鐵路工程中混凝土冬季低溫施工技術(shù)

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摘要：在進(jìn)行鐵路橋梁工程施工過(guò)程中，混凝土施工是非常重要的施工環(huán)節(jié)，對(duì)工程質(zhì)量有比較大的影響。尤其是在冬季進(jìn)行施工時(shí)，如果控制措施不到位，很容易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。以實(shí)際工程為例，分析鐵路工程橋梁工程施工過(guò)程中低溫環(huán)境下的混凝土施工特點(diǎn)，探討混凝土冬季低溫施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：混凝土；冬季施工；溫控措施

0引言

新建虎什哈~豐寧地方鐵路（二期）工程位于河北省承德地區(qū)境內(nèi)，與已建成的虎豐一期在天橋站接軌經(jīng)黑山嘴、南關(guān)、至北黃土梁特大橋北端臺(tái)尾。線路全長(zhǎng)48.462km。HFHBT-01-2標(biāo)段起訖里程K24km+000m~DK29km+500m（=DK181km+214.06m）~DK162km+350m，正線全長(zhǎng)24.364km，主要工程內(nèi)容包括路基、橋涵、隧道等線下工程。本標(biāo)段橋涵工程主要有特大橋1908.45m長(zhǎng)3座，大橋2741.78m長(zhǎng)10座，中橋233.5m長(zhǎng)2座，框架小橋3412.4m2（頂部施工）2座，蓋板涵169.68m長(zhǎng)3座，框架合計(jì)2411.47m（橫延米）。橋梁結(jié)構(gòu)形式為圓端墩、T形臺(tái)、樁基或擴(kuò)大基礎(chǔ)，墩高＞30m的采用圓端型空心墩，其中廟子溝特大橋跨G112國(guó)道，采用圓端型空心高墩，廟子溝特大橋?yàn)楸緲?biāo)段的重點(diǎn)工程。以此實(shí)際工程為例，分析和探討鐵路橋梁工程建設(shè)過(guò)程中混凝土冬季低溫施工技術(shù)。

1冬季低溫給混凝土造成的影響

1.1拌合物凝結(jié)時(shí)間

對(duì)試驗(yàn)資料進(jìn)行認(rèn)真分析，當(dāng)外界溫度達(dá)到5℃時(shí)，混凝土拌合物的凝結(jié)可以保持正常狀態(tài)，水化反應(yīng)可以達(dá)到正常情況，硬化后強(qiáng)度可以滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)氣溫保持在（0~5）℃時(shí)，混凝土拌合物的初凝時(shí)間就會(huì)減緩；當(dāng)氣溫保持在（-0.3~-0.5）℃時(shí)，水泥漿的溫度則會(huì)達(dá)到冰點(diǎn)溫度，此時(shí)水化反應(yīng)變化中止，混凝土的硬化強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)停止的情況；當(dāng)氣溫保持在-10℃以下時(shí)，水化反應(yīng)就會(huì)完全中止，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會(huì)跟著停止[1]。

1.2拌合物生成強(qiáng)度

（1）拌合物初凝前或者是剛剛凝固就出現(xiàn)馬上受凍的情況。在這個(gè)時(shí)候，混凝土上凍會(huì)比較快，水泥沒(méi)有出現(xiàn)水化的情況，水化熱幾乎為零，不會(huì)有強(qiáng)度形成。由于早期低溫凍結(jié)的速度非常快，拌合物出現(xiàn)了“類休眠”的狀態(tài)，四周養(yǎng)護(hù)溫度正常以后，水化反應(yīng)也會(huì)跟著出現(xiàn)，使其強(qiáng)度不斷增加。（2）拌合物初凝以后，在水化時(shí)出現(xiàn)受凍的情況。凍結(jié)的速度會(huì)比較慢，水泥會(huì)有部分水化的情況出現(xiàn)，在凍結(jié)以前，混凝土?xí)霈F(xiàn)一定的強(qiáng)度和水化熱現(xiàn)象。這樣的受凍情況會(huì)給混泥土結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的影響，后期強(qiáng)度可能會(huì)下降40%左右。（3）拌合物初凝以后，凍結(jié)時(shí)間出現(xiàn)得比較晚，水化程度非常高，水化熱會(huì)使強(qiáng)度不斷增加。這樣的情況在水化反應(yīng)3d后比較明顯，水泥水化結(jié)構(gòu)可以對(duì)冰晶凍脹壓力產(chǎn)生一定的抵抗作用，混凝土的強(qiáng)度不會(huì)受到太大的影響。（4）當(dāng)水泥水化作用以后，水化物結(jié)構(gòu)可以對(duì)冰晶造成的破壞產(chǎn)生強(qiáng)大的抵抗力，這樣就會(huì)使混凝土的耐久性和強(qiáng)度損失控制在最小的范圍之內(nèi)[2]。

1.3結(jié)構(gòu)耐久性

混凝土拌合物里面的自由水分在受到凍結(jié)以后，體積會(huì)發(fā)生一定的改變，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，會(huì)導(dǎo)致裂紋的情況發(fā)生，使混凝土的耐久性降低?；炷了纸Y(jié)冰會(huì)使粗細(xì)毛孔中的未凍結(jié)水離子濃度不斷增加，滲透壓會(huì)給混凝土結(jié)構(gòu)造成影響?；炷林械乃肿映霈F(xiàn)凍結(jié)以后，界面黏層上的顆粒會(huì)有冰凌出現(xiàn)，從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力下降，使混凝土的性能受到影響。伴隨著氣溫的不斷升高，混凝土中的水分會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)的情況，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)較大的空隙，從而使混凝土的耐久性和結(jié)構(gòu)密實(shí)度受到影響。

2混凝土冬季低溫施工要點(diǎn)

2.1施工準(zhǔn)備階段

2.1.1施工技術(shù)（1）在進(jìn)行冬季施工時(shí)，監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位需要共同編制施工方案。（2）對(duì)施工地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行認(rèn)真分析，對(duì)所有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)分析和預(yù)測(cè)，從而制定出滿足當(dāng)?shù)厍闆r的最佳施工方案。（3）對(duì)所有的施工人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，責(zé)任落實(shí)到人，確保冬季施工的質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)的要求。2.1.2原材料（1）該地區(qū)在進(jìn)行冬季施工時(shí)，對(duì)環(huán)境的要求非常高，為了使工程的施工工期得到保證，施工單位需要將施工材料準(zhǔn)備充足，并對(duì)所有的材料進(jìn)行認(rèn)真核查，確保施工材料滿足設(shè)計(jì)要求。（2）該工程使用的水泥具有較強(qiáng)性能，其型號(hào)為42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，然而四周水泥生產(chǎn)廠在受到冬季氣溫等條件的影響，能否確保足額提供水泥的使用量無(wú)法得到保證。因此，需要與水泥廠家進(jìn)行有效溝通，確保水泥的使用數(shù)量得到保證，使工程可以順利施工。（3）砂石材料中不可以有任何的雜質(zhì)存在，粗骨料需要進(jìn)行抗凍融檢查。在進(jìn)行冬季施工時(shí)，骨料的含泥量一定要保持在1%以內(nèi)。2.1.3保溫和機(jī)具材料（1）保溫設(shè)備和保溫材料需要提前準(zhǔn)備好，比如塑料薄膜、帆布、保溫帳篷、電熱器、鍋爐和火爐等。（2）對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保溫處理，做好保養(yǎng)和維修工作，并對(duì)其使用的防凍機(jī)油進(jìn)行及時(shí)更換。（3）砂石料棚需要懸掛棉質(zhì)門簾，并對(duì)其進(jìn)行全封閉處理，也可以架設(shè)暖氣等設(shè)備進(jìn)行保暖處理。（4）使用電加熱和蒸汽加熱的辦法對(duì)水溫進(jìn)行提升，水溫和水量一定要滿足施工要求。（5）對(duì)拌合站采取全封閉的處理，拌合站內(nèi)的溫度需要保持在10℃以上。（6）對(duì)排水和供水管道采取防凍、保溫處理。

2.2生產(chǎn)高性能混凝土

（1）加熱材料。混凝土攪拌時(shí)，不可以直接加熱膠凝材料，并采取暖棚保溫的辦法對(duì)儲(chǔ)備罐進(jìn)行保溫處理。（2）攪拌混凝土。混凝土攪拌前和停止攪拌后都要使用熱水沖洗設(shè)備。在攪拌施工前，需要先將水和骨料投放進(jìn)去，接著再將膠凝材料投放進(jìn)去?；炷恋臄嚢钑r(shí)間要比常溫?cái)嚢璧臅r(shí)間超出一半左右[3]。（3）運(yùn)輸混凝土?；炷吝\(yùn)輸車輛和泵車需要保溫處理，裝卸一定要迅速，盡量控制轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，對(duì)混凝土暴露在低溫環(huán)境中的時(shí)間要嚴(yán)格控制。

2.3冬季施工

高性能混凝土的強(qiáng)度增加得比較慢，水化熱量非常低，因此需要對(duì)其采取早期養(yǎng)護(hù)的辦法進(jìn)行處理。認(rèn)真分析混凝土的特點(diǎn)后，在施工中需要注意3個(gè)方面，以便達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)要求。（1）施工準(zhǔn)備。在澆筑施工以前，需要將鋼筋上的冰凌或者冰雪清理干凈，同時(shí)將模板清理干凈，對(duì)所有接觸混凝土的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱或者是保溫處理。（2）澆筑混凝土?；炷翝仓豢梢栽趶?qiáng)凍脹性地基上施工，如果是弱凍脹性地基施工，地基不可以出現(xiàn)受凍的情況。在進(jìn)行施工時(shí)，需要采取一定的措施分層施工，分層的厚度要保持在30cm左右[4]?；炷恋氖┕に俣刃枰粩嗉訌?qiáng)，注重結(jié)構(gòu)性整體性的有效形成。在對(duì)混凝土進(jìn)行振搗時(shí)，遵循的主要原則為“快插慢拔”，需要對(duì)用電安全進(jìn)行高度關(guān)注。在振動(dòng)棒插入時(shí)，不可以對(duì)波紋管和預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行碰撞，振搗結(jié)束以后，需要緩慢的將振動(dòng)棒拔出，防止造成漏漿或者是麻面的情況發(fā)生。對(duì)振搗時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，混凝土密實(shí)度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的條件為沒(méi)有氣泡產(chǎn)生、表面不再出現(xiàn)泛漿的情況。腹板和底板交接的位置進(jìn)行澆筑時(shí)，需要將腹板內(nèi)側(cè)模板底口密封嚴(yán)，這樣就會(huì)使混凝土內(nèi)翻的情況得到有效控制。（3）養(yǎng)護(hù)。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，使用保溫材料進(jìn)行防潮。高性能混凝土養(yǎng)護(hù)需要包裹嚴(yán)實(shí)，防止出現(xiàn)失水的情況，并做好防水工作，不可以采取灑水養(yǎng)護(hù)的辦法進(jìn)行施工[5]。暖棚內(nèi)溫度一定要控制好，溫度需要保持在5℃以上，暖棚一定要完整，透氣孔和出入口一定要管理好。

3結(jié)束語(yǔ)

在鐵路橋梁工程冬季進(jìn)行混凝土施工時(shí)，為了保證混凝土的施工質(zhì)量，首先要做好技術(shù)準(zhǔn)備和材料準(zhǔn)備工作，并嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行混凝土澆筑施工，澆筑完成后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，做好保溫處理，確?；炷潦┕べ|(zhì)量可以達(dá)到預(yù)期要求。

參考文獻(xiàn)

［1］JTG/TF50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］于向清.清河大橋橋梁混凝土冬季施工技術(shù)研究［D］.長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2012.

［3］王通.混凝土冬季施工質(zhì)量控制［J］.中國(guó)港灣建設(shè)，2008（6）：60-63.

［4］原晉濮.混凝土冬季施工的要點(diǎn)［J］.山西建筑，2007（6）：148-149.

［5］王鵬偉，李鎮(zhèn).混凝土冬季施工常見(jiàn)凍害及預(yù)防［J］.混凝土世界，2012（11）：68-70.

作者:劉賀 單位:中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司