連續(xù)箱梁混凝土冬期施工工藝探討

賈廣生

（中鐵二十三局集團(tuán)第二工程有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 引言

我國(guó)屬季風(fēng)性氣候區(qū)，冬夏氣溫分布差異很大，冬季氣溫普遍偏低，南熱北冷，南北溫差大?！惰F路混凝土工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2010]241號(hào)）規(guī)定，當(dāng)工地晝夜平均氣溫（最高和最低氣溫的平均值或當(dāng)?shù)貢r(shí)間6時(shí)、14時(shí)及21時(shí)室外氣溫的平均值）連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于-3℃時(shí)，即進(jìn)入冬期施工。在工程建設(shè)施工過程中，由于各種原因，有時(shí)不可避免地需要進(jìn)行冬期施工。冬季施工過程中若采取的防凍措施不當(dāng)，極易給工程質(zhì)量造成隱患或出現(xiàn)質(zhì)量事故，因此，就鐵路工程連續(xù)箱梁混凝土冬期施工方法和質(zhì)量保證措施進(jìn)行探討，對(duì)保證鐵路連續(xù)箱梁工程質(zhì)量具有重要意義。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 連續(xù)箱梁混凝土冬期施工原則

根據(jù)連續(xù)箱梁工程特點(diǎn)和冬季施工條件，確定連續(xù)箱梁混凝土冬季施工原則，以提高箱梁混凝土自身抗凍性為主，負(fù)溫條件下加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證混凝土早期強(qiáng)度在負(fù)溫條件下能夠繼續(xù)正常增長(zhǎng)，同時(shí)在采用暖棚法的前提下，做好保溫覆蓋和防風(fēng)、防冰、防雪工作。混凝土外加劑采用液態(tài)水劑為宜，可保證防凍劑在低溫下不結(jié)晶不沉淀。提出科學(xué)合理的施工配合比，采取有效的措施，使梁體混凝土在低于防凍劑規(guī)定溫度前超過受凍臨界強(qiáng)度等級(jí)。

2.2 連續(xù)箱梁混凝土冬期施工準(zhǔn)備

2.2.1 在連續(xù)梁工程即將進(jìn)入冬期施工前，要提前做好技術(shù)準(zhǔn)備工作和材料準(zhǔn)備工作，要提前收集當(dāng)?shù)囟诘臍庀筚Y料，了解氣溫變化、持續(xù)時(shí)間、最低溫度以及最大風(fēng)、雪等資料，還要了解施工過程中未來一周的天氣變化，把不利的因素消除在萌芽狀態(tài)，只有這樣才能保證梁體的質(zhì)量。

2.2.2 作好冬期施工技術(shù)文件的編制工作。在箱梁進(jìn)入冬期施工前，要提前編制好冬期施工方案，作為冬期施工的技術(shù)指導(dǎo)性文件。施工方案或技術(shù)措施包括以下主要內(nèi)容：施工材料的進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃；熱源、設(shè)備計(jì)劃和施工部署；冬期施工人員培訓(xùn)計(jì)劃；工程質(zhì)量的控制要點(diǎn)；冬期安全生產(chǎn)的要點(diǎn)；冬期施工混凝土熱工計(jì)算；施工工序及進(jìn)度安排；各分項(xiàng)工程的施工方法和施工技術(shù)措施。

2.2.3 作好人員培訓(xùn)和技術(shù)交底工作。冬期施工由于在負(fù)溫下進(jìn)行作業(yè)，不了解或不熟悉冬期施工規(guī)律，極易造成工程質(zhì)量事故。為保證工程質(zhì)量，冬期施工前必須進(jìn)行人員培訓(xùn)，學(xué)習(xí)國(guó)家和地方有關(guān)冬期施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定，學(xué)習(xí)有關(guān)冬期施工的基本理論知識(shí)及施工方法。施工前對(duì)原材料的使用方法、原材料的加熱或保護(hù)、原材料的測(cè)溫、梁體施工過程中的測(cè)溫、梁體施工完成后的養(yǎng)護(hù)工作等進(jìn)行技術(shù)交底，防止施工操作人員違反冬期施工規(guī)律，造成操作不當(dāng)，人為地造成質(zhì)量事故。

2.2.4 作好原材料的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、復(fù)檢以及材料的配合比。在冬期施工中各種原材料需要進(jìn)行復(fù)檢的必須進(jìn)行復(fù)檢，以防不合格的材料使用在工程中。另外，在冬期梁體混凝土施工中經(jīng)常要使用外加劑，隨著氣溫的不斷變化用量不一，如果不復(fù)檢，直接用于梁體，將有可能給工程帶來嚴(yán)重后果，要消除引起工程質(zhì)量隱患的因素，對(duì)工程中使用的原材料進(jìn)行重新復(fù)檢是必要的。要做好冬施配合比，例如：氣溫在-5℃、-10℃、-15℃、-25℃情況下的混凝土施工配合比，在不同的負(fù)溫下使用不同的冬施配合比。

3 施工方法

3.1 連續(xù)箱梁混凝土的配置要求

3.1.1 連續(xù)梁體混凝土冬施澆筑，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土受凍臨界強(qiáng)度?；炷翍?yīng)采用品種穩(wěn)定、不低于42.5級(jí)的低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥拌制，混凝土膠凝材料總量不應(yīng)超過500kg/m3，水膠比不應(yīng)大于0.35，并摻加防凍劑。

3.1.2 拌制摻外加劑的混凝土?xí)r，如外加劑為粉劑，可按要求摻量直接撒在水泥上面和水泥同時(shí)投入；如外加劑為液體，使用時(shí)應(yīng)先配制成規(guī)定濃度溶液，然后根據(jù)使用要求，用規(guī)定濃度溶液配制成施工溶液，各溶液要分別置于有明顯標(biāo)志的容器中，不得混淆，每班使用的外加劑溶液應(yīng)一次配成。為避免防凍劑中氯鹽及堿含量對(duì)鋼筋的腐蝕侵害，要選用無氯、低堿或無堿的防凍劑。嚴(yán)格控制混凝土水膠比，由骨料帶入的水分及外加劑溶液中的水分均應(yīng)從拌合水中扣除。

3.1.3 混凝土攪拌前需提前進(jìn)行熱工計(jì)算，對(duì)水、砂進(jìn)行加熱，提出確保混凝土出機(jī)溫度不得低于20℃，入模溫度不得低于10℃。拌制混凝土用的骨料必須清潔，不得含有冰雪和凍塊，以及易凍裂的物質(zhì)。攪拌摻有外加劑的混凝土?xí)r，攪拌時(shí)間應(yīng)取常溫?cái)嚢钑r(shí)間的1.5倍。

3.1.4 對(duì)原材料的加熱，主要是對(duì)水進(jìn)行加熱比較方便，水溫不得超過80℃。攪拌時(shí)水泥不得與60℃以上的熱水直接接觸。冬期施工要確保骨料溫度，冬期施工一般以加熱水為主，當(dāng)加熱水滿足不了要求時(shí)，再對(duì)骨料進(jìn)行加熱。

3.1.5 使用混凝土外加劑時(shí)，充分考慮“堿集料反應(yīng)（AAR）”對(duì)梁體耐久性的影響，采取各種措施降低混凝土的含堿量，達(dá)到有關(guān)技術(shù)規(guī)程要求。

3.2 梁體混凝土的運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)及試驗(yàn)

3.2.1 梁體混凝土運(yùn)輸車輛要有保溫措施。在混凝土裝運(yùn)前，先用熱水對(duì)罐體內(nèi)部進(jìn)行預(yù)熱，在-20℃以上環(huán)境中，運(yùn)輸車的攪拌筒外包防寒棉被；在-20℃以下環(huán)境中，車體四周安裝折疊式掛膠帆布，混凝土澆筑時(shí)該裝置折疊到攪拌筒前端。運(yùn)輸過程中，要盡量減少運(yùn)輸時(shí)間和周轉(zhuǎn)次數(shù)，避免熱量損失過多。

3.2.2 梁體混凝土澆筑前先清除梁體鋼筋和模板上的冰雪，澆筑后要及時(shí)進(jìn)行覆蓋。根據(jù)外界氣溫變化采用綜合蓄熱法與暖棚法。采用綜合蓄熱法進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，即在混凝土中摻加合理的防凍劑，利用原材料加熱及水泥的水化熱的熱量，通過適當(dāng)保溫，延緩混凝土冷卻，使混凝土溫度降到設(shè)計(jì)規(guī)定溫度前達(dá)到預(yù)期要求強(qiáng)度。當(dāng)溫度降至超過-10℃以上時(shí)，蓄熱法滿足不了要求時(shí)，采用暖棚法施工。由于連續(xù)梁梁體面積過大，如何保證暖棚內(nèi)升降溫成為施工中的重難點(diǎn)。當(dāng)暖棚法保溫時(shí)，供熱系統(tǒng)采用以蒸汽鍋爐為主，熱風(fēng)炮及熱風(fēng)爐為輔的供熱設(shè)施。在氣溫急劇下降時(shí)，采取在梁底增加炭火盆的方式，使其棚內(nèi)最低溫度不低于+50℃，保持在一周以上時(shí)間，使其混凝土的強(qiáng)度達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度。連續(xù)梁采用暖棚保溫，暖棚構(gòu)造為腳手架搭設(shè)兩側(cè)骨架，在梁頂部設(shè)置人字形鋼腳手支架，在骨架四周采用兩層土工布中間夾一層棉氈進(jìn)行保溫。

3.2.3 梁體混凝土澆筑后覆蓋保溫，對(duì)邊棱、角部的保溫，是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，覆蓋時(shí)應(yīng)增大到部位的2～3倍，且要多覆蓋一層，混凝土養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)防風(fēng)、保濕。

3.2.4 拆模時(shí)梁體混凝土強(qiáng)度不得低于混凝土受凍臨界強(qiáng)度，拆模后混凝土表面及時(shí)覆蓋，使其緩慢冷卻，混凝土受凍時(shí)其臨界強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的30%摻用防凍劑的混凝土。拆模時(shí)，梁體混凝土芯部與表面、表面與環(huán)境溫差均不宜大于15℃；當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃，應(yīng)待表面混凝土冷卻至5℃以下方可拆除模板。

3.2.5 連續(xù)梁冬期施工混凝土試件的留置除應(yīng)符合《鐵路工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)規(guī)程》（TB10426）要求外，尚應(yīng)增加不少于4組與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)的試塊，分別用于檢驗(yàn)受凍前的混凝土強(qiáng)度、張拉前混凝土強(qiáng)度和轉(zhuǎn)入常溫養(yǎng)護(hù)28天、56天的強(qiáng)度。

3.3 連續(xù)梁混凝土冬施測(cè)溫要求

3.3.1 冬期施工測(cè)溫準(zhǔn)備工作。項(xiàng)目部指派專人負(fù)責(zé)測(cè)溫工作，并于開始測(cè)溫之前，對(duì)測(cè)溫人員進(jìn)行培訓(xùn)，合格后方可上崗。

3.3.2 冬施測(cè)溫要求。①綜合蓄熱法養(yǎng)護(hù)的混凝土，從混凝土入模開始至混凝土達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度，或混凝土溫度降到0℃或設(shè)計(jì)溫度以前，應(yīng)至少每隔6h測(cè)量一次。②摻防凍劑的混凝土在強(qiáng)度未達(dá)到4.0N/mm2以前每2h測(cè)定一次，以后每6h測(cè)定一次。③室外溫度及環(huán)境溫度同混凝土養(yǎng)護(hù)溫度測(cè)定次數(shù)，但不少于4次/天，此外還需測(cè)最高、最低溫度。暖棚法養(yǎng)護(hù)溫度測(cè)定，每2小時(shí)測(cè)一次棚內(nèi)外溫度。④混凝土出機(jī)溫度、澆筑溫度、入模溫度每一工作班至少4次測(cè)溫。

3.3.3 冬施測(cè)溫方法?；炷翜y(cè)溫時(shí)按測(cè)孔編號(hào)順序進(jìn)行，測(cè)溫孔要有明顯的標(biāo)記，并要妥善保護(hù)測(cè)溫孔洞和預(yù)留管。測(cè)溫時(shí)溫度計(jì)插入孔中不少于5分鐘，讀數(shù)時(shí)應(yīng)先用手捏住刻度位置，然后迅速讀數(shù)，作好記錄。測(cè)溫后應(yīng)立即將測(cè)溫孔塞緊，并蓋好保溫材料。

3.3.4 測(cè)溫孔的設(shè)置。測(cè)溫人員按照交底和測(cè)溫孔布置圖規(guī)定的位置或編號(hào)順序，隨混凝土澆筑設(shè)置測(cè)溫孔?，F(xiàn)澆混凝土梁的測(cè)溫孔，應(yīng)垂直插入留置。梁側(cè)孔每3m長(zhǎng)設(shè)置1個(gè)，且每跨至少設(shè)2個(gè)，孔深宜為100mm至150mm。

4 連續(xù)梁混凝土冬期施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

4.1 控制好原材料的加熱溫度。冬期施工對(duì)混凝土原材料的加熱是保證混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)的重要因素，在施工過程中要確定原材料的加熱溫度，作好加熱措施，定時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)量，保證加熱溫度達(dá)到要求。

4.2 控制好混凝土的入模溫度。施工中作好混凝土澆筑入模溫度，一般不應(yīng)低于10℃，溫度過低則容易造成新澆混凝土冷卻過快，使混凝土在很短時(shí)間內(nèi)降至冰點(diǎn)而影響混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)。

4.3 作好試塊的留置工作。

4.4 加強(qiáng)成品的養(yǎng)護(hù)。冬期混凝土的養(yǎng)護(hù)管理是保證混凝土質(zhì)量的重要措施，新澆筑的混凝土，一是作好覆蓋保溫工作，并經(jīng)常檢查，二是作好混凝土的測(cè)溫工作，隨時(shí)掌握混凝土的內(nèi)部溫度，保證混凝土在初凝期不受凍。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，當(dāng)環(huán)境溫度降到5℃時(shí)，連續(xù)箱梁采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，?yán)抓現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)冬季施工措施，對(duì)混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格控制，加強(qiáng)冬期施工混凝土的防凍和測(cè)溫工作，可以保證混凝土的工程質(zhì)量，大大縮短連續(xù)箱梁施工周期，從而保證了施工進(jìn)度。

[1]鐵建設(shè)[2010]241號(hào).鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[S].

[2]朱定法.漳衛(wèi)運(yùn)河大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁混凝土冬季施工[J].橋梁建設(shè)，2000(02)，42-43.

[3]劉小燕，章龍，張峰，等.箱梁大體積混凝土冬季施工水化熱效應(yīng)研究[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012(1)，65-70.