道路冬季防護(hù)措施.docx

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除淺議冬季水泥混凝土路面施工凍害分析及防護(hù)措施摘要：當(dāng)溫度降至 0時(shí)，存在于混凝土中的游離水有一部分開(kāi)始結(jié)冰，逐漸由液相變?yōu)楣滔?，這時(shí)水泥水化作用基本停止，強(qiáng)度也不再上升。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)混凝土中的水全部結(jié)成冰，由液相變?yōu)楣滔鄷r(shí)，體積膨脹約10%，同時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力。這個(gè)應(yīng)力值一般大于混凝土澆筑后內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，致使混凝土受到程度不同的早期破壞而降低強(qiáng)度。在實(shí)際施工中，在根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫變化、工程結(jié)構(gòu)部位和數(shù)量、工期要求期限、水泥品種、外加劑、保溫材料性能和現(xiàn)場(chǎng)條件、供熱來(lái)源等情況，采取合適的施工方法和組織措施。一般情況下，同樣一個(gè)工程可以有多種方法和措施來(lái)保證工期和質(zhì)量，但最佳方案必須滿(mǎn)足工期短、造價(jià)低且質(zhì)量有保證。關(guān)鍵詞： 冬季施工 水泥路面凍害分析 施工防護(hù)從事公路建設(shè)者們都知道水泥混凝土路面與其他類(lèi)型路面相比，混凝土路面具有以下優(yōu)點(diǎn)：一強(qiáng)度高、二穩(wěn)定性好、三耐久性好、四有利于夜間行車(chē)等。然而在水泥混凝土路面施工過(guò)程中，往往會(huì)遇到保障春運(yùn)暢通、某某慶典活動(dòng)、為了下一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目如期開(kāi)工確保道路暢通、以及因道路在建設(shè)過(guò)程中遇到某些不確定因素導(dǎo)致工期遲緩為了確保合同工期等情況下，這樣就不得不在冬季低溫施工水泥混凝土路面。然而混凝土在低溫下施工如果措施不得當(dāng)往往會(huì)出現(xiàn)混凝土受凍害損傷，影響工程質(zhì)量，縮短道路使用壽命?；炷潦軆龊p傷可以分為兩種情況：1）剝落脫皮是由于凍融引起的混凝土表面材料的損傷；2）內(nèi)部損傷是表面沒(méi)有可見(jiàn)效應(yīng)而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的損害。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,社會(huì)對(duì)交通的便捷、快速要求越來(lái)越高,因此我們常常面臨著工期和提前通車(chē)的壓力,為了解決公路通車(chē)工期和冬季施工技術(shù)之間的矛盾,水泥砼路面冬季施工防護(hù)將會(huì)在一定程度上保證水泥砼在冬季施工中的工程質(zhì)量。首先對(duì)冬季混凝土施工受凍問(wèn)題分析1、溫度與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系混凝土搗拌澆灌后之所以能逐漸凝結(jié)和有高的溫度，是由本身水化作用的結(jié)果。而水泥水化作用的速度除與混凝土組合材料和配合比有關(guān)外，主要是隨著溫度的高低而變化。當(dāng)溫度升高時(shí)，水化作用加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)也快；而當(dāng)溫度降至 0時(shí)，存在于混凝土中的游離水有一部分開(kāi)始結(jié)冰，逐漸由液相變?yōu)楣滔?，這時(shí)水泥水化作用基本停止，強(qiáng)度也不再上升。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)混凝土中的水全部結(jié)成冰，由液相變?yōu)楣滔鄷r(shí)，體積膨脹約10%，同時(shí)產(chǎn)生側(cè)壓力。這個(gè)應(yīng)力值一般大于混凝土澆筑后內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，致使混凝土受到程度不同的早期破壞而降低強(qiáng)度。此外當(dāng)水結(jié)成冰后會(huì)在骨料和鋼筋表面產(chǎn)生顆粒較大的冰凌，這種冰凌會(huì)減弱水泥漿與骨料同鋼筋的粘結(jié)力，也會(huì)影響混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)氣溫回升冰融化后又會(huì)在混凝土內(nèi)部留下眾多的空隙和孔洞，降低混凝土的密實(shí)性和耐久性。 2、臨界強(qiáng)度與預(yù)防早期凍害之間的關(guān)系混凝土凍結(jié)前，要使其在正常溫度下有一段預(yù)養(yǎng)期，以加速水泥的水化作用，使混凝土獲得不遭受凍害的最低強(qiáng)度，一般稱(chēng)為臨界強(qiáng)度，即可達(dá)到預(yù)期效果。對(duì)于臨界強(qiáng)度，各國(guó)規(guī)定取值不等，我國(guó)規(guī)定為不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%。冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于水在混凝土中的形態(tài)的一些資料可以看出，新澆灌的混凝土立刻凍結(jié)時(shí)，有四分之三以上的水變成冰，液相不足四分之一，水化反應(yīng)極其微弱了；當(dāng)混凝土經(jīng)過(guò) 24h的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后再凍結(jié)，只有三分之二的水變成冰；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一半以上時(shí)，即使溫度降至-10以下，而含水量也維持在三分之二以下，還有三分之一的水未轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?，水化作用也能繼續(xù)進(jìn)行?？梢缘贸鲞@樣一個(gè)結(jié)論：混凝土在澆灌后有一段養(yǎng)護(hù)期，對(duì)加速水化作用極為重要，因而應(yīng)預(yù)防早期凍害。當(dāng)混凝土在受凍前只有1h的養(yǎng)護(hù)期，強(qiáng)度損失會(huì)超過(guò)一半；在受凍前得到6h的養(yǎng)護(hù)期，強(qiáng)度損失不超過(guò)五分之一?；炷炼臼┕げ扇》椒按胧┕匪嗷炷谅访媸┕ぜ夹g(shù)規(guī)范（JTG F302003）中要求水泥混凝土路面施工當(dāng)攤鋪現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)5晝夜平均氣溫高于5，夜間最低氣溫在-35之間，混凝土路面和橋面的施工應(yīng)按下述低溫季節(jié)施工規(guī)定的措施進(jìn)行：1、拌合物中應(yīng)優(yōu)選和摻加早強(qiáng)劑或促凝劑。2、應(yīng)選用水化總熱量大的R型水泥或單位水泥用量較多的32.5級(jí)水泥，不宜摻粉煤灰。3、攪拌機(jī)出料溫度不得低于10，攤鋪混凝土溫度不得低于5。在養(yǎng)生期間，應(yīng)始終保持混凝土板最低溫度不低于5。否則，應(yīng)采用熱水或加熱砂石料拌和混凝土，熱水溫度不得高于80；砂石料溫度不宜高于50。4、應(yīng)加強(qiáng)保溫保濕覆蓋養(yǎng)生，可先用塑料薄膜保濕隔離覆蓋或噴灑養(yǎng)生劑，再采用草簾、泡沫塑料墊等保溫覆蓋初凝后的混凝土路面。遇雨雪必須再加蓋油布、塑料薄膜等。5、應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)氣溫、水泥、拌合水、拌合物及路面混凝土的溫度，每工班至少測(cè)定3次。從以上淺析認(rèn)識(shí)到，在冬季混凝土施工中，一般要解決和處理好以下幾個(gè)問(wèn)題：一是如何確定混凝土最短最佳的養(yǎng)護(hù)齡期；二是如何防止混凝土早期受凍；三是如何使凍后混凝土的后期強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)的需要。在實(shí)際施工中，在根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫變化、工程結(jié)構(gòu)部位和數(shù)量、工期要求期限、水泥品種、外加劑、保溫材料性能和現(xiàn)場(chǎng)條件、供熱來(lái)源等情況，采取合適的施工方法和組織措施。一般情況下，同樣一個(gè)工程可以有多種方法和措施來(lái)保證工期和質(zhì)量，但最佳方案必須滿(mǎn)足工期短、造價(jià)低且質(zhì)量有保證。1、覆蓋法是最常見(jiàn)的防護(hù)方法當(dāng)夜間室外溫度不低于-5時(shí)一般采用覆蓋法較為常見(jiàn)。主要采用保溫材料進(jìn)行覆蓋，一般在二級(jí)以下公路常采用薄膜加土工布、麻袋、稻草覆蓋，稻草覆蓋厚度不低于20cm；這種覆蓋方式的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一費(fèi)用低、二取材較廣、三施工簡(jiǎn)單、四可以重復(fù)使用等。2、調(diào)整配合比法在氣溫 0左右時(shí)施工，應(yīng)選用普通硅酸鹽水泥，其硅酸三鈣含量不低于 50%，細(xì)度達(dá)到4900/cm2細(xì)目篩余量 15% 的水泥。這種水泥水化熱反應(yīng)早，使早期強(qiáng)度提高快，一般三天的強(qiáng)度大約等于普通硅酸鹽水泥 7天的強(qiáng)度，效果較明顯；在滿(mǎn)足和易性的前提下盡量降低水灰比，實(shí)際上是減少游離水，增加水泥用量，增加幅度在50kgf/m3左右較合適，從而增加水化熱量，減短齡期使強(qiáng)度增長(zhǎng)快；摻入早強(qiáng)劑和減水劑，提高早期強(qiáng)度，但摻量必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定，計(jì)量以水泥用量為依據(jù)，一般不超過(guò)水泥用量的 5%，少摻既無(wú)效果又浪費(fèi)，多摻量反而會(huì)降低強(qiáng)度，另外增加含氣量?；炷林屑尤?% 6% 的含氣量，可以截?cái)酀B水通道，使孔隙互相封閉形成連貫毛細(xì)孔，從而提高混凝土內(nèi)密實(shí)性和耐久性。3、儲(chǔ)熱法主要適用于氣溫-15且結(jié)構(gòu)較厚大的現(xiàn)澆混凝土工程對(duì)原材料砂石和水進(jìn)行加熱，使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和澆筑完成后還儲(chǔ)備有相當(dāng)?shù)臒崃?，以使水化放熱加快，并加?qiáng)對(duì)混凝土的保溫，以保持在溫度降至 0以前具有一定的抗凍能力。使用蓄熱法應(yīng)是結(jié)構(gòu)體積厚大，外露面積越小，通過(guò)表面散熱損失也會(huì)少，蓄有熱量則較多。因此要注意內(nèi)部少量降溫，且應(yīng)注意保護(hù)外露及角邊以防受凍。此法工藝簡(jiǎn)單，費(fèi)用又少而可以有足夠的養(yǎng)護(hù)期限。4、外加熱法外部加熱法主要是適用于氣溫-10以上，而構(gòu)件并不厚大的工程。外部加熱法是通過(guò)加熱混凝土構(gòu)件周?chē)目諝?，將熱量傳給混凝土，或直接對(duì)混凝土加熱，使混凝土處于正溫條件下能正常硬化。在施工過(guò)程中，外部加熱法主要有以下幾種：火爐加熱：在較小的工地上應(yīng)用。方法簡(jiǎn)單但室溫不會(huì)很高且較干燥，特別是爐子里明火和聚集煙放出的二氧化碳會(huì)使新澆混凝土表面易碳化，影響表面光潔，是一種較原始的方法。蒸氣加熱：是采用蒸氣的溫度和濕度養(yǎng)護(hù)混凝土。此法比較簡(jiǎn)單且易控制使得溫度均勻，廣泛應(yīng)用在大型預(yù)制構(gòu)件廠，一般小型工地施工不易辦到。但需要專(zhuān)門(mén)鍋爐設(shè)備和場(chǎng)地。熱損失大，費(fèi)用高，工作環(huán)境也差。暖棚法：即在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)工棚，使構(gòu)件或基礎(chǔ)在棚內(nèi)正常溫度下施工。費(fèi)用較高，因需建棚和加溫，常用于一些重點(diǎn)項(xiàng)目。電加熱法：在施工過(guò)程中，是將鋼筋作為電極，或?qū)㈦姛崞髻N在混凝土表面，通過(guò)這樣使電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，以達(dá)到提高混凝土的溫度。雖然這種方法操作起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，但是在電能緊張的情況下，很容易消耗電能，而且在施工操作過(guò)程中危險(xiǎn)性比較大。除了以上三種加熱方面，還可以采用紅外線(xiàn)加熱法，以高溫電加熱器或氣體紅外線(xiàn)發(fā)生器，對(duì)混凝土進(jìn)行密封幅射加熱。5、防凍法目前生產(chǎn)的防凍劑可應(yīng)用在-10及其以下氣溫中施工。它是采用降低冰點(diǎn)，使混凝上中的水在負(fù)溫下仍處于液相狀態(tài)，使水化作用能繼續(xù)進(jìn)行，從而改善孔結(jié)構(gòu)，達(dá)到強(qiáng)度增長(zhǎng)不受影響的目的。防凍法分為早強(qiáng)、負(fù)溫防凍和結(jié)構(gòu)法等，常用防凍劑是亞硝酸鈉，它不但可以降低冰點(diǎn)，而且是極好的防銹劑，費(fèi)用低，大小工地皆可使用。6、綜合法是同時(shí)采用任意的兩種以上保溫及防凍措施進(jìn)行施工。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型等特點(diǎn)，施工隊(duì)伍素質(zhì)和當(dāng)?shù)啬茉礌顩r來(lái)確定方案，有以蓄熱為主輔以早期防凍的蓄熱綜合法，有以加熱為主輔以防凍，也有以防凍為主輔以蓄熱等。結(jié)束語(yǔ)總之，進(jìn)入冬季，應(yīng)盡量避免水泥混凝土路面的施工，特別是夜間氣溫低于規(guī)范規(guī)定溫度時(shí)。如果必須施工，應(yīng)嚴(yán)格按冬季防護(hù)規(guī)范施工，減少不必要的中間環(huán)節(jié)，精心施工，避免因氣溫低而造成的不必要的損失。路基凍害的防治 中國(guó)東北地區(qū)及西北高原地區(qū)，多為季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)，地表土層一般冬季凍結(jié)，春季開(kāi)始融化，夏季除永凍層外將全部融化。這類(lèi)地區(qū)的路基，在土、水、溫度的共同影響下，路基面將發(fā)生不同程度的凍脹，春夏又發(fā)生融化下沉，使軌面高低、水平產(chǎn)生不均勻變形，嚴(yán)重地段往往伴生翻漿冒泥，道碴陷槽，基床外擠等病害。凍脹原因及影響因素 由于土中的水在凍結(jié)過(guò)程中有向凍結(jié)鋒面遷移的特征，并不斷析出冰層，且體積增大9%這一物理力學(xué)現(xiàn)象造成。所以，凍結(jié)過(guò)程中土中水的遷移機(jī)理，是產(chǎn)生路基凍害的基本原因。影響因素：溫度的影響。當(dāng)土層溫度處于負(fù)溫相轉(zhuǎn)換區(qū)，且凍結(jié)速率較低時(shí)，土水中遷移最活躍，以致形成較大的凍脹。土質(zhì)的影響。由粒徑大于0.1mm的粗顆粗組成的土質(zhì)，無(wú)凍脹或凍脹較小，如砂、礫石、碎石等；由粒徑小于0.1mm細(xì)顆粒組成的土質(zhì)，如砂黏土、黏土等，有較大凍脹性，尤其是黏粒含量大于15%，密度較小的粉粒土凍脹最強(qiáng)烈。水分的影響。土的天然含水量越大，凍脹性也越大，特別是有地下水補(bǔ)給時(shí)，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的凍脹。凍害的表現(xiàn)形態(tài) 從軌面前后高低變形看，分為凍峰（臌包）、凍谷（凹槽）、凍階（臺(tái)階）。從軌面水平變形看，分為單股凍起、雙股凍起、交錯(cuò)凍起。從凍脹部位看，分為道床凍脹、基床表層凍脹、基床深層凍脹。從凍起高度看，凍起高度小于25mm，為一般凍害，凍起高度2550mm，為較大凍害，凍起高度大于50mm，稱(chēng)為大凍害。預(yù)防措施 保持道床清潔，防止泥土混入，及時(shí)清除土垅，以利排水。路肩和邊坡保持平整，無(wú)坑洼、裂縫、防止積水下滲。側(cè)溝、天溝等地表排水設(shè)施及滲溝、暗溝等地下排水設(shè)施應(yīng)保持工況完好，暢通無(wú)阻，防止或減少水對(duì)路基的補(bǔ)給。整治措施 凍害發(fā)生后，首先應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查，弄清凍脹發(fā)生部位、形狀、高度、起落及發(fā)展過(guò)程，弄清凍脹土層的性質(zhì)被、結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件，以便分析凍脹產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律，然后提出相應(yīng)的整治措施。常用的整治措施有修建減少路基基床含水量的排水設(shè)施。如修建具有抗凍防滲能力的地表排水設(shè)施，以防治因地表水節(jié)而引起的凍脹；修建滲溝、暗溝、截水溝等，截?cái)唷⑹鑼?dǎo)地下水或降低地下水位，以防治因地下水補(bǔ)給而引起凍脹。挖除凍害地段的基床土，換填無(wú)凍脹或凍脹很小的碎石、河沙、砂類(lèi)土等。換土深度應(yīng)主凍結(jié)試之下，換土寬度應(yīng)包括路肩在內(nèi)的整斷面更換。在基床表層鋪設(shè)保溫層，改善基床溫度環(huán)境，使表層下的基床土不凍結(jié)或減小凍結(jié)深度。保溫材料一般用爐渣，其導(dǎo)熱系數(shù)小、，成本低廉，也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保溫材料。國(guó)外經(jīng)驗(yàn)表明，用泥炭或冷壓泥炭磚作保溫材料，效果良好，使用時(shí)間長(zhǎng)。濕度大的泥炭在水分凍結(jié)時(shí)，會(huì)釋放大量潛熱，能防止泥炭進(jìn)一步凍結(jié)。人工鹽化基床土。用氯鹽（NaCl）整治路基凍害，費(fèi)工較多。效果雖明顯，但有效時(shí)間短，一般只用于基床表層凍脹地段。選擇上述措施時(shí)，應(yīng)注意總體效果，考慮相互配合，以期達(dá)到根除凍害的目的。路基雪害的防治 中國(guó)黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等省區(qū)，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全年降雪天數(shù)190 200 d,積雪天數(shù)160180 d，最大積雪深度2001 000 mm。年平均風(fēng)速4.4m/s，最大風(fēng)速40m/s。這些地區(qū)的鐵路線(xiàn)路，冬季常被雪埋，嚴(yán)重影響行車(chē)安全。易于積雪地段 由于鐵路線(xiàn)路的地形、地貌及其與主風(fēng)向的夾角各不相同，線(xiàn)路積雪的程度也不一樣。經(jīng)驗(yàn)表明，下列地段易于積雪：車(chē)站站場(chǎng)；路塹與路堤交界處；深2m以下的淺路塹；高1.2m以下的矮路堤；復(fù)線(xiàn)并行不等高的高差大于0.3 m地段。防治措施 積雪掩埋線(xiàn)路危及行車(chē)安全。積雪融化后，增加路基含水