预制箱梁混凝土冬季施工质量控制措施

薛桦

（山西水利职业技术学院，山西运城044004）

1 混凝土受冻害损伤情况概述

在实际工程中，经常要在冬季进行预制箱梁的施工，因而可能引起预制箱梁表面发生受冻损伤的情况，国内外对混凝土冬季施工理论和方法的探索研究认为，混凝土受冻害损伤可以分为两种情况：一是剥落脱皮，由于冻融引起的混凝土表面材料的损伤；二是内部损伤，表面没有可见效应而在混凝土内部产生的损害，会导致混凝土性质改变（如动弹性模量降低）。由于新拌混凝土受冻害损伤后则会导致混凝土冻胀破坏，对于常年负温期的地区，防治混凝土受冻害损伤在冬季施工中具有重大意义。本文结合工程实际，就预制箱梁混凝土的施工质量控制进行论述。

2 预制箱梁混凝土各种原材料的要求

混凝土是由各种材料组成的人工复合材料，不仅各生产工序的工艺操作情况对其质量产生影响，各组成材料的质量情况，也会影响混凝土的质量。所以各组成材料的质量控制，是混凝土质量控制的重要环节，也是确保混凝土质量控制的基本内容。各组成材料如水泥、砂、石、水和外加剂的选材和性能指标必须严格遵照规范执行。

1）水泥：选用PO42.5以上的普通硅酸盐水泥。要求其强度高、抗水性好、泌水性小、水化热低和具有一定的抗侵蚀性。必须使用生产质量稳定的砖窑水泥，不得使用小窑水泥和立窑水泥。

2）粗、细骨料：细骨料选用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的中砂；粗骨料粒径不大于40 mm，吸水率不大于1.5%，其技术指标须符合《普通砼用砂质量标准及检验方法》及《普通砼用碎石或卵石质量标准及检验》。

3）水：不含有害物质的洁净水。

4）外加剂：选用质优价廉的外加剂，掺入时有专人负责，施工温度低于5℃时，采取保温措施。

5）外掺料：在混凝土中掺入磨细粉煤灰对抗渗性有显著改善作用，因此可选用磨细粉煤灰。

3 材料储备保温和加温

1）水泥：将水泥库存在隧道里，当施工时将其倒运到拌和站使用。

2）粗、细骨料：料仓用钢筋焊制骨架并用双层彩条布或帆布覆盖的暖棚封闭，保证无雪、霜，不受冻。若粗、细骨料在采取保温措施后仍不能满足要求，则采用30 mm厚钢板，将起吊悬空，在下面生火或采用锅炉的暖气加热。根据施工实际情况，可设置3～4处加热台，以满足施工的需要。

3）水：冬季施工重点在拌和用水。采用锅炉烧水，或用容积大于3 m3的大水箱，在拌和站附近，将其悬空然后在下面生火烧水。根据施工的实际需要，可采用2～3只水箱，轮流供热水。

4 混凝土的配合比设计及拌和

1）混凝土配合比设计

混凝土配合比设计时，选择适当品种的水泥，可以提高混凝土的抗冻能力；尽量降低水灰比，选择较低的坍落度；水泥强度等级应不低于32.5，水泥用量不应低于300 kg/m3，掺用引气剂。冬季混凝土施工宜选用（普通）硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5，水灰比不大于0.5。

在保持混凝土配合比不变的情况下，加入引气剂后生成的封闭型气泡，相应增加了水泥浆的体积，提高拌和物的流动性，改善其黏聚性及保水性，缓冲混凝土内水结冰所产生的水压力，提高混凝土的抗冻性。掺加早强剂，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度。并经过充分水化，就有可能做出不包含可冻水的饱和混凝土构件。

选用岩石吸水率较低（如吸水重量在0.5%以下的岩石），可冻水极少，骨料表现安全，不受冰冻伤害，同时使用小颗粒石子可以得到较大抗冻性保证。

2）混凝土的拌和

水及骨料应按热工计算和实际试拌，确定满足混凝土浇注需要的加热温度。首先应对水进行加热，其加热温度不宜高于80℃；当骨料不进行加热时，水可以加热到80℃以上，但应先投入骨料和已加热过的水，拌匀后再投入水泥，以免水泥与热水直接接触。当加热水不能满足要求时，可将骨料均匀加热，其加热温度不应高于60℃。水泥不得直接加热，可以在使用前转运入暖棚内预热，升温不宜过高。拌制混凝土的各项材料的温度，要满足混凝土拌和物搅拌合成后所需要的温度。当材料原有温度不能满足需要时，首选考虑对拌和用水加热，仍不能满足需要时，再考虑对集料加热。强度等级小于52.5的普通硅酸盐水泥的拌和水温最高不得超过80℃，骨料的最高拌合温度不得超过60℃。

搅拌混凝土时，骨料不得带有冰雪和冻结团块。严格控制混凝土的配合比和坍落度。投料前，应先用热水或蒸汽冲洗搅拌机，投料顺序为骨料、水，进行搅拌，再加水泥进行搅拌，搅拌时间应较常温时延长50%。混凝土拌和物的出仓温度不低于15℃，入模温度不得低于10℃。

5 混凝土的运输

正确选择拌合机摆放的位置，缩短运输距离，选择最佳运输路线，缩短运输时间；正确选择运输容器的形式、大小和保温材料；合理组织装入、运输和卸出混凝土工作，减少转运次数。对长距离的运输，采用混凝土输送车；距离较小时可采用敞开式运输车，但必须加盖隔热材料。容量根据混凝土施工用量和浇筑时间选择。

6 混凝土的浇筑

1）混凝土浇筑前，模板要清除干净，钢筋的表面应洁净。要处理好施工缝：老混凝土的强度不得小于1.2 MPa；施工缝处的水泥砂浆、松动石子或松弱混凝土必须凿除干净，并用水冲洗干净，但不得有积水；新混凝土在浇筑前，宜在横向施工缝处先铺一层厚约15 cm并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆。然后再继续浇筑新层混凝土，施工缝处的新层混凝土要重点捣实。

2）混凝土浇筑时，在任何情况下温度均不低于5℃。细薄截面混凝土结构的浇筑温度不宜低于10℃；当环境气温低于-10℃时，采用暖棚法将钢筋加热至正温。混凝土分层连续灌注，中途不间断，每层浇筑厚度不大于20 cm，并采用机械捣固。

3）当采用插入式振捣器振捣时，混凝土浇筑层厚度应大于振捣器作用部分长度的1.25倍。采用振捣器捣实混凝土，每一振点的振捣延续时间，为混凝土捣实至表面出现浮浆和不再明显沉降，移动间距不大于作用半径的1.5倍。振捣器“快插慢拔”，防止先将混凝土表面捣实与下面混凝土产生分层离析现象。振捣器插点均匀排列，采取“行列式”或“交错式”，防止漏振。振捣器要避免碰撞钢筋、模板、预埋件、止水带等，在施工缝和预埋件部分特别注意振捣密实。在振捣上层时应插入下层混凝土的深度不小于5 cm，以消除两层间的接缝，同时，要在下层初凝前进行。

7 混凝土养护

1）混凝土的蒸汽养护

混凝土采用锅炉生成蒸汽进行养护，经过现场试验确定，每台1 t锅炉可同时供二片箱梁的养护，蒸汽通过管道进入预制箱梁内。每片梁布设三根管道，管道采用塑料软管沿梁两侧边模和内芯模布设。由于离锅炉越远蒸汽压力越小、温度越低，为保证出汽均匀，确保箱梁各部位的温差不超过10℃。管道布置在离锅炉最近处汽眼间距为1 m，离锅炉较远处汽眼间距为0.75 m，离锅炉最远处管道汽眼间距为0.5 m。管道应设置1%左右的纵坡并把汽眼朝下，有利于排出蒸汽的冷凝水，防止阻塞管道。

蒸汽养护施工中必须严格控制升降温梯度，避免升温过程中的膨胀裂缝和降温过程中的收缩裂缝。升温速度不得大于10℃/h，并安排专人观测棚内温度，养护时在箱梁两端悬挂一支温度计，升温过程中每小时进行观测一次，并作好记录。当升温至40℃左右时应暂停通入热蒸汽，使箱梁温度保持在这个范围内而处于恒温养护阶段。恒温养护阶段每2 h观测一次，并作好记录。

箱梁在温度保持40℃左右的环境下养护6 h后就可拆除内模，拆除内模可在保温棚内进行，但应停止通入蒸汽，防止被蒸汽烫伤。根据现场同条件养护的混凝土试块进行强度试验后确认，梁体混凝土养护12～18 h后就可以达到不遭受冻害的最低强度，即临界强度（我国规定混凝土的临界强度为不低于设计标号的30%，也不得低于35 kg/cm2）。这时可拆除边模，拆除外模前应将棚内温度降下来，使箱梁温度与外界温差不大于15℃。降温速度不得大于5℃/h，并作好记录。拆除完模板后应及时盖好保温棚继续养护。经养护48 h后，可以停止通入蒸汽，让梁体混凝土依靠自身的水化热达到设计要求的张拉强度。在张拉前将梁体的温度冷却至与外界温度相近时，方可拆除养护的保温层，防止混凝土表面遇冷发生急剧收缩，而内部混凝土因水化热尚未完全消失而发生较大的内外温差，从而形成一种内胀外缩的现象，导致混凝土表面产生裂缝。

2）混凝土的暖棚养护

此方法适用于框架施工。在构筑物周围用钢管搭设大棚，用彩胶布包裹密封，大棚搭设必须牢固、不透风，上覆盖草袋。

采用燃煤取暖炉加热，必须将炉的排气管引出棚外，将烟气排到棚外。以防止煤气中毒和氧化碳浓度过高而加速混凝土的碳化。暖棚内底部温度不低于5℃，当低于5℃时应采取增加煤炉的办法提高温度。混凝土养护期间，安排专人对煤炉进行检查，填加燃煤，保持棚内温度。暖棚内应有一定的湿度（由实验室测定），当湿度不够时，要向混凝土表面及模板洒水或覆盖润湿的草袋。

3）混凝土掺加防冻剂的养护

混凝土外露表面采用彩胶布加草袋进行覆盖，在负温情况下不得浇水养护。

混凝土养护初期的温度，不得低于防冻剂规定的温度，当达不到规定的温度时且混凝土强度小于3.5 MPa时，要采取保温措施使混凝土温度不低于防冻剂规定的温度。

8 混凝土拆模

1）零度以下拆模时必须满足强度的要求，并同时满足抗冻要求的规定。混凝土拆模时规定如下：非承重模板拆除时，混凝土强度必须大于允许受冻的临界强度或成熟度值；承重模板拆除应经计算确定。拆模时间及拆模后的保护，应满足温控防裂要求，并遵守内外温差不大于20℃或2～3 d内混凝土表面温降不超过6℃。混凝土表面温度与自然气温的温差不得大于15℃，当温度差在10℃以上，但低于15℃时，拆除模板后立即在混凝土表面采取覆盖措施，如覆盖草袋及彩条布。采用暖棚法养护的混凝土，当养护完毕后环境气温仍在0℃以下时，应待混凝土冷却至5℃以下后，方可拆除模板。

2）在拆除模板过程中，如发现混凝土有冻害现象，要暂停拆除，加强取暖保温措施力度，待冻害现象消除后方可继续拆除。对已拆除模板的混凝土，采取保温材料，用以保护结构，结构混凝土达到规定强度后，才允许承受施工荷载。

9 冬季施工混凝土质量检查

冬季混凝土质量检查除满足一般混凝土要求外还要满足下列要求。

1）在混凝土拌制和浇筑期间，测定水和粗细骨料装入搅拌机时的温度、混凝土的拌制温度、灌注温度和环境温度。每一工作班至少检测4次。用低温早强混凝土或用蓄热法养护混凝土时，在灌注后3 d内随时进行检测。

2）冬季施工混凝土除按规定制作标准养护的试件外，还根据建筑物养护、拆模和承受荷载的需要，制作施工检查试件，借以查明强度的发展情况。施工检查试件的养护应与建筑物相同。

10 冬季施工的安全管理

1）建立健全安全生产责任制，对施工过程中安全管理薄弱环节，制定对策，加强对薄弱环节的管理。建立和完善定期安全检查制度，真正把事故消灭在萌芽状态。

2）冬季施工须对全体职工定期进行安全技术教育，结合工程任务在冬季施工前做好安全技术交底，配备好安全防护用品。

3）特殊工种（包括：电气、架子、起重、锅炉、焊接、机械、车辆等工种）须经有关部门专业培训，考核发证后方可操作。

4）采用新设备、新机具、新工艺应对操作人员进行机械性能、操作方法等安全技术交底。现场内的各种材料、构件、乙炔、氧气瓶等存放场地都要符合安全要求，并加强管理。

5）加强季节性劳动保护工作。冬季要做好防滑、防冻、防煤气中毒工作，确保施工人员的安全。

6）施工现场严禁使用裸线，电线铺设要防砸、防碾压，防止电线冻结在冰雪之中。大风雪后，应对供电线路进行检查，防止断线造成触电事故。

11 结语

实践证明，当环境温度降到5℃以下时，只要采用适当的施工方法，避免新浇混凝土早期受冻，使预制箱梁外露混凝土与冬季气温保持较小温差，也会取得像在常温下施工时的效果。蒸汽养护技术不仅可以使混凝土在低温下不受冻害，还可以加快混凝土强度的增长，大大缩短施工周期，加快工程进度。