现浇砼冬季施工措施初探（崔庆瑞,梅传书,刘衍杰,李辉）

关键词：南水北调 现浇砼 冬季施工 措施

1工程概况

穿黄河工程是南水北调东线从东平湖至黄河以北输水干渠的一段输水工程，是南水北调东线关键控制性项目。按一、二期结合过水100m3/s建设，Ⅰ等工程，主要建筑物为1级，次要建筑物为3级。工程主要由出湖闸、南干渠、埋管进口检修闸、滩地埋管、穿黄隧洞、出口闸及连接段、穿引黄渠埋涵及连接明渠等建筑物组成。

穿引黄渠埋涵及连接明渠工程长580m，其中：穿引黄渠埋涵360m、消力池30m，为两孔有压箱型结构，埋涵单孔净断面尺寸为5×5m、消力池为5×7.33m，采用现浇钢筋砼结构；消力池与明渠相接的扭面段长50m，断面由矩形渐变为梯形，底板采用现浇钢筋砼结构，两侧为浆砌石扭面挡墙；明渠段长140m，底宽16m，边坡1:3，梯形断面，采用预制砼板护砌。

2砼冬季施工现状

2.1工区气温

工区内年平均气温在12.5-14.5℃之间。12-2月份气温最低，月平均气温为-2.6-0.2℃，日最低气温≤0℃的日数多年平均106日，＜-5℃日数47日，极端最低气温-20℃；6-7月气温较高，月平均气温26-27.5℃，极端最高气温42.6℃。冬季最大冻土深度46cm。

2.2工期限制

工程穿越位山灌区东、西引水干渠，位山灌区是山东省规模最大的灌区，居全国第5位，灌区渠首设计引水能力240m3/s，设计灌溉面积540万亩，控制着聊城8个县（市区）90个乡（镇）绝大部分耕地的灌溉任务。自1981年灌区先后承担了6次引黄济津和11次引黄入卫跨流域调水任务，累计引水68亿m3。2009年引黄济津（济淀）放水正在进行，为保证施工、引水两不误，对施工方案进行了调整，先施工尾部消力池段砼，保证冬季施工完毕，以便来年在不影响引水的前提下穿越干渠施工。

2.3存在的问题

冬季施工条件和环境对砼浇筑极为不利，准备工作时间短，技术要求复杂，是质量事故的多发季节。质量事故的出现具有隐蔽性、滞后性，事故处理难度大，影响工程的使用寿命。冬季施工存在的问题较多，探讨冬季施工措施，对减少或避免质量事故的发生非常必要。

3砼冬季施工措施

3.1砼冬季施工

当工区昼夜平均温度（最高和最低温度的平均值或当地时间2、8、14、20时室外气温观测结果的平均值）连续五天＜5℃和最低气温＜-3℃时为冬季施工，浇筑砼按冬季施工要求进行。

3.2施工原理

冬季砼施工，水形态的变化是抑制砼强度增长的关键因素。由于水泥的水化作用，砼浇筑后逐渐凝结、硬化，直至达到设计强度。水化作用速度与砼原材料和配合比有关，主要随温度的高低而变化。温度升高，水化作用加快，强度增长也快；温度降低到0℃时，砼中部分水开始结冰，逐渐由液相变为固相，参与水化作用的水减少，水化作用减慢，强度增长相应较慢；温度继续下降，砼中的水完全结冰，水化作用基本停止，砼强度不再增长。水变成冰后，体积增大9%，当砼毛细孔含水率超过91.7%时，结冰会产生2500kg/cm2的冰胀应力，大于水泥内部形成的初期强度值，使砼受到不同程度的破坏，强度降低。水变成冰后，骨料和钢筋表面产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料、钢筋的粘结力，影响砼的抗压强度。冰凌融化后，会在砼内部形成空隙，降低砼的密实性及耐久性。

新浇砼冻结前有一段预养期，对加速水泥的水化作用极为重要，可增加砼其内部液相，减少固相。砼受冻前预养期愈长，强度损失愈小。对于预养期长，获得初期强度较高的砼受冻后，后期强度几乎没有损失；对于安全预养期短，获得初期强度比较低的砼受冻后，后期强度有不同程度的损失。因此，砼冻结前，使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使砼获得不遭受冻害的最低强度，即可达到预期效果。

3.3冬季施工方法

冬季砼施工，主要是确定砼最短的养护龄期、防止砼早期冻害、保证砼后期强度和耐久性满足要求。施工过程中，根据施工时的气温情况、工程结构、工期、水泥品种、外加剂、保温措施、热源条件等选择合理的施工方法，用最短的工期、最低的施工费用，来获得最优良的工程质量。主要有暖棚蓄热法、模板外层保温法、掺加防冻剂法等。

3.4冬季施工措施

3.4.1材料

普通砼所用粗、细骨料和水符合国家现行标准，拌和水温度一般≤60℃，水泥不加热。拌制砼优先采用加热水的方法，当加热水不能满足要求时，再对骨料进行加热；骨料使用前宜运入暖棚内存放，不得混有冰雪、冻块及易被冻裂的矿物质；水泥采用普通硅酸盐或硅酸盐水泥，存放在保暖性较好的工棚内，水泥强度等级≥P.O42.5；砂中含泥量≤3%，泥块含量≤1%；石子中的含泥量≤1%，泥块含量≤0.5%。水泥用量≥300Kg/m3，水灰比＜0.6。严格按照砼配合比称量，水、水泥、外加剂误差＜±2%，骨料＜±3%。钢筋搬运减少碰撞、挤压，减少表面机械损伤，降低冷脆性；钢筋在负温条件下易在室内焊接，如在室外焊接，其环境温度≥-20℃，风力超过3级时采取挡风措施；焊后未冷却的接头，严禁碰到冰雪。采取闪光对焊时，钢筋端面比较平整时，采用预热闪光焊；端面不平整时，采用闪光-预热-闪光焊。焊接前，根据施工条件进行试焊，试验合格后正式焊接；对施焊后的全部接头的外观质量进行自检，合格后使用。

3.4.2砼拌制

选用适合冬季施工的砼配合比，根据施工方法、环境条件，适当调整配合比，将骨料带入的水分及外加剂溶液中的水分从拌和水中扣除。外加剂选择注意对砼后期强度、钢筋锈蚀及环境的影响，其掺量根据产品说明或施工温度，通过试验确定；当外加剂为粉剂时，按要求掺量直接撒在水泥上面与水泥同时投入；当外加剂为液相，使用前按要求配制成规定溶液，根据使用要求配成施工溶液。

合理确定投料顺序，一般先投入骨料和粉状外加剂，干拌均匀再加热水，搅拌一定时间，水温降至40℃时投入水泥，拌和均匀，注意避免水泥遇热出现假凝。冬季砼搅拌时间比常温施工延长50%，对掺有外加剂的砼，搅拌时间取常温搅拌时间的1.5倍，最短拌制时间90s。砼拌和物出料温度≥10℃，入仓温度≥5℃，细薄截面砼结构的灌注温度≥10℃。分层浇筑厚大整体式结构砼时，已浇筑砼温度在未被上一层砼覆盖前≥2℃。

3.4.3砼浇筑

模板及钢筋上无冰雪和污垢，基面清理干净。当环境温度＜-10℃时，采用暖棚法将直径25mm以上的钢筋加热至正温。凿除新旧砼施工缝处水泥砂浆、松动石子、松软砼，用水冲洗干净，无积水。采用机械振捣，分层连续浇筑，分层厚度≥20cm。砼的运输要快装快卸，中途不转运或受阻，运送中覆盖保温，防止砼热量散失、表层冻结、砼离析、水泥砂浆流失、塌落度变化等。当拌制砼出现塌落度减小或发生速凝现象时，重新调整拌和料的加热温度。正确选择拌和站的摆放位置，选择最佳运输路线，缩短运输距离。采用砼运输车时，根据施工用量和浇筑时间选择容量，合理组织装、运、卸，减少砼装卸次数。浇筑前，对结合面进行加热，使结合面有5℃以上的温度，对施工缝1.5m范围内的砼和长度1m范围内的外露钢筋进行防寒保温，再铺一层厚15cm、与砼灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆，浇筑新层砼后重点捣实；振捣紧插慢拔，保证砼的均匀性、密实性和结构的整体性。浇筑完成后，及时加热养护，使砼结合面保持正温，直至新浇砼获得规定的抗冻强度。

3.4.4拆模

根据温度变化，及时掌握砼的拆模时间。浇筑温度0-4℃的砼凝结时间比15℃时延长3倍；温度-0.3～0.5℃时，砼开始冻结，冻结后水化反应基本停止；在-10℃时,水泥水化完全停止，砼强度不再增长。采用暖棚法养护的砼，当养护完毕后环境温度在0℃以下时，应待砼冷却至5℃以下时拆模。当冬季砼拆模强度满足正常温度下砼的拆模强度要求，同时满足抗冻规定的正常温度下砼拆模强度，即侧模达到2.5Mpa以上，表面及棱角不因拆模而受伤；对结构跨度＞2.0m的盖板，强度达到设计强度的100%；≤2.0m的盖板，强度达到设计强度的75%方可拆模。当砼与环境的温差在10-15℃时，拆除模板后立即在砼表面覆盖粘布、草袋及彩条布。

3.4.5砼养护

正确的养护可以避免砼产生温度收缩裂缝和受冻。冬季砼施工优先采用暖棚蓄热法养护，在裸露砼表面采用塑料布等防水材料覆盖并进行保温，在负温情况下不浇水养护。保温材料采用一布一膜（无纺布300g，塑膜0.3mm），膜面朝上，或两层塑膜一层毡布。对边、棱角部位的保温厚度增大到面部的2-3倍。砼养护初期的温度，不低于防冻剂规定的温度。砼强度未达到设计强度的30%不受冻；在充水冻融条件下砼受冻时，不低于设计强度的75%。及时进行现场气温、拌和材料、防冻剂、出入仓砼拌合物、养护砼的温度测定，以便随时调整砼养护措施。

3.4.6质量检查

室外气温和暖棚内气温每个工作台班测量2次，砼拌制和浇筑期间，测定水和粗细骨料装入拌和站的温度、砼的拌制温度、浇筑温度和环境温度，每个工作台班至少检测4次；自拌砼对组成材料和拌制方法、塌落度每个工作台班检查≥2次。在浇筑现场随机取样制作试件，砼强度检验试件1组标养，3组同条件养护，试压时间分别为28d、拆模前、拆支撑前；检验抗冻、抗渗性能试件同条件养护28d后再标养28d进行试验。砼内外温控≤25℃，否则易发生砼表面裂缝。

3.5现场管理

砼施工前，根据实际情况编写详细的冬季施工方案，严格按照审批后的方案配备人员、机械、材料、工具，搞好技术交底和施工操作，配备专职质检员进行检查；对测温、计量等工作现场统一安排部署，责任到人，严格控制外加剂的掺量，重点监控砼的塌落度，做好砼施工前的各项准备工作，确保冬季施工措施落到实处。

施工过程中，根据现场气温变化、工程结构部位、数量、工期要求、水泥品种、外加剂、保温材料性能、现场条件、供热来源等情况，采取合适的施工方法和组织措施，保证质量、缩短工期、减少投资。加强施工现场管理，严格控制砼的配合比、塌落度，控制原材料的温度及含水量，合理组织，缩短砼拌和到浇筑的时间，采取相应的施工措施，保证冬季砼施工质量。

3.6冬季施工安全

冬季施工时，采取防滑措施。安排专人每天进行施工现场检查、清理，高空作业人员系好安全带，穿防滑鞋。脚手架、人行通道铺设麻袋或草垫，龙门吊爬梯踏步包裹、绑扎草袋、草绳。注意施工区、生活区防火、用电安全。在砼暖棚法养护期间，注意排烟，防止中毒、起火。及时组织安全生产检查，增强冬季施工安全意识。

3.7资料整理

对冬季施工日报、砼入仓温度统计、砼养护测温记录等详细记录，分类整理。冬季施工期间，每日平均气温、每日各时段温度对砼测温、拆模、制定并采取紧急措施具有决定作用。完善各种资料，建立冬季施工日报制度，随时把握砼施工日气温变化，以便采取必要的措施。各种记录表格完成后，测温、审核等人员签字齐全，归档至施工记录中。

作者简介：崔庆瑞，聊城黄河河务局