混凝土施工技術(shù)在道路橋梁工程中的作用

康學(xué)霞

（甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

道路橋梁施工工程屬大型技術(shù)設(shè)施建設(shè)，具有大規(guī)模、長時(shí)間、重耗材的施工特點(diǎn)。混凝土技術(shù)是我國現(xiàn)代化施工建設(shè)中常用的一類施工手段，具有施工快、效率高、承重能力強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)混凝土建材也在我國長期發(fā)展的建筑業(yè)中不斷自我優(yōu)化升級目前已經(jīng)成為道路橋梁施工工程中不可缺少的一類關(guān)鍵建材，因此針對混凝土的施工技術(shù)也成為了道路橋梁現(xiàn)代化施工中極為重要的一項(xiàng)技術(shù)，能夠在實(shí)際專項(xiàng)施工過程中起到包括植入鋼筋建材、修復(fù)建材裂縫、完成建材托梁結(jié)構(gòu)更換、協(xié)調(diào)聯(lián)通不同結(jié)構(gòu)建材的作用。但與此同時(shí)受限于混凝土建材本身的半成品混合物特性，其在實(shí)地施工過程中極易受到外界施工環(huán)境中的不可控因素影響，故為了能夠使混凝土建材及技術(shù)在道路橋梁工程中最大程度上發(fā)揮其作用，就必須要根據(jù)具體工程進(jìn)行因地制宜，同時(shí)將涉及混凝土建材與技術(shù)的控溫操作進(jìn)行規(guī)范化管理，進(jìn)而對目標(biāo)道路橋梁施工工程的整體質(zhì)量和長期壽命做到優(yōu)化和延長。

1 工程概況

蘭州市南濱河?xùn)|路（607號路）二期項(xiàng)目使用混凝土施工技術(shù)進(jìn)行道路橋梁大型工程施工，由甘肅第四建設(shè)集團(tuán)股份有限公司承建，全程施工在混凝土材料的選擇方面始終堅(jiān)持國家要求及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在混凝土施工技術(shù)的選用方面嚴(yán)格遵守對基礎(chǔ)笩板混凝土的連續(xù)一體化澆灌技術(shù)性要求。該工程中混凝土材料具體技術(shù)要求如下圖表1所示：

表1 蘭州市南濱河?xùn)|路二期項(xiàng)目混凝土技術(shù)要求表

2 工程施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 混凝土原材料預(yù)選及配比設(shè)計(jì)

2.1.1 原材料預(yù)選

由于混凝土施工原料在施工過程中的快速成型性與強(qiáng)適應(yīng)性，在橋梁公路的實(shí)際施工過程中需要對其原材料半成品進(jìn)行精挑細(xì)選，其中重點(diǎn)則在于混凝土骨料、減水劑及各類摻合料方面的選擇上。

本次施工案例在骨料選擇方面十分注重控制含泥量及雜質(zhì)，不僅選擇了在強(qiáng)度和顏色方面相類似的中砂材料，而且根據(jù)骨料的粗細(xì)不用要求，將細(xì)度模數(shù)控制在2.3~3.0，粗骨料含泥量不超過2%，其中泥塊含量占整體粗骨料不到1%，而細(xì)骨料則在粗骨料數(shù)據(jù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上減少一半的含泥量和泥塊含量。同時(shí)本次施工案例在減水劑原料選用上也奉行著精益求精的原則，根據(jù)蘭州實(shí)地施工環(huán)境情況選擇了效能較高的由甘肅里能新材料有限公司所進(jìn)行生產(chǎn)的LN-2型聚羧酸高性能減水劑用以控制整個(gè)混凝土建材中外加劑的比重分量，在實(shí)際應(yīng)用過程中此減水劑建材在對混凝土進(jìn)行減水處理時(shí)具有較高的減水率，同時(shí)在坍落度損失方面損失小，僅需使用原料中水泥料用料比重的不到2%即可達(dá)到工程所需的用料要求并大幅提升改善作為拌合物工程材料混凝土在目標(biāo)工程中的整體材料強(qiáng)度性能。與此同時(shí)本施工案例在其他各類摻合料的品類選擇上也做出了嚴(yán)格的把關(guān)，其中水泥、膨脹抗裂劑、粉煤灰及礦粉的選用均達(dá)到國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，大幅提升了混凝土建材在施工過程中的密度、強(qiáng)度及耐久性能。

2.1.2 配比設(shè)計(jì)

混凝土建材由于其特殊的半成品混合特性，能夠根據(jù)各類工程不同的要求進(jìn)行其中水、水泥及各類混合物的細(xì)節(jié)比例調(diào)整，用以匹配不同工程及建筑物的實(shí)地使用要求與力學(xué)性能，故在橋梁道路工程施工時(shí)也需要適當(dāng)調(diào)整材料配比，一般混凝土建材能夠完美契合目標(biāo)工程的施工內(nèi)容及周邊施工環(huán)境。在常規(guī)情況下此類建材混合物的比例調(diào)整側(cè)重點(diǎn)往往被放置于混凝土中的水分含量、砂石強(qiáng)度和選用水泥的質(zhì)量。在做好現(xiàn)場勘探的前提下，按照既定比例所設(shè)計(jì)制作的混凝土材料還必須要經(jīng)過現(xiàn)場內(nèi)的多次質(zhì)檢，待現(xiàn)場測試通過，方可投入工程使用。

結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕龅厍闆r與混凝土道路橋梁施工中的多次實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，本次工程選用了基礎(chǔ)建材，同時(shí)充分考量本次工程中相關(guān)技術(shù)設(shè)備的泵料功能、目標(biāo)建筑的強(qiáng)度要求、目標(biāo)件數(shù)的壽命要求，混凝土材料施工灌注過程中可能出現(xiàn)的溫度異常、混凝土材料施工灌注過程中可能出現(xiàn)的建材裂縫等因素，創(chuàng)新性地采用了混凝土原料雙摻技術(shù)，向傳統(tǒng)C45P8型混凝土內(nèi)在摻合過程中加入了粉煤灰和礦粉建材。同時(shí)在混凝土摻合過程中施工人員也在一定程度上減少了水泥建材的用量，借以幫助目標(biāo)建材呈現(xiàn)出更長的使用壽命和強(qiáng)度等級。在這種工藝的使用下，混凝土內(nèi)水熱化數(shù)值也隨著水泥用量的減少實(shí)現(xiàn)了大幅度降低，同時(shí)粉煤灰和礦粉材料也會(huì)在摻合階段的后期產(chǎn)生活性效應(yīng)，進(jìn)而為混凝土建材帶來比水泥材料更加優(yōu)秀的強(qiáng)度要求。此外施工人員還在減水劑中加入了適量緩凝成分，在此類成分的影響下，混凝土水化更為緩慢，其在混合中所形成的放熱反應(yīng)也相應(yīng)放緩，進(jìn)而避免了在混凝土大體積存放時(shí)出現(xiàn)的溫差裂縫問題。該工程中所使用的筏基底板C45P8混凝土配合比如下表2所示：

表2 筏基底板C45P8混凝土配合比

2.2 混凝土各環(huán)節(jié)溫度處理

混凝土各環(huán)節(jié)溫度方面的波動(dòng)與其中水泥原料所帶來的水熱化問題息息相關(guān)，同時(shí)也與施工現(xiàn)場內(nèi)的實(shí)際溫度差有著千絲萬縷的關(guān)系，尤其在混凝土大體積存放與凝固成型的過程中，未經(jīng)控制的建材溫度會(huì)直接導(dǎo)致建材本身的變質(zhì)與開裂，不僅影響著道路橋梁工程的美觀，還會(huì)直接損失工程的耐久度與安全性?？紤]到以上因素，目標(biāo)案例工程在運(yùn)用混凝土技術(shù)進(jìn)行實(shí)地施工時(shí)針對建材在各施工環(huán)節(jié)的溫度控制進(jìn)行了精密嚴(yán)格的計(jì)算，其具體運(yùn)算過程如下所示：

2.2.1 混凝土出機(jī)溫度計(jì)算

將混凝土出機(jī)溫度設(shè)為T0，根據(jù)能量守恒定律，混凝土混合物的熱量源頭即為其混合原材料的能量供給，根據(jù)混合前混凝土半成品材料的熱量綜合與拌和后流態(tài)會(huì)凝聚熱量間的守恒能量原則，T0的運(yùn)算遵循以下方程式：

該方程式中，T0代表混凝土拌和物出機(jī)溫度，以℃為單位；W代表混凝土半成品材料的質(zhì)量總和，以kg為單位；C代表混凝土半成品材料的比熱數(shù)值，以KJ/（kg·K）為單位，T1表混凝土半成品材料的原始溫度，以℃為單位。

根據(jù)運(yùn)算公式，結(jié)合半成品混凝土建材本身的材料配置，將混凝土半成品的各項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行帶入方程后進(jìn)行運(yùn)算，具體運(yùn)算過程如下：

2.2.2 混凝土澆注溫度計(jì)算

將混凝土拌和物澆注溫度設(shè)為Tj，其代表混凝土攪拌半成品出機(jī)后，根據(jù)設(shè)計(jì)完成運(yùn)輸、卸車、機(jī)械泵送與澆注環(huán)節(jié)后的溫度，為簡化記憶在實(shí)際工程中多以澆注溫度代稱，但并非僅指代澆注工序完成后的混凝土建材溫度，根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)地資料及歷史施工記錄可知，Tj的數(shù)值運(yùn)算遵循以下算式：

該計(jì)算式中，Tj代表混凝土拌和物澆注溫度，以℃為單位；Tq代表施工環(huán)境外界溫度，根據(jù)蘭州氣象局?jǐn)?shù)據(jù)取平均值恒定為Tq=3，以℃為單位；（A1+A2+A3+……+An）代表混凝土混合物出機(jī)后在各施工必須步驟中的溫度損失系數(shù)，根據(jù)施工計(jì)劃設(shè)計(jì)其取值恒定，其中A1代表混凝土混合物出機(jī)后裝、卸和運(yùn)各一次溫度損失的總和，恒定為A1=0.032，A2代表運(yùn)輸中混凝土混合物出現(xiàn)的溫度損失數(shù)值，遵循A2=θτ公式，其中τ代表運(yùn)輸時(shí)間，且恒定數(shù)值為τ=50，以min為單位，θ受到混凝土拌和物運(yùn)輸過程中所使用的不同運(yùn)輸工具所影響，根據(jù)行業(yè)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，恒定為車載滾動(dòng)式攪拌方式，取恒定值θ=0.0042，A3代表施工澆注過程中凝土混合物出現(xiàn)的溫度損失數(shù)值，遵循A3=0.003τ公式，其中τ代表澆注時(shí)間，且恒定數(shù)值為τ=15，以min為單位；Kb代表施工澆注過程中泵送設(shè)備的加溫系數(shù)，取恒定值Kb=0.4。

根據(jù)運(yùn)算公式，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ淌┕r(shí)間安排，目標(biāo)案例工程中使用的笩板C45P8混凝土將于11月中下旬進(jìn)行澆注，在充分查閱同類工程數(shù)據(jù)后，將混凝土半成品的各項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行帶入方程后運(yùn)算，具體運(yùn)算過程如下：

由此，經(jīng)過計(jì)算目標(biāo)案例施工人員估算出混凝土出機(jī)溫度于11.4 ℃上下浮動(dòng)，混凝土拌合物經(jīng)運(yùn)輸至澆注入模溫度于8.9 ℃上下浮動(dòng)。正是借由此溫度運(yùn)算數(shù)據(jù)，目標(biāo)案例工程隊(duì)混凝土施工技術(shù)在道路橋梁工程中的強(qiáng)度及壽命做出了嚴(yán)格的控制與精密的監(jiān)控，使得混凝土施工技術(shù)在此次道路橋梁工程中實(shí)現(xiàn)了最大化發(fā)揮。

3 工程加固作用

3.1 植筋技術(shù)

植筋技術(shù)立足于混凝土半流體黏性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用，在實(shí)際道路橋梁施工應(yīng)用中具有操作簡單和強(qiáng)度高的優(yōu)勢，可以將分離的混凝土建材構(gòu)件進(jìn)行連接、整合與固定，尤其在對已經(jīng)成型的道路橋梁建筑改造工程中受到歡迎。在施工設(shè)計(jì)現(xiàn)場需要工程人員具有大局視野，充分發(fā)揮混凝土建材本身的柔韌性與適用性。

3.2 裂縫修補(bǔ)技術(shù)

裂縫修補(bǔ)技術(shù)立足于混凝土高密度結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用，在實(shí)際道路橋梁施工應(yīng)用中具有靈活度和機(jī)動(dòng)性方面的優(yōu)勢，可以快速修復(fù)由于各種外界與建材本體因素出現(xiàn)的道路開裂。在施工修復(fù)現(xiàn)場往往可以根據(jù)實(shí)際情況采用多種修復(fù)方法完成道路橋梁的整修，但考慮到施工現(xiàn)場與待修復(fù)建筑本身所經(jīng)歷的溫度環(huán)境，在實(shí)地修復(fù)過程中對溫度控制方面的要求較為嚴(yán)苛。

3.3 托換技術(shù)

托換技術(shù)的具體施工方法集中于托梁構(gòu)件的連接、替換和拆卸，搭配混凝土施工技術(shù)進(jìn)行操作時(shí)其可以展現(xiàn)出此類工程施工技術(shù)更為卓越的綜合性能，在實(shí)際道路橋梁施工應(yīng)用中可以對非功能性的材料進(jìn)行功能性改進(jìn)與加固。一般情況下在橋梁道路施工中，使用托換技術(shù)完成梁柱組件的加固后還可以用各種建材支撐，為整體工程提高更為穩(wěn)定的受力結(jié)構(gòu)。

3.4 混凝土施工技術(shù)說連續(xù)箱梁的協(xié)調(diào)

在常規(guī)橋梁道路施工過程中，梁結(jié)構(gòu)路段由于環(huán)境及材料溫度差影響往往會(huì)出現(xiàn)較為突出的預(yù)拱形結(jié)構(gòu)，為了改善此類因素對混凝土施工技術(shù)層面上的不利影響，混凝土施工技術(shù)需要協(xié)調(diào)搭配連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，使用預(yù)設(shè)線性控制的方式，將溫差擾動(dòng)系數(shù)降低，進(jìn)而延長混凝土技術(shù)組件與整體道路橋梁工程結(jié)構(gòu)的壽命。

4 結(jié)語

道路橋梁施工工程本身要求施工技術(shù)環(huán)環(huán)相扣，在技術(shù)要求方面更為強(qiáng)調(diào)專業(yè)性與規(guī)范化，混凝土施工技術(shù)本身對于道路橋梁施工工程具有經(jīng)驗(yàn)上與操作方面的優(yōu)勢，但受限于其本身的材料構(gòu)成與施工工藝的復(fù)雜性影響，目前已經(jīng)在道路橋梁施工工程中施工質(zhì)量與成品壽命方面成為一種波動(dòng)性強(qiáng)的變量。為了提高該技術(shù)在現(xiàn)階段我國大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的使用率以及在工程市場方面的普及程度，文章結(jié)合實(shí)際案例重點(diǎn)分析了該技術(shù)的要點(diǎn)操作、施工布置與運(yùn)輸階段的溫控操作事項(xiàng)，并展示了該技術(shù)在投入案例工程中所提供實(shí)際加固作用，以此助力我國大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。