談預應力混凝土箱梁的冬季施工

陳鯉輝

1 概述

冬季施工是指根據當地多年氣溫資料，室外日平均氣溫連續5 d穩定低于 5℃時混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土及砌體工程的施工。

本工程項目為上海—武威國家重點公路南陽—豫陜界段高速公路，位于河南西南部，線路全長5.85 km，其中9座大橋上部均為后張法預應力混凝土箱梁，共計 30m箱梁 300片，25m箱梁280片。根據歷年氣象資料:1月份為最寒冷的月份，月平均氣溫1℃左右，一般 12月中下旬至 2月中旬月平均氣溫在 5℃以下，冬季施工期歷時兩個月左右。正值冬季，橋梁施工進入了上部階段。為了保證工程按期完工和預制混凝土箱梁的質量，對混凝土箱梁的預制采取了調整配合比方法，蒸汽養護等技術措施。

2 施工前的準備工作

1)首先做好冬季施工組織計劃及準備工作，組織施工人員認真學習冬季施工技術規范，配備足夠的防寒保暖材料，對各項設施和材料提前采取防雪、防凍等措施，對所有機械設備做好全面的維修和保養，以保證冬季施工期間的正常使用。

2)調整混凝土配合比。選擇適當的水泥品種是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結果表明，應使用早強型硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大，且早期強度增長較快，一般 3 d抗壓強度大約相當于普通硅酸鹽水泥 7 d的強度，效果較明顯;選用較小的水灰比和較低的坍落度，稍增加水泥用量，從而增加水化熱量，縮短混凝土達到齡期強度的時間;在混凝土中摻入早強外加劑，縮短凝結時間，提高早期強度，應用較普遍的有硫酸鈉和MS-F復合早強減水劑;選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料，使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相近。

3)安裝鍋爐和供汽管道，設置必要的安全設施，對鍋爐進行試火試壓，并通過有關安全部門的檢驗。

4)搭設施工所需的暖棚。

3 鋼筋及鋼絞線的加工制作

1)鋼筋焊接盡量在室內進行，為此需加工專門的焊工棚，保證焊接作業都在棚內操作，棚內用燈管或電熱器保溫，保證溫度不低于 5℃。當必須在室外進行時，最低溫度不宜低于 -20℃，并應根據實際情況用彩條布搭設臨時棚等措施來防雪擋風，減小焊件溫差。

2)剛焊接好的部位應保證冷卻到作業棚氣溫后，再置于外界氣溫中，避免剛焊接的部位立刻接觸冰雪或極低的氣溫環境。

3)避免在 0℃以下用水沖洗鋼筋，以免鋼筋上附著水結冰。

4)對于后張法施工的箱梁，采用蒸汽養護時不能先將鋼絞線穿入梁體中，避免鋼絞線生銹。為防止波紋管漏漿堵塞造成穿鋼絞線困難，可預先在波紋管內穿入比波紋管直徑稍小的塑料管，在混凝土澆筑完成后及時拔出，待張拉前再穿入鋼絞線。

4 混凝土的拌制

1)在晚上和雨雪天氣對砂、石料堆放場用篷布覆蓋，使雨雪不進入料堆，確保集料中不積水、不帶有冰雪和凍塊。白天氣溫上升時，掀開篷布晾曬，并可用機械對當天所需材料進行翻曬。

2)拌和后混凝土溫度不能滿足要求時，應首先考慮對拌和用水加熱，仍不能滿足時，再考慮對集料加熱。水泥只保溫，不得加熱。

3)我項目采用加熱拌和用水的方法，制作大水箱使用煤火和多根大功率電熱棒對施工用水進行加熱，水溫控制在 40℃～60℃之間，最高不超過 80℃。根據冬季拌制混凝土熱工計算和試驗確定，拌和站加熱用水采用鋼制容積為 6m3的水箱，其儲水量就能夠確保箱梁施工用水以及拌和后混凝土溫度要求。

4)投料前，先用熱水或蒸汽沖洗攪拌機，對混有冰雪、凍結塊的集料在拌和前清除干凈。投料順序為:集料→熱水→水泥→外加劑，攪拌時間比常溫延長 50%，使混合料充分攪拌均勻。

5)指定專人觀測拌和用水加熱溫度、混凝土出料及入模溫度，并觀測運輸、施工等溫度損耗。出料時溫度不宜低于 20℃，入模溫度為 10℃左右，最小不得低于 5℃。若混凝土入模溫度達不到要求，拌和站應即時調整水溫，確保符合規范要求。

5 混凝土運輸和澆筑

1)進行精心的組織和合理的安排，使混凝土運輸時間盡可能縮短，混凝土罐車包裹保溫材料，減少混凝土運輸過程中的熱量損失。澆筑混凝土應盡量安排在白天氣溫最高時進行。

2)混凝土在澆筑前應清除模板、鋼筋上的冰雪和污垢，用大篷布把整個預制梁模板覆蓋起來，適當的通入一些熱蒸汽，使模板和鋼筋溫度在 5℃以上。澆筑從箱梁的一端向另一端推進，分層進行，盡可能縮短混凝土澆筑時間。澆筑完頂板后及時覆蓋好保溫層，先覆蓋一層土工布，中間鋪一層塑料布，最外面再覆蓋一層篷布，塑料布和篷布應下垂到地面并用砂壓住邊角，形成一個密閉的空間以減少熱量的損失。待混凝土終凝時就可通入蒸汽升溫進行養護。

3)比常溫環境下施工至少多留置兩組同條件養護試塊，用于確定拆模時間和測定混凝土受凍前的強度。

6 混凝土的蒸汽養護

1)混凝土采用鍋爐生成蒸汽進行養護。經過現場試驗確定，每臺 1 t鍋爐可同時供兩片箱梁的養護，蒸汽通過管道進入預制箱梁內。每片梁布設三根管道，管道采用塑料軟管沿梁兩側邊模和內芯模布設。由于離鍋爐越遠蒸汽壓力越小、溫度越低，為保證出汽均勻，確保箱梁各部位的溫差不超過 10℃。管道布置在離鍋爐最近處汽眼間距為 1m，離鍋爐較遠處汽眼間距為 0.75m，離鍋爐最遠處管道汽眼間距為 0.5m。管道應設置 1%左右的縱坡并把汽眼朝下，有利于排出蒸汽的冷凝水，防止阻塞管道。

2)蒸汽養護施工中必須嚴格控制升降溫梯度，避免升溫過程中的膨脹裂縫和降溫過程中的收縮裂縫。升溫速度不得大于10℃/h，并安排專人觀測棚內溫度，養護時在箱梁兩端懸掛一支溫度計，升溫過程中每小時觀測一次，并做好記錄。當升溫至 40℃左右時應暫停通入熱蒸汽，使箱梁溫度保持在這個范圍內而處于恒溫養護階段。恒溫養護階段每 2 h觀測一次，并做好記錄。

3)箱梁在溫度保持 40℃左右的環境下養護 6 h后就可拆除內模，拆除內模可在保溫棚內進行，但應停止通入蒸汽，防止被蒸汽燙傷。根據現場同條件養護的混凝土試塊進行強度試驗后確認，梁體混凝土養護12 h～18 h后就可以達到不遭受凍害的最低強度，即臨界強度(我國規定混凝土的臨界強度為不低于設計標號的30%，也不得低于35 kg/cm2)。這時可拆除邊模，拆除外模前應將棚內溫度降下來，使箱梁溫度與外界溫差不大于 15℃。降溫速度不得大于 5℃/h，并做好記錄。拆除完模板后應及時蓋好保溫棚繼續養護。經養護 48 h后，可以停止通入蒸汽，讓梁體混凝土依靠自身的水化熱達到設計要求的張拉強度。在張拉前將梁體的溫度冷卻至與外界溫度相近時，方可拆除養護的保溫層，防止混凝土表面遇冷發生急劇收縮，而內部混凝土因水化熱尚未完全消失而發生較大的內外溫差，從而形成一種內脹外縮的現象，導致混凝土表面產生裂縫。

7 預應力箱梁的張拉和壓漿

1)當混凝土達到設計所要求的張拉強度后就可進行預應力張拉和壓漿。預應力張拉設備及儀表應設置在暖棚內，保證油壓表工作環境溫度不低于 10℃，油壓儀表采用抗凍油。

2)壓漿前用蒸汽對孔道進行預熱，使孔道內溫度在 5℃以上，拌漿用水為 40℃～60℃的熱水，以提高水泥漿的入孔溫度，壓漿完成后用土工布和塑料布包裹進行孔道保溫。

8 冬季施工的質量保證措施

1)成立冬季施工工程質量專項檢查小組，組織制定質量保證措施，并檢查、督促全體施工人員貫徹實施。

2)做好技術交底和技術培訓工作。

3)設專人及時與氣象部門聯系，掌握天氣動態，為施工提供準確及時的氣象信息。

4)試驗室配備足夠的檢驗、測量和試驗設備，加大對原材料、半成品抽檢頻率，保證所用材料符合規范要求。

5)試驗室每天觀測室外實際氣溫，并在施工中定期觀測加熱水、水泥、砂、石料等的溫度，對混凝土各環節的溫度進行動態控制，并且做好記錄。

6)做好施工過程責任檔案記錄、交接檢驗記錄。

7)完善責任體系，將責任細化、明確到作業班組和作業人身上。

9 結語

實踐證明，當環境溫度降到 5℃以下時，只要采用適當的施工方法，避免新澆混凝土早期受凍，使外露混凝土與冬季氣溫保持較小溫差，就會取得像在常溫下施工時的效果。蒸汽養護技術不僅可以使混凝土在低溫下不受凍害，還可以加快混凝土強度的增長，大大縮短箱梁預制周期，加快工程進度。

[1] 戴志遠.后張法預應力預制梁混凝土施工工藝探討[J].山西建筑，2009，35(1):150-151.