中铁十六局集团电气化工程有限公司 100018
摘要：结合查干湖生态环境保护项目跨湖大桥工程实践，分析冬季低温对工程施工的影响，主要从调配混凝土拌和温度及混凝土蒸汽养护等方法，总结预应力混凝土现浇箱梁冬季施工混凝土质量控制具体措施。
关键词：现浇箱梁；冬季施工；混凝土；蒸汽养护
一、工程概况
查干湖生态环境保护项目马营泡面源污染拦截整治工程跨湖大桥，桥梁总长304.5m，上部结构为10×30m预应力混凝土连续梁（分四节段进行施工），主梁采用单箱四室直腹板截面，端支点梁高1.5m（横断面最外侧腹板外缘处，下同），中支点梁高3.0m。标准断面顶、底板宽19.0m。在中支点处设观景台，顶板宽24.0m，底板宽19.0m，两侧悬臂板宽2.5m。箱梁顶板、底板厚度0.25m，中墩顶和边支点处增至0.55m；腹板厚度0.50m，支点加厚至0.85m。中支点处对应墩身顶设置一道横隔板，顺桥向厚2.5m，边支点处端横梁厚1.50m。
二、冬季低温对工程施工的影响
工程区属于中温带大陆性季风气候区。年平均气温6℃；最冷月平均气温-16.2℃，极端最低温度-39.8℃；最热月平均气温24.1℃，极端最高气温37.7℃。
当气温低于5℃时，新浇筑混凝土水泥处在缓慢的水化胶凝期间，与常温相比混凝土初凝缓慢，根据试验得出这时混凝土凝结时间要比15℃条件下延长近3倍，如温度继续下降，混凝土就会遭受冻害。
温度达到零下时，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，破坏了水泥固化形成的结晶骨架。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，一旦混凝土转入正常温度，冰聚体消融，就在骨料和钢筋的周围留下了空隙，对结构造成了严重的物理损害。
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（纹）、结构疏散、表面泛霜等质量问题。
三、混凝土温度控制
1、控制混凝土拌合物温度
⑴混凝土拌合物理论温度
混凝土拌合物的理论温度，根据混凝土配合比，组成材料的温度及用量，按热平衡原理推导的公式进行计算。现浇梁以C50混凝土配合比进行计算。施工时水温加热至60℃，则混凝土理论温度为24.1℃。
⑵混凝土拌合物出机温度
混凝土拌合物出机温度，根据混凝土拌合物理论温度和搅拌机棚内温度，按计算公式得出：（搅拌机棚内温度取10℃）
T1 = 24.1-0. 16×(24.1-10) = 21.9 ℃
⑶混凝土拌合物入模温度
混凝土拌合物入模温度，根据混凝土拌合物运输至浇筑现场温度损失及浇筑时模板、钢筋吸热影响，按计算公式得出：
采用输送泵直接入模时T2 = 7.5 ℃
结论：混凝土拌合物入模温度值，能满足JTG TF50-2011技术规范规定的入模温度不低于5℃的要求。
2、混凝土的拌和及运输
⑴混凝土的搅拌
A、采用暖棚法进行混凝土拌合，在搅拌机棚内设置蒸汽锅炉及暖气片供热，确保拌合机楼内温度保持在10℃以上。
B、加热池内设加热管对拌合水加热，水温加热至60℃，根据混凝土出罐和入仓温度及时调整水温，水温调整好后要严格按照数据实施。
C、投料顺序及拌合时间，先投入骨料 (石子、砂)和拌合水，搅拌至拌合物温度降到40℃左右时，再投入水泥，拌合时间一般较常温施工时间的2倍，骨料在全封闭料仓内预先采用小火炉或电暖器加热保温，保证原材料使用前的初始温度符合要求。
D、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。
⑵混凝土的运输
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，并与其出机温度监测温度相对比，计算在运输途中温度降低值，混凝土入模温度不得低于5℃，防止混凝土热量散失、离析、坍落度变化。
3、混凝土的浇筑
⑴梁体混凝土浇筑前，先搭设暖棚（在选定位置预留窗口，浇筑混凝土时打开），暖棚内使用电暖器（电吹风）进行加温，使暖棚内温度达到5℃以上再进行混凝土的浇筑施工。
⑵混凝土泵送过程中，用保温材料包覆混凝土输送管道。
四、混凝土蒸汽养护
1、蒸汽养护的布设
混凝土的养护方法采用蒸汽养护法，混凝土浇筑完成后，梁体顶部设置帐篷支撑，采用保温棉毡封闭梁体形成保温帐篷，梁底支架顶部设置保温隔板，形成混凝土蒸汽保温空间，箱室内及梁底布设蒸汽管道。蒸汽养护布置横断面见图4-1，纵断面见图4-2。
2、蒸汽养护温度控制
冬季混凝土施工蒸汽养护大致分为五个阶段，分别为静停阶段、升温阶段、恒温阶段、降温阶段与自然养护阶段。
⑴静停阶段
温度初始设置值T=10℃，误差区间±2℃，当某区域温湿度探头监测的温度数据超出设定值2℃时，开启或停止输送蒸汽，直到温度调整至设定范围。
⑵升温阶段
升温速率设置值a=5~8℃/h，误差区间±2℃/h，当某区域温湿度探头监测的升温速度超出设置速率2℃/h时，开启或停止输送蒸汽，直到升温速度调整至设定范围。
⑶恒温阶段
温度目标设置值b=45~60℃，误差区间±3℃；湿度目标设置值c=90%~95%，当某个区域温湿度探头监测的温度超出设定置3℃时，或湿度低于设置湿度8%时，开启或停止输送蒸汽，直到温湿度调整至设定范围。
⑷降温阶段
降温速率设置值c=3~5℃/h，误差区间±2℃，当某个区域温湿度探头监测的降温速度超出设置速率2℃/h时，开启或停止输送蒸汽，直到升温速度调整至设定范围。
⑸自然养护阶段
在混凝土养护关键的前2d过后，使混凝土自然养护即可。
蒸汽养护定时测温度，并作好记录。压力式温度计布置在内箱跨中和靠梁端2m处以及侧模外。恒温时每1小时测一次温度，升、降温时每1小时测一次，防止混凝土裂纹产生。
蒸汽养护结束后，要立即进行洒淡水养护，时间不得少于7天。
对于冬季施工浇注的混凝土要采取覆盖养护，当平均气温低于5℃时，要按冬季施工方法进行养护，箱梁表面喷涂养护剂养护。
五、总结
预应力混凝土冬季施工质量控制关键在于温度的控制，从试验中心配合比、原材料、机械设备、施工环境保温措施的制定以及后勤保障起到了关键作用。通过以上总结技术措施，我部已施工完毕的桥梁混凝土未出现冻胀、裂缝（纹）、结构疏散等质量问题，经实测数据证实混凝土强度达到设计要求。
参考文献
[1]公路桥涵施工技术规范.JTG TF50-2011
[2]建筑工程冬期施工规程.JGJ.T104-2011
[3]季树生,高铁预应力混凝土预制箱梁冬季施工质量控制，山西建筑报，2009
论文作者:胡松
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/18
标签：混凝土论文; 温度论文; 蒸汽论文; 骨料论文; 阶段论文; 支点论文; 冬季论文; 《建筑学研究前沿》2017年第34期论文;