智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)在混凝土養(yǎng)護中的應用

匡韶華

(湖南省高速公路集團有限公司益南項目建設開發(fā)有限公司，湖南 長沙 410003)

1 引 言

公路建設施工期間，混凝土養(yǎng)護質量直接關系著混凝土使用效果，而在混凝土養(yǎng)護作業(yè)中灑水作業(yè)是一項重要的施工工序。為了保證施工質量，混凝土養(yǎng)護灑水作業(yè)必須嚴格把控。

目前，國內傳統(tǒng)的混凝土養(yǎng)護有冬季燃煤養(yǎng)護、人工灑水養(yǎng)護兩種。冬季燃煤養(yǎng)護會產生大量的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有害氣體以及pm2.5，而且養(yǎng)護效率低；人工灑水養(yǎng)護有以下的問題：操作不及時，不能滿足施工要求；養(yǎng)護溫度難把握；用水量控制不當；效率低等。為了能提高混凝土養(yǎng)護質量，達到節(jié)能減排的效果，本文以智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)為研究對象，研究其在公路施工混凝土養(yǎng)護中的應用效果，以期能為高速公路建設帶來巨大的經濟、社會效益。

2 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)

2.1 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)簡介

智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)由智能養(yǎng)護儀主機、無線測溫測濕終端、養(yǎng)護終端(養(yǎng)護棚架與養(yǎng)護管路組成)構成。系統(tǒng)通電后，根據不同配合比混凝土的水化熱量及水化過程中熱量的釋放率、梁體周邊環(huán)境溫濕度自動判別是否開啟恒壓噴淋和控制噴淋持續(xù)時間，已達到智能養(yǎng)護混凝土的目的，同時對養(yǎng)護全過程技術信息進行記錄與保存，在養(yǎng)護完成后可通過計算機讀取數據形成養(yǎng)護施工記錄表格及相關曲線。

2.2 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)特點

智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)，通過使用智能變頻技術實現恒壓供水控制，與傳統(tǒng)的人工灑水養(yǎng)護相比，有如下特點：

(1)提升混凝土養(yǎng)護質量，保證混凝土表面始終處于濕潤狀態(tài)，最終提高橋梁整體質量。

(2)提高養(yǎng)護效率，啟動智能養(yǎng)生系統(tǒng)則自動完成全周期養(yǎng)護施工，降低了人為因素干擾。

(3)達到節(jié)能減排效果，做到了水的循環(huán)利用，提高了水的利用率，節(jié)省了水電資源，響應了高速公路“綠色”建設理念，利于環(huán)保。

(4)可節(jié)省人工，增加了機械材料重復利用率，達到降低施工成本的效果。

3 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)在南益高速公路應用

3.1 工程概況

南益高速公路是湖南高速公路“七縱九橫”的第四縱，是“南縣至常寧高速公路”的北段，全長86.368 km。主線推薦線共設橋梁22 609.96 m/55座，其中特大橋7座、大橋6座、其余中、小橋22座；分離式立交20座(含互通主線橋)、天橋14座；涵洞142道，通道184道；無隧道；全線設置8處互通，及5處互通匝道收費站。

3.2 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)在項目應用分析

南益高速公路全線共需預制梁13 200塊，長度以30 m梁為主。全線共8個標段，每個標段設置1～2個預制場，共設預制場12處，使用智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)12套。每套智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)投資為17萬，全線8個標段共投入12套養(yǎng)護系統(tǒng)總投資為204萬元，如表1。

表1 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)投資概算

3.3 應用效果分析

智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)的采用，可有效提升混凝土的養(yǎng)護質量，提升橋梁的使用耐久性，同時系統(tǒng)的智能變頻控制技術還可以達到節(jié)約電能的效果，對于水源的充分利用和循環(huán)回收再利用實現了水源節(jié)約，自動化的操作系統(tǒng)也大大節(jié)約了人工成本。在整個項目實施期內，通過本項技術的采用，共可節(jié)約電能167 904 kw·h，換算為標準煤為53.9 t，減少CO2排放134.4 t?？晒?jié)約用水180 840 m3，節(jié)省人工成本約148.5萬元。

(1)有效提升混凝土養(yǎng)護質量

通過全過程自動監(jiān)控與智能調節(jié)梁體混凝土周邊溫濕度條件，保證了混凝土水化熱的平穩(wěn)釋放，減少了溫差裂縫、收縮裂縫的出現，可明顯提高混凝土強度，保證了混凝土使用的安全性與延長混凝土使用壽命。相比于傳統(tǒng)養(yǎng)護不當導致的混凝土質量問題，進而造成混凝土結構使用壽命縮短需拆除重建而言，具有顯著的經濟社會效益。

(2)智能變頻技術顯著降低電能消耗

根據湖南省的氣候條件，30 m預制梁板養(yǎng)護通常需要7 d時間。要達到梁板的養(yǎng)護要求，智能化噴淋系統(tǒng)7 d的養(yǎng)護周期內共需噴淋127.2次，每次噴淋3 min。系統(tǒng)電機功率為1.5 kw，經變頻控制后的實際使用功率為0.768 kw。單片梁耗電總量計算可得為4.88 kw·h。

W總=N(次數)×時間(h)×W(實際使用功率)

=127.2×3/60×0.768=4.88 kw·h

人工灑水養(yǎng)護則需灑水52次，每次噴淋10 min。因30 m梁較高，頂板距離地面越2.5 m，傳統(tǒng)方法需要配置壓力泵灑水，功率2.2 kw。單片梁耗電總量17.6 kw·h。

W總=N(次數)×時間(h)×W(實際使用功率)

=48×10/60×2.2=17.60 kw·h

因此，全線總計13 200塊梁板，采用智能化養(yǎng)生共可節(jié)約電能167 904 kw·h，換算為標準煤為53.9 tce。如表2。

表2 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)節(jié)電量

(3)智能噴淋及循環(huán)用水有效節(jié)約水源

智能化噴淋系統(tǒng)的多級壓力泵流量為6 m3/h，單次噴淋持續(xù)時間為3 min，用水量為300 L。經過匯流池約有45%的水可被回收再循環(huán)利用，即單次噴淋用水量約為165 L。每片梁耗水量：165 L×127.2=21.0 m3。

人工灑水養(yǎng)護所需要的水泵流量通常為4 m3/h，單次養(yǎng)護需時為10 min，養(yǎng)護一次用水量約為：10/60×4 m3/h=666.7 L，現場不考慮循環(huán)回收使用，每片梁耗水量：666.7 L×52=34.7 m3。

因此，本項目采用智能化養(yǎng)生系統(tǒng)共可節(jié)約用水180 840 m3，見表3。

表3 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)節(jié)水量

(4)智能化系統(tǒng)降低了人工成本

根據梁場一般的生產速度，按照一個月平均養(yǎng)護35片梁計算，13 200片梁總養(yǎng)護時間為220個月。傳統(tǒng)人工灑水養(yǎng)護按規(guī)范要求需要24小時進行養(yǎng)護，2班養(yǎng)護工人，每班1人，即需要2名工人輪崗。智能化養(yǎng)生系統(tǒng)只需技術人員兼職控制系統(tǒng)即可，可按照0.5個人工計算。整個養(yǎng)護期采用智能化養(yǎng)生系統(tǒng)可累計節(jié)省人工9 900個工作日，人工費按150元/日計算，總計可節(jié)省人工成本1 485 000元，見表4。

表4 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)人工成本降低

注：以每個梁場每月平均生產60片梁板計算，13 200/60=220個月。人工費按150元/工作日。

4 結 語

混凝土養(yǎng)護是高速公路施工中重要施工工序，本文提出了將智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)應用在混凝土養(yǎng)護中的方法，應用于湖南省南益高速公路建設綠色公路典型示范工程，并對應該用效果進行了分析，可以看出，智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)的應用提高了施工質量，降低了施工成本，同時能達到節(jié)能減排的效果，具有顯著的社會、經濟效益。