韓非

【摘 要】本文主要結(jié)合四川省汶川至馬爾康高速公路C5合同段工程中大、中橋部分結(jié)構(gòu)物進行冬期施工時現(xiàn)場的情況，介紹混凝土在冬期蓄熱法施工時從拌合、運輸、澆筑及養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)和過程中影響質(zhì)量的關(guān)鍵卡控因素，從中總結(jié)出混凝土冬期施工質(zhì)量控制措施，以便在今后工程應(yīng)用上得到推廣，對高海拔地區(qū)混凝土冬期蓄熱法施工具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】混凝土冬期施工 蓄熱法 質(zhì)量控制

1 引言

混凝土是構(gòu)成工程實體的重要材料，其施工質(zhì)量的好壞直接影響結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量和使用壽命；但在高海拔地區(qū)寒冷氣候條件下進行混凝土冬期施工，必須采取一定技術(shù)措施以保證工程質(zhì)量，如蓄熱法、蒸養(yǎng)法及暖棚法等施工方法；在選擇施工方法時應(yīng)依據(jù)實際施工條件、結(jié)構(gòu)特點以及經(jīng)濟條件等加以綜合考慮。蓄熱法施工相比其他方法簡單，不需要特殊的加熱設(shè)備和養(yǎng)護設(shè)施，其施工原理是將除水泥以外的其他原材料預(yù)加熱后獲得一定初始熱量再進行拌和，待混凝土澆筑后利用一定養(yǎng)護措施以降低熱量散失速度，保證混凝土在允許受凍強度前達到抗凍能力。

本文主要結(jié)合四川省汶川至馬爾康高速公路C5合同段工程中現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物的冬期施工情況，發(fā)現(xiàn)個別結(jié)構(gòu)物冬期蓄熱法施工中邊棱隅角有輕微凍傷，事后分析原因為混凝土在養(yǎng)護開始前已經(jīng)受凍，嚴重影響了混凝土的質(zhì)量；由于該工程位于四川省汶川縣境內(nèi)，海拔較高冬季氣候寒冷，依據(jù)施工實際情況和工期要求，橋涵結(jié)構(gòu)物經(jīng)常面臨冬期施工；因此，結(jié)合往期冬期施工經(jīng)驗及施工規(guī)范要求，對混凝土拌合、運輸、澆筑及養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)和過程進行分析找出關(guān)鍵卡控因素，從中總結(jié)出混凝土冬期蓄熱法施工的質(zhì)量控制措施。

2 冬期施工特點

冬期施工是指根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁鉁刭Y料，室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃時混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及砌體工程的施工。

冬期施工期是質(zhì)量事故多發(fā)期，長時間持續(xù)低溫以及大的溫差、強風(fēng)、降雪和反復(fù)冰凍，給混凝土質(zhì)量帶來極大隱患。當(dāng)室外氣溫降至0℃以下時，對混凝土中水的狀態(tài)影響極大，一般游離水在-2℃時開始凍結(jié)，而水一旦結(jié)冰，水泥水化反應(yīng)基本停止，此時混凝土強度也必然不再增長。同時，游離水及化合水體積因結(jié)冰而膨脹約8%～9%，在混凝土內(nèi)部形成強大冰晶應(yīng)力，當(dāng)混凝土硬化強度低于冰脹應(yīng)力時，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)因凍脹而破壞產(chǎn)生微裂隙和孔隙，嚴重影響了混凝土強度；待后期養(yǎng)護溫度回升解凍后，雖然混凝土仍可繼續(xù)硬化，但混凝土強度和耐久性將隨受凍早晚及受凍情況造成不同程度的損失。

混凝土冬期施工的關(guān)鍵問題是如何解決凍結(jié)對混凝土正常硬化的影響，因此必須采取合理、有效的施工方法和技術(shù)措施以保證工程質(zhì)量，其方法的選擇除應(yīng)根據(jù)工程類別、氣象資料、材料來源和工期要求外還應(yīng)通過技術(shù)、經(jīng)濟比較和熱工計算確定；當(dāng)室外最低溫度不低于-15℃時，地面以下的工程或結(jié)構(gòu)表面系數(shù)（冷卻面積與體積的比值）不大于15m-1的工程，應(yīng)優(yōu)先采用蓄熱法施工。

汶川地區(qū)進入十二月后日平均氣溫基本為1℃左右，混凝土工程應(yīng)按冬期施工組織。

3 混凝土冬期蓄熱法施工關(guān)鍵卡控因素

目前混凝土冬期施工質(zhì)量問題依然較為突出，多表現(xiàn)為混凝土表層脫皮、裂縫及強度不足等質(zhì)量缺陷，難以滿足質(zhì)量標準要求，甚至危及結(jié)構(gòu)物使用安全。如何有效解決混凝土冬施突出質(zhì)量問題非常急迫和重要，根據(jù)本工程近期現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物冬施情況結(jié)合往期經(jīng)驗及規(guī)范要求，通過收集資料及深入現(xiàn)場調(diào)查、討論、分析，按混凝土施工五個工藝環(huán)節(jié)進行逐條研判和確認，形成了下列混凝土冬期蓄熱法施工關(guān)鍵卡控因素及具體要求，對解決混凝土冬施現(xiàn)場普遍問題有一定的針對性、適用性、有效性，達到以現(xiàn)場關(guān)鍵卡控措施保證工程質(zhì)量和提高施工工藝技術(shù)水平的目的。各施工工藝流程關(guān)鍵卡控因素及具體要求如下：

3.1 施工準備

⑴合理選擇和安排冬施項目：根據(jù)年度計劃和施工組織設(shè)計，確定冬期施工的工程項目；對大跨度拱橋、高架橋、隧道洞口附近及零小分散工程，不宜安排在冬期施工。

⑵準確掌握氣象信息：通過收集工地氣象臺歷年氣象資料，并設(shè)置工地氣象觀測點，建立觀測制度，及時掌握氣象變化情況。

⑶編制冬施方案及技術(shù)措施并對有關(guān)人員進行技術(shù)交底和培訓(xùn)：施工前組織工人學(xué)習(xí)冬施方案及技術(shù)措施，經(jīng)考試合格后方可上崗操作。

⑷配備齊全冬施物資：按冬施方案落實有關(guān)保溫材料、防寒物資、能源和機具設(shè)備；保溫材料選擇應(yīng)依據(jù)工程類型、結(jié)構(gòu)特點及施工條件來確定，需選擇導(dǎo)熱系數(shù)小、密封性良好、重量較輕且足夠干燥的材料。

⑸正確選擇原材料：

①水泥選擇：優(yōu)先選用活性高、水化熱大的普通硅酸鹽水泥；當(dāng)選用其他水泥時應(yīng)注意其對混凝土抗凍性及抗?jié)B性的影響。②骨料選擇：細骨料選用質(zhì)地堅硬的中砂且含泥量小于3%；粗骨料中嚴禁含有風(fēng)化顆粒且含泥量小于1%。③外加劑選擇：選用具備高效減水、降低冰點、良好早強作用且對鋼筋無腐蝕的外加劑，確?；炷猎谳^低溫度下水化反應(yīng)能持續(xù)進行，保持混凝土強度不斷增長，在短時間內(nèi)達到允許受凍強度。

⑹設(shè)計專用配合比：選用較小的水灰比和較小的坍落度；當(dāng)混凝土摻用防凍劑時其試配強度應(yīng)較設(shè)計強度提高一個等級。

3.2 混凝土拌和

⑴確定水及骨料加熱溫度：

①應(yīng)按熱工計算和實際試拌確定滿足混凝土澆筑需要的加熱溫度。首先應(yīng)對水加熱，其加熱溫度不宜高于80℃；當(dāng)骨料不加熱時，水可加熱至80℃以上，但應(yīng)先投入骨料和以加熱的水，拌勻后再投入水泥；當(dāng)加熱水尚不能滿足要求時，可將骨料均勻加熱，其加熱溫度不應(yīng)高于60℃；②水泥不得直接加熱，宜在使用前運入暖棚內(nèi)預(yù)熱。③當(dāng)混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時，應(yīng)重新調(diào)整拌合料的加熱溫度。

⑵保證骨料質(zhì)量：不得混有冰雪、凍塊及易被凍裂的礦物資；施工時派專人檢查清理骨料凍塊。

⑶確保拌合設(shè)備溫度：拌制設(shè)備宜在氣溫不低于10℃的廠房或暖棚內(nèi)，施工中隨時檢查棚內(nèi)溫度。

⑷延長混凝土攪拌時間：宜較常溫施工延長50%，拌合站中控室派專人盯控。

3.3 混凝土運輸

混凝土的運輸容器應(yīng)有保溫設(shè)施；運輸時間應(yīng)縮短，并減少中間倒運。

3.4 混凝土澆筑

⑴做好澆筑前檢查：混凝土澆筑前，應(yīng)清除模板及鋼筋上的冰雪和污垢；當(dāng)環(huán)境氣溫低于-10℃時，應(yīng)將直徑大于或等于25mm的鋼筋和金屬預(yù)埋件加熱至正溫。

⑵重視施工縫處理：新舊、混凝土施工縫按規(guī)范清理；當(dāng)舊混凝土面和外露鋼筋（預(yù)埋件）暴露在冷空氣中時，應(yīng)對距離新、舊混凝土施工縫1.5m范圍內(nèi)的舊混凝土和長度在1.0m范圍內(nèi)的外露鋼筋（預(yù)埋件），進行防寒保溫。

⑶合理分層加強振搗：混凝土應(yīng)采用機械振搗并分層連續(xù)澆筑，分層厚度不得小于20cm。

3.5 混凝土養(yǎng)護

⑴確保養(yǎng)護開始時溫度：混凝土開始養(yǎng)護時的溫度應(yīng)按施工方案通過熱工計算確定，但不得低于5℃，細薄截面結(jié)構(gòu)不宜低于10℃；過程中安排專人進行測溫，及時發(fā)現(xiàn)問題按冬施方案采取相應(yīng)技術(shù)措施。

⑵保溫措施有效可靠：所采用的保溫措施應(yīng)使混凝土溫度下降到0℃以前達到規(guī)范規(guī)定的強度；混凝土澆筑成型后，應(yīng)立即防寒保溫；保溫材料應(yīng)按施工方案設(shè)置，并保持干燥；結(jié)構(gòu)物邊棱隅角應(yīng)加強覆蓋保溫，迎風(fēng)面應(yīng)采取防風(fēng)措施。

⑶拆除模板和保溫層規(guī)定：

①當(dāng)混凝土已達到規(guī)范強度要求，并符合規(guī)范中抗凍強度規(guī)定后，方可拆除模板。②混凝土與環(huán)境的溫差不得大于15℃；當(dāng)溫差在10℃以上，但低于15℃時，拆除模板后的混凝土表面宜采取臨時覆蓋措施。③采用外部熱源加熱養(yǎng)護的混凝土，當(dāng)養(yǎng)護完畢后的環(huán)境氣溫仍在0℃以下時，應(yīng)待混凝土冷卻至5℃以下后，方可拆除模板。

3.6 混凝土質(zhì)量檢查

除應(yīng)按常規(guī)混凝土施工要求進行檢查外，還應(yīng)進行下列質(zhì)量檢查：

⑴檢測水、外加劑及骨料加入攪拌機時的溫度，以及混凝土拌制、澆筑時環(huán)境溫度，每一工作班至少檢測4次。

⑵混凝土養(yǎng)護溫度的檢測次數(shù)：在養(yǎng)護期間至少每6h檢測1次；室外氣溫及工地環(huán)境溫度應(yīng)每晝夜定時、定點觀測4次。

⑶混凝土養(yǎng)護溫度的檢測方法：在結(jié)構(gòu)的隅角、突出、迎風(fēng)和細薄部位應(yīng)均勻留置測溫孔，孔深可根據(jù)養(yǎng)護方法及結(jié)構(gòu)尺寸確定，蓄熱法養(yǎng)護時測溫孔應(yīng)設(shè)在易于散熱的部位；測溫孔應(yīng)編號并繪圖；檢測混凝土溫度時，測溫計不應(yīng)受外界氣溫的影響，并應(yīng)在測溫孔內(nèi)至少留置3min；以上檢測應(yīng)安排專人負責(zé)并均應(yīng)記錄。

4 質(zhì)量控制措施

本工程依據(jù)規(guī)范要求和施工總體安排確定了冬期施工項目，分別為E匝道第二聯(lián)現(xiàn)澆梁、桃坪特大橋0#橋臺及2#、4#墩柱，結(jié)合實際情況及環(huán)境條件制訂并編制了詳細的施工計劃及專項施工組織設(shè)計；但由于冬期施工計劃性和時間性強，技術(shù)要求復(fù)雜，準備時間短，安排部署不統(tǒng)一，責(zé)任未落實到人，各級作業(yè)人員重視程度不夠，片面追求進度，施工中仍出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題和隱患。通過對上述結(jié)構(gòu)物冬期施工全過程調(diào)查分析和現(xiàn)場確認，發(fā)現(xiàn)了一些發(fā)生頻次較多或現(xiàn)場難以控制直接影響施工質(zhì)量較為突出的問題，必須進一步強化冬期蓄熱法施工質(zhì)量控制措施方能有效管控問題的發(fā)生。主要有以下四個方面：

⑴澆筑設(shè)備單一，速度慢。

產(chǎn)生原因：澆筑受吊車起吊速度影響大，使混凝土在澆筑過程中熱量損失大。

控制措施：優(yōu)化施工方案，結(jié)合施工實際情況，選擇經(jīng)濟、合理的澆筑設(shè)備；加快混凝土澆筑速度，縮短混凝土暴露時間。

E匝道現(xiàn)澆梁施工作業(yè)范圍大、混凝土厚度小，存在鋼筋密、熱損失大等特點，應(yīng)快速澆筑混凝土，質(zhì)量才有保證；現(xiàn)場采用混凝土輸送泵車澆筑、混凝土罐車運輸，并在原有1臺泵車、3臺罐車基礎(chǔ)上，增加至2臺泵車、10臺罐車以提高澆筑速度。

桃坪特大橋0#橋臺為大體積混凝土施工，混凝土方量大、臺身高度較低，模板為竹膠板且散熱慢，作業(yè)范圍集中，混凝土運輸距離短，現(xiàn)場采用吊車澆筑。

桃坪特大橋2#、4#墩柱雖為大體積混凝土施工，但模板采用定型鋼模，墩身較高、散熱快，結(jié)合澆筑地情況，現(xiàn)場搭設(shè)暖棚，煤火、熱風(fēng)炮“雙管齊下”，保證棚內(nèi)溫度在10℃以上，采用吊車澆筑和罐車運輸；同時利用冬季枯水期在河道中修筑臨時便道，比已往運距縮短一半以上，大大提高了澆筑速度。

⑵運輸設(shè)備保溫效果差。

產(chǎn)生原因：由于受現(xiàn)場地形條件所限，致使混凝土運輸距離遠，而當(dāng)?shù)剡\輸設(shè)備也未采取保溫設(shè)施，混凝土暴露時間長，溫度下降快。

控制措施：運輸設(shè)備安裝保溫設(shè)施，混凝土在運輸過程中熱量損失在2℃以內(nèi)，混凝土罐車穿“暖衣”。

為使混凝土在運輸過程中的熱損失最小，采用了大容量的混凝土罐車，且盡量縮短運輸距離，減少轉(zhuǎn)運次數(shù)，運至施工地點后隨即澆筑；針對混凝土罐車保溫效果不理想情況，研究決定對所有罐車罐體加裝皮制防寒保溫套，以加強罐車保溫效果；現(xiàn)場對攪拌出機溫度和每一罐車混凝土出罐溫度進行測量，熱損失在2℃內(nèi)，滿足施工規(guī)范要求。

⑶施工方案不合理，技術(shù)措施不得當(dāng)。

產(chǎn)生原因：依據(jù)施組和以往施工經(jīng)驗，編制的冬期施工方案和技術(shù)措施，雖得到了甲方和監(jiān)理的認可，仍存在對問題考慮不全、不合理的地方，對施工作業(yè)有直接影響。

控制措施：深入施工現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)合實際情況，集思廣益，優(yōu)化出具體、可行的施工方案和技術(shù)措施，正確指導(dǎo)施工。

對施工方案不合理和技術(shù)措施不得當(dāng)之處，深入施工現(xiàn)場調(diào)查，向有經(jīng)驗的工人師傅請教，采納多方意見，逐一分析、解決、落實，在優(yōu)中擇優(yōu)，得到合理、具體、可行的施工方案和技術(shù)措施，以確?；炷炼谑┕けＹ|(zhì)、順利完成；在原混凝土施工技術(shù)措施基礎(chǔ)上，又增加了以下措施：