隧道混凝土冬期施工技术

　　摘要：对隧道冬期混凝土施工技术进行了详细总结，为类似工程提供参考。 

　　关键词：隧道混凝土 冬期 温度 防冻 技术 
　　 
　　某隧道位于山东省鲁中地区，冬季最低气温-13℃，冰冻期长达3个月，在冬季进行了混凝土二次称砌及喷射混凝土施工。 
　　 
　　一、响隧道混凝土冬季施工的主要因素 
　　 
　　（一）混凝土设计抗冻标号偏低：决定混凝土抗冻能力的重要指标就是混凝土的抗冻标号。 

　　（二）材料品质对混凝土冻融破坏的影响：组成混凝土的材料品质与抗冻性决定着混凝土抵抗冻融破坏的能力，另外抗冻性要求较高的混凝土可采用加气剂提高抗冻标号。 

　　（三）混凝土在施工的主要影响因素：如配合比不严、水灰比过大、人工拌合不均、振捣不密实等等。上述诸因素是互相关联，互相制约的，这些因素综合起来决定着混凝土冻融破坏的程度和速度。 
　　 
　　二、混凝土受冻的原因及危害 
　　 
　　温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%－50%。 

　　混凝土在浇筑过程中受冻，会导致混凝土硬化时间延长，同时强度降低，受冻时间越长，温度越低，强度损失越大；混凝土在硬化过程受冻，会导致混凝土严重破坏，因为此时混凝土强度很低，混凝土中水分子凝结成晶体后体积膨胀会轻易造成混凝土内部结构的破坏；混凝土强度达到设计强度后反复冻融也会造成混凝土的破坏。 

　　配合比、水灰比，最优砂率及含气量对混凝土的抗冻性都有影响。其中影响最大的是水灰比。因为水化反应所需水分只占水泥重量的25-30%，但为了满足施工和易性的要求，常常将水量加大到50-70%，或更大，用水量大大超过水泥水化反应的实际水量，而且是游离存在于混凝土中，游离水越多，孔隙就越多，密度就越小，因而会降低混凝土的抗冻能力，甚至结冰。冬季进行混凝土施工时，一定要掌握好砂率，控制好水灰比，一般不宜超过0.6。 
　　 
　　三、混凝土防冻措施 
　　 
　　要提高混凝土的抗冻能力，尤其应特别强调施工质量控制。针对以上论述和分析，从混凝土的原料选择、配合比、浇筑三个环节着重考虑： 

　　（一）提高温度包括。混凝土拌合物本身温度的提高和施工环境温度的提高。 

　　1.混凝土拌合物主要是砂、碎石、水泥、水等的混合物，按规范规定水泥不能加热，因此提高拌合物的温度主要考虑骨料和水的加温。 

　　在上料斗内侧壁焊上2－3道钢管，管壁下侧钻孔，管与蒸汽锅炉相连，水蒸气从料斗底往上升时，骨料被100e的水蒸气包围，达到了加热的目的。这种加热方法热利用律率高，温度升高的快，安装和维护简单，但要对骨料的含水量进行测定调整骨料称重量，尤其是细集料，水可以加热到100e，混凝土拌合提前2h，利用大水箱装水，水箱以下炉火加热至100e，一箱水不够时，可在使用中再加水加温，箱内热水用水泵泵送到搅拌机中。 

　　混凝土拌和料的投料顺序:(1)砂石料进拌和机加90%的水进行搅拌1min；(2)水泥、外加剂进拌和机进行搅拌1.5min以上并补充剩余10%的水分；砂石料与水泥、外加剂分开进料斗，必须以此防止水泥、外加剂接触热水发生水泥“假凝”现象；拌和时间适当延长，以防止出现:(a)混凝土颜色不均匀、外观质量问题；(b)防止材料间热交换时间过短，混凝土和易性和施工性能差。 

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　　喷射混凝土在施工时一般采用潮喷法，混合料同样采用二衬混凝土的加温方法拌和，喷射混凝土在现场加入的热水，采用在附近放置加热水箱的办法，水温一般控制在60e左右，过高的温度会对拌和料中的水泥产生不良影响。 

　　2.提高环境温度。洞口设双层保温帘（间隔10－20m），尽量减小洞内外空气直接对流，阻挡冷空气深入洞内，在双层保温帘后设水暖锅炉和暖气片组，使进入隧道的冷空气预热，锅炉烟气要通过管路直接排出洞外，防止流入洞内污染洞内空气。 

　　衬砌台车距洞口20m以内时，台车附近的环境温度会〈5e，可以用点钨灯在台车内侧照射钢模板，提高台车周围的温度。 

　　冬期施工的混凝土按规范要求要减小水灰比，减小水的用量，在配合比设计时要考虑加入减水剂；为减小养护过程中可能出现的冻伤，应尽量快速提高混凝土早期强度，缩短养护时间，可以采用水化热较高的早强水泥；水泥不允许加热，但在高寒地区，需要在散装水泥罐外用隔热层包裹；拌合站采取保温措施并建在锯洞口近的位置，减小运输时的热量散失。 

　　（二）提高混凝土抗冻点。为提高混凝土抗冻点，一般采用掺加防冻剂的方法增强混凝土自身的抗冻能力，防冻剂选用具有防冻、引气、减水等功能的复合性外加剂，满足现场冬季施工的需要。 
　　 
　　四、混凝土冬期施工质量控制要点 
　　 
　　（一）混凝土冬季施工的材料储备保温。砂石料应在入冬以前进行盖上10cm以上的草袋以及棉毡或采取其他措施，保证砂石料不受冻、温度在0℃以上，同时防止出现冰雪、冰冻进入搅拌机内，给混凝土温度带来损失；防止过大的冻块堵塞砂石料输送带；防止部分冰冻块进入搅拌机内会很难被粉碎、溶化，严重影响混凝土质量；水泥、外加剂应在库房或暖棚内进行保温，禁止对其进行直接加温；冬季温度过低，应提前作好水源储备并防止污染。 

　　（二）混凝土拌和料的加温。才对搅拌站进行搭设温棚保温、砂石料保持正温的情况下，混凝土拌和料要加温，拌和水加热温度根据混凝土拌和物混合温度和计算控制。 

　　（三）混凝土的拌和。 

　　（四）混凝土的运输。各种混凝土运输车、混凝土输送泵以及管道在使用前必须用热水清洗加温；保证运输过程顺畅、运输速度快速；混凝土泵安装后要加保温采暖棚，管道用棉毡包裹保温；管道在使用前后用热水冲洗干净，防止混凝土残料在管道内冻结、影响畅通。 

　　（五）混凝土的浇筑。模板、钢筋均必须采取有效措施如暖棚进行加温至10℃以上方可进行混凝土浇筑；尽量减少因施工操作引起的混凝土拌和物温度损失，如减少混凝土暴露时间、及时对混凝土予以保温。 

　　（六）混凝土的温度监控。建立温度检测制度、指定专人负责，建立完整的检测记录。 　 原作者： 张玉丽