混凝土橋梁低溫施工困難性分析

易陽斌 尹清華

摘要:由于大型橋梁的施工期較長,要終年澆筑混凝土,為縮短工期,因此需對(duì)混凝土橋梁低溫狀態(tài)下施工進(jìn)行研究。文章根據(jù)混凝土的基本性能及其低溫施工的特點(diǎn),對(duì)低溫條件新拌混凝土及施工提出難題分析,可以為低溫施工提供建議,具有一定的實(shí)用價(jià)值 。

關(guān)鍵詞:橋梁施工;低溫施工;混凝土保溫

中圖分類號(hào):U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0152-02

當(dāng)日平均氣溫降到5℃以下,或最低氣溫降到0℃和0℃以下時(shí),混凝土用常溫方法施工難以達(dá)到預(yù)期的目的,因而必須采用特殊的技術(shù)措施進(jìn)行施工方能滿足要求,即稱為混凝土的低溫施工?；炷凉こ桃M量避免在冬期施工。因?yàn)槌丶竟?jié)施工,從原材料攪拌、運(yùn)輸?shù)綕仓B(yǎng)護(hù)整個(gè)過程都有一套較標(biāo)準(zhǔn)的程序,這是影響混凝土工程施工的主要因素——溫度變化較小之故。低溫施工,由于氣溫低下,且經(jīng)常處于負(fù)溫、常溫施工的一套標(biāo)準(zhǔn)程序及要求就不適應(yīng)了,因此無論在施工方案選擇,原材料制備以及養(yǎng)護(hù)方法等,都需要有別于常溫施工的一些特殊措施。這些措施導(dǎo)致工程費(fèi)用相應(yīng)增大。從經(jīng)濟(jì)角度考慮避免低溫混凝土施工為宜,但由于大型橋梁的施工期都較長,終年都要澆筑混凝土,為縮短工期,這也是考慮混凝土低溫施工的主要原因。

一、混凝土保溫難題

按混凝土出機(jī)溫度要求,原材料經(jīng)過加熱,送住拌和機(jī)進(jìn)行拌和,然后運(yùn)往澆筑地點(diǎn)進(jìn)行澆筑和養(yǎng)生。為保證冬季拌和的混凝土符合質(zhì)量要求,需要采取措施才能完成。要保證混凝土安全地運(yùn)往澆筑地點(diǎn),還要按冬季施工要求采取保溫措施,對(duì)裝料設(shè)備、運(yùn)輸機(jī)具進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋亍?/p>

對(duì)于一般建筑工程低溫狀態(tài)施工,通常是在施工現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土。由于拌合料加熱使混凝土稠度加大等原因,為了加強(qiáng)攪拌效果,最好選用強(qiáng)制式攪拌機(jī),尚應(yīng)考慮低溫季節(jié)特點(diǎn),盡量選用容量大的攪拌機(jī),減少使用臺(tái)數(shù),有多拌合樓時(shí),在滿足施工要求情況下,盡量集中使用,減少低溫狀態(tài)施工費(fèi)用,并便于管理。

根據(jù)工程使用的混凝土根據(jù)不同的混凝土強(qiáng)度要求,選擇合適的硅酸鹽水泥產(chǎn)品。C25、C30混凝土選取不低于32.5#的普通硅酸鹽水泥,C40、C50混凝土選擇不低于42.5#的普通硅酸鹽水泥。水灰比不大于0.6。水泥摻量不少于300kg/m3。在室外最低溫度達(dá)到0℃時(shí),首先加入適量的防凍劑,以提高混凝土的抗凍性。本工程采用蘭州鴻州建材制品廠生產(chǎn)的RH-新型高效復(fù)合防凍劑。該產(chǎn)品為一種集早強(qiáng)劑、抗凍劑為一體的新型材料復(fù)合而成,該劑具有早期強(qiáng)度高,能在低溫下硬化,3天可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%,防凍劑摻量與適應(yīng)溫度較好。在氣溫低于防凍劑適應(yīng)溫度時(shí),還應(yīng)對(duì)水和骨料進(jìn)行加熱。

混凝土拌合前,對(duì)所用的砂、石骨料和水進(jìn)行預(yù)熱(水泥不得預(yù)熱),保證混凝土出盤溫度(根混凝土入模溫度、混凝土運(yùn)輸車的保溫能力、運(yùn)距以及外界溫度計(jì)算出)達(dá)到要求。需要注意的是,泥不得與溫度高于80℃的水接觸,攪拌時(shí)應(yīng)先加入骨料和水,再加入水泥。骨料不得帶有冰塊和雪團(tuán)拌合時(shí)間較常溫延長50%左右。冬季施工時(shí),應(yīng)控制混凝土出盤溫度在13～18℃之間。

為保證混凝土的出機(jī)溫度在15℃以上,一般采取了如下措施:

1.砂、石骨料均覆蓋堆放。在儲(chǔ)料斗中安裝氣盤管對(duì)砂、石進(jìn)行送氣加熱,保證砂、石溫度在5℃以上。

2.配備大容量水箱進(jìn)行儲(chǔ)水,對(duì)攪拌用水進(jìn)行預(yù)熱,溫度控制在40～60℃

3.混凝土運(yùn)輸車均配備保溫罩,必要時(shí)進(jìn)行送氣加熱。

二、低溫施工難題

由于混凝土材料自身的特點(diǎn),環(huán)境溫度對(duì)混凝土工程施工質(zhì)量的影響極大。低溫狀態(tài)一般日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5℃時(shí)即進(jìn)入低溫期施工;相反,當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定高5℃時(shí)解除低溫狀態(tài)施工。低溫狀態(tài)施工期的起止日期一般都要用當(dāng)?shù)氐臍v史氣象資料確定,也可經(jīng)過實(shí)測(cè)或由甲、乙雙方按照一定的原則協(xié)商統(tǒng)一劃定。自然氣溫往往有一定的多變性,由于在新拌制混凝土中水的結(jié)冰溫度在0～-2℃,當(dāng)最低氣溫為0～-2℃時(shí),可能會(huì)給未達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的混凝土造成凍害,損害其一系列物理力學(xué)性能。因此建議在日最低氣溫為0℃及其以下時(shí),也應(yīng)進(jìn)入低溫施工。

1.混凝土強(qiáng)度的增長取決于水泥水化反應(yīng)的結(jié)果。水泥的水化反應(yīng)和水及溫度有關(guān)。當(dāng)溫度降低時(shí),水的活性減弱,水化反應(yīng)減慢,特別是當(dāng)溫度降低到0℃有以下時(shí),混凝土中的水結(jié)成冰,水泥的水化反應(yīng)停止,混凝土的強(qiáng)度增長也中止。因此如何形成水泥水化反應(yīng)的環(huán)境是混凝土低溫施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

2.當(dāng)溫度低于5℃時(shí),與常溫相比,混凝土強(qiáng)度增長緩慢。在5℃條件下養(yǎng)護(hù)28天,其強(qiáng)度增長僅能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天的60%左右。當(dāng)溫度降至0℃以下時(shí),特別是溫度下降到混凝土液相冰點(diǎn)(新澆筑的普通混凝土內(nèi)部液相冰點(diǎn)溫度為-0.3℃～-0.5℃)以下時(shí),混凝土中的水開始結(jié)冰,其體積膨脹約為9%,此時(shí)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能遭到破壞,稱為混凝土凍害。其宏觀表現(xiàn)為混凝土的強(qiáng)度損失。因此低溫施工的混凝土,一方面,為滿足施工進(jìn)度要求,必須采取特殊措施使混凝土強(qiáng)度能夠較快增長;另一方面,要在混凝土受凍前能盡快達(dá)到其抗凍害的臨界強(qiáng)度。這些都要求對(duì)低溫施工的混凝土采取一系列措施,如加熱保溫措施,以便滿足水泥水化反應(yīng)的環(huán)境條件。

3.為了給低溫施工的混凝土創(chuàng)造一個(gè)正溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境,常采取材料預(yù)熱、保溫、養(yǎng)護(hù)期間加熱等措施,不僅施工技術(shù)較復(fù)雜,費(fèi)用較高,而且對(duì)能源供給的要求也較高。根據(jù)我國大中型工程低溫混凝土施工資料統(tǒng)計(jì),采用骨料加熱措施時(shí),在預(yù)熱過程中通常每加熱1m3骨料平均總耗熱量約20750～57500kJ/m3,相當(dāng)于電能消耗6～17kW·h/m3,采用電加熱養(yǎng)護(hù)時(shí),每立方米混凝土消耗電能可高達(dá)80～120kW·h,從骨料預(yù)熱到加熱養(yǎng)護(hù),低溫混凝土施工成本增加幅度為32%～50%。

4.低溫是混凝土工程質(zhì)量事故的多發(fā)季節(jié),而且在時(shí)間上有明顯的滯后性。即低溫澆注的混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí),多在春融期或后期顯現(xiàn)。由于事故多發(fā)生較晚,所以處理難度較大,因此必須盡量提高低溫混凝土施工措施的可靠性,對(duì)能源供給的可靠性也要提出相應(yīng)要求。我國氣候?qū)俅箨憵夂?冬季除了經(jīng)常有寒流襲擊,氣溫變化頻繁,須注意防護(hù)外,由于風(fēng)速較大,還要注意防風(fēng),避免混凝土養(yǎng)護(hù)期間的失水。

三、建議

當(dāng)天氣嚴(yán)寒、氣溫較低,對(duì)于不太厚大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,混凝土澆筑后,要求強(qiáng)度能有較快的增長,若只做簡(jiǎn)單的保溫蓄熱,混凝土的強(qiáng)度增長達(dá)不到預(yù)期要求,則需要利用外部熱源對(duì)新澆筑的混凝土進(jìn)行加熱養(yǎng)護(hù)。實(shí)踐表明,橋梁低溫施工中應(yīng)做好充分的思想準(zhǔn)備、組織準(zhǔn)備和物質(zhì)準(zhǔn)備,制定嚴(yán)密的技術(shù)保證措施和方案,加強(qiáng)人員教育、培訓(xùn)和管理,加強(qiáng)施工過程監(jiān)控,做好每個(gè)工作環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)工作,才能保質(zhì)保量、安全地完成低溫施工任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉曉霞.冬季混凝土施工及質(zhì)量檢查常遇問題淺析[J].甘肅科技,2006,22(5).

[2]秦國剛,高寒和.多年凍土地區(qū)路橋施工技術(shù)[J].低溫建筑技術(shù),2001,(3).

[3]徐宗娟,江常青.淺談橋梁墩身混凝土冬季施工技術(shù)[J].鐵道建設(shè),2005,(1).

[4]中華人民共和國建設(shè)部.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).建筑工程冬期施工規(guī)程(JGJ104-97)[S].

[5]王建奇,李小林.淺談高寒地區(qū)冬季施工技術(shù)管理[J].山西建筑,2006,32(4).