暖棚在冬季桥梁现浇混凝土施工中的应用

2022-09-11

桥梁建设工期通常要跨年度施工, 经常遇到冬季混凝土施工情形。根据当地多年气温资料, 当室外日平均气温连续5天低于5℃时, 进行混凝土施工必须采用冬季施工措施。桥梁现浇箱梁混凝土冬季施工措施通常采用掺加混凝土防冻剂工艺, 该工艺施工成本高, 同时会带来钢筋混凝土耐久性降低及表面泛盐影响美观质量通病。本文以宿迁南枢纽冬季现浇混凝土箱梁施工方案为重点, 就暖棚在冬季桥梁现浇混凝土施工中的应用进行探讨。

1 混凝土拌和温度控制

混凝土运输采用混凝土搅拌运输车一次运到输送泵直接泵入混凝土施工作业面, 混凝土自运输至浇筑成型完成时间控制在30分钟以内。根据施工规范规定混凝土拌和物入模温度不低于5℃, 为方便混凝土振捣将混凝土成型温度按10℃控制, 室外气温按最低-5℃取值。

混凝土拌和物经运输至成型完成时温度计算公式:

(T2:混凝土拌和物经运输至成型完成时温度;T1:混凝土拌和物的出机温度;Ta:运输时环境气温;t:混凝土自运输至浇筑成型完成时间;n:混凝土运转次数;a:温度损失系数。)

混凝土拌和机设在10℃暖棚内。

混凝土拌和物出机温度计算公式:

(To:混凝土拌和物的温度;Tb:搅拌机棚内温度。)

冬期浇筑现浇箱梁混凝土最好使用泵送混凝土, 为保证混凝土输送畅通, 要控制适当的温度, 当要求混凝土入模温度在10℃时, 出罐温度一般控制在15℃, 因此To按15℃控制。混凝土拌制采用室内热拌法, 即预先对砂、碎石材料升温至5℃。水泥贮在散装水泥罐中, 测试温度为5℃。

混凝土拌和物温度计算公式:

(Ww、Wc、Ws、Wg为水、水泥、砂、石的用量;Tw、Tc、Ts、Tg为水、水泥、砂、石的温度;Ps、Pg为砂、石的含水率;C1、C2为水的比热容及溶解热。)

箱梁混凝土施工配合比为:W∶C∶S∶G=184∶472∶692∶1082

C1、C2分别取4.19、0, Ps、Pg测试结果分别为4%、0。

制做贮水的可加热容器, 采用煤火及电热管辅助加热, 确保水温在45℃~55℃。混凝土拌和时按照砂、石、水、水泥的顺序进行投料, 不得颠倒以免发生假凝现象。为保证冬期混凝土和易性和流动性, 应延长拌和时间, 但因采取升温搅拌工艺, 拌和时间太长也会影响混凝土质量和性能。拌和时间一般应较常温延长50%。

2 混凝土浇筑

对所有用到的浇筑设备如罐车、地泵等要采取适当覆盖包裹保温措施.对上部箱梁搭设暖棚, 支架下面生煤炉利用蒸汽进行加温。对温棚进行防风、防雨雪等加固处理, 即从翼缘板处搭设钢管支架及横担、上铺彩条布挂至地面处, 以绳子网住彩条布。

冬季混凝土输送应尽量减少热量损失, 可以采取以下措施: (1) 正确选择放置搅拌机、地泵等混凝土出运设备地点, 缩短运距, 选择最短运输路线。 (2) 正确选择输送泵管大小和保温材料。 (3) 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。 (4) 混凝土浇筑前要对暖棚预热, 保持棚内温度不低于15℃, 要清理掉钢筋及模板局部的积水。箱梁底板接茬部位加热较肋板、顶板困难, 升温较慢, 在混凝土浇筑过程中要跟踪测量混凝土温度, 及时调控。

3 混凝土养生

混凝土梁体养生在暖棚中进行, 可以使用洒水养生法、水泥养生液保水养生法、塑料布保水养生法、蒸汽管加热养生法等办法。综合考虑, 施工中采用经济可行的暖棚内覆盖蓄热洒水养生, 由于箱梁钢筋量大、底板距离地面高、热量散失表面积大, 暖棚内热量损失大, 所以在实际施工中, 采用三层覆盖, 当混凝土达到一定强度时, 铺上草帘, 上盖塑料薄膜, 最上面一层为彩条布覆盖, 进行蓄热养生, 且暖棚内支架下面仍要加热保温, 使暖棚内温度不低于15℃。

期间, 要严密观测暖棚内温度。按时测量水和骨料、混凝土出罐和入模温度, 构造物中央和四周的温度, 以及混凝土温度变化情况, 尤其注意加强混凝土养生期的温度观测。养生期前3日内混凝土表面平均温度保持在15℃左右, 个别部位温度最低不低于5℃, 同时控制混凝土内外温差不超过25℃, 降温速度不超过1℃/h。具体要把握好四个环节: (1) 测温仪器。外界气温和棚内气温均用气温记录仪观测, 混凝土出罐、入模温度用插入式温度计观测, 混凝土箱梁内在温度用预埋感应片温度仪观测。 (2) 观测点布设位置。混凝土内在测温点应设在内外温差大的地方, 如在混凝土厚度较大处埋设测温片。底板测点控制底部、中部及顶部的温度, 肋板测点控制内外模板内表面温差和厚部位深层混凝土温度, 顶板测点用于控制养生温度。 (3) 测温时间。棚内各测温点, 按混凝土浇筑完毕时间起每隔1小时测一次温度。外界气温白天在上下午各测一次, 夜间每隔2小时测量一次。 (4) 测温资料。对测温点进行编号绘制测温点布置图, 制作测温记录表。设专人负责测温工作, 若发现温度变化异常立即上报, 以便及时采取措施处理, 避免发生质量事故。

4 可行性分析

4.1 质量可行性对比

做好施工前工作准备, 编制针对性施工方案, 形成一个有序的质量检查管理体系, 加强前台、后台混凝土浇筑过程温度控制, 严格注意施工中热量损耗, 及时调整使混凝土浇筑及养生在规范温度允许条件下进行。暖棚法冬季混凝土施工工艺与掺加防冻剂冬季混凝土施工工艺相比, 钢筋混凝土耐久性不受任何影响同时外观质量得到很大提高。