混凝土路面的防冻性能研究

２００６年１１月第６期　城市道桥与防洪　管理施工　ｌ１７　

混凝土路面冬季施工的要求与防冻对策　

孙远军，余必华　（南京华字市政建设工程有限公司，江苏南京２１　１１０２）　摘要：该文分析了冬季混凝土冻害的原因及冻害的影响因素，井提出了简单易行的防冻措施。　关键词：混凝土；冬季施工；要求与对策；冻害　中图分类号：Ｕ４１５，４文献标识码：Ａ文章编号：１０ｏ９—７７１６（２￣６）０６－０１１７－０２　

Ｏ前言　由于混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐　久性好、寿命长、养护费用低、无污染等优点，因　此在城区及野外均广泛采用。由于江苏省地理位　置特性，冬季气温较低（一般一８—０　ｏＣ，最低时可　达一１０℃），冬季施工混凝土路面往往会遭受冰　冻侵害，影响工程质量，严重时必须进行大面积　返工，既造成了浪费，又影响了工期。东新南路道　路工程２０　ｃｍ抗折４５＃混凝土面层于２００４年１２　月开工浇筑，当时气温一７　０　ｏＣ。由于防冻措施及　时得当，使新浇筑的混凝土得以成活，既保证了　工期，满足了业主方要求，又保证了工程质量。笔　者现将混凝土冻害的原因、影响因素及采取的防　冻措施，结合多条道路冬季混凝土面层施工的经　验，简述如下。　１　混凝土冻害原因　混凝土路面一般应在高于５℃的气温条件下　施工。因为其强度增长主要靠水化作用，水结冰　时，水化作用停止，同时水结冰时混凝土体积会膨　胀，促使其结构松散破坏。因此，当昼夜平均气温　＜一５℃时，应停止施工；当昼夜平均气温在一５～　５℃之间，则应采取措施加以保护方能施工。江苏　省气温虽然昼夜温差较大，但１２月份昼夜平均气　温都在一５～１２℃之间，故应采取保温措施施工。　２混凝土冻害的影响因素　影响道路混凝土面层冻融破坏的原因比较复　杂，大致如下：　（１）内部因素：如骨料、水泥、外加剂、水灰　比、单位用水量、含气量、配合比，上述均为混凝土　本身的质量。　（２）外部因素：如冻融温度、冻融速度、湿润条　收稿日期：２０ｏ６—０５—１５　作者简介：孙远军（１９６４一），男。江苏徐州人，工程师，经济师，从　事工程施工管理工作。　件、冻融循环次数，即影响混凝土的工作环境条　件。　（３）构造因素：如有筋无筋、体积大小、厚薄等。　（４）施工因素：如配合比、拌合、浇捣、养护条　件、排水措施等。　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？昆凝土冻融破坏的程度和速　度，具体分析如下：　（１）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。目前，　很多地方往往不考虑冻融破坏问题，经常是未确　定混凝土抗冻性指标就进行施工。　（２）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。　（３）混凝土在施工和养生阶段的主要影响因　素：如配合比不严密、水灰比过大、人工拌和不均、　振捣不密实、不注意湿润养生等等。尤其在养生初　期混凝土受冻，将会降低混凝土抵抗冻融破坏的　能力。　３混凝土防冻措施　要提高混凝土的抗冻能力，应特别强调施工　和养生阶段的质量控制。针对以上论述和分析，我　们在道路混凝土路面作业中，从混凝土的原材料　选择、配合比、浇筑和养生４个环节着重考虑：　３．１混凝土原材料的选择　（１）选用抗冻性高的水泥：我国各种水泥抗冻　性高低次序如下：硅酸盐水泥＞普通硅酸盐水泥　＞矿渣硅酸盐水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸盐水　泥。在冬季混凝土施工中，应首选硅酸盐水泥或普　通硅酸盐水泥。　（２）掺入提高抗冻性效果显著的外加剂，如加　气剂、减水剂、早强剂、速凝剂、防水剂、发泡剂等。　各种外加剂掺加量比例大致如下（以占水泥　重量百分比计）：

２０１０年第２期　（总第１９２期）　黑龙江交通科技　ＨＥ　ＬＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＪＩＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪ　Ｎｏ．２，２０１０　（Ｓｕｍ　Ｎｏ．１９２）　高抗冻耐久性水泥混凝土路面设计概要　郝晓冬　，李洪滔　（１．黑龙江省公路勘察设计院；２．湖北省交通规划设计院）　摘要：黑龙江省已建成二级公路路面大部分采用的结构是水泥混凝土路面，高速公路只有哈大公路是水泥　混凝土路面，利用原有二级公路改扩建为高速公路的绥满公路海林至刘秀段亦是水泥混凝土路面，总结水泥　混凝土路面的使用状况，在黑龙江省近期的水泥混凝土路面设计中提出高抗冻耐久性路面设计概要。　关键词：黑龙江省；水泥混凝土路面；高抗冻性；耐久性；路面设计；概要　中图分类号：Ｕ４１６．２１６　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１０）０２—００４４—０ｌ　此次黑龙江省（以下简称我省）公路建设三年决战，要　完成２　０００　ｋｍ高速公路的建设任务，省交通厅为保证公路　建设质量达到最优，从前期设计开始，多次召开专家论证会，　聘请国内知名专家进行方案论证、设计前期培训及确定路面　结构设计原则，此次设计只有吉黑高速北安至黑河段、鹤大　高速宁安至复兴（省界）段两个项目采用水泥混凝土路面，　总结我省水泥混凝土路面使用状况、出现的病害，并将先进　的科研成果应用于公路建设当中，在此阶段设计中提出了高　抗冻耐久性水泥混凝土路面的设计概要，设计中的基本要求　如下。　１抗冻混凝土必须掺加引气剂　引气剂的耐久性控制指标见表１。　表１耐久性控制指标　含气量为拌和料出搅拌机口的测定值。　２达到耐久性要求的主要措施　（１）施工前应按照ＪＴＪ０７１—９８｛公路工程质量检验评定　标准》对底基层和基层质量检查，并检查开工前的各项准备　工作。　（２）施工过程质量检查与管理参照ＪＴＧ　Ｆ３０—２００３《公　路水泥混凝土路面施工技术规范》执行。　（３）路面纵横坡度、接缝的设置等结构和施工控制必须　按设计要求进行，确保减少裂缝，避免出现薄弱环节，并使排　水通畅。　３对原材料的品质要求　试验路混凝土路面用原材料有水泥、粉煤灰、粗骨料　（碎石）、细骨料（河砂）、外加剂及水，上述各种原材料的品　质及技术要求应符合ＪＴＧ　Ｆ＇３０—２００３《公路水泥混凝土路面　施工技术规范》中相应规定，在满足设计要求的力学性能的　同时，从耐久性角度应符合如下要求。　（１）水泥。　宜选用哈尔滨水泥厂或牡丹江水泥厂回转窑生产的普　通水泥或硅酸盐水泥，也可以选用道路水泥。水泥２８　ｄ抗　折强度≥７．０　ＭＰａ，水泥２８　ｄ抗压强度≥５２．５　ＭＰａ，不宜使　用Ｒ型水泥（低温季节施工或有提前开放交通要求的工程　除外）。　当混凝土使用环境中含有氯盐、硫酸盐时或撤除冰盐　时，不得使用掺有石灰石（碳酸钙）的水泥。　当混凝土使用环境中含有硫酸盐时，不得使用石灰石集　料或含有碳酸钙的集料。　不宜使用氯盐、硫酸盐等外加剂。当使用盐类早强剂、　防冻剂时应注意对水泥混凝土抗冻性、抗盐冻性的不利作　用，在经实验验证后方可使用。　（２）粉煤灰。　优先选用Ｉ级粉煤灰，且烧失量不超过５％，细度　（４５　ｍ筛筛余）２０％，需水量比≤９５％。　（３）粗骨料。　应使用质地坚硬、耐久、清洁致密的岩石破碎的碎石，不　允许使用质地较差（风化、毛皮、轻物质含量高）的碎石，２～　３粒级混合级配良好。碎石的堆积密度应≥１　５００　ｋ昏／ｍ’，空　隙率＜４０％，骨料最大粒径不宜大于３１．５　ｍｍ，以２６．５　ｍｍ　为宜。坚固性≤５％，压碎指标≤１０％，含泥量≤０．５％，泥块　含量为零。　（４）砂。　应选用质地坚硬、耐久、洁净的不低于Ⅱ级的天然河砂，　细度模数《２．６的中砂，级配合格，含泥量≯２％，泥块含量　≯０．５％，坚固性＜８％。　（５）水。　清洁水（ｐＨ≥４，无油污，盐含量≤０．００５　ｍｇ／ｍｍ　，硫酸　盐含量≤０．００２　７　ｍ　ＩＴｌｎｌ　）。　（６）外加剂。　宜选用优质的引气剂和高效减水剂。建议选用ＳＪ一２　或ＤＨ９引气剂，高效减水剂选用ＵＮＦ一５或ＦＤＮ萘系高效　减水剂（减水率≥１７％）。　（７）纤维。　由研究单位根据工程实际指定。　４高耐久性混凝土配合比设计要求　必须满足的本要求：工作性合格，拌合物坍落度为２５—　５０　ｍｌｎ（滑模摊铺施工速度０．５—２．０　ｍ／ｍｉｎ），振动粘度系数　２００—５００　Ｎ・Ｓ／ＩＩｌ２，抗弯拉强度　≥５．０　ＭＰａ，弯拉弹性模量　≥３０　０００　ＭＰａ；耐久性要求按抗盐冻和严寒地区潮湿环境、　较严酷程度作用设计，以含气量、Ｗ／Ｃ及最小水泥用量和最　大胶凝材料用量来控制，具体要求为：含气量为（５．５±　０．５）％，Ｗ／Ｃ￣Ｏ．４０，最小胶凝材料用量３６０　ｋｅ／ｍ。（其中最　小水泥用量≥２８Ｏ　ｋｇ／ｍ　），最大胶凝材料用量≤４５Ｏ　ｋ　ｍ　。　高耐久性混凝土配合比设计应符合最紧密堆积原理和　最佳浆骨比的要求，具体配置方法如下。　水泥混凝土路面用高耐久性混凝土的原材料技术要求、　配合比设计应符合ＪＴＧ　Ｆ３０—２００３（公路水泥混凝土路面施　工技术规范》中相应规定，并按下述方法确定骨料的最佳级　配、最佳砂率和最佳骨浆比。　混合骨料参数确定：将两种或两种以上的单粒级粗骨　（下转第４７页）　收稿日期：２００９—１２—２８　作者简介：郝晓冬（１　９６７一），女，高级工程师，黑龙江省公路勘察设计院总工办主任工程师。　・４４・

２００６年第ｌ期　（总第１４３期）　黑龙江交通科技　

ＨＥｌＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ｄｌＡＯＴ０ＮＧ　ＫＥＪｌ　Ｎｏ．１，２００６　（＇Ｓｕｍ　Ｎｏ．１４３）　

寒冷地区水泥混凝土路面最小抗冻厚度的探讨　

朱云斌　，程纪敏　

（１．伊舂市交通局；２，龙建路桥股份有限公司第三工程处）　

摘要：寒冷地区公路路面的冻胀问题往往被忽视，由于受资金所限而减薄路面厚度的作法是不可取的。　

路面抗冻厚度不足，导致路面冻害损坏，影响路面的耐久性。本文采用原哈尔滨建工学院热传导理论和力　

平衡原理模拟计算水泥混凝土路面的抗冻厚度，借以探讨寒冷地区的路面抗冻厚度问题，提高对寒冷地区　

水泥混凝土路面抗冻厚度的认识，达到延长路面使用寿命的目的。　

关键词：冻胀；防冻厚度计算；验证　

中图分类号：Ｕ４１６，２１６　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２ｏｏ６）Ｏｌ一００２３—０３　

Ａ　ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｓｔ　ａｎｔｉｆｒｅｅｚｉｎｇ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　

ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ａｔ　ｃｏｌｄ　ａｒｅａ　

ＺＨＵ　Ｙｕｎ－ｂｉｎ　，ＣＨＥＮＧ　Ｊｉ～ｍｉｎ２　

（１，Ｔｈｅ　Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｙｉｃｈｕｎ　Ｃｉｔｙ；２．Ｔｈｅ　Ｔｈｉｒｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｌｏｎｇｉ　ｉａｎ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｌｔｄ．）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｒｏｓｔ　ｈｅａｖｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｏｆｔｅｎ　ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｌｄ　ａｒｅａ．Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｐａｖｅ—　

ｍｅｒｉｔ　ｉｓ　ｉｎａｄｖｉｓａｂｌｅ．Ｓｈｏｒｔａｇｅ　ｏｆ　ａｎｔｉｆｒｅｅｚｉｎｇ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｗｉｌｌ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｆｒｅｅｚｉｎｇ　ｄａｍａｇｅ　ａｎｄ　ｗｉｌｌ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｖｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　

浅述冬季混凝土路面的施工措施

刘晓杰晁延红

(巩义市公路工程处，河南巩义451200)工程技术

l}i亳要】北方地区冬季寒冷，由于工期的要尜，不得不进行混凝土路面的冬季施工。本文就滠凝土冻害的原因及影响因素，结合作者的施工经验谈如何才能更好地采用最经济、合理、可行的冬季施工方法，来获得优良的施工质量。陕键i司】冬季混疑土；路面；施工措施

由于混凝土路面具有许多优越性，近年已在城区迅速发展起来。

我区地处北方，冬季气温较低，由于工期紧，不得不在冬季施工。混

凝土路面在冬季施工往往遭受冰冻侵害，影响工程质量。本文就混凝

土冻害的原因及影响因素进行了分析，并结合这几年我在冬季施工中

的经验谈谈应采取的防冻措施。1混凝土冻害原因

混凝土路面应尽可能在高于5℃的气温条件下施工。因为其强度增

长主要靠水化作用，水结冰时，水化作用停止，而且水结冰时，体积会

膨胀，促使混凝士结构松散破坏，因此，当昼夜平均气温低于一S℃

时，应停lE旌工。当昼夜平均气温在S℃至一S℃之间，则应采取措施

加以保护方能施工。2混凝土冻害的影响因素

影响道路混凝土面层冻融破坏的原因比较复杂，大致如下：

1)内部因素：如骨料、水泥、外加剂、水灰比、单位用水量、含

气量、配合比，即混凝土本身的质量。2)外部因素：如冻融温度、冻融速度、湿润条件、冻融循环次数，

即影响混凝土的工作环境条件。3)构造因素：如有筋无筋、体积大小、厚薄、排水措施等。

4)施工因素：如配合比、拌合、浇捣、养护条件等。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，主要因素如下：

1)混疑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。2)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。

3)混凝士在施工和养护阶段的主要影响因素：如配合比不严、水灰比过大、人工拌和不均、振捣不密实、不注意显润养护等等。尤其在