黃土高原地區(qū)薄壁空心高墩嚴寒期蒸汽養(yǎng)護施工技術

李長偉

(中鐵十四局集團第三工程有限公司，山東兗州 272100)

1 工程概況

延延高速公路是陜西省“2637”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中的7條橫向線之一的延吳線延伸段，黃河特大橋為延延高速公路的一座在建橋梁。該橋位于陜晉交界處，從陜西岸延川縣延水關鎮(zhèn)劉家畔起始，跨越黃河，終點到達山西岸永和縣直地里。橋梁起點樁號為K115+417，終點樁號為 K116+489。橋梁全長1 072 m，最大橋高150 m，主橋最大墩高141 m，薄壁空心高墩采用液壓爬模施工工藝。

本項目地處溫暖帶半干旱大陸季風氣候，春季干旱多風少雨，夏季旱澇相間，秋季溫濕多雨，冬季寒冷干燥。冬長夏短，溫差較大。年降雨量 552.0～631.1 mm，且以暴雨、陣雨為主，歷時短，降雨強度大。項目區(qū)內平均氣溫8.8℃～10.6℃，極端日溫差變化23℃ ～31.7℃，無霜期117～186 d。全年一月為最冷，月平均氣溫 －5℃ ～－8℃，極端低溫－22.0℃ ～ －25.4℃;七 月 為 最 熱，平 均 氣 溫21.4℃ ～24.8℃，極端高溫36.0℃ ～39.9℃，環(huán)境類別為Ⅰ類。

黃河特大橋主橋墩最高墩為6#墩，墩高141 m，每墩尺寸9 m×7 m，加上液壓爬模支架，最大尺寸達13 m×11 m，液壓爬模每模6 m，每?；炷练搅窟_到150 m3。施工過程中對本次施工段進行整體包裹，通入蒸汽進行養(yǎng)護，提供良好養(yǎng)護溫度、濕度，讓C50耐久性混凝土在短時間內達到設計強度。

2 混凝土的凍害

冬季嚴寒期，在施工時新澆筑的混凝土會遭受凍害。由于其含有一定的水分，在負溫條件下，體積會發(fā)生膨脹。在凍脹、融化循環(huán)和應力的反復作用下，最終混凝土會受到破壞，水泥的水化作用會停止?；謴驼囟群螅酀{體中的孔隙率與正常凝結的混凝土相比將顯著增加，從而使混凝土的各項物理力學性能全面下降。冬季澆筑混凝土塊體，措施不力時，早期其頂面可能受凍。在澆筑上一層混凝土時，若下層的受凍混凝土處理不徹底，會形成受凍夾層，混凝土的其他指標均會受到影響，使得混凝土的耐久性受到嚴重損害。

3 混凝土的抗凍要求及養(yǎng)護方法

混凝土的溫度降至0℃前，其抗壓強度不得低于抗凍臨界強度?？箖雠R界強度是指新澆筑混凝土在受凍前達到某一個初始強度值，然后遭到凍結，當恢復正溫養(yǎng)護后，混凝土強度仍會繼續(xù)增長，經(jīng)28 d標準養(yǎng)護后，其后期強度可達設計標準值的95%以上。具體規(guī)定為:硅酸鹽水泥或普通水泥配制的混凝土抗凍臨界強度為其設計強度的40%，礦渣水泥配制的混凝土為其設計強度的50%。

4 混凝土的防凍措施

4.1 原材料質量控制

1)拌合水加熱

拌合站用水采用地下井水，首先對水井口采取覆蓋措施，并在井口采取電弧燈加熱等保溫措施，確保井水不結冰，滿足拌合站混凝土施工用水要求。

對輸水管路進行保護，防止冬季受凍無法使用。露出地面部分的管道采用巖棉包裹。

拌合站設0.5 t/h熱水鍋爐1座，并搭設鍋爐房，將井水經(jīng)熱水鍋爐加熱后進入儲水池，水溫一般加熱至60℃左右。

水池采取保溫措施，池壁四周采用棉被包裹保溫，池頂采用塑料布加棉被進行覆蓋保溫，防止熱水溫度散發(fā)，保證拌合站正常拌合混凝土使用。

在水池內放置長尾溫度計，測量拌和用水的溫度，便于根據(jù)實際情況對水溫進行調整。

2)骨料加熱

首先對原材料進場質量進行控制，盡量減少砂石料的含水率，減少材料加熱所需的熱能。

其次對拌合站現(xiàn)有材料儲存?zhèn)}進行改造，存放砂子的料棚四周采用彩鋼瓦密封，其中進出料口采取棉簾，上料設備進出后及時進行封閉(施工期間派專人負責)。

料倉內設置火爐，提高砂子的溫度，保證混凝土施工用砂處于正溫，無結冰塊現(xiàn)象。施工時及時測定材料的含水率，調整施工配合比，保證混凝土的水灰比滿足要求，確保混凝土質量滿足要求。

根據(jù)石子是否有冰塊等情況，確定是否對石子料倉進行加熱，確保石子滿足混凝土拌合需要。

3)外加劑保溫

外加劑采用液體型材料，冬季施工時要對外加劑原材料儲料桶、輸送管道等進行保溫，確保減水劑正常使用。

4)運輸保溫

水泥罐采用包裹保溫棉被保溫防凍。

4.2 冬期施工混凝土配合比

冬期施工期間，由于環(huán)境溫度較低，根據(jù)施工環(huán)境條件選擇合理的冬期施工配合比，可采取適當降低混凝土水膠比、摻加有利于混凝土早期強度發(fā)展的摻合料、使用復合型防凍減水劑等技術措施。

4.3 混凝土拌合和運輸

1)混凝土的攪拌

拌合機上料倉置于暖棚中，外側用棉被覆蓋，暖棚內設置火爐等輔助加熱設施，確保混凝土拌合過程中周圍溫度處于正溫。輸送帶四周采取彩鋼瓦、棉被包裹等措施，減少砂石料在輸送過程中熱量散發(fā)。

拌合機主機樓內設置空調，主機上的水箱及水管用保溫棉進行包裹，確保冬季施工拌合站正常運轉。

混凝土采用二次投料法，防止水泥遇高溫水產(chǎn)生假凝現(xiàn)象。先將砂石料與水投入攪拌機進行攪拌，砂石料與水拌合物溫度不超過40°，再投入水泥進行攪拌。

當骨料不加熱時，水可加熱到100℃，但水泥不應與80℃以上的水直接接觸。加料順序為先加骨料和已加熱的水，然后再加水泥。

為確保混凝土和易性及流動性滿足要求，混凝土的攪拌時間應較常溫延長50%左右，根據(jù)現(xiàn)場實際，采用強制式攪拌機，拌合時間為150 s。

2)混凝土運輸

混凝土拌合出機后，及時運到澆筑地點，在運輸過程中，要注意防止混凝土熱量散失、表層凍結、混凝土離析、水泥砂漿流失、坍落度損失過大等現(xiàn)象。

混凝土的運輸采用混凝土輸送車，并在運輸車外側包一層棉被和一層帆布，在運輸過程中對運輸車進料口采取棉被包裹，減少運輸過程中混凝土熱量散失，確保混凝土入模溫度不低于10℃。

4.4 混凝土澆筑

混凝土在澆筑前，清除模板、鋼筋上的冰雪和污垢，用溫水清洗干凈。

混凝土施工選擇在一天氣溫較高時間段施工，盡量避免在氣溫較低時進行混凝土澆筑，以確?；炷潦┕べ|量。

黃河特大橋墩身施工，采用混凝土輸送泵輸送混凝土，將輸送泵安置在保溫棚內，內設火爐，將混凝土罐車直接開入保溫棚內進行卸料，混凝土輸送管道采用巖棉包裹保溫。

4.5 保溫措施及養(yǎng)生

1)混凝土養(yǎng)護均采用覆蓋保溫養(yǎng)護，不得進行灑水養(yǎng)護。

薄壁空心墩混凝土養(yǎng)護采用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，4#～8#墩各配置1臺1 t/h的燃煤蒸汽鍋爐。鍋爐安裝在承臺以外，并搭設簡易鍋爐房，蒸汽養(yǎng)護管道采用鋼管，鋼管每節(jié)6 m(爬模每模6 m高，每澆筑一模，養(yǎng)護管道加升1節(jié))，沿塔吊爬升至墩柱養(yǎng)護段，鋼管外用巖棉包裹，防止溫度散失過快。

空心薄壁墩混凝土施工時，沿模板外側設保溫層，保溫層采用兩膜一氈不透氣的篷布密封覆蓋，保溫層下部與已澆筑混凝土段采取塑料布加棉被密封覆蓋，保溫層上部高出空心墩模板頂1.0 m，沿保溫層頂覆蓋一層棉被。空心墩箱內底部采用吊架鋪蓋棉被，保證熱量不往下散失，使整個施工段形成一個密封的暖棚結構，在整體模板外形成一個密閉的空間，在篷布內采用蒸汽加熱的方法提高模板外溫度，提高蒸汽養(yǎng)護效果。蒸汽管道布設要做到合理實用，達到最佳養(yǎng)護效果。

液壓爬?？招亩照麴B(yǎng)現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 液壓爬?？招亩照麴B(yǎng)現(xiàn)場

蒸汽養(yǎng)護要求高，投入大，施工期間要高度重視，專人24 h值班，控制養(yǎng)護棚內溫度以確保養(yǎng)護效果，使混凝土施工質量滿足要求。①施工技術準備工作。在施工前，組織有關人員認真學習蒸汽養(yǎng)護技術，并對施工人員進行技術交底，確保工程質量。②施工生產(chǎn)準備工作。蒸汽鍋爐安裝調試可以投入使用;蒸汽管道安裝完畢;司爐人員必須持證上崗;測溫點布設完畢。③蒸汽養(yǎng)護溫度控制?；炷翝仓?4 h內要確保蒸汽養(yǎng)護溫度不低于10℃。④蒸汽養(yǎng)護期限。當混凝土內部自身能夠產(chǎn)生水化熱，混凝土強度達到5 MPa以上時，即可停止蒸汽養(yǎng)護。

2)溫度的檢測

在保溫結構上均留置測溫孔，用來檢測混凝土養(yǎng)護溫度，以檢查養(yǎng)護措施的效果。檢測混凝土溫度時，測溫計不應受外界氣溫的影響，并在測溫孔內至少留置3 min。

施工中設專人負責測溫工作，若發(fā)現(xiàn)溫度變化異常，立即向有關人員匯報，以便及時采取措施，避免質量事故的發(fā)生。

3)混凝土強度的檢測

以6#墩為例，蒸養(yǎng)7 d后實測混凝土回彈強度達到設計強度的80%～90%。

5 結語

本文介紹的薄壁空心高墩混凝土蒸汽養(yǎng)護施工工藝適用且操作方便，其蒸養(yǎng)系統(tǒng)制作簡單，原理清晰，養(yǎng)護質量可靠，在高原地區(qū)嚴寒期高墩的養(yǎng)護過程中應用效果良好。

此工藝解決了薄壁空心高墩混凝土養(yǎng)護困難甚至在嚴寒期混凝土無法施工的問題。墩身混凝土在嚴寒期早期強度上升快，有效避免了施工裂縫的出現(xiàn)及耐久性混凝土出現(xiàn)凍害，確保了施工質量，縮短了施工工期。

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