聚氨酯喷涂快速全封闭蓄热技术在高架现浇梁冬期施工中的应用

北京通州文化旅游区日新路（京哈高速北侧路~万盛南街）23号桥跨萧太后河分洪渠，全桥长96?m，全宽50?m，桥梁面积4800?m，在0至1轴间有6?m宽混凝土导流明渠以便河流通水。现浇预应力混凝土连续箱梁分两幅布置，采用单箱五室截面，跨径为3×32?m，单幅1次性连续浇筑含阻锈剂的抗渗W6级C50混凝土1?760?m3，混凝土在冬期施工。

1　施工要求

现浇梁采用满堂盘扣支架与工字钢门洞综合支架体系，支架高7?m。冬期施工时，若利用支架搭设暖棚，受北京地区冬季风力较强影响，支架覆盖篷布后阻风面积大，会影响支架稳定；因暖棚空间大导致篷布接缝多，增设出入口也会影响保温效果；搭设需较多材料和人力，投入较大且工期较长；暖棚内使用暖风炮加温也存在火灾隐患。

通过对比分析，采用箱室内暖风炮加热、顶板棉被覆盖与发泡聚氨酯喷涂外模保温的方法进行混凝土养护（图1）。

图1 现浇梁混凝土保温方式

2　施工工艺

2.1　箱梁外模及板肋聚氨酯喷涂保温

2.1.1　施工准备

按冬期施工要求作业地点温度不得低于5?℃。基层须清理干净，不得有尘土、杂物、油污。基层必须干燥，不得有积水潮湿；现场准备聚氨酯喷涂设备所用5芯电缆线及标准三级配电箱。施工前生产、技术、质量人员应熟悉图纸，掌握工程做法；技术部门编制专项施工方案并对项目部管理人员进行方案交底；生产部门组织作业人员进行交底。施工前在现场做实体现场样板，经各方验收后方可开始正式施工。

2.1.2　设备调试

喷涂设备接电检查，主机及附属设备所需的总电流约为30?A，调试时应注意调节主机和空压机的接电相位。

2.1.3　喷涂作业

聚氨酯采用连续多遍喷涂工艺，在梁体浇筑前3?d完成，以充分发泡，确保保温效果。将喷涂设备管线及喷枪运至梁体作业面，聚氨酯的2种原料组合聚醚和异氰酸酯配合比为1∶1，经由管线输送到喷枪，2种原料的混合液体喷涂到箱梁外模及板肋后1~2?s立即开始反应发泡；定型并达到预定强度的时间为10~20?s，每遍喷涂间隔15~20?s，每层发泡厚度为10~20?mm，达到70?mm厚度需喷涂4~5遍。

采用GB 50404—2017《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》中III型喷涂硬泡聚氨酯，其性能见表1。

表1 聚氨酯性能参数

2.1.4　厚度检测

喷涂层厚度允许偏差为±5?mm，每100?㎡抽查1个点，测量平均厚度。采用针刺法检测，喷涂完成3~4遍即可进行初步测量，如未达到要求厚度可加喷1~2遍，直至达到设计要求的厚度70?mm。为不影响发泡聚氨酯整体保温效果，扎刺后表面应再加喷一遍。

2.1.5　成品保护

聚氨酯喷涂层不得随意开凿孔洞，严禁重物锐器冲击保温面。地面铺设钢筋时不得直接抛扔，钢筋铺设后不得在聚氨酯涂层上硬拉硬推。

2.2　箱梁内室暖风炮保温水箱保温、保湿措施

在每跨梁体的中、边箱室顶板上（若将暖风炮设置在箱室内存在火灾隐患）设3个30?kW暖风炮，单幅共设置12个暖风炮，通过进人孔利用热风进气管对箱室内进行加热保温，同时在热风进气管下方设置60?mm×60?mm×60?mm水箱进行水蒸气保湿以防热空气对吹混凝土造成开裂，经箱室间 ?100，间距3?m的通风孔散发热量，使箱室内温度保持在10?℃ 左右。

2.3　箱梁表面土工织物薄膜覆盖保温保湿

箱室逐个浇筑完毕后，需及时在顶板表面覆盖两布一膜土工织物，以减少顶板混凝土水分损失，再覆盖1层棉被，用于减少顶板混凝土热量散失。每层土工织物和棉被搭接宽度均不得不少于30?cm，以确保保温保湿效果。最后用方木压住棉被防止被风刮起。

3　测温要求

3.1　大气温度测量

在0轴桥台西侧及3轴桥台东侧各设1个百叶窗，测温箱应远离热源，设在距地面以上1.5?m通风处。每天8∶00, 14∶00, 20∶00, 2∶00左右进行记录，为确定浇筑混凝土时间和调整冬施保温措施提供参考。

3.2　混凝土出罐温度测量

待混凝土罐车倾倒出一半混凝土时，将电子测温仪的探测棒伸入混凝土内50?mm，保持10?s后读取显示屏上的数据。测读每车混凝土的出罐温度，出罐温度应不低于10?℃。

3.3　混凝土入模温度测量

浇筑混凝土时，用电子测温仪测读混凝土的入模温度，入模温度应不低于5?℃。

3.4　混凝土实体测温

混凝土实体温度使用预埋温度传感器测量。混凝土实体测温点按箱室，分别布置在端横梁和中横梁的边梁腹板及每跨箱室按梅花形布置在顶板、底板和腹板厚度的1/2处；箱室测温点按箱室设置，分别布置在两侧边梁箱室内。每昼夜定点定时检查4次。在8∶00, 14∶00, 20∶00, 2∶00左右进行测温并记录。

4??质量控制要点

（1）箱室内应有一定湿度（不得有失水现象），若湿度过低应向箱梁箱室内洒水。箱室内温度应不低于10?℃，每隔4~6?h测量1次，每昼夜测温不少于4次，混凝土达到受冻临界强度后可停止测温。当温度低于5?℃时应增加暖风炮数量。

（2）混凝土养护期间应安排专人管理暖风炮、水箱及土工织物和棉被覆盖，尤其是进入口和土工织物与棉被的接缝应及时覆盖保温，防止风口部位的混凝土受冻。

（3）若因抢工期需早日张拉或拆除支架，宜在 端、中横梁处覆盖1层电热毯进行加热，以确保尽快满足预应力张拉的强度要求。

（4）选择白天气温较高时段（9∶00~17∶00）浇筑混凝土，混凝土初凝后应立即覆盖塑料薄膜和防火岩棉被，棉被上铺方木（按横桥向间距4?m设置）压盖，确保混凝土不受冻。

5??停止保温措施的条件

本工程在GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定的同条件养护试件数量基础上，增设2组同条件养护试件，一组用于检查混凝土受冻临界强度，另一组（或一组以上）则用于检查拆除模板或拆除支撑或负温转常温后的强度检 查等。

（1）混凝土内部温度与表面温度、表面温度与外部温度之差应不得超过15?℃，须待混凝土冷却至5℃以下后方可拆模。

（2）当环境温度为–8~?–5?℃时，拆模板时间不少于48?h；当环境温度为–12~?–8?℃时，拆模板时间不少于72?h。

（3）考虑到本工程混凝土有W6级抗渗要求，故混凝土强度达到受冻临界强度（即不小于设计强度50%）时方可拆除保温设施。

6　箱室内暖风炮数量计算

计算箱梁内设置的暖风炮数量则，室外平均温度Ta= –10?℃，箱梁内平均温度Tb=10℃，箱梁为5仓室结构，单仓宽3.6?m，长14?m，高1.1?m，按图纸要求箱梁内部距梁顶0.8?m，每隔3?m设置 ?100透气孔。箱梁混凝土顶板厚0.25?m，底板厚0.22?m、腹板厚0.5?m，平均厚度按最薄处0.22?m计算。

箱梁原计划使用30?kW暖风炮，为增强加热效果，经计算，在每跨梁体中、边箱室顶板上设3个30?kW暖风炮，单幅共设置12个暖风炮。

7　施工管理措施

（1）箱室内安装温度及湿度计，每天记录室内外温度及湿度变化。

（2）养护期间温度不得低于防冻剂规定的温度（本工程为–10?℃），为利于强度增长，将养护温度控制在10?℃。

（3）在未达到规定强度以前每至少测量4次，每次测量时间不少于3?min。

（4）现场安排专职测温员，由技术部和质量部负责实施。所有测量及检验结果均填入记录，夜间由值班人员测量温度，并于次日上午向技术负责人 汇报。

8　质量保证措施

（1）所用材料须符合设计要求的品种规格并符合相应的质量标准，材料应有检验报告、合格证及复试检测报告。

（2）施工前由技术负责人向班组操作人员进行技术交底，使操作人员心中有数，避免出现差错。各部位发泡做法应符合设计要求。

（3）施工时质检员应随时有序地进行检查，若发现破损或扎坏处应及时组织人员进行修补，避免产生隐患。

（4）所有工序每完成一步均由专人检查验收，合格后方可进行下一工序施工。

（5）混凝土浇筑后应使用土工织物及时覆盖裸露表面。边角和棱角保温层厚度应增加2~3倍。养护期间混凝土应防风防失水。

（6）养护期间测量温度应有专人负责，并及时记录。

（7）提前配备各种冬期施工所需物资，以备现场随时使用。

9　安全保证措施

（1）使用喷涂设备进行喷涂作业时应熟悉设备保养规则及安全操作规程。

（2）由于喷涂施工时原料会产生热量且会发生飞溅，故施工人员须穿戴防护用品，做好个人保护；由于喷涂时产生的气雾会刺激呼吸道，故施工人员应佩戴经认证的呼吸设备。

（3）任何时候、任何情况下喷枪口不能朝向有人的方向。

（4）暖风炮应设专人管理，易燃物品应远离热源，定期检查更换消防器材，完善消防组织；风雪后应及时检查暖风炮，及时清扫暖风炮上的积水、 积雪。

（5）认真落实冬季五防（防水、防冻、防滑、防 毒、防触电）措施，禁止使用明火取暖，用火点应设专人看护，防止火星落在易燃物上。配备灭火器，杜绝火灾隐患。

（6）混凝土浇筑前应提前检查模板、钢筋和预埋件，清理梁内冰块，积雪、马道和脚手架应保证使用安全，人员行走处均应铺设竹架板或木板且不应积有冰雪，以防伤人，重要部位还需铺设防滑草帘。

（7）冬季现场作业人员严禁以棉帽代替安 全帽。

10　结束语

北京通州区日新路23号桥超高支架现浇梁冬期施工中，通过采用聚氨酯喷涂保温外模，暖风炮及水箱保温保湿箱室，土工织物及棉被保温保湿顶板的聚氨酯喷涂快速全封闭蓄热冬施工艺，确保了保温保湿效果，避免了冬期施工对混凝土造成的不利影响，优质、高效地完成了现浇梁冬期施工。