冬季道路桥梁施工中混凝土浇筑技术研究

2021-05-19姜丽萍

运输经理世界 2021年18期

关键词：土工布温差保温

姜丽萍

（烟台市公路事业发展中心，山东烟台 264003）

0 引言

冬季天气条件复杂，做好混凝土浇筑工作，保障混凝土的质量，方可有效落实道路桥梁的施工工作。因此，需重视冬季环境对于混凝土的影响，结合施工环境，探讨混凝土浇筑技术的应用路径，确保混凝土浇筑技术起到应有作用。

1 冬季施工环境的影响

1.1 对混凝土的影响

1.1.1 降低强度。混凝土强度对于道路桥梁的最终强度具有决定性影响，低温环境对于混凝土结构的影响非常显著。在低温条件下，混凝土外部热量条件很差，导致混凝土表面的温度明显偏低；但是混凝土内部的热量仍处于不断累积的状态，进而导致混凝土的内外部温差脱离正常区间。由此诱发混凝土裂缝现象，使混凝土的强度逐步降低。如果无法保证混凝土的强度，还会对混凝土的密度产生不利影响。

1.1.2 降低抗压力。混凝土冻结现象是抗压力降低的重要原因。在混凝土受冻程度逐步增加的背景下，混凝土的抗压能力呈现降低趋势，混凝土的凝结时间逐步延长。另外，道路桥梁的承载力与混凝土抗压力呈正相关关系，如果无法保证混凝土的抗压力，意味着工程整体的承载能力也会降低，影响道路桥梁工程效益的实现。在低温条件下施工，还会导致混凝土表面凝水聚集现象。凝水逐步渗透到混凝土结构内部，提升混凝土结构含水量，并降低混凝土的稳定性。

1.1.3 降低耐用性。此前提到低温条件导致混凝土裂缝，由此对工程整体质量产生负面影响，道路桥梁的稳定性明显降低。在道路桥梁结构裂缝频发的情况下，道路结构的使用寿命和持久性也会受到影响，降低道路桥梁效益，并间接提升后期维护成本。因此，需重视低温对于混凝土耐用性的影响，作为优化道路桥梁施工方案的切入点。

1.2 混凝土浇筑的影响因素

1.2.1 温差大。道路桥梁施工周期长，意味着冬季施工不可避免。在温差较大的环境下，混凝土的内外温度差异会进一步增大，降低混凝土的性能，甚至导致混凝土裂缝。对道路桥梁工程的质量造成消极影响，干扰混凝土浇筑的流程。

1.2.2 防护不力。温差对于混凝土的影响已经得到共识，但是在实际防护工作中仍然存在较多问题。例如，对于工程现场温度变化的应对能力明显不足；没有分析导致温度变化的原因；采取的防护措施没有收到应有的效果，降低混凝土质量。很多工程单位仅采用防护手段简单叠加的方式，虽然对混凝土的防护效果有所提升，但是带来的防护成本更为显著。另外，混凝土防护手段的简单叠加，实际上没有充分发挥每一种防护手段的作用，造成混凝土防护层面的过度投入、无效投入的现象。

2 道路桥梁施工的准备工作

2.1 现场数据收集

在道路桥梁施工正式开始前，需要掌握道路桥梁的基础信息和环境信息，为冬季施工奠定基础。收集道路桥梁数据要结合冬季环境特征，尤其是道路桥梁现场的温度变化特征。影响道路桥梁冬季施工的因素包括温度、降雪概率、积冰概率、温差等等。在收集数据过程中，要格外注重气象、气候类数据，对道路桥梁现场的条件有充分的认识。根据冬季低温环境拟定冬季施工计划，并按照计划做好准备工作，保证道路桥梁施工的材料供应。要注意冬季道路桥梁施工中的气象变化情况，根据气象条件拟定应对方案，保证道路桥梁施工的有序推进。

2.2 文件准备

冬季道路桥梁施工需要坚强的技术支撑。做好技术文件的准备工作，为冬季施工奠定技术基础。以道路桥梁施工的基本思路为切入点，拟定合适的技术路线并准备技术文件。技术文件内容要准确客观，涉及道路桥梁施工的技术、流程、进度控制等多方面要求，发挥技术准备对于道路桥梁施工质量的积极作用。

2.3 质量检验

施工材料是决定道路桥梁施工质量的重要因素。在道路桥梁施工过程中，可能存在劣质材料进入施工体系的现象，对道路桥梁项目质量有不利影响。冬季道路桥梁施工需要发挥添加剂的作用，添加剂类型和使用量对于施工混凝土的质量影响不容忽视。如果添加剂等材料质量不过关，混凝土的质量也会受到影响，进而影响到道路桥梁的整体效果。因此，要加大道路桥梁施工材料的检验力度，尤其是对混凝土等关键材料，不仅要保证材料的质量过关，同时要适应冬季低温的施工环境。根据材料审核要求，建立质量检验标准，并逐步完善，提升道路桥梁的施工质量[1]。

2.4 现场勘测检查

在道路桥梁施工的前期勘测阶段，要掌握道路桥梁施工区域的地质、水文、气候情况，尤其是工程区域的冬季气温变化规律，分析容易产生大温差的时段。在拟定道路桥梁施工方案过程中，综合考虑上述因素，保证施工方案完善以及混凝土的应用质量。混凝土材料是施工的主力材料，需要从材料质量和低温条件下的应用效果两方面着手，评价混凝土的材料质量。因此在施工前，通过低温试验的方式，确定混凝土在低温环境下的施工效果，保证投入实际施工的混凝土材料符合工程要求。另外，要注意低温条件对混凝土自身的影响，最大限度降低环境因素对混凝土的负面影响。

3 混凝土技术分析

3.1 材料选择与运输

冬季施工环境对于混凝土也是严峻的考验，需要提升施工材料的性质，方可保证道路桥梁的施工效果。混凝土性质较为特殊，需要通过拌和处理获取。水泥是拌和混凝土的重要原材料，应尽量选择防冻性能较强的水泥，提升混凝土原材料的抗冻性能；还要注意水泥的规格，通过水化试验确定水泥质量，试验时注意结合冬季施工的要求，确保水泥的耐用性。水泥在寒冷环境下，发生冻结现象的概率会提高，也对混凝土质量的控制提出更高的要求。

冬季天气条件复杂，对于混凝土的运输是极大的考验。混凝土需要在拌和站现场进行拌和处理，再运输到施工现场。由于冬季气温较低，混凝土在低温条件下运输，发生初凝现象的概率明显提高，降低混凝土在道路桥梁工程的实际应用效果。因此，在混凝土运输过程中，需要优化混凝土运输的路线，最大限度地缩短混凝土的运输时间，保证应用于道路桥梁施工的混凝土处于较好状态。混凝土在运输过程中要做好保温工作，在运输车辆外部加设保温棉，并保证运输车辆的密封性能，降低低温环境对混凝土的影响。

3.2 混凝土保温加热

冬季道路桥梁施工需要采用保温加热模式，常见的加热技术包括电加热技术和蒸汽加热技术，在此分别介绍。

3.2.1 电加热技术。电加热技术的应用需要保障拌和站电缆与变压器之间的连接状态。在电加热技术应用准备阶段，做好电缆、电热管的准备工作。混凝土在搅拌过程可能存在一定温差并影响混凝土的质量，将电热管设置在混凝土拌和站水池的下方，加强对拌和站上水口温度的监控力度，掌握上水口温度变化。电热管数量可以灵活调节，根据混凝土搅拌温差的情况适当增减电热管数量。在电加热过程中使用1kW 电热管，通常情况下使用35 根电热管，可有效控制混凝土拌和的温差。但是，电加热技术对连接电缆、设备能耗要求较高，需要加大对电缆的检修和维护力度，避免电缆“带病工作”。电加热使用的设备功率较高，电缆有可能处于超负荷工作状态。缺少对连接电缆的日常维护，则会提高电缆故障的概率。电缆超负荷工作还会引发电流变化，对于拌和设备、变压器设备的工作同样造成影响。因此，使用电加热技术，需要做好配套维护工作。首先做好拌和站现场的接地工作，保证拌和站用电环境绝对安全，避免拌和站漏电对人员的伤害。在道路桥梁施工现场温度过低的情况下，加强混凝土搅拌的热量保护能力，可以使用土工布搭建保温结构，为电加热应用提供温度保护。另外，可以设置温度可调的水箱，如果道路桥梁施工现场温度下降到一定程度，通过加热水箱保证混凝土的强度，降低低温环境对混凝土的影响[2]。

3.2.2 蒸汽加热技术。由于混凝土在搅拌过程中会产生温差现象，可以利用蒸汽锅炉产生的蒸汽有效调节温差。在使用蒸汽锅炉技术之前，需要保证拌和站水池与目标保温设备之间的连接状态。通过连接管道输送蒸汽，为拌和站工作现场提供温度保证，有效控制混凝土的搅拌温差。在技术应用过程中，需要注意管道埋设的深度，结合道路桥梁的工程环境，确定符合冻结状态要求的土地深度。按照深度要求开挖现场土地，并将连接水池与需要保温的设备的管道埋设其中，最大限度地降低土壤冻结现象对已经完成浇筑的混凝土的影响，同时便于蒸汽的快速输送。蒸汽输送管道的铺设要注意间距要求，以控制混凝土水化热为目的，保证蒸汽输送管道与混凝土环境的接触效果。在蒸汽输送管道的部分位置加设小孔，保证输送管道的透气效果，为输送蒸汽与混凝土创设优质的接触条件，从而抑制温差效应影响。

3.2.3 外部保暖。对于道路桥梁施工外部环境也要加强保暖。针对道路桥梁使用的模板，采用搭建临时暖棚的方式，与蒸汽加热技术相呼应，实现更优质的蒸汽加热效果。冬季温度低、温差大，在使用土工布搭建暖棚过程中，需要保证土工布的密实程度，为混凝土浇筑提供保暖环境。

3.3 混凝土浇筑技术

在混凝土浇筑过程中，需要检查混凝土浇筑材料以及相关配套工作。首先，检查混凝土浇筑模板的状态，及时处理混凝土浇筑模板中可能存在的结冰、积雪等情况，保证混凝土浇筑模板的清洁，避免杂物、异物对道路桥梁工程的影响，同时提升道路桥梁工程质量。对于道路桥梁工程使用的钢筋要做好预热，确保钢筋的使用状态。采用分层浇筑法完成混凝土浇筑工作，在连续浇筑混凝土的基础上保证浇筑效果。冬季气温环境会促进混凝土的水化热现象，要保证混凝土表面的热量，避免混凝土热量大量散失；在低温环境下，保证混凝土的湿润状态，最大限度抑制混凝土表面的热量损失现象。混凝土浇筑要注意厚度要求，保证混凝土浇筑的规范性。在通常情况下，混凝土浇筑厚度为15cm。完成混凝土浇筑后，应尽快开展混凝土振捣工作，保证混凝土的均匀状态，消除混凝土表面的气泡。要及时处理混凝土浇筑后的缝隙因素，避免混凝土浇筑缝隙对道路桥梁施工质量的影响。混凝土浇筑施工的先决条件是材料验证，从骨料配置、水灰比角度验证混凝土的质量，同时符合冬季施工的要求。注重道路桥梁施工现场加热保暖手段的应用，保证道路桥梁的工程质量。

3.4 混凝土保温技术

冬季施工需强调保温。保温技术的选择与混凝土的浇筑位置相关，在浇筑系梁、承台顶部、承台侧面的过程中，需要采用不同的混凝土保温技术。系梁浇筑的关键在于避免侧面大量暴露，可利用土工布为系梁浇筑提供保暖效果。在实际操作中，可以将土工布与彩布条结合使用，促进系梁浇筑环境的加温效应。承台顶部浇筑后，需在承台顶部设置围堰结构，在围堰结构内倒入一定量的冷却水，同时注意土工布等材料的使用，降低承台顶部环境的温差。铺设土工布的目的在于临时降低承台顶部环境温差，在建成围堰结构后，需要将此前铺设的土工布撤除。在承台侧面混凝土浇筑过程中，需要结合使用钢桩围堰和彩条布，保证围堰与承台之间的密封性。但是这种方式消除温差的作用有限。因此，对于承台侧面混凝土的保温，通常采用碘钨灯，最大限度抑制热量散失。承台侧面保温不宜使用单一技术，应当结合使用铺设土工布、碘钨灯等多种技术。

3.5 混凝土质量管控技术

冬季温度条件意味着混凝土的初凝效率明显提高，并成为诱发混凝土表里温差的重要因素。在混凝土表面温度下降、热量大量散失的同时，混凝土内部结构处于温度逐步上升的状态，与此同时混凝土表里温差仍然处于扩大的状态。一旦混凝土凝固，混凝土将产生裂痕现象。因此在冬季施工中，必须做好混凝土的保温加热工作，拟定混凝土的浇筑方案。混凝土浇筑应当安排在温度偏高的白天，避免在温度快速变化的时段开展混凝土浇筑工作。在北方地区进行混凝土浇筑时，尤其要注意温差因素。在有效控制温差的基础上，开展混凝土浇筑工作，兼顾浇筑质量和环境保护的双重要求。此外，要注意对混凝土浇筑周期的控制，一般不应超过温度变化较小的时间周期。尽量在不低于-5℃的环境中开展混凝土浇筑工作，如果室外环境温度低于-5℃，则会降低加热保温技术的应用效果，混凝土的浇筑性能也会明显下降。如果环境温度在-30℃以下，混凝土的整体强度将大幅度下降，由此带来的抗压效果也会明显降低。

关于混凝土浇筑的养护，应当在平均温度高于0℃的条件下进行，着重提升浇筑混凝土的抗冻性能，混凝土浇筑养护的正温养护技术原理就在于此。在使用正温养护技术的过程中，需要准备土工布或者电热材料，为混凝土浇筑养护提供正温环境。与正温养护相对应的技术则是负温养护，具体操作方式是加热混凝土，使其温度缓慢上升。因此，负温养护技术具有操作方便、效率偏低、对环境条件依赖性较强的特征。如果道路桥梁施工环境温度过低，并不适用负温养护技术。此时，可以采用添加防冻剂的方式，提升混凝土浇筑的持久性与耐用性。