黃土高原地區薄壁空心高墩嚴寒期蒸汽養護施工技術

李長偉

(中鐵十四局集團第三工程有限公司，山東兗州 272100)

1 工程概況

延延高速公路是陜西省“2637”高速公路網規劃中的7條橫向線之一的延吳線延伸段，黃河特大橋為延延高速公路的一座在建橋梁。該橋位于陜晉交界處，從陜西岸延川縣延水關鎮劉家畔起始，跨越黃河，終點到達山西岸永和縣直地里。橋梁起點樁號為K115+417，終點樁號為 K116+489。橋梁全長1 072 m，最大橋高150 m，主橋最大墩高141 m，薄壁空心高墩采用液壓爬模施工工藝。

本項目地處溫暖帶半干旱大陸季風氣候，春季干旱多風少雨，夏季旱澇相間，秋季溫濕多雨，冬季寒冷干燥。冬長夏短，溫差較大。年降雨量 552.0～631.1 mm，且以暴雨、陣雨為主，歷時短，降雨強度大。項目區內平均氣溫8.8℃～10.6℃，極端日溫差變化23℃ ～31.7℃，無霜期117～186 d。全年一月為最冷，月平均氣溫 －5℃ ～－8℃，極端低溫－22.0℃ ～ －25.4℃;七 月 為 最 熱，平 均 氣 溫21.4℃ ～24.8℃，極端高溫36.0℃ ～39.9℃，環境類別為Ⅰ類。

黃河特大橋主橋墩最高墩為6#墩，墩高141 m，每墩尺寸9 m×7 m，加上液壓爬模支架，最大尺寸達13 m×11 m，液壓爬模每模6 m，每?；炷练搅窟_到150 m3。施工過程中對本次施工段進行整體包裹，通入蒸汽進行養護，提供良好養護溫度、濕度，讓C50耐久性混凝土在短時間內達到設計強度。

2 混凝土的凍害

冬季嚴寒期，在施工時新澆筑的混凝土會遭受凍害。由于其含有一定的水分，在負溫條件下，體積會發生膨脹。在凍脹、融化循環和應力的反復作用下，最終混凝土會受到破壞，水泥的水化作用會停止。恢復正常溫度后，水泥漿體中的孔隙率與正常凝結的混凝土相比將顯著增加，從而使混凝土的各項物理力學性能全面下降。冬季澆筑混凝土塊體，措施不力時，早期其頂面可能受凍。在澆筑上一層混凝土時，若下層的受凍混凝土處理不徹底，會形成受凍夾層，混凝土的其他指標均會受到影響，使得混凝土的耐久性受到嚴重損害。

3 混凝土的抗凍要求及養護方法

混凝土的溫度降至0℃前，其抗壓強度不得低于抗凍臨界強度。抗凍臨界強度是指新澆筑混凝土在受凍前達到某一個初始強度值，然后遭到凍結，當恢復正溫養護后，混凝土強度仍會繼續增長，經28 d標準養護后，其后期強度可達設計標準值的95%以上。具體規定為:硅酸鹽水泥或普通水泥配制的混凝土抗凍臨界強度為其設計強度的40%，礦渣水泥配制的混凝土為其設計強度的50%。

4 混凝土的防凍措施

4.1 原材料質量控制

1)拌合水加熱

拌合站用水采用地下井水，首先對水井口采取覆蓋措施，并在井口采取電弧燈加熱等保溫措施，確保井水不結冰，滿足拌合站混凝土施工用水要求。

對輸水管路進行保護，防止冬季受凍無法使用。露出地面部分的管道采用巖棉包裹。

拌合站設0.5 t/h熱水鍋爐1座，并搭設鍋爐房，將井水經熱水鍋爐加熱后進入儲水池，水溫一般加熱至60℃左右。

水池采取保溫措施，池壁四周采用棉被包裹保溫，池頂采用塑料布加棉被進行覆蓋保溫，防止熱水溫度散發，保證拌合站正常拌合混凝土使用。

在水池內放置長尾溫度計，測量拌和用水的溫度，便于根據實際情況對水溫進行調整。

2)骨料加熱

首先對原材料進場質量進行控制，盡量減少砂石料的含水率，減少材料加熱所需的熱能。

其次對拌合站現有材料儲存倉進行改造，存放砂子的料棚四周采用彩鋼瓦密封，其中進出料口采取棉簾，上料設備進出后及時進行封閉(施工期間派專人負責)。

料倉內設置火爐，提高砂子的溫度，保證混凝土施工用砂處于正溫，無結冰塊現象。施工時及時測定材料的含水率，調整施工配合比，保證混凝土的水灰比滿足要求，確?；炷临|量滿足要求。

根據石子是否有冰塊等情況，確定是否對石子料倉進行加熱，確保石子滿足混凝土拌合需要。

3)外加劑保溫

外加劑采用液體型材料，冬季施工時要對外加劑原材料儲料桶、輸送管道等進行保溫，確保減水劑正常使用。

4)運輸保溫

水泥罐采用包裹保溫棉被保溫防凍。

4.2 冬期施工混凝土配合比

冬期施工期間，由于環境溫度較低，根據施工環境條件選擇合理的冬期施工配合比，可采取適當降低混凝土水膠比、摻加有利于混凝土早期強度發展的摻合料、使用復合型防凍減水劑等技術措施。

4.3 混凝土拌合和運輸

1)混凝土的攪拌

拌合機上料倉置于暖棚中，外側用棉被覆蓋，暖棚內設置火爐等輔助加熱設施，確?；炷涟韬线^程中周圍溫度處于正溫。輸送帶四周采取彩鋼瓦、棉被包裹等措施，減少砂石料在輸送過程中熱量散發。

拌合機主機樓內設置空調，主機上的水箱及水管用保溫棉進行包裹，確保冬季施工拌合站正常運轉。

混凝土采用二次投料法，防止水泥遇高溫水產生假凝現象。先將砂石料與水投入攪拌機進行攪拌，砂石料與水拌合物溫度不超過40°，再投入水泥進行攪拌。

當骨料不加熱時，水可加熱到100℃，但水泥不應與80℃以上的水直接接觸。加料順序為先加骨料和已加熱的水，然后再加水泥。

為確?；炷梁鸵仔约傲鲃有詽M足要求，混凝土的攪拌時間應較常溫延長50%左右，根據現場實際，采用強制式攪拌機，拌合時間為150 s。

2)混凝土運輸

混凝土拌合出機后，及時運到澆筑地點，在運輸過程中，要注意防止混凝土熱量散失、表層凍結、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度損失過大等現象。

混凝土的運輸采用混凝土輸送車，并在運輸車外側包一層棉被和一層帆布，在運輸過程中對運輸車進料口采取棉被包裹，減少運輸過程中混凝土熱量散失，確?；炷寥肽囟炔坏陀?0℃。

4.4 混凝土澆筑

混凝土在澆筑前，清除模板、鋼筋上的冰雪和污垢，用溫水清洗干凈。

混凝土施工選擇在一天氣溫較高時間段施工，盡量避免在氣溫較低時進行混凝土澆筑，以確保混凝土施工質量。

黃河特大橋墩身施工，采用混凝土輸送泵輸送混凝土，將輸送泵安置在保溫棚內，內設火爐，將混凝土罐車直接開入保溫棚內進行卸料，混凝土輸送管道采用巖棉包裹保溫。

4.5 保溫措施及養生

1)混凝土養護均采用覆蓋保溫養護，不得進行灑水養護。

薄壁空心墩混凝土養護采用鍋爐產生的蒸汽，4#～8#墩各配置1臺1 t/h的燃煤蒸汽鍋爐。鍋爐安裝在承臺以外，并搭設簡易鍋爐房，蒸汽養護管道采用鋼管，鋼管每節6 m(爬模每模6 m高，每澆筑一模，養護管道加升1節)，沿塔吊爬升至墩柱養護段，鋼管外用巖棉包裹，防止溫度散失過快。

空心薄壁墩混凝土施工時，沿模板外側設保溫層，保溫層采用兩膜一氈不透氣的篷布密封覆蓋，保溫層下部與已澆筑混凝土段采取塑料布加棉被密封覆蓋，保溫層上部高出空心墩模板頂1.0 m，沿保溫層頂覆蓋一層棉被。空心墩箱內底部采用吊架鋪蓋棉被，保證熱量不往下散失，使整個施工段形成一個密封的暖棚結構，在整體模板外形成一個密閉的空間，在篷布內采用蒸汽加熱的方法提高模板外溫度，提高蒸汽養護效果。蒸汽管道布設要做到合理實用，達到最佳養護效果。

液壓爬?？招亩照麴B現場如圖1所示。

圖1 液壓爬模空心墩蒸養現場

蒸汽養護要求高，投入大，施工期間要高度重視，專人24 h值班，控制養護棚內溫度以確保養護效果，使混凝土施工質量滿足要求。①施工技術準備工作。在施工前，組織有關人員認真學習蒸汽養護技術，并對施工人員進行技術交底，確保工程質量。②施工生產準備工作。蒸汽鍋爐安裝調試可以投入使用;蒸汽管道安裝完畢;司爐人員必須持證上崗;測溫點布設完畢。③蒸汽養護溫度控制。混凝土澆筑后24 h內要確保蒸汽養護溫度不低于10℃。④蒸汽養護期限。當混凝土內部自身能夠產生水化熱，混凝土強度達到5 MPa以上時，即可停止蒸汽養護。

2)溫度的檢測

在保溫結構上均留置測溫孔，用來檢測混凝土養護溫度，以檢查養護措施的效果。檢測混凝土溫度時，測溫計不應受外界氣溫的影響，并在測溫孔內至少留置3 min。

施工中設專人負責測溫工作，若發現溫度變化異常，立即向有關人員匯報，以便及時采取措施，避免質量事故的發生。

3)混凝土強度的檢測

以6#墩為例，蒸養7 d后實測混凝土回彈強度達到設計強度的80%～90%。

5 結語

本文介紹的薄壁空心高墩混凝土蒸汽養護施工工藝適用且操作方便，其蒸養系統制作簡單，原理清晰，養護質量可靠，在高原地區嚴寒期高墩的養護過程中應用效果良好。

此工藝解決了薄壁空心高墩混凝土養護困難甚至在嚴寒期混凝土無法施工的問題。墩身混凝土在嚴寒期早期強度上升快，有效避免了施工裂縫的出現及耐久性混凝土出現凍害，確保了施工質量，縮短了施工工期。

［1］彭彥彬，孔德芒．高寒地區高橋墩冬季施工技術［J］．鐵道建筑，2008(6):20-22．

［2］蘭曉峰．大準鐵路增二線雞鳴驛隧道混凝土冬季施工質量控制［J］．鐵道建筑，2013(8):49-50．

［3］劉勇，欒寧．大體積混凝土連續箱梁冬期施工技術及養護［J］．建筑，2013(17):65-66．

［4］中華人民共和國交通運輸部．JTG/T F50—2011 公路橋涵施工技術規范［S］．北京:人民交通出版社，2011．

［5］肖頌新．干旱風沙地區高性能混凝土質量控制技術［J］．鐵道建筑，2012(6):139-142．