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?；炷寥藗}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。
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