隧洞混凝土冬季施工温控工艺措施.pdf

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1、 3 混凝土温控工艺措施 1 工程概况 2 气象资料 3.1 水文气象 3 冬期施工综述 当日平均气温连续 5d 稳定在 5以下或最低气温连续 5d 稳定在-3以下时，按低温季节施工；当室外日平均气温连续 5d 高于 5时解除冬期施工。按当地气象资料，一般冬季为 11 月至次年的 3 月。在冬期施工前后，应密切注意天气预报和天气变化，以防突然降温，遭受寒流和霜冻的袭击。冬期混凝土施工应按照相关国家和行业标准的要求进行。除应遵守国家和行业颁发的有关规范、行业标准、规程外，还应遵守地方管理部门发布的具体规定。冬季施工的保温项目主要有：储料准备、拌和站的保温、砂石骨料的保温、洞外管路、管线的保温、钢

2、筋加工厂的保温，运输过程保温等。4 冬季施工保温措施 4.1 拌和系统保温措施 冬季时，由于我方五个洞口的的施工均进行支洞的施工，因此，在洞口设保温大门，并挂棉门帘。拌和系统保温范围包括：搅拌机、骨料暂存仓、蒸气锅炉以及水箱,砂石骨料存放按照 3 天混凝土拌和量考虑,混凝土搅拌站采用钢结构搭设，外挂彩钢板保温，保温板厚 10cm 保温，布置火炉及锅炉供暖系统，设水加热系统，满足冬季施工需要。我方三个洞口搅拌站均设置一台 2t 锅炉，额定热功功率 1MW,供暖面积为 1200m2。地面砂、石骨料仓设置地暖管道，周边悬挂暖气片。混凝土拌合站冬季保温暖棚采用夹芯保温彩钢板设计。部分砂石骨料堆放场与拌

3、合站均为一体，把砂石料场和拌合站全部封闭，仅预留车辆的进出口。厂房内布置混凝土搅拌站和材料存放场。厂房内能存放约 200m3的砂子和石子，料仓用砖墙隔开，锅炉为常压热水锅炉，取暖面积为 1000 m2。骨料加热系统采用地下管道，上铺钢板，考虑装载机和大型自卸车作业，钢板采用 20mm 厚，钢板下面设置支撑。骨料仓三面采用 30cm厚 C20 混凝土隔墙，防止机械作业破坏周边彩钢板。同时，混凝土拌合站场房内将输送暖气来保证原材料及混凝土拌合质量。拌合站保温棚内水暖加热，从锅炉至拌合机的供热管路采取保温措施防止热量损失过大。定时进行混凝土出机温度、拌合水温及骨料温 4 度的检测监控，并作好记录以便

4、及时调整。厂房门口设保温门帘。如果拌和站内温度依然达不到规范要求，则在拌和站厂房内用护筒视情况加设火炉，烧炭火进行保温，确保温度达到合同要求。4.2 冬季混凝土施工保温措施 4.2.1 冬季施工前准备 4.2.1.1 材料准备（1）液体材料、易被冻坏材料，冬施前合理储备，足量存放，综合安排，尽可能避开低温进货。（2）现场冬施期间进场的砂石骨料等原材料二次搬运时做好覆盖保护工作，在使用前提前堆放至拌和站内砂石堆放地（砂石堆放地布设热水导热管）并及时运到施工现场，远离潮湿及风寒侵袭之地。对各种加热的材料、设备要检查其安全可靠性。（3）准备好对施工现场进行封堵的材料，如门帘、火炉等；检查施工现场，对

5、于需封闭之处做好封堵工作，防止室外寒气侵袭。（4）对于易燃易爆的材料设专库存放，并配备足量灭火器。4.2.1.2 机械准备 冬季施工使用的各种机械应全面检查，更换冬季用润滑系统用油及燃料，对有问题的机械设备及时修理，不得带故障运转。机械在使用前应首先检查传动系统，无冻结情况后方可启动，每日工作前对所用机械进行预热，并做详细检查，确认无问题后正式作业。非专职机电人员严禁动用机械设备。定期检查电力设施，防止电线硬化破损后因雨雪导致漏电现象。施工机械、车辆采用低标号柴油，每日施工完毕后排空水箱余水，防止冻结，对有特别要求的机械开进车库保温。在冰雪天气作业的车辆安装防滑链。机械加强保养，勤检查，多观察

6、，防止设备冻裂。水源及消火栓提前做好保温工作，防止受冻。4.2.2 冬季施工混凝土拌合保温措施 低温季节混凝土拌和水宜先加热。当日平均气温稳定在-5以下时，宜将骨料加热。骨料加热采用地暖加热法，但不得影响混凝土的水灰比。骨料不需加热时，应注意不要结冰，也不得混入冰雪。另保证拌合用水的使用量，锅炉内水流入水箱后，水箱内设置加热棒进行拌和用水加热和保温。根据进度安排，各个拌合站洞每天安排喷射混凝土10m，按 III 类围岩计算，考虑损耗系数为 1.3，每天需要混凝土为：1.34101.3=17.4m3。每方混凝土用水量为 150kg,每日需热水量为17.4150=2.6T。每个搅拌站内设置3m3的

7、水箱可满足冬季施工用水需求。3 4.2.2.1 冬季混凝土施工对原材料的要求（1）水泥：选用水泥强度等级 42.5 级以上的硅酸盐水泥，其技术质量符合国家和公路工程现行规范的有关规定。（2）细骨料：采用级配良好的硬质、洁净的中砂，不含有冰块、雪团，贮备场地选择地势较高，不积水的地方。（3）粗骨料：采用级配良好，硬质、洁净、强度较高、抗冻融的粗骨料，并存放在地势较高，不积水的地方。（4）外加剂：外加剂必须经试验室检验并试配验证质量合格、性能稳定的产品。4.3.2.2 混凝土搅拌要求（1）拌和混凝土之前，应用热水或蒸气冲洗拌和机，并将积水排除。（2）混凝土的拌和时间应比常温季节适当延长，具体通过试

8、验确定。（一般情况下，搅拌时间较常温时延长 50%，直至混凝土拌合均匀为止。）已加热骨料和混凝土，宜缩短运距，减少倒运次数。（3）在施工过程中，首先要控制好混凝土的出机口温度。根据 SL677-2014 规范要求，低温季节混凝土浇筑温度不得低于 5，混凝土出机口温度按下式进行计算：Tp=Te+(Ta-Te)(1+2+3)则 Te=【Tp-Ta(1+2+3)】/（1-1-2-3）式中：Tp混凝土浇筑温度，按 5计算。Te混凝土出机口温度 Ta外界温度；按-1030计算。1混凝土装、卸和转运的温度损失系数，每次的损失系数值为 0.032；本工程共装卸 1 次，则10.0320.032 2混凝土运输

9、过程中的温度损失系数；2At t 为运输时间（分钟）；A 为系数，查表得大型混凝土运输车 A0.0020；本工程实际从拌合楼运至洞口处，所需时间为：2 分钟 则：2At=0.00202 分钟0.004 3-混凝土浇筑过程中的温度损失系数 t 混凝土浇筑时间（分钟），t 按 60 分钟，则 30.003t=0.00360 分钟0.18 当外界温度为-10时，Te=Tp-Ta(1+2+3)/1-1-2-3 =5-(0.032+0.004+0.18)(-10)(1-0.032-0.004-0.18)=7.76 当外界温度为-30时，Te=Tp-Ta(1+2+3)/1-1-2-3 4 =5-(0.03

10、2+0.004+0.18)(-30)(1-0.032-0.004-0.18)=13.23 根据上列计算，为保证混凝土入仓温度达 5以上，并考虑混凝土运输及喷射过程中的温度损失 35，则出机口的温度控制在 1015范围内。施工期间设专人负责检查混凝土塌落度和出机口温度，达不到规定数值的混凝土不投入使用。（4）拌和用水加热超过 60时，应改变拌和加料顺序，将骨料与水先拌和，然后加入水泥，以免水泥假凝。4.3.2.3 混凝土搅拌施工严格控制如下几点：（1）混凝土拌合及施工时间尽量选择一天中气温较高的时候（一般选择在白天的 9：30-15：30）（2）拌合楼温度一般应保持在+10以上。（3）为保证混凝

11、土强度顺利增长，冬施时应将拌和用水和砂石加热。原材料加热时应注意下列事项：首先对水加热，如水加热至 60，还不能使混凝土达到规定温度时，再考虑砂石集料加热，但在任何情况下严禁将水泥加热；为了防止水泥出现假凝现象，控制搅拌机内砂石和水的混合温度不超过 35。（4）混凝土拌合时间应较常温拌合时间略长，一般可延长 50左右。开始拌合前先用热水对拌合机内冲洗预热。（5）为避免热水直接与水泥接触，投料顺序为：先投放砂、石和用水量的 3/4 搅拌，再加水泥搅拌，最后加减水剂溶液和剩余的水搅拌。（6）拌合混凝土时，要保证出罐温度不小于+15，入模温度不小于+10。（7）混凝土所用骨料必须清洁，不得含有冰雪等

12、冻结物及易冻裂的矿物质。骨料中不得混有活性材料，以免发生碱骨料反应。（8）施工现场温度必须达到要求，防止受冻。搅拌站应派专人负责堆放仓和水池温度的测量和加温，确保环境温度。（9）封闭混凝土搅拌、运输作业环境。确保环境温度不低于 10；在地材堆放仓安装暖气设施，保持地材不受冻，堆放仓的容量以满足一条生产线灌注混凝土用量为准。（10）确保搅拌混凝土时，水温不低于 55。同时，应注意及时补水，以确保灌注混凝土时水温符合要求。（11）混凝土搅拌完毕后，立即按规定数量补充砂石等地材，以保证砂石料有足够的温度回升时间。4.3.3 温度观测 建立温度监测体系，对施工环境温度、原材料温度、混凝土拌和料温度、混

13、凝土养 3 护温度等进行监测。针对温度变化情况，适时调整防寒保温措施。测量原材料使用前的温度，根据测温情况采取适当措施。根据热工计算和实际试拌确定的温度参数，采取加热措施，保证原材料使用前的初始温度符合要求。以上混凝土各项温度保证措施，如仍未达到混凝土出机温度以及混凝土入仓温度要求时，应将该混凝土视为不合格品，弃之不用。4.4 冬季混凝土运输的保温措施 砼运输采用混凝土罐车进行运输，罐车由拌合站运输至洞口距离最远约 4km 左右，所以运输过程中对温度的影响不大，如若需要，为减少拌制好的砼在运输过程中的热量损失，在混凝土罐车的筒体外侧增加专用保温的棉罩或其它保温罩，使砼在运输过程中的热量损失减少

14、，进场下料时逐车检测砼温度。罐车进出洞口时，安排专人开启保温门帘，尽量减少门帘开启时间，避免冷空气进入洞内。同时，掌握现场混凝土浇筑速度，把握混凝土拌和时间，缩短混凝土运输、停留时间，确保入模温度，减少混凝土装卸次数。热工计算 混凝土比热(C)：单位重量的混凝土，其温度升高 1所需要的热量。冬季混凝土拌合物温度计算 a.C30 混凝土拌合物温度 T0 T0=0.92(mceTce+msaTsa+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mw wsamsa wgmg)+C1(wsamsaTsa+wgmgTg)C2 (wsa msa+wgmg)+4.2mjTj 4.2 mw+0.92(mce+msa+mg

15、+mf)+4.2mj 注：mce、msa、mg、mf、mw、mj水泥、砂、碎石、粉煤灰、水、外加剂的用量()Tce、Tsa、Tg、Tf、Tw、Tj水泥、砂、碎石、粉煤灰、水的温度()wsa、wg砂、碎石含水率(%)C1、C2水的比热容(kJ/K)及冰的溶解热(kJ/K)；当骨料温度0时，C1=4.2，C2=0；当骨料温度 0时，C1=2.1，C2=335。各种材料用量及温度(预设气温为-10)情况 1 每方混凝土各材料用量()各材料温度()骨料含水率(%)mce msa mg mf mw mj Tce Tsa Tg Tf Tw Tj wsa wg 234 741 1067 156 152 3.

16、9 0 0 0 0 60 10 3.0 1.0 各种材料用量及温度(预设气温为-5)情况 2 4 每方混凝土各材料用量()各材料温度()骨料含水率(%)mce msa mg mf mw mj Tce Tsa Tg Tf Tw Tj wsa wg 234 741 1067 156 152 3.9 5 5 5 5 60 10 3.0 1.0 各种材料用量及温度(预设气温为 0)情况 3 每方混凝土各材料用量()各材料温度()骨料含水率(%)mce msa mg mf mw mj Tce Tsa Tg Tf Tw Tj wsa wg 234 741 1067 156 152 3.9 10 5 5 5

17、 60 10 3.0 1.0 各种材料用量及温度(预设气温为 5)情况 4 每方混凝土各材料用量()各材料温度()骨料含水率(%)mce msa mg mf mw mj Tce Tsa Tg Tf Tw Tj wsa wg 234 741 1067 156 152 3.9 15 10 10 10 60 10 3.0 1.0 C35 混凝土拌合物温度 T0=0.92(mceTce+msaTsa+mgTg+mfTf)+4.2Tw(mwwsamsa wgmg)+C1 (wsamsaTsa+wgmgTg)C2 (wsamsa+wgmg)4.2 mw+0.92(mce+msa+mg+mf)在情况 1 状

18、态下，T01=11.275。在情况 2 状态下，T02=15.35。在情况 3 状态下，T03=15.75。在情况 4 状态下，T04=19.75。B.C35 混凝土拌合物出机温度 T1 T1=T00.16(T0T i)注：T i搅拌棚内温度()，设定为 10。在情况 1 状态下，T11=11.045。在情况 2 状态下，T12=14.465。在情况 3 状态下，T13=14.85。在情况 4 状态下，T14=18.25。合理的混凝土冬季温控措施 经上述计算，当气温进入-10低温度时，应对混凝土骨料进行保温措施和拌合用水进行加热措施处理，经拌合用水加热升温至60的混凝土热工计算。a 混凝土骨料

19、的保温措施：骨料在运输过程中，应采用保温棚布进行密封，达到料仓后，对骨料采用帆布进行严密的掩盖，使其温度在0以上。必要时对砂、石料加热保温在 5以上。3 b 对拌合用水的加热措施：拌合用水采用加热水进行升温处理，加热升温为 60。c 拌合用水加热后，混凝土材料搅拌投料顺序为：水砂碎石水泥粉煤灰外加剂。搅拌时间较常温下延长 50%，确保拌合站混凝土工作性能与和易性满足要求。d 冬季施工时模板周围用帆布覆盖，适当通蒸汽保持温度在 1015。同时在气温较高的白天进行施工，晚上不进行砼浇筑。f 泵管连接时要检查泵管是否有积水、冰冻，清洗泵管时，在泵管弯头处拆开，排干泵管里的积水；砼输送泵采用保温材料覆

20、盖，输送砼前用热水冲洗搅拌主机及输送管道。g 混凝土灌注工艺：持循通汽、边打边掀、每段到顶、边打边盖，分层厚度 300mm。浇筑时间控制在 6 小时以内。h 冬季施工采用蒸养棚覆盖，通蒸汽养护砼，养护分静停、升温、恒温、降温四个阶段，静停不小于 4 小时，升温速度不大于 10/h，每半小时测试温度，恒温时混凝土芯部温度、混凝土表面温度、环境温度差不大于 15，芯部温度不大于 60，表面温度不大于 45，降温速度不大于 10/h；拆除蒸养棚罩后，在混凝土表面喷涂养护剂进行自然养护。i 拆模时混凝土强度应达到设计强度的 80%以上；混凝土芯部与表层，表层与环境温差均不大于 15，气温急剧变化时不易

21、拆模。5 夏季温控措施(1)概述 夏季气温不高，极端温度为 3842，但天气变化频繁，给予砼的配制、运输、施工带来一定的难度。为了保证白石三标混凝土质量，经过科学的计算，采取各种合理的温控措施，确保砼入模温度所规定的不得高于 30，砼内部温度最高不宜超过 65，混凝土内部温度与表面温度差不宜大于 15。当昼夜平均气温高于 30,混凝土进入夏季施工。(2)科学的热工计算 C35 砼拌合温度 每方砼原材料重量、温度比热及热量，由公式 Tc=TWC/WC=56559.1/2661.8=21.2 a.出罐温度 Ti 由公式 Ti=Tc-0.16(Tc-Td)，其中：Td：搅拌楼温度()，夏季取 Td=

22、26 4 故 Ti=21.2-0.16(21.2-2(6)=22.0 b.砼浇筑温度 Tj 由公式 Tj=Ti+(Tq-Ti)(A1+A2+A(3)，其中：Tq室外平均气温，此时取 Tq=30 A1砼装卸温度损失系数，每次 Ai=0.032，装卸 2 次，故 A1=0.0322=0.064 A2砼运输时温度损失系数,A2=t,t运输时间(min)取 t=20 min，-砼运输时热损失值，按搅拌运输车取=0.0042,故 A2=0.004220=0.084 A3=0.03 t,t 为浇捣时间,取 t=20 min,则 A3=0.0320=0.6 故 Tj=21.2+(30-21.(2)*(0.0

23、64+0.042+0.(6)=27.430(3)合理的温控措施 拌合站搭盖遮阳棚，避免夏季曝晒造成砂石料温度过高，导致砼入模温度增高。水泥避免刚运到的水泥温度太高，同样导致砼入模温度增高。每天设专人测量室外气温，砼出机、入模温度，发现砼温度超过 30时，及时向水中投入冰块。砼表面采用洒水养护等办法减少砼内外温差。拌合站料斗、水池、皮带运输机、搅拌楼采取遮阳措施。宜尽可能在气温较低的晚上搅拌混凝土，以保证混凝土的入模温度满足设计要求，当设计未规定时，混凝土的入模温度不宜高于30。混凝土材料搅拌投料顺序为：砂+水泥+粉煤灰+搅拌水、外加剂投料及搅拌粗骨料投料及拌合拌合出料。当高温施工不可避免时，应通过试验掌握混凝土在不同温度、不同原材料等的情况下坍落度的损失情况。制定相应的措施，根据气温适当增加混凝土的出机坍落度，保证混凝土到施工现场时符合施工要求。各拌合站设专人测量混凝土的入模温度。当入模温度超过规范要求时应采取相应措施。当采用泵送施工时，在符合规范要求的同时，泵管布置应尽量缩短，并用麻袋或草衫包裹润湿，降低混凝土的入模温度。