大秦線兩億噸擴(kuò)能改造工程

1、大秦線兩億噸擴(kuò)能改造工程湖東站信號樓混凝土冬季施工經(jīng)驗總結(jié)摘 要：本文從早期受凍對混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、抗壓強度、抗拉強度、粘結(jié)強度、抗凍性的影響五個方面總結(jié)了早期受凍對混凝土物理力學(xué)性能的影響，同時結(jié)合實際總結(jié)了混凝土冬期施工經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：混凝土冬期施工 經(jīng)驗總結(jié)根據(jù)大秦線兩億噸擴(kuò)能改造工程施工總體進(jìn)度安排，湖東站信號樓需在零下二十多度的環(huán)境下進(jìn)行主體施工，我項目部接到任務(wù)后立即著手研究早期受凍對混凝土的物理力學(xué)性能的影響，并根據(jù)實際情況制定相應(yīng)冬施措施，確保保質(zhì)按期完成任務(wù)。一、總結(jié)早期受凍對混凝土物理力學(xué)性能的影響混凝土受凍有三個重要條件：溫度、水和混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空隙狀況。溫度是必要條件，

2、當(dāng)溫度降到0°C以下時，促進(jìn)水轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，水結(jié)冰后體積增大，從而使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。水主要取決于施工使用條件，施工時水灰比大，混凝土含水量增大，混凝土遭受凍害就嚴(yán)重。混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙狀態(tài)決定于混凝土配合比設(shè)計及施工水平，設(shè)計或施工不當(dāng)，會使混凝土內(nèi)部的孔隙率增加，毛細(xì)孔直徑較粗，自由水含量增多，混凝土凍害程度嚴(yán)重。在大量的試塊試驗中我們還發(fā)現(xiàn)混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)而早期遭受凍害，其物理性能受到如下?lián)p害。（一）早期受凍對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞混凝土澆筑后，在養(yǎng)護(hù)初期遭受凍害，內(nèi)部會產(chǎn)生很多微裂紋，這些裂紋主要分布在已硬化了的水泥石中，裂紋的形成及尺寸與受凍前在常溫下養(yǎng)護(hù)的時間長短有關(guān)。混

3、凝土澆筑后如立即受凍，內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，在混凝土化凍后重新養(yǎng)護(hù)28d，裂紋也無法修補。這些裂紋極大地降低了混凝土的抗凍性和耐久性。而且通過觀察大量裂紋在周邊表層部分分布較多，裸露面又多于被覆面。（二）早期受凍對混凝土抗壓強度的影響混凝土早期受凍以后，其抗壓強度有一定的損失。強度損失結(jié)果見表1。表1 混凝土澆筑后立即受凍的強度損失受凍前的預(yù)養(yǎng)護(hù)時間（h）凍結(jié)時間 （h）受凍后又轉(zhuǎn)入 標(biāo)養(yǎng)時間（h）受凍后溫度（0°C）混凝土強度損失（%）C20C3002428-536.043.9-1031.545.8-2028.819.8從表中可以看出，普通混凝土澆筑后，如未經(jīng)適當(dāng)養(yǎng)護(hù)而早期受凍，強度損失很

4、大，并和凍結(jié)溫度有關(guān)，其強度損失最大可達(dá)50%，溫度不太低時損失反而大。若混凝土澆筑后，在受凍前有一定的預(yù)養(yǎng)護(hù)期，其后期強度損失可大為減少，強度損失的減少程度和預(yù)養(yǎng)護(hù)期長短（亦即受凍前的預(yù)養(yǎng)護(hù)強度）有關(guān)。（三）早期受凍對混凝土抗拉強度的影響混凝土早期受凍除對抗壓強度有影響外，還對抗拉強度有一定影響，其試驗結(jié)果如表2所示。表2 C20級混凝土早期受凍對抗拉強度的影響受凍溫度 （OC）標(biāo)養(yǎng)28d強度 （Mpa）達(dá)28d標(biāo)養(yǎng)強度的（%）受凍前預(yù)養(yǎng) 24h受凍前預(yù)養(yǎng) 36h受凍前預(yù)養(yǎng) 48h 受凍前預(yù)養(yǎng)60h受凍前預(yù)養(yǎng)72h-101.4378.290.191.692.993.0 從表中可以看出，混凝土

5、早期受凍對其抗拉強度影響較大，混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)時間越短，受凍后抗拉強度損失值越大。 （四）早期受凍對混凝土與鋼筋粘結(jié)強度的影響 混凝土早期受凍也會影響混凝土與鋼筋的粘結(jié)強度。試驗選用C30、C20級混凝土，鋼筋為Q235號鋼，試驗結(jié)果如表3。表3 早期受凍對混凝土與鋼筋粘結(jié)強度的影響混凝土強度等級試件混凝土與鋼筋粘結(jié)強度（Mpa）受凍前預(yù)養(yǎng)時間（h）凍結(jié)24h溫 度（0OC）受凍后又養(yǎng)護(hù)28d的粘結(jié)強度（Mpa）受凍后強度占標(biāo)養(yǎng)強度的（%）C304.20-201.330.95243 71.43603.6 85.71723.7 88.10C203.40-200.8 23.53242.1 61.7

6、6602.3 67.65722.5 73.53試驗結(jié)果表明，早期受凍對鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度影響很大，受凍前養(yǎng)護(hù)時間越短粘結(jié)強度損失越大，且對低標(biāo)號的混凝土影響更為嚴(yán)重。 （五）早期受凍對混凝土抗凍性的影響 為了解混凝土早期受凍對混凝土的影響進(jìn)行了抗凍耐久性試驗。試驗時，試件經(jīng)不同預(yù)養(yǎng)護(hù)時間后，在室外受凍，凍結(jié)一晝夜后，標(biāo)養(yǎng)28d，然后進(jìn)行凍融耐久性試驗，試驗結(jié)果見表4。表4 早期受凍對混凝土抗凍性影響混凝土強度等級試件標(biāo)養(yǎng)28d的抗壓強度（MPa）受凍前預(yù)養(yǎng)時間（h）早期受凍 溫度（OC）受凍后又養(yǎng)護(hù)28d 經(jīng)100次凍融抗壓強度（MPa）經(jīng)100次凍融抗壓強度損失（%）C3031.60-2

7、021.133%2428.211%6030.15%7230.63%C2023.60-2011.551%2415.335%6021.111%7222.55%結(jié)果表明，早期受凍對混凝土抗凍性有影響，混凝土受凍前養(yǎng)護(hù)時間越短抗凍性損失值越大，尤其對強度低的混凝土的影響更大。試驗還發(fā)現(xiàn)，若混凝土澆筑后立即受凍，當(dāng)再養(yǎng)護(hù)28d后，經(jīng)50次凍融，表面出現(xiàn)剝落破壞的特征，隨著時間的延長表面出現(xiàn)剝落破壞的特征也為之推遲。以上研究表明，混凝土澆筑后未經(jīng)養(yǎng)護(hù)受凍后，再標(biāo)養(yǎng)28d的抗壓強度、抗拉強度、與鋼筋的粘結(jié)強度、抗凍性能均有較大損失，混凝土標(biāo)號越低，損失越大。若混凝土澆筑后有一段預(yù)養(yǎng)期，則損失明顯減少，且預(yù)養(yǎng)

8、護(hù)期越長，損失越小。這就要求我們在混凝土澆筑后，應(yīng)防止其早期受凍，必須有相對穩(wěn)定的合適的養(yǎng)護(hù)條件，必要時還可提高混凝土標(biāo)號。二、混凝土冬期施工措施（一）、信號樓和下行列檢樓的混凝土冬期施工中，室外溫度一般為-20°C左右，最低氣溫可達(dá)-28°C。為保證混凝土質(zhì)量，我們綜合采用了三種辦法：提高混凝土原設(shè)計標(biāo)號等級，摻用復(fù)合早強防凍劑；綜合蓄熱法；搭設(shè)暖棚。1、將混凝土原設(shè)計標(biāo)號全部提高一個等級，并摻用冰點為-15°C的復(fù)合早強防凍劑，嚴(yán)格按照試驗室的配合比拌制混凝土，確保計量偏差水泥、外加劑2%，砂石3%。摻用防凍劑設(shè)置專人配置和使用，專業(yè)人員上崗前經(jīng)專門培訓(xùn)，熟悉

9、外加劑的產(chǎn)品性能、摻量、配置、使用方法及其它有關(guān)注意事項。本措施使工程直接成本增加約25元/m2，但新筑混凝土-14°C亦不凍結(jié)，早期強度增長快，短時間內(nèi)即可達(dá)到抗凍臨界強度（5MPa），混凝土強度易于保證。若加強養(yǎng)護(hù)，15d之內(nèi)即可拆模，有利于保證工期，加快模板等材料的周轉(zhuǎn)使用。2、蓄熱法即利用原材料加熱及水泥水化熱的熱量，延緩混凝土冷卻。我們采用搭設(shè)簡單爐雜灶的方法對水、砂等原材料加熱，確?；炷脸龉逌囟炔坏陀?0°C，確?；炷寥肽囟炔坏陀?°C，確?；炷潦軆銮翱箟簭姸炔坏陀?MPa。當(dāng)搭設(shè)有暖棚時，室外溫度不低于-20°C可僅對水進(jìn)行加熱；室

10、外溫度低于-20°C，只加熱拌和水較難保證出罐溫度，應(yīng)對砂進(jìn)行加熱。但控制水溫度60°C，砂溫度40°C。施工中對混凝土要求溫度一致、供應(yīng)及時，應(yīng)經(jīng)常調(diào)節(jié)材料的加熱溫度，由于骨料的溫度難以迅速變更和調(diào)整，主要依靠調(diào)節(jié)水溫的辦法實現(xiàn)。施工中做好混凝土出罐溫度、入模溫度、養(yǎng)護(hù)溫度記錄，以供參考。本措施工程直接投入約10元/，操作簡單易行，早期強度易于保證，但在平均溫度低于-10°C的環(huán)境下單獨使用此方法混凝土質(zhì)量較難保證。3、暖棚保溫當(dāng)室外溫度達(dá)到-15°C或更低時，采用以上兩種方法均難以達(dá)到滿意效果，為保證混凝土質(zhì)量，應(yīng)增加投入，搭設(shè)暖棚。暖棚搭

11、設(shè)要求： （1）、暖棚在基坑線周邊外側(cè)0.5 m處采用雙排腳手架搭設(shè)，長46.9m、寬19.5m、高18m，架外采用10mm厚羊毛氈保溫，頂棚采用雙層彩條布保溫。南側(cè)留有人行通道及大門，大門采用五合板制作，安裝在腳手架上，并設(shè)羊毛氈垂簾。暖棚內(nèi)沿雙排腳手架安裝排式暖氣片，暖棚外設(shè)0.5T熱水鍋爐向棚內(nèi)供暖，棚內(nèi)輔以少量簡易火爐燃煤取暖。為減少熱量的散失，攪拌機(jī)、砂石堆料場均設(shè)于暖棚內(nèi)。（2）、主體范圍內(nèi)所設(shè)立桿應(yīng)錯開梁、柱，水平方向桿應(yīng)錯開梁底，縱向橫向間距與柱身不少于150mm。在立桿與現(xiàn)澆板相交處，應(yīng)用50長度為150mm的PVC管剪開套住鋼管穿過現(xiàn)澆板。所設(shè)橫、立桿都應(yīng)滿足梁、

12、柱支模要求。（3）、搭設(shè)時，先主體外圍雙排架后主體內(nèi)架，主體內(nèi)的腳手架立桿間距不大于6M，且縱向橫向于外架相連，雙排架間距3米做斜支撐桿，斜支撐桿與地面成45°角。（4）、根據(jù)現(xiàn)場條件、冬季施工及進(jìn)度要求，先把外圍雙排架、主體內(nèi)架搭設(shè)至相室外地面標(biāo)高6M高，用羊毛氈封閉外架，彩條布封頂。在主體施工時，暖棚外架應(yīng)隨之搭設(shè)至18M，內(nèi)架中間立桿不低于21M，頂部用彩條布封閉。隨著外架、主體粱、板、柱的升高外架小橫桿應(yīng)及時與主體梁柱抱住連接。（5）、羊毛氈應(yīng)順橫向鋪設(shè)于外排腳手架上，并于外架橫桿、立桿連接處用20×50mm板條綁扎牢固。羊毛氈接縫處搭接不少于100mm，接縫用塑料

13、線縫合。（6）、封頂彩條布與鋼管架綁扎固定，彩條布上面還得用杉桿壓緊，杉桿間距3m，搭接長度不少于100mm。（7）、每施工完一層，從該層頂板至柱根再用彩條布將整層封閉，內(nèi)生火爐，板頂覆蓋草袋，以加強對梁板混凝土的養(yǎng)護(hù)。（8）、通過熱工計算，確定采用熱水鍋爐供暖。暖棚內(nèi)安裝排管式暖氣片，排管式暖氣片采用直徑80鋼管焊接，暖棚外搭設(shè)鍋爐房并安裝鍋爐供暖。棚內(nèi)設(shè)0.5T熱水鍋爐一臺，補水泵2臺（1臺備用），排管式散熱器四排（后附平面圖）。當(dāng)大氣溫度驟降幅度較大造成棚內(nèi)外溫差較大時或棚內(nèi)最低溫度低于-10時；可在棚內(nèi)適當(dāng)增加火爐數(shù)量，保證棚內(nèi)最低溫度不低于-10?；馉t可選用廢汽油桶或直接用磚壘砌。（

14、9）、所搭腳手架應(yīng)滿足施工規(guī)范要求，保證其穩(wěn)定性和施工安全。腳手架施工人員施工前必須經(jīng)過安全教育且做到持證上崗，高處作業(yè)時必須使用安全帶。信號樓、列檢樓西南角搭設(shè)鍋爐房并安裝鍋爐，所用鍋爐必須有主管部門的合格證年檢手續(xù)等證件，并經(jīng)有關(guān)部門、人員驗收后方可使用。司爐人員必須持證上崗。暖棚里外設(shè)專人進(jìn)行巡視、防護(hù)，注意用火、用電安全。搭設(shè)暖棚投入相對較高，約140元/，但在最低氣溫可達(dá)-28的條件下，對于保證混凝土質(zhì)量起著決定性作用。本措施為混凝土提供了較為穩(wěn)定的適宜的養(yǎng)護(hù)條件，可靠地保證了混凝土強度的連續(xù)、穩(wěn)定增長。同時為施工人員提供了較好的作業(yè)環(huán)境，人工、機(jī)械性能降效明顯減少，有利于相對減少投

15、入，加快施工速度。以上措施技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果如表5表5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果序號措施增加投入（元/）效 果1添加防凍劑，提高配合比25新筑混凝土-14°C亦不凍結(jié)，早期強度增長快，短時間內(nèi)即可達(dá)到抗凍臨界強度。2綜合蓄熱10操作簡單易行，早期強度易于保證，但在平均溫度低于-10°C的環(huán)境下單獨使用此方法混凝土質(zhì)量較難保證。3搭設(shè)暖棚140投入較高，但對于保證混凝土質(zhì)量起著決定性作用，可靠地保證了低溫下混凝土強度的連續(xù)、穩(wěn)定增長。4綜合采用以上3種措施175以上措施優(yōu)勢互補，確保冬季施工混凝土質(zhì)量。4、實際施工中我們綜合采用了以上三種措施，以有利于優(yōu)勢互補，特別是在遭遇溫度驟降，或暖棚破損

16、未及時修補的情況下混凝土亦未遭受凍害，確保了冬季施工混凝土質(zhì)量。（二）、混凝土施工要求1、投料時，先投入骨料和加熱的水待攪拌一定時間后，水溫降低到40左右，再投入水泥繼續(xù)攪拌到規(guī)定時間，攪拌時間不少于90s。2、混凝土澆筑采用插入式振搗器，施工時應(yīng)振搗密實。混凝土入模溫度控制在5以上。攪拌機(jī)設(shè)于暖棚內(nèi)，混凝土運至澆筑地點應(yīng)立即澆筑，盡量減少熱損失。要按隨澆筑、隨振搗、隨覆蓋保溫的原則連續(xù)作業(yè)。對梁板類構(gòu)件，應(yīng)派專人對裸露面及時用薄膜養(yǎng)護(hù)和草袋覆蓋。3、混凝土澆筑時應(yīng)根據(jù)冬季混凝土施工規(guī)程要求制做不少于3組同條件養(yǎng)護(hù)試塊和2組標(biāo)養(yǎng)試塊。拆模前應(yīng)通過同條件養(yǎng)護(hù)試塊試壓測定強度后決定是否拆模，承重構(gòu)

17、件緩拆為宜。懸挑構(gòu)件及跨度大于3m的構(gòu)件應(yīng)待其強度達(dá)到100%后才可拆模，跨度小于3m的構(gòu)件應(yīng)待其強度達(dá)到80%后才可拆模，梁柱側(cè)模應(yīng)待其強度達(dá)到60%后才可拆模。對已拆除模板的混凝土表面，及時采用塑料薄膜養(yǎng)護(hù)。結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到規(guī)定強度后才允許承受荷載，施工中嚴(yán)禁在其上堆放過重的建筑材料和機(jī)具。4、混凝土溫度的測定：現(xiàn)澆梁板的測溫孔應(yīng)垂直插入留置，梁每3m設(shè)一個，且每跨不少于2個孔深1/31/2梁高，板每15設(shè)一個且每間不少于1個，孔深1/2板厚。柱測溫孔在柱頭和柱腳各設(shè)一個測孔，柱孔與柱面成90°角，孔深1/21/3柱斷面邊長?；炷翝仓昂驼駬v完畢后每2h測溫一次，養(yǎng)護(hù)期間前3天每

18、晝夜不少于4次，以后每晝夜不少于2次。如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即采取措施，加強保溫或局部進(jìn)行短時加熱。（三）冬季施工效果（以信號樓為例）1、混凝土測溫記錄見表6、7表6 一層框架柱測溫記錄（部分）測量時間測量部位室外溫度棚內(nèi)溫度混凝土表面溫度混凝土孔內(nèi)溫度2005年1月21日早200一層框架柱，棚內(nèi)養(yǎng)護(hù)1d-24-9-682005年1月21日早600-18-7-2102005年1月21日午1400-12-31182005年1月21日晚2200-23-9-55表7 一層板測溫記錄（部分）測量時間測量部位室外溫度棚內(nèi)溫度板底表面溫度板頂表面溫度混凝土孔內(nèi)溫度2005年2月4日早200一層板，棚內(nèi)養(yǎng)護(hù)1d-2

19、3-61-4112005年2月4日早600-20-62-2102005年2月4日午1400-12-385182005年2月4日晚2200-23-94-272、混凝土結(jié)構(gòu)實體質(zhì)量見表8、9表8 框架柱混凝土結(jié)構(gòu)實體強度施工部位強 度 實 測 值一層柱C3538.143.738.137.738.941.244.539.339.140.7二層柱C3545.744.639.541.342.340.742.739.846.239.043.542.743.139.841.237.1三層柱C3035.436.436.238.237.434.741.043.140.93738.038.935.036.636.

20、637.9四層柱C3030.033.631.136.534.935.131.833.231.636.733.729.930.934.631.129.3（該表中數(shù)據(jù)為北京鐵路局質(zhì)監(jiān)站回彈實測值。其中四層柱為25d強度值，但根據(jù)回彈檢測規(guī)范，四層柱已符合設(shè)計要求）表9 框架梁板混凝土結(jié)構(gòu)實體強度施工部位同 條 件 養(yǎng) 護(hù) 試 件 強 度 值12層梁板C3539.941.240.741.741.434層梁板C3035.634.934.835.935.639.6（該表中數(shù)據(jù)為太原鐵建檢測中心試驗報告數(shù)據(jù)）R%3、混凝土強度實際增長曲線（由同條件試塊強度報告數(shù)據(jù)繪制）6040201008028d15d10d7d5d3d信號樓一層柱混凝土強度增長曲線經(jīng)實踐證明，通過以上冬期施工措施，在室外零下二十多度的環(huán)境下施工的信號樓混凝土結(jié)構(gòu)實體強度全部合格。三、施工中的問題及改進(jìn)之處（一）信號樓暖棚圍護(hù)材料采用的是10羊毛氈，其成本較高，且為易燃物。當(dāng)時為考慮防火要求，經(jīng)常人為地使毛氈處于潮濕狀態(tài)，但羊毛氈在潮濕狀態(tài)下保溫隔熱性能受到嚴(yán)重影響，后來及時發(fā)現(xiàn)并停止了這一錯誤做法，且在暖棚外側(cè)再包裹一層彩條布，增強了暖棚的不透氣性