段骨料完全消失只留下洞穴。骨料和水泥浆是一样的，空隙中的水分冻结发生膨胀，当骨料的强度小于水压时就会发生破坏。混凝土表面对膨胀抵抗少并朝向外侧的骨料,因膨胀压力挤压骨料外侧的水泥浆而产生崩出。
5、水利工程混凝土防冻技术
5.1、做好混凝土的选料与配制
在水利工程冬季建设的时候，混凝土的配制要选用抗冻性能强的水泥。当前我们国家生产的水泥抗冻性能最强的是硅酸盐水泥，而粉煤灰硅酸盐水泥的抗冻性能最弱。在冬季水利工程混凝土施工的时候，要选用硅酸盐水泥，或者选用普通的硅酸盐水泥。而且所选用的水泥标号要大于32.5号。每平方米混凝土水泥的用量要大于300kg每立方米。混凝土的水灰比要小于0.6。在混凝土配制的过程中，要通过使用掺合材料来提升混凝土的抗冻、抗渗性能。常用的有减水剂、防冻剂等。在混凝土配制选用骨料的时候，一定要选择清洁的骨料，骨料中不能含有冰冻以及因为低温产生冻裂的物质。在水利工程混凝土冬季施工的过程中，为了降低冻害对混凝土施工质量的影响，需要把配合比中的用水量降至最低的限度，例如通过控制坍落度加入减水剂的方法来实现。
5.2、提升混凝土的搅拌质量
做好混凝土配合比的调整，当气温在零摄氏度左右的时候，通过选用合适标号的水泥来提升混凝土的抗效果。相关的试验结构表明，强硅酸盐水泥的抗冻性能较好，因为水泥水化热较大，并且早期的时候水化热的释放强度高，一般3天时的抗压强度是普通水泥七天时的抗压强度，因此在冬季使用有着良好的效果。其次，要最大程度上降低水灰比例，通过提升水泥的用量，增加水化热的产生，减少龄期强度所需的时间。再次，通过掺用引气剂在保持混凝土配合比例不变的前提下，增加水泥浆的体积，进而实现拌和物流动性的提升，通过改善混凝土的粘聚性与保水性，来有效的提升混凝土的抗冻性能。也可以通过掺加早强外加剂，来缩短水利工程混凝土凝结所需的时间，提升早期的混凝土强度。通过选择颗粒硬度大的集料，使混凝土的热膨胀系数接近于周围砂浆膨胀系数，降低裂缝等问题的出现。
5.3、优化混凝土的运输与浇筑环境
在混凝土运输的时候，要科学的选择混凝土搅拌机的摆放位置，最大程度上缩短混凝土运输的距离，而且要选择最短、最合适的运输路线。使用合适的运输设备与保温材料，降低温度等对混凝土质量产生的不利影响。在冬季混凝土浇筑之前，首先要清除掉模板与钢筋表面的一些杂物，尤其是对于新老混凝土的交接位置更要做好全面的清理。在施工环境温度低于零下十摄氏度的时候，要使用暖棚法将钢筋加热到正常温度。水利工程混凝土的灌注温度不能够低于五摄氏度，一些细薄截面的关注温度要大于十摄氏度。在冬季混凝土浇筑的过程中，要避免过振与漏振，以避免出现分层、泌水等问题的出现。
5.4、混凝土浇筑
1)要保证混凝土入模的温度，所以一般情况下需要对混凝土进行充分覆盖，一般采用草毡、岩棉的方式，从而使得混凝土固化的过程和规定的强度都能够达到相应的效果。
2)蓄热保温法，主要是通过保温结构对水化热的温度进行保持，进一步的实现混凝土固结，从而使得在凝固过程中不会受到外界自然低温的侵袭。
3)综合应用掺外加剂和综合蓄热法，进行冬季施工的时候，会常常使用的方法是将掺外加剂和综合蓄热法综合使用，这样做需要的防冻剂很少，也能够保证混凝土的质量，同时加快了工程的进度。
5.5、加大对冬季混凝土施工后的养护
针对水利工程冬季施工混凝土易受低温影响的特点，在养护的时候需要改变常规的养护方法，晚间浇筑的混凝土，需要在第一时间做好现场人工振浆、抹平的处理。在压砂整平以后覆以保温层，等到白天温度上升到零度以上的时候，再完成最后一道抹面与压纹。在水利工程混凝土铺筑完成以后，使用蓄热法保温进行混凝土的养护，需要加厚盖好，降低空气对流对混凝土凝结的影响。通过使用抗冻剂来提升混凝土的施工质量，在外露的表面通过使用彩胶布彩胶布加草袋覆盖的方法，禁止浇水养护。在水利工程混凝土养护初期的温度，要高于防冻剂规定的温度，如果不能达到这一规定的温度时，需要通过一定的保温措施来辅以实施。在遇到雨雪、冷空气等天气的时候，要停止混凝土的施工。
结束语
在水利工程施工的过程中，随着混凝土施工技术和工艺的不断发展，冬季混凝土施工技术正在不断的研究和创新中。为了更好的提升水利工程混凝土冬季施工的质量，需要按照水利工程所处区域的具体状况，通过有效的混凝土施工质量管理手段和温度控制手段，保证混凝土冬季施工质量的标准化，以此来更好的推动我国水利工程施工质量的快速高效发展。
参考文献
[1]张守杰,李向东,马耀辉,熊复慧.水工混凝土防冻性的研究[J].低温建筑技术,2014,01:8-10.
[2]赵发起.水利工程冬期混凝土施工研究[D].大连理工大学,2013.
[3]袁國强.关于水利工程冬季施工技术的探讨[J].黑龙江科技信息,2012,29:273.
关键词：水利工程；混凝土；防冻性
中图分类号：TV文献标识码： A
引言
由于水利工程建设的特殊性，其建设的周期长，施工的任务艰巨。因此，为了更好的保证水利工程在夏季具备良好的使用效果，冬季水利工程施工往往是不可避免的。冬季水利工程施工的过程中，温度对水利工程混凝土施工影响是非常明显的。这是因为在冬季水利工程混凝土施工的时候，低温对混凝土的水化作用影响明显，混凝土的凝结时间延长。因此，加大对水利工程冬季混凝土施工的研究，有着重要的理论和现实意义。
1、混凝土的组成
水泥混凝土的组成是水泥、水和骨料按一定比例配合，经过搅拌而成的一种混合物，有些时候也可以对其适当的添加一些外加剂。
骨料是组成混凝土的骨架部分，通常的情况下骨料是不与胶凝材料和水起化学反应,所以也将其称为惰性材料。在实际的试验中也可以知道骨料不是完全属于惰性的，混凝土的相关性能还会受到它的物理性质、热性质和化学性质的直接影响的。
混凝土的组成是多部分的，去除粗骨料，剩下的部分叫水泥砂浆，然后在将水泥砂浆之中的细骨料去除，将剩下的部分称为水泥净浆或者水泥浆。水泥净浆的质量直接影响着混凝土的质量和性能。水泥标号与水灰比决定了水泥净浆的质量。
混凝土中有很多的化学外加剂，掺用外加剂到混凝土中，能够使得混凝土的流变性能、凝结时间和含气量,都发生很大的改变，使得混凝土的机械强度得到很大的提高，同时抵抗各种化学作用。现在很多国家已将外加剂与水泥、砂、石、水并列为混凝土的五大组分。
2、冰冻对水工混凝土建筑物的破坏
水工混凝土建筑如果发生冰冻破坏的现象主要体现是表面酥松,呈现片层脱落,降低建筑的强度，从而影响到正常使用。混凝土是由水泥浆砂以及骨料组成，这些因素都是具有微细毛孔的多孔体。搅拌混凝土时，对于它的和易性必须要有一定保证，所以需要加入一些拌合水，保证水泥的水化水小于它。多出的水就会滞留在混凝土中,在连通的毛细孔中,占据了一些体积。其也就是混凝土受冻害的主要内在因素。水在液体和固体的两个状态下，体积是不同的，水遇冷变成固体，就会增加体积，发生膨胀，破坏内部结构。混凝土处于保水状态时,当毛细孔中的水结冰，胶凝孔中的水就处于过冷状态。因为混凝土孔隙中形成冰核时温度是非常低的，大概在零下的78度左右。交凝孔中处于过冷状态的水分因为其蒸汽压高于同温度下冰的蒸汽压而向毛细孔中冰的界面处渗透，于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。长期如此，就会形成很大的破坏。
3、影响混凝土抗冻性的主要因素
3.1、水灰比
混凝土孔隙和结构是受到水灰比的直接影响的。不断提升水灰比，就会增加水饱和孔体积，增加平均孔径，使得混凝土具有较低的抗冻性。
3.2、含气量
混凝土抗冻性中一个非常重要的影响因素是含气量，特别是在添加引气剂后产生的微细孔洞,会大大提升抗冻性。这些细微的气孔相互没有连通性，当毛细孔的水受冻的时候，使得静水压力得到很大的缓解，达到降压的目的。
3.3、混凝土的饱水状态
混凝土冻害中饱水程度也是非常重要的因素，一般情况下，总孔隙体积大于含水量，就不会形成冻结膨胀压力。混凝土完全饱水的时候，也是冻结膨胀压力最大的时候。当地的环境以及气候、混凝土结构直接影响着混凝土的饱水度。
3.4、外加剂及掺合料的影响
减水剂、引气剂及引气减水剂等外加剂具有高山混凝土抗冻性的作用。混凝土含气量是靠引气剂来增加的，水灰比是由减水剂来降低的，减小孔隙数能够使得混凝土抗冻性得到很大的提高。
4、冻害形态
4.1、裂缝
一般情况下混凝土冻害的初期表现是发生细微裂缝，出现的比较多的裂缝包括混凝土全部表面上出现地图状的纹样裂缝，或者是在结构上出现的接缝，或者是沿着构造裂缝出现的裂缝等。随着时间的增加，裂缝不断的增加，最终会在连接上出现剥落的现象。发生裂缝主要是因为水泥浆或骨料的空隙中水分的冻结膨胀，特别是在沿着水容易侵入的混凝土接缝或构造裂缝中最容易发生裂缝。
4.2、侵蚀脱皮
凍害最为常见的形态是侵烛脱皮。不太严重的时候混凝土表面的薄水泥浆膜被剥开,将其称为剥落。侵烛脱皮起先是在混凝土表面的水泥浆、砂浆的剥离。侵烛脱皮最容易发生在水利工程中防波堤上日照很好且受水供给的部位。
4.3、粗骨料露出
水利工程中海岸挡土墙侧面的粗骨料水泥装剥离它的剥离的水泥浆是完整的，并且其露出的骨料都没有收到任何损伤。
露出粗骨料的主要原因是因为水泥浆和粗骨料的界面剥离。在浇筑后的早期很容易形成吸附膜，所以一定要控制骨料和水泥浆表面保持湿润，不然是很难恢复复界面的吸附强度。混凝土表面的粗骨料和水泥梁在夏季的时候很容易受到干燥的气候影响降低吸附强度，侵入粗骨料和水泥浆的界面水分因为受到冬季冻结的影响，从而发生膨胀，其也是作为产生剥离的原因。
4.4、崩出
崩出主要是因为混凝土表面附近强度低的多孔质骨料冻结膨胀，从而使得外侧的水泥架成分剥落，产生了一种弧坑状的凹陷。崩出早期是残存细微裂缝包围的圆锥形水泥浆。随着时间的增加，不断的增加骨料的损伤，到了最后阶段骨料完全消失只留下洞穴。骨料和水泥浆是一样的，空隙中的水分冻结发生膨胀，当骨料的强度小于水压时就会发生破坏。混凝土表面对膨胀抵抗少并朝向外侧的骨料,因膨胀压力挤压骨料外侧的水泥浆而产生崩出。
5、水利工程混凝土防冻技术
5.1、做好混凝土的选料与配制
在水利工程冬季建设的时候，混凝土的配制要选用抗冻性能强的水泥。当前我们国家生产的水泥抗冻性能最强的是硅酸盐水泥，而粉煤灰硅酸盐水泥的抗冻性能最弱。在冬季水利工程混凝土施工的时候，要选用硅酸盐水泥，或者选用普通的硅酸盐水泥。而且所选用的水泥标号要大于32.5号。每平方米混凝土水泥的用量要大于300kg每立方米。混凝土的水灰比要小于0.6。在混凝土配制的过程中，要通过使用掺合材料来提升混凝土的抗冻、抗渗性能。常用的有减水剂、防冻剂等。在混凝土配制选用骨料的时候，一定要选择清洁的骨料，骨料中不能含有冰冻以及因为低温产生冻裂的物质。在水利工程混凝土冬季施工的过程中，为了降低冻害对混凝土施工质量的影响，需要把配合比中的用水量降至最低的限度，例如通过控制坍落度加入减水剂的方法来实现。
5.2、提升混凝土的搅拌质量
做好混凝土配合比的调整，当气温在零摄氏度左右的时候，通过选用合适标号的水泥来提升混凝土的抗效果。相关的试验结构表明，强硅酸盐水泥的抗冻性能较好，因为水泥水化热较大，并且早期的时候水化热的释放强度高，一般3天时的抗压强度是普通水泥七天时的抗压强度，因此在冬季使用有着良好的效果。其次，要最大程度上降低水灰比例，通过提升水泥的用量，增加水化热的产生，减少龄期强度所需的时间。再次，通过掺用引气剂在保持混凝土配合比例不变的前提下，增加水泥浆的体积，进而实现拌和物流动性的提升，通过改善混凝土的粘聚性与保水性，来有效的提升混凝土的抗冻性能。也可以通过掺加早强外加剂，来缩短水利工程混凝土凝结所需的时间，提升早期的混凝土强度。通过选择颗粒硬度大的集料，使混凝土的热膨胀系数接近于周围砂浆膨胀系数，降低裂缝等问题的出现。
5.3、优化混凝土的运输与浇筑环境
在混凝土运输的时候，要科学的选择混凝土搅拌机的摆放位置，最大程度上缩短混凝土运输的距离，而且要选择最短、最合适的运输路线。使用合适的运输设备与保温材料，降低温度等对混凝土质量产生的不利影响。在冬季混凝土浇筑之前，首先要清除掉模板与钢筋表面的一些杂物，尤其是对于新老混凝土的交接位置更要做好全面的清理。在施工环境温度低于零下十摄氏度的时候，要使用暖棚法将钢筋加热到正常温度。水利工程混凝土的灌注温度不能够低于五摄氏度，一些细薄截面的关注温度要大于十摄氏度。在冬季混凝土浇筑的过程中，要避免过振与漏振，以避免出现分层、泌水等问题的出现。
5.4、混凝土浇筑
1)要保证混凝土入模的温度，所以一般情况下需要对混凝土进行充分覆盖，一般采用草毡、岩棉的方式，从而使得混凝土固化的过程和规定的强度都能够达到相应的效果。
2)蓄热保温法，主要是通过保温结构对水化热的温度进行保持，进一步的实现混凝土固结，从而使得在凝固过程中不会受到外界自然低温的侵袭。
3)综合应用掺外加剂和综合蓄热法，进行冬季施工的时候，会常常使用的方法是将掺外加剂和综合蓄热法综合使用，这样做需要的防冻剂很少，也能够保证混凝土的质量，同时加快了工程的进度。
5.5、加大对冬季混凝土施工后的养护
针对水利工程冬季施工混凝土易受低温影响的特点，在养护的时候需要改变常规的养护方法，晚间浇筑的混凝土，需要在第一时间做好现场人工振浆、抹平的处理。在压砂整平以后覆以保温层，等到白天温度上升到零度以上的时候，再完成最后一道抹面与压纹。在水利工程混凝土铺筑完成以后，使用蓄热法保温进行混凝土的养护，需要加厚盖好，降低空气对流对混凝土凝结的影响。通过使用抗冻剂来提升混凝土的施工质量，在外露的表面通过使用彩胶布彩胶布加草袋覆盖的方法，禁止浇水养护。在水利工程混凝土养护初期的温度，要高于防冻剂规定的温度，如果不能达到这一规定的温度时，需要通过一定的保温措施来辅以实施。在遇到雨雪、冷空气等天气的时候，要停止混凝土的施工。
结束语
在水利工程施工的过程中，随着混凝土施工技术和工艺的不断发展，冬季混凝土施工技术正在不断的研究和创新中。为了更好的提升水利工程混凝土冬季施工的质量，需要按照水利工程所处区域的具体状况，通过有效的混凝土施工质量管理手段和温度控制手段，保证混凝土冬季施工质量的标准化，以此来更好的推动我国水利工程施工质量的快速高效发展。
参考文献
[1]张守杰,李向东,马耀辉,熊复慧.水工混凝土防冻性的研究[J].低温建筑技术,2014,01:8-10.
[2]赵发起.水利工程冬期混凝土施工研究[D].大连理工大学,2013.
[3]袁國强.关于水利工程冬季施工技术的探讨[J].黑龙江科技信息,2012,29:273.