呂志堅(jiān)，李曉民，鄧 揚(yáng)，李文軒

(北京金港場道工程建設(shè)有限公司，北京 100073)

1 道面混凝土低溫施工

混凝土有強(qiáng)度高、耐久性好、材料就地取材等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)場場道工程。而混凝土的強(qiáng)度增長需滿足一定的溫度要求，一般需要在10 ℃以上，當(dāng)氣溫低于0 ℃時(shí)，混凝土中的水分會(huì)凍結(jié)，水泥的水化反應(yīng)停止，水分凍結(jié)體積膨脹會(huì)使早期強(qiáng)度低的混凝土開裂，造成嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。

MH 5006—2015民用機(jī)場水泥混凝土面層施工技術(shù)規(guī)范[1]中規(guī)定，當(dāng)施工現(xiàn)場連續(xù)5 d平均氣溫低于5 ℃或最低氣溫低于0 ℃時(shí)，應(yīng)按低溫期施工規(guī)定進(jìn)行施工。水泥混凝土面層除少量收尾工程或修補(bǔ)工程等特殊情況外，不應(yīng)在低溫期施工。GJB 1112A—2004軍用機(jī)場場道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定，混凝土道面在室外晝夜平均氣溫連續(xù)5 d低于5 ℃時(shí)的施工屬于低溫施工，只宜用于少量收尾工程或戰(zhàn)備急需工程。兩本規(guī)范均提出機(jī)場道面混凝土低溫期施工僅限于少量收尾工程或戰(zhàn)備、修補(bǔ)等特殊情況，正常的大體量道面混凝土不應(yīng)在低溫期施工。究其原因，低溫期施工對(duì)混凝土的材料溫度、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、做面、養(yǎng)護(hù)均有嚴(yán)格的保溫防護(hù)要求，機(jī)場道面混凝土施工體量大、作業(yè)面積大，在合理的成本范圍內(nèi)難以達(dá)到要求，施工質(zhì)量不能保證。

低溫期對(duì)道面混凝土的影響主要有兩個(gè)方面：混凝土的內(nèi)外溫差和凍脹破壞。混凝土水化反應(yīng)過程中會(huì)釋放熱量，機(jī)場道面混凝土結(jié)構(gòu)較厚，容易發(fā)生熱量聚集，產(chǎn)生混凝土的內(nèi)外溫差，低溫期會(huì)加劇混凝土的內(nèi)外溫差，形成更嚴(yán)重的溫度應(yīng)力，進(jìn)而造成混凝土裂縫。氣溫低于0 ℃時(shí)，混凝土中的水分結(jié)冰，水化反應(yīng)停止，而且水分結(jié)冰體積膨脹會(huì)使早期強(qiáng)度偏低的混凝土受凍脹而破壞。因此低溫期道面混凝土施工，既要有針對(duì)混凝土表面的保溫措施，又要能動(dòng)態(tài)的對(duì)混凝土的溫度進(jìn)行管控，使得道面混凝土既不受凍也不會(huì)產(chǎn)生過大的內(nèi)外溫差。針對(duì)道面混凝土低溫施工的養(yǎng)護(hù)過程，結(jié)合工程實(shí)際情況，在施工現(xiàn)場澆筑了試驗(yàn)板塊，通過試驗(yàn)探索蓄熱法養(yǎng)護(hù)在道面混凝土低溫施工的實(shí)施效果。

2 機(jī)場道面混凝土低溫施工實(shí)施蓄熱法養(yǎng)護(hù)的試驗(yàn)探索

在華東地區(qū)某機(jī)場，結(jié)合現(xiàn)場施工實(shí)際情況，選擇在冬季現(xiàn)場成型兩塊4.5 m×5 m×0.36 m的道面混凝土板作為試驗(yàn)板塊，采取蓄熱養(yǎng)護(hù)的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，探索蓄熱法養(yǎng)護(hù)在道面混凝土低溫施工的應(yīng)用效果。道面混凝土為施工單位現(xiàn)場攪拌站生產(chǎn)的自拌混凝土，設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度為5.0 MPa，抗壓強(qiáng)度為C35，水灰比0.4，砂率30%，水泥采用P.Ⅱ型硅酸鹽水泥，混凝土無抗凍要求。

2.1 試驗(yàn)的溫度要求

蓄熱法養(yǎng)護(hù)是采用保溫材料，留存混凝土水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，以達(dá)到保溫養(yǎng)護(hù)的效果，不能在嚴(yán)寒條件下使用?；炷恋谋鶅鰷囟燃s為-2 ℃，當(dāng)氣溫低于-5 ℃時(shí)，應(yīng)停止道面混凝土的施工，避免道面混凝土因氣溫過低嚴(yán)重受凍[2]。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蠼y(tǒng)計(jì)資料，該地區(qū)冬季氣溫低，但是低于-5 ℃的天數(shù)并不多，僅為5 d，故本次試驗(yàn)僅針對(duì)最低氣溫基本在-5 ℃以上的條件開展。

2.2 養(yǎng)護(hù)方案

蓄熱養(yǎng)護(hù)采用養(yǎng)護(hù)劑+塑料布+干燥土工布的保溫措施，如遇雨雪天氣最外層需加蓋一層塑料布。道面混凝土做面拉毛結(jié)束后，及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)劑，加快混凝土的凝結(jié)硬化。噴灑養(yǎng)護(hù)劑后盡快對(duì)道面混凝土進(jìn)行覆蓋，首先蓋一層塑料布，然后在其上蓋兩層土工布，土工布為干燥的土工布。干燥土工布的層數(shù)，根據(jù)氣溫混凝土板溫度監(jiān)測情況及時(shí)調(diào)整。道面混凝土在達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度前，不再另行灑水，主要靠塑料布封閉保存的水分完成道面混凝土早期水化反應(yīng)，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度后再繼續(xù)蓄熱養(yǎng)護(hù)2 d，之后改為覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)進(jìn)行灑水濕潤，總的養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長至28 d。覆蓋的塑料布和土工布都要求適當(dāng)加寬，方便將道面?zhèn)让姘鼑?yán)實(shí)。

兩塊混凝土板共計(jì)10 m長，設(shè)置五處溫度監(jiān)測點(diǎn)，每處測溫點(diǎn)埋設(shè)兩個(gè)測溫探頭，測溫探頭埋設(shè)在混凝土板的中部，分別分布在板中部及模板附近的位置。在混凝土達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度前每6 h測溫一次，轉(zhuǎn)為覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)后每12 h測溫一次。混凝土溫差的控制要求：道面混凝土板中部與外表面的溫差、混凝土外表面與室外最低氣溫的溫差均不得大于20 ℃。

拆模時(shí)間要求在混凝土達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度后拆模，且不得早于96 h，拆模時(shí)混凝土板中部與外表面的溫差、混凝土外表面與室外最低氣溫的溫差均不得大于20 ℃，拆模后側(cè)面混凝土要及時(shí)覆蓋養(yǎng)護(hù)。

2.3 計(jì)算混凝土達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度的時(shí)間

試驗(yàn)前采用現(xiàn)場施工用混凝土，成型立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，測試1 d,2 d,3 d,7 d,28 d的強(qiáng)度值，強(qiáng)度值見表1。

表1 現(xiàn)場道面混凝土實(shí)測強(qiáng)度表

依據(jù)表1數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸分析擬合成以下曲線方程：

f=43.017e1 650/M

(1)

其中，f為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度，MPa；M為混凝土的成熟度，℃·h。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料，按照式(2)計(jì)算混凝土已達(dá)到的等效齡期：

M=∑(T+15)×Δt

(2)

其中，T為在時(shí)間段Δt內(nèi)混凝土的平均溫度。

將成熟度M代入式(1)可計(jì)算出現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度f。道面混凝土溫度記錄及成熟度見表2，經(jīng)計(jì)算在80 h時(shí)現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度可達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度(設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度的50%)。

2.4 試驗(yàn)過程

于12月15日中午在施工現(xiàn)場完成兩塊道面混凝土的澆筑作業(yè)，做面拉毛完成后及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)劑，加快道面混凝土的凝結(jié)硬化。養(yǎng)護(hù)劑噴灑結(jié)束后及時(shí)覆蓋一層塑料布，兩層干燥的土工布，塑料布、土工布均適當(dāng)加寬充分包裹側(cè)面模板，蓄熱養(yǎng)護(hù)期間每6 h記錄一次混凝土溫度，溫度記錄見表2。經(jīng)計(jì)算，混凝土在第3天達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上延長2 d的蓄熱養(yǎng)護(hù)，即在第5天結(jié)束蓄熱養(yǎng)護(hù)，調(diào)整為覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，直至第28天。道面混凝土板塊側(cè)面模板在96 h后拆模，拆模后及時(shí)覆蓋。蓄熱養(yǎng)護(hù)結(jié)束前用同條件試塊驗(yàn)證強(qiáng)度是否達(dá)到臨界抗凍強(qiáng)度，待養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后用同條件試塊驗(yàn)證道面混凝土強(qiáng)度。

表2 蓄熱法養(yǎng)護(hù)期間溫度記錄

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果表明，在最低溫度-5 ℃以上的低溫期，采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)道面混凝土取得了良好的效果，混凝土表面溫度較氣溫提高了2 ℃～7 ℃，有效的防止了道面混凝土受凍。蓄熱養(yǎng)護(hù)結(jié)束前，同條件試塊強(qiáng)度為22.5 MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的64%。養(yǎng)護(hù)期平均溫度為2.4 ℃，養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，同條件試塊抗折強(qiáng)度5.8 MPa(達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的116%)，抗壓強(qiáng)度40.5 MPa(達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的115%)，均符合設(shè)計(jì)要求[3-5]。

4 相關(guān)措施應(yīng)用

場道工程道面混凝土施工過程中，應(yīng)盡量降低混凝土拌合物的單位體積用水量，添加高效減水劑，降低水灰比(質(zhì)量比)，適當(dāng)延長拌和時(shí)間；施工過程中，適當(dāng)延長振搗時(shí)間，使混凝土振搗密實(shí)，提高混凝土的強(qiáng)度，有利于混凝土盡快達(dá)到其受凍的臨界強(qiáng)度，降低因凍脹對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響。在施工前，應(yīng)清理干凈基礎(chǔ)表面的冰雪等，如基礎(chǔ)受凍，應(yīng)將基礎(chǔ)解凍后重新修整壓實(shí)，模板、鋼筋上如有積雪、冰塊等應(yīng)先清理干凈。嚴(yán)禁使用混入冰雪的碎石、砂等原材料攪拌混凝土?；炷粱旌狭系倪\(yùn)輸、攤鋪、振搗、做面、拉毛等各道工序應(yīng)銜接緊密，使混凝土拌合物盡快成型開始增長強(qiáng)度。道面混凝土的養(yǎng)護(hù)期應(yīng)延長到28 d，同時(shí)需適當(dāng)延長拆模、澆筑填倉、切縫擴(kuò)縫以及倒角的時(shí)間，盡量降低低溫條件對(duì)混凝土的影響。

5 結(jié)語

通過現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證了在最低溫度-5 ℃以上的低溫期，采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)道面混凝土可以取得較好的保溫養(yǎng)護(hù)效果，為機(jī)場道面混凝土低溫施工提供了有益的借鑒。