摘要：冬季浇筑时，为了加快施工进度，保质保量完成任务，保证混凝土能够在冬季正常达到强度要求，必须采取必要的技术手段。本文详细介绍了箱梁施工时重要的环节和步骤且进行了系统的分析。并用计算公式，科学有效的进行叙述，确保冬季施工能够有效进行，为相关工程项目提供参考
关键词：混凝土；箱梁；冻害；防冻；冬施；养护；蓄热法
1、项目简介：董家口至梁山（鲁豫界）公路宁阳至梁山施工一标段为山东省单标段体量最大的基础设施项目，是山东省“九纵五横一环七连”高速公路网中“横四”线的一部分。宁梁高速起自泰安市宁阳县境内京台高速磁窑立交，经泰安市宁阳县、东平县及济宁市汶上县、梁山县，至梁山县鲁豫界接河南境内台辉高速公路。二公司施工段全长共88.19公里。董梁高速宁梁段一合同五分部位于济宁梁山县所处起讫里程为：K89+519.5～K109+771.787，路线全长20252.287米，济宁市梁山县地区冬季最低气温在零下15℃左右，风力按4级考虑。梁山县11月份的温度一般在零下8℃左右，当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃既进入冬季施工期，因此上部箱梁部分要经过冬季施工期才能保证工期，所以必须采取可靠的冬季施工养护措施，才能保证箱梁的质量问题。
2、混凝土的冻害：在冬季施工中，新浇混凝土如果遭冻，混凝土中的部分水由液相变为固相，由于浇筑拌和液态的水和固态的冰，原有参与水化作用的水减少，与水泥浆和骨料的粘结力降低，其次部分水结冰其体积比原体积增加约9％左右，当恢复正常温度以后，水泥浆体中的孔隙率将比正常凝结的混凝土显著增加，从而使混凝土的各项物理力学性能全面下降。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。强度达不到规定要求，混凝土的冻害也会造成混凝土中钢筋的锈蚀，对梁的强度耐久性造成一定的影响。
3、混凝土防冻要求：考虑公路桥涵冬季施工的气温、湿度等环境较差，因此规范将抗冻强度各提高10%，固定值定为40%和50%。冬季施工的混凝土在入模后混凝土强度未达到设计强度30%以前不得受冻。
4、冬季混凝土施工防冻措施：
1.原材料质量控制：砂石料仓采用全封闭式料棚防止雨雪入侵，影响混凝土质量。用篷布密封所有进出口，进出仓库必须将篷布密封好使其不通风。仓库内布设加热管道，对其加热保温。砂子含泥量不能超过2.7%。石粉含量不能超过1.5%。泥和石粉含量超标造成混凝土水化不稳定，结构质量耐久性降低。
2.箱梁拆模：混凝土强度和弹性模量达到设计允许值才能进行预应力筋张拉，然后放松模板，模板移动后应对箱梁进行保温养护，环境温度与梁体温度差应小于15℃。其中采用蓄热法和加热养护的混凝土结构，其模板的拆除应符合下列规定：①应根据与结构同条件养护试件的试验，证明混凝土已达到要求的抗冻强度及拆模板强度后方可拆除模板。②加热养护的结构模板和保温层，在混凝土表面冷却到5℃以后，方可拆除。拆除后当混凝土表面温度与环境温度相差大于20℃时，仍应对混凝土表面加以覆盖，使其缓慢冷却。
3.混凝土配合比设计：高性能混凝土不得使用防冻剂和早强剂。在冬季施工期间，每混凝土中胶凝材料的用量根据需要宜适当提高，最低水泥用量不宜低于300 kg/。另外，对于箱梁大体积混凝土，粉煤灰的掺量宜为15%左右，最大不宜超过20%。冬期施工期间，由于环境温度较低，根据施工环境条件选择合理的冬期施工配合比，可采取适当降低混凝土水胶比；掺加有利于混凝土早期强度发展的掺合料（如适当降低粉煤灰，增加矿粉掺量），使用复合型防冻减水剂等技术措施。
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4.混凝土的搅拌：冬季拌制混凝土，首先用锅炉将水加热，加热水通过管道进行循环进入拌和机，利用煤火炉在料斗下部将骨料均匀加热，水泥不得与热水直接接触，投料顺序为：先投入骨料和加热的水，然后再投入水泥、掺和料和外加剂。同时应将混凝土搅拌时间比常温延长50%，要求混凝土的出机温度达到15℃以上，尤其要适当提高混凝土的入模温度，应控制在10℃以上，另外，应尽量采用较近的拌和站搅拌混凝土。
5.混凝土质量检测：测量混凝土自搅拌机中卸出时的温度和浇筑入模时的温度，至少每一个工作要求四次，测量混凝土养护时，当采用蓄热法养护时，在易于散热的部位设置。现浇混凝土梁的水平方向垂直设置，梁测孔每10m设置一个，孔深1/2板厚。测量混凝土按测温孔编号顺序进行，温度计插入测温孔后，堵塞住孔口，留置在孔内3到5分钟，然后迅速从孔中取出，使温度计与视线水平，仔细读数，记入测温表，同时测温空按照原样覆盖好。当全部按照测温孔测量完毕后，绘制测温孔布置图。
6.混凝土运输：混凝土搅拌在暖棚内进行，棚内设取暖措施温度不低于10℃。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，确保混凝土入模温度满足相关要求（≥5℃）主要措施采取以加热拌合用水为主，辅以骨料、外加剂保温，水的加热温度控制在80℃，以防止水泥发生假凝现象。
混凝土出机温度的分析计算公式：
式子中：混凝土拌合物的出机温度（℃）；
-搅拌机棚内温度（℃）
混凝土拌合物经运输至成型完成时的温度计算公式：
式子中：-混凝土拌合物经运输至成型完成的温度（℃）
t-混凝土自运输至浇筑成型完成时间（h）
n-混凝土转运次数
-运输时的环境气温（℃）
a-温度损失系数（），当采用混凝土搅拌输送车时，a=0.25；当采用开敞式大型自卸汽车时，a=0.20；采用开敞式小型自卸车时，a=0.30；采用封闭式自卸汽车时a=0.10；当采用手推车时，a=0.50。
根据运输过程远近，计算混凝土从出料到现场浇筑这段时间温度损失，保证混凝土浇筑时的温度，能够提高混凝土强度防止混凝土不早期受冻，防止产生裂缝。
混凝土拌合物的温度按下列式子计算：
式中：-混凝土拌合物的温度（℃）；
——按施工配合比每立方米混凝土的水泥、砂、石、水的重量，kg；
——水泥、砂、石、水的温度，℃；
——砂、石的含水率，%；
C1——水的比热容值，；
C2——冰的溶解热，；
当集料温度>0℃时，C1=4.2，C2
当集料温度0℃时，C1=2.1，C2
7.混凝土的浇筑：混凝土浇筑前，当环境气温低于-15℃，应用手持式暖风机对直径≥25 mm的钢筋和预埋件加热至正温。已浇筑的混凝土，在未被上一层混凝土覆盖前不应低于5℃，采取加热养护时，养护前的温度也不得低于5℃。专人监测，并做好记录。
8.箱梁合理养生：混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。
蒸汽加热养护的混凝土采用不适宜的水泥时，后期强度可能降低，应增加与结构同条件养护后再标养到28d的试件，以检查和保证其强度。按照规范要求较常温至少多留置2组同条件掩护试件，一组用来测定混凝土受冻前的强度即临界强度，另一组用作检验28d的强度，混凝土试块应在浇筑现场用浇筑结构的拌合物制作。试压前试件应在拥有正温条件的室内停放，解冻后再进行试压，停放时间需4-12h。
蓄热法是混凝土冬季施工养护的主要方法，当满足条文所列要求时即：
（1）应根据环境条件，在经计算能保证结构物不受冻害的情况下方可采用蓄热法养护混凝土。
（2）混凝土应采用较小的水胶比，养护过程中应采取加速混凝土硬化和降低混凝土冻结温度的措施。对容易冷却的结构部位，应特别加强保溫，且不应往混凝土和覆盖物上洒水。
结论：通过冬季施工过程中，从混凝土的混合料级配、混凝土配合比、混凝土的拌合、以及混凝土外加剂、运输时间过程、以及混凝土的浇筑、混凝土浇筑后的养护等方面进行了详细的介绍，施工经验、试验总结出冬季箱梁施工重要环节。再保证混凝土强度，和易性及塌落度要求的前提下，适宜掺入适量引气剂量，同时适当掺入减水剂、防冻剂。其次还应当控制混凝土外层温度不要偏差过大，防止温度应力而产生裂缝，进而发展成贯通裂缝。我们将以上混凝土强度提升条件作为以后冬季施工的重心。
参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）
[2]《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005）
论文作者:徐勤浩,张宝金
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第13期
论文发表时间:2019/1/20
标签：混凝土论文; 温度论文; 强度论文; 冬季论文; 梁山县论文; 测温论文; 水泥论文; 《建筑细部》2018年第13期论文;