[发明专利]一种严寒地区混凝土伸缩缝施工质量控制的综合保障方法

摘要

本发明公开了属于土木工程领域的一种严寒地区混凝土伸缩缝施工质量控制的综合保障方法。包括：(1)严寒地区混凝土伸缩缝施工结构设计；(2)新拌混凝土温度保障措施；(3)混凝土加热电路布置方案；(4)混凝土测温布置方案；(5)混凝土保温养护方法；(6)加热电路测控方案；(7)基于等效龄期的混凝土强度发展历程计算方法。本发明是基于混凝土伸缩缝的结构形式、荷载条件和服役性能要求，从混凝土材料制备、加热方法和实施方式、养护措施、强度发展监测方法等多个角度、系统化地保障混凝土伸缩缝的施工质量。通过对比等效龄期强度和配制强度之间的关系，可决定混凝土伸缩缝终止养护或开放交通的时间；提高路桥建筑质量和使用寿命。

主权项

1.一种严寒地区混凝土伸缩缝施工质量控制的综合保障方法，其特征在于，/n所述综合保障方法包括：1)严寒地区混凝土伸缩缝施工结构设计；2)新拌混凝土温度保障措施；3)混凝土加热电路、温度传感器布置及控温方案；4)混凝土保温养护方法；5)基于等效龄期的混凝土强度发展历程计算方法；具体分述如下：/n1)严寒地区混凝土伸缩缝施工结构设计：/n原有混凝土路基(11)铺设在地基(10)上，在两段原有混凝土路基(11)之间为由混凝土浇注的混凝土伸缩缝(8)；在混凝土伸缩缝(8)中间通过金属伸缩缝上的销钉(7)固定金属伸缩缝(6)；保温层(9)覆盖在混凝土伸缩缝(8)上面；在混凝土伸缩缝(8)规则布置绝缘加热丝(1)和在上中下适当位置布置温度传感器(2)；绝缘加热丝(1)与温度控制器(4)连接，温度传感器(2)与温度采集仪(3)连接；温度采集仪(3)和温度控制器(4)分别与计算机(5)连接；/n2)新拌混凝土温度保障方案/n在严寒地区，制备混凝土的物料水泥、砂子、石子存放在室外，受周围低温环境的影响，其温度只有几摄氏度或低于5摄氏度，甚至为负温；同时，室外堆放的砂子和石子中，受雨、雪和风吹的作用而含有雪块和冰块；如果不采取适当的措施，制备出的混凝土只有几摄氏度或低于10摄氏度；如此低温的混凝土，其水化进程慢，表现为凝结时间长，强度发展缓慢；如果浇注到位的混凝土进一步向地基或环境中散发热量，使得温度低于负7摄氏度，则混凝土的水化会终止，并且会产生冻融破坏；/n为保障或加速混凝土的强度发展速率，对混凝土的拌合用水进行加热，以提升混凝土出机温度；新拌混凝土温度的提升，一方面保障混凝土在浇注入模后与地基和周围环境进行热交换后还具有大于5摄氏度的初始温度，另一方面还可以在拌合过程中融化砂石中的雪块和冰块，防止这些物质在新拌混凝土中的残留，在后期形成缺陷；/n3)混凝土加热电路、温度传感器布置及控温方案/n混凝土在浇注入模后，其中的热量会向低温的地基和空气中散失，已有的工程实践证明，混凝土的温度场分布为中间温度高边界温度低、上部温度高下部温度低，因此，如要使得混凝土伸缩缝中不同部位的混凝土强度同步发展，则应对低温区域进行加热；具体做法是在垂直于混凝土伸缩缝长度方向的截面上划设网格，在每个网格的中央沿混凝土伸缩缝的长度方向布设绝缘加热丝，每条绝缘加热丝的加热范围为所在网格划设的棱柱体，每条加热丝和电源处于并联状态，都被计算机控制的温控装置单独控制，以实现加热和停止，每条绝缘加热丝功率应使得所在棱柱体能够产生2摄氏度/小时的加热能力；/n其次，混凝土伸缩缝中温度传感器的布置应能够反映上述混凝土伸缩缝中的温度场；混凝土伸缩缝从整体上看是一个棱柱体结构，开放交通后，车轮的作用位置在距离混凝土伸缩缝边缘1米处，因此，将此处作为混凝土温度场的监测区域，根据混凝土伸缩缝和在其中布置的绝缘加热丝的对称性，所布置的温度传感器分为中间列和边界列，且在每个列中布置底部、中部和上部三个传感器，通过温度传感器测得的温度信号，计算机和温度控制器进行联合控制，以所有温度传感器测得的温度信号中的最大值为目标，对不同位置的绝缘加热丝接通或关闭电源，实现对设定部位的加热，最终，使得不同部位的混凝土经历相同的温度历程；在混凝土中布置加热电路旨在依靠外部输入的电能转变成的热能，对新拌混凝土进行加热，以提升新拌混凝土的温度，从而保障混凝土的水化进程；/n4)混凝土保温养护方法/n混凝土在浇注到伸缩缝并进行振动密实和抹面后，应尽快在混凝土伸缩缝上表面铺设保温层，进行密封、养护，具体措施如下：1)在混凝土伸缩缝的上表面覆盖第一层塑料薄膜，以防止混凝土向外界的水分散失；2)在第一层塑料薄膜上覆盖5厘米后的聚苯板，利用其优异的保温能力来阻止混凝土中热量向空气中的散失；3)在聚苯板上覆盖一层棉被，旨在阻止聚苯板接缝处热量的散失；4)在棉被上覆盖第二层塑料薄膜，以阻止空气中的水分向棉被中的迁移或冷凝，防止棉被保温能力的下降；其中聚苯板为挤塑聚苯板，防火等级B1、导热系数不大于0.03W/m·K；/n在尺寸上，上述由下到上的第一层塑料薄膜、聚苯板、棉被、第二层塑料薄膜的尺寸依次增大；最下部的第一层塑料薄膜的尺寸比浇注入模的混凝土伸缩缝在长度和宽度两个方向上各增加40厘米，后续的聚苯板比第一层塑料薄膜、棉被比聚苯板、第二层塑料薄膜比棉被依次在长度和宽度两个方向上至少各增加20厘米；/n5)基于等效龄期的混凝土强度发展历程计算方法/n基于Arrenius公式的等效龄期法可考察混凝土所经历的温度历程对强度的影响，所述Arrhenius公式k＝Ae^-(E/RT)表达的是化学反应的速率常数与活化能和温度之间的关系；式中，k为化学反应速率常数、A为频率因子常数、e为自然常数、E为活化能、R为气体常数、T为开氏温度；/n所计算出的等效龄期是对Arrhenius公式k＝Ae^-(E/RT)积分，将混凝土所经历的温度折算成20摄氏度的龄期，如下式所示,/n /n其中，t_e为等效龄期；T_r为参考温度＝293K,对应于20摄氏度；T为混凝土在不同时间点所经历的温度；t为达到等效龄期的时间；/n混凝土的强度发展历程用对数函数式S＝a+b*ln(t)来表达，其中，t为达到等效龄期的时间,a和b为常数，这两个常数可通过标准养护条件：温度＝20摄氏度，相对湿度≥95％下养护的混凝土试样在28天龄期测试的强度拟合出来；此时，t值为达到等效龄期的时间；式中的a和b拟合出来后，将式计算所得等效龄期代入对数函数式S＝a+b*ln(t)中，则求得等效龄期强度；/n终止养护时，混凝土的强度应达到配制强度的70％以上；开放交通时，混凝土的强度应达到配制强度的100％；通过对比等效龄期强度和配制强度之间的关系，可决定混凝土伸缩缝终止养护或开放交通的时间。/n