關(guān)于薄壁橋臺(tái)混凝土墻身冬季施工質(zhì)量控制探討

靳花杰，陳旭東

（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

1 薄壁橋臺(tái)混凝土墻身冬季施工要求

混凝土冬季施工的特點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：①由于冬季的環(huán)境及溫度對(duì)混凝土施工的不利影響，是造成工程質(zhì)量事故易發(fā)的多發(fā)季節(jié)。其現(xiàn)質(zhì)量事故出現(xiàn)的幾率將達(dá)到全年質(zhì)量事故發(fā)生幾率的三分之二以上。②質(zhì)量事故出現(xiàn)的滯后性和隱蔽性。工程是冬季實(shí)施的，問(wèn)題一般都是在春季才開(kāi)始漸漸暴露出來(lái)的，問(wèn)題輕的維修，問(wèn)題較為嚴(yán)重的就得返工，這樣不但給施工造成很多損失，而且還會(huì)減少工程的使用壽命。冬季施工由于技術(shù)要求復(fù)雜，而且準(zhǔn)備時(shí)間較短，如果這一環(huán)節(jié)跟不上，倉(cāng)促施工，就很容易造成質(zhì)量事故的發(fā)生。

2 混凝土的強(qiáng)度變化原理

混凝土拌和物澆灌后之所以能逐漸凝結(jié)和硬化，直至獲得最終強(qiáng)度，是由于水泥水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關(guān)外，主要是隨著溫度的高低而變化的。當(dāng)溫度升高時(shí)，水化作用加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)也較快；而當(dāng)溫度降低到0℃時(shí)，存在于混凝土中的水有一部分開(kāi)始結(jié)冰，逐漸由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。這時(shí)參與水泥水化作用的水減少了，因此，水化作用減慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)相應(yīng)較慢。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變?yōu)楣滔鄷r(shí)，水泥水化作用基本停止，此時(shí)強(qiáng)度就不再增長(zhǎng)。水變成冰后，體積約增大9%，同時(shí)產(chǎn)生約2500kg/cm2的冰脹應(yīng)力。這個(gè)應(yīng)力值常常大于水泥石內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即旱期受凍破壞）而降低強(qiáng)度。由此可見(jiàn)，在冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵。

3 混凝土冬季施工方法

（1）綜合蓄熱施工方法。綜合蓄熱施工方法簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是在蓄熱保溫的基礎(chǔ)上，利用混凝土初始自身儲(chǔ)存的熱量和水泥在釋放出來(lái)的熱量，加上化學(xué)外加劑綜合措施，創(chuàng)造加速混凝土硬化條件。用這種方法拖延混凝土的硬化速度，從而使混凝土由最初溫度降到最低溫度之前盡快的達(dá)到受凍前的臨界強(qiáng)度的一種施工方法。

（2）摻加化學(xué)外加劑。這里的化學(xué)外加劑一般指的是防凍劑，通過(guò)添加化學(xué)外加劑來(lái)影響混凝土的性能。這種方法具有節(jié)約能源、操作簡(jiǎn)單且造價(jià)成本低等優(yōu)點(diǎn)，以成為混凝土冬季施工一種行之有效的方法。

4 混凝土在冬季施工時(shí)應(yīng)采取的措施

4.1 防止混凝土裂縫產(chǎn)生的措施

（1）水泥。由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù)，另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細(xì)度適當(dāng)減小，因?yàn)樗嗟募?xì)度會(huì)影響水化熱的放熱速率，試驗(yàn)表明比表面積每增加100cm2/g，1d的水化熱增加 17～21J/g，7d和20d均增加4～12J/g。

（2）摻加粉煤灰。為了減少水泥用量，降低水化熱并提高和易性，我們可以把部分水泥用粉煤灰代替，摻入粉煤灰主要有以下作用：①其中的硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進(jìn)行二次反應(yīng)，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹；②能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻；③同時(shí)，粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的細(xì)化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。

（3）加入外加劑。加入外加劑后能減小混凝土收縮開(kāi)裂的機(jī)會(huì)，外加劑對(duì)混凝土收縮開(kāi)裂性能有以下影響：減水劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響；緩凝劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響。減水劑的主要作用改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對(duì)防止開(kāi)裂是十分有利的。

緩凝劑的作用：①延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間，由于混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨齡期的增長(zhǎng)而增大，所以等放熱峰值出現(xiàn)時(shí)，混凝土強(qiáng)度也增大了，從而減小裂縫出現(xiàn)的機(jī)率，②改善和易性，減少運(yùn)輸過(guò)程中的塌落度損失。

（4）引氣劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響。引氣劑在混凝土的應(yīng)用對(duì)改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。要注意的是：外加劑不能摻量過(guò)大，否則會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，在GB8076～1977中規(guī)定，摻有外加劑的混凝土，28d的收縮比不得大于135%，即摻有外加劑的混凝土收縮比基準(zhǔn)混凝土的收縮不得大于35%。

4.2 混凝土的保溫措施

蓄熱法，這種方法工藝簡(jiǎn)單而且施工費(fèi)用不多，具體做法是在混凝土合成之前，對(duì)原材料進(jìn)行加熱，使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和灌溉以后還儲(chǔ)存著一些熱量，這樣可以使水泥水化速度變快，并做好的混凝土的保溫工作，爭(zhēng)取在溫度下降到零攝氏度之前，使新澆的混凝土達(dá)到最好的抗凍效果。

外部加熱法，這種方法的具體做法是將混凝土周圍的空氣加熱，并將熱量傳給混凝土或是直接對(duì)混凝土加熱，可使混凝土能在適應(yīng)的溫度下正常的硬化。此種方法具體又分為火爐加熱、蒸氣加熱、電加熱和紅外線加熱。

調(diào)整配合比方法，這種方法的具體做法是盡量降低水灰的比例，稍微增加水泥的用量，增加水化的熱量。

5 混凝土冬季施工方法的選擇

根據(jù)氣溫變化將冬季施工劃分為兩階段，并分別采取不同的施工方法。

（1）混凝土0℃左右施工方法。溫度在0℃左右時(shí)，混凝土拌和不需要采取溫控措施。但為了用最短的工期、最低的施工費(fèi)用，來(lái)獲得最優(yōu)良的工程質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)室將普通硅酸鹽水泥改用為早強(qiáng)硅酸鹽水泥，并根據(jù)施工時(shí)的氣溫情況調(diào)整配合比。其次是盡量降低水灰比，稍增水泥用量，并摻用引氣劑。目的是增加水化熱量，縮短達(dá)到齡期強(qiáng)度的時(shí)間，加入引氣劑后生成的氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動(dòng)性，改善其黏聚性及保水性，緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。試驗(yàn)結(jié)果表明該措施一般3天抗壓強(qiáng)度大約相當(dāng)于普通硅酸鹽水泥7天的強(qiáng)度，效果較明顯。

（2）混凝土-10℃左右施工方法。溫度在-10℃左右或更低時(shí)，混凝土在采取0℃左右施工方法同時(shí)還要采取溫控措施。混凝土拌和前一定要對(duì)砂石料、水進(jìn)行加熱。由于砂石料棚的密封性及保暖性能差，棚內(nèi)溫度一般超不過(guò)5℃。那么要保證混凝土不遭受凍害且到施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度≥7℃，對(duì)水溫及混凝土出站溫度的控制就是重點(diǎn)。

以我標(biāo)段為工程實(shí)例：混凝土重量比水泥：砂：石：水=390:739:1052:195（ 1:1.89:2.7:0.5），砂、石 、水泥 的 溫 度 均 為3℃。攪拌溫度與環(huán)境溫差40℃,那么由路橋施工計(jì)算手冊(cè)查得混凝土攪拌至澆筑時(shí)損失的溫度為13℃，所以混凝土在拌合站內(nèi)的最低溫度為20℃才能滿足施工要求。水的溫度可用下式計(jì)算得出：水的加熱溫度TW：

20×[0.92×（ 1+1.89+2.7）+0.5×4.2]=0.92×(1×3+1.89×3+2.7×3)+0.5×4.2TW

TW=59.2℃

此施工方法需要專人監(jiān)控材料、天氣、水、以及混凝土出站、澆筑時(shí)的溫度，動(dòng)態(tài)的控制水的加熱溫度，從而用最低的施工費(fèi)用，來(lái)獲得最優(yōu)良的工程質(zhì)量。

（3）混凝土在運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)生過(guò)程中的溫度控制。為防止加溫混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中散熱過(guò)快，主要從運(yùn)輸車輛、運(yùn)輸路況及施工生產(chǎn)三方面下考慮。首先用棉被將罐車混凝土罐四周包裹嚴(yán)實(shí)；其次保持路線暢通，無(wú)堵塞；最后合理組織施工確保溫控標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)中，隨時(shí)有各種突發(fā)事件，以致耽誤混凝土料的入倉(cāng)時(shí)間，使本已加溫的混凝土料在空氣中逐漸冷卻，致使達(dá)不到混凝土澆筑中的溫度要求。因此在運(yùn)輸過(guò)程中，合理調(diào)配運(yùn)輸車輛，縮短運(yùn)輸時(shí)間，盡量減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，降低混凝土運(yùn)輸、吊運(yùn)過(guò)程中的溫度損失，有效保證混凝土料入模澆筑溫度。混凝土澆筑前對(duì)結(jié)合面進(jìn)行加熱，防止混凝土結(jié)合處溫度過(guò)低而產(chǎn)生凍害。

混凝土的養(yǎng)護(hù)方法須合理選擇并根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和熱工計(jì)算及施工具體條件確定。正確的養(yǎng)護(hù)可以避免混凝土產(chǎn)生溫度收縮裂縫和受凍。冬季混凝土施工一般優(yōu)先采用暖棚蓄熱法養(yǎng)護(hù)，在裸露混凝土表面采用塑料布等防水材料覆蓋并進(jìn)行保溫，在負(fù)溫情況下不澆水養(yǎng)護(hù)。保溫材料采用一布一膜（無(wú)紡布300g，塑膜 0.3mm），膜面朝上，或兩層塑膜一層氈布。對(duì)邊、棱角部位的保溫厚度增大到面部的2～3倍。當(dāng)氣溫較低、結(jié)構(gòu)表面積較大、蓄熱法不能適應(yīng)強(qiáng)度增長(zhǎng)速度的要求時(shí)，可根據(jù)具體情況選用蒸汽加熱、暖棚加熱等方法進(jìn)行?；炷琉B(yǎng)護(hù)初期的溫度，不低于防凍劑規(guī)定的溫度?；炷翉?qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%不受凍；在充水凍融條件下混凝土受凍時(shí)，不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%。及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)氣溫、養(yǎng)護(hù)混凝土的溫度測(cè)定，以便隨時(shí)調(diào)整混凝土養(yǎng)護(hù)措施。

6 結(jié)語(yǔ)

薄壁橋臺(tái)混凝土墻身在冬季施工，首先要充分掌握冬季施工的方法，從而制定符合工程需要的有效措施。在不同的施工過(guò)程中，根據(jù)工地的現(xiàn)有條件，因地制宜，采用最合適的施工方法使冬季混凝土施工達(dá)到最佳效果，以確保整個(gè)工程的質(zhì)量。

[1]卯新強(qiáng).混凝土橋梁冬季施工方案及防裂措施[J].山西建筑,2009，（ 4）．

[2]劉國(guó)權(quán).橋梁混凝土冬季施工應(yīng)注意問(wèn)題研究[J].北方交通,2010，（ 2）．

[3]林亦賞.淺談大體積混凝土的施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008,6（ 37）．