公路工程施工技术：混凝土工程解析

1）混凝土的分类及其主要的技术性质

（1）混凝土的分类

混凝土是以胶凝材料、粗细骨料及外掺材料按适当比例拌制、成型、养护、硬化而成的人工石材。通常将水泥、矿物掺合材料、粗细骨料、水和外加剂按一定的比例配制而成的、干表观密度为2 000～2 800 kg/m3的混凝土称为普通混凝土。

①混凝土按用途分为结构混凝土、抗渗混凝土、抗冻混凝土、大体积混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及装饰混凝土等。

②混凝土按强度等级分普通强度混凝土（＜C60）、高强度混凝土（≥C60）、超高强度混凝土（≥C100）等。

③混凝土按施工工艺分为喷射混凝土、泵送混凝土、碾压混凝土、压力灌浆混凝土、离心混凝土、真空脱水混凝土等。

（2）混凝土的主要技术性质

混凝土的主要技术性质包括混凝土拌合物和硬化混凝土的技术性质。混凝土拌合物的主要技术性能为和易性，包括流动性、黏聚性和保水性；硬化混凝土的主要技术性质包括强度、变形和耐久性等。

2）原材料的检验

（1）水泥

公路桥涵工程采用的水泥应符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2017）的规定，水泥的品种和强度等级应通过混凝土配合比试验选定，且其特性应不会对混凝土的强度、耐久性和工作性能产生不利影响。当混凝土中采用碱活性集料时，宜选用含碱量不大于0.6%的低碱水泥。

水泥进场时，应附有生产厂的品质试验检验报告等合格证明文件，并应按批次对同一生产厂、同一品种、同一强度等级及同一出厂日期的水泥进行强度、细度、安定性和凝结时间等性能的检验。散装水泥应以每500 t为一批，袋装水泥应以每200 t为一批，不足500 t或200 t时，亦按一批计。当对水泥质量有怀疑或受潮或存放时间超过3个月时，应重新取样复验，并应按其复验结果使用。水泥的检验试验方法应符合《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30—2005）的规定。

公路桥涵混凝土工程宜采用散装水泥，散装水泥在工地应采用专用水泥罐贮存；采用袋装水泥时，在运输和贮存过程中应防止受潮，且不得长时间露天堆放，临时露天堆放时应设支垫并覆盖。不同品种、强度等级和出厂日期的水泥应分别按批存放。

（2）粗集料

粗集料对混凝土质量有很大的影响，宜采用质地坚硬、洁净、级配合理、粒形良好、吸水率小的碎石或卵石。

桥涵工程使用的粗集料宜根据混凝土最大粒径采用连续两级配或连续多级配，不宜采用单粒径或间断级配配制，必须使用时，应通过试验验证。粗集料最大粒径宜按混凝土结构情况及施工方法选取，但最大粒径不得超过结构最小边尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4；在两层或多层密布钢筋结构中，最大粒径不得超过钢筋最小净距的1/2，同时不得超过75.0 mm。混凝土实心板的粗集料最大粒径不宜超过板厚的1/3且不得超过37.5 mm。泵送混凝土时的粗集料最大粒径，除应符合上述规定外，对碎石还不宜超过输送管径的1/3，对卵石不宜超过输送管径的1/2.5。

粗集料在生产、运输与储存过程中，不得混入影响混凝土性能的有害物质。粗集料应按品种、规格分别堆放，不得混杂。在装卸及储存时，应采取措施使集料颗粒级配均匀且保持洁净。

（3）细集料

细集料应优先选择级配良好、质地坚硬、颗粒洁净且粒径小于5 mm的河砂。当没有河砂时，可采用符合规定要求的其他天然砂或人工砂。细集料不宜采用海砂，必须采用时，应冲洗处理。细集料宜按同产地、同规格、连续进场数量不超过400 m3或600 t为一验收批，小批量进场的宜以不超过200 m3或300 t为一验收批进行检验；当质量稳定且进料量较大时，可以1 000 t为一验收批。

（4）掺合料

桥涵混凝土所使用的掺合料主要有粉煤灰、磨细矿渣、硅灰等，其掺入量应在使用前通过试验确定。

掺合料应保证其产品品质稳定，来料均匀；掺合料应由生产单位专门加工，进行产品检验并出具产品合格证书。

掺合料在运输与存储过程中，应有明显标识，严禁与水泥等其他粉状材料混淆。

（5）外加剂

公路桥涵工程使用的外加剂，与水泥、矿物掺合料间应具有良好的相容性。

所采用的外加剂应是经过具备相关资质的检测机构检验并附有检验合格证明的产品，且其质量应符合《混凝土外加剂》（GB 8076—2008）的规定。

外加剂使用前应进行复验，复验结果满足要求后方可用于工程中。外加剂的品种和掺量应根据使用要求、施工条件、混凝土原材料的变化等通过试验确定。

3）混凝土的配合比

混凝土的配合比，应按照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55—2011）的规定进行计算和试配，其相应的具体要求在此不再详细说明。表5.8给出某高速公路混凝土施工配合比，可借鉴学习其主要内容。

表5.8　混凝土施工配合比

续表

4）混凝土拌制

公路工程用混凝土原则上采用水泥混凝土拌和站集中拌和的方式生产。对于附属工程或混凝土运输车辆无法到达的区域，经监理工程师批准后，可进行现场采用小型机械或人工进行拌和。

混凝土拌制时应保证计量设备的准确性，每一工作班正式称量前，均应对计量设备进行重点校核。

拌和后的混凝土，应按照规范要求对混凝土拌合物的和易性进行检测，主要是混凝土拌合物的坍落度、含气量、扩展度及拌和温度。

5）混凝土运输

公路工程用混凝土通常采用混凝土运输车运输。根据便道的通行条件、施工组织方式及经济成本等确定混凝土运输车辆的容量，综合考虑混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，保证浇筑工作不间断并使混凝土运至浇筑地点时仍保持均匀性和规定的坍落度。

混凝土运至浇筑地点后发生离析、严重泌水或坍落度不符合要求时，应进行第二次搅拌。二次搅拌时不得任意加水，确有必要时，可同时加入相应的胶凝材料和外加剂并保持其原水胶比不变；二次搅拌仍不符合要求，则不得使用。

6）混凝土浇筑

①浇筑混凝土前，应对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查，并做好记录，符合设计要求后方可浇筑。模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净。模板如有缝隙，应填塞严密，模板内面应涂刷隔离剂。

②混凝土浇筑前，应对现场施工用电线路、振捣设备（插入式振捣棒、附着式振捣器及表面振捣器）进行仔细检查（图5.18）。对大方量混凝土浇筑，现场应有备用发电设备及振捣设备。

③混凝土浇筑前，应对混凝土进行的坍落度、含气量、扩展度及入模温度等指标进行实测，并制备同养及标养试件。(www.xing528.com)

④自高处向模板内倾卸混凝土时，为防止混凝土离析，应符合下列规定：

a.从高处直接倾卸时，其自由倾落高度不宜超过2 m，以不发生离析为度。

b.当倾落高度超过2 m时，应通过串筒、溜管或振动溜管等设施下落（图5.19）。倾落高度超过10 m时，应设置减速装置。

c.串筒出料口下方混凝土堆积高度不宜超过1 m，并严禁用振动棒分摊混凝土。

⑤混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。上下层同时浇筑时，上层与下层前后浇筑距离应保持1.5m以上。倾斜面上浇筑混凝土时，应从低处开始逐层扩展升高，保持水平分层。混凝土分层浇筑厚度可参考表5.9执行。

图5.18　混凝土振捣设备

图5.19　混凝土浇筑用串筒和溜槽

表5.9　混凝土分层浇筑厚度

⑥浇筑混凝土时，除少量塑性混凝土可用人工捣实外，宜采用振动器捣实。用振动器振捣时，应符合下列规定：

a.使用插入式振动器时，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍；与侧模应保持50～100 mm的距离；插入下层混凝土50～100 mm；每一处振动完成后应边振动边徐徐提出振动棒；应避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。

b.表面振动器的移位间距，应以使振动器平板能覆盖已振实部分100 mm左右为宜。

c.附着式振动器的布置距离，应根据构造物形状及振动器性能等情况通过试验确定。

d.对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆。

⑦混凝土浇筑应连续进行，如因故必须间断时，其间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间。混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间不得超过表5.10的规定。

表5.10　混凝土浇筑间断时间要求

⑧施工缝的位置应在混凝土浇筑前确定，宜留置在结构受剪力和弯矩较小且便于施工的部位，施工缝宜设置成水平面或垂直面，并应按下列要求进行处理：

a.应凿除处理层混凝土表面的水泥砂浆和松弱层，但凿除时，处理层混凝土须达到相应强度的规定：用水冲洗凿毛时，须达到0.5 MPa；用人工凿除时，须达到2.5 MPa；用风动机凿毛时，须达到10 MPa。

b.经凿毛处理的混凝土面，应用水冲洗干净。在浇筑次层混凝土前，对垂直施工缝宜刷一层水泥净浆，对水平缝宜铺一层厚为10～20 mm 1︰2的水泥砂浆。

c.重要部位及有防震要求的混凝土结构或钢筋稀疏的钢筋混凝土结构，应在施工缝处插锚固钢筋。有抗渗要求的施工缝宜做成凹形、凸形或设置止水带。

d.施工缝为斜面时，应浇筑或凿成台阶状。

⑨浇筑过程中或浇筑完成时，如混凝土表面泌水较多时，须在不扰动已浇筑混凝土的条件下，采取措施将水排除。继续浇筑混凝土时，应查明原因，采取措施，减少泌水。

⑩结构混凝土浇筑完成后，对混凝土裸露面应及时进行修整、抹平，待定浆后再抹第二遍并压光或拉毛。当裸露面面积较大或气候不良时，应加盖防护，但在开始养护前，覆盖物不得接触混凝土面。

浇筑混凝土期间，应设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况。当发现有松动、变形、移位时，应及时处理。

浇筑混凝土时，应填写混凝土施工记录。

7）混凝土养护

（1）一般规定

①对在施工现场集中养护的混凝土，应根据施工对象、环境、水泥品种、外加剂以及对混凝土性能的要求，提出具体的养护方案，并应严格执行规定的养护制度。

②一般混凝土浇筑完成后，应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护。对干硬性混凝土、炎热天气浇筑的混凝土以及桥面等大面积裸露的混凝土，有条件的可在浇筑完成后立即加设棚罩，待收浆后再予以覆盖和洒水养护。覆盖时，不得损伤或污染混凝土的表面。混凝土面有模板覆盖时，应在养护期间经常使模板保持湿润。

③当气温低于5℃时，应覆盖保温，不得向混凝土面上洒水。

④混凝土养护用水的条件与拌和用水相同。

⑤混凝土强度达到2.5 MPa前，不得使其承受行人、运输工具、模板、支架及脚手架等荷载。

（2）养护措施

混凝土养护可以采用洒水养护、薄膜覆盖洒水养护、滴灌养护、土工布覆盖养护、草帘覆盖洒水养护、喷洒化学浆液、蒸汽养护等方式进行养护（图5.20）。

图5.20　混凝土养护措施

混凝土养护不得采用海水或含有害物质的水。采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，养护时间不应少于7 d。采用其他品种水泥时，养护时间应根据水泥性能确定：采用缓凝型外加剂、大掺量矿物掺合料配制的混凝土，不应少于14 d。抗渗混凝土、强度等级C60及以上的混凝土，不应少于14 d。后浇带混凝土的养护时间不应少于14 d。

重要工程或有特殊要求的混凝土，应根据环境湿度、温度、水泥品种，以及掺用外加剂和掺合料等情况，酌情延长养护时间，并应使混凝土表面始终保持湿润状态。当气温低于5℃时，应采取保温养护的措施，不得向混凝土表面洒水。采用喷洒养护剂对混凝土进行养护时，所使用的养护剂应不会对混凝土产生不利影响，且应通过试验验证其养护效果。

新浇筑的混凝土与流动的地表水或地下水接触时，应采取临时防护措施，保证混凝土在7 d以内且强度达到设计强度的50%以前，不受水的冲刷侵袭；当环境水具有侵蚀作用时，应保证混凝土在10 d以内且强度达到设计强度的70%以前，不受水的侵袭。混凝土处于冻融循环作用的环境时，宜在结冰期到来4周前完成浇筑施工，且在混凝土强度未达到设计强度等级的80%前不得受冻，否则应采取技术措施，防止发生冻害。