高原地區(qū)混凝土冬期施工技術(shù)研究

李毅

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)、科技的飛速發(fā)展，我國的基礎(chǔ)建設(shè)工程規(guī)模不斷拓展，“八縱八橫”的戰(zhàn)略框架下，鐵路工程從南到北，從內(nèi)地到高原。推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也為全國各族人民緊密聯(lián)系建起了一座相互了解、溝通的橋梁。由此基建工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也成了全國人民關(guān)注的焦點(diǎn)和重點(diǎn)。筆者從高原地區(qū)鐵路站房工程冬季混凝土施工方面分析當(dāng)代工程人勇于擔(dān)當(dāng)、勇于開拓、直面挑戰(zhàn)、順利完成建設(shè)任務(wù)的技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：高原地區(qū);鐵路站房;凝土工程;冬季施工

中圖分類號(hào)：TU755.8 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）3-0087-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.03.021

Analysis on Concrete Construction Technology in Winter in

Plateau Area

LI Yi

（Beijing Tiecheng Construction Supervision Co.， Ltd.， Beijing， 100855，China）

Abstract： With the rapid development of national economy and science and technology， the scale of China's infrastructure projects continues to expand. Under the strategic framework of “eight vertical and eight horizontal”， railway projects from south to north， from the mainland to the plateau. While promoting economic development， it has also built a bridge of mutual understanding and communication for the people of all ethnic groups across the country. Therefore， the quality standard and control of infrastructure projects have also become the focus and focus of the people all over the country， especially in today's networked era. From the aspect of winter concrete construction of railway station building project in plateau area， the author analyzes the technical means for contemporary engineers to have the courage to play， to explore， to face the challenges and to successfully complete the construction task.

Keywords： plateau area; railway station building; concrete works; winter construction

1 工程概況

本研究以某鐵路工程站房設(shè)計(jì)為例，該工程為新建鐵路小型旅客站房，施工時(shí)間為2019年7月至2021年7月，工程地點(diǎn)位于西藏自治區(qū)境內(nèi)，海拔高度為2 950 m。根據(jù)《鐵路混凝土工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9207—2017）規(guī)定，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)3 d 低于5℃或最低氣溫低于0℃時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工應(yīng)按冬期施工執(zhí)行[1]。根據(jù)本工程地區(qū)全年溫度變化及實(shí)測(cè)溫度可知，每年11月中下旬，氣溫開始降低，達(dá)到冬期混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)。冬期施工所使用混凝土為自拌混凝土，拌和站距施工現(xiàn)場(chǎng)距離約30 km，冬季混凝土運(yùn)輸車車程約1 h。

由于混凝土施工過程中各材料之間的化學(xué)和物理反應(yīng)變化均需要一定的條件，對(duì)施工環(huán)境要求較高，高原冬季寒冷時(shí)節(jié)較難實(shí)現(xiàn)。高原冬季混凝土施工后面臨著春節(jié)放假及來年復(fù)工之間的時(shí)間差，以致出現(xiàn)問題到發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)間較長(zhǎng)，因而給事故處理帶來很大的難度，輕則修補(bǔ)，重則返工，給施工質(zhì)量、費(fèi)用及后續(xù)施工進(jìn)度造成不可逆的影響。

2 冬期混凝土施工部位及技術(shù)措施

本站房工程冬季混凝土施工部位及內(nèi)容：站房基礎(chǔ)、站房主體結(jié)構(gòu);站臺(tái)雨棚樁基礎(chǔ)及承臺(tái)，混凝土用量比較大。冬季進(jìn)行混凝土施工，根據(jù)規(guī)定在混凝土施工后強(qiáng)度未滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的0.6，不應(yīng)受凍;浸水凍融條件下的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%之前不得受凍。

為保證本工程冬季所施工混凝土的質(zhì)量，采取如下技術(shù)措施。

第一，在混凝土不需要進(jìn)行相應(yīng)加熱養(yǎng)護(hù)的時(shí)間段內(nèi)，為了保證施工質(zhì)量，采用綜合蓄熱法。即采用有效的延緩降溫的保護(hù)措施，基于對(duì)混凝土添加某類工程防凍劑，加上制作過程中混凝土原材料產(chǎn)生的熱量以及水泥的水化熱等熱量，延長(zhǎng)混凝土從施工到溫度降低至設(shè)計(jì)溫度閾值的時(shí)間，從而在混凝土溫度降低到設(shè)計(jì)溫度前達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的一種技術(shù)方法。第二，在混凝土需要進(jìn)行相應(yīng)加熱的養(yǎng)護(hù)時(shí)間段內(nèi)，為了保證施工質(zhì)量，基于外部熱源進(jìn)行暖棚法加熱。

2.1 拌和站技術(shù)準(zhǔn)備

冬期施工前拌和站條件準(zhǔn)備：骨料存放采用施工現(xiàn)場(chǎng)已有的庫房作為暖棚，暖棚四周及頂部用保溫篷布覆蓋，暖棚內(nèi)部根據(jù)溫度情況均勻設(shè)置火爐、暖風(fēng)機(jī)（5 kW）。根據(jù)冬季施工混凝土配合比，對(duì)骨料進(jìn)行溫度控制，確保混凝土原材料的溫度能夠滿足混凝土的出機(jī)溫度不低于10 ℃的要求。購買專用數(shù)控?zé)崴仩t來進(jìn)行熱水供應(yīng)，鍋爐規(guī)格應(yīng)滿足拌和站每天的熱水使用。根據(jù)西藏林芝地區(qū)以往年份全年溫度曲線圖，最低氣溫為-5 ℃，本工程按照室外的氣溫較常年取其平均最低溫度-10 ℃，拌和設(shè)備內(nèi)部溫度要求達(dá)到0 ℃以上，水溫度要求達(dá)到74 ℃以 上，水泥、砂子、石子以及摻和料溫度要求達(dá)到0 ℃以上。并完成冬季施工混凝土配比確保拌和料及拌和質(zhì)量符合要求。見圖1。

2.2 冬期施工混凝土攪拌要求

①冬期混凝土配合比應(yīng)考慮施工期間的環(huán)境氣溫、原材料、養(yǎng)護(hù)方法及混凝土性能要求等因素，必要時(shí)對(duì)配合比進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整?；炷烈诉x用較低的水膠比和較小的坍落度，并嚴(yán)格控制泌水和坍落度損失，以免在冬期環(huán)境溫度較低的情況下混凝土前期強(qiáng)度不能滿足工程需求。此外，為了降低混凝土凍害的可能性，應(yīng)在滿足要求配比條件下通過添加減水劑等最大限度地降低用水量。

②為了保證冬期混凝土質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定，必須加強(qiáng)對(duì)混凝土各類配合比、攪拌機(jī)自身和所處環(huán)境溫度參數(shù)及混凝土制作和施工過程中的環(huán)境溫度參數(shù)等進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)。

③冬期混凝土施工，應(yīng)當(dāng)選擇強(qiáng)度等級(jí)≥42.5的普通波蘭特水泥，水泥用量應(yīng)當(dāng)≥0.28 t/m，水膠比≤0.55，并且應(yīng)當(dāng)摻和符合相應(yīng)冬期施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的早強(qiáng)劑。為了保證混凝土強(qiáng)度，應(yīng)在早強(qiáng)劑添加前進(jìn)行相應(yīng)的模擬試驗(yàn)，對(duì)相應(yīng)的技術(shù)措施等進(jìn)行核準(zhǔn)。除此之外，其他各類添加劑的使用也必須遵循相應(yīng)冬期混凝土施工相應(yīng)配合比和現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定[2]。

④為了保證混凝土的適用性，必須使用剔除冰雪和凍塊以及其他容易在冬期被損壞凍裂雜質(zhì)的骨料。應(yīng)當(dāng)根據(jù)摻和的外加劑成分判斷是否能夠采用活性骨料。

⑤為了控制混凝土中的水量配比，應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行水量配比的同時(shí)扣除骨料帶水以及其他摻和外加劑所含水量。如果使用的摻和外加劑不含水分，可以根據(jù)所需使用量直接將摻和外加粉狀劑與水泥同時(shí)進(jìn)行使用。如果摻和外加劑為溶液，摻和前必須對(duì)使用的摻和劑進(jìn)行容重配比，且各類外加劑必須分別放置于具有相應(yīng)明顯標(biāo)記的容器中，嚴(yán)禁混亂使用，且必須根據(jù)每班使用量進(jìn)行外加劑容重配比，嚴(yán)禁重復(fù)配比。

⑥為了保證混凝土在出攪拌機(jī)時(shí)的溫度≥10 ℃，入模溫度≥5 ℃，必須根據(jù)熱工計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果，在混凝土加工前進(jìn)行骨料和配比水等的預(yù)熱。

⑦為了保證混凝土強(qiáng)度，水泥、礦物摻和料、外加劑等應(yīng)當(dāng)避免直接加熱，而應(yīng)當(dāng)選擇將其運(yùn)送至暖棚內(nèi)進(jìn)行自然預(yù)熱。當(dāng)需要對(duì)水、骨料等進(jìn)行加熱工序時(shí)，加熱溫度也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)定設(shè)定，骨料≤40 ℃，水≤60 ℃。

⑧拌和設(shè)備宜安裝在氣溫不低于10 ℃的廠房?jī)?nèi)，拌和設(shè)備內(nèi)部用暖風(fēng)機(jī)加熱，溫度要求達(dá)到0 ℃以上，并在離地面500 mm高度處設(shè)置檢測(cè)溫度點(diǎn)，每晝夜測(cè)溫不應(yīng)少于4 次。攪拌混凝土前及停止拌制后，應(yīng)用熱水洗刷攪拌機(jī)鼓筒。

⑨在冬期施工，混凝土攪拌時(shí)間應(yīng)當(dāng)不低于其他時(shí)間段施工時(shí)長(zhǎng)的1.5倍。

⑩攪拌制作完成的混凝土存在坍落度偏小或發(fā)生速凝現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土材料的預(yù)熱和攪拌溫度進(jìn)行重新調(diào)整。

2.3 冬期混凝土運(yùn)輸要求

為了減少混凝土在運(yùn)輸過程中的熱量流失，應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土至施工點(diǎn)的具體情況，選擇合適的運(yùn)輸路線，最大限度地縮短運(yùn)輸時(shí)間，運(yùn)輸容器應(yīng)當(dāng)根據(jù)運(yùn)輸距離設(shè)置相應(yīng)的混凝土保溫或加熱設(shè)施，并盡量減少中間倒運(yùn)環(huán)節(jié)。嚴(yán)格控制混凝土在運(yùn)輸過程中的熱量散失，確?；炷吝\(yùn)輸?shù)绞┕c(diǎn)后入模溫度≥5 ℃。混凝土運(yùn)輸施工道路采用融雪劑進(jìn)行積雪清理。

2.4 冬期混凝土澆筑要求

①為了減少混凝土澆筑前的熱量散失，在入模時(shí)使用的混凝土澆筑泵管應(yīng)當(dāng)根據(jù)環(huán)境溫度采取相應(yīng)的保溫措施，在雨雪天氣或凍冰情況下，應(yīng)當(dāng)將模板上的冰雪清除干凈，混凝土澆筑前后均需用熱水清洗泵管。

②混凝土澆筑應(yīng)采用分層連續(xù)的方法澆筑，分層厚度不得小于2 cm。

③新混凝土在澆筑前，宜在橫向施工縫處先鋪一層厚約15 mm并與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿。然后再繼續(xù)澆注新層混凝土。施工縫處的新層混凝土要重點(diǎn)搗實(shí)。

④墻柱混凝土澆筑前應(yīng)在外腳手架內(nèi)側(cè)沿建筑物四周圍一層彩條布擋風(fēng)，防止冷風(fēng)直接貫擊施工混凝土接觸面。墻柱模板支好后用阻燃草簾被裹嚴(yán)，以防混凝土局部受凍。

⑤梁板澆筑前，利用外腳手架安全網(wǎng)加彩條布擋風(fēng)適當(dāng)封閉，澆筑方法是從一端開始向另一端采用“趕漿法”澆筑?；炷琳駬v密實(shí)后抹平，在混凝土表面溫度降至2 ℃之前覆蓋一層塑料薄膜，再鋪黑心棉，然后再鋪?zhàn)枞疾莺煴?，阻燃草簾被之間搭接10 cm，并且采用木方對(duì)其進(jìn)行壓牢。但鋪蓋過程中要特別注意對(duì)澆筑后的成品進(jìn)行有效保護(hù)，布上防護(hù)繩，禁止人員上下，以免頂板混凝土面的平整度遭到破壞。阻燃草簾的鋪設(shè)厚度應(yīng)當(dāng)根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)整為≥ 0℃，鋪設(shè)1層;<0℃，根據(jù)溫度進(jìn)行層數(shù)的增加?；炷翍姨魳?gòu)件澆筑完后保溫材料自頂部放下將底模一起覆蓋。對(duì)模體邊角等區(qū)域的保溫厚度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大，一般應(yīng)增大到大面部位的2～3倍，混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)防風(fēng)防失水。

3 冬期混凝土養(yǎng)護(hù)和質(zhì)量檢查

3.1 冬期混凝土養(yǎng)護(hù)措施

①混凝土開始養(yǎng)護(hù)時(shí)的溫度不得低于5 ℃，細(xì)薄截面結(jié)構(gòu)不宜低于10 ℃。

②施工期間，如果環(huán)境最低溫度>-15 ℃，冷卻面積/體積≤15/m的工程應(yīng)當(dāng)首先選擇利用綜合蓄熱法進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)，且應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)的規(guī)定：第一，所采用的溫度養(yǎng)護(hù)方法應(yīng)當(dāng)確?；炷翜囟认陆档? ℃之前的強(qiáng)度能夠滿足規(guī)定要求;第二，混凝土入模并且成型后，應(yīng)當(dāng)采用相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施對(duì)其進(jìn)行及時(shí)保溫和隔寒，并且確保模體持續(xù)保持干燥。

③當(dāng)綜合蓄熱法無法滿足環(huán)境溫度和工程施工的要求時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采用暖棚加熱法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

④保溫層應(yīng)當(dāng)選擇干燥狀態(tài)的防護(hù)材料，避免材料潮濕，同時(shí)，也不能將養(yǎng)護(hù)材料直接與未干燥的混凝土表面進(jìn)行接觸，兩者之間應(yīng)當(dāng)隔離一層鋪設(shè)于混凝土表面的塑料薄膜。

3.2 混凝土的質(zhì)量檢查

混凝土冬期施工的質(zhì)量檢查，不僅應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照現(xiàn)在運(yùn)行的相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，還應(yīng)當(dāng)做好日常施工檢查[3]。

①對(duì)外加摻和劑的質(zhì)量和使用量等進(jìn)行檢查，應(yīng)當(dāng)從源頭進(jìn)行質(zhì)量把控，待外加劑進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，首先須進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，檢查合格后方可使用。

②根據(jù)施工方案和冬期施工混凝土的配合比對(duì)確定的相應(yīng)混合材料溫度，以及混凝土的制作過程、澆筑、養(yǎng)護(hù)等期間的溫度進(jìn)行定期檢測(cè)。

③應(yīng)檢查混凝土從入模到拆除保溫層或保溫模板期間的溫度。

④質(zhì)量檢查過程應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控，所有質(zhì)量檢查結(jié)果都必須按照規(guī)定做好相應(yīng)記錄。

4 冬期施工混凝土質(zhì)量通病防范

4.1 混凝土板墻早期受凍現(xiàn)象

混凝土養(yǎng)護(hù)采用綜合蓄熱法，混凝土在澆筑入模的時(shí)候溫度較低，而剪力墻鋼膜散熱快，保溫效果不好，造成混凝土溫度降低速度大于混凝土自身強(qiáng)度變化速度，尤其在迎風(fēng)側(cè)，造成混凝土出現(xiàn)雞爪紋等受凍體征。為了有效防止該類問題的出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)采取有效的技術(shù)措施：采用阻燃草簾被等保溫材料對(duì)鋼膜板進(jìn)行封閉和保溫，尤其對(duì)于墻頂、墻體薄弱區(qū)域更應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格封閉。加強(qiáng)對(duì)薄弱區(qū)域的溫度檢測(cè)，并制定相應(yīng)的溫度失常補(bǔ)救措施。

4.2 冬施混凝土風(fēng)裂和溫度裂縫

頂板或基礎(chǔ)底板表面淺層出現(xiàn)非貫通裂縫，是由于受到環(huán)境溫度的影響，再加上冬期施工時(shí)間段內(nèi)氣候干燥，致使混凝土表面干燥和溫度降低速度較快，混凝土表面與內(nèi)部的溫差大，而混凝土主要成分水泥水化釋放的水化熱會(huì)造成混凝土本身發(fā)生較大的溫度變化和結(jié)構(gòu)收縮，在溫度層面形成梯度，從而使混凝土內(nèi)部形成收縮應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉力，引發(fā)表面裂縫。主要防治技術(shù)措施：混凝土澆筑完成后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采用有效的防護(hù)材料對(duì)其進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，控制混凝土在環(huán)境溫度和氣候影響下的溫度降低速度。且應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)防護(hù)材料有效性的檢查，防止受潮、損壞。除此之外，混凝土澆筑過程中注意必須按要求振搗，將浮漿振出后，用木抹子抹平，初凝前進(jìn)行二次壓光，消除早期出現(xiàn)的裂縫，終凝前進(jìn)行三次壓光，并將產(chǎn)生的裂縫徹底消除。

通過以上技術(shù)措施的落實(shí)，本站房工程所施工的冬季混凝土經(jīng)過程檢測(cè)以及足齡期后參見各方復(fù)測(cè)，施工質(zhì)量（混凝土強(qiáng)度、外觀質(zhì)量、實(shí)體實(shí)測(cè)實(shí)量）均符合要求，并為后續(xù)施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

混凝土工程作為工程行業(yè)常見工序，常作為一道隱蔽工序，其施工結(jié)果的好壞往往影響整條流水工序，故其施工質(zhì)量顯得非常關(guān)鍵。尤其在高原寒冷時(shí)節(jié)的質(zhì)量控制，難度偏大，所以工程管理人員不僅是從技術(shù)方面保證施工可行性及質(zhì)量達(dá)標(biāo)，更重要的是從管理方面狠抓落實(shí)，群策群力，不斷完善優(yōu)化，完成建造精品工程、優(yōu)質(zhì)工程的同時(shí)，也為我國鐵路工程建設(shè)出一份力，盡一份心。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中鐵三局集團(tuán)有限公司，中鐵城建集團(tuán)有限公司.鐵路混凝土工程施工技術(shù)規(guī)程：Q/CR 9207—2017[S].北京：中國鐵道出版社，2017.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范：GB 50119—2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.