预制箱梁冬季施工浅析__墨水学术,论文发表,发表论文,职称论文,名

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:132

副标题#e#摘要：本文结合郑西客运专线桥梁工程实例，较为详细地介绍了高速客运专线大型箱梁冬季施工的关键要点，提出了冬季施工的质量保证措施，具有较普通的借鉴意义。
　　关键词:混凝土箱梁；冬季施工；预制；养护；措施
　　1前言
　　根据《铁路混凝土工程施工技术指南》和《铁路混凝土与砌体工程施工规范》规定,冬季施工是指根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土及砌体工程的施工。受工期制约和各种因素的影响,许多工程的混凝土冬季施工不可避免,为了保证冬季施工和预制混凝土箱梁的质量,对混凝土箱梁的预制采取了调整配合比、蒸汽养护等技术措施。
　　2低温对混凝土的影响
　　冬季施工中,混凝土在低温下硬化是一个多种因素共同作用的复杂过程。新浇混凝土初凝后,水泥处在缓慢的水化胶凝期间,强度也在缓慢增长,温度继续下降,混凝土就会遭受冻害。当气温低于5℃时,与常温相比混凝土强度增长缓慢,这时混凝土凝结时间要比15℃条件下延长近3倍。
　　负温条件下,混凝土中的游离水开始结冰,冰晶逐渐聚成较大的扁平冰聚体,引起水分在混凝土中的重新分布,由于冰晶体积膨胀而排挤凝胶体和水泥颗粒,破坏了水泥水化新形成的结晶骨架。同时由于粗骨料和钢筋的导热系数较大,总是首先冷却,因此大量的冰聚体聚集在骨料和钢筋的周围,混凝土越密实,毛细现象越完善,水分的转移和冰聚体的形成越加剧。一旦混凝土转入正常温度,冰聚体消融,就在原来位置上留下了空隙,给混凝土造成了严重的物理损害,即混凝土结构遭到冻胀破坏。
　　因此,冬季进行混凝土施工,最重要的工作就是做好温度控制,为冬季浇筑混凝土创造一个正温养护环境,防止因受冻产生的混凝土冻胀、裂缝、结构疏散、表面泛霜等质量问题。
　　3施工前的准备工作
　　依据《客运专线预制梁高性能混凝土暂行技术条件》，凡混凝土灌注现场昼夜平均气温连续三天低于+5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土工程按冬季施工有关规定执行。在冬季施工条件下，拌合用水、砂、石集料等应符合下列要求：
　　（1）当气温在0℃～-5℃时
　　水加温到35℃；
　　砂、石集料应通蒸汽加热到5℃以上；
　　混凝土出拌合机温度不低于+10℃，入模温度不低于+5℃；
　　混凝土罐车用保温罩包裹，力争使混凝土在运输过程中热量损失最少。
　　（2）当气温在-5℃～-10℃时
　　水加温到50℃，或对骨料加热到10℃；
　　砂、石料与热水先拌匀后，再加水泥搅拌；
　　混凝土出拌合机温度不得低于15℃，入模温度不低于10℃；
　　混凝土罐车用保温罩包裹，力争使混凝土在运输过程中热量损失最少。
　　根据现场施工经验，在混凝土浇筑前首先要对模板进行升温处理，以便达到混凝土浇筑时对模板温度的要求。一般采用的可行有效的办法是利用混凝土蒸气养护的装备和设施，直接将制梁台座连同模板全部用保温帆布包裹起来后往棚里直接通入蒸气，大约有半个小时左右模板温度可上升至10℃左右，绝对可以满足施工需要（模板顶面一般不做处理，因为根据施工经验，一般情况下通蒸气后，其温度是可以满足要求的）。对于保温棚的搭设，可直接利用侧模板的边模，在其上焊接钢管立柱，然后用钢筋加密，做成网格状骨架，把保温帆布直接挂到钢筋骨架上，这样做的好处是既方便施工又能降低成本，而且保温的效果也十分理想，然后将事先做好的保温罩安装到模板上。注意，保温罩因为过大，所以一般情况要将其做成两扇拼装的形式，即20米一截；也可以做成三扇拼装的，但是这样的话会给龙门吊作业带来额外的工作量，而且安装时不宜对正，蒸气养护时容易漏气，可能会导致棚内温度偏低。
　　在保温棚的端部需要安装活动的保温布，可以方便拆卸。因为活动的保温布不会影响以后的内模拆除以及#p#副标题#e#抽拔棒的抽出和钢绞线穿束，在这些工序作业时将其拆除，作业完毕后立即封闭。
　　4混凝土的拌制
　　（1)采用暖棚法进行混凝土拌和,蒸汽锅炉供热,在搅拌机棚内设置暖气片,确保拌合机楼内温度保持在5℃以上。
　　（2)拌合水,拌合水采用锅炉蒸汽加热法,每个拌合站设有2套2t蒸汽锅炉和加热池,加热池内设M形蒸汽管对拌合水加热,加热池一端用逆流闸阀连接进水管,一端连向拌合机,设置成全封闭隔热式水温加热至60℃,要求水温准确,并能根据混凝土出罐和入仓温度及时调整水温。
　　（3)混凝土的搅拌需要二次投料进行搅拌，二次投料的顺序为先投入砂子、粉煤灰以及磨细矿渣粉，然后投入热水和减水剂进行搅拌，最后投入碎石搅拌，搅拌时间要延长至3分钟。骨料在全封闭料仓内预先采用小火炉加热保温,保证原材料使用前的初始温度符合要求。
　　（4)严格遵行现场试验室的冬季施工配合比施工,对出罐混凝土要经常检查温度及和易性,如果差异较大,应检查水温、投料顺序和骨料含水率,及时进行调整。
　　（5)混凝土输送罐车外部包裹帆布保温套,混凝土运至浇筑现场,对其出仓温度必须进行监测每2h监测1次,并与其出机温度监测相对应,计算在运输途中温度降低值,混凝土出仓温度不得低于10℃,防止混凝土热量散失、离析、坍落度变化。
　　5混凝土浇筑
　　在混凝土入模浇筑时要严把振捣关，事先把振捣棒用防水胶带做好标记，方便振捣作业。冬季施工时因为环境温度较低，模板虽然已用蒸气加热，可是毕竟还是冬季，所以在和模板接触后混凝土的温度会骤降，导致其塑性降低，流动性变差，而且由温差产生的温度应力会导致温度裂缝的出现，温度应力包括内约束应力和外约束应力。内约束应力是指结构内部某一构件单元，在非线形温差作用下纤维间温度不同，引起的应变不同而受到约束引起的应力；外约束应力是指结构内部各构件因温度不同产生变形受到的约束后结构外部超静定约束，无法实现自用变形引起的应力。因此，还需采取下列措施：
　　（1)混凝土浇筑时先用养护罩罩住台座侧模,罩内通蒸汽保温,确保梁体上层混凝土浇筑时,下层混凝土温度不低于5℃。
　　（2)混凝土泵送过程中,用保温材料包覆混凝土输送管道。
　　6混凝土的蒸汽养护
　　在混凝土浇筑完毕后对暴露面要用塑料薄膜进行紧密覆盖，尽量减少暴露时间，防止表面水分蒸发。暴露面混凝土初凝前，卷起覆盖物，用抹子搓压表面至少二遍，使之平整后再次覆盖。此时应注意覆盖物不要直接接触混凝土表面，直至混凝土终凝为止。此后立即进去蒸汽养护阶段。蒸汽养护分为四个阶段：即蒸气养护，分静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停时间为：4～6小时；（静停时间从梁体混凝土全部灌注完毕后起算，同时应考虑混凝土的实际初凝时间），静停时间应保持环境温度不低于50C。升温速度不得超过每小时10°C。恒温期间混凝土内部温度不宜超过600C，最大不得超过650C。恒温温度控制在45～50°C之间，混凝土强度达到设计拆模强度方可拆模，并结束恒温时间，开始降温。降温速度不大于100C。拆模时梁体表面温度与自然环境温度之差不得大于15℃。
　　在蒸汽养护阶段要及时测温，随时掌握混凝土的温度变化情况。对于混凝土芯部温度的观测，是在浇筑时预先埋设测温芯片，在浇筑后直接用芯片测温。根据现场施工经验，一般混凝土可在浇筑后48小时左右达到最高温度，如图1所示。
　　
　　所以一般情况下，升温阶段大约需要24～28个小时左右，然后进入恒温阶段，这个阶段的持续时间要依混凝土的温度变化情况来定。此后是20个小时左右的降温阶段。蒸汽养护时预制箱梁C50的混凝土在4天时间内可达到40Mpa以上，完全满足预初张拉的强度要求。
　　
　　蒸气养护完毕后可拆除蒸养棚、内模、端模，钢绞线穿束后可进行张拉作业，将#p#副标题#e#箱梁移至存梁台座上后开始经入自然养护阶段。
　　7结语
　　预制梁冬季施工质量控制的关键是混凝土施工的温度控制，从现场试验室配合比、原材料和机械设备的保温措施到施工各个环节的现场管理，都以温度控制为中心。本文结合郑西客运专线桥梁工程实例，着重分析了高速客运专线大型箱梁混凝土的冬季施工方法，有很强的可操作性。实践证明，预应力混凝土箱梁冬季施工时，只要采用适当的施工方法，避免新浇混凝土早期侵冻，使外露混凝土与冬季气温保持较小温差，也会取得像在常温下施工时的效果。蒸汽养护技术不仅可以使混凝土在低温下不受冻害，还可以加快混凝土强度的增长，大大缩短箱梁预制周期，加快工程进度。
　　参考文献：
　　[1]《京沪高速铁路暂行规定》铁建设[2004]157号
　　[2]《铁路桥涵设计规范》
　　[3]《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》
　　[4]《铁路混凝土结构耐性设计指南》铁建设[2005]157号
　　[5]《铁路工程抗震设计规范》（GB50111—2006）
　　[6]刘剑.预应力混凝土连续箱梁裂缝的防治.山西建筑，2007,33(24)