浅谈隧道混凝土冬期施工热工验算的运用.doc

1、浅谈隧道混凝土冬期施工热工验算的运用【摘要】本文介绍了混凝土冬期施工热工验算在成武高速公路第 19合同段黑马关隧道工程中的应用，对砂石料、拌合水、出机和浇筑温度等热工指标作了一些验算和解析，希望对大家的实际施工生产有所帮助。【关键词】 冬期施工原则、拌合理论温度、拌合水温、出机温度、混凝土浇筑温度 中图分类号：TU37 文献标识码： A 一、工程概况 甘肃成武高速公路第 19合同段黑马关隧道设计为单洞双线，全长3819m。隧道建筑限界为:净宽 12.00m=1.0m(左侧检修道)+1.25m（左侧侧向宽度）+3.75m2（行车道）+1.25m（右侧侧向宽度）+1.0m（右侧检修道） 。隧道穿越

2、山体为流水切割中山地貌，海拔高程 14201735 米，地形起伏较大，隧道进、出口地形较陡，隧道区最大相对高差约 320米。因工程所处偏北方且地势较高，根据历史记录，一般 12月2 月共 3个月安排为冬期施工，具体以现场实际测定温度为准，本项目根据试验室2011年 12月 2日到 12月 6日的气温监测记录，连续五昼夜平均气温低于 5，本项目已进入冬期施工。考虑工程进度，隧道工程必须安排冬期施工。 二、冬期施工原则 1、混凝土施工尽量选在气温较高的白天进行。 2、冬期施工应按工程进展情况认真做好温度监测记录，及时回收妥善整理归档，为后续施工提供数据参考。 3、在冬期施工前，现场水管必须全部做好

3、保温工作，以免冻管不通水。 4、冬期施工混凝土的原材料一定要加热，加热时应优先考虑加热水的方法，本工程采用电烧水加热。当外界温度较低，只加热拌合水尚不能满足拌合物出机温度要求时，可对砂和碎石等骨料采取炒砂石的方法加热或进隧道内储存。 5、粗、细骨料中不得混有冰雪、冻块及易被冻裂的矿物质。混凝土拌合物的出机温度保证在 10以上；混凝土和砂浆搅拌出料后，应尽量减少运输过程，缩短混凝土从出料到入模的时间，控制混凝土入模温度在 5以上。 6、拌和站用水使用经试验检测合格的空压机循环用水，保持水温在4080之间。 7、水及骨料按热工计算和实际试拌，确定满足混凝土浇筑需要的加热温度；首先应将水加热，其加热

4、温度不宜高于 80；当骨料不加热时，水可加热至 80以上，但应先投入骨料和已加热的水，拌匀后再投入水泥；当加热水尚不能满足要求时，可将骨料均匀加热，其加热温度不应高于 60。水泥不得直接加热，宜在使用前运入暖棚内预热；当拌制的混凝土出现坍落度减小或发生速凝现象时，影响混凝土质量时，无条件倒掉，并重新调整拌和料的加热温度，混凝土搅拌时间宜较常温施工延长 50%，在拌制过程中由专人对水，骨料测温，做好详细记录。 8、应对水泥进行保温处理。当室外温度低于 0时，采取在水泥库内生火炉对水泥进行保温，当室外气温太低时，在棚内增加火炉数量，保证水泥入仓温度不低于+5。 9、根据拌制设备宜设在温度不低于 1

5、0的暖棚内的要求，对混凝土拌合站用保温帆布进行封闭，并在棚内生火炉进行升温防寒，在拌制混凝土前及停止拌制后，用热水冲洗搅拌机鼓筒。 10、施工规范中要求在混凝土冬期施工时，混凝土的运输容器应有保温设施，考虑到本隧道拌合站距隧道洞口距离较近，运输时间短，我们采用帆布对运输罐车进行包裹覆盖，确保混凝土在运输过程中的保温。11、在混凝土浇筑过程中，应采用机械振捣并分层连续浇筑，分层厚度不得小于 20cm。当室外最低温度低于-15时，采用蓄热法养护，并符合下列规定： （1）所采用的保温措施，应使混凝土的温度下降到 0以前，获得规定强度。 （2）混凝土浇筑成型后，应立即防寒保温。保温材料应按设计方案设置

6、，并保持干燥。结构的边棱隅角，应加强覆盖保温。 当混凝土掺用防冻剂时，其养护应符合下列规定： （1）外露表面应覆盖，在负温条件下不得浇水。 （2）混凝土初期养护的温度，不得低于防冻剂规定的温度；当达不到规定温度时，应采取保温措施。 （3）当混凝土的温度低于防冻剂规定的温度时，其强度不应低于3.5MPa。 三、混凝土热工计算 黑马关隧道进出口拌和站均位于洞口 50米范围内，经保温后的罐车在运输中的热量散失很少，且经现场测定的隧道洞内温度为 1113，综合考虑，以加热水来保证混凝土冬期施工温度最为经济。为确保混凝土出机温度大于 10，拌合水至少需加热到多少度呢？假定拌合水温 Tw =，下面用混凝土

7、热工公式进行计算： 1、混凝土拌合理论温度 公式：T0=0.9（WcTc+WsTs+WgTg）+4.2Tw (Ww-PsWs-PgWg)+c1(PsWsTs+PgWgTg) -c2(PsWs+PgWg)4.2Ww+0.9(Wc+Ws+Wg) 式中: T0混凝土拌合理论温度（） Ww、Wc、Ws、Wg水、水泥、砂、石的用量（kg） Tw、Tc、Ts、Tg水、水泥、砂、石的温度（） Ps、Pg砂、石的含水率（%） c1、c2水的比热容(kJ/kgK)及熔解热（kJ/kg） 当骨料温度0时， c1=4.2， c2=0； 当骨料温度0时， c1=2.1， c2=335。 （1）已知条件 根据现场实际情

8、况，选择浇筑过程时间最长的二衬 C25泵送混凝土来计算，其每盘用料配比如下： 水：Ww =95 kg，水泥：Wc =250kg，砂：Ws =605kg，石：Wg =711kg。 砂含水率：Ps =4%；石含水率：Pg =0%。 材料温度：水：Tw =，水泥：Tc = 10，砂：Ts=5，石子：Tg= 5（现场料仓搭设帆布全封闭保温） 骨料温度0， 则取 c1=4.2， c2=0； （2）计算结果 混凝土的拌合理论温度：T0=0.9（25010+6055+7115）+4.2(95-0.04605-0711)+4.2(0.046055+07115) -0(0.04605+0711) /(4.295

9、+0.9(250+605+711)=(4.8+0.164)（3.1.1） 2、混凝土拌合物的出机温度 T1=T0-0.16（T0-Tb） 式中：T1混凝土拌合物的出机温度（）Tb搅拌机棚内温度（） （1）已知条件 由上面已得 T0=(4.8+0.164)，T1=10，搅拌机棚内温度经测定取 Tb=7 （2）计算结果 混凝土拌合物的出机温度：10=4.8+0.164-0.16（4.8+0.164-7） ，得拌合水温度 =35.3 将 =35.3代人式（3.1.1）中得拌合理论温度为 T0=10.6。 四、总结运用 通过以上热工计算及验证，在黑马关隧道洞内温度 11，保证砂石料温度 5的情况下，当

10、拌合水温达到 35.3时，混凝土拌合温度能达到 10.6，出机温度能达到 10，入模浇筑温度能达到 10.2，满足冬期混凝土施工要求。 在连续 1个多月的冬期施工中（期间现场室外温度-104） ，现场实际施工考虑富余系数，水温一般加热到 40，最高时加热到 62，经测定出机温度为 11.313.7，浇筑温度可达到 12.113.5，完全满足冬期混凝土施工要求。 五、结束语 经验算后的拌合水温等热工指标在黑马关隧道得到了成功应用，为现场施工生产提供了科学数据，有效的指导了冬期混凝土施工，一定程度上节约了施工成本，为以后在其他类似隧道工程上的应用积累了施工经验。 参考文献： 1JTG F602009公路隧道施工技术规范 2JTG/T F60-2009公路隧道施工技术细则 3JTJ 0412000公路桥涵施工技术规范 作者简介 陈建（1984 年 06月） ，男，江苏宿迁人，中铁二局第五工程有限公司