大跨现浇连续梁电伴热法冬季施工技术

大跨现浇连续梁电伴热法冬季施工技术

李圣飞王铭懋

中建八局第四建设有限公司山东青岛266000

摘要：近年来，城市化进程的不断发展加快了基础设施建设的步伐，大跨度、高难度的桥梁建设项目不断涌现。受制于北方寒冷而漫长的冬季，为保证施工的连续性使得混凝土的冬季施工愈发普遍。本文阐述了冬季施工中采用电伴热系统进行大跨度现浇连续梁混凝土的浇筑、养护的方法，对电伴热带在此类工程中的具体应用进行了分析。

关键词：现浇连续梁;电伴热;冬季混凝土施工

1工程概况

南进场路高架桥位于青岛胶东国际机场中轴线位置，呈南北走向，规划为城市快速路，主线全长1386.64m，桥梁标准段横断面布置0.75（防撞体）+15.75（车行道）+1.5（中央分隔带）+15.75（车行道）+0.75（防撞体）=34.5m，双向八车道。主线桥梁共11联，匝道桥梁共2联，面积共45191.9㎡。桥梁标准联跨径组合为30+38+30m，单联桥长最短98m，最长150.644m。上部结构为现浇预应力混凝土连续箱梁结构，采用支架现浇法施工。项目区属北温带季风区域，属暖温带半湿润季风区大陆性气候，四季分明，气候特点为冬季寒冷干燥，持续时间长，一般11月中旬即进入冬季施工期。

图1箱室断面图

2现浇连续梁冬季施工措施

2.1养生时保温加热措施

混凝土保温养生过程中，温度控制应遵循预热、恒温且内外温差不能太大(控制在10℃以内)的原则，现浇连续梁冬季施工保温措施如下：

(1)底模保温措施：在碗扣支架架体外围悬挂保温篷布，篷布下部使用配重件压严，使之与箱梁顶面覆盖的保温被形成密闭空间。架体内部搭设简易平台放置热风炮，用于调节密闭空间的空气温度。

图2保温篷布搭设全封闭暖棚图3暖棚内采用热风炮加热

(2)顶板保温措施：传统做法是在完成混凝土浇筑后在顶面先铺设一层电热毯，然后在其上面铺设一层棉被和一层塑料布。混凝土初凝后立即覆盖塑料薄膜一层保水养护，然后在其上面按照设计方案铺设电伴热带，最后铺设一层保温棉被。

图4电伴热带铺设图5棉被覆盖保温

(3)箱室内保温措施：梁体混凝土采用一次性浇筑施工工艺，可减少施工循环次数，有效缩短施工工期，避免在腹板处形成施工接缝。除此之外，此种施工工艺可最大限度的利用箱室底板及腹板混凝土水化热温度，有效结合其与箱室顶板形成的密闭空间，将热量“锁”住。同时，为保证保温效果，每箱室放置电暖气片两部以确保内箱室混凝土的保温效果。

图6箱梁一次性浇筑施工工艺图7箱室电暖气片保温

2.2电伴热系统施工

2.2.1工艺原理

自控温电伴热线由导电塑料和两根平行金属导线加绝缘层、金属屏蔽网、防腐外套构成，其带芯是一种高分子导电聚合物，可随温度变化自动调节输出功率和加热的温度。电源接通后，电流使导电聚合物升温，导电聚合物微分子膨胀，碳粒渐渐分开，导致电路中断，电阻随即增加，伴热带功率输出自动降低；当温度降低时，导电聚合物微粒间距收缩变小，碳粒相应连接起来形成电路，伴热带发热功率自动上升；当温度处于某一稳定区间时，系统的热输出达到稳定状态，使得其具有温度自限性。

根据电伴热带的工作原理，通过理论计算设计出电伴热带的规格型号，在现浇箱梁混凝土浇筑完成后在顶板表面铺设伴热线并接通伴热线，使伴热线对梁体进行升温及保温，从而保证冬季施工中现浇箱梁混凝土强度满足养护要求。直接或间接的热交换补充了梁体混凝土的热量损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。

2.2.2工艺特点

2.1.1利用电伴热原理对冬季施工现浇箱梁混凝土浇筑后保温养护进行温度控制，在悬臂结构位置处铺设伴热线，同时覆盖保温棉被，取代混凝土低温养护法—电热毯养护法中大量使用电热毯的做法，保证施工安全的同时实现成本节约。

2.1.2电伴热装置简单，发热均匀，控温准确，施工简便，节能、控温效果明显，施工质量得到保证，缩短了工序之间的间隔时间，有效缩短施工工期，降低工程成本。

图9电伴热带工作原理图

2.2.3设计方案

连续梁混凝土采用一次性浇筑施工，内箱室养生可充分利用混凝土水化热温度，箱梁底、腹板及翼缘板底面可依靠暖棚进行保温。考虑到本桥上部结构形式采用一般悬臂结构，悬臂长度为4m，悬臂结构位置处共计4.5m宽度范围内的养生直接决定其强度值并对预应力及落架等后续工程带来影响，故其顶面需采取必要的保温养生措施，即采用覆盖塑料薄膜+自限温电热带+棉被的保温做法。此处对悬臂结构位置处共计4.5m宽度范围内电伴热带进行铺设方案设计。

根据现场热量需求用3小时把翼缘板顶面混凝土表温加热到20℃，计算伴热电缆长度及布置间距。冬季施工要求混凝土拌合物出机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃，此处取悬臂结构位置处混凝土入模温度为5℃，环境温度为-10℃（胶州市拌合站提供当地冬季最低气温-10℃左右）。

损失功率P=A×K×△T×1250/L

其中A：总的表面积（㎡）

K：保温层的导热系数，取棉被的导热系数为0.06W/(m•℃)

△T：保温层内外温差（℃）

L：保温层厚度（mm），取保温棉被厚度为80mm

以上计算公式的结果已包含25%的工程余量，每平方米翼板热量损失：1×0.06×30×1250/80=28.125w，根据热交换原理，电伴热带的功率大于混凝土表面的热量损失即可，即在低温环境为-10℃的情况下，对混凝土表面进行加热，在完成混凝土浇筑后的7d内使浇筑好的混凝土维持在20℃，每平方米配置功率需大于28.125w。

电伴热带选用自限温电热带25-FDXW-PZ-220型（25：标称功率25（W/m•10℃）；F：防冻；D：最高承受温度85℃；XW：自限温；PZ：屏蔽阻燃型；220：额定电压），可维持温度70±5℃。电伴热带按照每平米铺设1.5m长进行方案设计，沿桥梁纵向每间隔50cm铺设一道，单侧平行铺设10条线，电伴热带合计需：10×2×（98+144）=4840m。

2.2.4安装工艺

一套电伴热系统需配置一台温度控制柜，控制柜内配置4个回路，分别为外模2个回路、底模2个回路。每个控制回路内都配有断路器、漏电保护开关、中间继电器、交流接触器、温度控制表、PT100温度传感器。漏电保护器和接线盒可安装在温度控制柜中。

连续梁完成混凝土浇捣待其呈初凝状态时即进行电伴热带铺设，沿桥梁纵向每间隔50cm铺设一道，单侧平行铺设10道。

为了进行温度控制，在每个回路上设置两个温控表及一个温度传感器，温度传感器放置在混凝土表面，将温控表的温度设定在25℃，当混凝土表面温度低于25℃时，加热电缆即进入工作状态，如果温度达到25℃以上时将停止工作，其输出的功率可随伴热管线温度自动调整，充分发挥其节能效果。

2.2.5运行与维修

电伴热带的选型设计、安装施工固然是一项非常重要的工作，但其运行与维修也是不容忽视的问题，它关系到整个系统的安全运行、伴热效果以及使用寿命等问题，其运行维修应着重注意以下几个方面：

（1）电伴热带系统温控器的设定温度不能超过被控电伴热带的介质最高维持温度，以确保正常使用。

（2）电伴热带切忌被重物砸碰，如若被砸碰，应当重新进行电气测试，合格后再通电试验，认定电伴热带发热正常后方可允许正常使用。

（3）电伴热带外面覆盖的保温材料必须干燥，且要保证材料的质量和厚度。潮湿的保温材料不但影响保温效果，还有可能腐蚀电伴热带，缩短其使用寿命。

（4）在剥电热线芯时，应避免断股造成截面减小最终引起线芯过载。

（5）在每次排除故障后或定期检查时，应对以下几个方面重点检查：

1）检查所有电伴热带保温材料外部的防护层有无损伤。

2）检查所有的接线盒及接线点和温控器是否受到腐蚀和潮气的侵蚀。

3）检查控制电缆是否腐蚀、破损，配电箱内熔断器、指示灯等是否正常。

2.3测温

在连续梁冬季施工中，测温工作及其重要，现场提供的温度数据供施工参考，更是冬季施工质量成效鉴定的重要标准，所以施工过程中安排专职测温人员定时准确记录日间最高、低气温，暖棚内气温，混凝土入模温度等的测温工作。

测温时间：暖棚于混凝土预计浇筑时间前两天搭设完成，提前将所有保温措施进入正常工作状态，棚内布设温度观测点，每隔6h进行测温并记录，连续观测48小时以核定暖棚保温效果。当暖棚内温度恒定保持在10℃以上时方可进行混凝土浇筑；梁体浇筑完成后，每隔4h进行测温并记录；外界气温每天在6时、12时、18时、24时进行量测并记录。温度监测过程中一旦发现暖棚内温度低于10℃，应立即启用备用升温设备。

图10现场专人测温图11伴热带保温效果监测

3结束语

大跨现浇连续梁采用一次性浇筑施工工艺，支架外围使用保温篷布搭设全封闭暖棚，暖棚内配合使用热风炮对暖棚进行加热，顶板混凝土养护采用覆盖塑料薄膜+棉被的做法，其中悬臂结构位置处采用覆盖塑料薄膜+自限温电热带+棉被的保温做法。电伴热带安装简单快捷，使用安全可靠，能够准确、快速地起到保温、防冻的作用，取得较好经济效益的同时为梁体混凝土强度增长提供了有力保障，缩短了工序之间的间隔时间，为南进场路高架桥施工质量和进度目标的达成提供了有效保证。

参考文献：

【l】朱彤．电伴热技术及应用[J】．节能与环保，2003(11)

【2】王晓东李真．电伴热带的选型、安装与维护．石油工程建设，2004(8)

【3】王年丰杨树坡王亚微．电伴热技术和传统工艺结合在混凝土冬季施工中的成功应用．公路交通科技，2014年6期