客运专线铁路900t箱梁耐久性混凝土冬季施工技术分析.docx
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客运专线铁路900t箱梁耐久性混凝土冬季施工技术分析
高速铁路900t箱梁耐久性混凝土冬季施工技术分析
作者：
程金生蔡宁王锡东
1、前言
本段线处于温带季风型大陆性气候区。
年平均降雨量为700毫米左右，年平均气温6.8℃，最低气温32℃，最高气温36.5℃，最冷月平均气温―12℃，最大风速24m/s，封冻期150天左右，冻土深度1.4m左右。
全年四季分明，雨量适中。
2、工法特点
（1）混凝土搅拌站及砂石材料采用保温措施，满足箱梁冬季施工需要。
（2）预制梁采用蒸养方式进行保温加热。
3、使用范围
本工法适用于预制梁冬期施工，即环境昼夜平均气温连续3d低于5℃或最低气温低于―3℃时适用。
4、工艺原理
1、采用蒸养方式进行保温加热。
在预制场生产区域内，包括制梁台座、搅拌站、砂石料仓、蓄水池内布设蒸养管道，通蒸汽加热。
依据养护测温记录，对箱梁进行温度监控，保障冬季生产顺利进行，完成箱梁预制。
5、施工要点
5.1施工方法
5.1.1一般规定
当环境昼夜平均气温连续3d低于5℃或最低气温低于―3℃时，即进入冬期施工。
5.1.2蒸养系统
梁场冬期制梁生产采用蒸养方式进行保温加热。
在全场生产区域内，即制梁台座、砂石料仓、蓄水池内布设蒸养管道，通蒸汽加热。
梁场主要采用两台4t锅炉进行蒸汽提供。
主管道采用DN80无缝钢管，支管道采用DN50无缝钢管。
管道外覆盖保温层。
管道埋深1.5m，布置在冻土层以下。
每两个制梁台座中间设检查井，便于对管道进行检修和维护。
1#锅炉主要为1～7#制梁台座、砂石料棚提供地热蒸汽；2#锅炉主要为8～14#制梁台座及搅拌站提供蒸汽。
制梁台座蒸汽养护主管道同样采用DN80无缝钢管，在制梁台座的外模支撑架处采用6根DN50管焊接成长30m的排管散热器，分上下两层，在模板两侧分别布置。
每个制梁台座配制阀门，可独立控制供气量。
制梁台座两侧采用彩钢板维护。
上部采用蒸养棚覆盖。
蒸养棚使用建筑脚手架钢管加工成桁架结构，外部覆盖篷布。
为防止积水和积雪，篷布上部安装彩钢瓦。
5.1.3骨料保温
骨料仓采用轻型钢结构厂房，人字形坡顶。
外覆彩钢板进行围护。
底部设置地热管加热，地热管道采用DN50钢管焊接。
在料仓沿地面明敷。
管道与锅炉房连接，对骨料进行均匀加热，加热温度不得高于60℃。
加热过程中，设专人进行测温。
随时注意骨料加热情况，发现温度过高或过低随时进行调整。
料仓内留有足够的骨料储备场地，以备新进骨料有充足的预热时间。
料仓蒸养管道布置图
5.1.4搅拌站
拌合站搭设全封闭彩钢活动板搅拌楼。
搅拌楼充分考虑了东北地区风雪的影响，牢固可靠。
采用锅炉供蒸汽，排管散热器供热的方案。
主要对外加剂罐、蓄水池、称料斗和搅拌站主机楼进行保温。
（1）外加剂罐搭设彩钢活动板房，对外加剂罐用棉篷布包裹，安装排管散热器加温。
（2）搅拌站蓄水池采取直接将蒸汽通入池内的方法。
水温不高于80℃。
将蓄水池划分成6个部分，对每个部分单独加热。
水泵房内同样安装蒸汽散热器进行蒸汽加热，防止水泵冻结。
（3）为保证称量精度，在称料斗内采用覆盖棉棚布。
并在靠近传感器的附近安放电暖器，以保证称料斗内温度能够稳定在零度以上。
（4）在搅拌机主机楼墙壁上悬挂专用暖气片。
（5）为更好监控保温效果，在各个进行保温处理的部位悬挂温度计进行温度监控。
一旦发现异常，可立即发现并采取有效措施处理。
5.1.5混凝土工程
5.1.5.1混凝土拌和
试验室选配合适的冬期混凝土施工配合比。
可选择水胶比低、单方水泥用量高，早期强度发展快的配合比，适当缩短混凝土凝结时间和提高混凝土早期强度，避免混凝土早期受冻。
混凝土拌合前先用热水冲洗搅拌机。
搅拌时先投入骨料和水，充分搅拌后再投入水泥、矿物掺合料、外加剂等。
搅拌时间以最后一种材料投入搅拌机内开始计算。
搅拌时间一般较正常温度下延长50%左右。
混凝土搅拌时，骨料不得带有冰雪和冻结团。
出机温度不低于15℃，入模温度不低于5℃。
坍落度控制在120～180mm之间。
混凝土停止搅拌后，应用热水冲洗搅拌机鼓筒。
5.1.5.2混凝土输送
混凝土运输采用混凝土罐车。
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，尽量减少中间倒运环节，缩短运输时间，减少混凝土施工过程中的热量散失。
5.1.5.3混凝土浇注
浇注前，应清除模板及钢筋上的冰雪和污垢。
在混凝土浇注前，先泵送热水冲洗混凝土输送管道。
混凝土输送管道采用保温材料包裹。
混凝土浇注采用水平分层的方式连续浇注，分层厚度不宜大于30cm。
尽量缩短每层浇注的分层长度，减小混凝土的散热面。
5.1.5.4混凝土养护
混凝土浇注后，应立即进行防寒保温。
在制梁台座上采用蒸汽养护，在存梁台座上采用喷涂养护剂养护。
蒸汽养护：
梁体混凝土采用覆盖棚罩，排管散热器蒸汽加温的养护方法。
选用两台4t/h的锅炉供汽。
（1）养护罩骨架为钢管与圆钢焊成的桁架结构。
上覆盖篷布和彩钢瓦，混凝土灌注完毕后应立即盖好养护罩。
蒸汽主管道采用DN80mm钢管，支管道采用DN50mm钢管。
放汽管道采用DN20mm钢管，其上均匀钻一排φ3mm孔眼，在梁体横截面内的不同位置布设12根蒸汽管道，采用自动测温系统，多点测温。
严格控制升降温度和拆模温度。
蒸养棚大样图
制梁台座蒸养管道布置图
（2）养护控制
蒸汽养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段。
各阶段温度和所需时间控制见下表。
各阶段温度控制要求表
序号
阶段
说明
1
静停
养护罩内温度保持5℃以上
2
升温
梁体混凝土在灌注完成4h后开始通蒸汽加温，升温速度平均每小时控制在5～10℃
3
恒温
恒温约18小时左右，养护温度不超过45℃，梁体芯部混凝土温度应控制在60℃以内
4
降温
降温速度在每小时8～10℃，在升恒降温过程中，梁体混凝土芯部表面养护棚内温度差异不超过15℃
在升温降温和恒温阶段，每隔半小时，观测一次温度并做好记录。
根据实测温度确定蒸汽放入量，以调节蒸养温度，防止混凝土表明开裂。
各环境温度下各阶段所需时间
环境温度
阶段名称
时间（h）
环境温度
阶段名称
时间（h）
＞15℃
静停
4
5℃～15℃
静停
4
升温
3
升温
3
恒温
18（温度45±2℃）
恒温
18（温度45±2℃）
降温
4
降温
4
＜5℃
静停采用蒸汽低温预养，预养温度为5～10℃
制梁混凝土采用蒸汽养护时，静停期间棚温不低于5℃，灌注完4后方可升温。
静停时在棚内温度较低情况下可适当延长静停时间至6个小时。
升温速度不得大于10℃/h，恒温养护期间蒸汽温度不宜超过45℃，混凝土芯部温度不宜超过60℃，个别最大不得超过65℃，降温速度不得大于10℃/h。
恒温养护时间应根据梁体拆模（放张）强度要求。
混凝土配合比及环境等通过试验确定。
（3）混凝土测温
选择箱梁进行测温，合理布置温度测量点，以能测出梁体各部位的温度为宜。
设专人进行混凝土温度的测量。
按要求布置测温孔并编号。
具体做法是箱梁两外侧蓬内、内箱、混凝土芯部、混凝土表层各布置两个点。
记录并填写升温阶段每0.5h观测一次，恒温阶段每1h观测一次。
及时绘制温度曲线图，当发现混凝土浇注温度内外温差或升降温速率出现异常时，立即报告，分析原因，采取措施。
根据养护测温记录，推算混凝土强度增长情况，决定同条件试块试压时间、混凝土拆模时间及拆模后混凝土外表面的保温措施，拆模时混凝土表面温度和自然温度之差不超过15℃。
（1）喷涂养护剂养护
（2）当环境温度低于5℃时，蒸养结束，梁体拆模后即进行喷涂养护剂养护。
除箱梁顶板表面覆盖厚毛毡或棉被（当混凝土强度达到1.2MPa以上时）外，其余部位的混凝土表面全部喷涂养护剂。
禁止对混凝土表面洒水。
养护剂采用聚合物改性水玻璃养护剂，属液态成膜养护剂的一种。
在新成型的混凝土表面使用该养护剂后，可起到封闭混凝土表面微孔，保持混凝土内部水分的作用，达到养护的目的。
6、施工材料与机具设备
主要施工机械设备详见下表。
施工机械设备配置表
序号
名称
单位
数量
一、混凝土设备
1
混凝土搅拌机
台
2
2
混凝土输送泵
台
4
二、金属加工设备
1
对焊机
台
3
2
钢筋调直切断机
台
6
3
钢筋弯曲机
台
18
三、张拉灌浆设备
1
电动油泵
套
24
2
压浆机
套
4
3
张拉千斤顶
套
24
四、计量设备
1
电子汽车衡
台
1
五、模板
1
32m侧底模
套
14
2
32m内模、端模
套
8
3
主筋预扎架
套
7
4
面筋预扎架
套
7
7、质量控制
7.1总体要求
（1）原材料应有供应商提供的出厂检验合格证书或质量检测报告，按相关要求检验。
检验应符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》（铁科技【2004】120号的要求和其他相关技术标准的规定。
（2）预制梁采用的高性能混凝土应符合《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》（科技基【2005】101号的要求。
（3）梁体采用泵送混凝土连续灌注，一次成型，灌注时间不超过6h。
（4）预制梁拆模时间依据同条件养护试件强度结果，当试件强度达到设计强度87%时即可拆模。
7.2混凝土耐久性质量控制
（1）预制梁抗冻融循环、抗渗性、抗氯离子渗透性、碱骨料等耐久性应满足规范要求。
即混凝土抗冻试件在冻融循环次数200次后，重量损失不超过5%，相对动弹性模量不低于60%，混凝土抗渗试件的抗渗等级不小于P20，混凝土抗氯离子渗透电量不大于1200C，当处于氯盐环境时氯离子渗透电量不大于1000C。
抗碱骨料反应合格。
（2）加强混凝土耐久性施工前检验。
对混凝土用水泥、骨料、矿物掺合料、外加剂、水等原材料加强控制，对原材料出厂合格证及出厂检验报告进行核查，确保原材料满足技术要求。
（3）加强耐久性混凝土施工过程控制。
对混凝土拌合物性能进行抽检，每20000m3混凝土抽取抗冻融循环、抗渗性、抗氯离子渗透性及碱骨料反应进行耐久性试验。
7.3张拉过程质量控制
（1）预应力张拉时梁体混凝土表面温度应在0℃以上。
（2）后张法预制梁的预施应力按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。
混凝土张拉时间依据同条件养护试件抗压强度确定。
当同条件养护试件抗压强度达到43.5MPa即达到梁体混凝土强度设计值87%时即可初张拉。
当同条件养护试件抗压强度达到53.5MPa同时弹性模量达35.5MPa时即可进行终张拉。
严格控制梁体表面与环境温差，避免出现早期收缩或温差裂纹。
7.4管道压浆质量控制
（1）为防止受冻，压浆前应保证棚内温度在5℃以上，确保预应力孔道压浆施工在正温下进行。
（2）预应力孔道压浆浆体须不泌水，适当早强。
（3）压浆前，孔道及两端封闭，用高压水或高压风将管道吹净，管道内不得存水。
（4）预应力孔道内浆液，其强度达到25MPa前，不得受冻。
8、安全措施
（1）对安全施工技术要求进行交底并进行安全知识培训。
坚持定期组织安全学习。
（2）做好防火防寒防滑防爆等工作。
配齐冬季施工安全防护用品以及防寒防冻等劳动保护用品。
（3）做好防煤气中毒工作。
制定安全管理制度和操作规程，配备足够数量的消防灭火器材。
（4）设置安全警示标志。
对施工起重机械、临时用品等设施设置明显安全警示标志。
（5）配备专职安全管理人员，负责对现场安全进行监督检查。
（6）加强用电管理。
经常检查维护供电线路和电力设备，防止触电事故发生。
（7）对机械设备、施工机具指定专人管理，定期维修和保养。
非专职机电人员严禁动用机械设备。
9、环保措施
（1）施工作业生产的废水应设置沉淀池。
经沉淀后方可排出施工
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