王文強，劉秀珍，王大凱

(中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100071)

0 引 言

現(xiàn)在工程建設(shè)中橋梁數(shù)量越來越大，其中上部構(gòu)造的梁板數(shù)量也越多，施工周期必然跨越冬季[1]。由于水分結(jié)冰會破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即使氣溫回升延長養(yǎng)護時間，但由于混凝土內(nèi)部有水分結(jié)冰產(chǎn)生的裂紋不會愈合，箱梁混凝土也很難達到設(shè)計強度[2]。為此，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力箱梁冬季施工中混凝土智能養(yǎng)生設(shè)備成為施工重點。

1 預(yù)制箱梁蒸汽保溫養(yǎng)生設(shè)備的應(yīng)用

1.1 預(yù)制箱梁蒸汽保溫養(yǎng)生設(shè)備的安裝過程

鍋爐安裝以后需經(jīng)勞動部門展開權(quán)威驗收，將鍋爐安置在箱梁預(yù)制區(qū)域外，鍋爐的蒸汽量為0.2 m2/h，再用50 mm規(guī)格的鋼管作為主管道并沿預(yù)制臺座鋪開，配備閥門。預(yù)制箱梁蒸汽保溫養(yǎng)生設(shè)備使用情況見表1。

表1 預(yù)制箱梁蒸汽保溫養(yǎng)生設(shè)備使用情況

管道和鍋爐具體安裝部位及步驟如下所示：

(1)蒸養(yǎng)鍋爐。鍋爐使用步驟為，先烘爐、煮爐，之后再生火、供氣，鍋爐正常運行。

(2)蒸養(yǎng)管道。主管道采用50 mm鋼管，支管道采用32 mm鋼管，蒸發(fā)管采用25 mm鋼管，供氣量和蒸發(fā)量平穩(wěn)通過內(nèi)桿式楔形閥調(diào)節(jié)。

(3)測溫計。使用前應(yīng)先檢查溫度計的檢定有效期限，使用環(huán)境為-30 ℃～+100 ℃，相對濕度5%～95%，避免碰撞和沖擊。

(4)蒸養(yǎng)罩。需要進行蒸汽養(yǎng)護時直接采用移動式蒸汽罩，蒸汽罩為鋼管焊制拼裝式拱架，拱頂用防水保濕篷布覆蓋嚴實。

1.2 設(shè)備的應(yīng)用過程

設(shè)備的應(yīng)用過程分為靜停、升溫、恒溫和降溫四個階段：

(1)靜停階段。停歇期一般為4～6 h，停歇期主要是為了保證混凝土在完成澆筑后能夠進行一定的水化反應(yīng)，具有一定的強度，避免因溫度的劇烈變化而對混凝土結(jié)構(gòu)強度產(chǎn)生不利影響。詳細操作是在箱梁澆筑完成后，安裝活動鋼管棚架，蓋住箱梁保溫并盡可能在棚架周圍保持密封，防止大風(fēng)或雨雪直接影響箱梁，有效地利用混凝土因自身凝結(jié)而產(chǎn)生的水化熱[3]。

(2)升溫階段。拆下模板后，接好鍋爐管路，將溫控器的感應(yīng)棒放入篷蓋并打開溫控器，將兩個溫度計、兩個濕度計放在暖棚中。普通通汽管分三道，兩側(cè)腹板各設(shè)一道，另一道通汽管置于箱內(nèi)。尤其要注意的是，通汽管道不宜過長，且不可與地面直接接觸，否則蒸汽會冷凝為回流，影響產(chǎn)氣量和蒸養(yǎng)效果。根據(jù)多次調(diào)試經(jīng)驗，在預(yù)制場中，每條通氣管設(shè)5～6 長，并采用支架懸置支承，保證管道與箱梁腹板之間50 cm的距離。升溫過程如圖1所示。

圖1 升溫過程

準備好之后，打開鍋爐，進入升溫階段。升溫速度控制在10 ℃/h以內(nèi)。施工過程中對溫度的調(diào)節(jié)與控制是通過調(diào)節(jié)蒸汽量以及定時量溫兩部分進行的，以閥門控制調(diào)節(jié)量，并記錄調(diào)節(jié)后的溫濕度。蒸汽鍋爐需要在蒸汽閥門關(guān)閉的狀態(tài)下才能啟動鍋爐，當鍋爐內(nèi)壓力達到0.6 MPa時，才能打開閥門，使鍋爐內(nèi)保持充足的蒸汽量，以免因鍋爐內(nèi)受熱不均勻產(chǎn)生梁體強度有較大偏差。

在正常加熱條件下，現(xiàn)場使用的鍋爐額定功率為30 kW，閥門出口蒸汽溫度可達165～170 ℃。經(jīng)多次記錄和總結(jié)，一般情況下，暖棚溫度每小時遞增5～6 ℃，一般5 h后暖棚溫度將高于室外溫度，濕度也達到飽和狀態(tài)。

這一階段決定了箱梁的蒸汽保溫層質(zhì)量，是強度和整體性能形成階段。在靜停階段結(jié)束后，啟動端放置好蒸汽發(fā)生器，調(diào)整養(yǎng)護參數(shù)?；炷料淞吼B(yǎng)護試件在箱梁澆筑完成后12 h左右進行抗壓強度試驗。它的強度達到10.3 MPa的設(shè)計強度的20%，完全可以用于模板的拆除工作。

(3)恒溫階段。這一階段為箱梁混凝土穩(wěn)定生長階段，具體操作是模板拆除后繼續(xù)蒸汽保溫養(yǎng)護。為了確保箱梁內(nèi)外受熱均勻，蒸汽輸送管道兩端均伸進1/4管內(nèi)，蒸汽出口位置離箱梁梁體約30cm，避免高溫蒸汽直接噴射到箱梁體內(nèi)，影響混凝土強度，安排人員定時巡視箱梁內(nèi)溫度。在施工前多做6組混凝土試件，放在箱梁內(nèi)同條件養(yǎng)護，第一組12 h試驗，確定強度是否符合拆模條件，以后每24 h試驗一組，與現(xiàn)場回彈強度資料比較，確定拉伸時間，抗壓強度見表2。

表2 不同拉伸時間下的抗壓強度(單位：MPa)

由表2可知，梁板在拆除模板四天左右即達到混凝土設(shè)計強度的90%，可以進行張拉工作。

(4)降溫階段。該階段表示蒸汽保溫養(yǎng)生已經(jīng)基本結(jié)束，但還是要避免急劇降溫影響箱梁混凝土強度。具體操作是緩慢關(guān)閉蒸汽發(fā)生器，記錄溫度降低速度，控制鋼管棚架內(nèi)降溫速度在6℃/h，當鋼管棚架內(nèi)外溫度基本一致后再移走棚架。

2 混凝土智能養(yǎng)生設(shè)備的養(yǎng)護過程

早期養(yǎng)護混凝土，其主要目的是維持適宜的溫濕條件，以達到兩方面的效果：一是使混凝土免于不利的溫度、濕度變形，防止有害的冷縮和干縮；二是使水泥水化過程順利進行，以達到設(shè)計的強度和抗裂能力。溫度和濕度的適宜條件是相互聯(lián)系的，混凝土保溫措施往往具有保濕作用。從理論上分析了新澆筑混凝土完全可以滿足水泥水化要求，但存在不足。由于蒸發(fā)等原因經(jīng)常會造成水分損失，延遲或阻礙水泥的水化，使表面混凝土最容易也是最直接地受到不利影響。所以混凝土澆筑后的前幾天是養(yǎng)護的關(guān)鍵時期，施工中應(yīng)切實加以注意?；炷林悄莛B(yǎng)生設(shè)備的養(yǎng)護過程如圖2所示。

圖2 混凝土智能養(yǎng)生設(shè)備的養(yǎng)護過程

2.1 確定養(yǎng)護試壓時間

蒸氣熱養(yǎng)護的混凝土在使用不合適的水泥時，后期強度會下降，應(yīng)在與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護的基礎(chǔ)上，增加標養(yǎng)至28 d的試件，以檢查并保證其強度。根據(jù)標準規(guī)定，常溫下至少留置2組與常溫下相同條件的掩護試件，一組用于測定混凝土凍結(jié)前的強度即臨界強度，另一組用于檢驗28 d的強度，混凝土試塊應(yīng)在澆筑現(xiàn)場用已澆結(jié)構(gòu)的混合物制成。試壓前試件應(yīng)放置在具有正溫條件的室內(nèi)，解凍后再試壓，試壓時間為4～12 h。

2.2 確定養(yǎng)護溫度

將箱梁用蓬布加以覆蓋，將管道按操作規(guī)程在篷布內(nèi)鋪好，正式啟動閥門，讓飽和的蒸汽進入棚內(nèi)，對梁體開展蒸養(yǎng)活動。靜停時應(yīng)保持環(huán)境溫度≥5 ℃，澆筑完成四小時后方能再度提高溫度。溫度升速≤10 ℃/h，恒溫時應(yīng)將溫度控制在50 ℃以下。箱梁蒸汽養(yǎng)護時間，應(yīng)以梁體混凝土同條件養(yǎng)生試件強度和回彈強度值均達到50 MPa時確定，箱梁蒸汽養(yǎng)護時應(yīng)不少于七天，并根據(jù)梁體混凝土同條件不同方向蓬溫、芯部溫度和表層溫度確定是否還繼續(xù)養(yǎng)護，見表3。

表3 兩個周期下設(shè)備養(yǎng)護溫度確定

由表3可知，當左側(cè)蓬溫超過21 ℃，右側(cè)蓬溫超過21 ℃，內(nèi)側(cè)蓬溫超過25 ℃，芯部溫度超過31.6 ℃，表層溫度超過23.4 ℃時，開始養(yǎng)護。

3 結(jié)束語

經(jīng)過整個冬季的箱梁混凝土施工，發(fā)現(xiàn)智能保溫養(yǎng)生確實能極大提高了箱梁早期強度，加快梁座及模板的使用率，有效縮短工期并降低了工程的成本，符合項目部的施工要求。發(fā)現(xiàn)對梁板數(shù)量較多，預(yù)制施工相對集中的預(yù)制場而言，智能蒸汽保溫養(yǎng)生施工便捷、安全、高效的優(yōu)越性會被越來越多的人認識。在以后的公路建設(shè)工程中冬季智能蒸汽保溫養(yǎng)生會得到更多的應(yīng)用與推廣。