拌合站混凝土溫度控制原理是將溫度感應原件埋入各種原材料的儲存?zhèn)}內，將采集的各種原材 料溫度輸入電腦，計算出拌和后混凝土的出機溫度，若計算的出機溫度高于10℃則可以拌和混凝土，若計算出的溫度低于10℃則采取水加溫，骨料加溫等手段提 高原材料溫度，以滿足溫度要求。本文結合拌合站混凝土溫度控制方法在哈齊客運專線某標段項目部冬季施工的應用，根據現場測試該法的施工工藝參數、施工方法 以及原材料的選取，并驗證其攪拌混凝土的質量。
1 工程概況
本項目位于黑龍江省哈爾濱至齊齊哈爾線屬于中溫帶亞濕潤～亞干旱大陸性季風氣候區(qū)。冬季嚴寒干燥漫長，夏季多雨涼爽，春、秋季干旱多風。由于沿線最冷月平均氣溫均低于-15℃，屬嚴寒地區(qū)。年平均氣溫4.1℃～4.7℃，極端最低溫度-36.8℃～-39.3℃，年平均風速2.9～4.0m/s，最大定時風速21.7～24.7m/s，最大積雪厚度13～24cm，最大季節(jié)凍土深度189～272cm。
根據《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》6.1.17規(guī)定，當結構物所處環(huán)境的晝夜平均氣溫（最高和最低氣溫的平均值或當地時間6時、14時及21時室外氣溫的平均值）連續(xù)3d低于5℃或最低氣溫低于-3℃時，應按冬季施工處理。
冬季施工時間初定為2009年10月下旬，安排試驗人員在每日6h、12h、21h，對溫度進行監(jiān)控，并及時做好記錄工作。根據溫度監(jiān)控記錄，確定冬季施工具體開始時間。
2 冬季施工的基本技術要求
2.1 冬季施工的各項要求
總結《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》、《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》、《關于落實冬期施工有關要求的通知》混凝土拌和站的規(guī)范要求如下：
2.1.1《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》7.0.5冬季攪拌混凝土時，混凝土出機溫度不宜低于10℃。
2.1.2拌和設備安裝在氣溫不低于10℃的廠房內。
2.1.3《鐵路混凝土工程施工技術指南》當需要對水進行加熱處理時，水的加熱溫度不宜高于80℃。當骨料不加熱時，水可加熱至80℃以上，但攪拌時應先投入骨料和已加熱的水，拌勻后再投入水泥。
2.1.4當加熱水尚不能滿足要求時，可將骨料均勻加熱，其加熱溫度不應高于60℃.
2.2 冬季混凝土施工對原材料的要求
水泥：選用水泥強度等級32.5級以上的硅酸鹽水泥，其技術質量符合國家和鐵路客運專線現行規(guī)范的有關規(guī)定。
細骨料：采用級配良好的硬質、潔凈的中砂，不含有冰塊、雪團，貯備場地選擇地勢較高，不積水的地方。
粗骨料：采用級配良好，硬質、潔凈、強度較高、抗凍融的粗骨料，并存放在地勢較高，不積水的地方。
外加劑：采用具有防凍效果的多功能復合外加劑，外加劑必須經試驗室檢驗并試配驗證質量合格、性能穩(wěn)定的產品。
2.3 混凝土成型期間的規(guī)范要求
2.3.1《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》規(guī)定，混凝土的入模溫度不低于5℃。
2.3.2新澆注與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質間的溫差不大于15℃。
3 混凝土拌合站原材料的保溫、加熱措施
3.1安排試驗室技術人員一名、拌和站管理人員一名，密切跟蹤記錄天氣、溫度，及時掌握氣象變化情況。
3.2按照冬季施工要求，在進行混凝土配合比設計時，要考慮適當縮短混凝土的初凝時間，提高混凝土的早期強度等因素。
3.3粗細骨料的保溫措施。拌和站粗細骨料大棚實行全部封閉，在大棚內使用暖氣地熱的方式加熱，地熱管采用六寸日豐管或鋼管，間距按0.5m左右布設。并備碘鎢燈、電暖風，保證暖棚內砂石料在清洗篩選后，表面不結冰及形成凍塊。根據熱工計算，保證骨料在混凝土出機溫度不低于10℃的情況下進行投放。砂石料大棚供熱管道布置見下圖。
3.4外加劑儲存罐采用土工布、電熱毯包裹一層，外面包裹塑料泡沫保溫層的方式，保溫為主，若溫度低于-10℃，采用電熱毯加溫的形式，保證外加劑的正常使用。
3.5水溫加熱。水溫加熱是保證混凝土的出機溫度滿足驗標要求的重要保證，因此對拌和站水溫加熱及保溫采用多種方法。
3.5.1每個拌和站配置1臺蒸汽鍋爐，將蒸汽管道通入拌和站水池內，利用熱蒸汽對拌和水進行加熱，水的加熱溫度不宜高于80℃。
3.5.2在水池外搭設彩鋼棚，減少水溫不散失。
3.5.3對拌和站的上水管道進行包裹，進一步減少水投放前的熱量散失。
3.6外加劑保溫措施。將外加劑桶放置在砂石料的采暖棚內，保證外加劑性能的穩(wěn)定。
4 混凝土攪拌
拌和樓使用碘鎢燈等加溫設備進行加熱，最大限度避免熱量散失?；炷翑嚢钑r應先投入骨料和已加熱的水，攪拌均勻后再投入水泥。當加熱水不能滿足要求時，可將骨料均勻加熱，以保證混凝土出機溫度。攪拌混凝土前及停止攪拌后，用熱水沖洗攪拌機鼓筒。
混凝土攪拌時間宜較常溫施工延長50%左右,冬季混凝土的攪拌時間每盤不少于180s。
骨料投放工藝流程圖
5 溫度控制方案
為保證冬季施工期間混凝土出機溫度高于10℃，拌和站制定了一套混凝土溫度管理辦法。主要原理是將溫度感應原件埋入各種原材料的儲存?zhèn)}內，將采集的各種原材料溫度輸入電腦，計算出拌和后混凝土的出機溫度，若計算的出機溫度高于10℃則可以拌和混凝土，若計算出的溫度低于10℃則采取水加溫，骨料加溫等手段提高原材料溫度，以滿足溫度要求。
5.1集各種材料的溫度。將溫控原件分別埋入拌和樓三個集料倉內，拌和前對水泥、砂、石子、水進行測溫。將測量結果通過數顯儀顯示在拌和站操作間內。
5.2將對應溫度輸入已制作好的簡易電腦程序中，利用熱工計算公式，自行計算出混凝土的拌和溫度
5.2.1冬期砼拌和物熱工計算
5.2.1.1計算資料如下
T0——砼拌和物的理論溫度(℃)；
Ww、Wc、Ws、Wg——水、水泥、砂、石的用量（kg）；
Tw、Tc、Ts、Tg——水、水泥、砂、石的溫度（℃）；
Ps、Pg——砂、石的含水率（%）；
C1、C2——水的比熱容（kJ/kg.K）及熔解熱（kJ/kg）。
當骨料溫度＞0℃，C1=4.2，C2=0；
當骨料溫度≤0℃，C1=2.1，C2=335。
取1m3混凝土，Ww=146kg，Wc=200kg，Ws=825kg，Wg=1052kg。
Tw=60℃，Tc=5℃，Ts=5℃，Tg=5℃。Ps=5％，Pg=1％。
5.2.1.2計算公式及結果
砼拌和物的理論溫度
T0=[0.9(WwTc+WsTs+WgTg)+4.2Tw(Ww-PsWs-PgWg)+C1(PsWsTs+PgWgTg)-C2(PsWs+PgWs)]÷[4.2Ww+0.9(Wc+Ws+Wg)]
=[0.9×(200×5+825×5+1052×5)+4.2×60(146-0.05×825-0.01×1052)+4.2×(0.05×825×5+001×1052×5)-0×(0.05×825+0.01×1052)]÷[4.2×146+0.9×(200+825+1052)]
=(9346.5+23745.96+1087.2+0)÷2482.5=13.8℃
砼出機溫度
T1=T0-0.16（T0-Tb）=13.8-0.16×(13.8-5)=12.4℃
T1——砼出機溫度（℃）；
Tb——攪拌機棚內溫度（℃）。取Tb=5℃
砼運輸至澆筑成型時溫度
T2=T1-(tα+0.032n)(T1-Ta)
=12.4-(0.25×0.5+0.032×1)(12.4-5)=11.2℃
T2——砼運輸至澆筑成型時溫度（℃）；
t——砼運輸至澆筑完成的時間（℃）；取t=0.5h
n——砼周轉次數；取n=1
Ta——砼運輸時的環(huán)境溫度（℃）；取Ta=5℃
α——溫度損失系數，當用混凝土攪拌運輸車時，α=0.25。
溫度降低后的砼溫度計算
取Tc=Tg=-5℃,Ts=40℃,Tb=8℃,Ta=-5℃。
在其他條件不變的情況下，根據上述公式：
則T0=13.9℃,T1=13℃,T2=10.2℃。
取Tc=Tg=-19℃,Ts=50℃,Tb=8℃,Ta=-19℃。
在其他條件不變的情況下，根據上述公式：
則T0=10.8℃,T1=10.3℃,T2=5.7℃。
5.3根據計算結果進行判定，若計算結果表明拌和后的混凝土溫度復核驗標要求，那么可立刻進行混凝土拌和，若計算結果表明拌和后的溫度不能達到驗標要求，通過水加溫等手段提高各原材料溫度，重新進入下一道工序。
拌和站保溫措施圖
工藝流程圖
6 結論
1)當需要對水進行加熱處理時，水的加熱溫度不宜高于80℃。當骨料不加熱時，水可加熱至80℃以上，但攪拌時應先投入骨料和已加熱的水，拌勻后再投入水泥。當加熱水尚不能滿足要求時，可將骨料均勻加熱，其加熱溫度不應高于60℃。
2)混凝土攪拌時間宜較常溫施工延長50%左右,冬季混凝土的攪拌時間每盤不少于180s。
3）當保證水溫60℃、攪拌機棚內溫度8℃、砂溫度50℃、運輸時間0.5h，到達施工現場澆注砼溫度5.7℃＞5℃滿足設計及規(guī)范要求時，水泥和碎石最低溫度可為-19℃，運輸時的最低環(huán)境溫度可為-19℃。所以當運輸時間加長、外界環(huán)境氣溫改變時，可按照冬期砼拌和物熱工計算公式反推自行調整水、砂、粗骨料的溫度（溫度在規(guī)范內），經測試結果表明試拌合站攪拌砼的質量及溫度滿足設計要求。
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