林漫亞

淺談橋梁上部構(gòu)造混凝土的冬期施工

林漫亞

由于我國(guó)北方進(jìn)入冬期相對(duì)較早，加上工期的要求，橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工往往在冬期進(jìn)行，這樣必然增加了橋梁上部構(gòu)造施工的困難。對(duì)此，本文結(jié)合多年大橋的施工實(shí)踐，提出橋梁上部構(gòu)造冬期施工的一些經(jīng)驗(yàn)，以供參考。

橋梁；構(gòu)造；混凝土；冬期施工

一、冬期及臨界強(qiáng)度的界定

1、冬期的界定。冬期的界定是建設(shè)工程冬期施工中需要明確的一個(gè)重要問(wèn)題。根據(jù)公路橋涵施工規(guī)范中的表述：室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于5℃即進(jìn)入冬期施工。但是，在自然條件下，水在0℃結(jié)冰，給工程施工帶來(lái)很多困難，甚至無(wú)法作業(yè)。水結(jié)冰后，可能對(duì)硬化中的混凝土產(chǎn)生凍害，損害其一系列物理力學(xué)性能。所以，冬期施工界定的第一個(gè)原則應(yīng)該是：當(dāng)氣溫降低到0℃時(shí)要采取特殊措施進(jìn)行施工。

2、冬期施工混凝土受凍臨界強(qiáng)度的界定。按照采取較高規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的原則，采用公路橋涵施工規(guī)范中關(guān)于對(duì)冬期施工混凝土受凍臨界溫度的界定：用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配置的混凝土，在抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40%前不得受凍。摻加防凍劑的混凝土，在室外最低氣溫不低于-15℃時(shí)不得小于4.0兆帕，當(dāng)室外最低氣溫不低于-30℃時(shí)不得小于5.0兆帕。

二、冬期施工方案優(yōu)化

對(duì)于橋梁上部構(gòu)造，混凝土工程是冬期施工中最重要的工程項(xiàng)目。冬期混凝土施工可選擇的方案比較多，根據(jù)混凝土的熱工計(jì)算，可采取以下方案。

1、箱梁砼施工方案。經(jīng)過(guò)混凝土的熱工計(jì)算，在集料和水泥采取保溫措施的條件下，在混凝土拌合過(guò)程中加熱水即可滿足混凝土的入模溫度和蓄熱法初始養(yǎng)護(hù)溫度的要求（其他材料的保溫措施詳見(jiàn)下節(jié)“冬期施工工藝”）。一般的箱梁配合比中，水泥用量相對(duì)較大，水灰比較小，坍落度亦較小，若采用蒸汽養(yǎng)護(hù)法，將會(huì)造成水分過(guò)快散失，導(dǎo)致容易出現(xiàn)干縮裂縫。故當(dāng)氣溫還未降至-15℃以下時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)；當(dāng)氣溫驟降過(guò)低時(shí)，應(yīng)考慮采用蒸汽內(nèi)部通氣法養(yǎng)護(hù)。

2、護(hù)欄及橋面附屬結(jié)構(gòu)混凝土施工方案。護(hù)欄及橋面附屬結(jié)構(gòu)混凝土外露面積較大，并且對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)無(wú)特殊要求，則只需摻入防凍劑，并采用負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)即可。若氣溫驟降過(guò)低，使混凝土內(nèi)部溫度降到防凍劑規(guī)定溫度之下，混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)不到混凝土受凍的臨界溫度，則考慮采用蒸汽法養(yǎng)護(hù)。

3、氣溫驟降應(yīng)急方案。施工單位需準(zhǔn)備幾臺(tái)鍋爐并調(diào)試安裝就緒，當(dāng)室外氣溫驟降，蓄熱法和負(fù)溫法無(wú)法施行或不能滿足要求時(shí)，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)法保證混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度。

三、冬季施工工藝

為了預(yù)防意外冷空氣造成的突然降溫，施工單位要提前做好冬季施工的準(zhǔn)備工作，并與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)隨時(shí)聯(lián)系，做好氣溫觀測(cè)工作。根據(jù)混凝土的熱工計(jì)算，箱梁混凝土采取熱水拌合、蓄熱法養(yǎng)護(hù)的施工方法，對(duì)護(hù)欄和橋面附屬工程混凝土采取摻加防凍劑、負(fù)溫法養(yǎng)護(hù)的施工方法，當(dāng)室外氣溫驟降，蓄熱法和負(fù)溫法無(wú)法施行或不能滿足要求時(shí)，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)法保證混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度。以下是橋梁上部構(gòu)造混凝土冬期施工中各道工序的施工工藝及實(shí)施細(xì)則：

1、原材料要求。所采用的混凝土配合比中，水泥種類(lèi)、水泥用量、水灰比應(yīng)滿足混凝土的冬期施工要求。拌制混凝土所采用的集料應(yīng)采取覆蓋保溫措施，使其處于正溫狀態(tài)，新進(jìn)場(chǎng)的集料應(yīng)嚴(yán)格檢查，不得含有冰、雪、凍塊及其他易凍裂物質(zhì)，若含有以上物質(zhì)，則應(yīng)加溫予以清除。

2、拌合水要求。對(duì)混凝土拌和用水進(jìn)行加溫，根據(jù)混凝土熱工計(jì)算，加熱到50℃即可滿足混凝土施工的各項(xiàng)溫度指標(biāo)。采用直接對(duì)水箱加熱的方式使水升溫，水箱覆蓋草簾進(jìn)行保溫，盡量加快冷熱水循環(huán)，以使水箱內(nèi)的水溫保持平均。

3、攪拌要求。配置混凝土?xí)r，要嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度。投料前，先用熱水沖洗攪拌機(jī)，投料順序?yàn)楣橇霞铀當(dāng)嚢?，再加水泥攪拌，時(shí)間應(yīng)較常溫時(shí)延長(zhǎng)50%?；炷涟韬衔锏某鰴C(jī)溫度不能低于10℃，入模溫度不能低于5℃。

4、澆注要求?；炷恋倪\(yùn)輸時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，在澆筑前應(yīng)清除模板、鋼筋上的冰雪和污垢。冬期施工接縫混凝土?xí)r，在新混凝土澆筑前應(yīng)加熱使結(jié)合面有5℃以上的溫度，澆筑完成后，應(yīng)采取措施使混凝土結(jié)合面繼續(xù)保持正溫，直至新澆混凝土獲得規(guī)定的抗凍強(qiáng)度。澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的濕接縫時(shí)，應(yīng)采用熱混凝土，并應(yīng)適當(dāng)降低水灰比。澆筑完成后應(yīng)加熱或連續(xù)保溫養(yǎng)護(hù)，直至接縫混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求?；炷翝仓瓿珊螅诨炷帘砻娓采w一層彩條布，再覆蓋一層草簾進(jìn)行保溫。

5、護(hù)欄及橋面附屬結(jié)構(gòu)。護(hù)欄及橋面附屬結(jié)構(gòu)混凝土外露面積較大，不易加熱保溫，并且對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)無(wú)特殊要求，采用摻加防凍劑、負(fù)溫養(yǎng)護(hù)法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在混凝土拌和時(shí)摻加熱水，保證混凝土澆筑后的起始養(yǎng)護(hù)氣溫不低于5℃，并根據(jù)澆筑完成一周的預(yù)計(jì)日最低氣溫來(lái)選用防凍劑摻量。澆筑完成后，裸露表面采用彩條布覆蓋保護(hù)，當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度降到防凍劑規(guī)定溫度之前，混凝土的抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到3.5兆帕。摻用防凍劑的混凝土在負(fù)溫下嚴(yán)禁澆水，外露表面必須覆蓋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度不得低于防凍劑規(guī)定的溫度，當(dāng)達(dá)不到規(guī)定溫度且混凝土強(qiáng)度小于3.5兆帕，要采取加熱保溫措施。當(dāng)拆模后混凝土的表面溫度與環(huán)境溫度差大于l5℃時(shí)，混凝土表面要覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)。

6、應(yīng)急方案。當(dāng)室外氣溫驟降，蓄熱法和負(fù)溫法無(wú)法施行或不能滿足要求時(shí)，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)法保證混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度。對(duì)于箱室結(jié)構(gòu)采用內(nèi)部通氣法，在箱室內(nèi)部預(yù)留孔道，通蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)；對(duì)于護(hù)欄和橋面鋪裝采用棚罩法，將護(hù)欄和橋面外露面扣罩覆蓋，內(nèi)部通蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土。由于高標(biāo)號(hào)混凝土的水泥用量、水灰比和坍落度都已超出蒸汽養(yǎng)護(hù)法的適用條件，容易造成混凝土失水過(guò)快，導(dǎo)致出現(xiàn)干縮裂縫，故保證蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)混凝土的升降溫梯度和濕度是使用蒸汽養(yǎng)護(hù)法首先要解決的重要問(wèn)題。在蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，由于現(xiàn)澆箱梁底板和翼緣板模板未拆除，頂板有保溫材料覆蓋，所以加熱溫度不需太高。蒸汽養(yǎng)護(hù)包括“升溫——恒溫——降溫”三個(gè)階段，各階段加熱延續(xù)時(shí)間可根據(jù)養(yǎng)護(hù)終了要求的強(qiáng)度確定，并嚴(yán)格按規(guī)范控制升溫和降溫梯度。具體實(shí)施時(shí)將鍋爐安裝于橋面上，為方便施工，管道采用塑料管，并在管壁刺孔做為蒸汽噴嘴。噴嘴和混凝土外露面的距離不得小于30cm。在澆筑時(shí)，在腹板上預(yù)留孔洞，以便于管道走線。橋面鋪裝和護(hù)欄施工時(shí)，用彩條布和草簾雙層覆蓋，在內(nèi)部通蒸汽進(jìn)行加溫養(yǎng)護(hù)。在蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，需委派專人負(fù)責(zé)溫度和濕度控制，避免由此引發(fā)的干縮裂縫。

7、拆模要求。模板和保溫層在混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度并冷卻到5℃后可拆除。拆模時(shí)混凝土溫度與環(huán)境溫度差大于20℃時(shí)，拆模后的混凝土表面應(yīng)及時(shí)覆蓋，使其緩慢冷卻。

四、混凝土質(zhì)量控制及檢查

檢查外加劑質(zhì)量及摻量；檢查混凝土從入模到拆除保溫層或保溫模板期間的溫度。

加強(qiáng)溫度觀測(cè)，檢查水、骨料溫度，配合混凝土熱工計(jì)算確定混凝土出機(jī)溫度并與混凝土出罐及澆筑時(shí)溫度及時(shí)復(fù)核。冬期施工測(cè)溫的項(xiàng)目與次數(shù)應(yīng)符合表l所列規(guī)定（見(jiàn)表1）。

表1 測(cè)溫項(xiàng)目的測(cè)溫次數(shù)規(guī)定

混凝土養(yǎng)護(hù)期間溫度測(cè)量應(yīng)符合下列規(guī)定：蓄熱法養(yǎng)護(hù)從混凝土入模開(kāi)始至混凝土達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度，或混凝土溫度降到0℃以前，應(yīng)至少每隔6小時(shí)測(cè)量一次；摻防凍劑的混凝土在強(qiáng)度未達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度之前應(yīng)每隔2小時(shí)測(cè)量一次，達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度以后每隔6小時(shí)測(cè)量一次；采用加熱法養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r，升溫和降溫階段應(yīng)每隔1小時(shí)測(cè)量一次，恒溫階段每隔2小時(shí)測(cè)量一次；全部測(cè)溫孔均應(yīng)編號(hào)，并繪制布置圖，測(cè)溫孔應(yīng)設(shè)在有代表性的結(jié)構(gòu)部位和溫度變化大、易冷卻的部位，孔深宜為10～15 cm，也可為板厚的1／2，測(cè)溫時(shí)，測(cè)溫儀表應(yīng)采取與外界氣溫隔離措施，并留置在測(cè)溫孔內(nèi)不少于3分鐘。

檢查混凝土質(zhì)量，除應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定留置試塊外，尚須做下列檢查：檢查混凝土表面是否受凍、粘連、收縮裂縫，邊角是否脫落，施工縫處有無(wú)受凍痕跡；檢查同條件養(yǎng)護(hù)試塊的養(yǎng)護(hù)條件是否與施工現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)條件相一致；采用成熟度法檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)檢查測(cè)溫記錄與計(jì)算公式要求是否相符，有無(wú)差錯(cuò)。

總而言之，為了避免工程發(fā)生凍害，減少經(jīng)濟(jì)損失，確保工程質(zhì)量和保證工期，施工單位應(yīng)提前做好冬季施工的準(zhǔn)備工作，認(rèn)真落實(shí)冬施措施。根據(jù)國(guó)家規(guī)范規(guī)定，結(jié)合施工地區(qū)特定的氣候條件以及工程施工中的實(shí)際情況，制訂出詳細(xì)的冬期施工組織方案。

（責(zé)任編輯：于飛）

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1007-3922（2016）04-0052-03

林漫亞（1969～），女，滿族，遼寧沈陽(yáng)人，畢業(yè)于沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，沈陽(yáng)近海開(kāi)發(fā)區(qū)城建工程處從事技術(shù)研究管理工作。