淺談預制箱梁混凝土夏季施工質量控制

唐榮

(中鐵十九局集團第五工程有限公司，河南新鄉453003)

1 工程概況

隨著施工高速化、結構大型化和建筑造型多樣化的發展，施工質量和功能的要求也越來越高，加之無數經驗教訓，促使人們對混凝土的夏季施工越來越重視。

筆者單位新鄉梁場主要負責預制新建石武高速鐵路二標段新鄉東孟姜女河特大橋32 m箱梁471孔，史凹跨濟東高速公路特大橋112孔、新鄉東孟姜女河特大橋24 m箱粱43孔、史凹跨濟東高速公路特大橋14孔。預制箱梁全部為后張法預應力混凝土單箱單室箱梁。梁體混凝土設計為C50級，預應力筋采用高強度低松弛鋼絞線，錨固采用自錨式拉絲體系，管道成型采用抽拔橡膠棒成孔。

箱梁預制工期為18個月，根據施工總體計劃，要在新鄉地區的整個夏季進行箱梁預制。該區屬北溫帶大陸性季風氣候區，最高41℃，夏秋多南風，最大風速15m/s。為搞好箱梁預制質量，必須對預制箱梁夏季施工梁混凝土質量進行控制，以確保工程質量。

2 混凝土夏季施工特點

夏季施工最顯著的特點是環境溫度高、相對濕度較小，這些對于新拌以及硬化后的混凝土有利也有弊。

在夏季高氣溫下拌合和澆筑混凝土，水分蒸發快，諸多原因引起坍落度損失，難以保證所設計的坍落度，易降低混凝土的強度、抗滲和耐久性。若摻用減水劑的混凝土，溫度高氣泡易揮發，降低其含氣量，且變得不穩定，空氣量難于控制，使混凝土坍落度的控制變得較為困難。

由于夏季溫度高，水泥水化反應加快，混凝土凝結較快，施工操作時間變短，易因搗固不良而造成蜂窩、麻面以及“冷縫”等質量問題。

為此，針對混凝土夏季施工特點和諸多不利因素，應采取必要的防護措施，以保證混凝土的澆筑質量。

3 混凝土夏季施工控制措施

炎熱夏季澆筑混凝土，易加速水化反應，對混凝土拌制、運送、澆搗都有不利的一面。因而需要采取有效控制措施來保證混凝土的澆筑質量。

箱梁預制混凝土施工控制要點如下:(1)混凝土入模溫度不大于30℃，混凝土入模前模板和鋼筋溫度不大于35℃;(2)梁體混凝土內部溫度與表面溫度、表面溫度與環境溫度之差不宜大于15℃，養護期間梁體混凝土內部溫度不宜超過60℃，最高不得大于65℃;(3)箱梁拆模時混凝土芯部與表面、表面與環境溫度之差不大于15℃，腹板內側與外側混凝土之間溫差不大于15℃，且混凝土內部開始降溫前不得拆模。

3.1 控制夏季混凝土最佳澆筑時間

盡量安排在早晚施工，避開中午炎熱天氣施工，以此控制混凝土內外溫差。同時澆筑時間不宜超過6 h。

3.2 估算混凝土拌合料溫度，切實采取有效降溫措施

根據原料溫度推算拌合后混凝土的溫度可按下式計算:

式中:T為混凝土拌合物的出料溫度(℃);S為固體材料(水泥及骨料)的平均比熱，取0.2;Wa為骨料重量(kg);Ta為骨料溫度(℃);Wc為水泥重量(kg);Tc為水泥溫度(℃);Wt為骨料表面含水量(kg);Tt為骨料表面水溫度(℃);Wm為混凝土拌合用水量(kg);Tm為混凝土拌合用水溫度(℃)。

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上式估算出的溫度，未考慮水泥水化熱和攪拌過程中機械能轉化為熱能的影響，得出的溫度比實際出料溫度要低一些。

由上式看出，要降低混凝土拌合料的溫度，首先應降低原材料的溫度，特別是降低比熱最大的水和用量最多的骨料的溫度。為了保證混凝土入模溫度不大于30℃，對混凝土所用各種原材料必須加設防曬措施，具體為:

(1)在粗細骨料存放料倉處設封閉式遮陽遮雨棚，保證原材料在存放過程中不受陽光直射，防止溫度過高;對拌合站下料斗及輸送皮帶處設置遮陽封閉措施，保證粗細骨料在上料過程中的溫度不至過高。

(2)拌至混凝土所用外加劑采取集中存放，設置遮陽遮雨措施，避免暴曬，以保證外加劑的工作性能和混凝土的拌合溫度。

(3)拌合用水采用加冰塊的降溫措施，購冰塊加入拌合站蓄水池，保證拌合用水入機溫度不大于15℃。同時，提前準備夏季施工配合比，減小混凝土水化熱。并且合理組織運輸設備，保證道路暢通，減少混凝土運輸距離和時間。罐車及輸送管道要覆蓋濕布。

3.3 采取措施控制夏季施工混凝土坍落度

在夏季高溫條件下，混凝土的可操作性能有所降低，其中坍落度損失是比較明顯的。而引起坍落度損失原因雖多，但水分蒸發與長距離運輸造成坍落度損失是主要的。因箱梁預制場靠近拌合樓，則運輸中坍落度損失不是主要原因。如何降低拌合料及澆筑中的坍落度損失，其控制的主要措施有:(1)現場技術員、試驗員加強現場旁站，對現場混凝土配制、拌合過程、骨料計量增加檢測力度，根據砂、石含水量及時調整施工配合比;(2)縮短澆筑時間，使其坍落度損失不低于原坍落度的90%;(3)改善和易性，以利振搗密實。

3.4 模板鋼筋溫度控制措施

在混凝土澆筑之前及時測定模板、鋼筋骨架溫度，保證模板、鋼筋骨架溫度在混凝土入模前不大于35℃。為了保證鋼筋骨架及模板的溫度不至過高，在頂板鋼筋骨架吊裝入模前，對底腹板鋼筋骨架和頂板鋼筋骨架分別采取加蓋遮陽棚的防曬措施。當頂板鋼筋吊入模板后，用自制遮雨遮陽棚架遮蓋于模板頂，防止模板、鋼筋骨架遭受陽光直射。當采用遮陽棚不能滿足要求時，采取在模板外側面噴灑冷卻水的降溫措施保證模板溫度不超標。

在鋼筋存放、鋼筋半成品加工、半成品存放、鋼筋綁扎過程中，采用遮雨遮陽棚。保證各個工序盡量避免太陽直射，保證鋼筋骨架入模溫度，進而保證鋼筋骨架在混凝土入模前溫度不大于35℃。

3.5 加強混凝土養護工作

澆筑后用土工布覆蓋適時灑水養護，避免暴曬，建立專人養護。箱梁預制養生控制方法:(1)先脫內模從內腔和頂面養護;(2)初張后提梁移至存梁區，頂面覆蓋土工布灑水養護，內外腔、梁端全部灑水養護。養護周期不小于14 d，使混凝土結構逐漸干燥，這樣可以利用混凝土的徐變性能，對溫度及干縮應力起到“卸荷”作用，避免裂縫的發生。

3.6 循環水降溫控制大型箱梁混凝土溫差方法

32 m箱梁梁體共設27個預應力孔道(如圖1)。根據溫度場分布圖，水循環冷卻管利用每側腹板的N4、N5、N8、N9孔道進行循環注水，以便于帶走混凝土的芯部較高的水化熱，降低混凝土芯部最高溫度及芯部與表層的溫差。循環用水水溫與梁體芯部之差不超過15℃。

3.6.1 管道設置

事先制作連接N4、N5、N8、N9管道的活動軟管，軟管利用端模上或梁端上錨墊板的螺栓孔采用法蘭連接，在法蘭之下設橡膠密封墊，法蘭之后采用鋼管接頭接上橡膠軟管，管道直徑控制在30～50 mm，連接順序是從梁一端N9進水，之后從另一端連接到N8孔道，之后依次連接N5和N4，最后被加熱的循環水從N4孔道排出。水流方向每12 h改變一次，以便于梁體的混凝土溫度的均勻控制。管件加工后要注意與端模和錨墊板的匹配，保證密閉性。

3.6.2 通水

夏季炎熱氣候，在箱梁澆筑后，混凝土會在8～10 h完成終凝。終凝之后，橡膠棒被撥出，立即利用孔道進行降溫。這時要注意時間不宜太長，否則會導致梁體的混凝土水化比較充分，梁體溫度升高，控制水溫與梁體的溫度難度加大，可能會因溫度超差造成內部裂縫。水流量及速度的控制要按流出水流的溫度進行，如果水流出的溫度與流進的溫差大于25℃，要加快水流速度，如果小于20℃，則要放緩水流速度。在循環水冷確時要注意測觀測溫度變化，總結溫度變化的曲線，以便控制水流的大小。循環水流出后用軟管接到梁體頂面及內腔，進行表面的灑水養護。

3.6.3 停止冷卻時間的確定

在水冷卻的同時密切注意測溫曲線的變化，當梁體芯部溫度出現明顯的下降趨勢時，則可以停止循環水冷卻，撤掉冷卻水管。

3.6.4 后續工序的開展

利用倒虹吸的原理，將軟管伸入到梁體中部管道最低處，將大部分水吸出后，再用單根鋼絞線捆扎棉布從孔道一端拖至另一端，之后再用空壓機進行吹孔，以便清出孔道中積水。清孔后進行穿束等工作，并及時進行預初張拉。

3.6.5 效果

新鄉梁場在采用循環水降溫的措施后，梁體的芯部溫度控制在55℃～60℃之間，梁體芯部最高溫度降低了7℃～9℃，同時梁體芯部與表面、表面與環境的溫差減少了7℃～9℃，有效地改善了箱梁的溫差情況，對箱梁防止溫度裂縫起到了很好的作用。

圖1 梁體預應力孔道布置圖

4 夏季箱梁預制施工控制效果

根據夏季混凝土施工特點和要求，加強對質量監控力度，把好工程質量關:一是材料關;二是工序關;三是檢測關;四是中間交驗關。

通過對表1統計的結果，在夏季7、8月預制的箱梁現在獲得了較好的內在質量，混凝土設計強度C50，箱梁混凝土強度都在58.5～65.9 MPa，混凝土設計彈模為35.5 GPa，箱梁混凝土彈模都在43.2～47.3 GPa。預制箱梁外觀平整密實光潔，無砂眼氣泡裂紋，未產生“冷縫”、“塑性裂縫”和“干縮裂縫”，得到了較好的控制效果。

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［1］TZ 213－2005客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南［S］

［2］新建時速300～350 km客運專線鐵路設計暫行規定［S］．北京:中國鐵道出版社，2007

［3］馮乃謙．實用混凝土大全［M］．北京科學出版社，2001

［4］趙文亭，蔡建成．高性能混凝土的研制和應用［J］．海河水利，1997(3)∶61－63

［5］陳肇元．混凝土結構耐久性設計與施工指南［M］．北京:中國建筑工業出版社，2004