混凝土冬季施工及養護措施的選擇與實施

李艷萍

1 工程概況

全國第一條鐵路入地石家莊六線隧道主體工程于 2009年 3月18日正式開工修建，工程歷時 715 d，由于工程采用明挖法施工，而且要跨越兩個冬季施工作業，如何選擇合理的冬季施工方法和措施成為保證混凝土耐久性質量的關鍵環節。

2 混凝土的冬季施工關鍵技術措施

2.1 混凝土冬季養護儀器儀表準備

1)大氣溫度測量:木制百葉箱，最高最低溫度計;2)外加劑濃度測量:比重計;3)混凝土測溫:棒形溫度計、電子測溫元件等;4)室內測溫:干濕溫度計;5)各種測溫表格及文具。

2.2 冬季混凝土施工方法選用

選擇混凝土冬期施工方法時，應考慮的主要因素是:自然條件、結構類型、結構特點、原材料情況、工期限制、能源狀況和經濟指標等。

根據熱源條件和所使用的原材料，我國《建筑工程冬期施工規程》中給出的各種施工方法可分為兩大類，即混凝土養護期間不加熱的方法和加熱的方法。混凝土養護期間不加熱的方法包括蓄熱法、綜合蓄熱法、負溫養護等;混凝土養護期間加熱的方法包括蒸汽加熱養護法、暖棚法、電加熱法等。

當室外日平均氣溫為-10℃，最低溫度不低于-15℃時，地面以下工程或表面系數(結構冷卻的表面積與結構體積之比)M≤5的結構，優先采用蓄熱法養護。

根據石家莊市氣候情況、六線隧道施工特點及計算結果，冬期混凝土施工選用蓄熱法養護。蓄熱法是指混凝土灌注后，利用原材料加熱儲存的熱量及水泥水化熱的熱量，通過適當保溫延緩混凝土結構物溫度的降低，使混凝土結構物表面溫度降至 0℃前達到預期強度的施工養護方法。

2.3 冬季混凝土拌制措施

1)水的加熱。利用蒸汽鍋爐直接向水箱內通蒸汽加熱，加熱溫度為 60℃～80℃，水箱四面及頂口用巖棉被保溫。

2)砂、石料的上料及保溫措施。砂、石料的上料均采用皮帶輸送機分別從砂、石料暖棚內直接輸送到拌合站的砂、石料自動計量料斗內，整個輸送帶焊接鋼筋骨架，進行全封閉保溫。砂、石料暖棚設置在離拌合站最近的地方，以減少熱量的損失及保溫材料的用量。在骨料中，不應夾雜有冰屑、雪團和凍塊。若室外溫度太低，導致砂、石料等骨料達不到拌合配比要求，可采用在料棚內設置熱源的升溫方式;或采用直接加熱法，即在料堆內插入蒸汽花管，直接向砂堆排放蒸汽。

3)外加劑罐采用保溫棉包裹，并搭設保溫棚，罐外設置兩根蒸汽管道進行加溫。其中，若是采用直接加熱法，需注意要規范加熱管道，杜絕發生蒸汽傷人的事故。另外，在加熱完成后要重新測定骨料的含水率，確認在符合配合比要求后方可使用。

4)拌合樓的溫度控制措施。拌合樓主體用彩鋼板進行全封閉，拌合設備室采用蒸汽管道加溫，保證溫度不低于 10℃。控制室內采用空調加溫，避免設備因為溫度過低造成計量精度或者其他方面出現故障影響施工。同時也改善了工作的環境溫度。

5)混凝土的拌合。混凝土的拌合以盡可能減少熱量損失為原則，避免水泥發生“驟凝”，砂、石料的上料做到隨上隨用，中間不積壓。其投料順序為:砂石料→水→細摻料→水泥→高效減水劑。拌制混凝土前用熱水沖洗攪拌機，攪拌時間較常溫混凝土施工延長50%。

2.4 冬季混凝土運輸措施

混凝土的輸送采用混凝土運輸車進行，混凝土輸送車全部安裝保溫罩，可使混凝土溫度在室外溫度 0℃以下的情況下，每小時溫度降低不超過 5℃～6℃。合理安排行車路線，使到達施工現場的時間盡量最短，保證混凝土澆筑時入模溫度不低于 5℃。

2.5 冬季混凝土澆筑措施

1)混凝土澆筑前，將模板上冰、雪清掃干凈，必要時利用熱風槍進行融化清除并對模板、鋼筋進行預熱。2)混凝土從上料拌合及輸送到澆筑地點灌注，每小時混凝土的灌注量不低于 30m3，盡快澆筑，減少熱量損失。3)混凝土澆筑時，各項準備工作充分，并設有應急保障措施。4)混凝土采用機械振搗分層連續澆筑，分層厚度40 cm左右，已澆筑層的混凝土溫度，在被上層混凝土覆蓋前，不得低于 2℃。5)保證混凝土的入模溫度不低于 5℃。6)冬季施工混凝土振搗應用機械振搗，振搗時間應比常溫時有所增加，但不可過振導致混凝土離析。

3 冬季混凝土養護措施

1)本工程采用蓄熱法進行冬季混凝土施工，即先采用塑料薄膜覆蓋，再加蓋一層巖棉被。其中側墻保溫養護考慮兩個階段，第一階段，在側墻模板臺車未拆除以前，在鋼模板背后設置一層巖棉被;第二階段，在側墻模板臺車移走以后，采用薄膜覆蓋在墻上，然后再搭設巖棉被覆蓋層。

2)混凝土養護測溫方法。隧道襯砌混凝土測溫孔布設以底板為例(見圖1)，在澆筑結構對稱軸線的半條軸線上，各布置四個測溫孔。墻與拱測溫孔的布置方式同底板。

3)測溫管理。設置專人負責測溫，測溫應按測溫孔布置圖的孔位布置進行，將每節段的測溫孔均編號，測溫采用預埋電子測溫元件進行，測溫時要盡量縮短混凝土面的暴露時間，保證混凝土的養護溫度。每次測溫數據均按照孔位編號繪制溫度曲線，當測溫數據發生變化時及時采取措施。在拌合站的拌合樓、料棚以及基坑內施工現場懸掛溫度計，隨時監測天氣情況，指導冬季施工。混凝土澆筑體里表溫差、降溫速率及環境溫度的測試，測溫具體項目及頻次見表 1。

表1 測溫項目及測量頻次

4)混凝土受凍臨界強度的控制。a.作業隊現場設置標養室，及時進行混凝土試塊的養護，并按期送混凝土試塊至中心試驗室檢驗混凝土是否達到受凍臨界強度;或按成熟度值來推算混凝土是否達到受凍臨界強度值。b.混凝土未達到受凍臨界強度前不得拆除保溫設施(受凍臨界強度為設計強度的 30%)。

4 冬季施工混凝土試驗和管理

1)冬季混凝土施工外加劑技術指標應符合相應的質量標準，并有產品合格證。通過試驗確定外加劑的摻加量，并應滿足相關規范要求。

2)由技術人員現場測定的混凝土養護溫度及中心試驗室提供的成熟度數據，檢定出混凝土的強度，確定混凝土是否達到受凍臨界強度(設計混凝土強度的30%)。

3)冬季施工混凝土試件為混凝土拆模和確定養護期提供依據。需要考慮比常溫下多做 3組 ～5組試件，隨時用于混凝土強度檢驗，為現場養護施工、拆模等提供原始依據。

4)同條件養護試件應放置在混凝土澆筑處，采用同結構混凝土相同的保溫措施。同條件養護試件應做出醒目的標識，以免被搬動、破壞。同條件抗壓試件檢測報告應附同條件養護試件法養護溫度記錄表。

5 冬季施工混凝土的實施效果

在石家莊六線隧道施工過程中，根據冬季施工的特點及石家莊市的環境氣候條件，我們加強了低溫條件混凝土質量控制措施的落實力度，并嚴格按以上措施做好各個生產環節的工作。經過對標準養護抗壓試件、同條件養護抗壓試件的檢測和對主體結構混凝土強度、抗滲等耐久性指標的檢測，各項技術指標符合鐵路相關驗收標準要求，保證了隧道主體結構混凝土的質量。

[1] 黨向榮.淺談混凝土的冬季施工方法[J].山西建筑，2010，36(35):132-133.