冬季道路橋梁施工中混凝土澆筑方法的改進研究

徐群策

（安徽省濱江路橋工程有限公司，安徽安慶 246200）

0 引言

在冬季低溫環境下，混凝土拌合物在澆筑后，易于發生硬化與凝結現象，即當溫度降至0℃以下時，混凝土中所含有的水分便會有一部分結冰，逐漸由液態水向固態冰轉化，這將導致參與水泥狀態變化作用的水從減少直到停止，對水泥強度產生不利影響[1]。另外若水凝結為冰后其體積會相應增大，繼而產生冰晶應力，這是混凝土內部結構發生微裂縫的原因，當解凍后即使混凝土強度部分增加，其結構想要恢復原狀卻是不可能的。為此，一定要重視工程建設中混凝土冬期施工的技術優化問題。

1 混凝土原材料的選擇和配比的確定

（1）立足工程實際情況，采用3CaO·Al2O3含量＜8%的非早強型普通硅酸鹽水泥，加強水泥自收縮與水泥水化熱的控制，確保水泥性能符合項目要求。

（2）選擇質量優良，級配合理及孔隙率、粒徑等參數科學的粗砂與碎石，以確保所選用的碎石粒徑≤40mm，并采用質地堅固，空隙率與針片狀含量均勻的二級配粗骨料，嚴格控制膠凝材料與拌和用水量。

（3）根據項目體量，確定粉煤灰、礦渣粉等礦物摻和料等材料的用量，并選擇優質的礦物摻和料，控制拌合水量，優化水化熱與水化產物微結構，從而改善混凝土后期的強度與密實性，保證橋梁承臺達到設計使用年限。

（4）采用高效堿水劑作為外加劑，改善混凝土結構，以提升混凝土承臺的強度與耐久性。

（5）以工程實際情況為指導，在保證施工質量的基礎上控制混凝土中的膠凝材料用量，并根據不同類型的水泥類型對膠凝材料的用量進行調整，如水泥標號≤C30的混凝土材料中的膠凝材料含量為400kg/m3。

（6）技術人員應考量混凝土結構所在的環境與位置，確定最佳混凝土水膠比、摻和料摻量及單方混凝土膠凝材料最低使用限值。

（7）控制混凝土結構骨料砂漿棒（巖石柱）膨脹率，確保其不超出0.1%的允許范圍，一旦混凝土結構骨料砂漿棒（巖石柱）膨脹率＞0.1%時，必須嚴格按照抑制堿—骨料反應技術規程對其進行控制與處理。

（8）計算混凝土中引入的氯離子含量，保證其不超出0.1%的允許范圍，預應力混凝土結構引入的Cl-含量控制更加嚴格，應將其控制在總膠凝材料的0.06%范圍內。

（9）以道路橋梁部門出臺的相關混凝土結構控制標準為指導，加強配比試驗，確定最佳的混凝土配比率，并根據不同的混凝土配比方案進行試驗，嚴格控制混凝土結構的工作性能，確?；炷两Y構的耐久性、強度達到項目要求[2]。

2 冬季道路橋梁施工中混凝土澆筑技術的主要內容

2.1 冬季混凝土施工配合比改進

上述冬季環境同混凝土性能關系，將首先突出冬期混凝土施工配合比改進的價值，尤其是在高緯度地帶，冬期混凝土施工期間，一定要高度關注水灰比控制問題。實踐結果顯示，若水灰比降低，則混凝土自身的抗凍性能將得到提升。現在施工規程中所做的規定是冬期施工水灰比須控制在0.55以內，而為了保證工程實踐效果，實際水灰比應當更低一些。為讓混凝土的坍落度符合理想要求，在冬季進行施工時，可視情況添加一定量的減水劑，用于減小混凝土水灰比?，F以0.40、0.44和0.483種不同的水灰比混凝土進行抗凍性能測試，并總結測試結果，其中抗壓強度結果取自200次凍融循環后。在本次試驗中所采取的幾種水灰比形式，所得抗壓強度均能達到工程設計標準，其在彈性模量上均未能達到60%，最高者僅有52%，其他2種為36%和21%，不能滿足更高緯度的冬季混凝土施工要求，因此有必要做出進一步的水灰比調整嘗試。接下來再對另外3種不同的水灰比混凝土開展抗凍能力測試，分別為0.36、0.39和0.42。上面的幾種混凝土在強度上均能滿足基本的工程設計要求，當混凝土在冬季低溫環境下經凍融循環后，其質量會分別有3.6%、3.9%與4.1%的損失，其彈性模量則普遍高于60%，其中最高者是81%，另外2種分別是75%和70%。而當對其經濟成本加以測算后可發現不同水灰比混凝土在水泥用量上的區別，其中0.39這種水泥用量與其他2種相對更少，經濟指標最優，因此可視為最佳選項。另外，有相關資料表明：若混凝土水灰比低于0.27，那么即便不在混凝土中摻入減水劑與引氣劑，其抗凍性能同樣可以有較好表現[3]。實際操作中，當在高緯度、高原、高寒地區冬季的混凝土施工時，既要嚴格控制水灰比，亦應采取摻入適量粉煤灰的做法加以調節。來自5組混凝土配合比改進現場操作，可形象地說明配合比改進優勢，其中A1與A2為傳統配合比，A3、A4、A5為改進配合比，A5粗骨料用量增加，抗凍性出現下降趨勢。

2.2 運輸保溫

冬期施工時，拌和混凝土后，應當留意混凝土溫度同環境、溫度的區別，以及熱量易于散失的現實情況，在此期間，為使溫度更加符合澆筑施工要求，一定要重視運輸環節保溫處理工作。較常用的保溫方式有下述4種：①借助專門罐車開展運輸混凝土工作，罐車內空間密閉，環境獨立，和外界較少接觸，確保溫度的相對穩定；②用保溫材料覆蓋罐車罐體，用于避免運輸時溫度降低問題；③嚴格控制運輸時間，使混凝土在冬季環境中從生產到使用的間隔時間縮至最短；④可在間隔期內適當加熱，如若使用汽車泵，可把送料管同蒸汽管進行纏繞，共同加熱。

2.3 混凝土澆筑

2.3.1 準備工作

在正式開展混凝土澆筑作業前，施工人員應將混凝土澆筑區域內的凍塊、冰雪等雜物清理干凈，并搭設暖棚，對混凝土澆筑范圍進行加熱，確保澆筑模板、鋼筋及混凝土接觸面加熱升溫至5℃后，才能開展混凝土澆筑作業。

2.3.2 保溫暖棚的搭設

（1）增大承臺基坑底面面積，開展承臺模板與鋼筋綁扎施工，此后施工人員再順著模板搭設鋼管腳手架與保溫暖棚，保溫暖棚采用帆布與棉被材料，并要保證保溫暖棚高出承臺預埋鋼筋，墩身位置的保溫暖棚搭設協同承臺，但需高出墩頂2.0m，為混凝土施工提供充足的空間與適宜的溫度。

（2）結合施工實際情況，選擇在保溫暖棚的適當位置開設卷簾門洞，便于開展作業，如有需要可增設鍋爐提升施工熱效應，并安排專人監察暖棚，避免出現漏風與CO中毒事故[5]。

2.3.3 混凝土澆筑作業

嚴格按照鐵路橋梁承臺墩身澆筑規范開展澆筑作業，控制混凝土入模溫度，保證混凝土拌合物的溫度＞5℃，在澆筑過程中應配合加溫措施，保證保溫暖棚熱效應。待澆筑作業完成后，施工人員應在承臺與墩身混凝土結構收漿后覆蓋一層塑料薄膜與棉被，達到較為理想的保溫保濕效果[4]。

2.4 溫度監控

（1）動態跟蹤拌制作業，加強對拌合水、外加劑及骨料用量控制，對添加原料、攪拌機、出機及入模溫度進行監控，定期開展溫度監控，每一工作班溫度檢測的數量不得少于4次。

（2）除了在混凝土拌合物拌制及澆筑過程中需要溫度監控，在混凝土養護溫度階段同樣需要溫度監控，并根據不同的養護方法確定溫度檢測次數，如鐵路橋梁承臺墩身混凝土養護采用蓄熱法時，應在每間隔6h對混凝土結構進行1次溫度檢測。

（3）若在值班檢測過程中遭遇溫度變化劇烈的異常情況時，應調整檢測頻率，并增設加溫設施，將混凝土溫度變化控制在安全允許范圍內。

2.5 梁橋預拱度、撓度偏差防治措施

施工單位要把好材料關，強化混凝土質量控制力度，增強質量檢驗人員職責，做好各罐材料的檢查，堅決退回還不符合質量要求的混凝土材料。在現場攪拌混凝土，需要嚴格按照配合比生產，控制攪拌時間，專職檢驗人員加強檢查。此外，還應從以下方面控制預拱度、撓度偏差：提高支架基礎、支架及模板施工質量，提高掛籃等懸臂澆筑設施安裝組拼質量，并按要求進行預壓試驗或者是加載試驗，消除非彈力的變形現象，并向監測人員以及施工人員提供非彈性變形的數值。確保模板的標高偏差控制在允許范圍內，使上部結構在支架或掛籃拆除后能達到設計規定的外形。設立合適的觀測點以及相對坐標系，并以此為標準，建立相對的坐標控制立模標高值，使檢測人員能夠在現場施工過程中對斷面的標高值進行及時的采集和觀測并及時提供給監控人員。加強施工過程控制。嚴格控制施工過程中不平衡荷載的分布及大小，并且應該對預拱度偏差值及時調整；嚴格控制在張拉時混凝土的強度，保證混凝土強度能夠與梁段同條件養護，在制梁時施工人員還需要及時對混凝土彈性模量進行控制，存梁時間不宜過長且不同預制梁齡期不應相差太大；除此之外，還嚴格控制預應力筋在梁體結構中對應的位置，控制張拉時的應力值。大體積混凝土梁段澆筑時，應該在梁體上使用溫度觀測點進行相應的溫度監測，這樣能夠及時把握梁段截面的內外溫差以及梁斷截面的溫度分布狀況，可以獲得更加準確的溫度變化規律。加強檢測，對發現的問題進行積極的反饋調整。首先，可以在箱梁的底板布置測點，在一天內對溫度變化較小的時段進行測量，在測立模、混凝土澆筑前和混凝土澆筑后以及預應力束張拉前和預應力張拉后應該進行標高；在梁體內布置測試的斷面和測點，在公路橋梁施工過程中，及時測試截面的應力變化與應力的分布，以便能夠及時對各施工階段被測梁段或梁體的應力值進行測量，是否與計算數值及分析相吻合。

2.6 鋼筋及預應力工程

（1）做好鋼筋與型鋼的存放，并選擇在保溫暖棚內部開展預應力結構的加工制作。

（2）在實施焊接作業前，施工人員應先開展試焊，確保焊接效果與質量合格后，以試焊參數為準對其他鋼筋進行成批焊接，并要墊高放置焊接完畢的鋼筋，使其自然冷卻。

（3）選在保溫暖棚內或者是溫度較高的白天開展焊接作業，同時輔助擋風與加溫設施對鋼筋焊接部位進行加熱，提供良好的鋼筋焊接環境，若焊接環境溫度＜-20℃時，不得開展鋼筋焊接作業。

2.7 后期保溫

應當針對冬季低溫特點，做好混凝土澆筑完成后的保溫工作。

（1）暖棚方法，即借助散熱器、熱風機或暖爐等，加熱棚子，讓溫度能提升至標準溫度，這將使混凝土擁有有效的養護環境。在此期間，應當留意對實時溫度的監測，可將溫度控制在合理范圍內，同時注意安全用電，落實相應的保護工作，避免在保溫期間出現安全事故。

（2）蒸汽養護，由于蒸汽溫度持續時間不會太長，因此該養護策略比較適于較短時間的混凝土保溫任務。在冬季混凝土施工期間，這種蒸汽養護方法，能使材料溫度得到有效保障的同時，增加空氣和混凝土濕度，這對前面所提及的混凝土冬季氣溫干燥因素導致的脫水干裂情況起到調節作用。

（3）蓄熱保溫養護，即利用混凝土反應期間所釋放出的熱量，用于延緩混凝土的冷卻速度，使之在凝結前能產生理想的養護控溫效果，該項應用能對熱量利用率提升起到幫助，無須依靠其他加熱源進行加熱，同時具有操作簡便的優勢，若條件允許可以采納。該方法的主要應用于冬季平均氣溫為-10～-15℃的情況，或是混凝土表面系數小于5的地下結構情況。幾種方法的合理選擇，當視施工地點、溫度、具體情況而定。

2.8 養護技術

從混凝土振搗施工結束到混凝土凝固的這段時間內，施工單位要積極做好混凝土養護工作，防止混凝土出現裂縫?；炷琉B護方式多種多樣，如灑水養護、自然養護等，施工單位需要結合房建工程施工現場氣候特點、空氣濕度等因素，合理選擇實用的養護方式。在養護過程中，施工人員要隨溫度變化適當調整混凝土表面濕度，并且將自然養護和灑水養護有機結合，從而提高混凝土結構質量。在混凝土完全凝固后，施工人員要按照相關標準拆除周邊模具，并且保證不會破壞混凝土結構。

3 結語

綜上所述。在道路工程領域持續發展的背景下，無論工程規模還是工程數量都值得關注，為了可以更好、更快地完成建設工程施工要求，各地冬期施工的情況比較普遍。與此同時，一些地區冬期氣溫低、惡劣天氣多，使混凝土質量控制的難度變得更高，因此，道路施工部門一定要針對混凝土施工過程，做好科學部署，通過配合比確認、溫度控制及后期保溫等各項工作，有效保證混凝土冬期施工達到理想的質量水平，進而促進整個道路工程的穩步快速發展。