寒冷地區水泥混凝土路面的施工技術

吳生才

（中建新疆建工路橋工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

我國新疆寒冷地區的地質情況較為復雜，氣候條件比較惡劣，低溫時間較長，晝夜溫差也較大。在這樣特殊的條件下進行公路水泥混凝土路面的施工，對施工技術及養護技術要求都非常高。哈巴克至神仙灣邊防公路改建工程中，改建公路路線正處在比較典型的高海拔、高寒地帶，因此，施工時需要針對該地區的地質條件和氣候特征，結合施工的實際情況，采取先進、科學的施工處理技術，從根本上提高水泥混凝土路面的施工質量，避免各種凍脹病害問題的產生。

1 工程概況

哈巴克至神仙灣邊防公路改建工程，起點K0＋000.00，終點K119＋895.05，全長118.86km。本項目所在地區位于西昆侖高山區，具極端的荒漠性特征，區域內地形起伏較大，地貌類型較為復雜，沿路線前進方向，分別為越嶺線段、高原平臺段、延溪線段，除越嶺線段外，整體高差不大，海波最高達5 250m，最低為3 820m，屬高原亞寒帶干旱氣候，晝夜溫差大。短期觀測取得的天文點（5 100m）及神仙灣（5 370m）年降水量依次為54.6mm和67.7mm，推算沿線年降水量60～80mm。獅泉河（4 278.8m）年平均氣溫僅0.4℃，極端最低氣溫為－34.6℃，年平均地溫為5℃，最低地溫為－7.2℃，甜水海附近年平均氣溫為－4.42℃，年平均地溫為－3.5℃。沿線年平均相對濕度＜40%，年蒸發量約2000～2500mm，具備凍土生成的水熱條件。

2 水泥混凝土材料要求

由于本工程地處寒冷地區，所以為了適應寒冷地區的氣候特征，應該盡量選擇符合寒冷地區施工要求的原材料，進而提高混凝土路面的抗凍及耐久性。

2.1 水泥的選擇

在高寒地區水泥混凝土路面應該具有一定的保濕、保溫性能，所以選擇的水泥水化熱應該較高，早期的強度也要盡量高，即應該選擇高熱早強的水泥品種，可優先考慮采用R型的硅酸鹽水泥或R型的普通水泥；應該適當加大水泥的用量，根據抗凍要求，水泥的最低用量不能低于310kg／m3。

2.2 砂、石料的選擇

砂石料在堆放時需要進行覆蓋。其中不能夾帶冰、雪等物質。施工時要控制好砂石料的含泥量、軟弱顆粒含量及含土量。粗集料不能選擇容易被凍裂或凍酥的材料；碎石的最大顆粒含量要小于30mm；卵石的最大粒徑應該在20mm之內；砂的細度模數要適中，偏細的砂不利于提高混凝土的彎拉強度，也不利于提高混凝土表面的抗滑性，而偏粗砂平整度、蓄熱抗凍能力又較差，因此應該選擇2.6左右細度模數的砂。

2.3 外加劑的選擇

外加劑的摻入可以有效提高寒冷地區水泥混凝土路面的抗凍性和抗彎拉強度，從而滿足凍水地區水泥混凝土路面的隔熱性等技術要求。通常情況下可采用皂角素、松香皂等冷水可溶解的引氣劑；減水劑可采用質量穩定的萘磺酸鹽類、脂肪族類，減水率在15%以上的高效減水劑。此類減水劑不僅可以提高混凝土的使用性能，也可有效提高混凝土的抗凍性和彎拉強度；如果有必要可以加入適當的早強劑和防凍劑，但不能摻入緩凝劑。

2.4 拌和用水的選擇

在寒冷地區水泥混凝土路面施工時，如果氣溫低于10℃，應該采用熱水進行拌和，當大氣溫度在0～5℃時，拌和用水的溫度應該大于80℃；當氣溫在5～10℃時，可采用60℃的熱水拌和；而當氣溫在零下時，則不允許進行混凝土施工。施工時混凝土拌和站應該準備足夠拌和用的熱水。

3 水泥混凝土路面的施工技術

3.1 基層處理

基層的質量對水泥混凝土路面施工質量影響較大，在水泥混凝土路面施工之前，需要將基層存在擠碎、隆起或空鼓的部位清除，然后采用相同的基層料進行重鋪，并采用脹縫板橫向隔開；采用熱瀝青對基層出現的溫度裂縫及干縮裂縫進行灌縫密封處理；對于產生的縱向擴展裂縫，經分析如果是路基問題，可采用挖除換填、反壓護道、鋪土工布等措施來處理。

3.2 混凝土拌和

水泥混凝土的拌和質量對混凝土使用性能影響較大。拌和時要注意觀察混凝土的坍落度。通常情況下影響混凝土坍落度的主要原因是混凝土的級配變化，其中水和水泥用量、骨料對坍落度影響較大。所以在混凝土攪拌過程中，向骨料倉上料時，應該盡量控制好各骨料級配的穩定性，進而保證混凝土整體級配的穩定性。

3.3 混凝土攤鋪

水泥混凝土路面的攤鋪施工是保證工程質量的關鍵，其技術要求較高。攤鋪之前需要對基底進行灑水處理，灑水要適量，灑水時應該綜合考慮基層材料、空氣溫度、大氣濕度以及風速等眾多影響因素來確定灑水量，在混凝土攤鋪前應該保證基層濕潤。基層灑水要均勻，不能存在積水現象；攤鋪過程中，應該盡量加快施工速度，避免混凝土的熱量損失過快，但攤鋪的速度也不能太快，應該以0.5～1m／s為宜；如果水泥混凝土中的膠凝材料比較多，混凝土比較粘稠，應該適當提高振搗的頻率；在每次攤鋪中斷時間較長時，應該設置相應的施工縫。

3.4 鋼筋的設置

設置傳力桿時，其精度要符合要求，要嚴格控制好拉桿深度以及偏移量。拉桿的深度及偏移量如果設置不好，將有可能引起路面縱向斷裂現象，也有可能帶給拉桿端較大的橫向彎應力，最終導致在行車道輪跡部位發生斷裂。

3.5 切縫處理

由于寒冷地區的晝夜溫差較大，且高海拔地區的風速也較大，所以剛攤鋪完成的水泥混凝土路面很容易出現早期的收縮裂縫。所以要及時進行切縫處理，切縫的時間不能超過20h，應該低于普通的水泥混凝土路面切縫時長。切縫時可考慮適當減小面板的尺寸，切縫時應該保證不啃邊角。可采用低溫聚胺脂或改性瀝青作為填縫材料；控制好縫槽的尺寸，其寬度可控制在6～8mm，其深度比可在1.5左右。

3.6 混凝土養護

由于本工程處于高寒、高海拔地區，氣候環境比較特殊，因此在寒冷地區修建水泥混凝土路面時，應該采用蓄熱保溫、保濕的方法進行養護。養護時需要在混凝土表面適量噴灑能夠加速硬化的水玻璃基養生劑，以預防路面發生塑性收縮開裂，提高其硬化速度；當混凝土表面不會出現按壓印記時，及時進行保濕、保溫覆蓋養生；進行保濕、保溫養護時，混凝土上下兩面都要覆蓋一層塑料薄膜，中間鋪設一層足夠厚的保溫材料。塑料薄膜能夠有效防止風雪、冰雹等浸透保濕層，并保持混凝土表面的濕度；蓄熱保濕、保溫養護的時間，應該以混凝土路面彎拉強度達到4.0MPa為宜，通常養護時間不能小于14d；在水泥混凝土路面養護期間，混凝土受凍時的彎拉強度應該高于1.0MPa的抗凍臨界值，抗凍臨界抗壓強度則應該≥5MPa。

4 結語

寒冷、高海拔地區與一般地區不同，寒冷地區的氣候、環境條件很容易影響到公路工程的質量。在哈巴克至神仙灣邊防公路改建工程中，水泥混凝土路面工程的施工質量受到了嚴格控制，本工程充分考慮了寒冷地區混凝土路面的質量影響因素，采取了一系列有效的措施提高了混凝土路面的抗凍性能。

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