淺談橋梁上部構造混凝土的冬期施工

林漫亞

淺談橋梁上部構造混凝土的冬期施工

林漫亞

由于我國北方進入冬期相對較早，加上工期的要求，橋梁上部結構的施工往往在冬期進行，這樣必然增加了橋梁上部構造施工的困難。對此，本文結合多年大橋的施工實踐，提出橋梁上部構造冬期施工的一些經驗，以供參考。

橋梁；構造；混凝土；冬期施工

一、冬期及臨界強度的界定

1、冬期的界定。冬期的界定是建設工程冬期施工中需要明確的一個重要問題。根據公路橋涵施工規(guī)范中的表述：室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5℃即進入冬期施工。但是，在自然條件下，水在0℃結冰，給工程施工帶來很多困難，甚至無法作業(yè)。水結冰后，可能對硬化中的混凝土產生凍害，損害其一系列物理力學性能。所以，冬期施工界定的第一個原則應該是：當氣溫降低到0℃時要采取特殊措施進行施工。

2、冬期施工混凝土受凍臨界強度的界定。按照采取較高規(guī)范標準的原則，采用公路橋涵施工規(guī)范中關于對冬期施工混凝土受凍臨界溫度的界定：用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配置的混凝土，在抗壓強度達到設計強度的40%前不得受凍。摻加防凍劑的混凝土，在室外最低氣溫不低于-15℃時不得小于4.0兆帕，當室外最低氣溫不低于-30℃時不得小于5.0兆帕。

二、冬期施工方案優(yōu)化

對于橋梁上部構造，混凝土工程是冬期施工中最重要的工程項目。冬期混凝土施工可選擇的方案比較多，根據混凝土的熱工計算，可采取以下方案。

1、箱梁砼施工方案。經過混凝土的熱工計算，在集料和水泥采取保溫措施的條件下，在混凝土拌合過程中加熱水即可滿足混凝土的入模溫度和蓄熱法初始養(yǎng)護溫度的要求（其他材料的保溫措施詳見下節(jié)“冬期施工工藝”）。一般的箱梁配合比中，水泥用量相對較大，水灰比較小，坍落度亦較小，若采用蒸汽養(yǎng)護法，將會造成水分過快散失，導致容易出現(xiàn)干縮裂縫。故當氣溫還未降至-15℃以下時，應優(yōu)先采用蓄熱法養(yǎng)護；當氣溫驟降過低時，應考慮采用蒸汽內部通氣法養(yǎng)護。

2、護欄及橋面附屬結構混凝土施工方案。護欄及橋面附屬結構混凝土外露面積較大，并且對強度增長無特殊要求，則只需摻入防凍劑，并采用負溫養(yǎng)護法進行養(yǎng)護即可。若氣溫驟降過低，使混凝土內部溫度降到防凍劑規(guī)定溫度之下，混凝土的抗壓強度達不到混凝土受凍的臨界溫度，則考慮采用蒸汽法養(yǎng)護。

3、氣溫驟降應急方案。施工單位需準備幾臺鍋爐并調試安裝就緒，當室外氣溫驟降，蓄熱法和負溫法無法施行或不能滿足要求時，采用蒸汽養(yǎng)護法保證混凝土的養(yǎng)護溫度。

三、冬季施工工藝

為了預防意外冷空氣造成的突然降溫，施工單位要提前做好冬季施工的準備工作，并與當?shù)貧庀蟛块T隨時聯(lián)系，做好氣溫觀測工作。根據混凝土的熱工計算，箱梁混凝土采取熱水拌合、蓄熱法養(yǎng)護的施工方法，對護欄和橋面附屬工程混凝土采取摻加防凍劑、負溫法養(yǎng)護的施工方法，當室外氣溫驟降，蓄熱法和負溫法無法施行或不能滿足要求時，采用蒸汽養(yǎng)護法保證混凝土的養(yǎng)護溫度。以下是橋梁上部構造混凝土冬期施工中各道工序的施工工藝及實施細則：

1、原材料要求。所采用的混凝土配合比中，水泥種類、水泥用量、水灰比應滿足混凝土的冬期施工要求。拌制混凝土所采用的集料應采取覆蓋保溫措施，使其處于正溫狀態(tài)，新進場的集料應嚴格檢查，不得含有冰、雪、凍塊及其他易凍裂物質，若含有以上物質，則應加溫予以清除。

2、拌合水要求。對混凝土拌和用水進行加溫，根據混凝土熱工計算，加熱到50℃即可滿足混凝土施工的各項溫度指標。采用直接對水箱加熱的方式使水升溫，水箱覆蓋草簾進行保溫，盡量加快冷熱水循環(huán)，以使水箱內的水溫保持平均。

3、攪拌要求。配置混凝土時，要嚴格控制混凝土的配合比和坍落度。投料前，先用熱水沖洗攪拌機，投料順序為骨料加水攪拌，再加水泥攪拌，時間應較常溫時延長50%。混凝土拌合物的出機溫度不能低于10℃，入模溫度不能低于5℃。

4、澆注要求。混凝土的運輸時間應盡可能縮短，在澆筑前應清除模板、鋼筋上的冰雪和污垢。冬期施工接縫混凝土時，在新混凝土澆筑前應加熱使結合面有5℃以上的溫度，澆筑完成后，應采取措施使混凝土結合面繼續(xù)保持正溫，直至新澆混凝土獲得規(guī)定的抗凍強度。澆筑預應力混凝土構件的濕接縫時，應采用熱混凝土，并應適當降低水灰比。澆筑完成后應加熱或連續(xù)保溫養(yǎng)護，直至接縫混凝土達到設計強度要求。混凝土澆筑完成后，在混凝土表面覆蓋一層彩條布，再覆蓋一層草簾進行保溫。

5、護欄及橋面附屬結構。護欄及橋面附屬結構混凝土外露面積較大，不易加熱保溫，并且對強度增長無特殊要求，采用摻加防凍劑、負溫養(yǎng)護法進行養(yǎng)護。在混凝土拌和時摻加熱水，保證混凝土澆筑后的起始養(yǎng)護氣溫不低于5℃，并根據澆筑完成一周的預計日最低氣溫來選用防凍劑摻量。澆筑完成后，裸露表面采用彩條布覆蓋保護，當混凝土內部溫度降到防凍劑規(guī)定溫度之前，混凝土的抗壓強度應達到3.5兆帕。摻用防凍劑的混凝土在負溫下嚴禁澆水，外露表面必須覆蓋養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度不得低于防凍劑規(guī)定的溫度，當達不到規(guī)定溫度且混凝土強度小于3.5兆帕，要采取加熱保溫措施。當拆模后混凝土的表面溫度與環(huán)境溫度差大于l5℃時，混凝土表面要覆蓋保溫養(yǎng)護。

6、應急方案。當室外氣溫驟降，蓄熱法和負溫法無法施行或不能滿足要求時，采用蒸汽養(yǎng)護法保證混凝土的養(yǎng)護溫度。對于箱室結構采用內部通氣法，在箱室內部預留孔道，通蒸汽加熱養(yǎng)護；對于護欄和橋面鋪裝采用棚罩法，將護欄和橋面外露面扣罩覆蓋，內部通蒸汽養(yǎng)護混凝土。由于高標號混凝土的水泥用量、水灰比和坍落度都已超出蒸汽養(yǎng)護法的適用條件，容易造成混凝土失水過快，導致出現(xiàn)干縮裂縫，故保證蒸汽加熱養(yǎng)護混凝土的升降溫梯度和濕度是使用蒸汽養(yǎng)護法首先要解決的重要問題。在蒸汽養(yǎng)護過程中，由于現(xiàn)澆箱梁底板和翼緣板模板未拆除，頂板有保溫材料覆蓋，所以加熱溫度不需太高。蒸汽養(yǎng)護包括“升溫——恒溫——降溫”三個階段，各階段加熱延續(xù)時間可根據養(yǎng)護終了要求的強度確定，并嚴格按規(guī)范控制升溫和降溫梯度。具體實施時將鍋爐安裝于橋面上，為方便施工，管道采用塑料管，并在管壁刺孔做為蒸汽噴嘴。噴嘴和混凝土外露面的距離不得小于30cm。在澆筑時，在腹板上預留孔洞，以便于管道走線。橋面鋪裝和護欄施工時，用彩條布和草簾雙層覆蓋，在內部通蒸汽進行加溫養(yǎng)護。在蒸汽養(yǎng)護過程中，需委派專人負責溫度和濕度控制，避免由此引發(fā)的干縮裂縫。

7、拆模要求。模板和保溫層在混凝土達到要求強度并冷卻到5℃后可拆除。拆模時混凝土溫度與環(huán)境溫度差大于20℃時，拆模后的混凝土表面應及時覆蓋，使其緩慢冷卻。

四、混凝土質量控制及檢查

檢查外加劑質量及摻量；檢查混凝土從入模到拆除保溫層或保溫模板期間的溫度。

加強溫度觀測，檢查水、骨料溫度，配合混凝土熱工計算確定混凝土出機溫度并與混凝土出罐及澆筑時溫度及時復核。冬期施工測溫的項目與次數(shù)應符合表l所列規(guī)定（見表1）。

表1 測溫項目的測溫次數(shù)規(guī)定

混凝土養(yǎng)護期間溫度測量應符合下列規(guī)定：蓄熱法養(yǎng)護從混凝土入模開始至混凝土達到受凍臨界強度，或混凝土溫度降到0℃以前，應至少每隔6小時測量一次；摻防凍劑的混凝土在強度未達到受凍臨界強度之前應每隔2小時測量一次，達到受凍臨界強度以后每隔6小時測量一次；采用加熱法養(yǎng)護混凝土時，升溫和降溫階段應每隔1小時測量一次，恒溫階段每隔2小時測量一次；全部測溫孔均應編號，并繪制布置圖，測溫孔應設在有代表性的結構部位和溫度變化大、易冷卻的部位，孔深宜為10～15 cm，也可為板厚的1／2，測溫時，測溫儀表應采取與外界氣溫隔離措施，并留置在測溫孔內不少于3分鐘。

檢查混凝土質量，除應按國家現(xiàn)行標準規(guī)定留置試塊外，尚須做下列檢查：檢查混凝土表面是否受凍、粘連、收縮裂縫，邊角是否脫落，施工縫處有無受凍痕跡；檢查同條件養(yǎng)護試塊的養(yǎng)護條件是否與施工現(xiàn)場結構養(yǎng)護條件相一致；采用成熟度法檢驗混凝土強度時，應檢查測溫記錄與計算公式要求是否相符，有無差錯。

總而言之，為了避免工程發(fā)生凍害，減少經濟損失，確保工程質量和保證工期，施工單位應提前做好冬季施工的準備工作，認真落實冬施措施。根據國家規(guī)范規(guī)定，結合施工地區(qū)特定的氣候條件以及工程施工中的實際情況，制訂出詳細的冬期施工組織方案。

（責任編輯：于飛）

TQ 172·79

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1007-3922（2016）04-0052-03

林漫亞（1969～），女，滿族，遼寧沈陽人，畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學，沈陽近海開發(fā)區(qū)城建工程處從事技術研究管理工作。