【水泥人網(wǎng)】摘要:本文在分析混凝土原材料的選擇、配合比設(shè)計、混凝土拌合、澆筑和養(yǎng)生五個方面對水泥混凝土冬季施工工藝和質(zhì)量保證措施進行了分析論述，對橋涵結(jié)構(gòu)物混凝土冬季施工具有指導和借鑒作用。
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)物在冬期進行施工的進度保障措施越來越被眾多的項目所采納。本文在分析混凝土原材料的選擇、配合比設(shè)計、混凝土拌合、澆筑和養(yǎng)生五個方面對水泥混凝土冬季施工工藝和質(zhì)量保證措施進行了分析論述，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，因為混凝土強度增長主要靠水化作用。如果環(huán)境氣溫過低，會致使混凝土水化作用緩慢甚至停止，而且當氣溫降至零度以下，混凝土中所含水結(jié)冰體積膨脹，會導致混凝土結(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，保證混凝土強度的增長與形成。
水泥混凝土受凍類型
水泥混凝土在冰點以下受凍，一般可分為兩種類型：
·水泥混凝土在受凍以前，已經(jīng)達到了一定的強度標準，盡管水泥尚沒完全水化，或者說沒有完全達到設(shè)計強度，但混凝土已經(jīng)依靠自身水化熱轉(zhuǎn)入正溫養(yǎng)護，水泥灰連續(xù)水化而增加其強度，這種類型是允許受凍的，其最終強度損失一般不超過5%。在一般情況下，當達到混凝土設(shè)計強度的40%~50%，且表面強度絕對值大于10Mpa時，可不必采取防凍措施。
·水泥混凝土在達到一定強度標準之前，即已受到冰凍的侵害時，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、強度緩慢的增長，水分逐漸向表層移動，由于表面溫度低于冰點，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，將會在原來位置上留下空隙，給混凝土造成嚴重的物理損害，如果不及時防治，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)計抗凍標號偏低：決定混凝土抗凍能力的重要指標就是混凝土的抗凍標號。
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、濕潤養(yǎng)生措施差等等。尤其在養(yǎng)生初期混凝土受凍，會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、拌和、澆筑和養(yǎng)生五個環(huán)節(jié)進行考慮：
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）
加氣劑：1/10000~1.5/10000
防凍劑：0.2%~0.5%
早強劑：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。因為水化反應(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，密實度就越小，因而就會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行。冬季進行混凝土施工時，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
在混凝土拌和前預先將水或粒料加熱。通常是僅將水加熱，因為加熱水設(shè)備簡單，同時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。拌制混凝土時，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，混凝土的運輸距離不宜太遠。防止的運輸過程中降溫過快，應(yīng)事先將前臺各種機具準備好，混凝土入模后抓緊時間振搗、整平、抹面。
這種方法使混凝土在澆筑時具備較高的溫度，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，有利于增進混凝土強度和提高抗凍性。因此盡量采用機械攪拌，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)過后很長時間（一般5小時之后）才能進行最后一道抹面工作。一般早上開機澆筑混凝土，這樣下午澆筑的混凝土一般到晚上零點之后才能完成抹面工作。施工時的溫度已過冰點（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，達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；抓緊時間進行初抹面兩遍；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到一定的強度時（一般在早上八點之后）就可進行最后一遍抹面壓紋工作，之后再凝固一會，在晚上八點之前，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，提高混凝土的強度，增強抗凍性，并能縮短混凝土的抹面工作時間；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，為確保或加快工程進度，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重要的意義，所以施工前要根據(jù)實際情況對各個方面因素綜合考慮，嚴格按照實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。
【作者：焦振鋒】
