淺談?wù)羝B(yǎng)護(hù)在箱梁預(yù)制中的作用

羅國(guó)毅

【摘 要】預(yù)制箱梁過程中進(jìn)行科學(xué)合理的蒸汽養(yǎng)護(hù)可以提高混凝土早期強(qiáng)度，縮短箱梁養(yǎng)護(hù)時(shí)間，從而減短模板周轉(zhuǎn)周期，加快生產(chǎn)進(jìn)度，同時(shí)保證施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】蒸汽養(yǎng)護(hù) 箱梁預(yù)制 作用

1引言

隨著全國(guó)城鎮(zhèn)化速度的不斷加快，交通設(shè)施的不斷完善，各種簡(jiǎn)支梁橋也被廣泛使用。在簡(jiǎn)支梁橋施工過程中箱梁預(yù)制是很關(guān)鍵的一步。箱梁預(yù)制主要受到場(chǎng)地條件和施工總工期的限制。特別是某些工程中箱梁數(shù)量比較多的時(shí)候，為了增加產(chǎn)能，蒸汽養(yǎng)護(hù)就是最有效的解決方法。

2工程實(shí)例

金華市西二環(huán)跨滬昆鐵路立交橋，全上跨鐵路結(jié)構(gòu)?？卓绮贾貌捎醚b配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，全長(zhǎng)909.081m。

本工程總共包括箱梁436片。由于箱梁數(shù)量較多，長(zhǎng)度不一，對(duì)梁廠的要求就更高，特別是在臺(tái)座輪換、模板周轉(zhuǎn)以及場(chǎng)地條件等方面都提出了很高的要求。金華的梁廠本身制梁速度有限，受場(chǎng)地限制，存梁區(qū)也不足，考慮到制梁和架梁進(jìn)度要統(tǒng)一，首先是要壓縮單片梁的預(yù)制時(shí)間，而最根本的就是要壓縮混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間，因此梁廠引進(jìn)的是先進(jìn)的蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)，使混凝土盡快達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝

蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝一般分為靜停、升溫、恒溫、降溫4個(gè)階段，為了防止箱梁因內(nèi)外溫差過大或恒溫溫度過高而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，應(yīng)嚴(yán)格控制蒸養(yǎng)過程中的升、降溫速率及恒溫溫度。

3.1靜停階段

靜停階段也稱預(yù)養(yǎng)期、前置期或靜置期，是在箱梁澆筑成型后及蒸汽養(yǎng)護(hù)開始前在大氣環(huán)境下的一段放置時(shí)間。該階段主要是保證混凝土澆筑完成后混凝土進(jìn)行了一定程度的水化反應(yīng)，具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以防止升溫期混凝土體積膨脹對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。靜停階段時(shí)間的長(zhǎng)短與混凝土的配比、水泥的種類、環(huán)境的溫濕度、升溫速率等因素有很大的關(guān)系。一般來講，較長(zhǎng)的靜停時(shí)間有利于提高混凝土初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，抵抗混凝土在升溫過程中的腫脹變形，但是過長(zhǎng)的靜停時(shí)間對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中的生產(chǎn)效率又不利，所以一般在箱梁預(yù)制過程中靜停時(shí)間為4h。

在實(shí)際生產(chǎn)中由于靜停時(shí)間應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行試驗(yàn)、調(diào)整，一般的做法是：在采用早強(qiáng)劑等外加劑，或在夏季環(huán)境溫度高，在升溫速率較慢等情況下，可適當(dāng)縮短靜停時(shí)間；反之，則要適當(dāng)延長(zhǎng)靜停時(shí)間。

3.2升溫階段

蒸氣養(yǎng)護(hù)時(shí)，箱梁強(qiáng)度及整體性能主要是在升溫階段形成，該階段決定著箱梁的蒸養(yǎng)質(zhì)量，因此箱梁升溫階段的蒸養(yǎng)參數(shù)（如升溫速率、溫濕度的協(xié)調(diào)、外模板與蒸汽之間的溫差等參數(shù)）需要經(jīng)過大量試驗(yàn)確定和嚴(yán)格控制。

升溫速率的控制主要是調(diào)節(jié)箱梁混凝土的硬化強(qiáng)度和熱脹變形產(chǎn)生的溫度應(yīng)力之間的關(guān)系，避免升溫過程中混凝土溫度應(yīng)力超過其硬化強(qiáng)度造成混凝土開裂。如在北方較低氣溫時(shí)，要保持較低的升溫速率，最好將升溫速率控制在10℃/h左右。如果箱梁早期靜停時(shí)間越長(zhǎng)，初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越高，升溫速率可以相應(yīng)提高；反之，則需緩慢升溫。熱蒸汽與冷混凝土表面相接觸時(shí)要凝結(jié)成水，會(huì)導(dǎo)致制品表面的水灰比增大影響制品表面質(zhì)量，因此要采用一定的工藝來控制箱梁混凝土表面的濕度，一般可采用棉氈、土工布等保水材料在開始升溫前覆蓋于箱梁頂板裸露面上?，F(xiàn)在使用的外模板一般都是鋼模，在快速升溫過程中，水泥的熱脹變形能力遠(yuǎn)大于鋼材，這會(huì)造成制品與模板相互連接部位產(chǎn)生裂紋，一般采用減小升溫速率來解決。

升溫的速度與預(yù)養(yǎng)時(shí)間、混凝土的干硬度及模板情況的關(guān)系，見表3.2-1. 此外還與構(gòu)件的表面系數(shù)有關(guān)，表面系數(shù)≥6m-1時(shí)，升溫速度不得超過15℃/h；表面系數(shù)﹤6m-1時(shí)，升溫速度不得超過10℃/h。蒸養(yǎng)時(shí)升溫速度也可隨混凝土初始強(qiáng)度的提高而增加，因此也可以采用變速（漸快）升溫和分段（遞增）升溫。

3.3 恒溫階段

恒溫階段的主要控制參數(shù)是恒溫溫度和恒溫時(shí)間。對(duì)于預(yù)制箱梁，恒溫階段的溫度越高和養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，粱體混凝土的強(qiáng)度提升越快和最終獲得的強(qiáng)度越高。但過高的恒溫溫度和較長(zhǎng)的熱養(yǎng)時(shí)間會(huì)造成梁體后期強(qiáng)度的損失或其它特性受損，所以選擇合適的恒溫溫度和恒溫時(shí)間對(duì)于蒸養(yǎng)過程非常重要。恒溫溫度及恒溫時(shí)間的確定，主要取決于水泥品種、水灰比及對(duì)脫模的強(qiáng)度要求，見表3.3-1.

2.當(dāng)采用礦渣硅酸鹽水泥時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度可提高到85℃～95℃。

3.4 降溫階段

降溫階段要緩慢停汽、均勻降溫、保持濕度。蒸養(yǎng)混凝土的強(qiáng)度主要來自于升溫和恒溫階段，但是降溫階段對(duì)于蒸養(yǎng)混凝土的強(qiáng)度仍然有影響，這些影響主要表現(xiàn)在降溫過程中，表層降溫快，收縮亦快；內(nèi)層降溫慢（因混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)較小），收縮亦慢，于是在構(gòu)件表里產(chǎn)生溫差，在表層混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生裂縫。因此，在降溫速率的選擇上，對(duì)于預(yù)制箱梁需要緩慢降溫，減少溫差，以避免出現(xiàn)過大的收縮拉應(yīng)力。蒸汽養(yǎng)護(hù)完全撤除后，仍必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如覆蓋土工布保濕，噴灑溫水，保證高強(qiáng)混凝土后期養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，減少裂縫的產(chǎn)生。

4箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)的難點(diǎn)分析

蒸汽養(yǎng)護(hù)箱梁由于控制過程難度較大，很容易使混凝土產(chǎn)生裂縫，裂縫的產(chǎn)生主要有2種：一種是不當(dāng)?shù)恼羝B(yǎng)護(hù)制度造成的裂縫；一種是在脫模后的不當(dāng)養(yǎng)護(hù)制度造成的裂縫。前者主要是由于混凝土受熱不均勻而造成混凝土的膨脹裂紋，或者是由于混凝土與模板之間的膨脹不協(xié)調(diào)而造成的剪切應(yīng)力；后者主要是箱梁剛停止蒸汽養(yǎng)護(hù)，溫度較高，而直接暴露在空氣中，而混凝土是熱的不良導(dǎo)體，內(nèi)部的高溫與表面的低溫差異過大，從混凝土芯部到表面的溫度梯度過大，從而引起了較大的溫度應(yīng)力。我們只有通過大量試驗(yàn)確定蒸汽養(yǎng)護(hù)制度和合理的蒸養(yǎng)工藝，在停止蒸養(yǎng)后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)保證混凝土表面的濕度，又控制混凝土溫度梯度，使芯部混凝土的溫度梯度比較平緩，不會(huì)產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，避免裂縫的產(chǎn)生。

預(yù)制箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)并不是無懈可擊，有關(guān)資料表明蒸氣養(yǎng)護(hù)時(shí)由于混凝土水化產(chǎn)物沒有足夠的時(shí)間擴(kuò)散，水化產(chǎn)物分散不均勻，使混凝土孔結(jié)構(gòu)變得粗糙，硬化結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)較大的孔；同時(shí)水化產(chǎn)物CH晶體及C-S-H凝膠都會(huì)變得緊密，導(dǎo)致孔隙率增大，從而降低混凝土抵抗氯離子滲透的能力，使之降低箱梁的耐久性。

5總結(jié)分析

我們只有認(rèn)真的學(xué)習(xí)、研究混凝土各方面性能，積極改進(jìn)完善蒸汽養(yǎng)護(hù)中的各種合理化工藝，才能正確運(yùn)用蒸汽養(yǎng)護(hù)可提高混凝土早期強(qiáng)度的特點(diǎn)，縮短單片梁的生產(chǎn)周期，提高施工生產(chǎn)進(jìn)度，節(jié)約能源資金，保證在不同地域不同時(shí)間生產(chǎn)出高質(zhì)量箱梁。