1 概述
新疆玛纳斯河流域位于天山北麓准葛尔盆地南缘，南起依连哈比尔尕山北麓分水岭，北接古尔班通古特大沙漠，地处欧亚大陆腹地，东经85°01 ～86°32 ，北纬43°27 ～45°21 ，远离海洋，气候干燥，属于典型的大陆性气候，年平均气温多在6℃～7℃之间，冬季寒冷．平均气温在-20℃左右，极端最低气温可达一43℃。玛纳斯河是新疆北部地区最大的内陆河，全长约420km，多年平均径流量12.8亿立方米。
玛纳斯河渠首第一总分水闸(以下简称“分水闸”)坐落于玛纳斯河红山嘴渠首引水枢纽下游1.5km处。共设闸门6孔，设计总过水流量145m³／s，主要是向玛河下游石河子市和沙湾、玛纳斯县等城镇以及各农牧团场提供工业和农业灌溉用水分水任务。分水闸因分水任务繁重，全年过水期长，所以改建工程主要放在冬季进行，给工程施工带来很大困难。
2 混凝土受冻问题分析
2．1 温度对混凝土强度的影响
混凝土浇灌后，由于水泥的水化作用逐渐凝结并有较高的温度。而水泥水化作用的速度除与混凝土组合材料和配合比有关外．主要是随着环境温度的高低而变化。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也快；当温度降低时，水化作用放慢，强度增长也慢；当温度降至0℃以下时，水泥水化作用基本停止，强度也不再上升，体积膨胀约9％ ，同时产生大约25kN／m的冰胀应力。这个应力值一般大于混凝土浇筑后内部形成的初期强度值，致使混凝土受到程度不同的早期破坏而降低强度。
2．2 预防混凝土早期受冻的理论依据
在冬季混凝土施工中．水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键因素。相关资料表明。新浇灌的混凝土立刻冻结时，有80％以上的水变成冰，液相不足20％ ．水化反应极其微弱；当混凝土经过24h的标准养护后再冻结，只有60％ 的水变成冰，即使温度降至－40℃以下，还有40％ 的水未转变为固相，水化作用也能继续进行。
另外，受冻前混凝土养护期不同，其强度增长幅度也是不相同的，当混凝土在受冻前只有1h的养护期，强度损失会超过50％，在受冻前得到6h的养护期．强度损失不超过20％ ，对于养护期较长的混凝土受冻后，后期强度基本不受影响。由此可见，混凝土在浇灌后要有一段养护期，对加速水化作用极为重要．只要混凝土在零上气温条件下养护一定时间。使混凝土有一定的水化时间，就不怕冻害的影响，因而应预防早期冻害。
3 混凝土施工防冻方法及处理措施
分水闸位于玛纳斯河出山口红山嘴段．环境气温比下游石河子市
低5℃左右。为了不影响分水闸的正常运行，改建工程只能选择在冬季停水期施工，施工现场环境气温在零下1O～20℃左右。为了保证工程的质量和工期，必须要在施工过程中采取行之有效的防冻措施。
3．1 选择适当的水泥品种
因分水闸施工现场环境温度低，浇好的混凝土温度下降很快，所以选用早强硅酸盐水泥，这种水泥水化热反应早，早期强度提高快，三天的强度大约等于普通硅酸盐水泥7天的强度，效果明显。
3．2 选择最佳混凝土配合比
为了加强水泥的水化热作用，选择降低水灰比，也就是减少游离水，增加水泥用量，从而增加水化热量，减短龄期，使强度增长更快。
3．3 外加剂的选择和使用
在混凝土中掺加防冻剂和早强剂，使混凝土能在负温下硬化．并能使混凝土在规定的时间内达到足够的早期强度。另外。增加含气量．混凝土中加人大约5％左右的含气量，可以截断渗水通道，使孔隙互相封闭形成连贯毛细孔．从而提高混凝土内密实性和耐久性。
外加剂的掺量经过试验确定，是水泥用量的5％左右，少掺无效。
多掺反而会影响混凝土强度。配制混凝土的水溶液的浓度．随混凝土的浇筑温度与养护温度而定，温度越低，需要的溶液浓度就越高。外加剂加热在稀释桶内进行，稀释外加剂的水最好使用热水，热水温度以不丧失外加剂的作用为限。
3．4 施工原材料的保温
分水闸施工现场天气寒冷，经常出现雨雪风天气，暴露在空气中的粗细骨料温度太低，不利于混凝土拌和物的水化热作用，因此采取以下措施对施工原材料进行保温：
(1)对砂石料进行保温储存；
(2)在料场搭设暖棚，避免砂石料暴露在外；
(3)天气特别寒冷时，在暖棚内对砂石料进行加热保温。
3．5 混凝土拌和物的加热
在拌和前对水、砂石骨料等混凝土原材料进行加热。混凝土在搅拌、运输和浇筑以后，还蓄有相当的热量，具有适当的温度，并在一定的养护条件下硬化，逐步增长到所要求的强度，能使混凝土不致受到冻害，效果明显。
(1)拌合水的加热
对混凝土拌合材料进行加热时优先选择加热水．水的加热温度一般不超过8O℃ ，加热的水不能与水泥直接接触，以免引起水泥的速凝与假凝。当将水加热到最高温度时还满足不了混凝土拌合温度的要求时，再考虑加热骨料。拌和时当热水超过60℃时，需要改变加料顺序，先将水和骨料拌和，再加水泥，以免假凝。
(2)拌合料的加热
拌和前对砂石骨料等拌和物进行加热，不仅有效的去除了骨料中夹杂的冰块雪团．还使骨料中因受冻而结成的料块松散．更利于骨料的拌合也提高了拌和物的质量。
水泥不允许以任何方式加热。
3．5 混凝土施工中的温控措施
(1)混凝土运输
分水闸地处公路旁边，施工现场场地开阔，交通便利，距离搅拌机大约0．2km 右右。实验表明，混凝土在此段运输过程中温度损失大约1℃左右。因此要求混凝土运输车辆运输速度要快，一次到位，尽量避免混凝土倒运．尽量减少混凝土在运输过程中的温度损失。
(2)混凝土的浇筑
分水闸改建工程的主体工程是闸墩的浇筑，属于大体积现浇工程。采取快铺料、快振捣、一次成型、及时覆盖的快速施工方法。混凝土人仓时尽量做到连续人仓，最好能一次入仓，快供料，缩短时间，有效的减少混凝土温度损失，避免表层受冻。
因施工现场昼夜温差大，施工时间尽量安排在白天进行。
(3)施工缝处理
混凝土施工缝缝面处理采取干法施工，一律采用人工手钎凿毛，用高压风枪吹干净，并及时覆盖稻草保温。
(4)混凝土的养护
混凝土浇筑后需要有一定的养护期以使其强度逐渐上升，而环境温度对混凝土的养护影响很大，在常温施工条件下用洒水养护即可，但在寒冷的冬季施工条件下很难达到这一点。结合分水闸施工现场环境和工程实际情况，采取浇筑后在混凝土表面覆盖一层草帘子以起到保温的作用，并洒水以保持表面湿润，效果明显。
4 结束语
玛纳斯河流域具有相对独特的气候和地质等特征，分水闸改建工程施工中采取的几种防冻处理措施，都有一定的环境局限性，其适用范围受一定的环境条件制约。因此要根据实际情况做具体分析，采取有效的施工防冻措施，才能保证冬季混凝土施工质量。
