大秦线两亿吨扩能改造工程

1、大秦线两亿吨扩能改造工程湖东站信号楼混凝土冬季施工经验总结摘 要：本文从早期受冻对混凝土的内部结构、抗压强度、抗拉强度、粘结强度、抗冻性的影响五个方面总结了早期受冻对混凝土物理力学性能的影响，同时结合实际总结了混凝土冬期施工经验。关键词：混凝土冬期施工 经验总结根据大秦线两亿吨扩能改造工程施工总体进度安排，湖东站信号楼需在零下二十多度的环境下进行主体施工，我项目部接到任务后立即着手研究早期受冻对混凝土的物理力学性能的影响，并根据实际情况制定相应冬施措施，确保保质按期完成任务。一、总结早期受冻对混凝土物理力学性能的影响混凝土受冻有三个重要条件：温度、水和混凝土内部结构的空隙状况。温度是必要条件，

2、当温度降到0°C以下时，促进水转变为冰，水结冰后体积增大，从而使混凝土内部结构遭到破坏。水主要取决于施工使用条件，施工时水灰比大，混凝土含水量增大，混凝土遭受冻害就严重。混凝土内部结构的孔隙状态决定于混凝土配合比设计及施工水平，设计或施工不当，会使混凝土内部的孔隙率增加，毛细孔直径较粗，自由水含量增多，混凝土冻害程度严重。在大量的试块试验中我们还发现混凝土养护不当而早期遭受冻害，其物理性能受到如下损害。（一）早期受冻对混凝土内部结构的破坏混凝土浇筑后，在养护初期遭受冻害，内部会产生很多微裂纹，这些裂纹主要分布在已硬化了的水泥石中，裂纹的形成及尺寸与受冻前在常温下养护的时间长短有关。混

3、凝土浇筑后如立即受冻，内部产生裂纹，在混凝土化冻后重新养护28d，裂纹也无法修补。这些裂纹极大地降低了混凝土的抗冻性和耐久性。而且通过观察大量裂纹在周边表层部分分布较多，裸露面又多于被覆面。（二）早期受冻对混凝土抗压强度的影响混凝土早期受冻以后，其抗压强度有一定的损失。强度损失结果见表1。表1 混凝土浇筑后立即受冻的强度损失受冻前的预养护时间（h）冻结时间 （h）受冻后又转入 标养时间（h）受冻后温度（0°C）混凝土强度损失（%）C20C3002428-536.043.9-1031.545.8-2028.819.8从表中可以看出，普通混凝土浇筑后，如未经适当养护而早期受冻，强度损失很

4、大，并和冻结温度有关，其强度损失最大可达50%，温度不太低时损失反而大。若混凝土浇筑后，在受冻前有一定的预养护期，其后期强度损失可大为减少，强度损失的减少程度和预养护期长短（亦即受冻前的预养护强度）有关。（三）早期受冻对混凝土抗拉强度的影响混凝土早期受冻除对抗压强度有影响外，还对抗拉强度有一定影响，其试验结果如表2所示。表2 C20级混凝土早期受冻对抗拉强度的影响受冻温度 （OC）标养28d强度 （Mpa）达28d标养强度的（%）受冻前预养 24h受冻前预养 36h受冻前预养 48h 受冻前预养60h受冻前预养72h-101.4378.290.191.692.993.0 从表中可以看出，混凝土

5、早期受冻对其抗拉强度影响较大，混凝土浇筑后养护时间越短，受冻后抗拉强度损失值越大。 （四）早期受冻对混凝土与钢筋粘结强度的影响 混凝土早期受冻也会影响混凝土与钢筋的粘结强度。试验选用C30、C20级混凝土，钢筋为Q235号钢，试验结果如表3。表3 早期受冻对混凝土与钢筋粘结强度的影响混凝土强度等级试件混凝土与钢筋粘结强度（Mpa）受冻前预养时间（h）冻结24h温 度（0OC）受冻后又养护28d的粘结强度（Mpa）受冻后强度占标养强度的（%）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试验结果表明，早期受冻对钢筋与混凝土的粘结强度影响很大，受冻前养护时间越短粘结强度损失越大，且对低标号的混凝土影响更为严重。 （五）早期受冻对混凝土抗冻性的影响 为了解混凝土早期受冻对混凝土的影响进行了抗冻耐久性试验。试验时，试件经不同预养护时间后，在室外受冻，冻结一昼夜后，标养28d，然后进行冻融耐久性试验，试验结果见表4。表4 早期受冻对混凝土抗冻性影响混凝土强度等级试件标养28d的抗压强度（MPa）受冻前预养时间（h）早期受冻 温度（OC）受冻后又养护28d 经100次冻融抗压强度（MPa）经100次冻融抗压强度损失（%）C3031.60-2

7、021.133%2428.211%6030.15%7230.63%C2023.60-2011.551%2415.335%6021.111%7222.55%结果表明，早期受冻对混凝土抗冻性有影响，混凝土受冻前养护时间越短抗冻性损失值越大，尤其对强度低的混凝土的影响更大。试验还发现，若混凝土浇筑后立即受冻，当再养护28d后，经50次冻融，表面出现剥落破坏的特征，随着时间的延长表面出现剥落破坏的特征也为之推迟。以上研究表明，混凝土浇筑后未经养护受冻后，再标养28d的抗压强度、抗拉强度、与钢筋的粘结强度、抗冻性能均有较大损失，混凝土标号越低，损失越大。若混凝土浇筑后有一段预养期，则损失明显减少，且预养

8、护期越长，损失越小。这就要求我们在混凝土浇筑后，应防止其早期受冻，必须有相对稳定的合适的养护条件，必要时还可提高混凝土标号。二、混凝土冬期施工措施（一）、信号楼和下行列检楼的混凝土冬期施工中，室外温度一般为-20°C左右，最低气温可达-28°C。为保证混凝土质量，我们综合采用了三种办法：提高混凝土原设计标号等级，掺用复合早强防冻剂；综合蓄热法；搭设暖棚。1、将混凝土原设计标号全部提高一个等级，并掺用冰点为-15°C的复合早强防冻剂，严格按照试验室的配合比拌制混凝土，确保计量偏差水泥、外加剂2%，砂石3%。掺用防冻剂设置专人配置和使用，专业人员上岗前经专门培训，熟悉

9、外加剂的产品性能、掺量、配置、使用方法及其它有关注意事项。本措施使工程直接成本增加约25元/m2，但新筑混凝土-14°C亦不冻结，早期强度增长快，短时间内即可达到抗冻临界强度（5MPa），混凝土强度易于保证。若加强养护，15d之内即可拆模，有利于保证工期，加快模板等材料的周转使用。2、蓄热法即利用原材料加热及水泥水化热的热量，延缓混凝土冷却。我们采用搭设简单炉杂灶的方法对水、砂等原材料加热，确保混凝土出罐温度不低于10°C，确保混凝土入模温度不低于5°C，确保混凝土受冻前抗压强度不低于5MPa。当搭设有暖棚时，室外温度不低于-20°C可仅对水进行加热；室

10、外温度低于-20°C，只加热拌和水较难保证出罐温度，应对砂进行加热。但控制水温度60°C，砂温度40°C。施工中对混凝土要求温度一致、供应及时，应经常调节材料的加热温度，由于骨料的温度难以迅速变更和调整，主要依靠调节水温的办法实现。施工中做好混凝土出罐温度、入模温度、养护温度记录，以供参考。本措施工程直接投入约10元/，操作简单易行，早期强度易于保证，但在平均温度低于-10°C的环境下单独使用此方法混凝土质量较难保证。3、暖棚保温当室外温度达到-15°C或更低时，采用以上两种方法均难以达到满意效果，为保证混凝土质量，应增加投入，搭设暖棚。暖棚搭

11、设要求： （1）、暖棚在基坑线周边外侧0.5 m处采用双排脚手架搭设，长46.9m、宽19.5m、高18m，架外采用10mm厚羊毛毡保温，顶棚采用双层彩条布保温。南侧留有人行通道及大门，大门采用五合板制作，安装在脚手架上，并设羊毛毡垂帘。暖棚内沿双排脚手架安装排式暖气片，暖棚外设0.5T热水锅炉向棚内供暖，棚内辅以少量简易火炉燃煤取暖。为减少热量的散失，搅拌机、砂石堆料场均设于暖棚内。（2）、主体范围内所设立杆应错开梁、柱，水平方向杆应错开梁底，纵向横向间距与柱身不少于150mm。在立杆与现浇板相交处，应用50长度为150mm的PVC管剪开套住钢管穿过现浇板。所设横、立杆都应满足梁、

12、柱支模要求。（3）、搭设时，先主体外围双排架后主体内架，主体内的脚手架立杆间距不大于6M，且纵向横向于外架相连，双排架间距3米做斜支撑杆，斜支撑杆与地面成45°角。（4）、根据现场条件、冬季施工及进度要求，先把外围双排架、主体内架搭设至相室外地面标高6M高，用羊毛毡封闭外架，彩条布封顶。在主体施工时，暖棚外架应随之搭设至18M，内架中间立杆不低于21M，顶部用彩条布封闭。随着外架、主体粱、板、柱的升高外架小横杆应及时与主体梁柱抱住连接。（5）、羊毛毡应顺横向铺设于外排脚手架上，并于外架横杆、立杆连接处用20×50mm板条绑扎牢固。羊毛毡接缝处搭接不少于100mm，接缝用塑料

13、线缝合。（6）、封顶彩条布与钢管架绑扎固定，彩条布上面还得用杉杆压紧，杉杆间距3m，搭接长度不少于100mm。（7）、每施工完一层，从该层顶板至柱根再用彩条布将整层封闭，内生火炉，板顶覆盖草袋，以加强对梁板混凝土的养护。（8）、通过热工计算，确定采用热水锅炉供暖。暖棚内安装排管式暖气片，排管式暖气片采用直径80钢管焊接，暖棚外搭设锅炉房并安装锅炉供暖。棚内设0.5T热水锅炉一台，补水泵2台（1台备用），排管式散热器四排（后附平面图）。当大气温度骤降幅度较大造成棚内外温差较大时或棚内最低温度低于-10时；可在棚内适当增加火炉数量，保证棚内最低温度不低于-10。火炉可选用废汽油桶或直接用砖垒砌。（

14、9）、所搭脚手架应满足施工规范要求，保证其稳定性和施工安全。脚手架施工人员施工前必须经过安全教育且做到持证上岗，高处作业时必须使用安全带。信号楼、列检楼西南角搭设锅炉房并安装锅炉，所用锅炉必须有主管部门的合格证年检手续等证件，并经有关部门、人员验收后方可使用。司炉人员必须持证上岗。暖棚里外设专人进行巡视、防护，注意用火、用电安全。搭设暖棚投入相对较高，约140元/，但在最低气温可达-28的条件下，对于保证混凝土质量起着决定性作用。本措施为混凝土提供了较为稳定的适宜的养护条件，可靠地保证了混凝土强度的连续、稳定增长。同时为施工人员提供了较好的作业环境，人工、机械性能降效明显减少，有利于相对减少投

15、入，加快施工速度。以上措施技术经济效果如表5表5 技术经济效果序号措施增加投入（元/）效 果1添加防冻剂，提高配合比25新筑混凝土-14°C亦不冻结，早期强度增长快，短时间内即可达到抗冻临界强度。2综合蓄热10操作简单易行，早期强度易于保证，但在平均温度低于-10°C的环境下单独使用此方法混凝土质量较难保证。3搭设暖棚140投入较高，但对于保证混凝土质量起着决定性作用，可靠地保证了低温下混凝土强度的连续、稳定增长。4综合采用以上3种措施175以上措施优势互补，确保冬季施工混凝土质量。4、实际施工中我们综合采用了以上三种措施，以有利于优势互补，特别是在遭遇温度骤降，或暖棚破损

16、未及时修补的情况下混凝土亦未遭受冻害，确保了冬季施工混凝土质量。（二）、混凝土施工要求1、投料时，先投入骨料和加热的水待搅拌一定时间后，水温降低到40左右，再投入水泥继续搅拌到规定时间，搅拌时间不少于90s。2、混凝土浇筑采用插入式振捣器，施工时应振捣密实。混凝土入模温度控制在5以上。搅拌机设于暖棚内，混凝土运至浇筑地点应立即浇筑，尽量减少热损失。要按随浇筑、随振捣、随覆盖保温的原则连续作业。对梁板类构件，应派专人对裸露面及时用薄膜养护和草袋覆盖。3、混凝土浇筑时应根据冬季混凝土施工规程要求制做不少于3组同条件养护试块和2组标养试块。拆模前应通过同条件养护试块试压测定强度后决定是否拆模，承重构

17、件缓拆为宜。悬挑构件及跨度大于3m的构件应待其强度达到100%后才可拆模，跨度小于3m的构件应待其强度达到80%后才可拆模，梁柱侧模应待其强度达到60%后才可拆模。对已拆除模板的混凝土表面，及时采用塑料薄膜养护。结构混凝土达到规定强度后才允许承受荷载，施工中严禁在其上堆放过重的建筑材料和机具。4、混凝土温度的测定：现浇梁板的测温孔应垂直插入留置，梁每3m设一个，且每跨不少于2个孔深1/31/2梁高，板每15设一个且每间不少于1个，孔深1/2板厚。柱测温孔在柱头和柱脚各设一个测孔，柱孔与柱面成90°角，孔深1/21/3柱断面边长。混凝土浇筑前和振捣完毕后每2h测温一次，养护期间前3天每

18、昼夜不少于4次，以后每昼夜不少于2次。如发现问题应立即采取措施，加强保温或局部进行短时加热。（三）冬季施工效果（以信号楼为例）1、混凝土测温记录见表6、7表6 一层框架柱测温记录（部分）测量时间测量部位室外温度棚内温度混凝土表面温度混凝土孔内温度2005年1月21日早200一层框架柱，棚内养护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 一层板测温记录（部分）测量时间测量部位室外温度棚内温度板底表面温度板顶表面温度混凝土孔内温度2005年2月4日早200一层板，棚内养护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、混凝土结构实体质量见表8、9表8 框架柱混凝土结构实体强度施工部位强 度 实 测 值一层柱C3538.143.738.137.738.941.244.539.339.140.7二层柱C3545.744.639.541.342.340.742.739.846.239.043.542.743.139.841.237.1三层柱C3035.436.436.238.237.434.741.043.140.93738.038.935.036.636.

20、637.9四层柱C3030.033.631.136.534.935.131.833.231.636.733.729.930.934.631.129.3（该表中数据为北京铁路局质监站回弹实测值。其中四层柱为25d强度值，但根据回弹检测规范，四层柱已符合设计要求）表9 框架梁板混凝土结构实体强度施工部位同 条 件 养 护 试 件 强 度 值12层梁板C3539.941.240.741.741.434层梁板C3035.634.934.835.935.639.6（该表中数据为太原铁建检测中心试验报告数据）R%3、混凝土强度实际增长曲线（由同条件试块强度报告数据绘制）6040201008028d15d10d7d5d3d信号楼一层柱混凝土强度增长曲线经实践证明，通过以上冬期施工措施，在室外零下二十多度的环境下施工的信号楼混凝土结构实体强度全部合格。三、施工中的问题及改进之处（一）信号楼暖棚围护材料采用的是10羊毛毡，其成本较高，且为易燃物。当时为考虑防火要求，经常人为地使毛毡处于潮湿状态，但羊毛毡在潮湿状态下保温隔热性能受到严重影响，后来及时发现并停止了这一错误做法，且在暖棚外侧再包裹一层彩条布，增强了暖棚的不透气性