高性能混凝土冬季施工拌合及养护措施.doc

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冬季高性能混凝土搅拌及养护

余会春中交一公局一公司哈大轨道板厂

摘要：

哈大客运客运专线沿线及板厂场地所在哈尔滨区域属中温带大陆季风气候，气候多变，冬季寒冷而漫长。

按对铁路工程影响气候分区，哈尔滨为高寒地区，累年极端最低气温-39.9℃，历年年平均气温4.4℃～8.4℃，最大积雪厚度17～30cm，最大季节冻土深度137～205cm。

全年处于冬季施工长达七个月，如何确保冬季施工将是确保混凝土质量、保证工期、保证轨道板成品质量的关键因素，本文主要介绍高性能混凝土冬季施工中采取的混凝土拌合及养护措施。

关键词：

高性能混凝土拌合养护

1．工程概况

哈尔滨至大连客运专线全线铺设跨区间无缝线路和无砟轨道，应用了现代自动化控制技术和大型专用施工机械，工艺标准及精度要求高，中交一公局一公司哈大轨道板厂承建哈大客运专线TJ-3标48.722km共计20814块的轨道板预制任务；同时承担了27.11Km共计11598块的轨道板铺设任务，其中包括通长的轨道板底座混凝土施工。

工程总造价为2.2亿元（暂定价）。

该工程于2008年11月底进场，计划工期2010年8月底完成所有预制任务，9月底完成铺板任务。

该工程设计运营时速为350km,2012年正式投入运营。

混凝土拌合生产区占地面积30亩，设两套HZS90型搅拌楼，两套拌合楼生产能力为160m3/h；砂石料存放区可存放料1万余m3；温棚内砂碎石储存区1000m3。

该拌和站主要供应轨道板预制用标号为C60高性能混凝土共5万m3。

轨道板底座标号为C40高性能混凝土3万m3。

因轨道板模板数量限制，依据施工计划安排，冬季日平均预制65块成品板，所需混凝土182m3。

2.冬季施工方案

2.1冬季施工的确定

哈大客运客运专线TJ-3标沿线及板厂场地所在哈尔滨区域属中温带大陆季风气候，气候多变，春季干旱多大风，夏季湿润多降雨，秋季凉爽多早霜，冬季寒冷而漫长。

按对铁路工程影响气候分区，哈尔滨为高寒地区，累年极端最低气温-39.9℃，历年年平均气温4.4℃～8.4℃，最大积雪厚度17～30cm，最大季节冻土深度137～205cm。

如何确保冬季施工将是保证工期、保证轨道板预制质量的关键因素，本文主要介绍高性能混凝土拌合站冬季施工中采取的措施。

根据混凝土施工《铁路混凝土与砌体工程施工规范》规定，当环境昼夜平均气温连续3天低于5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土工程应按冬期施工规定进行施工。

在本工程范围10月至次年4月属冬季施工范围。

全年处于冬季施工长达七个月，如何确保冬季施工将是确保混凝土质量、保证工期、保证轨道板成品质量的关键因素

冬季施工方法和方案的确定根据哈大铁路客运专线工程特点、当地气象资料、使用材料来源和工期要求等因素，通过热工计算和技术经济分析确定。

2.2冬季混凝土施工特点、难点

1、据有关资料表明，冬季混凝土特点为：

0～4℃时，凝结时间比15℃延长3倍，温度降到0.3～0.5℃时，混凝土开始冻结后，反应停止，-10℃时，水化反应完全停止，混凝土强度不再增长。

在负温条件下混凝土中的游离水结冰，体积增加9%，硬化的砼结构遭到冻胀破坏。

2、冬季施工安全、质量风险大。

天气寒冷、场地结冰、升温取暖等方面易引发安全事故。

防寒保温稍有疏漏会产生混凝土冻胀、裂缝（纹）、结构疏散、表面泛霜等质量问题。

3、冬季施工成本投入高。

冬季施工需要从混凝土原材料开始至混凝土养护完成的全过程实施防寒保温，这些措施需投入大量的保温材料、设施、设备和能源。

4、施工生产效率低下。

寒冷气候条件下劳动产生率大幅下降，防寒保温消耗工时多，工序间工艺和组织间隙时间多、混凝土强度增长慢等因素造成生产效率低下。

5、冬季施工的弊端：

冬季施工由于施工条件及环境不利，是施工事故易的多发季节，而且质量事故具有隐蔽性和滞后性。

3混凝土拌合冬季施工措施

3.1原材料保温

混凝土原材料使用时的温度根据热工计算和实际试拌情况确定。

拌合用水加热采用蒸汽锅炉加热，内置温度计,保证水温在50～70℃,不允许超过80℃,否则易造成水泥硬化。

对合格骨料料仓，在料场四周设置暖棚并安装暖气管道及暖气片，采用蒸汽锅炉加热,保证两者温度5℃～10℃左右即可。

回水管道放在隔墙顶部，暖气片及给水管道均焊接在方管框架。

暖棚在背风方向设一进料大门出料门。

门口均设滑动棉门帘。

棉棚布互相搭接不小于20cm。

供热系统设计与安装由专业厂家负责。

每个料仓设置不少于50组暖气片，锅炉加热水循环，可满足砂石料保暖温度需要。

3.2拌和机保温

拌合站配料机设置暖棚和暖气管道及暖气片，采用蒸汽锅炉加热,保证两者温度8℃～15℃左右。

暖棚由专业厂家负责设计、施工形成稳定框架结构，四周采用彩钢瓦进行封闭。

3.3其它保温措施

砂、碎石的含水量必须在每次混凝土拌合前重新测定，且注意将材料采用装载机翻拌均匀后再进行测定。

砂、碎石场的保温棚必须派专人负责24小时监控温度，并根据需要随时调整各种加热保温措施。

外加剂：

外加剂保温采用将外加剂池与主机、控制室一起用框架结构的彩钢瓦进行封闭，内通蒸汽暖片进行保温。

对混凝土搅拌站、输水管、送料带、混凝土罐车、泵车和管道采取遮蔽、包裹等保温措施，加快混凝土灌注施工速度，减少混凝土施工过程中的热量散失。

冬季条件下灌注的砼，在遭受冻结之前，采用普通硅酸盐水泥配置的混凝土，其临界抗冻强度不低于设计标号的30%，C15及以下的混凝土其抗压强度未达到5Mpa前，不得受冻。

在充水冻融条件下使用的砼，开始受冻时的强度不低于设计标号的70%。

3.4冬季混凝土搅拌质量控制措施

a）搅拌机开机前、停机后应用热水冲洗搅拌机鼓筒。

b）外加剂、矿物掺料在使用前均在暖棚预热，但不得直接加热。

混凝土拌合时的骨料不得带有冰雪和冻结团。

c）对水进行热处理时，一般情况水加热温度不宜超过80摄氏度，外加剂温度不宜超过30摄氏度，搅拌时，应先投骨料及热水，拌匀后再投入水泥和外加剂。

投料前，先用热水冲洗搅拌机，其投料顺序应与材料加热条件相适应，一般先投入骨料和加热的水，再投入水泥继续搅拌。

搅拌时间比常温的时间延长50%。

（搅拌时间从最后投入水泥后开始算起）

d）搅拌时严格控制混凝土的水灰比和坍落度。

混凝土的搅拌温度，应考虑搅拌、运输和浇筑过程中的热量损失。

拌制混凝土的各项材料的温度，应满足混凝土拌和物搅拌合成后所需要的温度。

出机温度要求不低于10℃，入模温度不得低于5℃。

3.5冬季施工混凝土运输控制

a）混凝土运输尽量减少温度损失，故应尽量缩短运输时间，做好保温措施，减少中间倒运环节，确保混凝土入模温度不低于5度。

b）经常维护、维修施工便道，保持便道通畅，缩短砼的运输时间。

c）正确选择运输容器的形式、大小和保温材料，改善运输条件，加强运输工具的保温覆盖。

混凝土运送采取砼运输车运输（砼运输车的拌筒采用保温材料进行包裹保温），并在盛装混凝土之前先用热水冲洗加热。

d）加强施工协调与管理，使工序流畅有序，避免砼运输车在施工现场停留时间过长，使砼一抵达现场可立即入模。

e）尽量减少装卸次数并合理组织装入、运输和卸出混凝土的工作，防止增加混凝土的热量散失。

4混凝土蒸汽养护系统及养护技术：

4．1蒸汽养护温控系统：

砼浇注完成后搭设蒸养棚进入蒸汽养护，本厂共有轨道板模具六十套，设蒸汽养护温控系统1套，配套1套计算机系统，控制60个台座的蒸汽养护过程，每1个台座设测温点1个，每1个台座配1台智能温控仪和1个电磁阀。

蒸汽养护制度分为静养、升温、恒温、降温四个阶段，四个阶段均通过温控系统自动实现。

中央计算机可对任一控制点的养护温度、时间等参数进行设置；可实时采集单台模具养护罩内的温度数据，并在计算机上显示、记录，并可绘制实时温度控制曲线图；具有历史记录查询及打印功能；设置参数超差声光报警功能。

4．2蒸汽养护方案：

砼蒸汽养护分四个阶段蒸汽养护全过程分为静置、升温、恒温、降温四个阶段。

（1）静置期：

砼灌注完毕至混凝土初凝之前的养护期为静置期。

静置期间应保持棚温5℃～30℃，时间3h以上。

（2）升温期：

升温速度不大于15℃/h，根据室温情况，调整升温时间，控制在1~3小时。

（3）恒温期：

恒温时棚内温度控制在40±2℃；芯部混凝土温度不超过55℃；

最高温度的持续时间不超过6个小时，根据前期的不断试验，恒温时间控制在3.5个小时开始降温，芯部温度可以控制在55度以下。

（4）降温期：

降温速度不应大于15℃/h，脱模时，轨道板表面与环境温差不应大于15℃。

根据前期绘制的芯部温度和蒸汽温度曲线的相互关系显示，降温1~2小时后芯部温度达到最高点50±2℃，之后开始缓慢下降。

由于芯部温度降温缓慢，降温期持续时间较长，一般在3~5小时后可以保证轨道板表面温度与环境温度差在15℃范围内，16小时砼的同样强度达到45MPa左右。

使用者可根据各自的需求方便设定60个台座的蒸养工艺曲线，每组台座可独立开始1次蒸养过程，软件设计采用计算机汉字图形菜单形式，系统实时记录打印理想温度曲线和实际运行温度曲线的组合图，有实时温度超差报警功能，可查阅历史温度记录数据并可集中打印温度控制曲线。

轨道板蒸汽养护结束后，试验室按时进行试件的试验工作。

待试件满足40MPa以上时签发脱模通知单，脱模后进行其它相关工序与作业。

5.结语

通过采取以上措施，在平均气温为-5℃的情况下，轨道板厂高性能拌合站共成功生产混凝土10000余方，预制成品轨道板近四千块，未发生质量事故，证明采用的冬季施工措施是完全可行的，为确保施工工期提供了有利保证。

参考文献

铁路混凝土工程施工质量验收补充标准铁建设【2005】160号

客运专线高性能混凝土暂行技术条件科技基【2005】101号

轨道板预制施工质量控制手册哈大客运专线有限公司2009年7月