本發明涉及一種寒冷地區冬季預制箱梁混凝土施工方法，屬于混凝土預制構件制作領域。
背景技術：
在橋梁以及公路工程施工過程中，箱梁構件一般都是先進行預制，再運送到施工場地進行組裝，但是由于受到自然氣候的影響以及工程進度的需要，有時不可避免的需要進行冬季混凝土箱梁的預制，預制箱梁由于受到結構的影響(箱體的存在使混凝土結構存在內部空腔)，若施工措施采取不當，不僅造成構件混凝土強度跟不上，更易造成混凝土養護過程中內外溫差，從而產生混凝土裂縫等工程質量事故或給工程留下質量隱患。
針對冬季混凝土施工存在的問題，目前主要采用的方式有：調整配合比、骨料加熱拌和、添加外加劑、外部加熱等方式，但是每種方法幾乎都存在局限性和使用條件。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供了一種寒冷地區冬季預制箱梁混凝土施工方法，該寒冷地區冬季預制箱梁混凝土施工方法解決了現有預制箱梁結構混凝土冬季施工工藝不完善、養護溫度與濕度不能恒定的問題。
本發明通過以下技術方案得以實現。
本發明提供的一種寒冷地區冬季預制箱梁混凝土施工方法，包括以下步驟：
①澆筑準備：準備設備和材料并檢測，做好記錄；
②制作模板并澆筑：制作預制箱梁模板，運送到預制場地，并對模板進行混凝土澆筑，同時預埋溫度傳感器；
③進行質檢：完成后對步驟②中的預制箱梁進行質檢并消除未達標部分誤差；
④養護準備：對步驟③中的預制箱梁進行蒸汽養護棚內養護準備；
⑤進行養護：采取蒸汽升溫、恒溫養護的方法對預制箱梁進行養護；
⑥自然養護：當混凝土強度達標后，對預制箱梁進行降溫、拆模，進入自然養護階段。
所述步驟①分為以下步驟：
(1.1)對蒸汽鍋爐及管道進行檢測，確保蒸汽鍋爐送汽能正常運行且沒有損壞；
(1.2)根據配合比計算，對砂石骨料進行溫度測定，當骨料溫度為-3℃，水溫達到50℃可保證混凝土入模溫度在10℃以上，實際水溫根據現場骨料溫度及環境溫度進行計算，且水加熱溫度不高于80℃；
(1.3)對混凝土攪拌用水采用蒸汽加熱的方法進行升溫，通過蒸汽鍋爐輸送蒸汽到現場蓄水池內，使蓄水池內水溫升高，同時蓄水池外側包裹隔熱材料，防止熱損失。
所述骨料由砂、石、水泥和粉煤灰組成。
所述骨料采用蒸汽加熱水拌制混凝土的攪拌方式為：先將水、砂、石拌勻，再加水泥、粉煤灰和外加劑，避免水泥與熱水直接接觸，不讓水泥直接受熱。
所述步驟②分為以下步驟：
(2.1)制作預制箱梁模板，并將經過加熱拌的混凝土和其模板通過麻袋覆蓋保溫傳送管道傳送至預制場地；
(2.2)在預制箱梁模板的每個孔箱上共布置十二個測溫點，預制箱梁預留孔道內設置四個測溫點，兩側腹板各設置三個測溫點，分別各設置一個在腹板長度的四分之一、二分之一和四分之三的位置，起端頭各設置一個；
(2.3)每一片梁的澆筑在6小時內完成，澆注完成后及時蓋上蒸養棚罩。
所述步驟④分為以下步驟：
(4.1)在澆筑成型后的預制箱梁表面鋪設一層土工布；
(4.2)將蒸養棚罩吊至設計位置，立即覆蓋保溫蓬罩，靜置約4小時且混凝土終凝后，鍋爐開始供汽升溫進行蒸汽養護，靜置期間保持棚溫不低于5℃，且靜停時間不小于4小時。
所述步驟⑤分為以下步驟：
(5.1)蒸汽升溫階段混凝土初凝，抽拔棒全部拔出后，將棚罩端頭帆布拉下覆蓋梁體封閉，開始升溫養護，升溫速度控制在10℃/h以內；
(5.2)升溫前對鍋爐燃燒到供汽時間進行試驗，確保供汽及時，同時升溫前應對箱梁頂面及箱梁內腔底以及臺座地面灑水，保持潮濕狀態；
(5.3)蒸汽升溫后采用恒溫養護，恒溫時棚內蒸汽溫度即混凝土表面溫度不超過45℃，梁體芯部混凝土溫度不超過60℃，恒溫養護時間根據拆模強度要求、混凝土配合比情況以及環境條件通過試驗確定，混凝土強度為60％，經測表面強度，換算獲取混凝土設計齡期強度，控制達到強度60％所需的恒溫時間。
所述步驟⑥中降溫控制主要根據所述步驟⑤中制箱梁混凝土強度達到60％為準，降溫速度控制在10℃/h以下，撤除保溫設施后，梁體混凝土芯部與表層、表層與環境溫度之差不得大于15℃。
本發明的有益效果在于：
(1)采用蒸汽對混凝土骨料進行加熱拌和，澆筑成型后采用蒸汽養護大棚對預制箱梁結構進行恒溫、恒濕的養護，既保證了冬季寒冷季節預制箱梁混凝土施工的正常進行，又保證了混凝土的強度，基本達到了標準養護條件；
(2)涉及的溫度控制采用構件內外預埋溫度傳感器的方式，操作簡單，溫控準確靈敏，施工工藝更加科學化；
(3)根據箱梁預制地區的氣溫情況，尤其針對寒冷冬季條件下的施工，采用蒸汽養護大棚結合后期軟件層面開發的溫控儀控制溫度與濕度。
附圖說明
圖1是本發明的施工流程圖。
具體實施方式
下面進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。
如圖1所示，一種寒冷地區冬季預制箱梁混凝土施工方法，包括以下步驟：
①澆筑準備：準備設備和材料并檢測，做好記錄；
②制作模板并澆筑：制作預制箱梁模板，運送到預制場地，并對模板進行混凝土澆筑，同時預埋溫度傳感器；
③進行質檢：完成后對步驟②中的預制箱梁進行質檢并消除未達標部分誤差；
④養護準備：對步驟③中的預制箱梁進行蒸汽養護棚內養護準備；
⑤進行養護：采取蒸汽升溫、恒溫養護的方法對預制箱梁進行養護；
⑥自然養護：當混凝土強度達到60％后，對預制箱梁進行降溫、拆模，進入自然養護階段。
所述步驟①分為以下步驟：
(1.1)對蒸汽鍋爐及管道進行檢測，確保蒸汽鍋爐送汽能正常運行且沒有損壞；
(1.2)根據配合比計算，對砂石骨料進行溫度測定，所述骨料由砂、石、水泥和粉煤灰組成，當骨料溫度為-3℃，水溫達到50℃可保證混凝土入模溫度在10℃以上，實際水溫根據現場骨料溫度及環境溫度進行計算，且水加熱溫度不高于80℃；
(1.3)對混凝土攪拌用水采用蒸汽加熱的方法進行升溫，通過蒸汽鍋爐輸送蒸汽到現場蓄水池內，使蓄水池內水溫升高，同時蓄水池外側包裹隔熱材料，防止熱損失。
其中，所述骨料采用蒸汽加熱水拌制混凝土的攪拌方式為：先將水、砂、石拌勻，再加水泥、粉煤灰和外加劑，避免水泥與熱水直接接觸，不讓水泥直接受熱。
所述步驟②分為以下步驟：
(2.1)制作預制箱梁模板，并將經過加熱拌的混凝土和其模板通過麻袋覆蓋保溫傳送管道傳送至預制場地；
(2.2)在預制箱梁模板的每個孔箱上共布置十二個測溫點，其中四個長尾溫控器插入預制箱梁預留孔道內，測混凝土內部溫度；八個測蒸汽溫度，兩側腹板各布置三個測溫點，在腹板長度的四分之一、二分之一和四分之三的位置各設置一個，起端頭各一個；
(2.3)每一片梁的澆筑在6小時內完成，澆注完成后及時蓋上蒸養棚罩。
所述步驟④分為以下步驟：
(4.1)在澆筑成型后(收面完成后)的預制箱梁表面鋪設一層土工布；
(4.2)將蒸養棚罩吊至設計位置，立即覆蓋保溫蓬罩，靜置約4小時且混凝土終凝后，鍋爐開始供汽升溫進行蒸汽養護，靜置期間保持棚溫不低于5℃，且靜停時間不小于4小時。
所述步驟⑤分為以下步驟：
(5.1)蒸汽升溫階段混凝土初凝，抽拔棒全部拔出后，將棚罩端頭帆布拉下覆蓋梁體封閉，開始升溫養護，升溫速度控制在10℃/h以內；
(5.2)升溫前對鍋爐燃燒到供汽時間進行試驗，確保供汽及時，同時升溫前應對箱梁頂面及箱梁內腔底以及臺座地面灑水，保持潮濕狀態；
(5.3)蒸汽升溫后采用恒溫養護，恒溫時棚內蒸汽溫度即混凝土表面溫度不超過45℃，梁體芯部混凝土溫度不超過60℃，恒溫養護時間根據拆模強度要求、混凝土配合比情況以及環境條件通過試驗確定，混凝土強度為60％，經測表面強度，換算獲取混凝土設計齡期強度，控制達到強度60％所需的恒溫時間。
所述步驟⑥中降溫控制主要根據所述步驟⑤中制箱梁混凝土強度達到60％為準，降溫速度控制在10℃/h以下，撤除保溫設施后，梁體混凝土芯部與表層、表層與環境溫度之差不得大于15℃。
實施例
如上所述，根據箱梁預制地區的氣溫情況，尤其針對寒冷冬季條件下的施工，采用蒸汽養護大棚結合溫控儀自動控制溫度與濕度，制定了一套施工工藝，施工步驟如下：
①箱梁預制澆筑準備階段，主要包括蒸汽鍋爐及管道的檢測、現場砂石骨料的溫度測定、蒸汽鍋爐送汽、混凝土拌和用水加熱等準備工作：
(1.1)搜集當地的天氣預報，記錄并測定施工時溫度t1，盡量避免低氣溫時澆筑混凝土；澆筑時間盡量選擇氣溫較高的白天，另外原材料如砂石料堆場用棚子覆蓋，以避雨雪，拌和前測定骨料的初始溫度t2；
(1.2)蒸汽鍋爐及管道的檢查，保證蒸汽升溫速率控制和輸送管道的暢通；
(1.3)根據配合比計算，當骨料(包括砂、石、水泥、粉煤灰)溫度為-3℃時，水溫達到50℃即可保證混凝土入模溫度在10℃以上，實際水溫應根據現場骨料溫度及環境溫度進行計算，水加熱溫度不宜高于80℃；
(1.4)混凝土攪拌用水采用蒸汽加熱的方法，即通過蒸汽鍋爐輸送蒸汽到現場蓄水池內，使蓄水池內水溫升高，同時蓄水池外側包裹隔熱材料，防止熱損失，采用加熱水溫拌制混凝土時骨料投放順序如下：先將水和砂石拌勻，再加水泥、粉煤灰和外加劑，以免水泥與熱水直接接觸，施工中保證不讓水泥直接受熱。
②在模板中澆筑預制箱梁，同時預埋溫度傳感器：
(2.1)經過加熱拌和的混凝土，通過麻袋覆蓋保溫傳送管道傳送到預制場地，加快澆筑速度，一片梁盡量在6小時內澆注完成，澆注完成后及時蓋上蒸養棚罩以免熱量散失和風速對混凝土的不利影響；
(2.2)在箱梁混凝土澆筑過程中根據設計需要在箱梁內預埋溫度傳感器隨時了解箱梁內部、表面及環境溫度以控制最佳拆模時間，當內外溫差太大時采取必要的保溫措施；
(2.3)根據需要適時安排專人測溫，實行兩班換班制，每半個小時觀測一次，每小時升降溫度不超過10℃，并且混凝土內外溫差不超過15℃；通過蒸汽控制閥合理調整棚內升溫速率，當發現混凝土內外溫差或升降溫速率出現異常時，立即報告，分析原因，采取措施，并做好溫度記錄。
③蒸汽養護棚內養護準備：
(3.1)梁體混凝土灌注成型后(收面完成后)，在混凝土表面鋪一層土工布，然后將蒸養棚罩吊至設計位置，立即覆蓋保溫蓬罩，靜置約4h且混凝土終凝后，鍋爐開始供汽升溫進行蒸汽養護；
(3.2)靜置期間保持棚溫不低于5℃，且靜停時間不小于4小時。
④蒸汽升溫，恒溫養護：
(4.1)升溫前應對鍋爐燃燒到供汽時間進行試驗，確保供汽及時；同時升溫前應對箱梁頂面及箱梁內腔底以及臺座地面灑水，保持潮濕狀態；
(4.2)蒸汽升溫階段混凝土初凝，抽拔棒全部拔出后，將棚罩端頭帆布拉下覆蓋梁體封閉，然后開始升溫養護，升溫速度控制在10℃/h以內；
(4.3)恒溫時棚內蒸汽溫度即混凝土表面溫度不超過45℃，梁體芯部混凝土溫度不超過60℃，恒溫養護時間根據拆模強度要求、混凝土配合比情況以及環境條件等通過試驗確定，混凝土強度可以通過回彈儀等儀器測得表面強度，進而換算得到混凝土設計齡期強度，以此來控制達到設計強度60％所需的恒溫時間。
⑤混凝土強度達到60％后降溫、拆模，進入自然養護階段：
(5.1)降溫控制主要根據所述步驟4中箱梁混凝土強度達到設計強度的60％為準，降溫速度控制在10℃/h以下。撤除保溫設施后，梁體混凝土芯部與表層、表層與環境溫度之差不得大于15℃；
(5.2)梁體蒸養結束后，即進入自然養護，時間不應少于7天(此時撤除棚罩后應對棚罩進行檢查，如有破損，應及時修補)，自然養護時梁體表面覆蓋土工布(加薄膜)灑水養護；
(5.2.1)梁體養護用水與拌制梁體混凝土用水相同，水溫與表面混凝土之間的溫差不得大于15℃；
(5.2.2)灑水次數以保持混凝土表面濕潤狀態為度，一般情況下，白天以1～2h一次，晚上4h一次；
(5.2.3)在對梁體進行灑水養護的同時，要對隨梁養護的混凝土試件進行灑水養護，使試件與梁體混凝土強度同步增長；
(5.2.4)當環境氣溫低于+5℃時，梁體表面應噴涂養護劑，采取保溫保濕措施，禁止對混凝土灑水。