预应力混凝土变截面连续箱梁悬臂浇筑冬季保温措施研究

预应力混凝土变截面连续箱梁悬臂浇筑冬季保温措施研究

张瑞松 刘可为 关云涛

中建八局第四建设有限公司 青岛 266000

摘要：本文通过对青岛新机场高速主线桥跨大沽河右岸连续梁挂篮冬季施工技术研究，通过采用电加热智能温控混凝土加热模板施工装置，有效的提高了混凝土的早期强度，较以往冬季施工采用覆盖、暖风机等方式，在安全、质量及施工进度方面有较大优势，可供类似变截面连续梁混凝土冬季施工工程借鉴。

关键词：连续梁冬季施工；电加热智能温控装置

1 引言

随着我国基础设施建设的不断完善，许多高速公路需要跨越河流、道路等构筑物，大跨径混凝土连续梁因其结构受力性能好，造价低，养护工程量小等优点成首选，然而目前采用的挂篮施工大跨径连续梁时，因工期较长，往往成为建设工程的控制工程，为了保证连续梁工期，本文结合跨大沽河右岸连续梁冬季挂篮施工措施，介绍一种冬季电加热智能温控技术。

2 工程概况

青岛新机场高速跨大沽河右岸采用（50+80+50）m悬浇变截面预应力混凝土连续箱梁，主线桥上部结构采用单箱双室预应力混凝土连续箱梁，全桥划分为12#块，其中0#块长12m，挂篮施工段长度为3～4m，合龙段长度2m。箱梁顶宽20.25m，底宽14.25m，顶板厚度50cm；隔墙加厚，按折线变化；底板厚度30cm～50cm，按圆曲线变化。

青岛新机场高速公路连续梁处于全线贯通关键节点上，工期252天，主线贯通节点2019年6月30日，实际施工0#块开始施工日期2018年10月25日，梁部施工时间剩余198天，时间紧任务重，若要保证贯通，后续挂篮施工必须连续。根据青岛胶州地区往年气温资料，每年11月中下旬至次年3月中下旬为冬期施工时间，历时约4个月，要想保证按节点完成，就必须在冬季施工连续梁。

3 方案确定

对于混凝土冬季施工，以往常采用的方法为蒸汽加热、暖风机加热、棉被覆盖等，这些保温措施往往存在以下缺点：①保温效果差，资源消耗大；②温度不受控制；③不能实现对温度的准确调节，需后期人工调节；④施工安全及混凝土质量控制较差；因此在关键节点上及冬季施工期间不被首选。而电加热智能温控混凝土加热模板法是在模板上安装电热丝，然后粘贴热反射系统及玻璃保温板，梁面采用智能温控电热毯全覆盖。这种方法直接对梁板、梁面进行加热，对封闭在内部的混凝土进行加温、保温、控温，从而实现了混凝土在施工中能在与外部环境相对隔绝的状态下安全地进行水化反应，进而增长强度。模板上安装的电加热装置可跟挂篮模板一同行走，节省材料，方便操作。

4 施工工艺及质量控制

4.1 施工工艺

4.1.1 工艺原理

电加热智能温控混凝土加热模板施工装置包含：①发热系统(电热系统能确保模板最高温度达到60℃)。②电力供应设施。③智能温度自动控制系统(温度控制系统能够对模板表面温度调节范围的偏差士1℃。④热反射系统。⑤保温系统。⑥保护固定材料。⑦电器线路。⑧安全保护装置。

本智能温控混凝土加热模板施工装置，在混凝土模板上设置温度传感器，通过隔绝混凝土与外部环境的接触，并且对混凝土表面的混凝土模板和混凝土表面的覆盖物直接加热并进行温度控制，使混凝土在硬化过程中处于最佳温度状态下，避免了混凝土在低温下产生冻害。对混凝土外部进行加热处理，使得混凝土能够在最佳硬化温度下进行硬化，同时混凝士内的水泥水化热与外部热量共同作用，避兔了混凝土表面与内部的温差过大，由于混凝土的集中放热，当密闭系统内部温度达到设定控制温度时，系统自动停止通电，外部加热停止，整个系统能耗得到最大限度利用，从而实现高效节能。

4.1.2 工艺流程

施工工艺见图1，智能温控混凝土加热模板施工流程图。

图1 智能温控混凝土电加热模板施工工艺流程图

4.2 质量控制

4.2.1 模板加热装置安装

将需要使用的模板背面清理干净，特别是油污和粘连的混凝土。将发热丝粘贴在模板背肋之间的空档内，粘贴热反射膜。通过保温材料及板材将其固定在模板上，将发热丝和电源系统以及安全保护装置连接。

混凝土浇筑后表面覆盖完成，将系统电源连接，进行智能温控工作。当温度较低时，为防止混凝土士浇筑过程中出现冻害，可以提前一段时间对模板进行温控预热。检查在施工过程中有无对电热丝的伤害，特别是在施工中电气焊对电热丝的烧伤导致的电热丝与模板发生黏连漏电故障必须排除，每次使用前必须做通电实验。

4.2.2 端头处模板加热装置施工

为保证端头部位混凝土强度增长，现场采用活动可拆卸智能温控加热模板处理，即该部位跟随施工进度同步进行，每次封堵端头的钢模板安装就位之后，混凝土浇筑之前，将加热保温装置安装完成，混凝土强度满足施工要求之后对装置进行拆除，按照同样的方式，每个施工节段循环进行。

4.2.3 冬季施工操作

在智能装置工作过程中，装置产生的热量会激发混凝土中水泥水化热大量释放，混凝士会处在设定的恒定温度下强度快速提升。当温度超出设定温度时裝置能自动切断电源停止加热，当温度低于设定温度时，智能装置会恢复供电实现加热。整个过程完全在智能自动控制下完成。正常情况下，装置工作12小时后，即可停止工作，混凝土不会出现冻害质量问题。如果混凝土在低温需要早期强度如进行预应力张拉等工作，根据现场检测在使用本装置连续工作72后，混凝土强度达到设计值的90%左右，满足混凝土早强要求，并且不会影响混凝土日后的强度正常发展。

5 监测分析

采用此种电加热智能温控系统进行冬季施工，现场混凝土进行检测，混凝土浇筑3天后回弹强度分析达到设计强度等级的90%左右，7天的试块压力试验达到设计强度等级的105%左右，弹性模量达到设计要求的103%。与正常温度季节相比稳定性更高，完全满足施工各项指标要求。采用本装置进行混凝土施工，不仅能够起到抗冻、早强的作用，而且还能起到养护、保湿的作用，其效果完全可以取代蒸汽养护混凝土。并且脱模后混凝土表面光洁、颜色纯正，模板与混凝土完全没有黏连现象。

6 效益分析

a.可靠性高：由智能温控器定点定温控制，能自动控制系统的通断，提供稳定均匀的温度环境，能对施工部位进行准确的温度调节，特别是人工智能方面的调节。

b.节约资源：温控器自动控制，避免持续加热带来的电能浪费，同时也节省了人工。

c.节约施工周期：该系统能根据建筑材料的特性提供最佳的养护温度，加快硬化速度，节约时间，保证工程的质量。

d.方便灵活及施工安全保障性高：可根据不同的形态进行铺设，适应性强。采用的阻燃玻璃棉和涂有防火漆的竹胶板对施工安全提供了很好地保障。

7 结论

通过采用电加热智能温控混凝土加热模板施工装置进行冬季施工，安全有效的解决了跨大沽河右岸连续梁工期紧、混凝土养护质量要求高等相关问题，同时节约了资源，降低了成本，经济和社会效益显著，该方法在连续梁冬季施工中值得推广。

参考文献：

[1]《公路工程质量检验评定标准》 JTG F801-2017.

[2]《公路桥涵施工技术规范》 JTG TF50-2011.