公路橋梁項目預制T梁的蒸汽養(yǎng)生探討

冉江東

摘要 預制T梁質(zhì)量與混凝土養(yǎng)生條件有關。為提高預制T梁質(zhì)量，文章探討了預制T梁的蒸汽養(yǎng)生技術，通過實驗驗證該技術的可行性。確定預制T梁的截面尺寸、原材料和配合比，設定蒸汽養(yǎng)生的參數(shù)，包括靜置時間9 h，升降溫速率12 ℃/h，恒溫溫度55 ℃，控制預制梁溫濕度。通過溫濕度監(jiān)測、力學性能試驗得到以下結(jié)論：蒸養(yǎng)結(jié)束后，預制T梁的抗壓強度、彈性模量均達到設計值的94%以上，滿足預應力張拉的要求；溫濕度控制有效避免了混凝土的開裂變形。旨在為相關工程的施工提供技術參考。

關鍵詞 公路橋梁項目；預制T梁；蒸汽養(yǎng)生；施工技術要點

中圖分類號 U445.47文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0140-03

0 引言

預制T梁是一種常用公路橋梁上部結(jié)構形式，其質(zhì)量受混凝土養(yǎng)生條件的制約，尤其是冬季施工時，由于氣溫低、濕度小等不利因素，混凝土的水化反應緩慢，導致混凝土強度發(fā)展不足，甚至出現(xiàn)裂縫、蜂窩、麻面等缺陷，影響預制T梁的使用性能。為解決這一問題，該文探討了預制T梁的蒸汽養(yǎng)生技術，即利用木質(zhì)顆粒燃氣鍋爐（壓強＜0.1 Pa）產(chǎn)生蒸汽，通過蒸汽管道輸送到養(yǎng)生室內(nèi)，對預制T梁進行加溫加濕養(yǎng)生處理。

1 工程背景

某高速公路及5座大橋、1座中橋，共需預制30 m預應力混凝土T梁695片。根據(jù)工程進度及施工設計要求，預制期限為9個月。由于預制梁場用地緊張，僅能在標段內(nèi)一段600 m×15 m的路基段建設24個固定臺座，無法滿足預制需求。因此，采用蒸汽養(yǎng)生技術和集約化流水線設計的預制T梁方案，利用電蒸汽發(fā)生器對預制T梁進行加溫加濕處理，提高T梁預制效率，保證工程目標的順利實現(xiàn)。

2 預制T梁

2.1 截面基本尺寸

該公路橋梁30 m預應力混凝土T梁橋的上部結(jié)構由7片T梁構成，每片T梁的截面尺寸如圖1所示。T梁的梁高、底板寬、腹板寬、翼緣板厚度和寬度分別為2.0 m、

0.5 m、0.2 m、0.2 m、0.3 m，其中翼緣板后澆帶的寬度用ΔY表示。T梁的混凝土方量、鋼筋重量分別為30 m3、

7.4 t。T梁的橋面寬、跨徑分別為13 m、25 m。T梁截面設計需綜合考慮受力、工藝、安全等多種因素，以滿足工程要求，該項目30 mT梁橋橫斷面示意見圖1。

2.2 原材料與配合比

該工程采用的預制T梁混凝土原材料、配合比如下：

（1）原材料：水泥為海螺P.Ⅱ52.5，砂為機制砂（細砂）、機制粗砂，碎石為自產(chǎn)，粒徑范圍4.8～10 mm、11～27 mm，粉煤灰為F類Ⅱ級，外加劑為HBE-801D型，水為地下水。

（2）配合比：采用C50混凝土，根據(jù)室內(nèi)試塊試驗確定混凝土配合比，符合施工設計要求。

3 預制T梁蒸汽養(yǎng)生技術體系

3.1 預制T梁生產(chǎn)效率控制

基于自動化技術高效預制土T梁進行蒸汽養(yǎng)生處理，以提高其力學性能、生產(chǎn)效率。

3.2 蒸汽養(yǎng)生參數(shù)設定

為實現(xiàn)預制T梁的高效生產(chǎn)及高質(zhì)量養(yǎng)生，采用以下參數(shù)設定：

靜置時間：混凝土澆筑后在模具內(nèi)靜置的時間，影響混凝土的初期硬化程度。靜置時間過短，混凝土強度不足，易造成脫模后的開裂變形；靜置時間過長，混凝土強度過高，不利于預應力施加。該公路橋梁的T梁靜置時間為9 h。

升降溫速率：蒸汽養(yǎng)生過程中，溫度的升降速度會影響混凝土的溫度應力。如溫度過快上升會加速混凝土內(nèi)水分蒸發(fā)，使其體積快速擴大，產(chǎn)生變形；反之會導致混凝土內(nèi)外溫差過大，產(chǎn)生較大拉應力，最終形成溫度裂縫。根據(jù)混凝土的性能、養(yǎng)生效果確定預制T梁的升降溫速率為12 ℃/h。

恒溫溫度：蒸汽養(yǎng)生過程中需保持恒定溫度，溫度過低，混凝土的水化反應緩慢，混凝土強度、耐久性低；溫度過高，混凝土水化反應過快，該工程預制T梁的恒溫溫度為55 ℃[1]。

3.3 預制梁全過程溫濕度控制

預制T梁蒸汽養(yǎng)生技術要求全程控制梁的溫濕度，以保證混凝土的水化反應、強度發(fā)展。溫濕度控制的主要內(nèi)容如下：

（1）溫濕度控制：蒸養(yǎng)室內(nèi)用自動蒸汽發(fā)生器輸送飽和蒸汽，進行T梁加溫加濕處理。利用獨立溫濕度傳感器實時監(jiān)測蒸養(yǎng)室內(nèi)的環(huán)境溫濕度，與智能控制系統(tǒng)比較，以確保溫濕度的準確性。蒸養(yǎng)過程中按照靜置、升溫、恒溫、降溫四個階段記錄溫濕度，每隔0.5 h記錄溫度變化期間的溫度值，每隔1 h記錄溫度穩(wěn)定期間的溫度值，嚴格遵循監(jiān)測參數(shù)進行養(yǎng)護。

（2）溫濕度測點布置：為全面掌握預制梁的溫濕度狀況，蒸養(yǎng)室、T梁上分別布設多個溫濕度測點。蒸養(yǎng)室左右墻壁上各布設3個溫濕度測點，分別位于兩端、跨中，用于監(jiān)測蒸養(yǎng)室內(nèi)的空氣溫濕度，T梁跨中心處設傳感器用于獲取梁體內(nèi)部溫度、應力的參數(shù)值，具體如圖2所示；蒸養(yǎng)階段需合理控制T梁內(nèi)外溫差，確保不超過10 ℃，防止溫度梯度過大導致混凝土開裂或變形[2]。

（3）溫濕度數(shù)據(jù)分析：根據(jù)溫濕度測點的記錄分析預制梁的溫濕度變化，評價蒸養(yǎng)效果，指導后續(xù)施工養(yǎng)護。

3.4 同條件蒸養(yǎng)混凝土基本力學性能試驗過程控制

T梁混凝土的基本力學性能試驗過程控制步驟主要包括：

（1）混凝土由拌和站拌制送至現(xiàn)場后，立即制作試塊進行性能測試。

（2）試塊、T梁一同置于養(yǎng)護場地，按規(guī)范要求靜置養(yǎng)護，直到可脫模為止。

（3）試塊、T梁一起送入蒸汽養(yǎng)生室，按預先設定的養(yǎng)護參數(shù)進行蒸汽養(yǎng)生，加速混凝土水化。

（4）試塊的彈性模量、抗壓強度等參數(shù)均值達到設計值的90%時開始降溫，直到與外界溫度相差不超過10 ℃，結(jié)束蒸汽養(yǎng)生。

（5）蒸汽養(yǎng)生結(jié)束后，測試混凝土抗壓強度、彈性模量，檢驗混凝土的力學性能是否符合要求。

4 預制T梁蒸汽養(yǎng)生試驗結(jié)果

選取4片預制T梁進行蒸汽養(yǎng)生試驗，監(jiān)測溫濕度變化、力學性能發(fā)展。試驗目的是驗證蒸汽養(yǎng)生技術的有效性。試驗內(nèi)容如下：

（1）溫濕度監(jiān)測：預制梁的蒸養(yǎng)室、T梁上分別布設多個溫濕度測點，記錄蒸養(yǎng)過程中的溫濕度數(shù)據(jù)。

（2）力學性能試驗：保溫棚內(nèi)同條件養(yǎng)生混凝土試塊，測定混凝土的抗壓強度、彈性模量。

4.1 溫濕度監(jiān)測結(jié)果

T梁的質(zhì)量受溫度和應力的影響，因此需要進行合理的控制和監(jiān)測。如圖3所示，展示了T梁的溫度變化過程，可以分為三個階段：

（1）升溫階段：從9～25 ℃的環(huán)境溫度出發(fā)，以10 ℃/h的速度升溫，約3.5 h后達到60 ℃。

（2）恒溫階段：維持在60 ℃±5 ℃的養(yǎng)護溫度下，同時，檢測T梁的內(nèi)部溫度和應力，保證在合適的范圍內(nèi)。

（3）降溫階段：以10 ℃/h的速度降溫，約3 h后與環(huán)境溫度的差距不超過15 ℃。

4.2 混凝土基本力學性能試驗結(jié)果

首梁（Z7-3）的混凝土澆筑時間為4 h，其余3片為3 h。首梁（Z7-3）的蒸汽養(yǎng)生齡期為15 h，其余3片為14 h。所有梁的靜置時間均為9 h。

試驗T梁的抗壓強度、彈性模量試驗結(jié)果分別如圖4～5所示。蒸養(yǎng)結(jié)束后，常溫保護4 h，以便開展預應力張拉。

據(jù)圖4、圖5預制T梁的抗壓強度和彈性模量隨蒸養(yǎng)時間的變化情況可知，蒸養(yǎng)過程中，混凝土力學性能隨著水化反應的進行而提高，尤其是在升溫、恒溫階段，力學性能的增長較為明顯。降溫階段，力學性能的增長速度減緩，但仍有一定提升。蒸養(yǎng)結(jié)束后，梁的抗壓強度、彈性模量均達到設計值的94%以上，表明蒸養(yǎng)條件符合預制梁的要求，可開展預應力張拉[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，該文探討了采用蒸汽養(yǎng)生技術，利用木質(zhì)顆粒燃氣鍋爐對預制T梁進行加溫加濕處理，加速混凝土的水化反應，提高混凝土的耐久性，主要結(jié)論如下：

（1）預制T梁的抗壓強度和彈性模量在蒸養(yǎng)過程中隨著水化反應的進行而提高，尤其是在升溫、恒溫階段，力學性能的增長較為明顯。蒸養(yǎng)結(jié)束后，預制T梁的抗壓強度、彈性模量均達到設計值的94%以上，滿足預應力張拉要求。

（2）預制T梁的溫濕度控制可有效避免混凝土的開裂、變形等缺陷，保證預制T梁的質(zhì)量。蒸養(yǎng)室內(nèi)空氣溫濕度與T梁內(nèi)部的溫度、應力保持在合理范圍內(nèi)，控制T梁體內(nèi)外溫度差不超過10 ℃。

參考文獻

[1]李瑞卿. 高速公路工程中的冬季預制箱梁蒸汽養(yǎng)護質(zhì)量控制[J]. 運輸經(jīng)理世界， 2022（29）： 144-146.

[2]趙文斌， 趙永鵬， 劉建勛. 低溫、大溫差地區(qū)預制混凝土箱梁養(yǎng)護制度研究[J]. 混凝土與水泥制品， 2020（8）： 38-42.

[3]郭志根， 鄭軒. 預制梁蒸汽養(yǎng)生技術的應用[J]. 交通世界， 2023（25）： 106-109.