桥梁工程冬季施工控温措施及热工计算.doc

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资源描述

1、1桥梁工程冬季施工控温措施及热工计算摘要:在冬季对桥梁工程进行施工时,根据建筑工程冬期施工规程的相关规定,所谓进入冬期施工是指室外日平均气温连续 5 天稳定低于 5。桥梁工程施工过程中,工程质量受到自然气候的制约和影响,另外为了提高工程建设的进度,进而满足工期的需要,进行冬季施工是在所难免的。在冬季施工过程中,如果采取的措施不科学、不合理,就会影响工程的施工质量,进而为工程埋下安全隐患。基于此,本文结合工程施工的实例,就桥梁工程冬季施工的控温措施及热工计算进行简要的探讨。 关键词:冬季施工 控温措施 热工计算 1 工程概况 沈阳新立堡跨浑河桥工程位于沈阳市市区东南部,跨越浑河。桥梁主桥为 5

2、跨大跨径变截面连续箱梁桥,为保证工程按期交付使用,在确保质量的前提下完成进度要求,我部决定于对主桥 8#、9#墩承台及第一节墩身进行冬季施工。 2 冬季施工的特点 桥梁工程在进行冬季施工时,受温度的影响,其工程质量难以保证。进行冬季施工时,尤其以混凝土工程,受施工条件、施工环境的影响和制约,在一定程度上提高了工程质量事故的数量。 2冬季施工时,工程项目的质量事故通常具有隐蔽性、滞后性等特征,主要表现为:冬季施工时,许多质量问题一直到春季才暴露。 工程项目进行冬季施工时,其计划性和时间性等特征非常强。由于时间短,技术要求高,造成施工仓促,进而引发质量事故。 3 控温措施及热工计算 对于整个的沈阳

3、地区来说冬季长达 5 个月,并且气温较低,根据气象统计资料,沈阳市冬季日间平均气温为-8左右,夜间平均气温-18左右,因此必须采取控温措施。 3.1 控温措施 3.1.1 施工的总体方案 在施工过程中,根据施工现场的实际情况,结合大体积混凝土承台、墩身的特点。通过采用暖棚蓄热、蒸汽锅炉加热的方法进行保温处理。具体方法: 为了提高混凝土的浇筑温度,在冬季施工时,通过搭设保温大棚和对砂石料场进行预热的方式,在源头控制混凝土原材料的温度。 通过燃烧焦碳与锅炉进行配合的方式对搅拌站的用水进行加热处理,通过暖气排管加热的方式对承台大棚进行保温处理,采用热地垄的方式对砂石料进行加热处理。 对于通过采用泵送

4、方式进行运输的混凝土,采用防寒毡包裹输送泵和管道的方式进行保温处理。 3.1.2 混凝土保温 在拌合砼过程中,须严格控制配合比及坍落度,投料前,先用热水3或蒸汽冲洗搅拌机、砼运输车及泵管,投料顺序为骨料、水,搅拌,再加入水泥进行搅拌,通常情况下搅拌时间延长 50%,控制在 2.5min,同时确保混凝土拌和物的出机温度超过 10,并且入模温度超过 5。在混凝土浇筑前要对大棚内进行预热,始终保持棚内最低温度不低于 10。模板、钢筋经过预热,表面温度要不低于 5,同时架好棚内照明和用电线路。 3.1.3 钢筋的加工、制作 钢筋连接主要采用机械连接使用直螺纹套丝的方式进行主筋的连接,禁止在保温大棚内采

5、用电焊连接的方式,进行主筋的焊接。 承台、墩身钢筋及钢管焊接在钢筋加工场地进行,对于临时焊接项目小件如预埋件制作等在施工加工场所进行,对于大件物品焊制及钢筋调直必须在钢筋的加工场地。 3.1.4 振捣混凝土 对混凝土进行振捣时,为了确保砼的密实度,振捣要到位。密实的标准就是砼不再出现下沉,不再有气泡出现,混凝土表面呈现平坦、泛浆现象。 3.1.5 混凝土养生 在棚内另安放铁炉子若干个,炉子中的煤炭燃烧将炉内的水烧开,利用水蒸气对结构物进行养护。保证暖棚内温度在 10以上,25以下。在混凝土养生过程中,如果进行下道工序必须临时开棚时,必须在棚内正温和棚内外温差不大于 25的前提下,选在当天气温较

6、高的 10 点-14点时间进行,而且拆除模板时,不可以大面积打开。在大体积混凝土中4设置冷却降温管,在承台、墩身顶部中间位置向两侧形成 90 度位置,分别在四边中间位置均匀设置 4 个测温孔,以此来观测大体积混凝土的温度,来调节控制冷却降温水管的流速,通过该方法控制混凝土内外温升裂缝。 3.2 计算热工 按照冬季施工的规范要求,混凝土的出罐温度高于 10,入模温度高于 5。 冬季对大体积混凝土进行施工时,其关键问题就是对混凝土内外温差和温度变化造成的裂缝进行控制。在施工过程中,使用“内降”的施工技术和先进的温度测控技术。这里所说的内降是指,在确保混凝土强度和品质的基础上降低水泥的用量、加入外掺

7、料和外掺剂、降低混凝土入模温度,分层浇筑、布设冷却水管等措施来降低混凝土的内部温升。 3.2.1 计算混凝土温度 混凝土的绝热温升: Tmax= 式中: Tmax、Q、W、C、 分别代表:绝热温升(在基础四周无任何散热条件、无任何热损耗的条件下,水泥水化后产生的反应热(水化热)全部转化为温升后的最高温度,单位为) ;水泥水化热(水化热为377103J/kg ,单位 J/kg) ;每立方米混凝土中水泥的实际用量(kg/m3,水泥用量暂定 293kg/m3) ;混凝土的比热 J/(kg.k) (值为0.96103J/(kg.k) ) ;混凝土的表观密度(kg/m3,值为 2400kg/m3) ;

8、5将相关的数值带入公式,通过计算:Tmax=47.94 由于基础处于散热的环境下,需要对散热进行考虑,通过采用差分法进行计算,影响散热条件的系数 1=0.78;另外,由于加入了缓凝型外加剂,在一定程度上对温降产生影响,其影响系数 2=0.91; 对散热影响,进行综合取值,系数:=12=0.719 经过计算,水化热 Tmax=47.940.719=34.47 预算出罐温度: T0=+ 式中: Cs、Cg、Cc、Cw、Ws、Wg、Wc、Ww、Ts、Tg、Tc、Tw、Qs、Qg 分别代表砂的比热;石的比热;水泥的比热;水的比热;每立方米混凝土中砂的用量;每立方米混凝土中石的用量;每立方米混凝土中水泥

9、的用量;每立方米混凝土中水的用量;砂的温度;石的温度;水泥的温度;水的温度;砂的含水率;石的含水率。 通常情况下,Cs=Cg=Cc=920J/(Kg.K) ,Cw=4000J/(Kg.K) ,按照混凝土配合比,结合当时原材料的估计温度,通过进行分析得: Ws=681kg,Wg=1112kg,Wc=293kg,Ww=149kg,Qs=3.2%,Qg=0.5%,Tg=5,Ts=5,Tc=5,Tw=40, 得出:T0=11.01,大于 10,满足相应的规范要求。 混凝土拌和物从运输到成型的温度 t=T0-(at+0.032n) (T0-t5) 6其中: t、T0、a、t、n、t5 分别为混凝土拌和物

10、经运输至成型完成时的温度;混凝土拌合物的温度 11.01;温度损失系数,当用混凝土输送泵或混凝土搅拌运输车时取 0.25;混凝土拌和物自运输至成型完成时的时间(h) ,取 0.5;混凝土转运次数取 1;运输时的环境气温取-25。 将上述数值代入公式,通过计算,t=5.51,高于 5,所以满足相应的规范要求。 在施工过程中,砂、石料、水泥的温度为 5,当水温达到 40时,通过计算,出罐温度为 11.01,运输后,入模温度为 5.51,满足相应的规范要求。 3.2.2 搅拌站、料场 基本耗热量: Q1= F(ta-tb)/(/+1/s) Q1、s 、F、ta、tb 分别为单位时间内耗热(W/m?)

11、 ;保温材料厚度(m) ,取 0.01m;热传导系数(W/m?) ,= 0.041(W/m?) ;放热系数(W/m2?) ,其值为 26.93(W/m?) ;放热表面积(m2) ;棚内温度() ;室外温度() 。 通过计算,1/(/+1/s)= 3.56(W/m2?) 混凝土生产区需用热量: ta、tb、F、Q 混凝土分别为 10、-25、5930m2、492.544 千卡/小时。 承台处需用热量: 7ta、tb 分别为 20、-25。 计算附加耗热量: 通常情况下,附加耗热量受到多种因素的影响,其相应的取值分别为: 风影响 Q15%; 高度影响 Q12%; 窗门开启 Q110%; 冷材料及人

12、的进入 Q110%; 管道输送热损失 Q110%; 不可预见 Q13%; 通过将上述六项相加,便可以得到附加耗热量 Q2 的值,经过计算Q2=0.4 Q1=197 千卡/小时; 计算输热管道损失的热量: q=D2Q; Q=(ta-tb)/(D2/21ln(D1/D0)+D2/22ln(D2/D1)+1/s) 其中,D0、D1、D2 分别为输热管道外径、两层保温层外径、采用双层防寒毡保暖,并且 D0=0.026m、D1= 0.046m、D2=0.066m。 其余符号意义同前。 ta、tb、1=2、Q、q=D2Q 分别为 150、-20、0.041 W/m?、216.3 卡/m2、0.045 千卡

13、/m。 输热管道长度按 100m 计算,那么 Q3=100q=4.5 千卡/小时 选用加热锅炉: 8材料保暖及混凝土养生需用蒸汽量: Q =Q 搅拌站+Q 附加+Q 管道=694.044 千卡/小时 需用总蒸汽量 W 为:W=Q/640=1.085t/h 锅炉选用:2t 锅炉 1 台,蒸汽利用率按 75%计算,那么每小时生产的蒸汽量为 1.5t,进而可以满足施工的需要。 4 结束语 受气候条件的影响,在我国北方冬季持续的时间比较长,而且气候条件比较恶劣,在一定程度增加了施工的难度。所以,在冬季恶劣条件下进行施工,在进行正常的施工同时,施工的防护措施一定要做好,进而确保工程的质量。 参考文献: 1JGJ104-97,建筑工程冬季施工规程S. 2邬晓光,俞向东.桥梁施工技术M.西北工业大学出版社,1993. 3蒋元驹,韩素芳.混凝土工程病害与修补加固M.海洋出版社,1996.

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