高等级箱梁温控养护工法.docx

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高等级箱梁温控养护工法

高速铁路900T箱梁混凝土的温控及养护工法

1、前言

高速铁路的大量投入，900T后张法预应力双线简支箱梁被广泛应用于铁路桥梁中。

高速铁路必须满足列车的高速行驶（350km/h），并保证高安全性和高舒适性的要求。

工程主要承重结构使用寿命需满足100年的要求，主体工程质量实现“零缺陷”，箱梁混凝土多采用C50高性能混凝土。

高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。

它以耐久性作为设计的主要指标，其中温度控制是一项重要检测指标，尤其表现在夏季和冬季施工中。

2、工法特点

2.1夏季和冬季混凝土施工主要控制原材料的入机温度，此效果明显，可满足规范要求。

2.2温度控制围绕混凝土浇筑前、浇筑中及浇筑后，采取一系列可操作性的措施，且不影响施工。

2.3在不利环境的影响下，满足温度要求，可保证施工进度。

2.4混凝土浇筑完后对芯部、表层、箱内、箱外及环境温度的定时监控，可有效控制混凝土质量，并指导拆模、张拉及养护等后续工序。

3、适用范围

本施工工法适用于高速铁路预应力混凝土铁路桥简支梁夏季和冬季的预制梁混凝土施工。

3.1我国《铁路混凝土施工技术指南》中规定，当昼夜平均气温高于30℃时，混凝土工程的施工为夏（热）期施工。

混凝土表面水的蒸发速度不仅取决于环境温度，也受环境湿度和风速的影响，由于我国夏季的特征（温度高、湿度低、风力大、雨水多以及降雨突然等）以及高速铁路分布广、跨度大，给夏（热）期混凝土施工带来诸多不可预测的因素。

3.2《铁路混凝土工程施工技术指南》规定，当环境昼夜平均气温（最高和最低气温的平均值或当地时间6时、14时及21时室外气温的平均值）连续3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土施工应该按冬期施工考虑。

4、工艺原理

4.1夏季混凝土施工

导致夏（热）期混凝土工作性能变化快、施工难度大的主要原因是较高温度下混凝土中水分损失加剧以及水泥水化反应速度加快。

4.1.1高温造成水泥水化、硬化加快。

温度对水泥水化反应速度影响显著，温度每升高10℃，化学反应加速一倍。

当气温为14℃时，混凝土拌和后的第一个24h产生全部水化热的43%；当气温为30℃时，混凝土拌和后的第一个24h产生全部水化热的62.5%。

4.1.2高温造成混凝土表面水分蒸发加快。

夏（热）期的高温造成混凝土表面水分蒸发率增大，致使新浇筑的混凝土表面失水，形成塑性收缩裂纹。

4.1.3高温造成混凝土的内外温差较大。

混凝土表面因环境温度较高而硬化较快，随着水泥水化的进行，混凝土内部温度升高，在约束下产生压应力，会使外部先行硬化的部分（表面）产生拉应力。

夏季混凝土施工是指日平均气温超过30℃的条件夏季下进行混凝土施工，这一条件下的施工对混凝土的不利影响因素包括三个方面，即高温、干燥和大风。

4.2冬季混凝土施工

在冬期，由于气温较低，新浇筑的混凝土如不采取措施，很快就会冻结。

早期受冻的混凝土，其最终强度将大幅度地降低。

冬期高性能混凝土施工的特殊性主要体现在以下两方面：

4.2.1低温阻止水泥水化热的进行

混凝土浇筑后，强度发展主要取决于胶凝材料的水化，而胶凝材料的水化反应与其他化学反应一样，水泥的水化反应必须在有水和一定的温度条件下才能进行，其中温度决定着水化反应的速度，温度越高反应越快，混凝土强度增长越快；但温度也不能过高，否则会使水泥颗粒表面迅速水化。

结成硬壳，阻止内部继续水化，形成“假凝”现象。

反之，温度越低，水泥水化反应速度越慢。

4.2.2冻结对混凝土强度的影响

在大气环境下，气温达到0℃以下时，水将结成冰，而水的结冰过程将伴随着体积的膨胀。

当混凝土强度降低时，其内部的水结成冰，体积膨胀，将导致混凝土结构体破坏。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1夏季混凝土施工工艺流程及操作要点

为了保证夏季混凝土的施工质量，严格控制夏季混凝土温度，梁场必须作好详细的施工计划并予以实施，概括起来，主要做好夏季混凝土施工前的准备工作、施工过程的控制以及施工后的养护这三方面的工作。

通过精心地选择配制混凝土的原材料和施工工艺，在混凝土的配制、搅拌、运输、浇筑、养护等阶段，都采取了相应的措施来提高夏季施工的质量，并在混凝土浇筑结束后重点监控混凝土芯部与表层、表层与环境、箱内与箱外的温差，以此来辅助施工。

5.1.1夏季混凝土施工方案的编制

在夏季混凝土施工前，梁场工程管理部及时编制夏季混凝土施工方案，施工方案包括原材料的堆放和降温措施；混凝土搅拌、运输及浇筑过程中的降温措施；混凝土的养护措施；混凝土温度控制措施及记录情况；混凝土水化升温及拌合温度计算等相关内容。

5.1.2夏季混凝土施工人员的培训及安全技术交底

夏季混凝土施工前，组织梁场混凝土搅拌站操作人员、试验检测人员和混凝土浇筑、养护等相关人员对夏季混凝土施工方案和技术要点进行详细的培训和安全技术交底，明确每项工作的具体操作要点和注意事项。

5.1.3原材料的贮存与降温

（1）粗骨料降温，是最经济、最有效的方法。

粗骨料降温2℃，混凝土出机温度约下降0.5～1℃。

给堆料区搭设钢棚，进行遮阳，避免阳光直射。

同时在混凝土浇筑前一段时间，适当对其淋水散热，借用水蒸发时带走的热量使骨料降温，但使用中要严格控制含水量。

（2）细骨料降温，不宜淋水，但同样应搭设钢棚遮阳、防晒。

应注意运用层间的温度差。

要严格控制，检测含水量，保证检测样品与使用材料的一致性。

（3）水泥降温，直接影响到混凝土的出机温度，水泥降温8℃，混凝土的出机温度约下降1℃左右。

由于水泥用量大，生产后无停留降温的时间，一般储存罐温度高达50～60℃。

应采用调整增加中间罐仓的方法，使水泥尽量多停留自然降温降温，同时应对水泥罐仓周围安装水管进行淋水降温，并对水泥罐仓用反光油漆涂刷。

并加强对水泥温度及安定性的检测。

保证水泥进入搅拌机的温度不大于40℃。

（4）拌和用水降温，这是最重要的降温手段。

水的温度每下降5℃，出机温度约下降0.8～0.9℃。

水的冷却过程应通过工业冷水机完成，并在混凝土浇筑时抽取地下水及在蓄水池上增设遮阳棚等措施，保证进入搅拌机的水温控制在8～12℃。

5.1.4混凝土配合比的优化设计

梁体混凝土配合比是铁道部产品质量监督检验中心铁道建筑检验站设计的，设计时充分考虑了温度的影响，采用了水化热较低、细度适宜的水泥，同时掺合了粉煤灰、矿粉，掺入粉煤灰和矿粉会大大降低混凝土的绝热温升；选用了具有缓凝、减水、引气的外加剂，增加了拌合物的工作度，补偿因失水等因素造成的收缩与徐变；在拌制时根据粗细骨料级配、温度、含水率随时调整拌合用水量，通过调整拌合物坍落度、扩展度和含气量等参数来控制混凝土拌合质量，尤其是缓凝时间。

5.1.5夏季混凝土的搅拌运输降温

混凝土模板温度控制在35℃以下；通过热工计算，严格控制混凝土原材料温度，保证混凝土入模温度小于30℃。

混凝土搅拌站料斗、储水器、皮带运输机、搅拌楼、混凝土运输车都应采取遮阳措施。

混凝土料斗、搅拌楼、运输罐车在浇筑混凝土前对其进行润湿、淋水降温。

运输搅拌车在运输混凝土过程中慢速搅拌混凝土，合理调度，尽可能的缩短运输时间。

5.1.6夏季混凝土浇筑的降温措施

（1）浇筑混凝土前，必须做好各项准备工作，组织好人员，备足施工设备，保证连续进行浇筑。

尽量缩短混凝土从搅拌到入模振捣过程的时间，浇筑时间控制在6h以内。

（2）混凝土浇筑应选在一天中温度较低的时间内进行，保证混凝土入模温度小于30℃。

（3）浇筑混凝土的模板用遮阳棚进行遮阳，同时对模板外侧淋水降温，对顶板可用高压水枪喷洒雾状水，以降低模板、钢筋的温度，保证混凝土浇筑时模板温度在5℃～35℃。

（4）加快混凝土的收面速度，收面时可用喷雾器喷少量水防止表面裂纹，但不准直接往混凝土表面洒水。

5.1.7夏季混凝土拌和期间温度测量

（1）环境温度测量

采用普通温度计测量，在拌和站开盘前开始记录。

频次要求：

拌和站开盘前测量1次，开盘后每2小时测量1次，箱梁混凝土浇筑时间以6小时计，环境温度测量4次。

（2）原材料温度测量

采用红外线温度计测量，在拌和站开盘前开始记录，包括拌和用水、粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰、矿粉和外加剂。

频次要求：

拌和站开盘前测量1次，开盘后每2小时测量1次，箱梁混凝土浇筑时间以6小时计，原材料温度测量4次。

（3）模板温度测量

采用红外线温度计测量，在拌和站开盘前开始记录。

频次要求：

拌和站开盘前测量1次，开盘后每2小时测量1次，箱梁混凝土浇筑时间以6小时计，模板温度测量4次。

（4）混凝土拌和物温度测量

采用红外线温度计测量。

频次要求：

首盘混凝土测量1次，开盘后每50m³混凝土测量1次，拌和物温度共测量8次。

5.1.8夏季混凝土养护温度记录

（1）测温点的布设

根据梁体混凝土芯部与表层、表层与环境、箱内与箱外温差不超过15℃这一要求，结合梁体结构尺寸进行了测温点布置：

在梁体两端左右侧距梁端1m加厚段各布设一个点，检测芯部温度，编号为1、2、3、4；在腹板模板外侧两端各放置一个温度测设探头，检测表层温度，编号为5、6、7、8、11、12；在梁体翼缘板下侧两端各布设一个探头，采集箱外温度变化，编号为9、10；在内箱里布设两个测点，采集箱内温度变化，编号为13；在梁体翼缘板防护栏杆处布设一个测点，记录环境温度变化，编号14，详见图5.1.8-1。

图5.1.8-1箱梁测点布置示意图

混凝土浇筑结束，将测温探头埋设完全后，由测温系统在计算机中自动监控测温点的温度，并设定养护阶段每小时监测1次温度。

监控结束后采集各部位数据进行分析，并将有效数据整理，形成系统的资料。

现场埋设的芯部测温点1#和2#如图5.1.8-2所示。

图5.1.8-2箱梁现场测点（1#和2#）布置情况

（2）实时数据的采集与分析

智能测温仪将所测数据通过无线电发送讯号，由自动温度测量系统在室内接收，并自动记录，通过对实时数据的采集分析，可以科学准确地指导箱梁养护、拆模、张拉。

5.1.9夏季混凝土施工后的养护

为保证梁场制梁区和存梁区保湿养护，梁场必须设置配套的供水设施，确保每个制梁台座和存梁台座均能给水。

为了提高养护效率，梁场还需购置两台高压动力推车式喷雾器进行养护作业，该设备养护时通过高压水枪喷水，能直接在地面即可将箱梁整体均匀养护，工人使用该设备进行养护工作见图5.1.9-1所示。

图5.1.9-1工人正在利用高压动力推车式喷雾器进行养护作业

箱梁洒水养护时间为14d，应能满足混凝土硬化和强度增长的要求，使混凝土强度达到设计要求。

自然养护采用保水性较好的土工布覆盖洒水，洒水养护采用打井抽水，保证养护不间断。

洒水次数以能保持混凝土表面充分潮湿为度，即保持土工布湿润即可。

混凝土收面后不得立即洒水，应当混凝土初凝后才进行洒水养护。

每次洒水量也不宜过多，不得有大范围积水现象或完全把混凝土寖泡在水中。

养护作业人员必须保证24h不间断养护，箱梁养护时不得直接用水冲向模板，以免增大混凝土芯部和表面的温差；严禁将水直接冲向预应力管道，更不得将水灌入预应力管道；拆除内模和端模后应及时覆盖土工布，尤其是梁端部分，不得使混凝土外露面长时间暴露在阳光下，以免混凝土产生干裂。

5.2冬季混凝土施工工艺流程及操作要点

5.2.1冬季施工准备工作

在冬季混凝土施工前，梁场工程管理部及时编制冬季混凝土施工方案，根据施工方案，做好如下准备工作：

（1）与当地气象部门签订服务合同，及时掌握天气预报的气象变化趋势及动态，以利于安排施工，做好预防准备工作；

（2）冬期施工前，梁场按照冬施方案内容提前做好物资、设备、人员等冬施准备工作，特别是搅拌站设备，做好防冻工作；

（3）施工机械加强冬季保养，对加水、加油润滑部件勤检查，勤更换，防止冻裂设备，混凝土运输设备安装好防滑链，确保行车