張建華

(山西路橋第二工程有限公司，山西臨汾 041000)

在公路工程施工中，為確保工程早日竣工通車，盡快創(chuàng)造經濟效益，橋梁下部和涵洞、通道、隧道等結構物在冬期進行施工的情況已越來越廣泛，相應的技術措施也越來越多，但怎樣做才算是經濟、實用的，本文將根據吉河高速公路結構物冬季施工要求，從水泥混凝土凍害機理、原材料要求、施工工藝入手，探討一套簡單有效的方法，希望對水泥混凝土結構物冬季施工起到一定的參考作用。

水泥混凝土施工環(huán)境一般應在不低于5℃的條件下進行。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，而且一旦周邊溫度降至0℃以下，混凝土中所含的游離水會結冰膨脹，體積增大9%左右，導致混凝土結構松散破壞。因此，如果在晝夜平均氣溫低于5℃的環(huán)境中，特別是負溫下進行水泥混凝土施工，必須采取相應的冬季施工質量措施加以保護，確?；炷翉姸鹊脑鲩L與形成。

1 水泥混凝土的防凍機理

已有的研究成果證明，水泥混凝土的凍害主要源于水泥石結構中毛細孔內游離水的結冰凍脹，并且由于凍脹引發(fā)了靜水壓、滲透壓的失衡，會導致周圍其他孔溶液進一步向毛細孔中聚集，使毛細孔中的冰晶進一步聚變成較大的扁平冰聚體，當以上靜水壓力、滲透壓力和凍脹力的合力超過混凝土的容許抗拉應力時就會造成混凝土內部結晶骨架的破壞和強度損失。

根據以上理論，筆者認為在水泥混凝土冬季施工過程中，防凍才是第一位的，只要消除了游離水結冰凍脹的可能，就消除了水泥混凝土遭受凍害的基礎。雖然也有其他研究證明水泥石中的膠凝孔、封閉的氣孔會降低冰點和降低靜水壓力，建議使用引氣劑或其他辦法提高混凝土的抗凍性，但是大量實驗證明，只要混凝土受凍就會造成強度降低，其強度損失的可控性和后期影響很難評估，所以提高混凝土的抗凍性，只可以作為一種輔助手段而不應當成為首要選擇。

2 水泥混凝土的冬季施工措施

水泥混凝土的施工是一個集拌合、運輸、澆筑、養(yǎng)護等工序的綜合生產活動，冬季施工時對每一個環(huán)節(jié)都應該認真考慮，緊緊圍繞“防凍”工作進行組織管理，重點把握以下幾方面。

2.1 水泥混凝土原材料加熱及出料溫度的控制

為達到混凝土出機溫度不低于10℃的規(guī)范要求，一般首先要對拌合用水進行加熱，一是因為加熱水設備簡單，水在混凝土中的比重不大;二是水的比熱容很大，同質量的水降低1℃所釋放的熱量是砂石料的4倍多，可以迅速提高混合料的溫度。但是僅對水加熱的適用條件是有限的，經對本項目水下混凝土配合比進行熱工推導可知:如拌合用水加熱到50℃(該溫度一般為現(xiàn)場可能達到的實際最高平均值)，在不考慮到拌合期間的熱量流失的情況下，使出料溫度達到規(guī)范要求的前提是外界溫度不能低于0℃。否則當集料內部平均溫度低于0℃時，因砂石料中的冰具有很大的比熱容和溶解熱，會消耗掉大量熱量，大幅降低出料溫度。所以當氣溫低于0℃時，除了要想辦法提高拌合水的溫度，還要同時對砂石料加溫至5℃以上，才能確保出料溫度不低于10℃。

對于隧道的噴射混凝土和砌筑砂漿，由于用水量很小，所以對砂石料加熱就顯得更為必要，必須確保其最低溫度不低于10℃。

某標段每立方米混凝土材料用量(砂含水量為4%，其他含水量忽略)如表1所示。

表1 混凝土材料用量 kg

混凝土拌合溫度理論計算結果見表2。

表2 混凝土拌合溫度理論計算結果 ℃

1)各種材料的比熱容參數(shù)如下:

水 4.2 kJ/(kg·℃)，砂石 0.92 kJ/(kg·℃);

水泥 1.88 kJ/(kg·℃)，冰 2.1 kJ/(kg·℃);

冰溶解熱:336 kJ/kg，粉煤灰 1.88 kJ/(kg·℃)。

2)在運料過程中，因外部風力和氣溫的原因會導致混凝土溫度有所降低，因此要加強混凝土運輸過程中的保溫，縮短拌和與澆筑的時間間隔。

3)水化熱是一個緩慢的釋放過程，在澆筑完成后，依靠水化熱能夠保證凍土以下樁基礎混凝土的溫度，凍土以上的混凝土要采取保溫措施，加強養(yǎng)護，確保質量。

2.2 原材料的加熱保溫方法

根據物理學原理，熱量的傳遞有輻射、對流和傳導三種方式，所以我們應當盡量采用減少無效的輻射、加大傳導面積和利用對流規(guī)律的綜合措施來利用熱能。經過綜合分析比較，對砂石料倉進行全面封閉、在料堆下設地暖、上蓋苫布是最有效的手段，而對整個料棚加熱的做法是不可取的，特別是用明火加熱，還容易產生煤灰污染集料，更應禁止;對于拌合用水，比較有效的方法是在水箱中安裝電熱棒或使用蒸汽加熱，同時做好水箱的圍裹覆蓋。

2.3 防凍劑的使用

對于在冬天進行露天施工的構造物，除非搭設暖棚，否則在混凝土澆筑時對模板和鋼筋加熱、或者進行砌體加溫都是不太現(xiàn)實的?；炷涟韬虾瓦\輸過程的加溫保溫也只是冬季施工工序中的措施之一，在后續(xù)環(huán)節(jié)中一定會面臨溫度的不斷降低，因此為了確保施工過程中混凝土或砂漿不至于受凍、確保在較低溫度下繼續(xù)水化反應，對此類混凝土或砂漿摻加沒有腐蝕成分的防凍劑就是一項較為穩(wěn)妥和方便的措施。

需要強調的是，有研究證明:摻加了防凍劑的混凝土雖然在其允許使用的低溫環(huán)境下不致發(fā)生凍害，但其同體試件的28 d強度與正溫環(huán)境下的試件比較仍有一定差距。因此從管理角度來說，防凍劑的使用只能作為一種保險預防措施，現(xiàn)場仍需進行正溫蓄熱或加熱養(yǎng)護。

2.4 構造物實體養(yǎng)護

重視混凝土的出料溫度、忽視構造物實體的養(yǎng)護是冬季施工中最常出現(xiàn)的問題。

對于實體的養(yǎng)護，必須加溫、保溫并舉，盡量縮小空間、提高溫度、延長覆蓋時間，這就要求加熱設備輕便、安全、高效，保溫設施經濟、方便、耐用。根據經驗，小型的熱風機和低壓蒸汽小鍋爐都是不錯的加溫設備，而350 g防水土工布結合彩條布則是很好的覆蓋材料。特別值得注意的是，采用鋼模板的實體工程，因鋼模板散熱快，如果不及時進行蓄熱養(yǎng)護，極易使混凝土側面遭受凍害，因此對于冬季澆筑完的混凝土，外側周邊的養(yǎng)護比內側更為重要。

3 結語

在公路工程施工中，常規(guī)的冬季施工措施和要求已為大家所熟知，但是實際的效果卻很難令人滿意。筆者根據實際工作經驗，從關鍵環(huán)節(jié)著眼，提出以“防凍”而非“抗凍”為水泥混凝土冬季施工的工作原則;主張在材料存儲、混凝土拌合、運輸、澆筑、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)多種措施并舉，以降低不確定因素的影響，提高質量安全系數(shù);倡導因地制宜地選擇成本低、自主性大、簡便易行的方法。只要大家圍繞以上思路，通過認真的策劃、交底、實驗和改進，最終一定能夠研究制定出適合本項目的冬季施工措施和方法，確保工程又快又好地向前推進。

［1］ JTGT F50-2011，公路橋涵施工技術規(guī)范［S］.