冬季悬臂浇筑施工混凝土质量控制措施

摘要：本文主要介绍了寒冷大风地区冬季挂篮悬臂浇筑施工中混凝土施工质量控制，主要包括原材料温度 ，拌合运输及砼浇筑过程以及养护阶段的温度保持方面采取的措施介绍。

关键字：桥梁施工；冬季施工；砼质量控制 1 引言

根据工程所在地气象资料统计，当室内外平均气温连续5d以上低于5℃时，混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土的施工应按冬季施工要求办理。[1]

为保证冬季砼施工不因低温影响施工质量、耽误工期，提高砼施工质量，本文分析了冬季施工砼施工易出现的质量通病及在运宝黄河大桥采取的控制措施。

2 一般原理

在冬季混凝土施工中，水是影响混凝土质量的关键，温度高时，水化作用效率高，温度过低时水结冰，水化作用基本停止。因此保证混凝土从制拌运输到浇筑养护全过程中其温度及养护环境温度不低于5℃，是保证混凝土质量的关键。运宝黄河大桥项目在冬季主梁施工中采用对水、骨料加热搅拌和全封闭养护工艺确保混凝土质量满足设计与规范要求，具体指标为：

1、混凝土在达到设计强度的30%前不受冻。 2、混凝土出机温度≥10℃，入模时温度≥5℃。 3、混凝土浇筑完成后养护温度不低于15℃。[2] 3 前期准备

3.1 混凝土热工计算

3.1.1计算条件

1、环境温度（T＞0℃、0℃≥T＞-5℃、-5℃≥T＞-10℃）； 2、搅拌仓采取封闭取暖措施后仓内温度：≥10℃； 3、细集料、碎石材料温度同环境温度； 4、水加热采用锅炉，水温范围：70℃—90℃；

5、碎石保证干燥，含水率≤1%；砂保持干燥，含水率≤1%。 3.1.2计算公式

1、混凝土拌合物温度计算如下：

T0=[0.92（mceTce+msTs+msaTsa+mgTg+maTa）+4.2Tw（mw-ωsamsa-ωgmg）+cw

（ωsamsaTsa+ωgmgTg）-ci（ωsamsa+ωgmg）]/ [4.2mw+0.92（mce+ms+msa+mg）][3]

材料名称及代号（kg） ce 水泥 粉煤灰 砂 石 碎水 外加剂 水 砂含水 石含ms msa mg mw ma mωsa ωg 温度代号（℃） ce Ts Tsa Tg Tw Ta T水比热容cw 冰溶解热ci KJ/（kg*k） KJ/（kg*k） 2、混凝土拌合物出机时的温度计算如下： T1=To-0.16(To-Tp)

区域 搅拌机棚内温度℃

砼拌合物温度℃ 拌合物出机温度℃

代号 Tp T0 T1

3、混凝土运输入模温度计算： T2=T1-（αt1+0.032n）*（T1-Ta）

区域 拌合室外环境气温℃ 拌合物运输时间（h） 温度损失系数（h-1拌合物运转次数 模温入物出机温度℃ ） 度℃ 代号 T1 Ta t1 α（罐车运输） n T2 3.1.3计算工况

根据以往施工经验以及现场试验测试，锅炉加热，水温最高温度仅能达到70℃，计算工况时水温按照70℃来计算，水泥及粉煤灰温度在0℃以上，工况计算时按0℃取值。

工况1：环境温度T＞0℃时，采用70℃热水搅拌。搅拌仓和料仓不加热仅采取保温措施。

工况2：环境温度0℃≥T＞-5℃，采用70℃的热水搅拌，搅拌仓室内加热至10℃，料仓采取覆盖保温措施。

工况3：环境温度0℃≥T＞-5℃，采用70℃的热水搅拌，搅拌仓室内加热至10℃，料仓采取覆盖保温并加热至0℃以上。

工况4：环境温度-5℃≥T＞-10℃，采用70℃的热水搅拌，搅拌仓室内加热至10℃，料仓采取覆盖保温措施，并把砂料加热至0℃以上，碎石同时加热至-5℃以上。

3.1.4砼热工计算

采用工况四进行计算，计算结果如下： A、C55混凝土拌合物温度计算 计算公式：

T0=[0.92（mceTce+msTs+msaTsa+mgTg+maTa）+4.2Tw（mw-ωsamsa-ωgmg）+cw

（ωsamsaTsa+ωgmgTg）-ci（ωsamsa+ωgmg）]/[4.2mw+0.92（mce+ms+msa+mg）]

表1 砼配合比及材料温度

水材料名称及代号C30 ce 粉泥 煤灰 砂石 碎水 外加剂 砂含水 水 石含ms msa mg mw mma ωsa ωg 材料用量（kg）

39

47

731

6123

160

1

3.87 0.7%

0.00%

T

温度及代号（℃）

0 ce

s

Tsa

Tg

Tw

T

Ta

水比热容cw

冰溶解热ci

0

0 2

-0

7

0

KJ/KJ/

（kg*k） （kg*k）

砼拌合物温度T0（℃） 12.3 4.2 0 B、混凝土拌合物出机时温度计算： 计算公式：T1=To-0.16(To-Tp)

区域 搅拌机棚内温度℃

砼拌合物温度℃

拌合物出机温度℃

代号 Tp T0 T1

温度 10 12.3 11.9

C、混凝土运输入模温度

计算公式：T2=T1-（αt1+0.032n）*（T1-Ta）

区域

拌合物

室外环境气温℃

拌合物运输时间（h）

温度损失系数（h）

-1

拌合物运转次数

模温

入

出机温度℃

度℃

代号

T1 Ta t1

α（罐车运输）

n T2

温度

11.9 -10 0.2 0.25 1

10.1

混凝土入模时的温度为10.1℃大于施工要求的5℃，满足要求。

3.1.5结论

当气温T＞0℃时，只需要加热搅拌用水到70℃。

当气温0℃≥T＞-5℃时，在将搅拌用水加热到70℃的同时搅拌仓也需要加热至10℃以上。

当气温-10℃≥T＞-15℃时，需要将搅拌用水加热至70℃以上，砂料仓加热至0℃以上。

当地冬季气温白天温度较高，不会低于-10℃，夜晚不进行施工。

综上所述，在施工过程中拌和仓需搭建暖棚进行封闭保暖，并在暖棚内进行加热，确保拌合仓的环境温度高于10℃。同时对砂料仓也需要保暖并布置取暖设施进行加热，保证温度在0℃以上，石料仓及细集料罐只需保温即可。

3.2原材料

1、拌合用水加热措施

拌合用水采用锅炉加热到70℃—90℃，蓄水池用保温材料覆盖，热水采用热水锅炉加热。

一个搅拌站每小时出料按40m³计算，热水使用量为40×2×150=12m³。为了保证搅拌砼用水满足白天45℃、夜间60℃的温度要求，并考虑节能，选用蒸汽锅炉加热法。配制一台1t锅炉，每小时利用蒸汽加热的出水量大于20m³，满足使用要求。

2、粗、细骨料保温措施

拌和站共设砂石料仓两端头进行围挡，四周用篷布围成一个封闭区域进行保暖。砂料仓内用暖炉进行加热，确保砂料温度在0℃以上。

3、胶凝材料的防冻措施

胶凝材料的储存罐定期进行密闭性检测，外加剂储存罐用棉被包裹并用电热丝进行加热，确保罐内外加剂不会发生冻结。

3.3拌合及运输

为防止冬季供水管道冻胀破坏，拌和站冬季水池覆盖保温材料，供水管线一律采用包裹保温材料处理。

3.3.1砼搅拌前准备 1、原材料准备

混凝土开盘前，对原材料的温度情况进行检测。温度必须达到0℃以上方可使用；并对蓄水池内的水温进行定时检查，确保温度满足整个施工过程要求。

2、机械准备

为保证混凝土施工温度满足要求，需对拌合机械采取保温措施具体包括： 储料斗上安装挡风棚避免大风造成原材料温度过快降低，上料输送带安装支架上面用保温棉进行覆盖，以防止砂石热量损失。拌和仓用彩钢板搭建暖棚进行封闭保温，并安装取暖设备确保拌合仓的环境温度不低于10℃，准备备用电源预防断电。

3.3.2投料及搅拌

冬期搅拌砼的合理投料顺序应与材料的温度相适应。应先加入砂石等材料等温度降下后在加入水泥、外加剂等胶材。开盘时先用热水预热搅拌机。

3.3.3混凝土运输及入模

为防止砼在运输过程中的温度损失，混凝土灌车在运输前先用热水进行预热，罐体包裹保温材料，在运输过程中用特制的保温盖封闭罐口，减少热量散失。

现场合理安排发料速度与运输路线，缩短运输时间减少罐车现场等待时间。 3.4混凝土泵送保护

浇筑前，用热水预热天泵泵管，泵管采用棉布包裹，减少混凝土热量损失。 在罐车出料口搭设挡风棚，并采用篷布密闭挡风棚，减少砼出料热量损失。 4 混凝土浇筑

混凝土浇筑前，在模板外侧包裹保温棉加帆布，形成保温空间，安装好暖风机并对空间能进行预热，以确保混凝土入模时模板的温度高于5℃。

浇筑前使用热水通泵，将泵管预热，除去泵管内冰雪，根据往年经验，泵管不需进行保温处理也可满足入模温度，若入模温度不满足要求可将泵管使用麻袋包裹。

主梁混凝土浇筑过程中，对刚浇筑的一侧但未完成浇筑的部位用彩条布覆盖防风及雨雪；整个主梁浇筑完成后，使用保温棉对整个主梁进行覆盖保温。主梁浇筑时应尽量加快浇筑速度，减少热量损失。

比常温时候多留置2组同条件养护试件，一组用来测定砼受冻前的强度即临界强度，另一组用作测定28天强度，砼试块应与现场同条件制作、养护。

5 混凝土养护

5.1 在内腔采用蒸汽养护。

在箱室内部采用蒸汽养护主要的作用，一是保证其有足够的水分，作用是保证混凝土内部的水分不易流失，蒸发出来的水蒸气有限的落在腹板及顶板的表面层，二是确保其较高的温度，作用是保证混凝土内部的热量不易散失，产生的热量充满整个箱室，使箱室内部处于一个均匀的保温体。

图1 蒸汽养护设备图

采用的蒸汽养护做结构介绍如下，包括炉身，炉盖，炉腿，烟囱。炉身的结构为环形双壁结构，内侧的圆柱形结构为烧煤区，外侧的环状结构用于盛放水，炉身的外面有把手，内部为炉芯，底部有炉撑，泄水口及炉门构件。炉门构件由炉门抽屉和炉门框二者密切贴合连接，同时二者之间的贴合部位留有一定的间隙。炉盖是普通的圆形结构，炉盖上部留有带孔的炉帽，炉腿呈四足鼎立状态。如图1。

图2 蒸汽养护设备俯视图

5.2 在顶板采用蒸汽机、支架系统和棉被进行混凝土养护。

采用蒸汽养护方法对箱梁进行养护,可以大大提高现浇梁养护效率,缩短养护时间,提高工程施工的整体效率。

采用的的蒸汽发生器如图3，采用的支架系统如图4、图5。

图3蒸汽发生器 图4翼缘支架

图5顶板支架 6 实施效果

在施工现场中，做好既定的措施，做好现场的温度记录以及强度记录，形成一整套完整的养护记录资料。针对现场的实际情况分阶段分时间进行实测，保证养护期间，使混凝土的强度得以迅速增长，下面是在运宝黄河大桥主桥养护的实际现场效果如下：

选择环境温度及养护温度（第1天，第3天，第7天）记录。

图6 环境温度

图7 养护温度

图8 强度变化

事实证明，本项目采取的相关冬施措施能够很好的满足冬施要求，且大幅提高了养护效率。

7 结语

尽管预应力混凝土在现代桥梁工程中应用的很广泛,工艺也非常成熟,但是在实际的工程中却还是经常出现各种质量问题。其中在冬季施工中混凝土强度不足、混凝土冻伤就是经常出现的质量通病。因此必须采取合理措施对其进行控制。本文从混凝土原材料到拌合、运输及浇筑全过程进行了研究分析，确定了不同温度条件下合理有效的混凝土保温、防冻措施。能够有效提高冬季施工的混凝土质量水平。

参考文献：

[1]建筑工程冬季施工规程（JGJ/T104-2011）.人民交通出版社. [2]公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011）.人民交通出版社. [3]江正荣.建筑施工计算手册.第二版.北京.中国建筑工业出版社.