哈尔滨松花江大桥大体积承台冬季施工保温措施

龙 敏

哈尔滨松花江大桥主墩承台设计尺寸为54.5×15.0×5.0m属大体积混凝土,根据工期安排。主塔承台必须在2001年必须完工,保证下一年度主塔的顺利施工。完成桩基施工检测及基坑开挖的实际施工进度,承台施工于10下旬开始。根据哈尔滨当地气象资料统计,11月份的平均气温为-6.2℃,《公路桥涵施工技术规范》规定:根据当地多年的气温资料,室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时,砼的施工即为冬季施工。因此承台的施工应采用切实可行的施工技术措施。 一、施工方法:

大体积混凝土施工的难度在于控制混凝土内外温差,避免由于内外温差过大而产生裂缝,影响混凝土的质量。减小内外温度差可采用低水化热的混凝土配合比和用冷却循环水降低混凝土的内部温度。考虑到承台施工时外部温度极低,必须同时进行外部保温才能有效地减小混凝土的内外温差。

冬季施工混凝土施工保温的方法有,暖棚法、蓄热法,蒸汽加热法等,考虑到主墩承台体积大和当地气温条件情况,单独采用一种方法,很难满足施工的需要,决定采用暖棚法、蓄热法、蒸汽加热综合的施工方案。 二、保温措施

1、为保证砼的浇筑温度,搅拌站、砂石料场、承台基坑处均搭设保温大棚。

2、搅拌站用水采用蒸汽加热,承台大棚采用暖器排管加热,砂石料加热采用底部通蒸汽进行加热。

3、砼运输采用泵送的方式,输送泵管采用防寒毡包裹保温。 三、施工时温度的控制要求

1、为降低砼内部的水化热,混凝土出仓的温度控制在8℃~10℃,入模的温度控制在5℃左右。

2、暖棚内平均温度保持在15℃左右,最低时不得低于5℃。

3、控制混凝土拌合材料的温度,以满足混凝土拌合物搅拌合成后所需要的温度。水泥和骨料温度控制在2℃~5℃,并由砼的出仓温度最终调节,严格控制水温,并保证热水的供应。 四、冬季施工保暖热工计算 1、基本耗热量

Q1=F(ta-tb)/(δ/λ+1/αs) Q1:单位时间内耗热(W/m)

δ;保温材料的厚度(m),取δ=0.01m

λ;热传导系数(W/m·℃), λ=0.041(W/m·℃)

2

αs;放热系数(W/m·℃)

2

αs=1.163*(10+ )=1.163*(10+ )=26.93(W/m·℃)

2

F:放热表面积(m) ta;棚内温度(℃) tb;棚内温度(℃)

2

1/(δ/λ+1/αs)=3.56(W/m·℃) (1)砼拌合去需要的热量 ta=10℃ tb=-20℃

2

F =5405 m

Q1:=577.3千卡/小时 (2)承台处需要热量 ta=25℃ tb=-20℃

2

F =3912.2 m

Q1:=626.7千卡/小时

Q1:= Q砼+ Q承台=1204千卡/小时 2、附加耗热量计算

(1)风影响的附加耗热量取Q1*5%; (2)高度影响的附加耗热量Q1*2%;

(3) 因门窗开启而增加耗热量取Q1*10% (4)冷材料及人的进入增加耗热量取Q1*10% (5)管道输送热损失增加耗热量取Q1*10% (6)不可预见耗热量损失取Q1*3%

附加耗热量Q2等于以上各项之和 Q2=531.8千卡/小时; 3、输热管道热量损失计算 q=ΠD2Q

Q=(ta-tb)/(D2/2λ1ln(D1/D0)+D2/2λ2ln(D1/D0)+1/αs) D0:输热管道外径,D0=0.026m

D1 、D2:两层保温外径,采用双层防寒毡保暖, D1=0.026m,D2=0.026m 其余符号同前 ta=15℃ tb=-20℃

λ1=λ2=0.041 W/m·℃

2

Q:=216.3卡/m

q=ΠD2Q=0.045千卡/m

输热管道总长安300m考虑,则Q3=13.4千卡/小时 3、蒸气量的计算

3

加热水需要热量按每小时砼生产量50 m考虑,每小时用水量为0.15*50=7.5t,原水温按0℃考虑,则将水用蒸汽加热到28.6℃需要的蒸汽用量为 W1=7.5/(150-28.6)=0.062t/h 4、材料保暖及砼养生需要的蒸汽量 Q=Q1+Q2+Q3=1874.6

需用蒸汽用量W2=Q/640=2.96t/h 加热水需要热量W1为:W1=0.062t/h 需用总蒸汽量W为:W=W1+W2=3.02t/h 5、混凝土拌合物的温度计算

砼出料温度按照10℃考虑,运输至承台处砼温度为5℃,由于砂石料水泥可人为的控制,因此砼温度用水温调节,使其温度满足设计要求T0=[0.9(WC*TC+WS*TS+WG*TG)+4.2TW(WG-PSWS-PGWG)+C1(PS*WS*TS+PG*WG*TG)-C2(PS*WS+PG*WG)]/[4.2WW+0.9(WC+WS+WG)] T0:混凝土拌合物的温度(℃)

WW、WC 、WS WG:水、水泥、砂、石用量(kg)

TW 、TC 、TS 、TG:水、水泥、砂、石的温度(℃)

PS、PG:砂、石的含水率(%)

C1、C2:水的比热(kj/kg·k)及水的溶解热(kj/kg) C1=4.2、C2=0

根据混凝土的配合比

WC =400kg;WS=684kg; WG =11169kg;WW=150kg TC =TS =TG=5℃;PS=PG=1% 带入公式得到TW=28.6 ℃ 即水需要加热到28.6℃ 五、暖棚的设置

为保证暖棚的保暖作用,首先在地面砌筑2m高的砖墙,然后沿砖墙内用钢管拼装成脚手架,形成框架结构,棚顶用钢管弯制成弓形,用角钢加成三角形支撑,暖棚四周用棉毡布进行围挡,由于暖棚的严密程度对保温的影响很大,所以必须得保证暖棚围挡严密。此外由于保温大棚的体积和面积较大,为防止倾覆,大棚的四周均需加设坚固的风缆。 六、在施工中应注意的几个问题

1、冬季施工关键是做好各项保温措施和控制好混凝土的水化热,所以开工前要对保暖大棚的搭设、输送管道的铺设和保温作认真检查,减少热量的散失,保证大棚内的温度。

2、要注意控制各种混凝土原材料的温度,骨料在浇筑前10天进行保温预热,满足浇筑时骨料中不带有冰雪和冻结团块,温度达到2℃~5℃左右,温度不宜太高。施工中应注意每小时测定一次各种材料的温度,随时进行温度控制,保证混凝土的入模温度。

3、冬季施工拌合砼时,搅拌时间必须比常温时延长50%的时间。严格控制投料的顺序:骨料-水-搅拌-水泥-搅拌,由于采用热水进行拌合,所以严禁先投入水泥,防止水泥出现假凝现象,影响混凝土强度。

4、砼运输采用泵送进行,输送泵管道用特殊加工的管道包裹,在每次输送泵作业前半小时,通热水进行管道预热并放出冷却积水。

5、由于暖棚内热源多,采用棉毡布进行覆盖,所以必须加强防火,备足消防器材,棚内严禁吸烟及明火作业,电焊前要采取安全措施。

经实际施工检验,冬季施工的保温措施满足了施工要求,保暖大棚的温度能稳定地保持在20℃以上,为主塔大体积承台的顺利施工创造了良好的条件。

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