預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁蒸汽養(yǎng)護施工技術(shù)

李祥營

(河北省東光縣公路管理站，河北滄州　061600)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁蒸汽養(yǎng)護施工技術(shù)

李祥營

(河北省東光縣公路管理站，河北滄州061600)

摘要:介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁梁體養(yǎng)護的技術(shù)指標，從梁體養(yǎng)護方式、溫度監(jiān)測、蒸養(yǎng)棚架設(shè)計、蒸養(yǎng)棚內(nèi)熱量計算等方面，闡述了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁蒸汽養(yǎng)護施工技術(shù)，確保了混凝土的冬季施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:混凝土，連續(xù)梁，蒸汽養(yǎng)護，耗熱量

在大跨度結(jié)構(gòu)中，常常會出現(xiàn)非標準梁體來實現(xiàn)跨越，設(shè)計中經(jīng)常采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁方式，由于這種梁體施工技術(shù)成熟、計算比較成熟。由于工期的需要，將出現(xiàn)該類型梁體的冬季施工，如何實現(xiàn)該類型梁體混凝土的冬期養(yǎng)護技術(shù)十分必要。

混凝土澆搗后將發(fā)生水化作用，這個過程需要適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件;為了保證硬化過程的強度不斷增長并在可控范圍內(nèi)，混凝土養(yǎng)護是必不可少的。冬季氣溫下降，溫度在0℃之下(即負溫)，混凝土中的水分將發(fā)生凍結(jié)，水化作用會受到凍結(jié)過程的嚴重影響，混凝土中的凍脹效應(yīng)可能會使得混凝土產(chǎn)生凍裂而導(dǎo)致混凝土土體的破壞;在混凝土初期若已經(jīng)發(fā)生了凍害損壞之后再置于常溫養(yǎng)護中，強度雖然也能再次增長，但是已經(jīng)無法回到凍害前的強度;且其發(fā)生凍害時間愈早，其強度在后期就越難恢復(fù)。針對這一現(xiàn)象，各國也都做過相應(yīng)的研究來測試其發(fā)生凍害的某一限值以內(nèi)可以在后期恢復(fù)強度。我國研究并寫入規(guī)范之中這一臨界強度值取為28 d齡期養(yǎng)護強度的40%，且不應(yīng)該小于5 MPa。常見的混凝土的養(yǎng)護包括自然和蒸汽兩種養(yǎng)護方式。由于養(yǎng)護也就是保證混凝土的硬化條件，所以在養(yǎng)護過程中對于溫度和濕度的控制極為嚴格，并且會盡量減少混凝土暴露在空氣中的時間，可減少混凝土表面的水分流失。

1　梁體養(yǎng)護的技術(shù)指標

對于預(yù)應(yīng)力混凝土梁，在冬季施工過程中不僅需要保證梁體養(yǎng)護過程的溫度問題，還得滿足張拉需求?；炷翉拈_始升溫到降溫結(jié)束整個過程中，梁體兩端與跨中和箱梁內(nèi)、外側(cè)之間相對溫差不大于15℃。對于詳細的溫度要求為:進入冬季施工后，滿足梁體混凝土澆筑時模板溫度5℃～10℃，混凝土入模溫度5℃～10℃，梁體混凝土達到設(shè)計強度值的95%之前，混凝土養(yǎng)護溫度達到15℃的施工條件。冬季施工前，梁體混凝土在5 d齡期內(nèi)達到設(shè)計強度值的95%，滿足初張條件。

2　梁體的蒸汽養(yǎng)護

依據(jù)混凝土在不同時刻表現(xiàn)為不同的水化過程，因此在設(shè)置混凝土蒸汽養(yǎng)護過程也要不同對待。

2.1冬季施工前養(yǎng)護方式

梁體混凝土在5 d齡期內(nèi)不能達到設(shè)計強度值95%時，新澆混凝土在預(yù)應(yīng)力束初張前的時段內(nèi)，采用在梁體內(nèi)部布設(shè)桑拿爐加溫保濕，梁面棉氈苫蓋的方式進行養(yǎng)護。

2.2進入冬季施工后的養(yǎng)護

新澆混凝土在其強度未達到設(shè)計強度值的95%時，采用蒸氣鍋爐進行蒸養(yǎng)，縱向預(yù)應(yīng)力筋初張結(jié)束且掛籃移動后，采用梁面棉氈苫蓋，箱室內(nèi)燃煤爐燒水的方式進行保溫養(yǎng)護。

2.3梁體混凝土養(yǎng)護的四個階段

按照溫控方式的不同，將預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在蒸汽養(yǎng)護可以分成以下四個過程，分別為靜停、升溫、恒溫和降溫過程，主要來適應(yīng)梁體內(nèi)混凝土的水分過程。1)靜停:混凝土灌注完畢后靜停4 h;在冬季，當環(huán)境溫度在+5℃以下時，灌注完畢后應(yīng)進行低溫預(yù)養(yǎng)，預(yù)養(yǎng)溫度不低于5℃。2)升溫:升溫速率不超過10℃/h。3)恒溫: 30 h～48 h，恒溫養(yǎng)護對于溫度的控制較為嚴格，其蒸汽溫度需在45℃以下，梁體內(nèi)部混凝土溫度需在60℃以下，局部最高不超過65℃。4)降溫:降溫速率不大于10℃/h，從恒溫降至與自然的氣溫相差不大于15℃。

3　梁體溫度監(jiān)測

1)測溫部位。在養(yǎng)護過程中必須定時測溫，并做好記錄;梁體測溫采用便攜式數(shù)字溫度計分別在澆筑段的兩端和鄰接的已硬化的混凝土端部進行測溫，新舊混凝土的溫差不得大于15℃。

2)測溫次數(shù)。梁體混凝土蒸養(yǎng)在升溫過程中，升溫速度要均勻，并觀察溫度表，根據(jù)讀數(shù)適當調(diào)整蒸汽閥門。混凝土澆筑過程中，要求每2 h至少測溫1次，并填寫好測溫記錄。

3)溫度控制原則。a.升溫速度每小時不得大于10℃。冬期為減少梁體和棚內(nèi)溫差，當蓋上篷布后應(yīng)立即緩緩送氣，使棚內(nèi)溫度達到5℃～15℃，經(jīng)5 h以上穩(wěn)定后，可逐步升溫。b.棚內(nèi)各部位的溫度應(yīng)盡量一致。

4　蒸養(yǎng)棚熱量計算(混凝土冬施)

連續(xù)梁混凝土采用蒸養(yǎng)套法進行加熱養(yǎng)護，梁段混凝土外側(cè)用棉氈篷布將澆筑段混凝土包裹起來，蒸養(yǎng)系統(tǒng)在混凝土澆筑之前全部設(shè)置完畢，并進行調(diào)試。在澆筑混凝土?xí)r，下部蒸養(yǎng)系統(tǒng)要一邊澆筑，一邊進行養(yǎng)護，上部蒸汽隨澆隨通氣。

連續(xù)梁每次蒸養(yǎng)長度大約在3.0 m～4.25 m之間，蒸養(yǎng)棚架截面積為146.15 m2，混凝土截面積為17.53 m2。所以蒸養(yǎng)棚架的最大空間為621.14 m3，混凝土體積為74.51 m3。要求棚架內(nèi)蒸養(yǎng)溫度不低于40℃～45℃。

1)暖棚耗熱量和蒸汽片設(shè)置。滄州地區(qū)的外界氣溫可假定為－15℃，根據(jù)《冬期施工手冊》中推薦的暖棚耗熱量公式:

其中，M為暖棚的表面系數(shù)，為冷卻面與外部量度暖棚的體積之比，取0.50; K為暖棚結(jié)構(gòu)的平均傳熱系數(shù)，按照K = 3.6/( 0.04 + di/ki)，d為圍護層厚度，取0.05 m，圍護層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.058 W/( m·K)，可得K =3.99;Δt為暖棚內(nèi)外溫差，取棚內(nèi)溫度+40℃，棚外氣溫－5℃，則Δt =45℃; V為暖棚體積，取621.14 m3;當風(fēng)速小于5 m/s時，α=1.25～1.50，取系數(shù)α=1.30。

經(jīng)過計算，得出擬建暖棚耗熱量: Q =0.50×3.99×45×1.3× 621.14 =72 491.6 W =72.5 kW，即7 636.7 kcal/h。

須配置蒸汽排管12路。按照計算確定共需要蒸養(yǎng)管路12路，箱室內(nèi)部布設(shè)2路;箱室外部布設(shè)10路，其中梁體頂面布設(shè)3路，兩腹板各布設(shè)2路，底板布設(shè)3路。

2)混凝土消耗熱量計算。采用篷罩法蒸汽養(yǎng)護每立方米混凝土每小時耗用蒸汽量為5.56 kg?；炷列枰恼羝繛镼ca= 5.56×74.51 =414.3 kg。

3)總耗熱量計算。總耗熱量包括暖棚耗熱量、混凝土吸收熱量、鍋爐房自用耗熱量和管道損失熱量。其中暖棚總耗熱量為72.5 kW，鍋爐房自用耗熱量為55 kW。換算成蒸汽量為:

其中，r為蒸汽的汽化熱，取r =0.58 W/kg;總耗熱量Q = K× K0×( Qca+ Qa) =1.2×1.15×( 414.3 + 219.8) = 875.1 kg; K為保證系數(shù)，取1.2; K0為熱力管道熱損失系數(shù)，取1.15。

4段需要總熱量為: 875.1 kg×4 =3 500 kg =3.5 t。

因計算是按照連續(xù)梁最長階段、最大截面積計算，且考慮了1.2的保證系數(shù)，同時考慮到蒸養(yǎng)時不可能同時在同一時間進行蒸養(yǎng)。所以在計劃采用1個2 t的鍋爐來蒸養(yǎng)混凝土，需要在施工現(xiàn)場設(shè)置1個移動式鍋爐房，鍋爐房內(nèi)設(shè)2 t鍋爐一座及相應(yīng)的配套設(shè)備，并應(yīng)布設(shè)由鍋爐房至各梁段的蒸汽管路。鍋爐需要額定蒸汽量為2 t/h，工作壓力為1.25 MPa，蒸汽溫度為194℃。

5　結(jié)語

采用了本文的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁蒸汽養(yǎng)護技術(shù)，保證了混凝土的內(nèi)外溫差以及表面混凝土與環(huán)境之間的溫差不超過15℃，確保了冬季混凝土施工質(zhì)量，提高了施工效率，滿足了工期緊、任務(wù)重的要求;期望為今后類似工程的冬施提供參考依據(jù)。

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Continuous beam steam maintenance construction technology of prestressed concrete

Li Xiangying
( Hebei Dongguang Highway Administration Station，Cangzhou 061600，China)

Abstract:The paper introduces continuous beam maintenance technology indicators of prestressed concrete.Starting from aspects of beam maintenance method，humidity monitoring，steam shed design，internal steam shed thermal calculation，the paper describes continuous beam steam maintenance construction technologies of prestressed concrete，so as to guarantee concrete winter construction quality.

Key words:concrete，continuous beam，steam maintenance，heat consumption

作者簡介:李祥營(1977-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-09

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0108-02

中圖分類號:TU755

文獻標識碼:A