冬季道路橋梁施工中混凝土澆筑技術研究

姜麗萍

（煙臺市公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 煙臺 264003）

0 引言

冬季天氣條件復雜，做好混凝土澆筑工作，保障混凝土的質(zhì)量，方可有效落實道路橋梁的施工工作。因此，需重視冬季環(huán)境對于混凝土的影響，結(jié)合施工環(huán)境，探討混凝土澆筑技術的應用路徑，確保混凝土澆筑技術起到應有作用。

1 冬季施工環(huán)境的影響

1.1 對混凝土的影響

1.1.1 降低強度。混凝土強度對于道路橋梁的最終強度具有決定性影響，低溫環(huán)境對于混凝土結(jié)構(gòu)的影響非常顯著。在低溫條件下，混凝土外部熱量條件很差，導致混凝土表面的溫度明顯偏低；但是混凝土內(nèi)部的熱量仍處于不斷累積的狀態(tài)，進而導致混凝土的內(nèi)外部溫差脫離正常區(qū)間。由此誘發(fā)混凝土裂縫現(xiàn)象，使混凝土的強度逐步降低。如果無法保證混凝土的強度，還會對混凝土的密度產(chǎn)生不利影響。

1.1.2 降低抗壓力。混凝土凍結(jié)現(xiàn)象是抗壓力降低的重要原因。在混凝土受凍程度逐步增加的背景下，混凝土的抗壓能力呈現(xiàn)降低趨勢，混凝土的凝結(jié)時間逐步延長。另外，道路橋梁的承載力與混凝土抗壓力呈正相關關系，如果無法保證混凝土的抗壓力，意味著工程整體的承載能力也會降低，影響道路橋梁工程效益的實現(xiàn)。在低溫條件下施工，還會導致混凝土表面凝水聚集現(xiàn)象。凝水逐步滲透到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，提升混凝土結(jié)構(gòu)含水量，并降低混凝土的穩(wěn)定性。

1.1.3 降低耐用性。此前提到低溫條件導致混凝土裂縫，由此對工程整體質(zhì)量產(chǎn)生負面影響，道路橋梁的穩(wěn)定性明顯降低。在道路橋梁結(jié)構(gòu)裂縫頻發(fā)的情況下，道路結(jié)構(gòu)的使用壽命和持久性也會受到影響，降低道路橋梁效益，并間接提升后期維護成本。因此，需重視低溫對于混凝土耐用性的影響，作為優(yōu)化道路橋梁施工方案的切入點。

1.2 混凝土澆筑的影響因素

1.2.1 溫差大。道路橋梁施工周期長，意味著冬季施工不可避免。在溫差較大的環(huán)境下，混凝土的內(nèi)外溫度差異會進一步增大，降低混凝土的性能，甚至導致混凝土裂縫。對道路橋梁工程的質(zhì)量造成消極影響，干擾混凝土澆筑的流程。

1.2.2 防護不力。溫差對于混凝土的影響已經(jīng)得到共識，但是在實際防護工作中仍然存在較多問題。例如，對于工程現(xiàn)場溫度變化的應對能力明顯不足；沒有分析導致溫度變化的原因；采取的防護措施沒有收到應有的效果，降低混凝土質(zhì)量。很多工程單位僅采用防護手段簡單疊加的方式，雖然對混凝土的防護效果有所提升，但是帶來的防護成本更為顯著。另外，混凝土防護手段的簡單疊加，實際上沒有充分發(fā)揮每一種防護手段的作用，造成混凝土防護層面的過度投入、無效投入的現(xiàn)象。

2 道路橋梁施工的準備工作

2.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集

在道路橋梁施工正式開始前，需要掌握道路橋梁的基礎信息和環(huán)境信息，為冬季施工奠定基礎。收集道路橋梁數(shù)據(jù)要結(jié)合冬季環(huán)境特征，尤其是道路橋梁現(xiàn)場的溫度變化特征。影響道路橋梁冬季施工的因素包括溫度、降雪概率、積冰概率、溫差等等。在收集數(shù)據(jù)過程中，要格外注重氣象、氣候類數(shù)據(jù)，對道路橋梁現(xiàn)場的條件有充分的認識。根據(jù)冬季低溫環(huán)境擬定冬季施工計劃，并按照計劃做好準備工作，保證道路橋梁施工的材料供應。要注意冬季道路橋梁施工中的氣象變化情況，根據(jù)氣象條件擬定應對方案，保證道路橋梁施工的有序推進。

2.2 文件準備

冬季道路橋梁施工需要堅強的技術支撐。做好技術文件的準備工作，為冬季施工奠定技術基礎。以道路橋梁施工的基本思路為切入點，擬定合適的技術路線并準備技術文件。技術文件內(nèi)容要準確客觀，涉及道路橋梁施工的技術、流程、進度控制等多方面要求，發(fā)揮技術準備對于道路橋梁施工質(zhì)量的積極作用。

2.3 質(zhì)量檢驗

施工材料是決定道路橋梁施工質(zhì)量的重要因素。在道路橋梁施工過程中，可能存在劣質(zhì)材料進入施工體系的現(xiàn)象，對道路橋梁項目質(zhì)量有不利影響。冬季道路橋梁施工需要發(fā)揮添加劑的作用，添加劑類型和使用量對于施工混凝土的質(zhì)量影響不容忽視。如果添加劑等材料質(zhì)量不過關，混凝土的質(zhì)量也會受到影響，進而影響到道路橋梁的整體效果。因此，要加大道路橋梁施工材料的檢驗力度，尤其是對混凝土等關鍵材料，不僅要保證材料的質(zhì)量過關，同時要適應冬季低溫的施工環(huán)境。根據(jù)材料審核要求，建立質(zhì)量檢驗標準，并逐步完善，提升道路橋梁的施工質(zhì)量[1]。

2.4 現(xiàn)場勘測檢查

在道路橋梁施工的前期勘測階段，要掌握道路橋梁施工區(qū)域的地質(zhì)、水文、氣候情況，尤其是工程區(qū)域的冬季氣溫變化規(guī)律，分析容易產(chǎn)生大溫差的時段。在擬定道路橋梁施工方案過程中，綜合考慮上述因素，保證施工方案完善以及混凝土的應用質(zhì)量?；炷敛牧鲜鞘┕さ闹髁Σ牧希枰獜牟牧腺|(zhì)量和低溫條件下的應用效果兩方面著手，評價混凝土的材料質(zhì)量。因此在施工前，通過低溫試驗的方式，確定混凝土在低溫環(huán)境下的施工效果，保證投入實際施工的混凝土材料符合工程要求。另外，要注意低溫條件對混凝土自身的影響，最大限度降低環(huán)境因素對混凝土的負面影響。

3 混凝土技術分析

3.1 材料選擇與運輸

冬季施工環(huán)境對于混凝土也是嚴峻的考驗，需要提升施工材料的性質(zhì)，方可保證道路橋梁的施工效果?；炷列再|(zhì)較為特殊，需要通過拌和處理獲取。水泥是拌和混凝土的重要原材料，應盡量選擇防凍性能較強的水泥，提升混凝土原材料的抗凍性能；還要注意水泥的規(guī)格，通過水化試驗確定水泥質(zhì)量，試驗時注意結(jié)合冬季施工的要求，確保水泥的耐用性。水泥在寒冷環(huán)境下，發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象的概率會提高，也對混凝土質(zhì)量的控制提出更高的要求。

冬季天氣條件復雜，對于混凝土的運輸是極大的考驗?；炷列枰诎韬驼粳F(xiàn)場進行拌和處理，再運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。由于冬季氣溫較低，混凝土在低溫條件下運輸，發(fā)生初凝現(xiàn)象的概率明顯提高，降低混凝土在道路橋梁工程的實際應用效果。因此，在混凝土運輸過程中，需要優(yōu)化混凝土運輸?shù)穆肪€，最大限度地縮短混凝土的運輸時間，保證應用于道路橋梁施工的混凝土處于較好狀態(tài)?；炷猎谶\輸過程中要做好保溫工作，在運輸車輛外部加設保溫棉，并保證運輸車輛的密封性能，降低低溫環(huán)境對混凝土的影響。

3.2 混凝土保溫加熱

冬季道路橋梁施工需要采用保溫加熱模式，常見的加熱技術包括電加熱技術和蒸汽加熱技術，在此分別介紹。

3.2.1 電加熱技術。電加熱技術的應用需要保障拌和站電纜與變壓器之間的連接狀態(tài)。在電加熱技術應用準備階段，做好電纜、電熱管的準備工作?；炷猎跀嚢柽^程可能存在一定溫差并影響混凝土的質(zhì)量，將電熱管設置在混凝土拌和站水池的下方，加強對拌和站上水口溫度的監(jiān)控力度，掌握上水口溫度變化。電熱管數(shù)量可以靈活調(diào)節(jié)，根據(jù)混凝土攪拌溫差的情況適當增減電熱管數(shù)量。在電加熱過程中使用1kW 電熱管，通常情況下使用35 根電熱管，可有效控制混凝土拌和的溫差。但是，電加熱技術對連接電纜、設備能耗要求較高，需要加大對電纜的檢修和維護力度，避免電纜“帶病工作”。電加熱使用的設備功率較高，電纜有可能處于超負荷工作狀態(tài)。缺少對連接電纜的日常維護，則會提高電纜故障的概率。電纜超負荷工作還會引發(fā)電流變化，對于拌和設備、變壓器設備的工作同樣造成影響。因此，使用電加熱技術，需要做好配套維護工作。首先做好拌和站現(xiàn)場的接地工作，保證拌和站用電環(huán)境絕對安全，避免拌和站漏電對人員的傷害。在道路橋梁施工現(xiàn)場溫度過低的情況下，加強混凝土攪拌的熱量保護能力，可以使用土工布搭建保溫結(jié)構(gòu)，為電加熱應用提供溫度保護。另外，可以設置溫度可調(diào)的水箱，如果道路橋梁施工現(xiàn)場溫度下降到一定程度，通過加熱水箱保證混凝土的強度，降低低溫環(huán)境對混凝土的影響[2]。

3.2.2 蒸汽加熱技術。由于混凝土在攪拌過程中會產(chǎn)生溫差現(xiàn)象，可以利用蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽有效調(diào)節(jié)溫差。在使用蒸汽鍋爐技術之前，需要保證拌和站水池與目標保溫設備之間的連接狀態(tài)。通過連接管道輸送蒸汽，為拌和站工作現(xiàn)場提供溫度保證，有效控制混凝土的攪拌溫差。在技術應用過程中，需要注意管道埋設的深度，結(jié)合道路橋梁的工程環(huán)境，確定符合凍結(jié)狀態(tài)要求的土地深度。按照深度要求開挖現(xiàn)場土地，并將連接水池與需要保溫的設備的管道埋設其中，最大限度地降低土壤凍結(jié)現(xiàn)象對已經(jīng)完成澆筑的混凝土的影響，同時便于蒸汽的快速輸送。蒸汽輸送管道的鋪設要注意間距要求，以控制混凝土水化熱為目的，保證蒸汽輸送管道與混凝土環(huán)境的接觸效果。在蒸汽輸送管道的部分位置加設小孔，保證輸送管道的透氣效果，為輸送蒸汽與混凝土創(chuàng)設優(yōu)質(zhì)的接觸條件，從而抑制溫差效應影響。

3.2.3 外部保暖。對于道路橋梁施工外部環(huán)境也要加強保暖。針對道路橋梁使用的模板，采用搭建臨時暖棚的方式，與蒸汽加熱技術相呼應，實現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)的蒸汽加熱效果。冬季溫度低、溫差大，在使用土工布搭建暖棚過程中，需要保證土工布的密實程度，為混凝土澆筑提供保暖環(huán)境。

3.3 混凝土澆筑技術

在混凝土澆筑過程中，需要檢查混凝土澆筑材料以及相關配套工作。首先，檢查混凝土澆筑模板的狀態(tài)，及時處理混凝土澆筑模板中可能存在的結(jié)冰、積雪等情況，保證混凝土澆筑模板的清潔，避免雜物、異物對道路橋梁工程的影響，同時提升道路橋梁工程質(zhì)量。對于道路橋梁工程使用的鋼筋要做好預熱，確保鋼筋的使用狀態(tài)。采用分層澆筑法完成混凝土澆筑工作，在連續(xù)澆筑混凝土的基礎上保證澆筑效果。冬季氣溫環(huán)境會促進混凝土的水化熱現(xiàn)象，要保證混凝土表面的熱量，避免混凝土熱量大量散失；在低溫環(huán)境下，保證混凝土的濕潤狀態(tài)，最大限度抑制混凝土表面的熱量損失現(xiàn)象。混凝土澆筑要注意厚度要求，保證混凝土澆筑的規(guī)范性。在通常情況下，混凝土澆筑厚度為15cm。完成混凝土澆筑后，應盡快開展混凝土振搗工作，保證混凝土的均勻狀態(tài)，消除混凝土表面的氣泡。要及時處理混凝土澆筑后的縫隙因素，避免混凝土澆筑縫隙對道路橋梁施工質(zhì)量的影響。混凝土澆筑施工的先決條件是材料驗證，從骨料配置、水灰比角度驗證混凝土的質(zhì)量，同時符合冬季施工的要求。注重道路橋梁施工現(xiàn)場加熱保暖手段的應用，保證道路橋梁的工程質(zhì)量。

3.4 混凝土保溫技術

冬季施工需強調(diào)保溫。保溫技術的選擇與混凝土的澆筑位置相關，在澆筑系梁、承臺頂部、承臺側(cè)面的過程中，需要采用不同的混凝土保溫技術。系梁澆筑的關鍵在于避免側(cè)面大量暴露，可利用土工布為系梁澆筑提供保暖效果。在實際操作中，可以將土工布與彩布條結(jié)合使用，促進系梁澆筑環(huán)境的加溫效應。承臺頂部澆筑后，需在承臺頂部設置圍堰結(jié)構(gòu)，在圍堰結(jié)構(gòu)內(nèi)倒入一定量的冷卻水，同時注意土工布等材料的使用，降低承臺頂部環(huán)境的溫差。鋪設土工布的目的在于臨時降低承臺頂部環(huán)境溫差，在建成圍堰結(jié)構(gòu)后，需要將此前鋪設的土工布撤除。在承臺側(cè)面混凝土澆筑過程中，需要結(jié)合使用鋼樁圍堰和彩條布，保證圍堰與承臺之間的密封性。但是這種方式消除溫差的作用有限。因此，對于承臺側(cè)面混凝土的保溫，通常采用碘鎢燈，最大限度抑制熱量散失。承臺側(cè)面保溫不宜使用單一技術，應當結(jié)合使用鋪設土工布、碘鎢燈等多種技術。

3.5 混凝土質(zhì)量管控技術

冬季溫度條件意味著混凝土的初凝效率明顯提高，并成為誘發(fā)混凝土表里溫差的重要因素。在混凝土表面溫度下降、熱量大量散失的同時，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于溫度逐步上升的狀態(tài)，與此同時混凝土表里溫差仍然處于擴大的狀態(tài)。一旦混凝土凝固，混凝土將產(chǎn)生裂痕現(xiàn)象。因此在冬季施工中，必須做好混凝土的保溫加熱工作，擬定混凝土的澆筑方案?；炷翝仓敯才旁跍囟绕叩陌滋欤苊庠跍囟瓤焖僮兓臅r段開展混凝土澆筑工作。在北方地區(qū)進行混凝土澆筑時，尤其要注意溫差因素。在有效控制溫差的基礎上，開展混凝土澆筑工作，兼顧澆筑質(zhì)量和環(huán)境保護的雙重要求。此外，要注意對混凝土澆筑周期的控制，一般不應超過溫度變化較小的時間周期。盡量在不低于-5℃的環(huán)境中開展混凝土澆筑工作，如果室外環(huán)境溫度低于-5℃，則會降低加熱保溫技術的應用效果，混凝土的澆筑性能也會明顯下降。如果環(huán)境溫度在-30℃以下，混凝土的整體強度將大幅度下降，由此帶來的抗壓效果也會明顯降低。

關于混凝土澆筑的養(yǎng)護，應當在平均溫度高于0℃的條件下進行，著重提升澆筑混凝土的抗凍性能，混凝土澆筑養(yǎng)護的正溫養(yǎng)護技術原理就在于此。在使用正溫養(yǎng)護技術的過程中，需要準備土工布或者電熱材料，為混凝土澆筑養(yǎng)護提供正溫環(huán)境。與正溫養(yǎng)護相對應的技術則是負溫養(yǎng)護，具體操作方式是加熱混凝土，使其溫度緩慢上升。因此，負溫養(yǎng)護技術具有操作方便、效率偏低、對環(huán)境條件依賴性較強的特征。如果道路橋梁施工環(huán)境溫度過低，并不適用負溫養(yǎng)護技術。此時，可以采用添加防凍劑的方式，提升混凝土澆筑的持久性與耐用性。

4 結(jié)語

混凝土澆筑技術的應用，對于道路橋梁工程具有深遠影響。在冬季道路橋梁施工中，需要綜合考慮冬季天氣環(huán)境以及工程環(huán)境等多方面因素，選擇合適的混凝土澆筑技術，并擬定澆筑施工方案，確保道路橋梁施工實現(xiàn)理想的效益。