本发明涉及一种寒冷地区冬季预制箱梁混凝土施工方法，属于混凝土预制构件制作领域。
背景技术：
在桥梁以及公路工程施工过程中，箱梁构件一般都是先进行预制，再运送到施工场地进行组装，但是由于受到自然气候的影响以及工程进度的需要，有时不可避免的需要进行冬季混凝土箱梁的预制，预制箱梁由于受到结构的影响(箱体的存在使混凝土结构存在内部空腔)，若施工措施采取不当，不仅造成构件混凝土强度跟不上，更易造成混凝土养护过程中内外温差，从而产生混凝土裂缝等工程质量事故或给工程留下质量隐患。
针对冬季混凝土施工存在的问题，目前主要采用的方式有：调整配合比、骨料加热拌和、添加外加剂、外部加热等方式，但是每种方法几乎都存在局限性和使用条件。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种寒冷地区冬季预制箱梁混凝土施工方法，该寒冷地区冬季预制箱梁混凝土施工方法解决了现有预制箱梁结构混凝土冬季施工工艺不完善、养护温度与湿度不能恒定的问题。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种寒冷地区冬季预制箱梁混凝土施工方法，包括以下步骤：
①浇筑准备：准备设备和材料并检测，做好记录；
②制作模板并浇筑：制作预制箱梁模板，运送到预制场地，并对模板进行混凝土浇筑，同时预埋温度传感器；
③进行质检：完成后对步骤②中的预制箱梁进行质检并消除未达标部分误差；
④养护准备：对步骤③中的预制箱梁进行蒸汽养护棚内养护准备；
⑤进行养护：采取蒸汽升温、恒温养护的方法对预制箱梁进行养护；
⑥自然养护：当混凝土强度达标后，对预制箱梁进行降温、拆模，进入自然养护阶段。
所述步骤①分为以下步骤：
(1.1)对蒸汽锅炉及管道进行检测，确保蒸汽锅炉送汽能正常运行且没有损坏；
(1.2)根据配合比计算，对砂石骨料进行温度测定，当骨料温度为-3℃，水温达到50℃可保证混凝土入模温度在10℃以上，实际水温根据现场骨料温度及环境温度进行计算，且水加热温度不高于80℃；
(1.3)对混凝土搅拌用水采用蒸汽加热的方法进行升温，通过蒸汽锅炉输送蒸汽到现场蓄水池内，使蓄水池内水温升高，同时蓄水池外侧包裹隔热材料，防止热损失。
所述骨料由砂、石、水泥和粉煤灰组成。
所述骨料采用蒸汽加热水拌制混凝土的搅拌方式为：先将水、砂、石拌匀，再加水泥、粉煤灰和外加剂，避免水泥与热水直接接触，不让水泥直接受热。
所述步骤②分为以下步骤：
(2.1)制作预制箱梁模板，并将经过加热拌的混凝土和其模板通过麻袋覆盖保温传送管道传送至预制场地；
(2.2)在预制箱梁模板的每个孔箱上共布置十二个测温点，预制箱梁预留孔道内设置四个测温点，两侧腹板各设置三个测温点，分别各设置一个在腹板长度的四分之一、二分之一和四分之三的位置，起端头各设置一个；
(2.3)每一片梁的浇筑在6小时内完成，浇注完成后及时盖上蒸养棚罩。
所述步骤④分为以下步骤：
(4.1)在浇筑成型后的预制箱梁表面铺设一层土工布；
(4.2)将蒸养棚罩吊至设计位置，立即覆盖保温蓬罩，静置约4小时且混凝土终凝后，锅炉开始供汽升温进行蒸汽养护，静置期间保持棚温不低于5℃，且静停时间不小于4小时。
所述步骤⑤分为以下步骤：
(5.1)蒸汽升温阶段混凝土初凝，抽拔棒全部拔出后，将棚罩端头帆布拉下覆盖梁体封闭，开始升温养护，升温速度控制在10℃/h以内；
(5.2)升温前对锅炉燃烧到供汽时间进行试验，确保供汽及时，同时升温前应对箱梁顶面及箱梁内腔底以及台座地面洒水，保持潮湿状态；
(5.3)蒸汽升温后采用恒温养护，恒温时棚内蒸汽温度即混凝土表面温度不超过45℃，梁体芯部混凝土温度不超过60℃，恒温养护时间根据拆模强度要求、混凝土配合比情况以及环境条件通过试验确定，混凝土强度为60％，经测表面强度，换算获取混凝土设计龄期强度，控制达到强度60％所需的恒温时间。
所述步骤⑥中降温控制主要根据所述步骤⑤中制箱梁混凝土强度达到60％为准，降温速度控制在10℃/h以下，撤除保温设施后，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温度之差不得大于15℃。
本发明的有益效果在于：
(1)采用蒸汽对混凝土骨料进行加热拌和，浇筑成型后采用蒸汽养护大棚对预制箱梁结构进行恒温、恒湿的养护，既保证了冬季寒冷季节预制箱梁混凝土施工的正常进行，又保证了混凝土的强度，基本达到了标准养护条件；
(2)涉及的温度控制采用构件内外预埋温度传感器的方式，操作简单，温控准确灵敏，施工工艺更加科学化；
(3)根据箱梁预制地区的气温情况，尤其针对寒冷冬季条件下的施工，采用蒸汽养护大棚结合后期软件层面开发的温控仪控制温度与湿度。
附图说明
图1是本发明的施工流程图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种寒冷地区冬季预制箱梁混凝土施工方法，包括以下步骤：
①浇筑准备：准备设备和材料并检测，做好记录；
②制作模板并浇筑：制作预制箱梁模板，运送到预制场地，并对模板进行混凝土浇筑，同时预埋温度传感器；
③进行质检：完成后对步骤②中的预制箱梁进行质检并消除未达标部分误差；
④养护准备：对步骤③中的预制箱梁进行蒸汽养护棚内养护准备；
⑤进行养护：采取蒸汽升温、恒温养护的方法对预制箱梁进行养护；
⑥自然养护：当混凝土强度达到60％后，对预制箱梁进行降温、拆模，进入自然养护阶段。
所述步骤①分为以下步骤：
(1.1)对蒸汽锅炉及管道进行检测，确保蒸汽锅炉送汽能正常运行且没有损坏；
(1.2)根据配合比计算，对砂石骨料进行温度测定，所述骨料由砂、石、水泥和粉煤灰组成，当骨料温度为-3℃，水温达到50℃可保证混凝土入模温度在10℃以上，实际水温根据现场骨料温度及环境温度进行计算，且水加热温度不高于80℃；
(1.3)对混凝土搅拌用水采用蒸汽加热的方法进行升温，通过蒸汽锅炉输送蒸汽到现场蓄水池内，使蓄水池内水温升高，同时蓄水池外侧包裹隔热材料，防止热损失。
其中，所述骨料采用蒸汽加热水拌制混凝土的搅拌方式为：先将水、砂、石拌匀，再加水泥、粉煤灰和外加剂，避免水泥与热水直接接触，不让水泥直接受热。
所述步骤②分为以下步骤：
(2.1)制作预制箱梁模板，并将经过加热拌的混凝土和其模板通过麻袋覆盖保温传送管道传送至预制场地；
(2.2)在预制箱梁模板的每个孔箱上共布置十二个测温点，其中四个长尾温控器插入预制箱梁预留孔道内，测混凝土内部温度；八个测蒸汽温度，两侧腹板各布置三个测温点，在腹板长度的四分之一、二分之一和四分之三的位置各设置一个，起端头各一个；
(2.3)每一片梁的浇筑在6小时内完成，浇注完成后及时盖上蒸养棚罩。
所述步骤④分为以下步骤：
(4.1)在浇筑成型后(收面完成后)的预制箱梁表面铺设一层土工布；
(4.2)将蒸养棚罩吊至设计位置，立即覆盖保温蓬罩，静置约4小时且混凝土终凝后，锅炉开始供汽升温进行蒸汽养护，静置期间保持棚温不低于5℃，且静停时间不小于4小时。
所述步骤⑤分为以下步骤：
(5.1)蒸汽升温阶段混凝土初凝，抽拔棒全部拔出后，将棚罩端头帆布拉下覆盖梁体封闭，开始升温养护，升温速度控制在10℃/h以内；
(5.2)升温前对锅炉燃烧到供汽时间进行试验，确保供汽及时，同时升温前应对箱梁顶面及箱梁内腔底以及台座地面洒水，保持潮湿状态；
(5.3)蒸汽升温后采用恒温养护，恒温时棚内蒸汽温度即混凝土表面温度不超过45℃，梁体芯部混凝土温度不超过60℃，恒温养护时间根据拆模强度要求、混凝土配合比情况以及环境条件通过试验确定，混凝土强度为60％，经测表面强度，换算获取混凝土设计龄期强度，控制达到强度60％所需的恒温时间。
所述步骤⑥中降温控制主要根据所述步骤⑤中制箱梁混凝土强度达到60％为准，降温速度控制在10℃/h以下，撤除保温设施后，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温度之差不得大于15℃。
实施例
如上所述，根据箱梁预制地区的气温情况，尤其针对寒冷冬季条件下的施工，采用蒸汽养护大棚结合温控仪自动控制温度与湿度，制定了一套施工工艺，施工步骤如下：
①箱梁预制浇筑准备阶段，主要包括蒸汽锅炉及管道的检测、现场砂石骨料的温度测定、蒸汽锅炉送汽、混凝土拌和用水加热等准备工作：
(1.1)搜集当地的天气预报，记录并测定施工时温度t1，尽量避免低气温时浇筑混凝土；浇筑时间尽量选择气温较高的白天，另外原材料如砂石料堆场用棚子覆盖，以避雨雪，拌和前测定骨料的初始温度t2；
(1.2)蒸汽锅炉及管道的检查，保证蒸汽升温速率控制和输送管道的畅通；
(1.3)根据配合比计算，当骨料(包括砂、石、水泥、粉煤灰)温度为-3℃时，水温达到50℃即可保证混凝土入模温度在10℃以上，实际水温应根据现场骨料温度及环境温度进行计算，水加热温度不宜高于80℃；
(1.4)混凝土搅拌用水采用蒸汽加热的方法，即通过蒸汽锅炉输送蒸汽到现场蓄水池内，使蓄水池内水温升高，同时蓄水池外侧包裹隔热材料，防止热损失，采用加热水温拌制混凝土时骨料投放顺序如下：先将水和砂石拌匀，再加水泥、粉煤灰和外加剂，以免水泥与热水直接接触，施工中保证不让水泥直接受热。
②在模板中浇筑预制箱梁，同时预埋温度传感器：
(2.1)经过加热拌和的混凝土，通过麻袋覆盖保温传送管道传送到预制场地，加快浇筑速度，一片梁尽量在6小时内浇注完成，浇注完成后及时盖上蒸养棚罩以免热量散失和风速对混凝土的不利影响；
(2.2)在箱梁混凝土浇筑过程中根据设计需要在箱梁内预埋温度传感器随时了解箱梁内部、表面及环境温度以控制最佳拆模时间，当内外温差太大时采取必要的保温措施；
(2.3)根据需要适时安排专人测温，实行两班换班制，每半个小时观测一次，每小时升降温度不超过10℃，并且混凝土内外温差不超过15℃；通过蒸汽控制阀合理调整棚内升温速率，当发现混凝土内外温差或升降温速率出现异常时，立即报告，分析原因，采取措施，并做好温度记录。
③蒸汽养护棚内养护准备：
(3.1)梁体混凝土灌注成型后(收面完成后)，在混凝土表面铺一层土工布，然后将蒸养棚罩吊至设计位置，立即覆盖保温蓬罩，静置约4h且混凝土终凝后，锅炉开始供汽升温进行蒸汽养护；
(3.2)静置期间保持棚温不低于5℃，且静停时间不小于4小时。
④蒸汽升温，恒温养护：
(4.1)升温前应对锅炉燃烧到供汽时间进行试验，确保供汽及时；同时升温前应对箱梁顶面及箱梁内腔底以及台座地面洒水，保持潮湿状态；
(4.2)蒸汽升温阶段混凝土初凝，抽拔棒全部拔出后，将棚罩端头帆布拉下覆盖梁体封闭，然后开始升温养护，升温速度控制在10℃/h以内；
(4.3)恒温时棚内蒸汽温度即混凝土表面温度不超过45℃，梁体芯部混凝土温度不超过60℃，恒温养护时间根据拆模强度要求、混凝土配合比情况以及环境条件等通过试验确定，混凝土强度可以通过回弹仪等仪器测得表面强度，进而换算得到混凝土设计龄期强度，以此来控制达到设计强度60％所需的恒温时间。
⑤混凝土强度达到60％后降温、拆模，进入自然养护阶段：
(5.1)降温控制主要根据所述步骤4中箱梁混凝土强度达到设计强度的60％为准，降温速度控制在10℃/h以下。撤除保温设施后，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温度之差不得大于15℃；
(5.2)梁体蒸养结束后，即进入自然养护，时间不应少于7天(此时撤除棚罩后应对棚罩进行检查，如有破损，应及时修补)，自然养护时梁体表面覆盖土工布(加薄膜)洒水养护；
(5.2.1)梁体养护用水与拌制梁体混凝土用水相同，水温与表面混凝土之间的温差不得大于15℃；
(5.2.2)洒水次数以保持混凝土表面湿润状态为度，一般情况下，白天以1～2h一次，晚上4h一次；
(5.2.3)在对梁体进行洒水养护的同时，要对随梁养护的混凝土试件进行洒水养护，使试件与梁体混凝土强度同步增长；
(5.2.4)当环境气温低于+5℃时，梁体表面应喷涂养护剂，采取保温保湿措施，禁止对混凝土洒水。