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[摘 要]节段预制拼装法是利用移动支架造桥机拼装预制节段，墩顶原位张拉，采用先“化整为零”后“集零为整”的一种施工方法。其施工技术原理是通过将一孔混凝土梁分成若干段，先预制节段，然后用接缝现浇（俗称湿接缝）或涂胶（俗称干接缝）将节段连接在一起，借助预应力作用于混凝土节段上的压力，使各节段形成整体结构。由于湿接缝混凝土自身的特点，环境温度对其施工质量影响极大，严寒地区冬季施工的混凝土，为满足进度要求，必须采取措施使混凝土强度能够较快增长，确保水化反应顺利进行，同时确保混凝土受冻前尽快达到其抵抗冻害的临界强度。通过研究试验新研制的保温板对混凝土的冬期施工养护效果明显，施工操作更加安全便捷，节约能源，清洁无污染，对混凝土冬期施工工程有推广价值。
[关键词]节段拼装梁;湿接缝;保温模板;研制
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0080-02
Development of thermal insulation formwork for wet joint of segmental assembling beam
Zhuhaiyan
（China Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co.， Ltd，102600）
[Abstract]Segmental prefabrication assembly method is a construction method of assembling prefabricated segments by moving bracket bridge-building machine， tensioning pier top in situ， adopting "turning whole into zero" first and "gathering zero into whole". The construction technology principle is to divide a concrete beam into several sections， prefabricate the sections， and then connect the sections with the joint cast-in-situ （commonly known as wet joint） or glue （commonly known as dry joint）. With the help of prestressing force acting on the concrete section， the whole structure of each section is formed. Because of the characteristics of wet joint concrete， the environmental temperature has a great influence on its construction quality. In order to meet the progress requirement， measures must be taken to increase the strength of concrete， ensure the smooth hydration reaction， and ensure that concrete can resist frost damage as soon as possible before freezing. The critical strength. Through the research and test， the newly developed thermal insulation board has obvious effect on the winter construction of concrete， and the construction operation is more safe and convenient， energy saving， clean and pollution-free. It is worth popularizing for the winter construction of concrete.
[Keywords]Segmental assembling beam Wet joint Heat preservation formwork Development;keyword1; keyword2; keyword3; keyword4
1 前言
節段预制拼装法是利用移动支架造桥机拼装预制节段，墩顶原位张拉，采用先“化整为零”后“集零为整”的一种施工方法。其施工技术原理是通过将一孔混凝土梁分成若干段，先预制节段，然后用接缝现浇（俗称湿接缝）或涂胶（俗称干接缝）将节段连接在一起，借助预应力作用于混凝土节段上的压力，使各节段形成整体结构。
基于湿接缝混凝土自身的特点，环境温度对其施工质量影响极大，严寒地区冬季施工的混凝土，为满足进度要求，必须研制一种保温模板使混凝土强度能够较快增长，确保水化反应顺利进行，同时确保混凝土受冻前尽快达到其抵抗冻害的临界强度。
2 热源及保温材料比选
2.1材料选取原则
（1）材料轻，利于减轻保温板的重量。（2）能源采用利用效率高，方便控制。（3）保温材料安全不易燃。（4）保温效果好。
2.2材料选定 （1）模板结构。湿接缝模板通常采用木模板和钢模板。木模板的优点是质量轻易制作和安装，缺点是易变性、破损、湿接缝混凝土外观不光润;钢模板的优点模板牢固耐用，浇筑湿接缝混凝土表面美观，重复利用率高，缺点是材料相对木模板较重。本模板要具有加热、保温养护、不易变性、耐高温的特点，综合考虑采用钢模板。
（2）热源。热源的形式有三种：热水管、水蒸汽、电热带。热水和蒸汽的优点是常用工艺简单、易操作、易实现，缺点是能源利用率低，污染环境，混凝土的冻保证率低。电热带的优点是能源利用率高、清洁、自动化程度高、容易与钢模板融合为一体制作成模块，缺点是无使用先例缺乏经验。综合考虑采用自限温电加热带。
（3）保溫材料。常用的保温材料有三种：挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）简称挤塑板、膨胀聚苯乙烯泡沫板（EPS）简称橡塑板、泡沫混凝土砌块。泡沫混凝土砌块导热系数相比挤塑板和橡塑板较大，并且泡沫混凝土砌块比较重容易破损。挤塑板与橡塑板相比导热系数小，抗压强度高、系统刚度高等优点。但是橡塑板存在透气性差、表面光滑、易于翘曲变性、价格昂贵等因素。综合考虑选择橡塑板作为保温材料。
3保温板结构设计
模板制作成1m×1m的标准块，每块模板的重量在50kg以内，模板间螺栓连接。
模板外侧盘绕粘贴中温型功率为45w的电热带，遇加劲肋或方木时开孔。
保温板采用橡胶绝热，导热系数≤0.03w/（m.k），阻燃性能较好，不透气、防风、基本不吸水。模板加劲肋空挡内填充2层2cm的橡塑板（内层），内层橡塑板和加劲肋外侧再粘贴1层1cm厚的外侧橡塑板，橡塑板与橡塑板、加劲肋之间采用橡塑专用胶水（或发泡聚氨酯喷涂）补缝，内外层橡塑板拼接时把接缝错开。
保温模板四周采用方木分边，模板上所有方木开孔与加劲肋上的预留孔之间用螺栓、铁钉或铁丝连接固定，加劲肋预留孔眼直径为10mm。
钢模板加劲肋一次重要增设方木块，方木块与中间加劲肋上的预留孔（直径为10mm）进行栓接或用铁钉钉牢。
橡塑板和加劲肋外侧采用0.5mm的薄铁皮覆盖，中长大头钉把薄铁皮钉到模板四周和模板中部的方木块上，起到保护橡塑板和挡风的作用。
4新型保温板现场实验
4.1准池铁路大沙沟特大桥现场气候条件
准塑线大沙沟特大桥9*64+1*48m双线预应力混凝土箱梁位于山西省境内。根据当地气候特点，本工程冬期施工时间除执行国家规范的具体规定外，大沙沟特大桥的冬期施工时间原则上应为2012年11月～2013年3月，且注意上述时间范围之外的气温突降，以便采取临时应急冬施措施。
4.2新型湿接缝保温模板制作及安装
在前期保温模板工厂模拟实验成功的基础之上，依据实验保温模板的结构形式，按照准朔线大沙沟特大桥节段拼装梁湿接缝的几何尺寸制作了一套湿接缝保温模板，2013年2月份进行了湿接缝保温板的现场实验。
4.3热功计算
热量损失主要分三种形式：导热，热对流，热辐射。
1、保温板耗热量计算
此模板共有方木、橡塑板和外板三层。
依据GB-T19518.2-2004，保温板单位内的耗热量按下列公式计算
Q0=Q1+Q2
其中：Q0：保温板总耗热量
Q1：通过防护结构各部位的散热量之和
Q2：混凝土内部空气热对流耗热量
由于考虑到试验期间浇注的混凝土为实心混凝土，所以此处我们考虑
Q2=0 Q1=
其中：A：防护结构的总面积;
K：围护结构的传热系数，按下式计算：
d1……dn：防护各层的厚度;
λ1……λn：防护各层的导热系数;
Tb：保温板内气温;
Ta：环境气温。
侧保温板传热面积
A侧=bh=0.6m×1m=0.6m2
保温板内侧温度维持在30℃，环境温度取-30℃时，保持温差60摄氏度，对应的保温板耗热量。
Q1==1.2×0.7155×（30-（-30））=51.516W
2、侧面混凝土的热耗量
混凝土传热层厚度取20mm，导热系数
=7.633
外侧混凝土温度保持10℃左右，则混凝土耗热量为
=1×7.633×（30-10）=152.66W
3、加热带布置长度
依据规范GB-T19518.2-2004内保险数据为1.1-1.25，加热带所产生的热量应该满足于外侧混凝土和保温板的耗热量，散热综合保险系数取1.2，即：
=1.2×（51.516+245.01）=245.011W
电热带的线性功率取45W/m，热损失系数取0.9，则所需电热带长度为
试验实际布置电热带长度为7.0m>6.05m
4、保温板温度对照
4.4数据分析
1）前1～2个小时温度上升速度较快，原因是砼的入模温度较高30多摄氏度，各测温探头有个瞬间升温过程，与模型试验温度数据规律一致。
2）从第1日4点砼水化热开始后为双热源（变热源砼水化热、恒热源电热带）共同加温状态。从实验数据可以看出各部分温度为：顶板砼心部温度>底板砼心部温度>左（右）侧内模保温板内温度>左（右）侧外模保温板内温度>左（右）侧腹板砼心部温度>底模板保温板内温度>环境温度。 3）通过升温曲线的斜率可以分析各部分现浇砼水化热反应情况。
4）从湿接缝各部分混凝土曲线斜率变化可以看出，砼在水化热反应消退之前温度曲线显示为升温趋势，并由双热源的动态热平衡开始转换为仅有保温板提供恒热源静态热平衡转变。
5.）从湿接缝各部分温度趋势可以看出，各部分温度曲线动态趋近一个中间温度，高温砼向电热带温度趋近，低温砼也向电热带温度趋近。
5结束语
通过研究试验新研制的保温板对混凝土的冬期施工养护效果明显，施工操作更加安全便捷，节约能源，清洁无污染，对混凝土冬期施工工程有推广价值。当然也发现了部分不足：首先采用的钢模板重量较大，现场固定和校核模板不方便，后续可以对模板的机构进行再优化，尽量降低模板重量。其次整个实验过程耗电量比较大，为减少耗电量可以采用数字控制电压的方式，即用单片机、传感器组成的PLC系统对模板内部温度进行控制。热工计算结果是以一些经验公式为基础的，计算结果以及电热带布置偏于保守，缺乏更加系统准确的给热系数以及混凝土自身的给热系数适用厚度，还需要更多科研实验去研究总结，能够为保温模板的研制提供依据。
参考文献
[1]李华.节段拼装梁湿接缝混凝土冬季施工温度控制技术[J].北京：铁道标准设计，2011年08期.
[2]杨元春.ZX32m/900t造桥机预制节段拼装客运专线预应力混凝土箱梁施工技术[J].北京：铁道建筑技术，2009（2）.
[3]李亮.节段预制拼装桥梁湿接缝混凝土冬季施工裂缝控制[J].北京：建筑知识：学术刊，2013（9）.
[4]项玉璞.冬季施工手册[M].北京：中国建筑T业出版社，1998.
[5]铁道科学研究院.TZ210-2005铁路混凝土工程施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2005.
[6]中华人民共和国铁道部.客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准[S].北京：中国铁道出版社，2006.
[7]中华人民共和国铁道部.铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2004.
[8]中华人民共和国铁道部.高速铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2010.
[9]中华人民共和国铁道部.高速铁路桥涵工程施工技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2015.
[10]沈悦.京津城际铁路2号梁场冬季施工温度控制原则[J].铁道建筑技术，2008（S1）.
[11]李建涛.利用商洛钼尾矿制备混凝土保温砌块的试验研究[J].新型建筑材料，2015（42）.
[12]胡伦坚.混凝土保温幕墙技术研究与应用[J].新型建筑材料，2013（44）.
作者简介
朱海燕（1983-），女，山東省潍坊市，高级工程师，硕士研究生，桥梁结构设计理论与施工控制.
[关键词]节段拼装梁;湿接缝;保温模板;研制
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0080-02
Development of thermal insulation formwork for wet joint of segmental assembling beam
Zhuhaiyan
（China Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co.， Ltd，102600）
[Abstract]Segmental prefabrication assembly method is a construction method of assembling prefabricated segments by moving bracket bridge-building machine， tensioning pier top in situ， adopting "turning whole into zero" first and "gathering zero into whole". The construction technology principle is to divide a concrete beam into several sections， prefabricate the sections， and then connect the sections with the joint cast-in-situ （commonly known as wet joint） or glue （commonly known as dry joint）. With the help of prestressing force acting on the concrete section， the whole structure of each section is formed. Because of the characteristics of wet joint concrete， the environmental temperature has a great influence on its construction quality. In order to meet the progress requirement， measures must be taken to increase the strength of concrete， ensure the smooth hydration reaction， and ensure that concrete can resist frost damage as soon as possible before freezing. The critical strength. Through the research and test， the newly developed thermal insulation board has obvious effect on the winter construction of concrete， and the construction operation is more safe and convenient， energy saving， clean and pollution-free. It is worth popularizing for the winter construction of concrete.
[Keywords]Segmental assembling beam Wet joint Heat preservation formwork Development;keyword1; keyword2; keyword3; keyword4
1 前言
節段预制拼装法是利用移动支架造桥机拼装预制节段，墩顶原位张拉，采用先“化整为零”后“集零为整”的一种施工方法。其施工技术原理是通过将一孔混凝土梁分成若干段，先预制节段，然后用接缝现浇（俗称湿接缝）或涂胶（俗称干接缝）将节段连接在一起，借助预应力作用于混凝土节段上的压力，使各节段形成整体结构。
基于湿接缝混凝土自身的特点，环境温度对其施工质量影响极大，严寒地区冬季施工的混凝土，为满足进度要求，必须研制一种保温模板使混凝土强度能够较快增长，确保水化反应顺利进行，同时确保混凝土受冻前尽快达到其抵抗冻害的临界强度。
2 热源及保温材料比选
2.1材料选取原则
（1）材料轻，利于减轻保温板的重量。（2）能源采用利用效率高，方便控制。（3）保温材料安全不易燃。（4）保温效果好。
2.2材料选定 （1）模板结构。湿接缝模板通常采用木模板和钢模板。木模板的优点是质量轻易制作和安装，缺点是易变性、破损、湿接缝混凝土外观不光润;钢模板的优点模板牢固耐用，浇筑湿接缝混凝土表面美观，重复利用率高，缺点是材料相对木模板较重。本模板要具有加热、保温养护、不易变性、耐高温的特点，综合考虑采用钢模板。
（2）热源。热源的形式有三种：热水管、水蒸汽、电热带。热水和蒸汽的优点是常用工艺简单、易操作、易实现，缺点是能源利用率低，污染环境，混凝土的冻保证率低。电热带的优点是能源利用率高、清洁、自动化程度高、容易与钢模板融合为一体制作成模块，缺点是无使用先例缺乏经验。综合考虑采用自限温电加热带。
（3）保溫材料。常用的保温材料有三种：挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）简称挤塑板、膨胀聚苯乙烯泡沫板（EPS）简称橡塑板、泡沫混凝土砌块。泡沫混凝土砌块导热系数相比挤塑板和橡塑板较大，并且泡沫混凝土砌块比较重容易破损。挤塑板与橡塑板相比导热系数小，抗压强度高、系统刚度高等优点。但是橡塑板存在透气性差、表面光滑、易于翘曲变性、价格昂贵等因素。综合考虑选择橡塑板作为保温材料。
3保温板结构设计
模板制作成1m×1m的标准块，每块模板的重量在50kg以内，模板间螺栓连接。
模板外侧盘绕粘贴中温型功率为45w的电热带，遇加劲肋或方木时开孔。
保温板采用橡胶绝热，导热系数≤0.03w/（m.k），阻燃性能较好，不透气、防风、基本不吸水。模板加劲肋空挡内填充2层2cm的橡塑板（内层），内层橡塑板和加劲肋外侧再粘贴1层1cm厚的外侧橡塑板，橡塑板与橡塑板、加劲肋之间采用橡塑专用胶水（或发泡聚氨酯喷涂）补缝，内外层橡塑板拼接时把接缝错开。
保温模板四周采用方木分边，模板上所有方木开孔与加劲肋上的预留孔之间用螺栓、铁钉或铁丝连接固定，加劲肋预留孔眼直径为10mm。
钢模板加劲肋一次重要增设方木块，方木块与中间加劲肋上的预留孔（直径为10mm）进行栓接或用铁钉钉牢。
橡塑板和加劲肋外侧采用0.5mm的薄铁皮覆盖，中长大头钉把薄铁皮钉到模板四周和模板中部的方木块上，起到保护橡塑板和挡风的作用。
4新型保温板现场实验
4.1准池铁路大沙沟特大桥现场气候条件
准塑线大沙沟特大桥9*64+1*48m双线预应力混凝土箱梁位于山西省境内。根据当地气候特点，本工程冬期施工时间除执行国家规范的具体规定外，大沙沟特大桥的冬期施工时间原则上应为2012年11月～2013年3月，且注意上述时间范围之外的气温突降，以便采取临时应急冬施措施。
4.2新型湿接缝保温模板制作及安装
在前期保温模板工厂模拟实验成功的基础之上，依据实验保温模板的结构形式，按照准朔线大沙沟特大桥节段拼装梁湿接缝的几何尺寸制作了一套湿接缝保温模板，2013年2月份进行了湿接缝保温板的现场实验。
4.3热功计算
热量损失主要分三种形式：导热，热对流，热辐射。
1、保温板耗热量计算
此模板共有方木、橡塑板和外板三层。
依据GB-T19518.2-2004，保温板单位内的耗热量按下列公式计算
Q0=Q1+Q2
其中：Q0：保温板总耗热量
Q1：通过防护结构各部位的散热量之和
Q2：混凝土内部空气热对流耗热量
由于考虑到试验期间浇注的混凝土为实心混凝土，所以此处我们考虑
Q2=0 Q1=
其中：A：防护结构的总面积;
K：围护结构的传热系数，按下式计算：
d1……dn：防护各层的厚度;
λ1……λn：防护各层的导热系数;
Tb：保温板内气温;
Ta：环境气温。
侧保温板传热面积
A侧=bh=0.6m×1m=0.6m2
保温板内侧温度维持在30℃，环境温度取-30℃时，保持温差60摄氏度，对应的保温板耗热量。
Q1==1.2×0.7155×（30-（-30））=51.516W
2、侧面混凝土的热耗量
混凝土传热层厚度取20mm，导热系数
=7.633
外侧混凝土温度保持10℃左右，则混凝土耗热量为
=1×7.633×（30-10）=152.66W
3、加热带布置长度
依据规范GB-T19518.2-2004内保险数据为1.1-1.25，加热带所产生的热量应该满足于外侧混凝土和保温板的耗热量，散热综合保险系数取1.2，即：
=1.2×（51.516+245.01）=245.011W
电热带的线性功率取45W/m，热损失系数取0.9，则所需电热带长度为
试验实际布置电热带长度为7.0m>6.05m
4、保温板温度对照
4.4数据分析
1）前1～2个小时温度上升速度较快，原因是砼的入模温度较高30多摄氏度，各测温探头有个瞬间升温过程，与模型试验温度数据规律一致。
2）从第1日4点砼水化热开始后为双热源（变热源砼水化热、恒热源电热带）共同加温状态。从实验数据可以看出各部分温度为：顶板砼心部温度>底板砼心部温度>左（右）侧内模保温板内温度>左（右）侧外模保温板内温度>左（右）侧腹板砼心部温度>底模板保温板内温度>环境温度。 3）通过升温曲线的斜率可以分析各部分现浇砼水化热反应情况。
4）从湿接缝各部分混凝土曲线斜率变化可以看出，砼在水化热反应消退之前温度曲线显示为升温趋势，并由双热源的动态热平衡开始转换为仅有保温板提供恒热源静态热平衡转变。
5.）从湿接缝各部分温度趋势可以看出，各部分温度曲线动态趋近一个中间温度，高温砼向电热带温度趋近，低温砼也向电热带温度趋近。
5结束语
通过研究试验新研制的保温板对混凝土的冬期施工养护效果明显，施工操作更加安全便捷，节约能源，清洁无污染，对混凝土冬期施工工程有推广价值。当然也发现了部分不足：首先采用的钢模板重量较大，现场固定和校核模板不方便，后续可以对模板的机构进行再优化，尽量降低模板重量。其次整个实验过程耗电量比较大，为减少耗电量可以采用数字控制电压的方式，即用单片机、传感器组成的PLC系统对模板内部温度进行控制。热工计算结果是以一些经验公式为基础的，计算结果以及电热带布置偏于保守，缺乏更加系统准确的给热系数以及混凝土自身的给热系数适用厚度，还需要更多科研实验去研究总结，能够为保温模板的研制提供依据。
参考文献
[1]李华.节段拼装梁湿接缝混凝土冬季施工温度控制技术[J].北京：铁道标准设计，2011年08期.
[2]杨元春.ZX32m/900t造桥机预制节段拼装客运专线预应力混凝土箱梁施工技术[J].北京：铁道建筑技术，2009（2）.
[3]李亮.节段预制拼装桥梁湿接缝混凝土冬季施工裂缝控制[J].北京：建筑知识：学术刊，2013（9）.
[4]项玉璞.冬季施工手册[M].北京：中国建筑T业出版社，1998.
[5]铁道科学研究院.TZ210-2005铁路混凝土工程施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2005.
[6]中华人民共和国铁道部.客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准[S].北京：中国铁道出版社，2006.
[7]中华人民共和国铁道部.铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2004.
[8]中华人民共和国铁道部.高速铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2010.
[9]中华人民共和国铁道部.高速铁路桥涵工程施工技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2015.
[10]沈悦.京津城际铁路2号梁场冬季施工温度控制原则[J].铁道建筑技术，2008（S1）.
[11]李建涛.利用商洛钼尾矿制备混凝土保温砌块的试验研究[J].新型建筑材料，2015（42）.
[12]胡伦坚.混凝土保温幕墙技术研究与应用[J].新型建筑材料，2013（44）.
作者简介
朱海燕（1983-），女，山東省潍坊市，高级工程师，硕士研究生，桥梁结构设计理论与施工控制.