1、天津滨海国际机场第二跑道机场道面冬季施工工艺研究专题天津滨海国际机场第二跑道机场道面冬季施工工艺研究，研究背景天津滨海国际机场第二跑道工程是2008年国家重大建设项目之一，具有重大，深远的战略意义.我国政府承诺，天津机场第二跑道工程于2009年5月1日交付空客公司试 飞使用.这意味着该工程80万平方米的道面混凝土施工必 须在2008年10月到2009年4月期间内完成，工期要求十 分紧张.因此，超大面积的混凝土道面冬季施工是不可避 免的,如何克服天津滨海地区冬季寒冷气候条件，顺利完 成机场道面冬季施工，从而保证第二跑道工程的如期竣工， 是必须解决的技术难题.二,天津滨海地区冬季施工期气候与施工特2、点天津属我国北方沿海地区,冬季存在较长的寒冷季节， 由于本期工程中水泥混凝土道面大部分需在冬期完成，因 此必须在掌握天津滨海地区气候特点的基础上，研究冬季 态养护，超过临界成熟度后才可使混凝土处于负温条件F. 从现场环境下混凝土的成熟度随时间变化的曲线，可以看 出，现场环境条件下,道面混凝土在1415h之间达到临 界成熟度333.图3混凝土成熟度随时间变化曲线因此根据成熟度随时间变化情况，现场环境下要保证 混凝土处于正温条件下养护至少15h,才能使混凝土达到 （第 3 期）20110研究受冻临界成熟度.由工程当天的昆凝土温度随时间变化的 曲线图（如图4所示），可以看到，按照综合蓄热法养护混 凝3、土在2224h之间才达到OC,在此之前道面混凝土一直 处于正温条件养护状态,即按照当天施工的养护方法，混 凝土在达到受冻临界强度后89h,混凝土温度才下降到 负温状态,道面混凝土满足受冻临界强度要求，现场施工 方法与养护条件合理.1800160014001200芝 1000挞 80（）赠 6.004002.000.00.2.00混凝土温度髓时问变化51015202530时间(h)图4混凝土温度随时问变化曲线八，结论七，天津机场第二跑道冬季施工工艺控制根据以上研究，可以最终确定天津滨海机场第二跑道冬季施工工艺的控制流程.首先通过现场计算混凝土拌合 物的温度以及施工中产生的温度损失，确定浇筑混凝土4、的 硬化初始温度.在此基础上选定合理的养护方式，并计算 养护硬化时间，预测混凝土温度变化情况，从而推算混凝 土在其达到负温条件下冻结时，己具有的成熟度与强度. 若其超过受冻临界强度值，则可断定所施工的混凝土道面 不会发生受冻损坏，反之，则需优化相应冬季施工措施 （如提高混凝士出机温度，优化养护方法等），使混凝土在 负温条件前，达到受冻临界强度，以提高昆凝土服役期的 强度与抗冻性能，使其满足机场道面混凝土冬季施工的技 术要求（如图5所示）.图5天津机场第二跑道冬季施工工艺控制综上所述,根据天津机场混凝土冬季施工养护方法研 究，冬季施工混凝土的热工性能研究，混凝土受冻临界强 度与成熟度的控制以及冬5、季施工期正温养护时间的确定等 研究，可以最终确定合理的天津滨海机场第二跑道冬季施 工工艺控制流程.据此，可以指导施工单位在施工当日参 照此冬季施工工艺控制流程，根据施工当日的天气条件， 原材料温度,配合比，运距，当E1浇筑量等参数，将现场 ?昆凝土出机温度控制在合理范围内，并进一步确定施工当 口最合理的养护方式与施工工艺，从而从技术角度保证天 津滨海机场第二跑道机场道面冬季施工的质量稳定.。枷场违葱施工工艺与控制方法.我国规范规定，根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续5天低于5C时,即进入冬季施工阶段，水泥混凝 土工程应相应采取冬季施工措施.天津滨海地区的冬季施 工起讫日期大约在11月156、日至下一年的3月21日左右, 大概有将近5个月的冬季施工期.表1为天津滨海地区冬 季期间的主导风向.表1四种风向的强度表类别东北风东南风西南风西北风夏季 01646冬季 年强度值 从风向来看，天津地区在冬季期间的主导风向为西南?任惠平(中国民航机场建设集团公司)风，风速平均在3-4级左右，对冬季施工道面混凝土的养 护和保温极为不利.因此天津机场第二跑道冬季施工的实质是在自然低温， 负温环境中进行适宜的养护等措施，保证道面混凝土得以 硬化并增强.根据民用机场飞行区水泥混凝土道面面层 施工技术规范(MH5006-2002)的规定，搅拌好的混凝 土混合料铺筑到模板中时的温度应不低于1OC.根据气温 7、情况可掺人适量的早强剂或加气剂，提高混凝土的早期强 度及抗冻性.三，天津机场混凝土冬季施工养护方法确定混凝土冬季施工阶段的养护方法是冬季施工中尤为重 要的施工工艺.由规范并根据技术，经济，能源等因素，般应考虑从气温条件和结构体型条件来确定天津滨海机 场道面混凝土的冬季施工养护方法.1. 气温条件当预计养护初期平均气温Tin高于一时,应优先,.12C选用综合蓄热法.以表2作为参考.天津滨海地区冬季期间平均气温T.高于一 12C.表2按气温选择冬季施工方法表平均气温混凝土适宜的冬季施工养护T. 5（第一类方法）蓄热法12一 5C（第二类方法）综合蓄热法（第三类方法）T<12C负温养护法，广义综8、合蓄热法结构体型条件以机场道面结构体型的关键参数，表面系数M作为参考的依据（见表3）.（g3 期）20110研究结构表面系数值按下式计算：按天津机场第二跑道道面施工时,混凝土每仓宽5m,冬季施工当天施工长度100m,厚度0.4m,两端混凝土侧 面面积也计算在内，计算如下：A= 100X5+0.4X 100X2+5X2X0.4=584mV: 100x5x0.4:200mM:2.92<5表3按结构表面系数选择冬季施工方法表结构表面系数混凝土适宜的冬季施工丁艺M<5（第一类方法）蓄热法515负温养护法，广义综合蓄热法根据天津滨海地区冬季气温条件和机场道面结构体型 条件来选择混凝土的冬季施9、工养护方法，当结构表面系数 小于5,适宜采用蓄热法养护施工,但考虑到天津当地冬 季施工期温度相对较低，平均气温T.高于一 12C,因此 天津机场冬季施工养护选择第二类方法综合蓄热法，比较 适宜.四，冬季施工混凝土的热工性能研究当混凝土采用综合蓄热法进行养护时,由于环境气温 相对较低,混凝土从浇筑完毕之时开始，其温度逐渐降低， 先将降至oc,最终与环境气温相平衡.混凝土冷却的速 度主要取决于混凝土浇筑完毕时的温度，环境气温，构件 的表面系数，围护层的传热系数和水泥的放热量等因素. 按照混凝土工程冬期施工规程JGJ10497规定，当混 凝土拌合物各组成材料的温度为己知时，可根据热平衡原 理，计算混10、凝土拌合物的理论温度.当有关工艺参数确定 以后，可以得到？昆凝土从浇筑完毕之时起逐日或逐时的温 度变化.据此可以得出混凝土温度降至0C的大致时间. 选择天津滨海机场冬季施工期内平均气温较低的一天 为例(12月28日)，最低气温一 8C,西北风3级，可以 计算出混凝土温度变化情况(见表4).表4混凝土温度随时间变化情况时问(h)024681012温度时间(h) 温度(oC)3.82.81.9I.2O.6O.1 0.4由此可绘出混凝土道面在浇筑后整个冷却过程中的时 间一温度曲线，从中可得到冷却到()C的时间(如图1所示).1800 1600140012001000800赠6004002.000.011、0200混凝土温度随时问变化0510152025时间(h)图1混凝土温度随时间变化情况由此可见，通过蓄热养护法,混凝土浇筑后冷却到0C的时间在2224h左右.据此即可制定相应的养护和保 温措施，在0笆以前使混凝土达到或超过抗冻强度，从而 保证混凝土在冬季施工期的抗冻能力.五，混凝土受冻临界强度与成熟度的控制在低温条件下，抗冻临界强度是指新浇筑的混凝土在 受冻后再恢复到正常养护时，可以继续发展并达到设计指 标95%以上所需的受冻前混凝土初始强度.这是因为达到 临界强度的混凝土，其结构内部己经有相当一部分拌合水 固定到形成的水化产物中，减少了可冻自由水，毛细孔中 的水一般是难以结冰的.混凝土在达到12、临界强度时，己具 有一定的力学性能,从而具备一定的抗冻能力.仍以天津滨海机场冬季施工期内12月2813当天现场 测试数据为例，从混凝土浇筑后测温数据可以看到，实测 温度与计算温度较为接近，相差不大，说明温度计算时的 施工工艺参数选取较为符合实际现场情况.因现场施工工 艺选择蓄热法养护法，成熟度按(T+15)t计算，根据 时间间隔与平均温度，计算出现场条件和标准养护条件下 (20C)的即时成熟度(时积和).从现场即时成熟度的数 值来看，较之标养条件下的成熟度，现场条件下成熟度增长缓慢(见表5).o枷埸辽谴专题表5混凝土浇筑后测温及成熟度计算从浇筑起算养护实测养护间隔的时间平均温度fr+i5)t即13、时成熟度 (T+15)t即时成熟度Z时间(h)温度(C)t(h)T(C)(现场)(现场)(标养)(标养)0160000145602520182215024 0.42 0.2029.61483. 18405460确定受冻临界强度对混凝土的养护条件与措施十分重要,对混凝土早期的抗冻能力影响很大，因此确定受冻临界强度或临界成熟度对混凝土现场施工尤为关键.取成熟度值 代入回归公式，即得出强度与成熟度对应表（见表6）.表6强度与成熟度对应值抗折强度0（MPa）成熟度 公路水泥混凝土路面施工技术规范JTGF30-2003 中规定，混凝土路面或者桥面受冻前，其弯拉强度应达到 此冬季施工临界受冻强度（弯拉强度）应选取 l.OMPa,根据强度与成熟度对应值，此时的临界成熟度为 333,即混凝土强度至少要达到l.OMPa或成熟度达到333 强度与成熟度对应关系图2混凝土强度与成熟度对应关系时，才能受冻.因此现场养护条件和施工工艺的选择应使 混凝土达到临界强度（或临界成熟度）后,才可使混凝土 处于负温条件下（如图2所示）.六，冬季施工期正温养护时间的确定图3为现场环境下混凝土的成熟度随时间变化的曲线. 因冬季混凝土临界受冻强度（弯拉强度）为I .OMPa,根据 回归关系，临界成熟度为333,即混凝土强度至少要达到 l.OMPa或成熟度达到333之前应使混凝土处于正温条件状