冬季寒冷環(huán)境下橋梁混凝土結(jié)構(gòu)澆筑施工技術(shù)

魏慧亮

（山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司 山西晉中 030600）

1 引言

混凝土橋梁具有承載能力大、抵抗變形能力強(qiáng)，且造價(jià)低等特點(diǎn)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于山區(qū)公路、跨海公路、高速公路和鐵路方面，混凝土的澆筑質(zhì)量直接影響到橋體的安全性和工程質(zhì)量[1～2]。特別是在寒冷環(huán)境下混混凝土澆筑過程中極易出現(xiàn)質(zhì)量問題，對(duì)于如何提高低溫環(huán)境下混凝土的澆筑質(zhì)量一直是工程人員和施工人員研究的問題，本文進(jìn)一步探討冬季寒冷環(huán)境下提升橋梁施工混凝土質(zhì)量的方法。

2 寒冷環(huán)境下澆筑混凝土的危害

混凝土澆筑質(zhì)量除了受到水灰比、含砂量、配合比和添加劑等因素的影響外，還受外界溫度的影響[3]。一般情況下，外界溫度越高越有利于水泥進(jìn)行水化反應(yīng)，得到的混凝土的強(qiáng)度也就越高；與之相反，如果外界溫度較低或是長(zhǎng)期處于0℃以下水就會(huì)結(jié)冰，一方面影響了水泥的正常水化反應(yīng)，另一方面水結(jié)冰體積膨脹對(duì)已經(jīng)凝結(jié)的混凝土造成裂化，進(jìn)而影響混凝土的澆筑質(zhì)量[4]。

2.1 澆筑混凝土出現(xiàn)裂縫

冬季寒冷環(huán)境一般指的是室外溫度低于-5℃或是連續(xù)三天氣溫在0℃以下，在我國(guó)的北方城市十一月中旬就開始進(jìn)入冬期施工[5]。在低溫環(huán)境下混凝土中的水分極易結(jié)冰體積膨脹，造成部分區(qū)域產(chǎn)生裂縫，特別是在表層裂縫更明顯，裂縫的產(chǎn)生初期是在混凝土表面，隨著凍結(jié)次數(shù)的增多或是持續(xù)凍結(jié)裂縫會(huì)向混凝土內(nèi)部發(fā)展。產(chǎn)生裂縫的混凝土一方面影響橋梁的整體外觀，另一方面使得混凝土抗壓性能降低，即使后期養(yǎng)護(hù)也不能恢復(fù)到設(shè)計(jì)所需的強(qiáng)度，極易造成安全隱患。特別是混凝土橋梁在澆筑混凝土過程中施工條件差、工作面有限，對(duì)于模板精度控制困難，就很容易產(chǎn)生裂縫，如果在因?yàn)楹洵h(huán)境下產(chǎn)生裂縫這對(duì)于橋梁構(gòu)件甚至是橋梁整體的安全性帶來(lái)威脅。

2.2 混凝土中的水分散失

冬季寒冷環(huán)境下，特別是在北方城市極易受到寒潮和寒流的地區(qū)在混凝土澆筑和后期養(yǎng)護(hù)過程中水分很容易散失[6]。分析原因主要有兩方面，一方面是由于冬天雨水較少，空氣干燥，在拌制混凝土或是施工過程中水分很容散失，就會(huì)減少水泥水化反應(yīng)所需的水量，使得水泥水化反應(yīng)不充分，從而影響到混凝土的強(qiáng)度；另一方面是與水分的遷移規(guī)律有關(guān)，研究表明水分會(huì)向低溫端遷移，也就是說在冬季寒冷環(huán)境下，混凝土表面溫度較低而內(nèi)部溫度較高，混凝土內(nèi)部的水分會(huì)沿著內(nèi)部細(xì)小的孔道向混凝土表現(xiàn)遷移，而表面溫度又較低，就會(huì)使水分凍結(jié)或是散失，不利于混凝土強(qiáng)度的提升[7]。

2.3 降低混凝土強(qiáng)度

由于寒冷環(huán)境下混凝土水分容散失，在計(jì)算混凝土配合比中會(huì)增大水和水泥的用量，水用量的增大會(huì)使得混凝土在養(yǎng)護(hù)過程中由于水化反應(yīng)過剩的水分蒸發(fā)使得內(nèi)部的孔隙增多，混凝土中孔隙含量越大強(qiáng)度越低，對(duì)于橋梁的整體安全帶來(lái)隱患[8]。另外，水泥用量的增大一方面會(huì)增大混凝土的收縮，收縮力超過水泥的抗拉強(qiáng)度后便產(chǎn)生裂縫，影響混凝土的整體強(qiáng)度，另一方面水泥的強(qiáng)度也沒有石子強(qiáng)度高，過多的水泥用量包裹于石子表面，特別是在內(nèi)部石子之間的填充厚度增大，在外界壓力作用下的壓縮變形量增大，對(duì)于橋梁的整體安全性是極為不利。

3 寒冷環(huán)境下混凝土澆筑技術(shù)

3.1 加強(qiáng)澆筑材料檢驗(yàn)

橋梁施工中的不確定因素較多，特別是在寒冷環(huán)境下，要想在寒冷環(huán)境下達(dá)到較的混凝土澆筑效果，對(duì)于混凝土材料和配合比把控是首要環(huán)節(jié)?；炷劣玫降乃嘁獓?yán)格按照保管要求存放，存放地點(diǎn)要干燥，并且做好防水工作，使用前先對(duì)水泥的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，不符合要求或是受潮的水泥堅(jiān)決不得使用；使用的石子做好抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)于石子的級(jí)配做好檢驗(yàn)記錄工作；砂子的使用注意含泥量的檢驗(yàn)，對(duì)于含泥量超標(biāo)的砂子不得使用。對(duì)攪拌混凝土使用的水需要檢測(cè)合格后才能使用，不得直接使用未經(jīng)檢驗(yàn)的地下水。

3.2 精細(xì)配合比計(jì)算過程

配合比計(jì)算方面首先根據(jù)澆筑混凝土的強(qiáng)度等級(jí)確定需要使用的水泥標(biāo)號(hào)，水泥標(biāo)號(hào)的選取不宜過高也不宜過低，過高會(huì)使得使用的水泥量較少，影響混凝土的坍落度；水泥標(biāo)號(hào)過低，則會(huì)使水泥用量過多，增加水用量，養(yǎng)護(hù)過程中一方面會(huì)使混凝土中的空隙含量增多，另一方面會(huì)使得混凝土的干縮增大，產(chǎn)生一系列的次生危害。在配合比的計(jì)算中應(yīng)當(dāng)充分考慮冬季寒冷空氣干燥、風(fēng)大、水分易蒸發(fā)的環(huán)境特點(diǎn)，適當(dāng)增大水用量，同時(shí)應(yīng)該測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)砂石的含水率，計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土?xí)r的現(xiàn)場(chǎng)配合比?，F(xiàn)場(chǎng)混凝土配合比計(jì)算完成后可以先預(yù)拌一小部分混凝土，檢測(cè)其和易性和坍落度，如果合格可以大量拌制，如果不符合要求需要及時(shí)調(diào)整，直到符合要求為止。

3.3 混凝土加熱運(yùn)輸

在寒冷環(huán)境下混凝土面臨的第一次破壞是在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的，運(yùn)輸混凝土的罐車多是鋼材制作，鋼材的比熱又比較小，寒冷環(huán)境下運(yùn)輸過程中會(huì)向混凝土吸收熱量，這就加劇了混凝土所處的低溫環(huán)境，所以必須注重混凝土在運(yùn)輸過程中的加熱防護(hù)。在裝載混凝土以前可以用熱水對(duì)罐車進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不宜太高，待達(dá)到要求后在裝入混凝土，運(yùn)輸過程中可以通過攪拌的方式增加混凝土碰撞的機(jī)會(huì)，不至于低溫下罐車表面的混凝土被凍結(jié)，罐車的表明也可以增加保溫材料，減少外界環(huán)境變化對(duì)混凝土的影響。在運(yùn)輸過程中要盡快運(yùn)道施工現(xiàn)場(chǎng)，中途不要停留，及時(shí)做好罐車內(nèi)溫度量測(cè)，保證運(yùn)輸過程中混凝土質(zhì)量良好。

3.4 提高混凝土澆筑時(shí)的振搗

橋梁施工的位置一般距離地面較高，施工中存在一定的危險(xiǎn)性，特別是在混凝土澆筑過程中會(huì)產(chǎn)生一定的震動(dòng)，讓施工人員急切的想要完成混凝土澆筑工作。混凝土澆筑過程中振搗可以使橋梁達(dá)到設(shè)計(jì)所需要的密實(shí)度，特別是在橋梁中的邊緣或是拐角部位需要充分振搗，混凝土振搗過程中振動(dòng)棒上下抽插，由下到上逐步完成，振搗的各個(gè)部位要相互連接，謹(jǐn)防漏振或是少振，振動(dòng)到混凝土表面出現(xiàn)浮漿，并且混凝土表面不在有下沉或是氣泡為準(zhǔn)。

3.5 增強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

寒冷環(huán)境下混凝土澆筑完成后需要進(jìn)行特殊養(yǎng)護(hù)，如果后期養(yǎng)護(hù)方法選取得當(dāng)，且能夠嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，寒冷環(huán)境下澆筑的混凝土也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。寒冷環(huán)境下混凝土澆筑時(shí)間應(yīng)該選擇在凌晨五點(diǎn)左右進(jìn)行，在溫度不至于很低的情況下混凝土完成初凝，此時(shí)對(duì)澆筑的混凝土上覆蓋薄膜和保溫材料，一方面是減少混凝土中水分散失，另一方面對(duì)混凝土具有一定的保溫作用，可以減少外界環(huán)境變化對(duì)混凝土質(zhì)量的影響?；炷琉B(yǎng)護(hù)可以采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，在澆筑橋梁過程中表面一定距離范圍內(nèi)安裝蒸汽管道，24h供應(yīng)熱蒸汽，一方面可以對(duì)混凝土有加熱作用，促進(jìn)水泥水化反應(yīng)速度，另一方面保持混凝土處于潮濕的環(huán)境，對(duì)于提高混凝土強(qiáng)度效果明顯。

4 結(jié)論

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施日趨完善，特別是對(duì)于邊遠(yuǎn)山區(qū)的建設(shè)力度逐漸加大，公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多，也就需要面對(duì)更多、更嚴(yán)峻的施工環(huán)境，在冬季寒冷條件下混凝土澆筑質(zhì)量要求也越來(lái)越高。為了保證在工期要求內(nèi)完成施工項(xiàng)目，讓居民生活舒適和出行方便，所有工程技術(shù)人員必須加強(qiáng)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，掌握應(yīng)對(duì)冬季寒冷天氣下的施工技術(shù)，保證施工質(zhì)量。