水泥混凝土冬季施工工藝

　　目前在公路工程施工中，為確保工程盡早竣工通車，提前創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。安排橋梁下部結(jié)構(gòu)和涵洞、通道等結(jié)構(gòu)物在冬期進(jìn)行施工的進(jìn)度保障措施越來越被眾多的項(xiàng)目所采納。本文在分析混凝土原材料的選擇、配合比設(shè)計(jì)、混凝土拌合、澆筑和養(yǎng)生五個(gè)方面對水泥混凝土冬季施工工藝和質(zhì)量保證措施進(jìn)行了分析論述，對橋涵結(jié)構(gòu)物混凝土冬季施工具有指導(dǎo)和借鑒作用。

　　水泥混凝土施工應(yīng)在高于5℃的氣溫條件下施工，因?yàn)榛炷翉?qiáng)度增長主要靠水化作用。如果環(huán)境氣溫過低，會(huì)致使混凝土水化作用緩慢甚至停止，而且當(dāng)氣溫降至零度以下，混凝土中所含水結(jié)冰體積膨脹，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)松散破壞。因此，如果在晝夜平均氣溫低于5℃的環(huán)境中進(jìn)行水泥混凝土施工，必須采取相應(yīng)的冬季施工質(zhì)量保證措施加以保護(hù)，保證混凝土強(qiáng)度的增長與形成。

　　水泥混凝土受凍類型

　　水泥混凝土在冰點(diǎn)以下受凍，一般可分為兩種類型：

　　·水泥混凝土在受凍以前，已經(jīng)達(dá)到了一定的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，盡管水泥尚沒完全水化，或者說沒有完全達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，但混凝土已經(jīng)依靠自身水化熱轉(zhuǎn)入正溫養(yǎng)護(hù)，水泥灰連續(xù)水化而增加其強(qiáng)度，這種類型是允許受凍的，其最終強(qiáng)度損失一般不超過5%。在一般情況下，當(dāng)達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40%~50%，且表面強(qiáng)度絕對值大于10Mpa時(shí)，可不必采取防凍措施。

　　·水泥混凝土在達(dá)到一定強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)之前，即已受到冰凍的侵害時(shí)，稱之為混凝土的早期受凍，我們討論的冬季施工主要就是針對這種類型。在這種情況下，新澆筑的混凝土初凝后，水泥處于緩慢的水化膠凝期間、強(qiáng)度緩慢的增長，水分逐漸向表層移動(dòng)，由于表面溫度低于冰點(diǎn)，水分開始結(jié)冰，冰晶逐漸聚成較大的扁平冰聚體，從而引起水分在混凝土中的重新分布。由于冰晶體積膨脹而排擠膠凝體和水泥顆粒，因而會(huì)破壞水泥水化所形成的結(jié)晶骨架。一旦氣溫回升，冰晶體就開始消融，將會(huì)在原來位置上留下空隙，給混凝土造成嚴(yán)重的物理損害，如果不及時(shí)防治，后果不堪設(shè)想。因此，在水泥混凝土冬季施工中，需要采取有效措施，想方設(shè)法避免早期受凍的情況的發(fā)生。

　　混凝土凍害的影響因素

　　混凝土設(shè)計(jì)抗凍標(biāo)號偏低：決定混凝土抗凍能力的重要指標(biāo)就是混凝土的抗凍標(biāo)號。

　　材料品質(zhì)對混凝土凍融破壞的影響：組成混凝土的材料品質(zhì)與抗凍性決定著混凝土抵抗凍融破壞的能力，另外抗凍性要求較高的混凝土可采用加氣劑提高抗凍標(biāo)號。

　　混凝土在施工和養(yǎng)生階段的主要影響因素：如配合比控制不精確、水灰比過大、人工拌和不均、振搗不密實(shí)、濕潤養(yǎng)生措施差等等。尤其在養(yǎng)生初期混凝土受凍，會(huì)大大降低混凝土抵抗凍融破壞的能力。

　　混凝土冬季施工措施

　　要提高混凝土的抗凍能力，尤其應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)施工和養(yǎng)生階段的質(zhì)量控制，在施工中需要從混凝土的原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、拌和、澆筑和養(yǎng)生五個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮：

　　混凝土原材料的選擇

　　選用抗凍性高的水泥：我國各種水泥抗凍性高低次序如下：硅酸鹽水泥>普通硅酸鹽水泥>礦渣硅酸鹽水泥>火山灰或粉煤灰硅酸鹽水泥。在冬季混凝土施工中，應(yīng)首選硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

　　摻入提高抗凍性效果顯著的外加劑，如加氣劑、減水劑、早強(qiáng)劑、速凝劑、防水劑、發(fā)泡劑等，各種外加劑摻量如下：（以占水泥重量百分比計(jì)）

　　加氣劑：1/10000~1.5/10000
　　防凍劑：0.2%~0.5%
　　早強(qiáng)劑：氯化鈣1.5%~3%
　　氯化鈉：1%~2%
　　三乙醇胺：0.05%+食鹽1%+亞硝酸鈉1%
　　硅酸鈉：2%+食鹽1%

　　混凝土的配合比

　　配合比、水灰比、最優(yōu)砂率及含氣量對混凝土的抗凍性都有影響。其中影響最大的就是水灰比。因?yàn)樗磻?yīng)所需水分只占水泥重量的25%~30%，但為了滿足施工和易性的要求，常常將水量加大到50%~70%，甚至更大。用水量大大超過水泥水化反應(yīng)的實(shí)際水量。而且是游離態(tài)存在于混凝土中，游離水越多，空隙就越多，密實(shí)度就越小，因而就會(huì)降低混凝土的抗凍能力，甚至結(jié)冰，使混凝土抹面工作難以進(jìn)行。冬季進(jìn)行混凝土施工時(shí)，一定要掌握好砂率，控制好水灰比，水灰比一般不宜超過0.6。

　　混凝土的拌和

　　在混凝土拌和前預(yù)先將水或粒料加熱。通常是僅將水加熱，因?yàn)榧訜崴O(shè)備簡單，同時(shí)水的熱容量比粒料容量大，一般11kg水升高1℃所吸收的熱量多4倍。拌制混凝土?xí)r，把水加熱65~85℃?；蛘甙阉褪傲弦黄鸺訜岬?0~70℃，要保證混凝土在拌和時(shí)的溫度不超過40℃，攤鋪后的溫度不低于10~20℃。因而，混凝土的運(yùn)輸距離不宜太遠(yuǎn)。防止的運(yùn)輸過程中降溫過快，應(yīng)事先將前臺各種機(jī)具準(zhǔn)備好，混凝土入模后抓緊時(shí)間振搗、整平、抹面。

　　這種方法使混凝土在澆筑時(shí)具備較高的溫度，澆筑完成后具有一定的熱量，再用保溫材料覆蓋，預(yù)防熱量過快損失，在已經(jīng)獲得的熱量和水泥水化熱的綜合作用下，混凝土的強(qiáng)度可以逐步增加，避免受凍破壞。

　　混凝土的澆筑

　　混凝土攪拌的均勻透徹，有利于增進(jìn)混凝土強(qiáng)度和提高抗凍性。因此盡量采用機(jī)械攪拌，如若用人工攪拌、一定要攪拌到混凝土混合物的顏色均勻一致。在澆搗時(shí)避免過振與漏振，不允許產(chǎn)生分層離析泌水現(xiàn)象，如果出現(xiàn)泌水，應(yīng)設(shè)法排除，以免破壞混凝土的整體結(jié)構(gòu)，影響混凝土的強(qiáng)度、抗凍等性能。

　　混凝土的養(yǎng)生

　　由于冬季氣溫較低，水泥的水化反應(yīng)遲緩，致使?jié)矒v作業(yè)過后很長時(shí)間（一般5小時(shí)之后）才能進(jìn)行最后一道抹面工作。一般早上開機(jī)澆筑混凝土，這樣下午澆筑的混凝土一般到晚上零點(diǎn)之后才能完成抹面工作。施工時(shí)的溫度已過冰點(diǎn)（0℃），晚上混凝土表面往往結(jié)冰，不能抹面壓紋，甚至把抹面壓紋的混凝土也結(jié)冰，待第二天氣溫回升冰融化后，混凝土表面由于冰的膨脹作用而疏松，凝固后不密實(shí)，達(dá)不到混凝土表面所要求的致密性。鑒于以上情況，為了避免混凝土表面結(jié)冰，可采取如下措施：

　　改變常規(guī)做法，晚間澆筑混凝土；抓緊時(shí)間進(jìn)行初抹面兩遍；整平后蓋上保溫層，待白天氣溫升高到0℃之上再進(jìn)行最后一道抹面和壓紋。

　　混凝土鋪筑后，采用蓄熱法保溫養(yǎng)生，由于水泥的水化作用釋放出的熱量使混凝土集料溫度上升，塑料布和草苫子覆蓋路面使水化熱量蓄保起來（剛澆筑抹面的混凝土塑料布放到底層，可防止草粘到混凝土上妨礙最后一遍抹面壓紋），以減少路面熱量的失散，使之在適宜的溫度下硬化達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí)（一般在早上八點(diǎn)之后）就可進(jìn)行最后一遍抹面壓紋工作，之后再凝固一會(huì)，在晚上八點(diǎn)之前，最后蓋上保溫層。為防雨雪天氣把草苫子濕透而失去保溫作用，宜把苫子蓋在底層，塑料布蓋在上層。特別值得注意的是，因鋼模板散熱快，致使混凝土兩側(cè)結(jié)冰，因此，混凝土四邊一定要加厚蓋好，減少空氣對流。

　　采用真空吸水工藝：可吸出多余的游離態(tài)水分，降低混凝土的水灰比，提高混凝土的強(qiáng)度，增強(qiáng)抗凍性，并能縮短混凝土的抹面工作時(shí)間；從而大大提高新澆筑混凝土的抗凍能力。

　　使用抗凍劑：抗凍劑的使用比例4%~5%。

　　根據(jù)施工具體情況選用蒸汽加熱、暖棚加熱或電加熱等養(yǎng)生方法。

　　結(jié)語

　　在公路工程施工中，為確?；蚣涌旃こ踢M(jìn)度，冬季搶抓橋涵結(jié)構(gòu)物施工被廣泛采用。水泥混凝土是公路橋涵施工中的重要一環(huán)，采取有效措施做好水泥混凝土冬季施工質(zhì)量控制，對保證橋涵工程質(zhì)量和工期要求都具有相當(dāng)重要的意義，所以施工前要根據(jù)實(shí)際情況對各個(gè)方面因素綜合考慮，嚴(yán)格按照實(shí)際需要確定所要采取的冬季施工措施，以確保工程質(zhì)量，有效延長橋涵結(jié)構(gòu)物的使用壽命。