水泥混凝土路面冬季施工措施浅析

郑祥斌

山东莱克工程设计有限公司 山东 东营 257000

引言

与其他交通出行方式相比，公路具有层次清晰、覆盖面积广等优势，对全国性、地区性经济进步具有显著的推进效果。随着时代的进步，我国持续加强了高速公路与二级公路的实际创建力度，因此，运用优质的施工技术建设高速公路与二级公路，可在确保品质的同时，节约施工成本。水泥混凝土路面的相关作业施工技术具有稳定性高、费用较低、服务年限久等优点，可进一步探究并广泛运用。

1 水泥混凝土路面的概况

水泥混凝土路面是指主要由水泥混凝土作为表层的路面，也称为刚性路面。水泥混凝土路面的刚度大，承载能力强，稳定性好且使用寿命较长。与其他路面相比，水泥混凝土路面具有强度高，稳定性和耐久性好，维护成本低的优点，因此在全国范围内广泛应用。缺点是必须消耗大量的水泥和水。例如，在建造水泥混凝土路面时，厚度为20cm，宽7m，每公里水泥消耗为400～500吨，水消耗约为250吨。

混凝土路面强度产生机理：水与水泥产生水化反应，释放热量，并逐步凝结和硬化，将其他集料牢固的“凝结”在一起，最终成为具有相当强度的混凝土路面。水化反应除了与原材料的特性、混凝土的配合比等自身特性相关之外，还与温度有着较大的关联。当温度较高时，水化反应速度较快，混凝土路面的强度增长速度也较快，当温度降低时，水化反应速度降低，混凝土路面的强度增长速度也出现下降，当温度降低到0摄氏度以内时，水化反应速度大幅度降低，混凝土路面的强度增长出现停滞现象。

由于北方地区在冬季更容易出现零下温度，在此温度下进行混凝土路面施工，但不考虑特殊防冻措施，将影响施工质量，甚至需要返工。但某些工程受限于工期限制，却又必须在冬季完成施工，因此，本文从冬季施工亦发生质量问题的原因以及如何采取相关措施两方面，来进行阐述[1]。

2 冬季水泥混凝土路面施工容易出现质量问题的原因

2.1 气温过低

进入冬季后，全国范围内气温均有大幅降低，尤其是在广大北方及高原地区，气温更易降至0摄氏度以下。而较低的气温会导致混凝土浇筑过程中，其中的游离水结冰。水是混凝土拌合物中不可或缺的成分，是水泥水化从而提高强度不可或缺的反应原料，结成冰后，水无法再参与水泥水化过程，进而导致水化进度缓慢，外在表现即为混凝土强度提升速度过慢，混凝土路面出现质量问题的风险极速增加。另一方面，水分结冰后会产生膨胀，在混凝土内部以固体的形式存在，侵占了原本属于集料的空间，造成集料之间嵌挤性能变差；日间气温升高后，冰晶融化为水，而此时混凝土无法再度振捣，集料无法再进入曾被冰晶侵占的空间，造成孔隙率增加，混凝土强度降低。而连续低温天气，更是会造成混凝土中的反复冻融现象，水体在混凝土中的其他位置，或者汇集后再度结冰，使混凝土中的空隙进一步增多。这种情况下完成施工的混凝土路面，在一定龄期内无法达到设计强度，即使增加养护周期，也无法达到正常温度下施工的混凝土强度。

在冬季进行水泥混凝土路面施工时由于温度较低，容易遭受冻害，所以必须采用一些方法来对水泥混凝土进行保温，确保水泥混凝土施工中的温度满足要求。

2.2 路面较薄

相比其他的混凝土结构，混凝土路面一般厚度为20cm左右，且其宽度及长度较长，即混凝土路面实际为薄层结构。所以特点是散热较快，保温性能不足。在夏季施工中是优点，而在冬季施工中却是致命弱点。同时混凝土路面的占地范围广，很多结构方面的保温措施无法采用，进一步增加了冬季施工的难度。

2.3 施工模板支撑不妥

在冬季较为寒冷的环境下进行混凝土施工，往往会由于土地结冻等问题，造成不必要的困难和麻烦。在冬季土地解冻后，由于地面施工混凝土受冻后，其体积会出现较为明显的大规模膨胀，而在传统的混凝土施工中，模板大多数支撑于冻土层，在地面结冻膨胀的双重作用下，往往会造成严重的梁板反拱问题。当气温维持在较低状况时，梁板反拱问题并不会造成较大的影响；然而，当气温变暖时，梁板会由于混凝土的施工强度不够等问题导致坍塌，从而出现严重的质量问题[2]。

3 冬季水泥混凝土路面施工工艺及质量控制措施

3.1 施工准备、配合比设计

开工前，建设单位组织各参与单位进行技术交底，施工单位根据设计图纸、合同、设备及建设期内冬季的昼夜温度等工程条件编制施工方案。施工方案一定需要保证冬季混凝土路面施工的质量问题，除了控制工程费用外，还需要确保冬季施工的热源、材料来源稳固可靠，编制好施工程序及步骤，综合考虑现场的布置方法、施工工序，如何有效的监测混凝土温度以及检查混凝土路面的质量。另外施工单位对各技术人员进行全面的组织培训，保证施工人员能够充分的掌握各自分工范畴内的冬季相关施工措施，保证分工明确、责任清晰，避免后期推诿扯皮。同时施工单位须对现场平面和高程控制桩进行测量校核，确保测量符合相应规范要求。最后对可能进入施工场地内的水流进行截断、引导至附近的低洼或排水系统，避免地表径流进入施工场地，气温低时产生结冰现象，增加除冰工程量。

根据水泥混凝土路面等级要求选择符合技术要求的原材料，水泥宜使用R型水泥或抗冻性能较高的水泥，优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。要充分了解生产厂商，仔细核对各原材料的出厂合格证明、质保单等，符合要求方可进场。进场后对强度及相关性能进行复测，保证质量符合国家现行标准的要求。另外对出厂日期超过3个月或者怀疑已受潮的水泥，必要时应测试其强度，根据测试结果决定是否能够正常使用。

根据路面等级要求，科学设计混凝土配合比，确保配合比工作性、稳定性、耐久性符合技术要求。施工期间混凝土配合比应根据冬季实际温度和运输距离等因素进行质量控制，着重控制砂率与水灰比，游离水的多少，一方面会影响孔隙率及密实度，另一方面易形成冰晶，以上均会影响混凝土的强度及质量。某些情况下，为了满足和易性，混凝土配合比中水量增加，但是多加的水却只能以游离态存在，游离水越多，在0摄氏度以下，产生的冰晶就更多，所以冬季水灰比必须严格控制。另外可通过采用掺加早强剂、防冻剂或其他外加剂的措施，干扰混凝土内部的冰晶产生，保证冬季期间混凝土顺利达到要求的强度。外加剂掺入量经现场混凝土试拌确定，最终选取符合工作性能要求、满足低温施工要求的掺量作为掺入值。

3.2 混凝土的搅拌作业

每台搅拌设备在进入实际使用前，应实施标定与试拌。在标定的有效期达到峰值或搅拌机移动装配后，应进行重新标定。混凝土搅拌应充分均匀，有利于增强混凝土的强度及抗冻性。除常规的搅拌操作要求之外，应注意拌和物的温度，在冬季施工期间，应满足混凝土出搅拌机的温度要求，一般控制在10摄氏度以上。为实现这个要求，可以采取提前加热集料或者使用热水搅拌的方式。加热集料可采用全封闭保温棚的方式，棚内加温，保证集料相比外界有较高的温度，但不宜超过50摄氏度。使用来源多样化的热水作为拌合用水，相比加热集料，可以有效降低施工难度及费用，但热水不宜超过80摄氏度。同时要在砂石料场内设置挡雪棚，避免冬季雨雪影响集料进而出现集料内夹杂冰块的情况出现。此外，采用封闭的料斗进行混凝土搅拌亦有助于温度的保持，料斗容量不宜过小，并具有保温措施，以避免热量损失。一般情况下，拌和时的混凝土温度不宜超过40摄氏度，摊铺完成后不低于10～20摄氏度。

3.3 混凝土运输

在混合料拌和完成后，需要对混凝土进行检验，看是否出现离析现象，并取少量混凝土制成相应的试块，留作各种性能的检验。混凝土的运输应该由专门的运输车来进行，并应该做好相应的防雨和防离析措施，冬季期间，需要额外做好保温措施，同时尽量减少运输距离，减少运输时间，以免运输过程中混凝土温度大幅降低。另外，需要根据施工现场的摊铺车和工作人员等具体情况来安排混凝土运输车的车次，避免出现窝工或者误工的现象。

3.4 混凝土施工技术

混凝土浇筑前，必须确定基层无冰冻及冰雪、模板无雪污等，一旦出现以上情况，应及时予以清除，清理干净再度确认后，方可实施沪宁图的浇筑混凝土路面施工通常采用模板安装技术，此技术既能保持路面厚度均匀，边沿线整齐，还能保持路面外观平整。冬季期间，混凝土模板安装应考虑冻胀作用引起的变形和漏浆问题，为了解决这一问题，采用支架对模板进行稳固。为了保温，可在模板的外侧铺设保温材料，并封堵孔洞及空隙。加强并细化冬季施工计划，根据现场施工能力，与拌和站协商好运输方量及频次，保证混凝土运输到场后能够及时铺筑，避免长时间等候影响混凝土温度。施工过程中，应加强对气温的检测，每个施工班次均需对混凝土温度进行实测，测量次数不小于3次。同时，应增加混凝土试样数量，增加检验频率，以准确得出冬季混凝土的早期强度发展曲线，进而能够做到在合理的时机拆除模板。

在浇筑振捣过程中应避免漏振及过振，不得出现泌水及分层离析现象。若有泌水现象发生，应设法去除，以避免混凝土表面强度过低，出现起砂、裂纹等现象，影响混凝土的整体强度及抗冻性能，降低使用寿命。

3.5 混凝土的养护

相比气温正常时的养护，冬季期间养护应该注意保温，养护期间应保证混凝土面层内的温度不低于10摄氏度。若不及时进行保温，导致混凝土在夜间温度降至0摄氏度以下，则混凝土中的水分凝结成冰，体积增加，一方面水泥水化所需水减少，降低了水化能力，造成混凝土强度提升速度低，亦影响混凝土的最终强度；另一方面白天气温回升后，冰晶融化为水，在混凝土内部留下众多空隙，对混凝土的强度造成一定影响，更会影响到混凝土路面的寿命。

因此混凝土路面浇筑完成后，应尽快进行保温，保温具体可采用的措施为覆盖草帘、棉被或者泡沫保温板，包裹范围除了混凝土面层顶面之外，模板等应一并包裹，尽量减少冬季环境的低温影响。气温极低时，可铺设发热毯，提供额外热量实现温度的保证。除此之外，在保温覆盖层外部建议增设一层塑料布，以避免突然的雨雪天气湿润覆盖物，进而降低保温能力。

4 结束语

在冬季水泥混凝土路面的施工过程中会遇到很多的问题，而这些问题也会给水泥混凝土路面的质量造成影响。因此，在冬季气温较低的时候，对水泥混凝土路面进行施工应该从多方面采取措施，确保施工的质量，从而有效提高水泥混凝土路面的强度，减少各种早期病害的出现。