浅谈公路工程混凝土冬季施工

摘要：在我国北方地区冬季严寒，为满足工期需要，每年从十月份开始公路工程由北向南逐渐进入冬季施工，冬季施工工艺相对复杂，现就冬季施工方案编制，冬季施工特点、施工准备、温度测控，热工计算、加热措施等进行简要阐述。

关键词：公路工程混凝土 冬季施工

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

冬季施工时由于其寒冷的的气候条件将会直接影响工程的施工质量、安全和进度。为保证冬期施工的顺利进行，自冬期施工开始前夕起，施工单位首先成立以项目负责人为第一责任人的施工现场冬期施工领导小组，作必要的前期准备工作，编制冬期施工方案。

一、编制原则

确保工程质量；经济合理，使增加的费用为最少；所需的热源和材料有可靠的来源，并尽量减少能源消耗；确实能缩短工期。

二、冬季施工特点

1、冬季施工由于施工条件及环境不利， 是工程质量事故的多发季节，尤以砼工程居多。

2、质量事故出现的隐蔽性、滞后性。即工程是冬天干的，大多数在春季才开始暴露出来，因而给事故处理带来很大的难度， 轻者进行修补，重者重来，不仅给工程带来损失， 而且影响工程的使用寿命。

3、冬季施工的计划性和准备工作时间性强。这是由于准备工作的时间短，技术要求复杂。往往有一些质量事故的发生， 都是由于这一环节跟不上，仓促施工造成的。

三、施工准备

当气温低于5℃时，（即连续3天平均气温低于5℃）采取冬期施工措施，以防止正在施工的建筑工程遭受冻害。

1、成立冬季施工领导小组

组 长：项目经理

副组长：副经理 总工

组 员：现场负责人 试验检测人员 施工队长

2、组织措施

①进行冬季施工的工程项目，在入冬前组织专人编制冬季施工方案。冬季施工方案应包括以下内容：施工程序； 施工方法；现场布置；设备、材料、能源、工具的供应计划； 安全防火措施；测温制度和质量检查制度等。方案确定后， 要组织有关人员学习，并向队组进行交底。

②进入冬季施工前，对外加剂掺配人员、测温保温人员、 锅炉司炉工和火炉管理人员，应专门组织技术业务培训， 学习本工作范围内的有关知识，明确职责，经考试合格后，方准上岗工作。

③与当地气象台站保持联系，及时接收天气预报， 防止寒流突然袭击。

④安排专人测量施工期间的室外气温，暖棚内气温， 砂浆、砼的温度并作好记录。

3、图纸准备

凡进行冬季施工的工程项目，必须复核施工图纸， 查对其是否能适应冬季施工要求。

4、现场准备

①根据实物工程量提前组织有关机具、 外加剂和保温材料进场。

②搭建加热用的锅炉房，铺设管道，对锅炉进行试火试压，对各种加热的材料、设备要检查其安全可靠性。

③计算变压器容量，接通电源。

④工地的临时供水管道做好保温防冻工作。

⑤在实际操作中，遇到一些具体的问题，适当增加保证工程质量的保温措施，确保工程质量。

四、冬期施工测温

（一）、冬期施工测温的规定

1、冬期施工的测温范围

冬期施工的测温范围：大气温度、水及粒料温度、砼的出炉温度、运输过程散发温度、砼出罐温度、入模温度，砼入模后初始温度和养护温度。

2、测温人员的职责

（1）每天记录大气温度，并报告工地负责人。

（2）砼拌合料的温度、砼出罐温度、砼入模温度的测定。

（3）砼养护温度的测量：按要求布置测量温孔，绘制测温孔分布图及编号。按要求测温砼养护初始温度、大气温度等。控制砼养护的初始温度和时间。

（二）、冬期施工测温的准备工作

1、人员准备

设专人负责测温工作，并于开始测温前组织培训和交底。

2、准备好必须的工具

测温计：测量大气温度和环境温度，采用自动温度计录仪，测原材料温度采用玻璃液体温度计。各种温度计在使用前均应进行校验。

3.测温孔的设置

预制箱梁测温孔的布置一般选在温度变化较大、容易散失热量、构件易遭冻结的部位设置。梁侧孔每3m长设置1个，孔深1/3梁高。

本合同段内的冬季施工的项目主要为30m预制箱梁施工，因此在施工时要注意做好测温准备的一切工作。

（二）、测温方法和要求

根据测温点布置图，测温孔可采用预埋内径12mm金属套管制作。注意留孔时要有专人看管，以防施工踩（压）实测温孔。测温时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3~5min，然后迅速从孔中取出，使温度计与视线成水平，仔细读数并记入测温记录表，同时将测温孔用保温材料按原样覆盖好。

现场测温结束时间：砼达到临界强度，且拆模后砼表面温度与环境温差≤15℃、砼的降温速度不超过5℃/h、测温孔的温度和大气温度接近。

（四）、测温管理

1、施工现场工长在技术人员的指导下，负责工程的测温、保温、掺加外加剂等项领导工作，每天要看测温记录，发现异常及时采取措施并汇报有关领导及技术负责人。

2、项目技术人员要每日查询测温、保温、供热的情况和存在的问题，及时向主管领导汇报并协助现场施工管理人员解决冬施疑难问题。

3、施工测温人员在每层或每段停止测温时交一次测温记录，平时发现问题应及时向现场管理人员和技术人员汇报，以便立即采取措施。

4、测温人员每天24h都应有人上岗，并实行严格的交接班制度。测温人员要分区、项填写并妥善保管。

5、测温记录要交给技术人员归档备查。

五、冬季施工措施

一）、砼的冬季施工

1、冬期施工砼对原材料的要求

(1) 砼所用骨料必须清洁，施工前对含有冰雪等冻结物及易冻裂的矿物质集料清除。

(2) 对水温进行加热，水温加热到60~80℃保证拌和砼的温度达到要求。

2、砼的拌制

砼搅拌站严格按照试验室发出的配合比通知单进行生产，不得擅自修改配合比。搅拌前先用热水冲洗搅拌机10min，搅拌时间为常温搅拌时间的1.5倍。搅拌时投料顺序为石砂水水泥和掺合料外加剂。生产期间，派专职人员负责骨料仓的下料，以清除砂石冻块。搅拌站要与气象单位保持密切联系，对预报气温仔细分析取保险值，必须随时测量控制拌和水的温度，保证砼的坍落度在11cm～13cm之间。

3、砼的运输

运输车车身搅拌罐防寒车身包裹，保证砼的入模温度不低于5℃。

4、砼的浇筑

1）入模温度验算

在砼浇注前要对入模温度进行验算，砼入模温度不低于5℃。

2）砼的现场浇筑

遇下雪天气绑扎钢筋，绑好钢筋的部分加盖塑料布，若有积雪及时清理。浇筑砼前及时将模板上的冰、雪清理干净。浇筑时间选在8：00~15：00日气温最高的晴天浇筑。

砼的养护

覆盖保温

箱梁的覆盖采用帆布和塑料布进行覆盖。覆盖时利用外膜肋钢和顶板拉杆搭设方木，构成棚架。帆布和塑料布覆盖包裹、密封，达到不漏气为目的。保证蒸汽的循环和保温。

②蒸汽养生

冬季施工采用蒸汽养生，当采用蒸汽养护时，恒温养生4-6小时后升温，恒温控制在50℃以上，保持30小时左右，升降温速度控制在每小时＋10℃，养护棚内温度一致，温差≤0℃，升降温速度缓慢进行，保证梁体各部分温度均匀。梁体砼采用罩盖蒸汽跟踪追养法，温度控制在95-100%，用1台0.5t/h的锅炉进行左侧供气，另有1台0.6t/h的锅炉进行右侧供气，养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段。

⑴静停阶段：静停时间为4-6小时（从梁体砼全部灌注完毕起算），静停时间的养护温度为20-25℃（自然环境温度超过25℃不限）。静停以增强砼对升温阶段结构破坏作用的抵抗力，避免蒸汽养护时在构件表面出现裂缝和疏松现象。⑵升温阶段：通入蒸汽，使砼原始温度上升至恒温温度。升温速度每小时10℃，以免砼内外温差过大产生裂缝。升温时间为2.5小时左右，升温速度≤10℃/小时。⑶恒温阶段：恒温温度保持在50℃以上，恒温时间最短不得小于16小时，若砼强度达不到80%设计强度，则应延续恒温时间，直到砼轻度达到80%设计强度为止，才能结束恒温时间，允许降温。⑷降温阶段：降温速度≤10℃/小时拆模时梁体表面温度与自然坏境温度之差不得大于15℃，否则梁体应带模让其自然延时降温，直至梁体表面温度与坏境温度之差等于或小于15℃时，才允许脱模。

在养护过程中，给气以后每小时查温一次并做好记录，同时注意调整温度。温度表的布点最少6处。跨中一个布点，靠梁端4m处各两个点。

5、拆模

将试块及时送交试验室，进行试块强度检验。当砼未达到受冻临界强度均不得拆除保温加热设备。砼冷却到5℃，且超过临界强度并满足常温砼拆模要求时方可拆模。

6、试块留制

在砼施工过程中，要在浇筑地点随机取样制作试件，每次取样应同时制作3组试件。1组在标准条件下养护至28d试压，得强度f28；1组与构件在同条件下养护，在砼温度降至0℃时（负温砼为温度降至防冻剂的规定温度以下时）试压，用以检查砼是否达到抗冻临界温度；1组与构件在同条件下养护至14d，然后转入20℃标准条件下继续养护21d，在总龄期为35d时试压，得强度f14＇+21。如果f14＇+21≥f28，则可证明砼未遭冻害，可以将f28作为强度评定的依据。

7、冬期施工记录

1）冬期施工资料分类

a.冬期施工日报表；

b.冬期施工砼入模温度统计表；

c.冬施砼养护测温记录表。

2）冬期施工资料分析、收集、编目

a.冬期施工期间每日平均温度、每日各时间段温度对砼测温、拆模、制定并采取紧急措施等都有很大的决定作用，为了更好的保证冬期施工的工程质量，对冬期施工期间每日的3：00、9：00、15：00、21：00，利用室外百叶箱测定室外温度，计算其平均值，制作冬施日报表，建立冬期施工日报制度，以便随时把握冬期施工日气温情况，采取必要措施，冬期施工日报表同时注明当天天气预报情况，便于技术人员查对、比较。

b.冬期施工期间砼入模温度是预控砼质量的一个很重要的内在因素，建立冬期施工砼入模温度统计表，随时统计掌握砼入模温度。

c.砼养护测温记录表按部位和日期编目，并附测温点平面布置图，测温人员必须在当天9：00前将砼养护测温记录反馈到项目技术质量部。如遇气温突降等情况及时反馈项目技术质量部或项目值班人员，以便及时采取有效措施。测温记录完成后测温人员、审核人、技术负责人必须签字齐全，归档至施工记录中。

六、热工计算

工程冬季施工在气温低于-5℃时不进行施工，那么假定一天最低气温为－5℃，最高气温04℃，水温4℃时，进行冬季施工的热工计算。

（1）预制场拌合站 以1000型拌和站为例

按混凝土入模温度为5℃计，同时验证混凝土的出机温度不低于10℃。由于模板及钢筋吸热影响较小，本次计算忽略不计。

T2=T1-（αt+0.032n）(T1-Ta) (1)

即5=T1-(0.1×5+0.032×1)×[T1-(-5)]

其中:T1-混凝土拌合物出机温度（℃）,16.37℃

t-混凝土自运输至浇筑成型完成的时间（h），本次计算按浇筑一层5h考虑；

n-混凝土转运次数；取1；

Ta=运输时的环境温度（℃），取-5℃；

α=温度损失系数（hm-1）,取0.1；

T1=T0-0.16（T0-Tb） (2)

即16.37=T0-0.16[T0-(-5)]

其中:T1—混凝土拌合物出机温度（℃）

T0—混凝土拌合物的温度, 20.44℃

T0=[0.9(WcTc+WsTs+WgTg)+4.2Tw(Wg-PgWg)+C1(PsWsTs+PgWgTg)-C2(PsWs+PgWg)]÷[4.2Ww+0.9(Wc+Ws+Wg)(3)

即20.44=[0.9(300×10+661×4+1058×4) +4.2Tw(1058-0.05×661-0.01×1058)+4.2(0.05×661×4+0.01×1058×4)-0]÷[4.2×180+0.9(300+661+1058)]

其中:Tw=9.855℃

T0—混凝土拌合物的温度（℃）；

Ww、Wc、Ws、Wg—水、水泥、砂、石的用量（kg）；

Tw、Tc、Ts、Tg—水、水泥、砂、石的温度（℃）；Tc=10℃(实测值)；

Ps、Pg—砂、石的含水率（％）；Ps＝5％，Pg=1%(实测值)；

C1、C2—水的比热容（KJ/Kg.K）及溶解热（KJ

当骨料温度>0℃时，C1＝4.2，C2＝0。

从以上计算得出在气温为-5℃时，拌合水温为9.855℃即可满足施工要求，配置加热措施时可取10℃。

当气温为0℃时，利用以上公式可得出：

T1 ＝10.68℃；

T0＝12.72℃；

Tw＝6.13℃，配置加热措施时可取7℃。

七、加热措施

（1）预制场以30米箱梁为例

箱梁施工平均每小时搅拌混凝土6 m3，需要的拌合水量为：

160kg/m3×6m3=960 kg

按最低-5℃时间段计算，1h需要的热量为：

Q=960kg×1kcal/kg·℃×4℃=3840kcal=16128kJ

采用底部通蒸汽加热的方式，热交换率按40%计，一台拌合站需要的每小时通气量为：

W=15.25kg/h

W—蒸汽用量（kg/h）

Q—计算所需总热量（kJ/h）

I—在一定压力下蒸汽的含热量（kJ/kg）

H—有效利用系数

（2）预制场养护

每立方米养护棚每小时耗热量：

Q=44.52 W

Q-棚内所需热量（W）

Mb-表面系数，取1.06（计算值）

K-养护棚平均传热系数（W/m·K），取1.5

Δt-棚内外温差（℃），取20℃

α-散热系数，取1.4

养护棚体积256 m3，每小时总热量为11397.17 W，合55658 kJ，一个养护需要的每小时通气量为52.63kg，根据锅炉的指标，选用压力为0.1MPa，容量为0.5t的锅炉即可满足施工。

结束语：公路工程建设规模大、工期紧、任务重，在公路工程施工中，应科学、合理安排施工，尽量避免冬季施工，如果必须进行冬季施工，则应严格按照施工技术规范和施工工艺要求，控制好各个环节，确实冬季施工保证工程质量。

参考文献：

1、《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50--2011

2、《公路工程抗冻设计与施工技术指南》（0926）交公便字【2006】02号