龍興村特大橋高性能混凝土冬期施工質量控制

陳建勤 李曉華

1 工程概述

龍興村特大橋位于大同至西安鐵路客運專線工程(以下簡稱大西客專工程)2標山西省太原市陽曲縣境內，起訖里程為DIK245+450.68 ～ DIK246+700.68，全長 1 250 m。共有簡支箱梁39孔，其中整孔長24 m共4跨，整孔長32 m共35跨。正線為雙線，線間距為5 m。橋梁基礎均為鉆孔灌注樁基礎，承臺為4種尺寸矩形承臺。樁基與承臺混凝土全部為C30高性能混凝土;墩(臺)40座，為C35，C40高性能混凝土。

2 高性能混凝土冬期施工特殊性

太原市氣候特征:冬期平均氣溫－5℃～－9℃，寒冷期(5日平均氣溫不大于－5℃)50 d～60 d。1月為全年最冷月份，平均氣溫－8.0℃～－5.1℃。而TZ 210-2005鐵路混凝土工程施工技術指南中一般規定:當環境晝夜平均氣溫(最高和最低氣溫的平均值或當地時間6:00，14:00及21:00室外氣溫的平均值)連續3 d低于5℃或最低氣溫低于－3℃時，即進入混凝土冬期施工期。

因此根據太原氣候特征和鐵路標準規定，提早做好進行冬期混凝土施工的準備工作。

要進行冬期混凝土施工，控制混凝土質量，首先要了解冬期高性能混凝土施工的特殊性，其表現為兩個方面:

1)冬期低溫環境對水泥水化的影響。混凝土澆筑完成后，強度的發展主要取決于膠凝材料(主要是水泥)的水化，水泥的水化反應必須在有水和一定的溫度條件下才能進行，其中溫度對水化反應速度有決定性作用，溫度越高水化反應越快，反之溫度越低，水化反應越慢。但水化反應是在水介質中進行的，水的特點是在寒冷的氣候條件下會結成冰，而使水泥的水化反應終止。在負溫下，隨著溫度降低，大量的水轉變為冰使體積增大，這就是混凝土受到凍害、混凝土結構受到破壞的根源。

2)凍結對混凝土強度的影響。混凝土澆筑后，若是初凝前受到凍結，水泥的水化反應剛開始便停止了，凍前的強度幾乎為零。在混凝土解凍并轉入正溫養護后，仍能保持水泥的正常水化，混凝土強度可以重新逐漸發展并達到與未受凍的混凝土基本相同的強度，沒有多少強度損失，但這種情況對于組織混凝土的冬期施工是沒有實用價值的。若混凝土在初凝后受凍，混凝土的強度損失很大，而且凍結溫度越低，損失越大。

3 高性能混凝土冬期施工質量控制

了解混凝土冬期施工的特殊性，其目的就是為了防止混凝土因為受凍而破壞，受凍前混凝土就必須達到足夠的強度。因此就要從原材料選擇與保溫、混凝土攪拌及現場施工防護等各個方面采取措施。

3.1 原材料的保溫措施

3.1.1砂石骨料

拌和站料倉四周采用彩鋼板封閉，料倉前面考慮到裝載機進出上料的需要預留門洞并懸掛篷布式拉簾，拌和用砂、石料在料倉內采用煤爐加熱，保證骨料不得混有冰雪、凍塊及易被凍裂的礦物質。

3.1.2 外加劑

外加劑罐放置于拌和樓下的封閉房間內。高性能混凝土所用聚羧酸系列外加劑對溫度比較敏感，為防止意外，外加劑房內采用煤爐加熱，并注意檢測室內溫度，保證溫度在10℃以上。此外外加劑輸送管道用保溫材料包裹，防止輸送過程中溫度散失。3.1.3 拌和用水

冬期混凝土生產采用熱水拌和，拌和用水采用鍋爐加熱。從供水管路引向鍋爐房，鍋爐房加熱后將熱水引入拌和站水箱內，水箱頂部和側面采用棉被包裹覆蓋，減少熱量損失。拌和用水水溫控制在不低于通過熱工計算所確定的水溫。拌和用水溫度不低于60℃，最高水溫80℃。

3.2 混凝土攪拌

3.2.1 冬期混凝土配合比

冬期施工期間，由于環境溫度較低，根據施工環境條件選擇合理的冬期施工配合比。為此試驗室根據當地冬期氣溫條件對原混凝土配合比進行適當調整，采取了適當降低混凝土水膠比;適當降低粉煤灰、增加礦粉摻量等措施。

3.2.2 混凝土拌和溫度計算

攪拌混凝土前，先經過熱工計算，并經試拌確定水和骨料需要預熱的最高溫度，保證混凝土出機口溫度不低于10℃。

混凝土拌和溫度的計算根據JGJ 104-97建筑工程冬期施工規程附錄B中的公式計算，雖然比較準確，但很繁瑣，所以試驗室參考《建筑施工計算手冊》第二版(汪正榮主編)11.4節中的內容，實際可按表格計算法簡單計算，此時混凝土拌和溫度可用下式表達:

其中，T0為混凝土的拌和溫度，℃;Ti為各種材料的初始溫度，℃;mi為各種材料的重量，kg;ci為各種材料的比熱容，kJ/(kg·K)。

拌和站內的試驗員依據此公式每天清晨根據實測的各種數據進行估算，若估算的結果不能滿足施工要求，需進行調整，或加熱材料或等待氣溫升高時拌和。

3.2.3 混凝土拌制

攪拌混凝土前，先用熱水沖洗攪拌機滾筒。為避免水泥直接與熱水接觸發生假凝現象，將拌和樓投料順序調整為:先投入砂、石、熱水攪拌30 s，再投入外加劑、水泥、礦渣粉、粉煤灰。攪拌時間也比常溫攪拌時間延長50%并且不少于2.5 min。

3.2.4 混凝土運輸

混凝土攪拌罐車的罐體采用雙層篷布包裹保溫;拖式混凝土泵機的泵管及布料機的輸送管道采用巖棉包裹，減少混凝土輸送過程中的熱量損失。入倉時快卸快澆，盡量減少混凝土運輸車輛在現場的停滯時間，減少混凝土溫度損失，保證混凝土的入模溫度不低于5℃。

3.3 現場施工保溫措施

在承臺基坑四周用腳手架搭設全封閉式保溫棚架，采用篷布覆蓋。暖棚內四角放置溫度計，對暖棚內的環境溫度進行監測。混凝土澆筑采用泵車時，泵管用巖棉包裹起來，防止溫度散失。承臺混凝土施工完畢后，要確保養護的初始溫度不低于5℃，若暖棚內室溫不能保持在5℃以上時，采用自制煤爐進行升溫。混凝土養護期間進行溫度檢測，當發現由于外界氣溫急劇變化引起室內溫度下降，必須采取增加加熱設施或暖棚外加蓋草簾或棉被的緊急措施。對于墩身的保溫措施與承臺類似。

4 冬期施工高性能混凝土質量控制效果

在龍興村特大橋冬期混凝土施工過程中，澆筑完成承臺17個，墩身4個。試驗室對混凝土取樣情況及試件抗壓試驗結果統計如表1所示。

表1 混凝土取樣情況及試件抗壓試驗結果

通過以上數據可知:標準養護試件抗壓強度滿足設計強度要求;同條件養護試件抗壓強度雖然比標準養護試件抗壓強度要低，主要是受現場環境溫度及保溫措施影響，但均滿足設計要求。

5 結語

在冬期混凝土施工過程中，環境溫度低是最大的障礙，也使施工具有特殊性，因此，必須認真做好混凝土施工前的各項準備工作，在生產、運輸、澆筑過程中采取相應措施，保證混凝土的質量。

［1］ 趙國堂，李化建.高速鐵路高性能混凝土應用管理技術［M］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［2］ 汪正榮.建筑施工計算手冊［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2007.

［3］ JGJ 104-97，建筑工程冬期施工規程［S］.

［4］ TZ 210-2005，鐵路混凝土工程施工技術指南［S］.

［5］ 鐵道部科學技術司.客運專線高性能混凝土暫行技術條件［Z］.2005.

［6］ 靳江海.懸澆梁冬季保溫措施總結［J］.山西建筑，2010，36(13):134-135.