2009地铁工程冬施方案

地铁工程混凝土冬施方案

北京新奥混凝土有限公司

2009.11.2

地铁混凝土冬期施工技术方案

1、前言

依据中华人民共和国行业标准《建筑工程冬期施工规范》（JGJ104-97）和《预拌混凝土》（GB14902-2003）。当满足室外日平均气温连续5天稳定低于5℃即进入冬期施工，另北京地方标准规定本地区混凝土工程11月15日强制进入冬施。为确保地铁工程冬施期间混凝土的质量，防止混凝土受冻破坏，结合我公司实际情况，制定本方案。

2、工程特点及冬施前准备

地铁工程属于我站重点工程，搅拌站必须严格按照地铁工程的要求组织生产，保质保量的完成生产任务。地铁工程冬施前由各部门领导牵头，对相关岗位的一线工作人员进行冬施岗位培训并进行冬期施工技术交底，明确岗位工作职责，对每项工作抓严抓细，具体工作落实到人。提高全员对地铁工程冬期施工的责任意识。具体培训内容包括：

1）继续对各相关岗位员工进行《北京地铁工程商品混凝土项目监理实施细则》和《轨道交通工程结构混凝土裂缝控制与耐久性技术规程》的培训学习。

2）对JGJ104-97《建筑工程冬期施工规范》进行培训学习。

3）针对冬施的要求，对各岗位进行岗位技能培训。

3、混凝土原材料要求

混凝土所使用原材料除符合国家、地方和行业标准外，还须符合《轨道交通工程结构混凝土裂缝控制与耐久性技术规程》QGD-003-2008和《北京地铁工程商品混凝土项目监理实施细则》。为保证冬施期间混凝土的供应和质量各原材料应根据相关要求储备充分。

3.1 水泥

我站地铁工程水泥使用唐山冀东水泥厂生产的P.O42.5低碱水泥，水泥各项技术指标均符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）和《轨道交通工程结构裂缝控制与耐久性技术规程》的要求。

3.2 混凝土防冻剂

地铁工程混凝土外加剂采用巴斯夫防冻剂。防冻剂在混凝土冬期施工中起着非常关键的作用。各项指标符合《混凝土防冻剂》（JC475-2004）、《聚羧酸系高性能减水剂》（JG／T223-2007）和《轨道交通工程结构裂缝控制与耐久性技术规程》的要求。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

3.3 混凝土集料

地铁工程用砂选用涿州产II区中砂。地铁工程石子选用涿州的碎石，C50及以上使用门头沟碎石，石子母岩属石灰岩和花岗岩，抗压强度高，都属低碱活性集料（B种）。集料各项指标满足《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）和《轨道交通工程结构裂缝控制与耐久性技术规程》规定的要求。拌制混凝土所采用的集料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其它易冻裂物质。不采用碱活性集料或在集料中混有这类物质的材料。

3.4 混凝土掺合料

粉煤灰选用北京兴达I级粉煤灰 ，矿渣粉选用唐山银龙S95矿渣粉。掺合料各项指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）、《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2008）和《轨道交通工程结构裂缝控制与耐久性技术规程》的要求。掺合料进厂每车必须经过比对颜色和相关项目车检合格后方可入仓。

4、混凝土温度保证措施

4.1 原材料保温及加热措施

1）我站配备2台2.1MW热水锅炉，24小时连续供应热水，可以为单日4000方混凝土的生产量稳定提供60℃的拌合用水。

2）外加剂储罐外包裹电热毯，可保证外加剂温度不低于10℃。

3）砂、石料进场后堆放于封闭料场，待砂、石料干燥后转入封闭上料料仓，上料料仓配备有地下加热管线，可以保证混凝土用砂、石料处于正温干燥状态。

采取措施后，各原材料温度的最低要求如下表：

表1 原材料温度控制范围

原材种类	温度要求范围/（℃）
水泥	40～50
粉煤灰	30～40
矿粉	40～50
砂	0～10
石	0～10
外加剂	10～15
拌合水	60～70

  4.2 混凝土生产及供应中的保温措施

1）对所有外露水和外加剂管线进行外保温，减少热量损失。

2）搅拌车间通暖气，可保证搅拌机房不低于10℃。

3）混凝土运输车罐体安装保温套。

通过原材料的加热和保温措施以及生产过程中的加热和保温措施，对混凝土各阶段温度控制要求如下：

表2  混凝土温度控制要求

混凝土各阶段温度	温度要求范围/（℃）
拌合物温度	不低于18
出机温度	不低于15
运输到现场温度	不低于13
浇筑入模温度	不低于10

5、 各部门职责

为顺利度过冬期施工，公司各部门除严格执行常温时的混凝土生产、控制程序外，还应执行如下工作职责：

 5.1 试验室职责

1）对冬期施工中所采用的原材料进行检验，确保进场的原材料100%合格。

2）进行冬期施工混凝土试配工作，为生产提供科学、准确的施工配合比，并提供冬施配合比各强度等级的1、2、3、7、28天强度及成熟度计算参数。

3 ）2009年标准规范换版较多，试验室应组织人员认真学习，并贯彻实施。并负责冬期施工技术措施的实施。

4） 负责混凝土热工计算，为生产提供温度控制依据。

5）重视冬施期间混凝土的试拌工作，及时提供混凝土坍落度的经时损失等技术参数。

6）负责冬施前和冬施期间的大气测温，达到冬施条件和解除冬施条件时，向总工程师汇报，以保证及时进入冬施和解除冬施的时间。

5.2 质检部职责

1）每次混凝土开盘前应先测量水的温度，每4小时测量一次；砂、石料测温每一工作班不少于4次，并应填写测温记录。

2）对出站混凝土进行温度测量。混凝土出站温度应控制在15℃~25℃范围内，不符合此温度范围的混凝土不允许出站。

3 ）水温调节应以试验室热工计算为依据，结合大气温度、砂石温度、水泥温度、搅拌机棚温度、运输时间及混凝土到达现场的实测温度等技术参数来调整拌和水温度。

4 ）混凝土拌和用水温度原则上不允许超过65℃，当仍不能满足要求时，应及时通知试验室，并上报总工程师，协商采取相应措施。

5 ）除按照规定留取标准养护的试件外，还应留取适当的同条件养护试件，并负责该试件的保管。

6 ）当拌和用水温度不能保证混凝土的出站温度或遇其它偶然因素可能会影响混凝土质量时，有权通知生产部门停止生产，并上报总工程师协商采取措施。

7）由质检组织编制相应温度记录表格,并负责监督汇报。

8） 现场质检作好与现场沟通与协调工作，并及时反馈现场情况。

9）冬期施工测温的项目与次数按照表2执行：

表3：测温项目及频次

测温项目	测温次数
室外气温及环境气温	每昼夜不少于4次，此外还需要测量最高、最低气温
搅拌机棚温度	每一工作班不少于4次
水、砂、石及外加剂溶液温度	每一工作班不少于4次
混凝土出机、出站温度	每一工作班不少于4次

5.3 其它部门职责

1）物资部应加强砂、石料的储备以及冬施所需物资的准备。

2）生产部门上料时优先选用储存的干料。

3）生产部应作好供热、保温设备的安装、检修，以及水、外加剂储罐和输送管道的外保温。搅拌前，应先用热水冲洗搅拌机，搅拌时间应比常温延长50%。

4） 在正式进入冬施时车队应负责将所有混凝土搅拌车罐体套上保温被，以保持混凝土的温度，减少热量损失，并负责保温被的维护。同时负责监督混凝土搅拌车收车时将罐内积水倒尽，罐内严禁积水。

5）办公室作好后勤供暖和保障工作。

6）各部门特别是现场一线人员应充分重视安全工作,提高安全意识。

6、与施工单位技术交底

1）施工单位应积极配合我公司做好混凝土养护、测温及保温工作。在负温条件下混凝土不得进行浇水养护，混凝土抹面时也不得洒水。

2）混凝土在养护期间应防风、防失水。混凝土浇筑后应立即用塑料薄膜及保温材料覆盖，拆模后先用塑料布将构件覆盖，然后用麻袋、草袋覆盖，并根据热工计算确定保温层厚度。对边、棱角部位的保温厚度应增大到面部位的2～3倍。应 注意防风，避免混凝土养护期间的失水，有风口的地方最好实施挡风墙。

3）模板外和混凝土表面覆盖的保温层，不应采用潮湿状态的材料，也不应将保温材料直接覆盖在潮湿的混凝土表面，新浇注混凝土的表面先应铺一层塑料薄膜，再加盖保温材料。

4）模板和保温层在混凝土达到要求强度并冷却到5℃后方可拆除。拆模时混凝土温度与环境温度差大于20℃时，拆模后的混凝土表面应及时覆盖，使其缓慢冷却。

5）混凝土在运到施工现场后应尽快浇注完毕。混凝土的入模成型温度应不低于5℃或满足合同中所规定的入模温度要求。以保证混凝土成型后在蓄热养护期间混凝土能达到抗冻临界强度，不致受冻。

6）在混凝土浇注过程中当混凝土拌合物均匀性和坍落度发生变化时，应及时通知搅拌站技术人员或现场调度。严禁混凝土在施工过程中随意加水。

7）我公司按照-10℃（规定温度）设计使用混凝土防冻剂。施工单位应使混凝土的初期养护温度不低于规定温度。在大气温度不低于-15℃、并在施工单位做好保温养护的条件下，混凝土浇筑完毕在负温下养护，当混凝土内部温度降低到低于-10℃以前，混凝土结构强度能达到允许的受冻临界强度（4.0MPa），保证混凝土的质量。

8）冬施期间，混凝土出机温度不低于15℃，混凝土入模温度不低于10℃

9）在冬期施工前后，应密切关注天气变化，对可能随时提前到来的寒流或霜冻进行必要的准备，采取相应措施。

10）冬期施工期间，对突发情况应采取相应的应急措施。

北京新奥混凝土有限公司

2009年10月

后附附件：

附件1：混凝土热工计算书

附件2：混凝土成熟度计算书

附件1

地铁混凝土热工计算书

为防止混凝土在低气温下出现质量问题，特制定本热工计算书，作为地铁混凝土冬季施中控制混凝土拌合物温度的依据。参考北京市气象资料和我站历年数据总结，取冬施气温为-10℃作为计算标准可满足要求，本计算书中冬施气温取为-10℃。以我站地铁C30混凝土为例计算。C30混凝土配合比及各原材料温度如表1：

表1 C30混凝土配合比及各原材料温度

原材料种类	水	水泥	粉煤灰	矿渣粉	防冻剂	砂	石子
单方混凝土原材料用量/（kg）	160	229	81	59	4.43	872	984
原材料温度/（℃）	60	40	30	40	10	0	0

砂含水率为1.7%，石子含水率为0.1%。

混凝土搅拌机房间温度10℃。混凝土拌合物采用加保温外套的搅拌车运输，混凝土出机到浇筑间隔为1小时。气温为-10℃。

1.混凝土拌合物温度

混凝土拌合物温度由下式计算：

T0—混凝土拌合物温度（℃）；

mw 、ma 、mce 、msa 、mg —水、外加剂、胶凝材料、砂、石用量（Kg）；

Tw  、Ta  、Tce   、Tsa  、Tg — 水、外加剂、胶凝材料、砂、石的温度（℃）；

wsa 、wg —砂、石的含水率（%）；

c1  —水的比热容[Kj/(Kg·K)]；

c2  —冰的熔解热（Kj/Kg）。

骨料温度大于0℃，取c1 =4.2，c2 =0 

所以有：

2.混凝土拌合物出机温度

混凝土出机温度由下式计算：

T1—混凝土拌合物出机温度（℃）；

Ti —搅拌机房温度（℃）。

因此有：

3.混凝土拌和物浇筑时温度

混凝土浇筑时的温度由下式计算：

T2—混凝土拌合物运输到浇筑时的温度（℃）；

Ta—混凝土拌合物运输时的环境温度（℃）；

t1 —混凝土自运输到浇筑时的时间（h）；

n —混凝土拌和物运转次数；

α—温度损失系数（h-1）：

当用封闭的搅拌车运输时，α=0.1

因此有：

由以上计算可知，气温为-10℃时，拌和物各阶段温度如表2：

表2 拌和物各阶段温度

拌和物温度	T0   (℃)	18.7
出机温度	T1   (℃)	17.3
入模温度	T2   (℃)	12.9

    由以上计算可知，按以上混凝土温度控制方案施工，混凝土入模温度可确保施工要求。

北京新奥混凝土有限公司试验室

                                      2009.11

附件2

混凝土成熟度计算书

参照《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104-97）的有关规定与要求，根据标准养护试件的龄期和强度资料计算出对应标号混凝土的成熟度与强度的数学关系，作为施工的参考。

以本公司冬施商品混凝土普通C30为例，具体数据见下表（表1）:

表1：  标准养护各龄期混凝土强度

龄     期（d）	1	2	3	7
强 度（N/mm2）	7.8	14.5	18.1	31.6
成熟度（℃·h）	840	1680	2520	5880

    用成熟度法进行估算。

                          

    用表1所列成熟度-强度数据，经回归分析拟合成如下曲线方程：

 式中：f —— 强度（N/mm2）；

 M —— 成熟度（℃·h）；

 M=∑（T+15）t

 T —— 在时间段内混凝土平均温度（℃）；

 t —— 温度为T的持续时间（h）。

当采用综合蓄热法养护时，其强度调整系数为0.8。由此函数关系可估算其在一定温度下达到所需强度时所需的养护时间，以T=-5℃，F =4.0MPa时为例计算：

f = F/0.8=5.0

所以，，得M=672.8，由M=∑（T+15）t，平均养护温度为-5℃可计算出t =67.3（h）。可得下表(表2)：

表2:不同温度下混凝土的最小养护时间

T (℃)	10	8	5	3	0	－3	－5	－8	－10
t (h)	26.9	29.2	33.6	37.4	44.8	56.1	67.3	96.1	134.6

同理，其它标号混凝土的计算数据及结果如下表所示(表3)：

表3:  各标号混凝土临界强度成熟度

混凝土标号	标 养 强 度（N/mm2）				参数结果		成熟度（℃.h）
	1d	2d	3d	7d	a	b
C10	3.1	5.5	7.2	14.5	14.771	1396.9	12.6
C15	3.4	7.1	9.3	17.5	19.345	1519	1122.8
C20	5.2	9.3	11.9	20.8	22.18	1278	857.8
C25	6.3	10.2	13.5	25.4	25.609	1263	773.2
C30	7.8	14.5	18.1	31.6	34.085	1291.4	672.8
C35	8.2	15.8	21.6	34.6	39.319	1362.8	660.8
C40	9.6	18.7	26.7	39.8	46.725	1368	612.1
C45	11.2	22.8	30.8	42.4	51.545	1297.5	556.1
C50	13.4	25.5	32.5	45.9	53.601	1183.6	499.0
C55	16.5	28.6	35.1	47.3	53.934	1011.5	425.3
C60	18.8	30.3	37.2	49.5	55.183	926.33	385.8

在实际工程中，若需进行预测早期强度计算，在满足《建筑工程冬期施工规程》的有关规定与要求（尤其是养护制度）外，同时应以现场测温记录、环境温度等有关数据为依据，以便较贴近实际的进行施工，以上方法与数据供参考。

北京新奥混凝土有限公司试验室

2009.11