蒸汽养生技术在箱梁预制中的应用
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摘 要：本论文以甘南地区某高速公路某合同段预制箱梁为例，针对桥梁施工过程中，质量和工期的关键控制点出发，对蒸汽养生在冬季箱梁预制中的应用作了初步研究与总结。甘南藏族自治州位于青藏高原东北边缘，地处青藏高原、黄土高原和陇南山地的过渡地带。版块地势西北高，东南低，由西北向东南呈倾斜状。境内山峦重迭，沟谷纵横，地形错综复杂。该高速公路项目设计桥隧比达到56.71%，根据地形特点和桥面结构，抗扭、自重轻的箱型梁板被重点应用，该标段桥梁建设为控制性工程，梁板作为非常重要的直接承重构件，其质量控制尤为重要。混凝土养生非常重要，如不能及时得到养护，强度无法达到要求。干燥环境中的混凝土加剧收缩，表面也易出现干缩裂缝。决定混凝土构件强度的两大因素是温度和湿度，箱梁也因季节和温度的不同而有不同的养生方案。冬天气温比较低时要采取冬季施工养生措施。为了加快梁板预制进度、有效缩短工期，冬季施工中通常采用蒸汽養生方案。本文结合工程现场实际，详细阐述了混凝土箱梁蒸汽养生的施工工艺，希望能为广大施工技术及现场管理人员提供一些有益的参考。
关健词：箱梁预制;蒸汽养生;工艺流程、质量控制;工期
中图分类号：U445.471 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00
1 论题提出及工程概况
1.1 应用背景
该高速公路区域内海拔高低悬殊，地形复杂，气候属于寒冷湿润类型，长冬短夏，昼夜温差大，年均气温为1.8℃，夏季昼夜温差达到20-24℃;该合同段共有预应力混凝土箱梁368片。
为确保顺利完成箱梁预制任务及冬季施工工程质量，针对本工程的特点制定箱梁预制蒸汽养生具体措施，并制定蒸汽养生规则，指导工人施工。定时进行检查监督，对存在问题的、有安全隐患的要及时整改消除隐患，确保施工安全、蒸养质量及工程进度。
1.2 当地气象资料
该高速公路X合同段地处青藏高原和黄土高原的过渡地带，地形复杂，相对温差高差大，具有大陆性、季风和山地气候特点，气候地域性差异悬殊。梁板预制场位于临夏和甘南交界处，山大沟深，平均海拨2500米，属于高寒阴湿区，夏、秋季短，冬季长，9月份天气开始明显变冷，平均气温为4-5℃。此地季风性气候特点明显，9月份开始刮风，平均风力为3-4级。昼夜温差大也是本地区的一大气候特点，冬季白天温度适宜，夜间温度低，温差可达到20℃，而且经常伴随大风降雪的天气。该地区气候恶劣，有效施工期短，给梁板预制和混凝土质量及工期保证带来了极大的影响。
2 蒸汽养生系统的建立
2.1 蒸汽养生系统的意义
冬季施工是指根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续五天低于5℃时混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土及砌体工程的施工，因此该合同段预制场必须采用冬季施工措施。为了保证预制梁板质量，同时能够缩短工期，所以从9月中旬X合同段开始采用冬季施工的养护措施即蒸汽养生方法对预制梁板进行养护。可以通过提升温度，加速混凝土水化反应，增加混凝土的成熟度，使梁板提前达到设计抗压强度，以便提早拆模、提早张拉，缩短预制周期、保证施工进度。
2.2 蒸汽养生的设备
锅炉：上海扬诺电动蒸汽锅炉6台。以往使用的是煤锅炉，通过预埋管道将蒸汽输送到暖篷内。煤锅炉必须得由专人看管，费煤费材料和人工，而且操作麻烦工作量大，而电动锅炉不用耗费任何抚助材料，不用做任何准备工作，启动快，预热快，正常工作时不用专人看守，操作简单、搬运方便且安全性能好。
支架：订制拱形钢管支架6套，每套分为5节，每节6米长。
暖篷：订制暖篷6套，每套分5段，每段为7米长，并且两头都设有粘扣。暖篷是从厂家特别定制，共有6层，分别为两层帐篷、两层塑料土工布和两层黑绒棉。这样既保证了篷内的温度，也保证了湿度。在使用时，将暖篷按顺序一一对应起来，保证所有粘扣粘牢固。
3 蒸汽养生的工艺流程
蒸汽养生流程共分为静养、加温、恒温和降温四个过程。
3.1 静养阶段
静养阶段既为梁板预制完后到终凝时间的过程，静养阶段不进行蒸汽加温，只将暖篷罩在梁板上，将所有粘扣粘牢固、密封，这样可以避免因为晚上风大而造成顶板出现风干裂缝。箱梁顶板进行拉毛之后用塑料土工布进行覆盖，将水化热量保存起来，减少热量的损失。有相关文献中指出，脱模后梁板静置时间越长，其晚期强度损失也越低。适当静置时间下，梁板28d强度损失约为5%-15%，但若未经静置养护或静置时间较短立即进行高温蒸汽养护，其28d强度可能损失达到50%。可见，静置时间越长，混凝土早期硬化较佳，对于温度造成的热应力抵抗较佳，不易产生裂缝。也就是说，合理的静置时间对于混凝土早期或晚期的强度都有较好的效果。该预制场一般是在内模拆除后既箱梁浇筑完成后7-8小时开始进行升温，既静置时间为7-8小时。
3.2 加温阶段
拆除模板后，接好锅炉管线，将温控器的感应棒放进篷罩内并打开温控器，暖篷内放两个温度计，两个湿度计。一般通汽管分三道，腹板两侧各置一道，另一道通汽管放在箱室里。应特别注意，通汽管道不能太长，且不能直接接触地面，否则蒸汽冷却凝结成回流水，影响出气量和蒸养效果。该预制场根据多次调试的经验所得，每根通气管设5-6m长，且均采用支架悬空支撑，管道与箱梁腹板保证50cm的间距。
准备就绪后，开启锅炉，进入加温阶段。根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）混凝土升降温速度的规定，需控制升温的速度在10℃/小时以内。现场施作过程中，控制升温速度都是通过调整阀门的蒸汽量来实现的，并且定时量测温度，做好温度、湿度记录。一般在启动蒸汽锅炉前，先将蒸汽阀门关闭，以使锅炉产生的蒸汽在蒸汽炉胆内产生压力，待压力表指针达到0.6MPa的时候，再打开阀门，使蒸汽在暖篷内有一定的冲击速度，保证暖篷内另一头有足够的蒸汽量，避免热量养护不均匀分布致使梁体强度产生偏差。现场使用的锅炉额定功率为30KW，在正常加热条件下，阀门出口的蒸汽温度可达到165-170℃。经过多次记录总结出，正常情况下每过一小时暖篷内温度上升为5-6℃，符合规范要求。在锅炉开启工作5小时后，暖篷内的温度一般会比室外温度高出15-20℃，而此时的湿度也会达到90%-95%，梁体表面（包括腹板和顶板）混凝土已经达到湿润状态。 3.3 恒温阶段
当暖篷内的温度增至一定程度时，便开始进入恒温阶段。恒温阶段是控制蒸汽养生的一个重要过程，对于梁体养生效果起着决定性的作用。有文献指出，恒温阶段内温度不宜太高，夏季易控制在30-50℃之间，冬季易控制在25-40℃之间。该梁场一般将最高温度控制在35℃。控制恒温阶段的措施主要是使用蒸汽锅炉上自带的温度控制器来达到恒温的目的。在锅炉工作前，先将温控器打开，并设置最高溫度为35℃。当暖篷内温度达到35℃时，温控器感应棒会将温度信号自动传至电脑，由电脑控制锅炉停止加热工作。当暖篷内温度降低至30℃以下时，电脑又会自动开启锅炉正常工作，所以暖篷内的温度始终保持在30-35℃，湿度始终保持在95%左右，既梁板一直处于湿润的状态。一般在设备不出现故障的前提下，恒温3-4天便可以达到28天的养护强度。
恒温阶段要勤于观察，若暖篷粘扣被风刮开，应立即组织人员进行维护，保证暖篷内不进风不漏汽，始终保持密封的状态，这也是保证暖篷内温度和湿度持续达到设计要求的必要因素。同时应该注意，切记将蒸汽直接喷射梁板表面，否则会因温度突然过高而产生的热应力过大造成梁板裂缝。
3.4 降温阶段
在试验室经过回弹等试验方法，测得箱梁强度合格并达到100%后，开始降温。降温时应注意控制降温速度不能超过5℃/小时。一般在锅炉停止工作后，不能立即将暖篷敞开于大气中，应静置一段时间至暖篷内温度与外界温度相差不超过10℃时将篷布全部揭起来搭在架子上，以备下一片梁养护使用。待设备全部移走后，可以进行张拉工序。
4 结语
企业的品牌形象和经济效益决定因素是项目质量和工期，蒸汽养生在冬季箱梁预制过程中起到了决定性的作用，不仅大大提高了梁板生产循环的过程，确保工程的正常进行，更重要的是在不拖延工期的条件下，使箱梁预制在低温条件下的质量得到了保证和提高。蒸汽养生能加快混凝土的水化热反应，短时间内提高混凝土强度，可缩短工期。同时，箱梁施工过程中，养生棚内温度和湿度已达到标养室养生条件，对混凝土工程质量提供了保障。
作为施工管理技术人员，根据实际经验，提供较为系统的使用方法，以上成果只供施工管理技术人员参考，不能作为结论使用，因为影响混凝土的强度、收缩变形的因素很多，致使箱梁中应力的建立、损失比较复杂，蒸汽养生混凝土箱梁中应力的建立以及应力的损失就更加复杂多变，因此，一般的研究成果不能照搬使用，只能因时因地的进行现场试验摸索，再对试验成果进行总结，来指导当时当地的蒸汽养生预应力构件的生产制作。
参考文献
[1]肖得高.蒸汽养生工艺在箱梁预制中的应用[J].科技视界，2014（29）：316+338.
[2]焦志彤.蒸汽养生技术在梁板集中预制中的应用[J].交通世界，2009（10）：192-193.
[3]齐红军.高速铁路大吨位整孔简支箱梁预制技术研究[D].长安大学，2009.
[4]郭云杰.蒸汽养生在预制箱梁冬季施工中的应用[J].交通运输研究，2013（18）：99-101.
收稿日期：2019-11-28
作者简介：张丽娟（1982—），女，甘肃会宁人，本科，工程师，研究方向：公路与桥梁工程。
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