淺談鐵路簡支箱梁預(yù)制冬季施工技術(shù)

楊月濤

摘要：本文以北方冬季某客運(yùn)專線32m和24m簡支箱梁預(yù)制施工為基礎(chǔ)，闡述了冬期寒冷季節(jié)施工原材料要求、設(shè)備配置、控制措施等，供以后混凝土冬季施工參考。

關(guān)鍵詞：箱梁預(yù)制；冬期混凝土施工；溫度；鋼筋混凝土

1.前言

冬期混凝土施工是指根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁鉁刭Y料，環(huán)境晝夜平均氣溫連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于-3℃時(shí)混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及砌體工程施工。在東北地區(qū)因寒冷季節(jié)較長，同時(shí)由于受工期制約，冬季施工是不可避免的。當(dāng)環(huán)境溫度降到5℃時(shí)，只要采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，避免新澆混凝土早期浸凍，使外露混凝土與冬季氣溫保持較小溫差，也會取得非冬期施工的效果，完全可以保證混凝土的施工質(zhì)量。

2.冬期施工前準(zhǔn)備工作

（1）加強(qiáng)對攪拌站的保溫防護(hù)，上、下水管道的檢修、防護(hù)。

（2）加強(qiáng)鍋爐房等供暖設(shè)備的維修保養(yǎng)工作，確保正常供暖，各供暖管溝要進(jìn)行一次徹底的檢查，排除隱患。另外，要注意供暖燃料的儲備，統(tǒng)一使用低硫低灰粉的優(yōu)質(zhì)煤。

（3）提早準(zhǔn)備冬期施工用原材料，尤其要提早備足至少三個月的混凝土用砂石料，以防冬期購砂困難或臨時(shí)進(jìn)料因含水過大而結(jié)成冰塊，無法使用。冬季用外加劑（早強(qiáng)劑、防凍劑）要及早與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，安排試驗(yàn)，確保冬季施工外加劑的數(shù)量和質(zhì)量。

（4）冬季施工技術(shù)準(zhǔn)備：應(yīng)組織學(xué)習(xí)冬季施工技術(shù)規(guī)程，提前做好防凍劑必試項(xiàng)目試驗(yàn)。

3.冬期施工技術(shù)控制

3.1混凝土配合比

主要適用于在0℃左右的混凝土施工。具體做法：

①選擇早強(qiáng)硅酸鹽水泥，試驗(yàn)結(jié)果表明該水泥水化熱較大，且在早期放熱產(chǎn)生強(qiáng)度最高，一般3天抗壓強(qiáng)度大約相當(dāng)于普通硅水泥7天的強(qiáng)度，效果較明顯。

②盡量降低水灰比，稍增水泥用量，從而增加水化熱量，縮短達(dá)到齡期強(qiáng)度的時(shí)間。

③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下，加入引氣劑后生成的氣泡，相應(yīng)增加了水泥漿的體積，提高拌和物的流動性，改善其粘聚性及保水性，緩沖混凝土內(nèi)水結(jié)冰所產(chǎn)生的水壓力，提高混凝土的抗凍性。

④摻加早強(qiáng)外加劑，縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，提高早期強(qiáng)度。應(yīng)用較普遍的有硫酸鈉（摻用水泥用量的2%）和MS-F復(fù)合早強(qiáng)試水劑（摻水泥用量的5%）。

⑤選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數(shù)和周圍砂漿膨脹系數(shù)相近。

3.2原材料要求

（1）水泥

選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號不宜低于42.5級，水泥用量一般不小于300Kg/m3，水灰比不大于0.6。另外出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度偏低，懷疑水泥實(shí)際標(biāo)號與出廠標(biāo)號不符，出廠時(shí)間超過兩個月，水泥有結(jié)塊現(xiàn)象等情況時(shí)應(yīng)檢查水泥質(zhì)量。

（2）骨料

冬期施工中骨料要求沒有冰塊、雪團(tuán)、要求清潔，級配良好，質(zhì)地堅(jiān)硬，不應(yīng)含有易凍壞的礦物，不應(yīng)含有有機(jī)物質(zhì)，冬期施工混凝土的骨料應(yīng)采取架棚等覆蓋措施，防止凍結(jié)，儲備地點(diǎn)應(yīng)選擇地勢較高不積水的地方。

抗凍混凝土所用原材料應(yīng)符合下列規(guī)定：

①選用連續(xù)級配的粗骨料，其含泥量不得大于1.0%，泥塊含量不得大于0.5%。

②細(xì)骨料含泥量不得大于3.0%，泥塊含量不得大于1.0%。

③混凝土所用的粗骨料和細(xì)骨料均應(yīng)進(jìn)行堅(jiān)固性試驗(yàn)，并應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.3混凝土攪拌

（1）冬期施工混凝土原材料攪拌時(shí)需要加熱，經(jīng)計(jì)算在自然氣溫不低于-8℃時(shí)，只加熱拌和水就能滿足拌和物的溫度要求（自然氣溫低于-8℃時(shí)我們將采取將原材料放置在封閉房間，房間內(nèi)供暖的方法提高原材料的溫度來保證原材料的入樓溫度），加熱溫度可參考《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》

（2）混凝土投料及攪拌

冬期攪拌混凝土的合理投料順序應(yīng)與材料加熱條件相適應(yīng)。先投入骨料和加熱水，待攪拌一定時(shí)間后溫度降低40℃左右時(shí)（水溫80℃時(shí)），再投入水泥繼續(xù)攪拌到規(guī)定的時(shí)間，要絕對避免水泥假凝現(xiàn)象。每班第一盤混凝土攪拌前，先用熱水預(yù)熱攪拌機(jī)2分鐘。攪拌時(shí)間以最后一種材料投入攪拌機(jī)開始計(jì)算，攪拌時(shí)間一般較正常溫度攪拌延長50%左右。

投料時(shí)要注意不要把冰雪或凍團(tuán)骨料裝入攪拌機(jī)內(nèi)，避免給拌合物溫度帶來很大的損失。而且大于8cm的凍塊很難通過攪拌被粉碎和融化，熱量尚未平衡的凍團(tuán)骨料除給混凝土成型帶來困難外更主要的是影響混凝土的質(zhì)量。

（3）拌和設(shè)備保溫

對拌和站的料倉、輸送帶及拌和倉采用彩鋼瓦和蓬布進(jìn)行封閉保溫處理并設(shè)置熱水罐或火爐。

3.4混凝土運(yùn)輸

如果混凝土在運(yùn)輸至澆注地過程中發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象時(shí)，澆注前進(jìn)行人工二次拌合。為防止混凝土坍落度的變化，運(yùn)輸工具除保溫防風(fēng)外，還應(yīng)嚴(yán)密、不漏漿、不吸水。在施工中，我們采用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送混凝土?；炷凉捃嚥捎门锊己屯凉げ及?，盡量減少中間倒運(yùn)環(huán)節(jié)，縮短運(yùn)輸時(shí)間，減少混凝土運(yùn)輸過程中的熱量散失。

3.5冬期混凝土澆注

冬期混凝土澆注前清除模板和鋼筋上的冰雪及污垢，澆注前應(yīng)采取防風(fēng)、防凍保護(hù)措施，模板底面和側(cè)面直接通蒸汽對模板進(jìn)行預(yù)熱和保溫，頂面搭設(shè)棚架（我梁場采用梁頂覆蓋蒸養(yǎng)棚的方法、如圖在蒸養(yǎng)棚四周在懸掛帆布進(jìn)行四周保溫），混凝土澆筑采用從中間向兩邊全斷面澆筑的方法減少混凝土的散熱面積。已澆注層的混凝土溫度，在被上一層混凝土覆蓋前不應(yīng)降至熱工計(jì)算的數(shù)值以下，且不得低于2℃。

混凝土入模前，專用設(shè)備測定混凝土的溫度、坍落度、含氣量及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合設(shè)計(jì)或配合比要求的混凝土方可入模澆筑?；炷涟韬臀锶肽囟炔坏玫陀?0℃。

3.6混凝土養(yǎng)護(hù)

冬期混凝土的養(yǎng)護(hù)采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。

（1）蒸養(yǎng)系統(tǒng)

采用額定蒸發(fā)量4t/h，工作壓力1.25Mpa的鍋爐。其使用程序?yàn)椋汉鏍t→煮爐→升火→供汽→正常運(yùn)行。

蒸養(yǎng)管道：主管道采用φ60mm鋼管、支管道采用φ42mm鋼管，蒸發(fā)管采用φ15mm鋼管，供汽量和蒸發(fā)量平穩(wěn)通過內(nèi)桿式楔型閥調(diào)節(jié)，蒸汽養(yǎng)護(hù)管道如右圖所示。

蒸養(yǎng)罩：箱梁進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)直接采用蒸養(yǎng)罩覆蓋嚴(yán)實(shí)。蒸養(yǎng)罩采用密封性高、隔熱好、安拆方便的專用雙層屏蔽罩。采用計(jì)算機(jī)及遠(yuǎn)程溫度傳感器自動控制蒸汽管道上的電磁閥開合，以控制養(yǎng)護(hù)罩內(nèi)的溫升速度和溫度的高低。蒸養(yǎng)棚如右圖所示。

測溫計(jì)：采用壓力式指示溫度計(jì)，測溫范圍0～100℃，精度等級1.5級。

測溫計(jì)的布置：箱梁兩外側(cè)、兩端及跨中各布置一塊，孔道布置一塊，梁頂和梁底各布置四塊，箱內(nèi)兩端各布置一塊。溫度傳感器安裝牢靠，位于梁體外側(cè)、箱內(nèi)高度的中部位置，其它部分離混凝土面或模板5～10cm左右。

（2）混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)

梁體混凝土灌注完畢后，立即覆蓋養(yǎng)護(hù)罩，在棚內(nèi)進(jìn)行二次收抹，收抹完成后馬上對箱梁頂面進(jìn)行通汽養(yǎng)護(hù)。

采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，實(shí)施跟蹤養(yǎng)護(hù)，使蓬溫與梁體內(nèi)水化熱相適應(yīng)。蒸汽養(yǎng)護(hù)全過程分為靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段，降溫階段要保證梁體的混凝土強(qiáng)度在60﹪以上方可停止。

序號階段說明

1靜停在混凝土澆筑時(shí)通底板2個管道、腹板4個管道的蒸汽，澆筑完成后將蒸養(yǎng)棚下放通頂面2個管道的蒸汽，養(yǎng)護(hù)罩內(nèi)溫度保持5℃以上

2升溫梁體混凝土在灌注完成4h后開始通蒸汽加溫，升溫速度平均每小時(shí)控制在5℃～10℃。

升溫速度應(yīng)視環(huán)境溫度而定，當(dāng)環(huán)境溫度低于15℃時(shí)，每小時(shí)升溫5℃，當(dāng)環(huán)境溫度高于15℃時(shí)，每小時(shí)升溫8℃～10℃。

3恒溫恒溫約24小時(shí)左右，養(yǎng)護(hù)溫度不超過45℃，梁體芯部混凝土溫度應(yīng)控制在60℃以內(nèi)。

4降溫降溫速度在每小時(shí)8℃～10℃，在升、恒、降溫過程中，梁體混凝土芯部、表面、養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)溫度差異均不超過15℃。

（3）冬期養(yǎng)護(hù)容易出現(xiàn)的問題及處理措施

①容易出現(xiàn)的問題

a、混凝土表層受凍變酥，減少構(gòu)件有效截面積。

b、裸露混凝土受凍，使混凝土喪失強(qiáng)度。

c、梁體出現(xiàn)裂紋。

②問題的原因分析

a、模板保溫失效。

b、混凝土覆蓋措施不力。

c、梁體模板保溫不良，拆模后覆蓋不好。

d、養(yǎng)護(hù)方法失當(dāng)，使混凝土產(chǎn)生裂紋。

4.冬季施工保證措施

4.1質(zhì)量保證措施

①建立完善的質(zhì)量保證體系和質(zhì)量管理制度。

②完善質(zhì)檢、試驗(yàn)、測量檢測控制體系，嚴(yán)格執(zhí)行"自檢、互檢和專檢"三級檢驗(yàn)制度。特別是針對冬季施工的特點(diǎn)制定詳細(xì)可行的控制體系。

③加強(qiáng)施工過程控制。

④制定冬季施工的測量、試驗(yàn)檢測、質(zhì)量監(jiān)督預(yù)案。

4.2安全保證措施

①養(yǎng)護(hù)管路和設(shè)備一周檢修一次，電路管理符合用電規(guī)范要求。

②蒸養(yǎng)設(shè)備設(shè)專人負(fù)責(zé)，定期半月檢修一次，嚴(yán)防火災(zāi)、燙傷事故。在危險(xiǎn)的地域設(shè)明顯警告標(biāo)示。

③養(yǎng)護(hù)人員高空作業(yè)要系安全帶，穿防滑鞋。

④人員上下支架或平臺作業(yè)要謹(jǐn)慎小心，在保護(hù)好混凝土成品，保證養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施的同時(shí)，加強(qiáng)個人安全防護(hù)工作，杜絕丟傷、燙傷事故的發(fā)生。