预应力钢筋混凝土简支T梁的制造和冬季养护技术

摘要：简述某单线铁路工程概况、水文地质和气象情况，阐述了预应力钢筋混凝土简支T梁在预制场的制造技术，进一步分析冬季混凝土的特性、加工方法和冬季T梁养护技术，为预应力钢筋混凝土简支T梁在预制场的制造和养护，提供了参考和技术支持。

关键词：预应力简支T梁；混凝土控温；混凝土冬季养护

0" "引言

随着我国铁路建设的高速发展，铁路桥梁建造的数量不断增加、质量不断提高。桥梁施工通常不受季节限制，但在冬季施工会遇到很多问题，其应用的施工技术和施工工艺直接影响桥梁质量。在铁路桥梁建设中，客货共线的铁路桥梁普遍采用预应力钢筋混凝土简支T梁施工技术。

1" "工程概况

某单线铁路工程项目共需建造4座长桥。其中最长的桥为21.03km，最短的桥为5.89km。这4座长桥，共需制造预应力钢筋混凝土简支T梁（以下简称T梁）1415片。其中声屏障梁797片，占T梁的56.33%。上述T梁的数量庞大，需要在预制场进行制造。T梁的制造进度受到保存T梁的台座数量、施工人员素质、材料供应和天气因素等影响，施工现场可能出现等待情况。

2" "水文地质和气象情况

2.1" "水文地质情况

该单线铁路工程项目所处地区为滨海平原区，地层地质主要为第四系全新统冲积层，其中第四系全新统冲积层海相沉积层的厚度约为28～35m。其下部为第四系上更新统冲积层海相沉积层，厚度大于60m。

该单线铁路工程项目所处地区河网密集，水系发育。地表水主要是降水形成的地表径流及河道过境水，地表径流不大，雨季时沿海低洼处会形成内涝。地表水主要接受大气降水补给，排泄以蒸发及地表径流为主。

2.2" "气象情况

该在建单线铁路线路和预制场所在地域属于北亚热带湿润季风气候区，海洋性气候特征明显。受太平洋气候的调节和季风环流的影响，具有四季分明、气候湿润、光照充足、雨水充沛，无霜期长等特点。一般春节气温回升较慢，天气多变；夏季炎热多雨；秋季天高气爽，兼受台风和低温影响；冬季天气晴朗，寒冷干燥。

预制场所在地域年平均气温14.6～15.1℃，7～8月份最炎热，平均气温27.4℃，极端最高气温39℃；1月份最寒冷，平均气温2.1℃，极端最低气温-12.7℃。所在地域季风比较明显，梅雨、台风等地区性气候明显，夏季多为偏南风，冬季以东北至西北风为主。

3" "T梁的制造技术

3.1" "制造前准备工作

3.1.1" "准备材料和设备

对进入预制场的钢筋、混凝土、模具等材料进行入场检查。校验钢筋的规格、型号、尺寸，合格后进行标记和分类，按照钢筋加工图纸将钢筋加工为半成品备用。按照设计规范配制混凝土，制作混凝土试块进行压缩强度、塌落度试验，合格后方可投入使用。确保T梁的各种模板齐全、尺寸精确、表面光洁，符合设计要求，并配齐模板支撑。检查预应力张拉用的波纹管、钢绞线、锚头锚具等材料。在预制场准备好钢筋加工与制作、模具安装、混凝土运输与振捣及预应力张拉等机械设备。

3.1.2" "安装模板和绑扎钢筋

将T梁的底模安装在T梁的制造平台上，按照自下而上的顺序绑扎钢筋、安装T梁的侧模，并支撑牢固，直到T梁的钢筋完成绑扎、模板完成安装和支护为止。

3.1.3" "安装波纹管

在绑扎钢筋的过程中，按照施工图纸描述的位置布设用于钢绞线穿束、预应力张拉的波纹管，并予以固定。在波纹管两端安装锚头备用。

3.2" "T梁的制造

3.2.1" "混凝土拌合要求

预制场拌合站采用2台120m3/h强制式混凝土搅拌机进行混凝土集中拌和，并配备加热拌和用水设备。粗骨料和细骨料中的含水量由试验人员进行及时检测，并按照其实际含水率对混凝土用水量及粗、细骨料用量进行调整。

3.2.2" "混凝土浇筑要求

T梁的混凝土应具有良好的和易性，混凝土采用混凝土罐车进行运输，浇筑时间一般不超过3.5h。混凝土连续浇筑、一次性完成，采取斜向分段、水平分层的方法进行浇筑。采用附着式振捣为主、插入式振捣为辅的振捣方法，使其密实度符合要求。梁体浇筑完成后，桥面铺盖草席进行养护。T梁的浇筑工序为混凝土浇筑、折模、张拉、管道压浆、封锚及养护。

3.2.3" "混凝土浇筑施工要点

T梁采用C55、C60高性能混凝土，混凝土由拌合站集中拌制。混凝土的分层浇筑有3种方法：全面分层，分段分层和斜向分层。T梁的混凝土浇筑采用水平分层、斜向推进、左右对称连续浇筑、自一端向另一端循序渐进的浇筑方法。浇筑厚度每层不超过30cm，角度不大于40°。浇筑顺序是先浇筑底板和腹板，再浇筑桥面板。振捣方式以附着式振捣器侧面振捣为主、辅以插入式振捣棒振捣成型，防止过振和漏振。

按照《客货共线铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》的规定，混凝土入模温度为5～30℃。搅拌站中配备加热设备，保证冬季混凝土搅拌时的温度要求。

3.2.4" "模板拆除

拆除T梁模板之前，应进行一组3块标准试件的同条件养护强度试验，当试件达到设计要求后，方可进入拆模工序。拆模时，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差均不宜大于15℃；大风或气温急剧变化时不宜拆模。

3.2.5" "预应力张拉

T梁采用自动张拉设备进行预应力张拉。其张拉共分为初张拉和终张拉2个阶段：当梁体混凝土强度达到设计要求的33.5MPa后，方可进行初张拉；当梁体混凝土强度达到设计要求的63.5MPa、弹性模量达到36.5GPa后，方可进行终张拉。终张拉一般在混凝土浇筑14d后进行。在初张拉和终张拉期间应继续进行混凝土养护。在张拉过程中，T梁两端钢绞线的伸长量应保持一致。

3.2.6" "压浆和封锚

管道压浆采用真空辅助压浆工艺，在T梁的终张拉完成后48h内进行，压浆时和压浆后的3d内，要求梁体及环境温度不得低于5℃。封锚采用补偿收缩混凝土，其坍落度不宜大于50mm，抗压强度与梁体强度相同。

3.2.7" "T梁混凝土养护

T梁混凝土养护时，采用智能喷淋养护系统，冬天采用喷洒养护剂养护。在每年3～11月份采用自然养护，其他时间采用养护剂养护。在完成T梁的混凝土浇筑之后，养护措施及时跟进，做到同步进行。采用自动喷淋系统养护方法时，要保证养护期间喷淋不间断；采用自然养护方法时，使用土工布或草席进行覆盖洒水养护。

4" "冬季混凝土特性和加工方法

4.1" "冬季混凝土特性

4.1.1" "混凝土达到强度的必要条件

根据《客货共线铁路预制后张法预应力混凝土简支梁》的规定：当工地日夜平均气温连续3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，应执行冬季施工有关规范和要求，采取保温养护措施。

混凝土由水泥、砂子、碎石、水及外加剂按照一定比例配制而成。混凝土能够在短期内达到规定的强度，其适宜的温度和湿度是必要的条件。在混凝土的硬化凝结过程中，其温度越高水化热反应就越快，反之温度越低水化热反应就越慢。如果混凝土的温度降至0℃以下，这种水化热反应将会趋于停止。为此在满足温度和湿度条件后，混凝土在短时间内就开始凝结、硬化，达到设计要求的强度。

4.1.2" "凝结与冻结的影响

在冬季施工时，如果没有相应的措施，混凝土就会出现凝结与冻结现象。这2种现象会在一定的条件进行转化。当混凝土的温度降至0℃时，混凝土中的水化热反应会持续降低；温度降低至-4～-2℃时，混凝土内部的水会完全结冰。水结冰后，混凝土的体积约膨胀8%～9%，水化热反应就基本停止。此时在强度较低的混凝土内部产生冰晶应力，使混凝土结构产生微裂缝，减弱了水泥与骨料、钢筋之间的粘结力，使混凝土强度降低，从而严重影响工程质量。

4.1.3" "冻结与强度的关系

从观察现场制作的试块发现，如果混凝土在凝结之前受冻，其强度至少降低50％左右，严重时会直接破坏混凝土。反之，当混凝土的强度达到设计强度的50％及以上时受冻，其强度不会受太大的影响，只是强度会缓慢增长。待温度回升之后，强度仍然能够继续增强，最终其强度与不受冻混凝土的强度相同。

4.2" "冬季混凝土加工方法

4.2.1" "加热部分原材料

将拌和用水加热较为简单，也最容易控制。在给拌和用水加热到规定温度后，若还不能使拌和的混凝土达到所需温度，可以考虑对配合比中的骨料进行加热。拌和用水的最高温度不宜超过60℃。

4.2.2" "改进投料顺序

先将加热的拌和用水与骨料搅拌，然后加入水泥，可以避免水泥产生“假凝”现象。骨料禁止使用水蒸汽法进行加热，因为水蒸汽加热会增加骨料中的含水量，无法控制拌和时的用水量。

4.2.3" "及时测量混凝土温度

使用插入式温度计对混凝土的出机温度进行测量，同时使用红外线测温仪，对模板和入模混凝土进行温度测量，测量频率为每罐车3次，并做好测量记录。同时在T梁的跨中和两端预埋测温芯片，用以测量T梁浇筑混凝土的芯部温度。按照以上措施，可以保证混凝土出机温度不宜低于10℃、冬季浇筑时混凝土入模温度不低于5℃的要求。

5" "冬季T梁养护技术

5.1" "冬季混凝土构件的养护

5.1.1" "养护条件

混凝土构件的正常凝结和异常冻结，其决定条件就是温度。为保证混凝土构件能够顺利凝结，冬季施工中所采取的措施，基本上都是设法让混凝土构件保持在相对稳定温度中，使其凝结硬化过程能够顺利进行。混凝土构件冬季施工方法都有一定的适用范围，都会受到各种条件的制约，选择冬季施工方法上需要考虑环境温度、地理地形、水泥品种类型、成品结构类型、施工工期、资源情况等因素。

5.1.2" "养护方法

混凝土构件在冬季的养护方法有以下几种：暖棚法、蓄热法、水蒸气加热法、电热法、冷混凝土法等。水蒸气加热法及电热法都需要水、电和相关设备，投入费用较多，对成本控制不利。冷混凝土法的强度发展缓慢，不利于限制工期的工程，同时生成的氯铝酸盐可能腐蚀混凝土构件；采用蓄热法在-5～-3℃的气温条件下会受到条件限制；暖棚法造价稍高，所用保温材料和人工较多。具体施工时，可采用暖棚法与蓄热法相结合的养护方法，以便取长补短。

5.2" "冬季T梁养护技术

5.2.1" "暖棚法与蓄热法相结合

为加快冬季T梁生产，本文所述T梁采用暖棚与蓄热相结合的养护方法。因预制场是工厂化生产T梁，可以通过合理利用人工和机械搭建暖棚法所需棉帆布。蓄热法是相对于原材料使用的，通过原材料的保温及预加热和掺入防冻剂等综合蓄热措施，促使混凝土在正常温度下凝结、硬化，达到预期强度。混凝土的保证温度来源于原材料的保温、预加热中的热量及水泥水化热作用的热量。

5.2.2" "升温养护

混凝土浇筑完成后，在T梁的跨中、两端接入温度测量探头。在暖棚密闭的条件下，对其内部气温实施监控，使暖棚内温度保持在5～10℃之间不少于4h。然后开始升温，按每小时升温不大于10℃进行控制，在4～6h内将暖棚内的温度升至30℃左右，并保持恒温24h。

5.2.3" "降温养护

在试验室对T梁的混凝土试件在同等条件下进行养护试验，试块的强度达到设计要求后，对环境温度、暖棚内部温度以及混凝土芯部温度进行观测。当梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不超过15℃规范要求时，即可对梁体进行降温。按每小时不大于10℃控制降温，在3～4h内完成降温，撤掉保温设施。

5.2.4" "科学拆除模板

混凝土表层温度可控，为此在冬季尽可能选择中午温度最高时间段进行模板拆除，以便在符合规范要求的同时，最大限度地减少温差对T梁的影响。在模板拆除过程中，应及时对梁体涂刷养护剂进行养护。

6" "结束语

综上所述，后张法预应力简支T 梁的冬季制造是一个动态而复杂的系统工程，必须对施工过程中的每个环节、每道工序，都要严格按照设计要求和施工规范进行控制。同时要根基于预制场所处在的地理及气候环境，针对现场实际的情况对冬季施工措施进行相应的调整。只有不断完善预应力简支T梁的冬季制造方案，方可保证冬季铁路桥梁施工的正常进行。

参考文献

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