張成良，呂 琳，宋 燁，孫益哲，路世平

(中冀建勘集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050200)

0 引言

我國北方地區(qū)冬季嚴(yán)寒時(shí)間較長，部分工程項(xiàng)目因受工期限制，不得不在冬季進(jìn)行混凝土施工。冬季施工對混凝土的強(qiáng)度要求極高，由于氣溫低下，若混凝土保溫措施不到位，會(huì)大大降低混凝土的強(qiáng)度。為保證混凝土的施工質(zhì)量，必須采取必要的施工方法，否則在混凝土澆筑的過程中發(fā)生凍裂將會(huì)嚴(yán)重影響到混凝土的質(zhì)量[1]。本文主要研究分析了冬季混凝土的預(yù)拌、運(yùn)輸、現(xiàn)場澆筑溫度控制以及一次成樁后地面以上短柱混凝土養(yǎng)護(hù)，采取相應(yīng)的措施來保證冬季鉆孔灌注樁混凝土質(zhì)量[2]。

1 樁柱一次成型工藝介紹

工程灌注樁樁柱一次成型的施工方法，涉及所有樁基工程的基樁可靠性試驗(yàn)與檢測項(xiàng)目，以往工程試樁樁體與樁頭兩步成型制作，不可避免地存在兩者材料的不均一性和二者人為弱面問題，其試驗(yàn)檢測結(jié)果受其缺陷因素影響與實(shí)際工程基樁工程力學(xué)特征具有一定的偏差，不同程度地影響了試驗(yàn)結(jié)果的可靠度，其次樁頭養(yǎng)護(hù)的時(shí)間效應(yīng)和必須投入的材料浪費(fèi)極大地影響了工程總運(yùn)營周期，造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。樁柱一次成型的施工方法降低了兩步法的缺陷影響因素，極大地提高了試驗(yàn)和檢測的可靠性，同時(shí)由于縮短試驗(yàn)周期提高工程效率，兩者的綜合效應(yīng)具有潛在與直接的顯著經(jīng)濟(jì)效益。

當(dāng)?shù)孛婊炷凉嘧⒌孛?，進(jìn)行超灌控制，清理上部的浮漿渣物，保證樁頭是新鮮混凝土。將混凝土初凝時(shí)間控制在6 h以上，確保地面以上混凝土施工時(shí)，下部混凝土尚未凝固；支立模板進(jìn)行地面以上短柱澆筑，確保高承臺(tái)樁一次澆筑成型，避免施工縫現(xiàn)象發(fā)生；本文針對冬季氣溫低下地面以上成品短柱保溫措施進(jìn)行研究分析，保證樁柱一次成型質(zhì)量。

2 冬季混凝土施工特點(diǎn)

混凝土強(qiáng)度的增長取決于水泥水化反應(yīng)的結(jié)果。水泥的水化反應(yīng)和水及溫度有關(guān)，當(dāng)溫度降低時(shí)，水的活性減弱，水化反應(yīng)減慢，特別是當(dāng)溫度降低到0 ℃以下時(shí)，水結(jié)冰，水泥的水化反應(yīng)停止，因此保證水泥水化反應(yīng)是混凝土冬期施工的關(guān)鍵。當(dāng)溫度低于 5 ℃，與常溫比，混凝土強(qiáng)度增長緩慢，在5℃條件下養(yǎng)護(hù)28 d，其強(qiáng)度增長僅能達(dá)到標(biāo)養(yǎng)28 d 的60%左右。樁基施工時(shí)，混凝土在攪拌站完成攪拌后，及時(shí)運(yùn)輸至現(xiàn)場澆筑，保證混凝土入模溫度不低于5 ℃，以避免混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能遭到凍害，根據(jù)樁基施工的特點(diǎn)混凝土直接澆筑至孔內(nèi)，地層溫度一般情況下為恒溫15 ℃，高于冬季地表氣溫。

3 冬季混凝土保溫措施

3.1 砂石骨料原材保護(hù)

為了保證冬季工程順利開展，進(jìn)入冬季低溫施工期以前對原料進(jìn)行儲(chǔ)備。根據(jù)灌注樁混凝土的配合比，計(jì)算在進(jìn)入冬季施工前砂石骨料篩分系統(tǒng)需制備的混凝土澆筑用砂石骨料儲(chǔ)備量，備料系數(shù)取1.25，小石、中石和砂的儲(chǔ)備量必須以此計(jì)算好。此外，當(dāng)日平均氣溫穩(wěn)定在-5 ℃以下時(shí)，可在砂石骨料倉地面上鋪設(shè)的水平鋼管采用熱空氣通過管壁進(jìn)行熱交換，加熱骨料。攪拌站建設(shè)原材料大棚，對原材料起保溫作用，避免雨雪對原材料的影響。

3.2 混凝土攪拌

(1)對攪拌站采取密封保溫，搭設(shè)保溫暖棚。對攪拌機(jī)、傳輸皮帶、料倉等采取密封，密封后的內(nèi)部設(shè)備架設(shè)加溫循環(huán)水管；現(xiàn)場水箱增加加熱棒對攪拌用水進(jìn)行加熱處理，并做好用電防護(hù)措施。攪拌站須將后臺(tái)上料口和室外砂石計(jì)量部分一并封閉，且開工前搞好加熱水箱計(jì)量裝置及配外加劑各類溶池、計(jì)量等設(shè)施。

(2)冬期施工中混凝土攪拌過程中采用熱水?dāng)嚢琛Π韬陀盟訜?，加熱最高溫不得超過60 ℃，仍不能滿足要求時(shí)，采取對集料加熱，加熱最高溫不得超過40 ℃，注意水泥只保溫不得加熱。嚴(yán)禁水泥與80 ℃以上的水直接接觸。

(3)攪拌站設(shè)專人對大氣溫度、混凝土原材料溫度、混凝土出罐溫度等進(jìn)行測量記錄，并隨時(shí)向項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào)。

(4)混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)比常溫延長 50%，每盤混凝土常溫?cái)嚢钑r(shí)間現(xiàn)為90 s，冬期施工攪拌時(shí)間應(yīng)增加至135 s。

(5)攪拌混凝土?xí)r，骨料不得帶有冰雪或凍結(jié)團(tuán)塊，嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度。

3.3 混凝土的運(yùn)輸

(1)采用砼運(yùn)輸罐車運(yùn)輸，砼罐車表面用帆布覆蓋保溫，減少熱量損失，并盡量在最短時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸至現(xiàn)場?；炷涟韬贤瓿珊?，應(yīng)對本車的混凝土溫度進(jìn)行溫度測量并進(jìn)行記錄，滿足要求后再進(jìn)行后續(xù)混凝土生產(chǎn)[3]。

(2)混凝土運(yùn)輸選用能確保澆筑工作連續(xù)進(jìn)行、運(yùn)輸能力與混凝土攪拌機(jī)的攪拌能力相匹配的運(yùn)輸設(shè)備。

(3)運(yùn)輸混凝土過程中，保持運(yùn)輸混凝土的道路平坦暢通，保證混凝土在運(yùn)輸過程中保持均勻性，運(yùn)到澆筑地點(diǎn)時(shí)不分層、不離析、不漏漿，并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能。

(4)混凝土的運(yùn)輸過程快裝快卸，不得中途轉(zhuǎn)運(yùn)或受阻。當(dāng)拌制的混凝土出現(xiàn)坍落度減小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)進(jìn)行重新調(diào)整拌和料的加熱溫度。

(5)盡量減少混凝土的轉(zhuǎn)載次數(shù)和運(yùn)輸時(shí)間。從攪拌機(jī)卸出混凝土到混凝土澆筑完畢的延續(xù)時(shí)間以不影響混凝土的各項(xiàng)性能為限。

(6)罐車運(yùn)輸混凝土過程中宜慢速攪拌混凝土。倒運(yùn)次數(shù)要少，攪拌速度應(yīng)以2～4轉(zhuǎn)/分鐘為宜。當(dāng)罐車到達(dá)澆筑現(xiàn)場時(shí)，應(yīng)使罐車高速旋轉(zhuǎn)20～30 s，再將混凝土拌和物卸入混凝土料斗。保證混凝土的均勻性和坍落度。

(7)混凝土攪制好后，及時(shí)運(yùn)到澆灌地點(diǎn)，運(yùn)輸速度要快，時(shí)間要短，在運(yùn)輸過程中應(yīng)注意防止混凝土熱量散失。到達(dá)現(xiàn)場后，項(xiàng)目部技術(shù)人員對混凝土溫度進(jìn)行測量，合格后繼續(xù)觀察罐內(nèi)混凝土是否有表層凍結(jié)、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度不滿足等現(xiàn)象，對于不符合要求的混凝土做清退處理。

3.4 混凝土的澆筑

(1)澆筑混凝土前檢測混凝土溫度，觀察混凝土中是否有凍塊等雜物，合格后方可澆筑，保證混凝土澆筑溫度不低于5 ℃(見圖1)。

(2)在現(xiàn)場放置電子溫度計(jì)，并定時(shí)記錄混凝土溫度；在澆筑混凝土?xí)r，對混凝土進(jìn)行測溫。

圖1 砼澆筑前對混凝土溫度監(jiān)測

(3)樁基灌注中保證混凝土的澆筑連續(xù)不間斷進(jìn)行。

(4)灌注混凝土所用的導(dǎo)管，應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，導(dǎo)管接頭密封圈安放牢固、正確，并涂抹黃油保證其不漏水不漏氣，導(dǎo)管在灌注前應(yīng)清洗干凈，導(dǎo)管吊裝使用吊車進(jìn)行。

(5)合理安排罐車的到場時(shí)間。冬施期間，攪拌站可通過調(diào)節(jié)罐車的時(shí)間，前車出發(fā)30 min后繼續(xù)發(fā)車，這樣在前一輛車剛剛灌注完畢后，第二車就可以連續(xù)灌注，此種措施避免滿載罐車在現(xiàn)場停留時(shí)間過長導(dǎo)致混凝土溫度損失。

3.5 混凝土短柱養(yǎng)護(hù)

(1)在短柱澆筑完成后，應(yīng)在模板外側(cè)與頂部包裹土工布，同時(shí)在最外側(cè)包裹塑料薄膜；至少48 h后，方可在溫度相對較高的白天進(jìn)行拆模，拆模后應(yīng)立即在短柱混凝土表面涂抹養(yǎng)護(hù)液，并用塑料薄膜包裹，在短柱的側(cè)面與頂部繼續(xù)用土工布包裹，同時(shí)在最外側(cè)包裹塑料薄膜。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對短柱混凝土表面進(jìn)行溫度監(jiān)測，確保短柱混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度不低于5℃，當(dāng)溫度不合要求時(shí)采取加厚土工布包裹的措施(見圖2)。

(2)冬期澆筑的混凝土，其受凍臨界強(qiáng)度應(yīng)符合下列規(guī)定：對有抗?jié)B要求的混凝土，不宜小于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級的50%(見圖3)。

圖2 樁基澆筑地面以上成品溫度監(jiān)控

圖3 樁基施工短柱成品冬季保溫措施

4 冬季混凝土施工強(qiáng)度分析

4.1 回彈儀測試現(xiàn)場成樁強(qiáng)度

鉆孔灌注樁在冬季施工過程中，對混凝土采取了一系列保溫措施后對于樁體成樁后混凝土強(qiáng)度進(jìn)行分析，現(xiàn)場采用回彈儀對成樁后樁頭進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測，檢測成樁后短柱抗壓承載能力，經(jīng)過多樁測量。混凝土抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 C40混凝土短柱強(qiáng)度測量數(shù)值表

圖4 灌注樁冬季施工成樁后樁頭混凝土強(qiáng)度變化曲線

4.2 樁體混凝土留置試塊抗壓試驗(yàn)檢測

根據(jù)現(xiàn)場取樣留置試塊送到標(biāo)養(yǎng)室后分別取齡期為7 d、14 d、28 d進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測，檢測結(jié)果如表2所示，混凝土強(qiáng)度變化曲線見圖4。

表2 施工現(xiàn)場混凝土留置試塊強(qiáng)度檢測數(shù)值表

圖5 試塊標(biāo)養(yǎng)與同條件下混凝土周期強(qiáng)度變化對比

經(jīng)過圖5數(shù)據(jù)分析，冬季施工溫度對于混凝土的強(qiáng)度有一定的影響，通過冬季混凝土保護(hù)措施對于混凝土強(qiáng)度保護(hù)有一定的效果，強(qiáng)度情況滿足設(shè)計(jì)要求，所采取混凝土保溫措施起到一定的良好效果，對于施工質(zhì)量有一定的保障。

5 結(jié)語

通過對冬季混凝土施工的分析，可以得知冬季施工混凝土工程質(zhì)量控制較復(fù)雜，采取有效的保溫措施和實(shí)時(shí)監(jiān)測對冬季施工混凝土強(qiáng)度影響至關(guān)重要，總結(jié)如下：

(1)混凝土原材的儲(chǔ)存應(yīng)考慮到降溫及雨雪天氣的影響，建設(shè)室內(nèi)倉庫進(jìn)行保溫，必要時(shí)增加加熱系統(tǒng)，保證混凝土原材料的溫度；

(2)混凝土攪拌過程中要利用一定溫度的熱水去進(jìn)行拌和，保證混凝土的出廠溫度，并實(shí)時(shí)監(jiān)測；

(3)混凝土在運(yùn)輸過程中，對于運(yùn)輸車輛要進(jìn)行保溫覆蓋，運(yùn)輸速度要快，時(shí)間要短，在運(yùn)輸過程中應(yīng)注意防止混凝土熱量散失；

(4)混凝土澆筑前進(jìn)行溫度監(jiān)測，保證澆筑前的混凝土溫度熱量滿足設(shè)計(jì)要求，澆筑時(shí)要連續(xù)不間斷進(jìn)行；

(5)對于地面以上砼澆筑，短柱澆筑完成后，應(yīng)在模板外側(cè)與頂部包裹土工布，同時(shí)在最外側(cè)包裹塑料薄膜；根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對短柱混凝土表面進(jìn)行溫度監(jiān)測，確保短柱混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度不低于5℃，當(dāng)溫度不合要求時(shí)采取加厚土工布包裹的措施；

冬季混凝土施工作業(yè)對質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，因此對于樁身混凝土的溫度，混凝土澆筑后成樁的強(qiáng)度要實(shí)時(shí)監(jiān)測，整理分析數(shù)據(jù)，以相關(guān)規(guī)范要求及設(shè)計(jì)要求為參考，進(jìn)行強(qiáng)度分析，保證樁柱一次成型灌注樁冬季施工質(zhì)量。