韓莊大橋熱期混凝土施工溫控措施

【摘要】通過南水北調(diào)中線京石段韓莊大橋的施工實踐，對熱期混凝土施工過程中的各項溫度控制措施進行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】熱期；溫度；控制；措施

1.工程概況

韓莊大橋位于河北省滿城縣東于河村東保淶公路上，第三跨一跨跨越南水北調(diào)總干渠，與其夾角為150.19°，設(shè)計汽車荷載等級為：公路—1級，設(shè)計時速為100km/h，大橋為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橋梁全長296m，五跨布置，跨徑為（40+60+90+60+40）m，單幅橋?qū)拑?1.25+2×0.5m防撞護欄，中間空1.0m，全寬25.5m。本橋斜交正做，錯孔布置，橋梁全長為296.5m。位于直線段上，橋面橫坡2﹪，橋面縱坡0.5﹪。橋梁及引線復(fù)建段長度為1773m，引線路基寬24.5m，采用分離式斷面，中央分離帶寬2m。

韓莊大橋上部構(gòu)造采用三向預(yù)應(yīng)力變截面連續(xù)箱梁，由上下行分離的兩個單箱單室箱型截面組成，箱梁頂板寬為12.25m，底板寬為6m，兩側(cè)翼板懸臂為3.125m，箱梁頂板隨路面橫坡變化，底板水平，腹板鉛垂，箱梁高度：主墩支點中心線處梁高為5.2m，跨中及邊墩支點處梁高為2.2m，底板厚80cm，跨中厚30cm，中間按2次拋物線變化設(shè)計，頂板厚均為28cm。腹板在靠近墩頂處為65cm，靠近跨中為40cm，在主墩墩頂設(shè)置一道厚1.8m的中橫梁，在邊墩處設(shè)置一道厚1.6m的中橫梁，在邊跨端部則設(shè)置厚1.4m的端橫梁。連續(xù)箱梁C55混凝土5426.5m3，其中掛籃法懸澆梁段總長360m，混凝土2760.5m3；邊跨現(xiàn)澆段總長220m，現(xiàn)澆混凝土總量2666m3。

2.混凝土施工溫控措施采取的必要性

2.1南水北調(diào)工程通水時間既定，工期緊迫，按照施工總進度計劃，箱梁混凝土施工高峰期在7-9月份。

2.2進入6月份以來，河北省滿城縣氣溫達到39℃及以上持續(xù)高溫，對箱梁混凝土澆筑極為不利。

2.3根據(jù)韓莊大橋工程設(shè)計文件要求，箱梁合攏溫度控制在10℃至15℃之間，并盡量選擇溫度較低時進行合攏，其他混凝土施工無具體溫度控制指標(biāo)要求。

2.4根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）11.10.1.4）：“混凝土的澆筑溫度應(yīng)控制在32℃以下，宜選在一天溫度較低的時間進行”。

3.混凝土溫度計算

持續(xù)氣溫觀測結(jié)果顯示，每天溫度平均值最高的時段為：14：00—16：00，氣溫39℃，水泥60℃，石子溫度32℃，砂子溫度30℃，水溫28℃。砂含水率為4%，碎石含水率1%。

韓莊大橋工程箱梁C55混凝土配合比

材料名稱水水泥砂碎石外加劑砂率坍落度總堿含量

P.O52.5 4.75～26.5聚羧酸 cmkg/m3

用量kg/m314847869711374.7838%171.451

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）附錄J，混凝土施工熱工計算如下：

3.1混凝土拌和物的溫度

混凝土拌和物的溫度按式（J-1）計算

T0=[0.9（WcTc+WsTs+WgTg）+4.2Tw（Ww-Ps·Ws-Pg·Wg）+C1（Ps·Ws·Ts+PgWgTg）

-C2（Ps·Ws+PgWs）]÷[4.2Ww+0.9（Wc+Ws+Wg）] （J-1）

式中：T0——混凝土拌和物的溫度（℃）；

Ww、Wc、Ws、Wg——水、水泥、砂、石的用量（kg）；

Tw、Tc、Ts、Tg——水、水泥、砂、石的溫度（℃）；

Ps、Pg——砂、石的含水率（%）；

C1、C2——水的比熱容（kJ/kg·K）及溶解熱（kJ/kg）。

當(dāng)骨料溫度>0℃時，C1=4.2，C2=0；

當(dāng)骨料溫度≤0℃時，C1=2.1，C2=335。

按式（J-1）計算，混凝土拌和物的溫度T0=37.6℃

3.2混凝土拌和物的出機溫度

混凝土拌和物的出機溫度按式（J-2）計算

T1=T0-0.16（T0-Tb） （J-2）

式中：T1——混凝土拌和物的出機溫度（℃）；

Tb——攪拌機棚內(nèi)溫度（℃），考慮機械散熱，按41℃計算。

按式（J-2）計算，混凝土拌和物的出機溫度T1=38.2℃

3.3混凝土拌和物經(jīng)運輸至成型完成時的溫度

混凝土拌和物經(jīng)運輸至成型完成時的溫度按式（J-3）計算

T2= T1-（αt + 0.032n）（T1-Ta） （J-3）

式中：T2——混凝土拌合物經(jīng)運輸至成型完成時的溫度（℃）；

t——混凝土自運輸至澆筑成型完成的時間（h）；

n——混凝土轉(zhuǎn)運次數(shù)；

Ta——運輸時的環(huán)境氣溫（℃）；

α——溫度損失系數(shù)（h-1m），當(dāng)用混凝土攪拌輸送車時，α=0.25；當(dāng)用開敞式大型自卸汽車時，α=0.20；當(dāng)用開敞式小型自卸汽車時，α=0.30；

當(dāng)用封閉式自卸汽車時，α=0.10；當(dāng)用手推車時，α=0.50。

根據(jù)前期混凝土施工統(tǒng)計，混凝土施工運距為5.5km，8m3混凝土罐車運輸混凝土至澆筑成型完成的時間平均需要0.6小時，t=0.6h，α=0.25，n=1。

根據(jù)式（J-3）計算，T2=38.3℃，混凝土澆筑溫度超出規(guī)范要求，必須采取相應(yīng)的措施予以控制。

根據(jù)式（J-1），式（J-2）計算，混凝土出機溫度控制不大于30℃時，可滿足規(guī)范混凝土澆筑要求。

實際施工時的控制指標(biāo)為：石子溫度控制在27℃及以下，砂子溫度控制在25℃及以下，水泥穩(wěn)定控制在40℃及以下，水溫控制在8℃及以下，相應(yīng)的混凝土澆筑溫度為28.3℃，與實測溫度基本一致，滿足設(shè)計要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

4.混凝土施工溫控措施

4.1混凝土拌合溫控措施

1）水溫控制

改造蓄水池，將水池體積縮小，滿足蓄水量30m3，用彩條布和防曬布封閉；混凝土采用冰水拌合。購買商品冰塊，混凝土開倉前2小時，自水井新抽蓄水，人工破碎向水池加碎冰。根據(jù)實測，新抽井水溫度為25℃，按照冰與水體積比1：1摻加，可將水溫降至8℃。每倉混凝土澆筑結(jié)束后，將池中水抽干。

2）搭設(shè)拌合站遮陽棚

拌和站上料皮帶及下料斗采用剛性骨架敷設(shè)防曬布遮蔭，拌和站底層的外加劑儲備罐及水罐四周搭設(shè)防曬布遮陽棚，防止日光直射。

3）搭設(shè)骨料遮陽棚

在拌合料場搭設(shè)砂石骨料鋼管架遮陽棚兩個，混凝土澆筑前3天向棚內(nèi)轉(zhuǎn)運堆存骨料以防陽光暴曬，混凝土開倉前5小時向骨料噴灑冰水降溫。骨料堆存量以每倉混凝土需求量的1.5倍備存。

粗骨料和細(xì)骨料分別搭設(shè)遮陽棚，體積為15m×8m×8m（長×寬×高），共可堆存骨料512m3，足以滿足兩倉混凝土澆筑需求量。

4）水泥降溫

①選用水化熱較低的52.5普通硅酸鹽水泥；

②水泥儲存罐外包裹一層白帆布反射陽光，降低吸熱率，每天高溫時段用高壓泵噴灑冰水降溫；

③增加水泥罐儲存P.O52.5水泥，提前儲備7～10天的水泥用量，使水泥溫度有足夠的時間降低，遵循“先到先用”的原則；

采取本措施后，水泥溫度有效地降至40℃以下。

5）攪拌室降溫

拌合站攪拌室面積約為20m2，在室內(nèi)安裝2P空調(diào)制冷，控制攪拌室內(nèi)溫度不高于20℃， 拌和混凝土前，用冰水沖洗拌和設(shè)備。

4.2混凝土運輸溫控措施

混凝土運輸罐車包裹白帆布以反射陽光，降低罐車的吸熱率?；炷翝仓坝帽畤姙?，充分濕潤帆布。安排專人聯(lián)絡(luò)、指揮交通，縮短混凝土運輸時間；加強拌和站與現(xiàn)場的信息溝通，做到即拌即用，防止運輸過程中拌和物溫度上升。

4.3混凝土倉面溫控措施

1）加快混凝土入倉速度，薄層多循環(huán)澆筑，縮短混凝土層間覆蓋時間，減少倉面混凝土在空氣中暴露時間，提高施工效率，縮短混凝土澆筑時間；

2）合理安排混凝土澆筑時段，盡量避開日照高溫時段，減少太陽直射對倉面混凝土溫度的升高；

3）開倉前向倉面噴灑加冰水以降低鋼筋、模板等鐵件的溫度，同時降低了倉面的溫度；

4）混凝土澆筑完成收面結(jié)束后盡快開始養(yǎng)護，養(yǎng)護用土工布覆蓋并包裹四周模板，長流水養(yǎng)生；

5）模板拆除時，先松動模板，保證模板與混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)留2-3cm間隙，使混凝土溫度緩慢下降，防止混凝土溫度突降造成裂縫。

4.4溫度觀測

每班安排2人每1小時測定一次環(huán)境溫度、水溫、骨料溫度，每1h測一次混凝土出機口溫度和坍落度等參數(shù)。根據(jù)溫度觀測結(jié)果決定是否需要調(diào)整、加強溫控措施。

5.結(jié)束語

實踐證明，韓莊大橋高溫時段箱梁混凝土澆筑采取的一系列溫控措施達到了預(yù)期的效果，檢驗結(jié)果顯示，混凝土無裂縫?？⒐を炇諘r經(jīng)專業(yè)檢測公司對全橋檢測鑒定，各項指標(biāo)滿足設(shè)計及規(guī)范要求。