西藏自治区地处青藏高原腹地，受强烈地壳运动影响，自然条件极为复杂。特殊的地理、地质和气候等自然条件，给区内公路建设和维护带来极大困难。尤其是高寒（年平均气温低于０℃，极端最低气温－３６℃～－４５℃），高温差（极端昼夜温差达７０℃以上），高湿差（常年干旱，但时常伴有短时急风暴雨）、高盐碱（土壤中普遍存在ＳＯ２－４ 、Ｃｌ－、Ｍｇ２＋ 等侵蚀性介质）、高紫外线照射以及高温极不稳定多年冻土。这些严酷恶劣的环境条件对公路工程材料的耐久性构成了严重威胁，致使大部分已建公路桥梁的有效使用寿命大幅度降低，需要不断地维修与重建。这不仅严重影响了交通运输，而且形成了巨大的维修养护成本。
一般来说，提高混凝土结构的耐久性措施包括：在设计施工图和相应说明中，必须标明水胶比等与耐久混凝土相关的重要参数和要求；结构耐久性有关的结构构造措施与裂缝控制措施；结构耐久性有关的施工质量要求，特别是混凝土的养护方法（包括温度和湿度控制与养护期限）以及保护层厚度的质量控制与质量保证措施；结构使用阶段的定期维修与检测要求；采用的结构类型、结构布置和结构构造应尽可能有利于阻挡或减轻环境对结构的作用，便于施工并有利于保证施工质量，便于工程今后使用过程中的检查和维修。因此，开展高寒地区的混凝土耐久性的施工与养护技术研究是非常有必要的。
１ 工程概况
青藏公路格尔木～拉萨段改建完善工程第三合同段，桥梁起讫桩号为Ｋ３０４５＋９６９．５０～Ｋ３０４８＋１７６．４９，桥梁全长为２ ２０６．９９ｍ，桥梁下部为Ｃ３０水下混凝土钻孔灌注桩基础，双柱式墩台；上部为Ｃ５０钢筋混凝土后张法预应力箱梁；桥面采用１０ｃｍ厚Ｃ５０水泥混凝土铺装三涂ＦＴＹ—Ｉ型防水剂，上铺９ｃｍ 的ＡＣ１６中粒式沥青混凝土罩面，两侧设Ｃ３０水泥混凝土防撞护墙。青藏公路改建工程三标段地处于青藏高原腹地，昆仑山与唐古拉山之间，线路行走于风火山低山丘陵区如图１所示。
桥梁地处海拔高度约４ ７００ｍ，属高原、高寒、低氧的荒漠地区和常年冻土区，气候多变，该路段为减少路基受冻土的影响，采用以桥代路的方式。为适应该地区的温度环境，采用多跨简支梁，单跨２０ｍ，每跨由９片箱梁组成，箱梁采用后张预应力。同内地工程相比，青藏公路运营环境十分恶劣，其混凝土工程在使用过程中要遭受各种自然因素（如冻融破坏、硫酸盐侵蚀、风沙磨蚀等）的破坏作用，易受上述环境的多因素协同侵蚀破坏作用，从而导致青藏公路混凝土结构的劣化与破坏。因此，要保障混凝土工程的设计服务年限，必须有重点地综合考虑其混凝土材料的各种耐久性能，以及从施工、养护［１—４］方面提高混凝土桥梁的耐久性。
２ 合理的施工技术探讨
耐久混凝土施工中，需要重点保证质量并采取专门措施的内容有：结构表层混凝土的密实性、均匀性与良好的养护［５—９］，混凝土保护层厚度的准确性，混凝土裂缝控制。由于西藏地区特殊的气候条件，所以必须采用严格的施工工艺才能保证混凝土的质量，具体施工工艺如图２所示。
图２耐久混凝土施工工艺流程
２．１ 原材料质量控制与管理
施工是保证混凝土质量的关键，是结构耐久性设计的组成部分，由于西藏地区特殊的环境，对混凝土的耐久性提出了更高的要求，在混凝土施工过程中应从施工的源头抓起，严把材料质量关，砂、石、水泥、钢筋必须符合质量要求。
２．２ 原材料的保温与加热
当环境温度过低，混凝土拌和物温度无法满足要求时，优先采用加热水的方法，若只加热水还不能满足要求时，可采用同时加热骨料，加热的温度可通过计算和实际试拌确定。水的最高加热温度不宜超过６０℃。当加热水还不能满足要求时，再将骨料均匀地进行加热，但加热温度不高于６０℃。
２．３ 混凝土的拌和
混凝土的拌和集中在拌和站进行，采用具有自动计量上料系统的强制式搅拌机搅拌。搅拌时间一般控制在２～３ｍｉｎ，最长不得超过５ｍｉｎ。混凝土拌和物坍落度根据灌筑工艺要求，按配合比设计严格控制。采用常温养护法生产混凝土时，混凝土拌和物含气量控制一般在３．５％～６．０％；采用蒸养法生产混凝土预制梁或构件时，混凝土拌和物的含气量控制在２％～３％。为满足现场条件确定出高耐久性混凝土的搅拌流程。冬期混凝土施工，为了保证混凝土入模温度，在混凝土搅拌前应进行热工计算，再通过实际试拌确定水和骨料需要预热的最高温度。
２．４ 混凝土的运输
混凝土的运输应考虑对运输机具进行适当地保温，或利用运输车的废气进行加热。运输时间和距离应尽量缩短，装卸次数尽量少，在运输过程中的温度损失不宜超过５℃～６℃。在运输、浇筑过程中的温度和覆盖的保温材料，应符合热工计算的数值，当不符合要求时，可采取提高原材料加热温度，减少装卸次数、缩短运输时间等措施给予调整。为尽量减少运输、现场停留时间和入模过程混凝土热量的损失，混凝土运输允许延续时间见表１。
当气候寒冷时，在运输混凝土拌和物的容器外罩上保温套，混凝土运输至浇筑处的温度与要求不相符时，及时采取措施进行调整。混凝土在运输过程中保证不发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象。
２．５ 混凝土的浇筑
浇筑混凝土应分层进行，其分层厚度应根据混凝土拌制能力、运输条件、浇筑速度、振捣能力和结构要求等条件决定。现浇混凝土结构的分层厚度为２０～３０ｃｍ。预制梁体混凝土浇筑分层厚度不大于２０ｃｍ。同时还要考虑振捣的要求，新拌混凝土的振捣通过排出较大的气泡和保留较大比例的小气泡，可以细化混凝土的气泡体系排出气泡和保留气泡尺寸的差别取决于拌和物、振捣的频率、时间和强度等。
３ 提高混凝土耐久性的合理养护方式试验及分析
３．１ 提高混凝土耐久性的措施研究
根据室内试验和已有研究成果［１０，１１］，采用复掺粉煤灰、硅灰和磨细矿渣粉，并严格控制水泥、粗细骨料的质量，并在混凝土中掺气，以达到提高混凝土耐久性的目的。
３．２ 现场试验
（１）原材料。
水泥采用青海祁连山水泥厂生产的Ｐ．Ｏ５２．５Ｒ水泥，各项技术指标都能满足规范要求；硅灰为Ｓ９５级；磨细矿渣粉为Ｓ９５级；Ｉ级粉煤灰；粗集料采用昆仑山碎石厂５～２０ｍｍ连续级配碎石，５～１０ｍｍ与１０～２０ｍｍ的搭配比例为３０％：７０％；细集料为天然砂中粗砂，细度模数３．６。砂细时砂率降低；引气剂采用重庆油脂化学厂生产的十二醇硫酸钠（简称Ｋ１２粉）。
（２）混凝土配合比的确定。
混凝土配合比见表２。
经过现场调配和坍落度的测试，课题组决定养护试验采用的配合比为编号Ｗ２，见表３所示。
为了了解不同养护条件下对混凝土强度发展的影响，混凝土按同样条件，相同材料及配合比制作试块，试块采用标准试块（１５０ ｍｍ×１５０ ｍｍ×１５０ｍｍ），共１４组，每组３块，每种养护条件下选择４组进行养护。对所有试块混凝土均测量其３ｄ、５ｄ、７ｄ龄期的抗压强度，比较分析强度发展规律。
对每组试块混凝土采用不同的养护方式，然后测量其３ｄ、５ｄ、７ｄ龄期的抗压强度，结果见表４。
从表４初步判断，暖棚养护效果最好，养护剂养护没有达到预期效果。
３．３ 现场养护措施
根据上面的现场不同养护方式对比试验结果，并根据预制梁现场的环境，试验梁主要采用的是暖棚养护及养护剂养护相结合的方式。具体操作方法如下。
（１）搭设暖棚支架。
暖棚平面尺寸按梁水平投影尺寸沿长、宽方向各加宽３ｍ，高度比梁高加高２ｍ。暖棚骨架采用钢管、碗扣式扣件搭设，混凝土施工完成后，再外罩养护罩。养护罩采用帆布加工。暖棚下部预留出入口，以便养护人员出入。
（２）浇筑混凝土。
根据设计固定好模板及钢筋后，浇注单梁混凝土，混凝土施工宜安排在白天，浇筑完成后及时收面。浇筑完后，在混凝土顶部覆盖塑料薄膜及棉被，防止混凝土表面受冻。塑料薄膜覆盖要严密，防止水分散失过快造成混凝土表面开裂。
（３）暖棚养护。
试验梁采用暖棚养护，开通暖风机，通入暖风养护，施工时暖风机设置启动温度５℃，停机温度１０℃，则只需覆盖保湿，不需洒水，养护温度超过１５℃时要定时洒水养护，防止混凝土表面失水开裂。同时定时测量箱梁外部和内部的温度。
（４）拆模后养护。
拆除模板外养护罩、混凝土顶部塑料薄膜，拆除模板。拆模前先关闭暖风机降低墩体温度，防止拆模时混凝土表面与环境温差过大。拆模后，涂抹混凝土养护剂，依次覆盖塑料薄膜、棉被，继续保温保湿养护１４ｄ。１４ｄ后拆除棉被，塑料薄膜覆盖养护３０ｄ，且塑料薄膜覆盖时间越长越好。
４ 工程应用效果
结合现场试验，对采用编号Ｗ２耐久性配合比的混凝土主梁进行外观检查，检查结果如图３、图４所示。
检查后发现：（１）主梁的裂缝明显的减少，裂缝减少的数量为原来数量的８５％以上，表明主梁的抗裂性能得到很大的提高；（２）施工过程中未发现混凝土离析现象，表明拌和物性能很好，能满足施工现场的要求；（３）通过后期的跟踪调查，发现主梁基本无碱化现象出现，主梁的抗碱化能力得到增强；（４）经过对现场混凝土施工进行抽样检验，掺入外加剂的高性能混凝土施工性能良好，其抽取的试样耐久性指标均符合耐久性标准。
一般来说，提高混凝土结构的耐久性措施包括：在设计施工图和相应说明中，必须标明水胶比等与耐久混凝土相关的重要参数和要求；结构耐久性有关的结构构造措施与裂缝控制措施；结构耐久性有关的施工质量要求，特别是混凝土的养护方法（包括温度和湿度控制与养护期限）以及保护层厚度的质量控制与质量保证措施；结构使用阶段的定期维修与检测要求；采用的结构类型、结构布置和结构构造应尽可能有利于阻挡或减轻环境对结构的作用，便于施工并有利于保证施工质量，便于工程今后使用过程中的检查和维修。因此，开展高寒地区的混凝土耐久性的施工与养护技术研究是非常有必要的。
１ 工程概况
青藏公路格尔木～拉萨段改建完善工程第三合同段，桥梁起讫桩号为Ｋ３０４５＋９６９．５０～Ｋ３０４８＋１７６．４９，桥梁全长为２ ２０６．９９ｍ，桥梁下部为Ｃ３０水下混凝土钻孔灌注桩基础，双柱式墩台；上部为Ｃ５０钢筋混凝土后张法预应力箱梁；桥面采用１０ｃｍ厚Ｃ５０水泥混凝土铺装三涂ＦＴＹ—Ｉ型防水剂，上铺９ｃｍ 的ＡＣ１６中粒式沥青混凝土罩面，两侧设Ｃ３０水泥混凝土防撞护墙。青藏公路改建工程三标段地处于青藏高原腹地，昆仑山与唐古拉山之间，线路行走于风火山低山丘陵区如图１所示。
桥梁地处海拔高度约４ ７００ｍ，属高原、高寒、低氧的荒漠地区和常年冻土区，气候多变，该路段为减少路基受冻土的影响，采用以桥代路的方式。为适应该地区的温度环境，采用多跨简支梁，单跨２０ｍ，每跨由９片箱梁组成，箱梁采用后张预应力。同内地工程相比，青藏公路运营环境十分恶劣，其混凝土工程在使用过程中要遭受各种自然因素（如冻融破坏、硫酸盐侵蚀、风沙磨蚀等）的破坏作用，易受上述环境的多因素协同侵蚀破坏作用，从而导致青藏公路混凝土结构的劣化与破坏。因此，要保障混凝土工程的设计服务年限，必须有重点地综合考虑其混凝土材料的各种耐久性能，以及从施工、养护［１—４］方面提高混凝土桥梁的耐久性。
２ 合理的施工技术探讨
耐久混凝土施工中，需要重点保证质量并采取专门措施的内容有：结构表层混凝土的密实性、均匀性与良好的养护［５—９］，混凝土保护层厚度的准确性，混凝土裂缝控制。由于西藏地区特殊的气候条件，所以必须采用严格的施工工艺才能保证混凝土的质量，具体施工工艺如图２所示。
图２耐久混凝土施工工艺流程
２．１ 原材料质量控制与管理
施工是保证混凝土质量的关键，是结构耐久性设计的组成部分，由于西藏地区特殊的环境，对混凝土的耐久性提出了更高的要求，在混凝土施工过程中应从施工的源头抓起，严把材料质量关，砂、石、水泥、钢筋必须符合质量要求。
２．２ 原材料的保温与加热
当环境温度过低，混凝土拌和物温度无法满足要求时，优先采用加热水的方法，若只加热水还不能满足要求时，可采用同时加热骨料，加热的温度可通过计算和实际试拌确定。水的最高加热温度不宜超过６０℃。当加热水还不能满足要求时，再将骨料均匀地进行加热，但加热温度不高于６０℃。
２．３ 混凝土的拌和
混凝土的拌和集中在拌和站进行，采用具有自动计量上料系统的强制式搅拌机搅拌。搅拌时间一般控制在２～３ｍｉｎ，最长不得超过５ｍｉｎ。混凝土拌和物坍落度根据灌筑工艺要求，按配合比设计严格控制。采用常温养护法生产混凝土时，混凝土拌和物含气量控制一般在３．５％～６．０％；采用蒸养法生产混凝土预制梁或构件时，混凝土拌和物的含气量控制在２％～３％。为满足现场条件确定出高耐久性混凝土的搅拌流程。冬期混凝土施工，为了保证混凝土入模温度，在混凝土搅拌前应进行热工计算，再通过实际试拌确定水和骨料需要预热的最高温度。
２．４ 混凝土的运输
混凝土的运输应考虑对运输机具进行适当地保温，或利用运输车的废气进行加热。运输时间和距离应尽量缩短，装卸次数尽量少，在运输过程中的温度损失不宜超过５℃～６℃。在运输、浇筑过程中的温度和覆盖的保温材料，应符合热工计算的数值，当不符合要求时，可采取提高原材料加热温度，减少装卸次数、缩短运输时间等措施给予调整。为尽量减少运输、现场停留时间和入模过程混凝土热量的损失，混凝土运输允许延续时间见表１。
当气候寒冷时，在运输混凝土拌和物的容器外罩上保温套，混凝土运输至浇筑处的温度与要求不相符时，及时采取措施进行调整。混凝土在运输过程中保证不发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象。
２．５ 混凝土的浇筑
浇筑混凝土应分层进行，其分层厚度应根据混凝土拌制能力、运输条件、浇筑速度、振捣能力和结构要求等条件决定。现浇混凝土结构的分层厚度为２０～３０ｃｍ。预制梁体混凝土浇筑分层厚度不大于２０ｃｍ。同时还要考虑振捣的要求，新拌混凝土的振捣通过排出较大的气泡和保留较大比例的小气泡，可以细化混凝土的气泡体系排出气泡和保留气泡尺寸的差别取决于拌和物、振捣的频率、时间和强度等。
３ 提高混凝土耐久性的合理养护方式试验及分析
３．１ 提高混凝土耐久性的措施研究
根据室内试验和已有研究成果［１０，１１］，采用复掺粉煤灰、硅灰和磨细矿渣粉，并严格控制水泥、粗细骨料的质量，并在混凝土中掺气，以达到提高混凝土耐久性的目的。
３．２ 现场试验
（１）原材料。
水泥采用青海祁连山水泥厂生产的Ｐ．Ｏ５２．５Ｒ水泥，各项技术指标都能满足规范要求；硅灰为Ｓ９５级；磨细矿渣粉为Ｓ９５级；Ｉ级粉煤灰；粗集料采用昆仑山碎石厂５～２０ｍｍ连续级配碎石，５～１０ｍｍ与１０～２０ｍｍ的搭配比例为３０％：７０％；细集料为天然砂中粗砂，细度模数３．６。砂细时砂率降低；引气剂采用重庆油脂化学厂生产的十二醇硫酸钠（简称Ｋ１２粉）。
（２）混凝土配合比的确定。
混凝土配合比见表２。
经过现场调配和坍落度的测试，课题组决定养护试验采用的配合比为编号Ｗ２，见表３所示。
为了了解不同养护条件下对混凝土强度发展的影响，混凝土按同样条件，相同材料及配合比制作试块，试块采用标准试块（１５０ ｍｍ×１５０ ｍｍ×１５０ｍｍ），共１４组，每组３块，每种养护条件下选择４组进行养护。对所有试块混凝土均测量其３ｄ、５ｄ、７ｄ龄期的抗压强度，比较分析强度发展规律。
对每组试块混凝土采用不同的养护方式，然后测量其３ｄ、５ｄ、７ｄ龄期的抗压强度，结果见表４。
从表４初步判断，暖棚养护效果最好，养护剂养护没有达到预期效果。
３．３ 现场养护措施
根据上面的现场不同养护方式对比试验结果，并根据预制梁现场的环境，试验梁主要采用的是暖棚养护及养护剂养护相结合的方式。具体操作方法如下。
（１）搭设暖棚支架。
暖棚平面尺寸按梁水平投影尺寸沿长、宽方向各加宽３ｍ，高度比梁高加高２ｍ。暖棚骨架采用钢管、碗扣式扣件搭设，混凝土施工完成后，再外罩养护罩。养护罩采用帆布加工。暖棚下部预留出入口，以便养护人员出入。
（２）浇筑混凝土。
根据设计固定好模板及钢筋后，浇注单梁混凝土，混凝土施工宜安排在白天，浇筑完成后及时收面。浇筑完后，在混凝土顶部覆盖塑料薄膜及棉被，防止混凝土表面受冻。塑料薄膜覆盖要严密，防止水分散失过快造成混凝土表面开裂。
（３）暖棚养护。
试验梁采用暖棚养护，开通暖风机，通入暖风养护，施工时暖风机设置启动温度５℃，停机温度１０℃，则只需覆盖保湿，不需洒水，养护温度超过１５℃时要定时洒水养护，防止混凝土表面失水开裂。同时定时测量箱梁外部和内部的温度。
（４）拆模后养护。
拆除模板外养护罩、混凝土顶部塑料薄膜，拆除模板。拆模前先关闭暖风机降低墩体温度，防止拆模时混凝土表面与环境温差过大。拆模后，涂抹混凝土养护剂，依次覆盖塑料薄膜、棉被，继续保温保湿养护１４ｄ。１４ｄ后拆除棉被，塑料薄膜覆盖养护３０ｄ，且塑料薄膜覆盖时间越长越好。
４ 工程应用效果
结合现场试验，对采用编号Ｗ２耐久性配合比的混凝土主梁进行外观检查，检查结果如图３、图４所示。
检查后发现：（１）主梁的裂缝明显的减少，裂缝减少的数量为原来数量的８５％以上，表明主梁的抗裂性能得到很大的提高；（２）施工过程中未发现混凝土离析现象，表明拌和物性能很好，能满足施工现场的要求；（３）通过后期的跟踪调查，发现主梁基本无碱化现象出现，主梁的抗碱化能力得到增强；（４）经过对现场混凝土施工进行抽样检验，掺入外加剂的高性能混凝土施工性能良好，其抽取的试样耐久性指标均符合耐久性标准。