龙兴村特大桥高性能混凝土冬期施工质量控制

2011-07-09陈建勤李晓华

山西建筑 2011年29期

陈建勤李晓华

1 工程概述

龙兴村特大桥位于大同至西安铁路客运专线工程(以下简称大西客专工程)2标山西省太原市阳曲县境内，起讫里程为DIK245+450.68 ～ DIK246+700.68，全长 1 250 m。共有简支箱梁39孔，其中整孔长24 m共4跨，整孔长32 m共35跨。正线为双线，线间距为5 m。桥梁基础均为钻孔灌注桩基础，承台为4种尺寸矩形承台。桩基与承台混凝土全部为C30高性能混凝土;墩(台)40座，为C35，C40高性能混凝土。

2 高性能混凝土冬期施工特殊性

太原市气候特征:冬期平均气温－5℃～－9℃，寒冷期(5日平均气温不大于－5℃)50 d～60 d。1月为全年最冷月份，平均气温－8.0℃～－5.1℃。而TZ 210-2005铁路混凝土工程施工技术指南中一般规定:当环境昼夜平均气温(最高和最低气温的平均值或当地时间6:00，14:00及21:00室外气温的平均值)连续3 d低于5℃或最低气温低于－3℃时，即进入混凝土冬期施工期。

因此根据太原气候特征和铁路标准规定，提早做好进行冬期混凝土施工的准备工作。

要进行冬期混凝土施工，控制混凝土质量，首先要了解冬期高性能混凝土施工的特殊性，其表现为两个方面:

1)冬期低温环境对水泥水化的影响。混凝土浇筑完成后，强度的发展主要取决于胶凝材料(主要是水泥)的水化，水泥的水化反应必须在有水和一定的温度条件下才能进行，其中温度对水化反应速度有决定性作用，温度越高水化反应越快，反之温度越低，水化反应越慢。但水化反应是在水介质中进行的，水的特点是在寒冷的气候条件下会结成冰，而使水泥的水化反应终止。在负温下，随着温度降低，大量的水转变为冰使体积增大，这就是混凝土受到冻害、混凝土结构受到破坏的根源。

2)冻结对混凝土强度的影响。混凝土浇筑后，若是初凝前受到冻结，水泥的水化反应刚开始便停止了，冻前的强度几乎为零。在混凝土解冻并转入正温养护后，仍能保持水泥的正常水化，混凝土强度可以重新逐渐发展并达到与未受冻的混凝土基本相同的强度，没有多少强度损失，但这种情况对于组织混凝土的冬期施工是没有实用价值的。若混凝土在初凝后受冻，混凝土的强度损失很大，而且冻结温度越低，损失越大。

3 高性能混凝土冬期施工质量控制

了解混凝土冬期施工的特殊性，其目的就是为了防止混凝土因为受冻而破坏，受冻前混凝土就必须达到足够的强度。因此就要从原材料选择与保温、混凝土搅拌及现场施工防护等各个方面采取措施。

3.1 原材料的保温措施

3.1.1砂石骨料

拌和站料仓四周采用彩钢板封闭，料仓前面考虑到装载机进出上料的需要预留门洞并悬挂篷布式拉帘，拌和用砂、石料在料仓内采用煤炉加热，保证骨料不得混有冰雪、冻块及易被冻裂的矿物质。

3.1.2 外加剂

外加剂罐放置于拌和楼下的封闭房间内。高性能混凝土所用聚羧酸系列外加剂对温度比较敏感，为防止意外，外加剂房内采用煤炉加热，并注意检测室内温度，保证温度在10℃以上。此外外加剂输送管道用保温材料包裹，防止输送过程中温度散失。3.1.3 拌和用水

冬期混凝土生产采用热水拌和，拌和用水采用锅炉加热。从供水管路引向锅炉房，锅炉房加热后将热水引入拌和站水箱内，水箱顶部和侧面采用棉被包裹覆盖，减少热量损失。拌和用水水温控制在不低于通过热工计算所确定的水温。拌和用水温度不低于60℃，最高水温80℃。

3.2 混凝土搅拌

3.2.1 冬期混凝土配合比

冬期施工期间，由于环境温度较低，根据施工环境条件选择合理的冬期施工配合比。为此试验室根据当地冬期气温条件对原混凝土配合比进行适当调整，采取了适当降低混凝土水胶比;适当降低粉煤灰、增加矿粉掺量等措施。

3.2.2 混凝土拌和温度计算

搅拌混凝土前，先经过热工计算，并经试拌确定水和骨料需要预热的最高温度，保证混凝土出机口温度不低于10℃。

混凝土拌和温度的计算根据JGJ 104-97建筑工程冬期施工规程附录B中的公式计算，虽然比较准确，但很繁琐，所以试验室参考《建筑施工计算手册》第二版(汪正荣主编)11.4节中的内容，实际可按表格计算法简单计算，此时混凝土拌和温度可用下式表达:

其中，T0为混凝土的拌和温度，℃;Ti为各种材料的初始温度，℃;mi为各种材料的重量，kg;ci为各种材料的比热容，kJ/(kg·K)。

拌和站内的试验员依据此公式每天清晨根据实测的各种数据进行估算，若估算的结果不能满足施工要求，需进行调整，或加热材料或等待气温升高时拌和。

3.2.3 混凝土拌制

搅拌混凝土前，先用热水冲洗搅拌机滚筒。为避免水泥直接与热水接触发生假凝现象，将拌和楼投料顺序调整为:先投入砂、石、热水搅拌30 s，再投入外加剂、水泥、矿渣粉、粉煤灰。搅拌时间也比常温搅拌时间延长50%并且不少于2.5 min。

3.2.4 混凝土运输

混凝土搅拌罐车的罐体采用双层篷布包裹保温;拖式混凝土泵机的泵管及布料机的输送管道采用岩棉包裹，减少混凝土输送过程中的热量损失。入仓时快卸快浇，尽量减少混凝土运输车辆在现场的停滞时间，减少混凝土温度损失，保证混凝土的入模温度不低于5℃。

3.3 现场施工保温措施

在承台基坑四周用脚手架搭设全封闭式保温棚架，采用篷布覆盖。暖棚内四角放置温度计，对暖棚内的环境温度进行监测。混凝土浇筑采用泵车时，泵管用岩棉包裹起来，防止温度散失。承台混凝土施工完毕后，要确保养护的初始温度不低于5℃，若暖棚内室温不能保持在5℃以上时，采用自制煤炉进行升温。混凝土养护期间进行温度检测，当发现由于外界气温急剧变化引起室内温度下降，必须采取增加加热设施或暖棚外加盖草帘或棉被的紧急措施。对于墩身的保温措施与承台类似。