首都机场扩建工程冬季混凝土施工技术.doc

1 首都机场扩建工程冬季混凝土施工技术首都机场扩建工程冬季混凝土施工技术 中铁十四局集团三公司 张 芳 摘摘 要要 本文通过蓄热法和暖棚法在机场扩建工程冬期施工中成功应用 详细介绍了 施工注意事项和施工方法 主题词主题词 冬季 混凝土 施工技术 1 1 概述 概述 1 11 1 工程概况工程概况 本标段共有 14 座桥梁 其中 1 3 4 6 7 9 10 12 号滑行道桥及 1 4 号特种车 辆桥为上跨连接航站楼和停机坪的 U 型槽的桥梁 采用 1 20m 净跨径 闭合框架结构 5 号 11 号滑行道桥为上跨连接 T3a T3b 航站楼的捷运通道的桥梁 采用 1 23 4m 净跨 径 闭合框架结构 滑行道桥桥宽 61m 两侧各 9 5m 为双层钢化夹胶玻璃顶板 特种车桥 桥宽 12m 5 号 11 号滑行道桥基础采用直径为 1 2m 和 0 8m 的钻孔灌注桩 其余桥梁基础采用 直径为 1 5m 的钻孔灌注桩 承台 底板及侧墙采用 C30 聚丙烯纤维网混凝土 滑行道桥主 梁采用单箱多室 C50 预应力砼现浇箱梁 特种车辆桥采用单箱双室 C50 预应力混凝土结构 根据机场扩建指挥部总体施工部署 2004 年年底前完成 10 11 12 滑行道桥主体工程 根据工程进度安排 4 号桥立墙 5 号桥底板 10 号 12 号滑行道桥立墙和箱梁 11 号滑 行道桥中板 立墙及箱梁需进行冬期施工 1 21 2 工程所处的气候环境情况简介工程所处的气候环境情况简介 首都机场扩建工程位于我国季风气候区 属于暖温带半湿润大陆性季风气候 受季风 影响 冬季寒冷干燥 气温垂直变化明显 据资料显示 全年平均气温 13 0 极端最低 气温 15 0 各月的气温为 1 月份最低 1 月份的平均气温为 5 最大风速为 28m s 根据有关资料 北京地区日平均气温低于 5 的起止日期为每年的 11 月 15 日至次年 3 月 15 日 实际日期以观测为准 2 2 本工程冬季施工几种方案的比较 本工程冬季施工几种方案的比较 根据 建筑工程冬期施工规程 JGJ104 97 及 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 有关规定 外界平均气温连续五天稳定低于 5 时 即进入冬期施工 当天气转暖 最后一组五天的日平均气温稳定在 5 以上 此五天中的最后一天为冬期施工的终日 2 12 1 蓄热法施工蓄热法施工 承台底板及立墙冬期施工采用蓄热法养护 混凝土浇注时 混凝土的入模温度不低于 10 模板外侧采用泡沫板包裹 泡沫板的外侧用草帘悬挂覆盖 浇注完成后 顶面采用一层塑 料布 和两层棉被覆盖保温 2 1 1 假定混凝土出机温度 15 室外气温 5 运输时间 1 小时 倒运次数 3 次 模板不加热 混凝土经运输至成型后的温度按以下公式计算 2 032 0 1112a TTntTT 其中T2为混凝土经运输至成型后的温度 T1为混凝土出机温度 Ta为外界气温 为每小时温度损失系数 用搅拌运输车式 取 0 25 83 10 515 3032 045 0 25 0 15 2 T 模板 钢筋不进行预热 与每 1m3混凝土相接触的钢模板和钢筋共重约 360Kg 混凝土 经钢模板和钢筋吸热后的温度T3 77 9 48 036012400 548 0 36083 1012400 3 T 2 1 2 混凝土冷却时间计算 R TTM QmTc t amm cecec 0 0 其中对于立墙33 1 5 1 22 d M 混凝土由浇筑到冷却的平均温度Tm 38 7 77 9 006 0 3 1181 0 03 1 77 9 006 0181 0 03 1 0 0 TM T Tm 保温层的热阻系数 R a 为保温层厚度 取 0 03m 为保温的导热543 0 06 0 03 0 043 0043 0 a R 系数 采用聚氯乙烯泡沫板 为 0 06 cc为混凝土的热容量 取 2510KJ m3 K mce每立方米混凝土的水泥用量 根据配合比取 200Kg Qce为 1Kg 水泥在冷却期间的水化热 P O42 5 水泥取 270kJ kg dht156 359 6 30 2 543 0 538 7 33 1 27020077 92510 0 根据混凝土强度曲线 水泥采用 P O42 5 水泥 蓄热养护冷却至 0 时抗压强度为设 计强度的 60 以上 满足规范要求 7 天强度即达到规范规定的最小抗冻强度 设计强度 的 40 蓄热法施工养护混凝土 应注意以下事项 1 对于容易冷却的部位 应加强保温措 施 2 不应往混凝土和覆盖物上洒水 2 2 2 2 暖棚法施工暖棚法施工 箱梁施工根据气温条件采用暖棚法养护 箱梁浇筑前在整个梁体上搭设暖棚 暖棚固定在支架和梁面钢筋上 暖棚顶距离梁顶 面控制在 1 5 米左右 暖棚上覆盖一层土工布及两层草帘 整个暖棚确保不透气 在施工 3 和养护期内部放置火炉加水加热养生 混凝土浇注时按事先制定的浇注顺序 预留好泵车 泵管进料位置 尽量少移动泵管 泵管下面用软管布料 混凝土浇注完毕后 即进行收光抹面 收面后覆盖一层塑料薄膜保温保湿 张拉 压浆工作均安排在白天气温较高的时间进行 视具体气温情况确定是否仍继续 用暖棚法养生 室外气温 10 养护温度 10 每小时耗热量 Q Q 3 6MK Tc Ta V 其中 M 为暖棚的表面系数 根据计算取 0 3 K 为暖棚结构的平均总传热系数 KmW a K 2 9 2 1 0 03 0 043 0 1 043 0 1 为暖棚的散热系数 取 1 25 V 为暖棚体积 hkJQ 5 17864142281525 1 209 23 06 3 每公斤煤燃烧散发的热量为 22000KJ 每小时耗煤量为 1786414 5 22000 81 2 kg 暖棚法加热养护混凝土时 应符合下列规定 1 暖棚应坚固 不透风 靠内墙应采 用非易燃性材料 2 暖棚内采用煤球炉 要特别加强防火 防煤气中毒措施 3 暖棚 内温度不低于 5 C 4 暖棚内宜保持一定的湿度 湿度不足时 向混凝土面及模板上洒 温热水 2 32 3 本工程冬季施工措施费用的比较本工程冬季施工措施费用的比较 2 3 12 3 1 蓄热法施工蓄热法施工 参考有关经验计算分析比常规混凝土增加费用为 30 左右 2 3 22 3 2 暖棚法施工暖棚法施工 参考有关经验计算分析比常规混凝土增加费用 45 左右 3 3 冬季温混凝土施工过程控制 冬季温混凝土施工过程控制 3 13 1 混凝土的配制和搅拌混凝土的配制和搅拌 对采用的商品混凝土 要求优选各种原材料 添加早强防冻剂 并采取保温升温措施 保证混凝土的入模温度 3 23 2 混凝土浇筑混凝土浇筑 为减少混凝土运输浇筑过程中的温度损失 罐车 输送泵及泵管使用毛毡密裹保温 冬期混凝土施工尽量安排在白天气温较高的时段进行灌注 有利于温度控制和人员操作 保持各种设备完好确保混凝土运输时间尽可能缩短 冬季施工接缝混凝土时 浇筑气温应高于 5 C 否则应加热使接合面有 5 C 以上的温 4 度 如果预热不好 易在接头处产生水膜 降低接头处混凝土的强度 新旧混凝土接触面 的温差过大 温度应力作用会造成新浇混凝土开裂 所以对旧混凝土必须采取预热升温措 施 可采用远红外线加热器和蒸汽排管加热 确保接头处混凝土温度不低于 5 C 加热深 度不小于 30cm 预热长度一般可控制在 1m 左右 准备好足够的覆盖物 浇捣完成及时覆盖 尤其冬期在挡风面更应覆盖严密 包括模 板外侧需盖好 分层浇筑厚大的整体式结构混凝土时 已浇筑层的混凝土温度在未被上一层混凝土覆 盖前及时采取临时覆盖措施 保证混凝土表面温度不低于 2 C 混凝土分层浇筑厚度不小于 30cm 3 33 3 试件制作试件制作 由于暖棚内各部温差较大 加之混凝土与环境气温不同 所以常规试件很难代表构件本 身强度 因此应多制作试件 一般为 7 组 分别置于不利部位进行同条件养生 用于确定 拆模和箱梁张拉结束时间 3 43 4 模板的拆除 用试压同条件养护试块的强度和标养试块的强度做为拆模和张拉的依据 混凝土达到 规范要求的抗冻强度和拆模强度要求后 模板方可拆除 采用加热养护结构的模板和保温 层 在混凝土冷却至 5 C 以后方可拆除 当混凝土表面温度与外界气温相差大于 15 C 时 混凝土表面应覆盖保温养护 使其缓慢冷却 掺用防冻剂的混凝土在负温条件下严禁浇水 外露表面采用覆盖养护 4 4 混凝土施工质量控制情况分析混凝土施工质量控制情况分析 4 14 1 温度情况温度情况 为确保施工质量总结经验 对成型混凝土温度进行统计分析 如 10 滑行道桥箱梁混凝 土养护测温记录如下表 一 通过统计总结混凝土内部温度比室外高 10 左右 表一 测温时间测点温度 月日时 大气温度 1234 平均温度 1314 51616171716 5 1318 41415161615 3 1322 51314151514 3 142 71517161716 3 146 51414151614 8 1410 31415161615 3 1414 51516171716 3 1418 31415161715 5 1422 61617151616 0 152 71714161716 0 156 41414151514 3 1510 41414151614 8 1514 21415151615 0 5 4 24 2 混凝土质量控制成果分析混凝土质量控制成果分析 本工程采用 AN6 防冻剂 ZY 为确保本工程施工质量 发现问题 指导施工 对同条 件养护混凝土试件和标养试件进行试压对比 如 11 号滑行道桥箱梁 C50 混凝土 7 组试件数 据统计如表 二 经统计分析得 3 天同条件试件的强度比 3 天标养的强度低 14 左右 7 天同条件试件的强度比 7 天标养的强度低 18 5 左右 10 天同条件试件的强度比 10 天标养 的强度低 12 2 左右 28 天自然强度与 28 天标标养强度基本一致 每组试件的强度大于设计 强度等级 在质量评定时同条件养护的试件和标准养护的试件一同参与混凝土质量评定 各 种参数均为优良 经过冬季施工的混凝土在 10 桥立墙钻芯取样 经评价其质量与常温混凝 土施工的混凝土质量相同 层间结合良好 混凝土密实 无缺陷 验证了冬季混凝土施工 的可靠性 5 5 结束语结束语 首都机场冬季混凝土施工在主体工程中的应用有以下几点经验值得总结 要严格控制商品混凝土的用料以及入模温度 随时到商品混凝土站进行抽检 蓄热法施工和暖棚法施工 在浇注大体积混凝土时 都要注意控制浇注过程中混凝土 的温度损失 确保浇注成型后的混凝土温度最低不低于 5 冬季混凝土施工要严格控制养护过程中温度检测 和同条件试件强度与标准养护试件 强度的对比试验 及时发现问题及时解决 从同条件试件强度与标准养护试件强度的数据对比可知 现场混凝土早期强度升高较 慢 所以要视试件龄期强度的数据控制拆模和箱梁张拉的时间 冬季混凝土施工要严格控制对混凝土的养护过程 防止边角处的混凝土受冻 养护 类型 同条件养护标准养护 龄期 d 371028371028 试件 组号 强度 Mpa 达到 设计 强度 强度 Mpa 达到 设计 强度 强度 Mpa 达到 设计 强度 强度 Mpa 达到 设计 强度 强度 Mpa 达到 设计 强度 强度 Mpa 达到 设计 强度 强度 Mpa 达到 设计 强度 强度 Mpa 达到 设计 强度 1 16 933 834 168 240 180 253 610720 340 644 689 246 392 656 8114 2 16 232 433 266 439 378 655 111021 743 441 382 645 991 853 7107 3 15 931 830 561 039 979 853 610722 144 243 186 244 789 455 9112