薛樺

（山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西運(yùn)城044004）

1 混凝土受凍害損傷情況概述

在實(shí)際工程中，經(jīng)常要在冬季進(jìn)行預(yù)制箱梁的施工，因而可能引起預(yù)制箱梁表面發(fā)生受凍損傷的情況，國內(nèi)外對混凝土冬季施工理論和方法的探索研究認(rèn)為，混凝土受凍害損傷可以分為兩種情況：一是剝落脫皮，由于凍融引起的混凝土表面材料的損傷；二是內(nèi)部損傷，表面沒有可見效應(yīng)而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的損害，會(huì)導(dǎo)致混凝土性質(zhì)改變（如動(dòng)彈性模量降低）。由于新拌混凝土受凍害損傷后則會(huì)導(dǎo)致混凝土凍脹破壞，對于常年負(fù)溫期的地區(qū)，防治混凝土受凍害損傷在冬季施工中具有重大意義。本文結(jié)合工程實(shí)際，就預(yù)制箱梁混凝土的施工質(zhì)量控制進(jìn)行論述。

2 預(yù)制箱梁混凝土各種原材料的要求

混凝土是由各種材料組成的人工復(fù)合材料，不僅各生產(chǎn)工序的工藝操作情況對其質(zhì)量產(chǎn)生影響，各組成材料的質(zhì)量情況，也會(huì)影響混凝土的質(zhì)量。所以各組成材料的質(zhì)量控制，是混凝土質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，也是確?；炷临|(zhì)量控制的基本內(nèi)容。各組成材料如水泥、砂、石、水和外加劑的選材和性能指標(biāo)必須嚴(yán)格遵照規(guī)范執(zhí)行。

1）水泥：選用PO42.5以上的普通硅酸鹽水泥。要求其強(qiáng)度高、抗水性好、泌水性小、水化熱低和具有一定的抗侵蝕性。必須使用生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的磚窯水泥，不得使用小窯水泥和立窯水泥。

2）粗、細(xì)骨料：細(xì)骨料選用級配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈的中砂；粗骨料粒徑不大于40 mm，吸水率不大于1.5%，其技術(shù)指標(biāo)須符合《普通砼用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》及《普通砼用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)》。

3）水：不含有害物質(zhì)的潔凈水。

4）外加劑：選用質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的外加劑，摻入時(shí)有專人負(fù)責(zé)，施工溫度低于5℃時(shí)，采取保溫措施。

5）外摻料：在混凝土中摻入磨細(xì)粉煤灰對抗?jié)B性有顯著改善作用，因此可選用磨細(xì)粉煤灰。

3 材料儲(chǔ)備保溫和加溫

1）水泥：將水泥庫存在隧道里，當(dāng)施工時(shí)將其倒運(yùn)到拌和站使用。

2）粗、細(xì)骨料：料倉用鋼筋焊制骨架并用雙層彩條布或帆布覆蓋的暖棚封閉，保證無雪、霜，不受凍。若粗、細(xì)骨料在采取保溫措施后仍不能滿足要求，則采用30 mm厚鋼板，將起吊懸空，在下面生火或采用鍋爐的暖氣加熱。根據(jù)施工實(shí)際情況，可設(shè)置3～4處加熱臺(tái)，以滿足施工的需要。

3）水：冬季施工重點(diǎn)在拌和用水。采用鍋爐燒水，或用容積大于3 m3的大水箱，在拌和站附近，將其懸空然后在下面生火燒水。根據(jù)施工的實(shí)際需要，可采用2～3只水箱，輪流供熱水。

4 混凝土的配合比設(shè)計(jì)及拌和

1）混凝土配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，選擇適當(dāng)品種的水泥，可以提高混凝土的抗凍能力；盡量降低水灰比，選擇較低的坍落度；水泥強(qiáng)度等級應(yīng)不低于32.5，水泥用量不應(yīng)低于300 kg/m3，摻用引氣劑。冬季混凝土施工宜選用（普通）硅酸鹽水泥，水泥強(qiáng)度等級不低于42.5，水灰比不大于0.5。

在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的封閉型氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動(dòng)性，改善其黏聚性及保水性，緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。摻加早強(qiáng)劑，縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，提高早期強(qiáng)度。并經(jīng)過充分水化，就有可能做出不包含可凍水的飽和混凝土構(gòu)件。

選用巖石吸水率較低（如吸水重量在0.5%以下的巖石），可凍水極少，骨料表現(xiàn)安全，不受冰凍傷害，同時(shí)使用小顆粒石子可以得到較大抗凍性保證。

2）混凝土的拌和

水及骨料應(yīng)按熱工計(jì)算和實(shí)際試拌，確定滿足混凝土澆注需要的加熱溫度。首先應(yīng)對水進(jìn)行加熱，其加熱溫度不宜高于80℃；當(dāng)骨料不進(jìn)行加熱時(shí)，水可以加熱到80℃以上，但應(yīng)先投入骨料和已加熱過的水，拌勻后再投入水泥，以免水泥與熱水直接接觸。當(dāng)加熱水不能滿足要求時(shí)，可將骨料均勻加熱，其加熱溫度不應(yīng)高于60℃。水泥不得直接加熱，可以在使用前轉(zhuǎn)運(yùn)入暖棚內(nèi)預(yù)熱，升溫不宜過高。拌制混凝土的各項(xiàng)材料的溫度，要滿足混凝土拌和物攪拌合成后所需要的溫度。當(dāng)材料原有溫度不能滿足需要時(shí)，首選考慮對拌和用水加熱，仍不能滿足需要時(shí)，再考慮對集料加熱。強(qiáng)度等級小于52.5的普通硅酸鹽水泥的拌和水溫最高不得超過80℃，骨料的最高拌合溫度不得超過60℃。

攪拌混凝土?xí)r，骨料不得帶有冰雪和凍結(jié)團(tuán)塊。嚴(yán)格控制混凝土的配合比和坍落度。投料前，應(yīng)先用熱水或蒸汽沖洗攪拌機(jī)，投料順序?yàn)楣橇?、水，進(jìn)行攪拌，再加水泥進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)較常溫時(shí)延長50%?；炷涟韬臀锏某鰝}溫度不低于15℃，入模溫度不得低于10℃。

5 混凝土的運(yùn)輸

正確選擇拌合機(jī)擺放的位置，縮短運(yùn)輸距離，選擇最佳運(yùn)輸路線，縮短運(yùn)輸時(shí)間；正確選擇運(yùn)輸容器的形式、大小和保溫材料；合理組織裝入、運(yùn)輸和卸出混凝土工作，減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)。對長距離的運(yùn)輸，采用混凝土輸送車；距離較小時(shí)可采用敞開式運(yùn)輸車，但必須加蓋隔熱材料。容量根據(jù)混凝土施工用量和澆筑時(shí)間選擇。

6 混凝土的澆筑

1）混凝土澆筑前，模板要清除干凈，鋼筋的表面應(yīng)潔凈。要處理好施工縫：老混凝土的強(qiáng)度不得小于1.2 MPa；施工縫處的水泥砂漿、松動(dòng)石子或松弱混凝土必須鑿除干凈，并用水沖洗干凈，但不得有積水；新混凝土在澆筑前，宜在橫向施工縫處先鋪一層厚約15 cm并與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿。然后再繼續(xù)澆筑新層混凝土，施工縫處的新層混凝土要重點(diǎn)搗實(shí)。

2）混凝土澆筑時(shí)，在任何情況下溫度均不低于5℃。細(xì)薄截面混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑溫度不宜低于10℃；當(dāng)環(huán)境氣溫低于-10℃時(shí)，采用暖棚法將鋼筋加熱至正溫?；炷练謱舆B續(xù)灌注，中途不間斷，每層澆筑厚度不大于20 cm，并采用機(jī)械搗固。

3）當(dāng)采用插入式振搗器振搗時(shí)，混凝土澆筑層厚度應(yīng)大于振搗器作用部分長度的1.25倍。采用振搗器搗實(shí)混凝土，每一振點(diǎn)的振搗延續(xù)時(shí)間，為混凝土搗實(shí)至表面出現(xiàn)浮漿和不再明顯沉降，移動(dòng)間距不大于作用半徑的1.5倍。振搗器“快插慢拔”，防止先將混凝土表面搗實(shí)與下面混凝土產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象。振搗器插點(diǎn)均勻排列，采取“行列式”或“交錯(cuò)式”，防止漏振。振搗器要避免碰撞鋼筋、模板、預(yù)埋件、止水帶等，在施工縫和預(yù)埋件部分特別注意振搗密實(shí)。在振搗上層時(shí)應(yīng)插入下層混凝土的深度不小于5 cm，以消除兩層間的接縫，同時(shí)，要在下層初凝前進(jìn)行。

7 混凝土養(yǎng)護(hù)

1）混凝土的蒸汽養(yǎng)護(hù)

混凝土采用鍋爐生成蒸汽進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，每臺(tái)1 t鍋爐可同時(shí)供二片箱梁的養(yǎng)護(hù)，蒸汽通過管道進(jìn)入預(yù)制箱梁內(nèi)。每片梁布設(shè)三根管道，管道采用塑料軟管沿梁兩側(cè)邊模和內(nèi)芯模布設(shè)。由于離鍋爐越遠(yuǎn)蒸汽壓力越小、溫度越低，為保證出汽均勻，確保箱梁各部位的溫差不超過10℃。管道布置在離鍋爐最近處汽眼間距為1 m，離鍋爐較遠(yuǎn)處汽眼間距為0.75 m，離鍋爐最遠(yuǎn)處管道汽眼間距為0.5 m。管道應(yīng)設(shè)置1%左右的縱坡并把汽眼朝下，有利于排出蒸汽的冷凝水，防止阻塞管道。

蒸汽養(yǎng)護(hù)施工中必須嚴(yán)格控制升降溫梯度，避免升溫過程中的膨脹裂縫和降溫過程中的收縮裂縫。升溫速度不得大于10℃/h，并安排專人觀測棚內(nèi)溫度，養(yǎng)護(hù)時(shí)在箱梁兩端懸掛一支溫度計(jì)，升溫過程中每小時(shí)進(jìn)行觀測一次，并作好記錄。當(dāng)升溫至40℃左右時(shí)應(yīng)暫停通入熱蒸汽，使箱梁溫度保持在這個(gè)范圍內(nèi)而處于恒溫養(yǎng)護(hù)階段。恒溫養(yǎng)護(hù)階段每2 h觀測一次，并作好記錄。

箱梁在溫度保持40℃左右的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)6 h后就可拆除內(nèi)模，拆除內(nèi)模可在保溫棚內(nèi)進(jìn)行，但應(yīng)停止通入蒸汽，防止被蒸汽燙傷。根據(jù)現(xiàn)場同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)后確認(rèn)，梁體混凝土養(yǎng)護(hù)12～18 h后就可以達(dá)到不遭受凍害的最低強(qiáng)度，即臨界強(qiáng)度（我國規(guī)定混凝土的臨界強(qiáng)度為不低于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的30%，也不得低于35 kg/cm2）。這時(shí)可拆除邊模，拆除外模前應(yīng)將棚內(nèi)溫度降下來，使箱梁溫度與外界溫差不大于15℃。降溫速度不得大于5℃/h，并作好記錄。拆除完模板后應(yīng)及時(shí)蓋好保溫棚繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。經(jīng)養(yǎng)護(hù)48 h后，可以停止通入蒸汽，讓梁體混凝土依靠自身的水化熱達(dá)到設(shè)計(jì)要求的張拉強(qiáng)度。在張拉前將梁體的溫度冷卻至與外界溫度相近時(shí)，方可拆除養(yǎng)護(hù)的保溫層，防止混凝土表面遇冷發(fā)生急劇收縮，而內(nèi)部混凝土因水化熱尚未完全消失而發(fā)生較大的內(nèi)外溫差，從而形成一種內(nèi)脹外縮的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

2）混凝土的暖棚養(yǎng)護(hù)

此方法適用于框架施工。在構(gòu)筑物周圍用鋼管搭設(shè)大棚，用彩膠布包裹密封，大棚搭設(shè)必須牢固、不透風(fēng)，上覆蓋草袋。

采用燃煤取暖爐加熱，必須將爐的排氣管引出棚外，將煙氣排到棚外。以防止煤氣中毒和氧化碳濃度過高而加速混凝土的碳化。暖棚內(nèi)底部溫度不低于5℃，當(dāng)?shù)陀?℃時(shí)應(yīng)采取增加煤爐的辦法提高溫度。混凝土養(yǎng)護(hù)期間，安排專人對煤爐進(jìn)行檢查，填加燃煤，保持棚內(nèi)溫度。暖棚內(nèi)應(yīng)有一定的濕度（由實(shí)驗(yàn)室測定），當(dāng)濕度不夠時(shí)，要向混凝土表面及模板灑水或覆蓋潤濕的草袋。

3）混凝土摻加防凍劑的養(yǎng)護(hù)

混凝土外露表面采用彩膠布加草袋進(jìn)行覆蓋，在負(fù)溫情況下不得澆水養(yǎng)護(hù)。

混凝土養(yǎng)護(hù)初期的溫度，不得低于防凍劑規(guī)定的溫度，當(dāng)達(dá)不到規(guī)定的溫度時(shí)且混凝土強(qiáng)度小于3.5 MPa時(shí)，要采取保溫措施使混凝土溫度不低于防凍劑規(guī)定的溫度。

8 混凝土拆模

1）零度以下拆模時(shí)必須滿足強(qiáng)度的要求，并同時(shí)滿足抗凍要求的規(guī)定?；炷敛鹉r(shí)規(guī)定如下：非承重模板拆除時(shí)，混凝土強(qiáng)度必須大于允許受凍的臨界強(qiáng)度或成熟度值；承重模板拆除應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。拆模時(shí)間及拆模后的保護(hù)，應(yīng)滿足溫控防裂要求，并遵守內(nèi)外溫差不大于20℃或2～3 d內(nèi)混凝土表面溫降不超過6℃?；炷帘砻鏈囟扰c自然氣溫的溫差不得大于15℃，當(dāng)溫度差在10℃以上，但低于15℃時(shí)，拆除模板后立即在混凝土表面采取覆蓋措施，如覆蓋草袋及彩條布。采用暖棚法養(yǎng)護(hù)的混凝土，當(dāng)養(yǎng)護(hù)完畢后環(huán)境氣溫仍在0℃以下時(shí)，應(yīng)待混凝土冷卻至5℃以下后，方可拆除模板。

2）在拆除模板過程中，如發(fā)現(xiàn)混凝土有凍害現(xiàn)象，要暫停拆除，加強(qiáng)取暖保溫措施力度，待凍害現(xiàn)象消除后方可繼續(xù)拆除。對已拆除模板的混凝土，采取保溫材料，用以保護(hù)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，才允許承受施工荷載。

9 冬季施工混凝土質(zhì)量檢查

冬季混凝土質(zhì)量檢查除滿足一般混凝土要求外還要滿足下列要求。

1）在混凝土拌制和澆筑期間，測定水和粗細(xì)骨料裝入攪拌機(jī)時(shí)的溫度、混凝土的拌制溫度、灌注溫度和環(huán)境溫度。每一工作班至少檢測4次。用低溫早強(qiáng)混凝土或用蓄熱法養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r，在灌注后3 d內(nèi)隨時(shí)進(jìn)行檢測。

2）冬季施工混凝土除按規(guī)定制作標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件外，還根據(jù)建筑物養(yǎng)護(hù)、拆模和承受荷載的需要，制作施工檢查試件，借以查明強(qiáng)度的發(fā)展情況。施工檢查試件的養(yǎng)護(hù)應(yīng)與建筑物相同。

10 冬季施工的安全管理

1）建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制，對施工過程中安全管理薄弱環(huán)節(jié)，制定對策，加強(qiáng)對薄弱環(huán)節(jié)的管理。建立和完善定期安全檢查制度，真正把事故消滅在萌芽狀態(tài)。

2）冬季施工須對全體職工定期進(jìn)行安全技術(shù)教育，結(jié)合工程任務(wù)在冬季施工前做好安全技術(shù)交底，配備好安全防護(hù)用品。

3）特殊工種（包括：電氣、架子、起重、鍋爐、焊接、機(jī)械、車輛等工種）須經(jīng)有關(guān)部門專業(yè)培訓(xùn)，考核發(fā)證后方可操作。

4）采用新設(shè)備、新機(jī)具、新工藝應(yīng)對操作人員進(jìn)行機(jī)械性能、操作方法等安全技術(shù)交底?，F(xiàn)場內(nèi)的各種材料、構(gòu)件、乙炔、氧氣瓶等存放場地都要符合安全要求，并加強(qiáng)管理。

5）加強(qiáng)季節(jié)性勞動(dòng)保護(hù)工作。冬季要做好防滑、防凍、防煤氣中毒工作，確保施工人員的安全。

6）施工現(xiàn)場嚴(yán)禁使用裸線，電線鋪設(shè)要防砸、防碾壓，防止電線凍結(jié)在冰雪之中。大風(fēng)雪后，應(yīng)對供電線路進(jìn)行檢查，防止斷線造成觸電事故。

11 結(jié)語

實(shí)踐證明，當(dāng)環(huán)境溫度降到5℃以下時(shí)，只要采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，避免新澆混凝土早期受凍，使預(yù)制箱梁外露混凝土與冬季氣溫保持較小溫差，也會(huì)取得像在常溫下施工時(shí)的效果。蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)不僅可以使混凝土在低溫下不受凍害，還可以加快混凝土強(qiáng)度的增長，大大縮短施工周期，加快工程進(jìn)度。