冬季道路桥梁施工中混凝土浇筑方法的改进研究

徐群策

（安徽省滨江路桥工程有限公司，安徽安庆 246200）

0 引言

在冬季低温环境下，混凝土拌合物在浇筑后，易于发生硬化与凝结现象，即当温度降至0℃以下时，混凝土中所含有的水分便会有一部分结冰，逐渐由液态水向固态冰转化，这将导致参与水泥状态变化作用的水从减少直到停止，对水泥强度产生不利影响[1]。另外若水凝结为冰后其体积会相应增大，继而产生冰晶应力，这是混凝土内部结构发生微裂缝的原因，当解冻后即使混凝土强度部分增加，其结构想要恢复原状却是不可能的。为此，一定要重视工程建设中混凝土冬期施工的技术优化问题。

1 混凝土原材料的选择和配比的确定

（1）立足工程实际情况，采用3CaO·Al2O3含量＜8%的非早强型普通硅酸盐水泥，加强水泥自收缩与水泥水化热的控制，确保水泥性能符合项目要求。

（2）选择质量优良，级配合理及孔隙率、粒径等参数科学的粗砂与碎石，以确保所选用的碎石粒径≤40mm，并采用质地坚固，空隙率与针片状含量均匀的二级配粗骨料，严格控制胶凝材料与拌和用水量。

（3）根据项目体量，确定粉煤灰、矿渣粉等矿物掺和料等材料的用量，并选择优质的矿物掺和料，控制拌合水量，优化水化热与水化产物微结构，从而改善混凝土后期的强度与密实性，保证桥梁承台达到设计使用年限。

（4）采用高效碱水剂作为外加剂，改善混凝土结构，以提升混凝土承台的强度与耐久性。

（5）以工程实际情况为指导，在保证施工质量的基础上控制混凝土中的胶凝材料用量，并根据不同类型的水泥类型对胶凝材料的用量进行调整，如水泥标号≤C30的混凝土材料中的胶凝材料含量为400kg/m3。

（6）技术人员应考量混凝土结构所在的环境与位置，确定最佳混凝土水胶比、掺和料掺量及单方混凝土胶凝材料最低使用限值。

（7）控制混凝土结构骨料砂浆棒（岩石柱）膨胀率，确保其不超出0.1%的允许范围，一旦混凝土结构骨料砂浆棒（岩石柱）膨胀率＞0.1%时，必须严格按照抑制碱—骨料反应技术规程对其进行控制与处理。

（8）计算混凝土中引入的氯离子含量，保证其不超出0.1%的允许范围，预应力混凝土结构引入的Cl-含量控制更加严格，应将其控制在总胶凝材料的0.06%范围内。

（9）以道路桥梁部门出台的相关混凝土结构控制标准为指导，加强配比试验，确定最佳的混凝土配比率，并根据不同的混凝土配比方案进行试验，严格控制混凝土结构的工作性能，确保混凝土结构的耐久性、强度达到项目要求[2]。

2 冬季道路桥梁施工中混凝土浇筑技术的主要内容

2.1 冬季混凝土施工配合比改进

上述冬季环境同混凝土性能关系，将首先突出冬期混凝土施工配合比改进的价值，尤其是在高纬度地带，冬期混凝土施工期间，一定要高度关注水灰比控制问题。实践结果显示，若水灰比降低，则混凝土自身的抗冻性能将得到提升。现在施工规程中所做的规定是冬期施工水灰比须控制在0.55以内，而为了保证工程实践效果，实际水灰比应当更低一些。为让混凝土的坍落度符合理想要求，在冬季进行施工时，可视情况添加一定量的减水剂，用于减小混凝土水灰比。现以0.40、0.44和0.483种不同的水灰比混凝土进行抗冻性能测试，并总结测试结果，其中抗压强度结果取自200次冻融循环后。在本次试验中所采取的几种水灰比形式，所得抗压强度均能达到工程设计标准，其在弹性模量上均未能达到60%，最高者仅有52%，其他2种为36%和21%，不能满足更高纬度的冬季混凝土施工要求，因此有必要做出进一步的水灰比调整尝试。接下来再对另外3种不同的水灰比混凝土开展抗冻能力测试，分别为0.36、0.39和0.42。上面的几种混凝土在强度上均能满足基本的工程设计要求，当混凝土在冬季低温环境下经冻融循环后，其质量会分别有3.6%、3.9%与4.1%的损失，其弹性模量则普遍高于60%，其中最高者是81%，另外2种分别是75%和70%。而当对其经济成本加以测算后可发现不同水灰比混凝土在水泥用量上的区别，其中0.39这种水泥用量与其他2种相对更少，经济指标最优，因此可视为最佳选项。另外，有相关资料表明：若混凝土水灰比低于0.27，那么即便不在混凝土中掺入减水剂与引气剂，其抗冻性能同样可以有较好表现[3]。实际操作中，当在高纬度、高原、高寒地区冬季的混凝土施工时，既要严格控制水灰比，亦应采取掺入适量粉煤灰的做法加以调节。来自5组混凝土配合比改进现场操作，可形象地说明配合比改进优势，其中A1与A2为传统配合比，A3、A4、A5为改进配合比，A5粗骨料用量增加，抗冻性出现下降趋势。

2.2 运输保温

冬期施工时，拌和混凝土后，应当留意混凝土温度同环境、温度的区别，以及热量易于散失的现实情况，在此期间，为使温度更加符合浇筑施工要求，一定要重视运输环节保温处理工作。较常用的保温方式有下述4种：①借助专门罐车开展运输混凝土工作，罐车内空间密闭，环境独立，和外界较少接触，确保温度的相对稳定；②用保温材料覆盖罐车罐体，用于避免运输时温度降低问题；③严格控制运输时间，使混凝土在冬季环境中从生产到使用的间隔时间缩至最短；④可在间隔期内适当加热，如若使用汽车泵，可把送料管同蒸汽管进行缠绕，共同加热。

2.3 混凝土浇筑

2.3.1 准备工作

在正式开展混凝土浇筑作业前，施工人员应将混凝土浇筑区域内的冻块、冰雪等杂物清理干净，并搭设暖棚，对混凝土浇筑范围进行加热，确保浇筑模板、钢筋及混凝土接触面加热升温至5℃后，才能开展混凝土浇筑作业。

2.3.2 保温暖棚的搭设

（1）增大承台基坑底面面积，开展承台模板与钢筋绑扎施工，此后施工人员再顺着模板搭设钢管脚手架与保温暖棚，保温暖棚采用帆布与棉被材料，并要保证保温暖棚高出承台预埋钢筋，墩身位置的保温暖棚搭设协同承台，但需高出墩顶2.0m，为混凝土施工提供充足的空间与适宜的温度。

（2）结合施工实际情况，选择在保温暖棚的适当位置开设卷帘门洞，便于开展作业，如有需要可增设锅炉提升施工热效应，并安排专人监察暖棚，避免出现漏风与CO中毒事故[5]。

2.3.3 混凝土浇筑作业

严格按照铁路桥梁承台墩身浇筑规范开展浇筑作业，控制混凝土入模温度，保证混凝土拌合物的温度＞5℃，在浇筑过程中应配合加温措施，保证保温暖棚热效应。待浇筑作业完成后，施工人员应在承台与墩身混凝土结构收浆后覆盖一层塑料薄膜与棉被，达到较为理想的保温保湿效果[4]。

2.4 温度监控

（1）动态跟踪拌制作业，加强对拌合水、外加剂及骨料用量控制，对添加原料、搅拌机、出机及入模温度进行监控，定期开展温度监控，每一工作班温度检测的数量不得少于4次。

（2）除了在混凝土拌合物拌制及浇筑过程中需要温度监控，在混凝土养护温度阶段同样需要温度监控，并根据不同的养护方法确定温度检测次数，如铁路桥梁承台墩身混凝土养护采用蓄热法时，应在每间隔6h对混凝土结构进行1次温度检测。

（3）若在值班检测过程中遭遇温度变化剧烈的异常情况时，应调整检测频率，并增设加温设施，将混凝土温度变化控制在安全允许范围内。

2.5 梁桥预拱度、挠度偏差防治措施

施工单位要把好材料关，强化混凝土质量控制力度，增强质量检验人员职责，做好各罐材料的检查，坚决退回还不符合质量要求的混凝土材料。在现场搅拌混凝土，需要严格按照配合比生产，控制搅拌时间，专职检验人员加强检查。此外，还应从以下方面控制预拱度、挠度偏差：提高支架基础、支架及模板施工质量，提高挂篮等悬臂浇筑设施安装组拼质量，并按要求进行预压试验或者是加载试验，消除非弹力的变形现象，并向监测人员以及施工人员提供非弹性变形的数值。确保模板的标高偏差控制在允许范围内，使上部结构在支架或挂篮拆除后能达到设计规定的外形。设立合适的观测点以及相对坐标系，并以此为标准，建立相对的坐标控制立模标高值，使检测人员能够在现场施工过程中对断面的标高值进行及时的采集和观测并及时提供给监控人员。加强施工过程控制。严格控制施工过程中不平衡荷载的分布及大小，并且应该对预拱度偏差值及时调整；严格控制在张拉时混凝土的强度，保证混凝土强度能够与梁段同条件养护，在制梁时施工人员还需要及时对混凝土弹性模量进行控制，存梁时间不宜过长且不同预制梁龄期不应相差太大；除此之外，还严格控制预应力筋在梁体结构中对应的位置，控制张拉时的应力值。大体积混凝土梁段浇筑时，应该在梁体上使用温度观测点进行相应的温度监测，这样能够及时把握梁段截面的内外温差以及梁断截面的温度分布状况，可以获得更加准确的温度变化规律。加强检测，对发现的问题进行积极的反馈调整。首先，可以在箱梁的底板布置测点，在一天内对温度变化较小的时段进行测量，在测立模、混凝土浇筑前和混凝土浇筑后以及预应力束张拉前和预应力张拉后应该进行标高；在梁体内布置测试的断面和测点，在公路桥梁施工过程中，及时测试截面的应力变化与应力的分布，以便能够及时对各施工阶段被测梁段或梁体的应力值进行测量，是否与计算数值及分析相吻合。

2.6 钢筋及预应力工程

（1）做好钢筋与型钢的存放，并选择在保温暖棚内部开展预应力结构的加工制作。

（2）在实施焊接作业前，施工人员应先开展试焊，确保焊接效果与质量合格后，以试焊参数为准对其他钢筋进行成批焊接，并要垫高放置焊接完毕的钢筋，使其自然冷却。

（3）选在保温暖棚内或者是温度较高的白天开展焊接作业，同时辅助挡风与加温设施对钢筋焊接部位进行加热，提供良好的钢筋焊接环境，若焊接环境温度＜-20℃时，不得开展钢筋焊接作业。

2.7 后期保温

应当针对冬季低温特点，做好混凝土浇筑完成后的保温工作。

（1）暖棚方法，即借助散热器、热风机或暖炉等，加热棚子，让温度能提升至标准温度，这将使混凝土拥有有效的养护环境。在此期间，应当留意对实时温度的监测，可将温度控制在合理范围内，同时注意安全用电，落实相应的保护工作，避免在保温期间出现安全事故。

（2）蒸汽养护，由于蒸汽温度持续时间不会太长，因此该养护策略比较适于较短时间的混凝土保温任务。在冬季混凝土施工期间，这种蒸汽养护方法，能使材料温度得到有效保障的同时，增加空气和混凝土湿度，这对前面所提及的混凝土冬季气温干燥因素导致的脱水干裂情况起到调节作用。

（3）蓄热保温养护，即利用混凝土反应期间所释放出的热量，用于延缓混凝土的冷却速度，使之在凝结前能产生理想的养护控温效果，该项应用能对热量利用率提升起到帮助，无须依靠其他加热源进行加热，同时具有操作简便的优势，若条件允许可以采纳。该方法的主要应用于冬季平均气温为-10～-15℃的情况，或是混凝土表面系数小于5的地下结构情况。几种方法的合理选择，当视施工地点、温度、具体情况而定。

2.8 养护技术

从混凝土振捣施工结束到混凝土凝固的这段时间内，施工单位要积极做好混凝土养护工作，防止混凝土出现裂缝。混凝土养护方式多种多样，如洒水养护、自然养护等，施工单位需要结合房建工程施工现场气候特点、空气湿度等因素，合理选择实用的养护方式。在养护过程中，施工人员要随温度变化适当调整混凝土表面湿度，并且将自然养护和洒水养护有机结合，从而提高混凝土结构质量。在混凝土完全凝固后，施工人员要按照相关标准拆除周边模具，并且保证不会破坏混凝土结构。

3 结语

综上所述。在道路工程领域持续发展的背景下，无论工程规模还是工程数量都值得关注，为了可以更好、更快地完成建设工程施工要求，各地冬期施工的情况比较普遍。与此同时，一些地区冬期气温低、恶劣天气多，使混凝土质量控制的难度变得更高，因此，道路施工部门一定要针对混凝土施工过程，做好科学部署，通过配合比确认、温度控制及后期保温等各项工作，有效保证混凝土冬期施工达到理想的质量水平，进而促进整个道路工程的稳步快速发展。