新开河特大桥混凝土冬季施工质量控制
郭忠民
摘要:混凝土的凝结硬化须要一定的温度条件,天气寒冷会使混凝土冻结,而无法使混凝土凝结。当气温降到-3℃,昼夜平均温度低于+5℃时,就需要按照混凝土冬季施工方法进行施工。
关键词:冬季施工;混凝土;质量控制
1工程概况
新开河特大桥大部分位于长春市汽车产业开发区内，起讫里程为DK674+464.69（沈台台尾）-D3K687+600.81（哈台台尾）, 全长13136.12m。全桥共有399个墩台，桩基础3506根，墩身采用圆端形实体桥墩，墩高1.5m～12m之间。桥梁工程主体工程所用混凝土材料均为耐久性混凝土，采用碳化环境Ｔ２级和冻融破坏环境Ｄ２级进行耐久性设计。
2冬季施工特点
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)明确,冬季施工是指根据当年气温资料,室外日平均气温连续5 d稳定低于5℃时混凝土、鋼筋混凝土、预应力混凝土及砌体工程的施工。
冬季是工程质量事故的多发季节，尤以混凝土工程居多。质量事故出现具有隐蔽性、滞后性，因为是在冬季施工，多数问题在春季才开始暴露出来，因而给事故处理带来很大的难度，轻者进行修补，重者必须返工。
3冬季施工准备工作
组织专人提前编制冬季施工方案。原则:确保质量;经济合理;缩短工期。内容:施工程序;施工方法;现场布置;设备、材料、能源、工具的供应计划;安全防火措施;测温制度和质量检查制度等。方案确定后，组织学习，并向队组进行交底。及时接收天气预报，防止寒流突然袭击。安排专人测量气温，并作好记录。做好特殊工种人员的培训和资格审查，不合格人员不准上岗。
4混凝土的冬季施工要求
混凝土冬季施工的材料储备:砂石料应在入冬前组织进场并采取措施,保证砂石料不受冻，温度在0℃以上；防止出现冰雪、冻块进入搅拌机内;防止过大的冻块堵塞砂石料输送带;水泥、外加剂应在库房或暖棚内进行保温,禁止对其进行直接加温;冬季温度过低,应提前做好水源储备并防止污染。
混凝土拌和料的加温:在对搅拌站搭设温棚保持砂石料常温的情况下,混凝土拌和料要加温,拌和水加热温度根据混凝土拌和物混合温度来计算控制。
混凝土的拌和:混凝土拌和料的投料顺序为:①砂石料进拌和机加90%的水进行搅拌1 min。②水泥、外加剂进拌和机进行搅拌1.5 min以上并补充剩余10%的水分。砂石料与水泥、外加剂分开进料斗,以防止水泥、外加剂接触热水发生水泥“假凝”现象。拌和时间适当延长,以防止出现混凝土外观质量、和易性和施工性能差的问题。
混凝土的运输:各种混凝土运输车、输送泵以及管道在使用前必须用热水清洗加温,保证运输顺畅、快速。混凝土泵安装后要设暖棚,管道用棉毡包裹保温,使用前后须用热水冲洗干净,防止混凝土残料在管道内冻结。
混凝土的浇筑:必须采取有效措施如搭设暖棚等进行加温至10℃以上时方可进行混凝土浇筑,尽量减少因施工操作引起的混凝土拌和物温度损失。
混凝土的温度监控:要建立温度检测制度,建立完整的检测记录。在冬季施工中,要选用具有防冻、引气、减水等功能的复合性外加剂,采用5～25mm连续级配碎石粗集料与水泥配合,这样就能保证混凝土防冻效果良好,满足现场施工的要求。
5混凝土受冻对强度的影响
混凝土在浇筑后短时间内就可凝结,以后便逐渐硬化。凝结的快慢与养护温度有很大关系,混凝土正常的凝结温度为15~20℃。养护温度高,凝结快,强度增长也快;养护温度低,凝结慢,强度增长也慢。冬季施工时,凝结与冻结各依据一定条件向着相反的方向转化。混凝土在凝结硬化过程中,如重复两次受冻要比一次受冻的影响大。混凝土的凝结与冻结这一对矛盾的转化条件就是温度,冬季施工所采取的措施,就是要设法保持混凝土具有一定的温度,使凝结硬化过程能够顺利进行。
6混凝土冬季施工方法
混凝土冬季施工方法有暖棚法、蓄热法、蒸气加热法、电热法及冷混凝土法等。暖棚法使用保温材料和人工较多,造价高;蓄热法在-3~5℃的气温条件下也会受到一定的限制;冷混凝土法的强度发展慢,有可能产生氯铝酸盐而腐蚀混凝土;电热法及蒸气加热法都需要一定的特种材料设备。
墩身施工采用混凝土输送泵泵送浇筑。施工前根据墩柱尺寸算出钢模板外围面积,用脚手架将墩柱围起来,用养护罩将模板连同脚手架一起罩住,要求脚手架与模板的距离以不影响施工操作为宜。混凝土施工选在气温较高时进行,做好温度测量记录,保证混凝土出机温度。当环境气温低于-10℃时,采用暖棚法将直径大于25 mm的钢筋加热至正温。混凝土的灌注温度,在任何情况下均不低于5℃,混凝土分层连续灌注,中途不间断,每层灌注厚度不大于20 cm,并采用机械捣固。
7混凝土冬季施工养护措施
冬季混凝土拆模时间应根据同样试件的试验结果确定。混凝土强度达到70%以上方可拆模。拆模时,混凝土表面温度与自然温度之差不能超过10℃,对已拆模的混凝土,应覆盖黑心棉或毛毯进行养护。采用暖棚法养护的混凝土,当养护完毕后的环境气温仍在0℃以下时,应待混凝土冷却至5℃以下后,方可拆除模板。拆模后立即加以保温,防止混凝土表面冷却过快而产生收缩裂纹或混凝土实体受冻,然后及时养护使混凝土实体达到设计强度为止。
7.1承台混凝土养护
承台混凝土灌筑后立即采用棉被在其顶部及四周覆盖保温保湿,拆模后四周及时回填土,顶面不能回填土的承台采用棉被覆盖。
7.2桥墩混凝土养护
桥墩搭暖棚、生火炉、由专人负责控制温度,为保持湿度,用黑心棉或毛毯覆盖已浇筑完成的混凝土。
混凝土浇筑后,将养护罩顶端封闭。混凝土浇筑的起始温度不低于5℃,养护时初始温度与环境温差不得大于40℃,当环境为负温时不得大于20℃。升温速度控制在10℃/h~15℃/h。为防止混凝土在养护过程中失水,应在养护时保持空气湿润,并保持混凝土浇筑完成后24 h内为正温。养护温度不得低于防冻剂规定的温度,当达不到规定温度,且混凝土强度小于5 MPa时,应采取加热保温措施。拆模后,混凝土的表面温度与环境温度差大于15℃时,墩柱混凝土表面用塑料薄膜严密覆盖,然后在覆盖一层草帘，最后在覆盖一层塑料薄膜，并经常检查,养护直到混凝土强度达到规范要求。
结语
桥梁工程的冬季施工除了对原材料,钢筋加工,混凝土配制、运输、浇筑、养护等几方面严格要求外,还要做好质量保证体系、施工组织设计、安全文明施工、环境保护等工作。只有综合考虑技术、管理、投资等因素才能使项目取得质量和效益的双丰收。
