劉 其

1 概述

宿遷市市府東路特大橋位于宿邳公路城區(qū)段,該橋全長959.7 m,西起宿城區(qū)市府東路馬陵河?xùn)|側(cè),跨運(yùn)河路,京杭運(yùn)河、金沙江路,東至宿豫區(qū)長江路西側(cè)。整個工程為期15個月,因而施工不可避免地將遭遇冬季施工條件。

冬季施工是對施工質(zhì)量的一大挑戰(zhàn)。隨著冬季的到來,溫度逐漸降低,混凝土的水化反應(yīng)趨于緩慢。當(dāng)溫度低于0℃時,混凝土中的水開始結(jié)冰,由于結(jié)冰引起的凍脹應(yīng)力和高孔隙率等問題大大降低了混凝土的強(qiáng)度,為確保宿遷市市府東路特大橋施工質(zhì)量,本文針對冬季施工的特點(diǎn),對冬季施工措施進(jìn)行了研究。

2 冬季施工原理

混凝土拌合物澆灌后之所以能逐漸凝結(jié)和硬化,直至獲得最終強(qiáng)度,是由于水泥水化作用的結(jié)果,水泥水化作用的速度主要取決于溫度的高低。當(dāng)溫度升高時,水化作用加快,強(qiáng)度增長也較快;而當(dāng)溫度降低到0℃時,存在于混凝土中的水有一部分開始結(jié)冰,逐漸由液相變?yōu)楣滔?。這時參與水泥水化作用的水減少了,因此,水化作用減慢,強(qiáng)度增長相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降,當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰,也就是完全由液相變?yōu)楣滔鄷r,水泥水化作用基本停止,此時強(qiáng)度就不再增長。水變成冰后,體積約增大9%,當(dāng)混凝土毛細(xì)孔含水率超過91.70%界值時,結(jié)冰就會產(chǎn)生約2500 kg/cm2的冰脹應(yīng)力。這個應(yīng)力值常常大于水泥內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值,使混凝土受到不同程度的破壞(即早期受凍破壞)而降低強(qiáng)度。此外,當(dāng)水變成冰后,還會在骨料和鋼筋表面上產(chǎn)生顆粒較大的冰凌,減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結(jié)力,從而影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)冰凌融化后,又會在混凝土內(nèi)部形成各種各樣的空隙,降低混凝土的密實性及耐久性。由此可見,溫度的控制是冬季施工的關(guān)鍵。

3 冬季施工措施

當(dāng)室外晝夜平均氣溫(每天 6:00,14:00,21:00時所測室外溫度的平均值)連續(xù)5 d低于+5℃或晝夜最低溫度低于-3℃時,進(jìn)行混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土施工時必須采用冬季施工措施。

3.1 準(zhǔn)備工作

根據(jù)宿遷市歷年的氣候特征,自11月20日起,實驗室安排專人負(fù)責(zé)收集室外氣溫(每天6:00,14:00,21:00時所測室外溫度),并進(jìn)行記錄;辦公室負(fù)責(zé)收聽和記錄當(dāng)天、第二天及今后幾天的氣溫情況、天氣變化趨勢、雨雪情況、寒流及大風(fēng)降溫情況,并詳細(xì)記錄和每天公示,為何時采取冬季施工措施提供依據(jù)。在此之前,砂石骨料保持干燥與清潔,料場必須采用帆布全部覆蓋,防止積水凍結(jié)。進(jìn)入冬季后,蓋梁、擋墻等小體積混凝土施工必須安排在連續(xù)晴朗的天氣施工,施工時間安排在上午9:00～下午3:00氣溫較高時間段完成。地下結(jié)構(gòu)必須深挖積水井和回水溝,嚴(yán)禁地下水浸泡,嚴(yán)禁70%強(qiáng)度前進(jìn)行拆模。另外,提供每次混凝土澆筑的施工配合比,特別注意及時測定砂石骨料的實際含水量,并及時測定混凝土的坍落度和混凝土的拌和、澆筑入模溫度,控制好混凝土配合比和原材料,選用具有較好抗凍性能的普通水泥;選用半干硬性混凝土,水灰比不大于0.65。

3.2 骨料預(yù)熱

骨料預(yù)熱采用蒸汽進(jìn)行,預(yù)熱時間根據(jù)施工環(huán)境安排,一般在混凝土攪拌前1 h左右開始,保證骨料使用前符合施工要求,預(yù)熱鋼管采用普通鋼管,下口采用尖頭封死,中間開設(shè)出氣孔。

3.3 混凝土的拌制和運(yùn)輸

混凝土在拌制前,砂、石料及水泥的溫度均應(yīng)保持在0℃以上,砂石料入機(jī)溫度不得低于+5℃。水泥不加熱,應(yīng)儲藏于室內(nèi),保持與室內(nèi)同溫。水加熱至40℃～60℃。攪拌時按照砂石、水、水泥的順序進(jìn)行,不得顛倒,以免發(fā)生假凝現(xiàn)象。

混凝土拌和溫度(拌和溫度系指拌合物從拌和機(jī)中卸出時在5 cm深處測量所得溫度值)根據(jù)天氣情況要適時調(diào)整,控制混凝土拌和溫度不低于10℃～15℃,拌和用水最高溫度不得高于60℃,砂石料最高溫度不得高于40℃,混凝土卸出拌和機(jī)時最高溫度不得高于35℃。拌和設(shè)備應(yīng)適當(dāng)防寒,環(huán)境溫度宜不低于10℃～15℃。拌制混凝土前,應(yīng)用熱水洗刷拌和機(jī)鼓筒。

另外,為保證冬季施工用混凝土的和易性和流動性,采用熱拌工藝時,混凝土攪拌時間一般應(yīng)較常溫延長50%。

3.4 混凝土的灌注

冬季混凝土澆筑前,要將模內(nèi)雜物清理干凈,用溫水清洗,其灌注溫度(灌注溫度系指在灌注搗實后并在覆蓋次層拌合物前或開始養(yǎng)護(hù)前在混凝土表面下5 cm深處測量所得溫度值)應(yīng)在進(jìn)行熱工計算及確定具體保溫方法時加以規(guī)定,細(xì)薄部位的灌注溫度不宜低于+10℃,在任何情況下均不得低于+5℃。同時,混凝土應(yīng)盡量連續(xù)灌注,避免中途間斷,分層厚度應(yīng)不少于20 cm,采用機(jī)械振搗?；炷料噜弮蓪拥墓嘧㈤g歇時間,不應(yīng)超過水泥的初凝時間,一般不宜超過1.5 h。

在負(fù)溫下舊混凝土接澆新混凝土?xí)r,為防止預(yù)熱不好,在接頭產(chǎn)生水膜,降低接頭處混凝土強(qiáng)度。同時為避免因新、舊混凝土接觸面溫差過大,溫度應(yīng)力造成新澆混凝土干裂,要求對舊混凝土采取預(yù)熱升溫措施(采用蒸汽排管加熱),確保接頭處混凝土溫度不低于5℃,加熱深度不小于30 cm,預(yù)熱長度為1 m左右。

3.5 混凝土的養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)方法采用覆蓋和蒸汽養(yǎng)護(hù)同時進(jìn)行。

在箱梁的頂部采用覆蓋?；炷翝仓瓿墒展夂?表面覆蓋一層麻袋片,然后覆蓋一層篷布,在篷布和麻袋片之間放置蒸汽熱力管,在彩條布上覆蓋一層棉被和防水彩條布。同時加強(qiáng)底模和側(cè)模保護(hù):在側(cè)模的鋼面板后加貼5 cm厚的隔熱泡沫板,泡沫板和鋼板之間安置蒸汽熱力管,泡沫板之后采用稻草密布進(jìn)行保溫和防風(fēng);可以根據(jù)現(xiàn)場情況的需要,側(cè)模采用帆布進(jìn)行防風(fēng)和防雨。在箱梁室內(nèi),在各箱接頭處采用懸掛棉被進(jìn)行隔熱,在箱梁洞口,采用懸掛帆布進(jìn)行隔熱。

養(yǎng)生期內(nèi),棚內(nèi)濕度要求維持在96%左右,溫度維持在10℃～40℃之間,為使混凝土后期強(qiáng)度不致提高過大,養(yǎng)生溫度不得高于50℃。養(yǎng)生過程中,如因進(jìn)行下道工序必須臨時開棚時,可在保證棚內(nèi)正溫和棚內(nèi)外溫差不大于25℃的前提下,選在當(dāng)天氣溫較高的10:00～14:00進(jìn)行,但要盡量減少開棚次數(shù)和時間。

為便于確定張拉結(jié)束時間,要多制試塊,分別置于各不利部位進(jìn)行相同條件養(yǎng)生,至少要保證底肋板處、翼板處各有一組試塊。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計允許的張拉強(qiáng)度時,開始張拉和灌漿,在管道壓漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計允許值時,停止養(yǎng)生,棚內(nèi)開始降溫,但禁止溫度驟然下降,降溫速度不大于10℃/h,且第一個24 h內(nèi)降溫速度不超過1℃/h,最大降溫值應(yīng)小于22℃。

3.6 溫度監(jiān)控措施

整個施工過程中的溫度控制以觀測、記錄為主。施工期間室外施工環(huán)境溫度每2 h觀測一次,水和骨料加熱溫度每小時觀測一次,拌和溫度每車次觀測一次,灌注溫度每車次觀測一次。

對于蒸汽養(yǎng)護(hù),升、降溫期間每小時觀測一次箱內(nèi)、箱外和梁體內(nèi)溫度,恒溫期間每2 h觀測一次箱內(nèi)、箱外和梁體內(nèi)溫度,且升、降溫期間控制梁體內(nèi)溫速不超過10℃,養(yǎng)護(hù)期間控制梁體內(nèi)外溫差不超過35℃。箱內(nèi)和箱外溫度直接采用溫度計進(jìn)行測量,梁體內(nèi)溫度采用預(yù)埋小鋼管,一端封死,澆筑時埋入梁體內(nèi),鋼管長30 cm左右,觀測時,將溫度計放入鋼管內(nèi),端部采用棉花塞死,等溫時間不低于5 min,然后拔出來立即進(jìn)行讀數(shù)。每梁段均要對測溫孔進(jìn)行編號,并繪制測溫孔布置圖以備查。

4 結(jié)語

宿遷市市府東路特大橋位于宿邳公路城區(qū)段,工期持續(xù)15個月,不可避免地將遭遇冬季施工條件,給施工質(zhì)量帶來較大挑戰(zhàn)。本文就本工程的冬季施工措施進(jìn)行了研究,實踐表明上述措施有效地確保了施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。

[1]張兆雄.淺析混凝土冬季施工措施[J].水利工程,2009(6):38-39.

[2]文雪峰.PHC冬期混凝土施工溫度控制技術(shù)[J].山西建筑,2009,35(8):144-145.

[3]楊享榮.混凝土凍害機(jī)理及混凝土冬季施工措施淺議[J].科技創(chuàng)業(yè),2009(3):156-157.