蒸汽養(yǎng)生技術(shù)在箱梁預(yù)制中的應(yīng)用

摘? 要：本論文以甘南地區(qū)某高速公路某合同段預(yù)制箱梁為例，針對(duì)橋梁施工過(guò)程中，質(zhì)量和工期的關(guān)鍵控制點(diǎn)出發(fā)，對(duì)蒸汽養(yǎng)生在冬季箱梁預(yù)制中的應(yīng)用作了初步研究與總結(jié)。甘南藏族自治州位于青藏高原東北邊緣，地處青藏高原、黃土高原和隴南山地的過(guò)渡地帶。版塊地勢(shì)西北高，東南低，由西北向東南呈傾斜狀。境內(nèi)山巒重迭，溝谷縱橫，地形錯(cuò)綜復(fù)雜。該高速公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)橋隧比達(dá)到56.71%，根據(jù)地形特點(diǎn)和橋面結(jié)構(gòu)，抗扭、自重輕的箱型梁板被重點(diǎn)應(yīng)用，該標(biāo)段橋梁建設(shè)為控制性工程，梁板作為非常重要的直接承重構(gòu)件，其質(zhì)量控制尤為重要?；炷琉B(yǎng)生非常重要，如不能及時(shí)得到養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到要求。干燥環(huán)境中的混凝土加劇收縮，表面也易出現(xiàn)干縮裂縫。決定混凝土構(gòu)件強(qiáng)度的兩大因素是溫度和濕度，箱梁也因季節(jié)和溫度的不同而有不同的養(yǎng)生方案。冬天氣溫比較低時(shí)要采取冬季施工養(yǎng)生措施。為了加快梁板預(yù)制進(jìn)度、有效縮短工期，冬季施工中通常采用蒸汽養(yǎng)生方案。本文結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，詳細(xì)闡述了混凝土箱梁蒸汽養(yǎng)生的施工工藝，希望能為廣大施工技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)管理人員提供一些有益的參考。

關(guān)健詞：箱梁預(yù)制;蒸汽養(yǎng)生;工藝流程、質(zhì)量控制;工期

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.471? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1671-2064（2019）24-0000-00

1 論題提出及工程概況

1.1 應(yīng)用背景

該高速公路區(qū)域內(nèi)海拔高低懸殊，地形復(fù)雜，氣候?qū)儆诤錆駶?rùn)類(lèi)型，長(zhǎng)冬短夏，晝夜溫差大，年均氣溫為1.8℃，夏季晝夜溫差達(dá)到20-24℃;該合同段共有預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁368片。

為確保順利完成箱梁預(yù)制任務(wù)及冬季施工工程質(zhì)量，針對(duì)本工程的特點(diǎn)制定箱梁預(yù)制蒸汽養(yǎng)生具體措施，并制定蒸汽養(yǎng)生規(guī)則，指導(dǎo)工人施工。定時(shí)進(jìn)行檢查監(jiān)督，對(duì)存在問(wèn)題的、有安全隱患的要及時(shí)整改消除隱患，確保施工安全、蒸養(yǎng)質(zhì)量及工程進(jìn)度。

1.2 當(dāng)?shù)貧庀筚Y料

該高速公路X合同段地處青藏高原和黃土高原的過(guò)渡地帶，地形復(fù)雜，相對(duì)溫差高差大，具有大陸性、季風(fēng)和山地氣候特點(diǎn)，氣候地域性差異懸殊。梁板預(yù)制場(chǎng)位于臨夏和甘南交界處，山大溝深，平均海撥2500米，屬于高寒陰濕區(qū)，夏、秋季短，冬季長(zhǎng)，9月份天氣開(kāi)始明顯變冷，平均氣溫為4-5℃。此地季風(fēng)性氣候特點(diǎn)明顯，9月份開(kāi)始刮風(fēng)，平均風(fēng)力為3-4級(jí)。晝夜溫差大也是本地區(qū)的一大氣候特點(diǎn)，冬季白天溫度適宜，夜間溫度低，溫差可達(dá)到20℃，而且經(jīng)常伴隨大風(fēng)降雪的天氣。該地區(qū)氣候惡劣，有效施工期短，給梁板預(yù)制和混凝土質(zhì)量及工期保證帶來(lái)了極大的影響。

2 蒸汽養(yǎng)生系統(tǒng)的建立

2.1 蒸汽養(yǎng)生系統(tǒng)的意義

冬季施工是指根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁鉁刭Y料，室外日平均氣溫連續(xù)五天低于5℃時(shí)混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土及砌體工程的施工，因此該合同段預(yù)制場(chǎng)必須采用冬季施工措施。為了保證預(yù)制梁板質(zhì)量，同時(shí)能夠縮短工期，所以從9月中旬X合同段開(kāi)始采用冬季施工的養(yǎng)護(hù)措施即蒸汽養(yǎng)生方法對(duì)預(yù)制梁板進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?？梢酝ㄟ^(guò)提升溫度，加速混凝土水化反應(yīng)，增加混凝土的成熟度，使梁板提前達(dá)到設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度，以便提早拆模、提早張拉，縮短預(yù)制周期、保證施工進(jìn)度。

2.2 蒸汽養(yǎng)生的設(shè)備

鍋爐：上海揚(yáng)諾電動(dòng)蒸汽鍋爐6臺(tái)。以往使用的是煤鍋爐，通過(guò)預(yù)埋管道將蒸汽輸送到暖篷內(nèi)。煤鍋爐必須得由專(zhuān)人看管，費(fèi)煤費(fèi)材料和人工，而且操作麻煩工作量大，而電動(dòng)鍋爐不用耗費(fèi)任何撫助材料，不用做任何準(zhǔn)備工作，啟動(dòng)快，預(yù)熱快，正常工作時(shí)不用專(zhuān)人看守，操作簡(jiǎn)單、搬運(yùn)方便且安全性能好。

支架：訂制拱形鋼管支架6套，每套分為5節(jié)，每節(jié)6米長(zhǎng)。

暖篷：訂制暖篷6套，每套分5段，每段為7米長(zhǎng)，并且兩頭都設(shè)有粘扣。暖篷是從廠家特別定制，共有6層，分別為兩層帳篷、兩層塑料土工布和兩層黑絨棉。這樣既保證了篷內(nèi)的溫度，也保證了濕度。在使用時(shí)，將暖篷按順序一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，保證所有粘扣粘牢固。

3 蒸汽養(yǎng)生的工藝流程

蒸汽養(yǎng)生流程共分為靜養(yǎng)、加溫、恒溫和降溫四個(gè)過(guò)程。

3.1 靜養(yǎng)階段

靜養(yǎng)階段既為梁板預(yù)制完后到終凝時(shí)間的過(guò)程，靜養(yǎng)階段不進(jìn)行蒸汽加溫，只將暖篷罩在梁板上，將所有粘扣粘牢固、密封，這樣可以避免因?yàn)橥砩巷L(fēng)大而造成頂板出現(xiàn)風(fēng)干裂縫。箱梁頂板進(jìn)行拉毛之后用塑料土工布進(jìn)行覆蓋，將水化熱量保存起來(lái)，減少熱量的損失。有相關(guān)文獻(xiàn)中指出，脫模后梁板靜置時(shí)間越長(zhǎng)，其晚期強(qiáng)度損失也越低。適當(dāng)靜置時(shí)間下，梁板28d強(qiáng)度損失約為5%-15%，但若未經(jīng)靜置養(yǎng)護(hù)或靜置時(shí)間較短立即進(jìn)行高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，其28d強(qiáng)度可能損失達(dá)到50%?？梢?jiàn)，靜置時(shí)間越長(zhǎng)，混凝土早期硬化較佳，對(duì)于溫度造成的熱應(yīng)力抵抗較佳，不易產(chǎn)生裂縫。也就是說(shuō)，合理的靜置時(shí)間對(duì)于混凝土早期或晚期的強(qiáng)度都有較好的效果。該預(yù)制場(chǎng)一般是在內(nèi)模拆除后既箱梁澆筑完成后7-8小時(shí)開(kāi)始進(jìn)行升溫，既靜置時(shí)間為7-8小時(shí)。

3.2 加溫階段

拆除模板后，接好鍋爐管線，將溫控器的感應(yīng)棒放進(jìn)篷罩內(nèi)并打開(kāi)溫控器，暖篷內(nèi)放兩個(gè)溫度計(jì)，兩個(gè)濕度計(jì)。一般通汽管分三道，腹板兩側(cè)各置一道，另一道通汽管放在箱室里。應(yīng)特別注意，通汽管道不能太長(zhǎng)，且不能直接接觸地面，否則蒸汽冷卻凝結(jié)成回流水，影響出氣量和蒸養(yǎng)效果。該預(yù)制場(chǎng)根據(jù)多次調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)所得，每根通氣管設(shè)5-6m長(zhǎng)，且均采用支架懸空支撐，管道與箱梁腹板保證50cm的間距。

準(zhǔn)備就緒后，開(kāi)啟鍋爐，進(jìn)入加溫階段。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T F50-2011）混凝土升降溫速度的規(guī)定，需控制升溫的速度在10℃/小時(shí)以?xún)?nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)施作過(guò)程中，控制升溫速度都是通過(guò)調(diào)整閥門(mén)的蒸汽量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且定時(shí)量測(cè)溫度，做好溫度、濕度記錄。一般在啟動(dòng)蒸汽鍋爐前，先將蒸汽閥門(mén)關(guān)閉，以使鍋爐產(chǎn)生的蒸汽在蒸汽爐膽內(nèi)產(chǎn)生壓力，待壓力表指針達(dá)到0.6MPa的時(shí)候，再打開(kāi)閥門(mén)，使蒸汽在暖篷內(nèi)有一定的沖擊速度，保證暖篷內(nèi)另一頭有足夠的蒸汽量，避免熱量養(yǎng)護(hù)不均勻分布致使梁體強(qiáng)度產(chǎn)生偏差?，F(xiàn)場(chǎng)使用的鍋爐額定功率為30KW，在正常加熱條件下，閥門(mén)出口的蒸汽溫度可達(dá)到165-170℃。經(jīng)過(guò)多次記錄總結(jié)出，正常情況下每過(guò)一小時(shí)暖篷內(nèi)溫度上升為5-6℃，符合規(guī)范要求。在鍋爐開(kāi)啟工作5小時(shí)后，暖篷內(nèi)的溫度一般會(huì)比室外溫度高出15-20℃，而此時(shí)的濕度也會(huì)達(dá)到90%-95%，梁體表面（包括腹板和頂板）混凝土已經(jīng)達(dá)到濕潤(rùn)狀態(tài)。

3.3 恒溫階段

當(dāng)暖篷內(nèi)的溫度增至一定程度時(shí)，便開(kāi)始進(jìn)入恒溫階段。恒溫階段是控制蒸汽養(yǎng)生的一個(gè)重要過(guò)程，對(duì)于梁體養(yǎng)生效果起著決定性的作用。有文獻(xiàn)指出，恒溫階段內(nèi)溫度不宜太高，夏季易控制在30-50℃之間，冬季易控制在25-40℃之間。該梁場(chǎng)一般將最高溫度控制在35℃。控制恒溫階段的措施主要是使用蒸汽鍋爐上自帶的溫度控制器來(lái)達(dá)到恒溫的目的。在鍋爐工作前，先將溫控器打開(kāi)，并設(shè)置最高溫度為35℃。當(dāng)暖篷內(nèi)溫度達(dá)到35℃時(shí)，溫控器感應(yīng)棒會(huì)將溫度信號(hào)自動(dòng)傳至電腦，由電腦控制鍋爐停止加熱工作。當(dāng)暖篷內(nèi)溫度降低至30℃以下時(shí)，電腦又會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟鍋爐正常工作，所以暖篷內(nèi)的溫度始終保持在30-35℃，濕度始終保持在95%左右，既梁板一直處于濕潤(rùn)的狀態(tài)。一般在設(shè)備不出現(xiàn)故障的前提下，恒溫3-4天便可以達(dá)到28天的養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度。

恒溫階段要勤于觀察，若暖篷粘扣被風(fēng)刮開(kāi)，應(yīng)立即組織人員進(jìn)行維護(hù)，保證暖篷內(nèi)不進(jìn)風(fēng)不漏汽，始終保持密封的狀態(tài)，這也是保證暖篷內(nèi)溫度和濕度持續(xù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的必要因素。同時(shí)應(yīng)該注意，切記將蒸汽直接噴射梁板表面，否則會(huì)因溫度突然過(guò)高而產(chǎn)生的熱應(yīng)力過(guò)大造成梁板裂縫。

3.4 降溫階段

在試驗(yàn)室經(jīng)過(guò)回彈等試驗(yàn)方法，測(cè)得箱梁強(qiáng)度合格并達(dá)到100%后，開(kāi)始降溫。降溫時(shí)應(yīng)注意控制降溫速度不能超過(guò)5℃/小時(shí)。一般在鍋爐停止工作后，不能立即將暖篷敞開(kāi)于大氣中，應(yīng)靜置一段時(shí)間至暖篷內(nèi)溫度與外界溫度相差不超過(guò)10℃時(shí)將篷布全部揭起來(lái)搭在架子上，以備下一片梁養(yǎng)護(hù)使用。待設(shè)備全部移走后，可以進(jìn)行張拉工序。

4 結(jié)語(yǔ)

企業(yè)的品牌形象和經(jīng)濟(jì)效益決定因素是項(xiàng)目質(zhì)量和工期，蒸汽養(yǎng)生在冬季箱梁預(yù)制過(guò)程中起到了決定性的作用，不僅大大提高了梁板生產(chǎn)循環(huán)的過(guò)程，確保工程的正常進(jìn)行，更重要的是在不拖延工期的條件下，使箱梁預(yù)制在低溫條件下的質(zhì)量得到了保證和提高。蒸汽養(yǎng)生能加快混凝土的水化熱反應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)提高混凝土強(qiáng)度，可縮短工期。同時(shí)，箱梁施工過(guò)程中，養(yǎng)生棚內(nèi)溫度和濕度已達(dá)到標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)生條件，對(duì)混凝土工程質(zhì)量提供了保障。

作為施工管理技術(shù)人員，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提供較為系統(tǒng)的使用方法，以上成果只供施工管理技術(shù)人員參考，不能作為結(jié)論使用，因?yàn)橛绊懟炷恋膹?qiáng)度、收縮變形的因素很多，致使箱梁中應(yīng)力的建立、損失比較復(fù)雜，蒸汽養(yǎng)生混凝土箱梁中應(yīng)力的建立以及應(yīng)力的損失就更加復(fù)雜多變，因此，一般的研究成果不能照搬使用，只能因時(shí)因地的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)摸索，再對(duì)試驗(yàn)成果進(jìn)行總結(jié)，來(lái)指導(dǎo)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐恼羝B(yǎng)生預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的生產(chǎn)制作。

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收稿日期：2019-11-28

作者簡(jiǎn)介：張麗娟（1982—），女，甘肅會(huì)寧人，本科，工程師，研究方向：公路與橋梁工程。