王文強(qiáng)，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(hù)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(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)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(diǎn)。

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(yàn)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(yùn)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(jì)。使用前應(yīng)先檢查溫度計(jì)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(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)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(yán)實(shí)。

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(jìn)行一定的水化反應(yīng)，具有一定的強(qiáng)度，避免因溫度的劇烈變化而對混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。詳細(xì)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(jì)、兩個濕度計(jì)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(yàn)，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(zhǔn)備好之后，打開鍋爐，進(jìn)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(jìn)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(dāng)鍋爐內(nèi)壓力達(dá)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(qiáng)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(dá)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(dá)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(qiáng)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(hù)參數(shù)?；炷料淞吼B(yǎng)護(hù)試件在箱梁澆筑完成后12 h左右進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。它的強(qiáng)度達(dá)到10.3 MPa的設(shè)計(jì)強(qiáng)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(hù)。為了確保箱梁內(nèi)外受熱均勻，蒸汽輸送管道兩端均伸進(jìn)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(qiáng)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(hù)，第一組12 h試驗(yàn)，確定強(qiáng)度是否符合拆模條件，以后每24 h試驗(yàn)一組，與現(xiàn)場回彈強(qiáng)度資料比較，確定拉伸時間，抗壓強(qiáng)度見表2。

表2 不同拉伸時間下的抗壓強(qiáng)度(單位：MPa)

由表2可知，梁板在拆除模板四天左右即達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，可以進(jìn)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(qiáng)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(dāng)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(hù)過程

早期養(yǎng)護(hù)混凝土，其主要目的是維持適宜的溫濕條件，以達(dá)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(jìn)行，以達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)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(hù)的關(guān)鍵時期，施工中應(yīng)切實(shí)加以注意?；炷林悄莛B(yǎng)生設(shè)備的養(yǎng)護(hù)過程如圖2所示。

圖2 混凝土智能養(yǎng)生設(shè)備的養(yǎng)護(hù)過程

2.1 確定養(yǎng)護(hù)試壓時間

蒸氣熱養(yǎng)護(hù)的混凝土在使用不合適的水泥時，后期強(qiáng)度會下降，應(yīng)在與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)上，增加標(biāo)養(yǎng)至28 d的試件，以檢查并保證其強(qiáng)度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，常溫下至少留置2組與常溫下相同條件的掩護(hù)試件，一組用于測定混凝土凍結(jié)前的強(qiáng)度即臨界強(qiáng)度，另一組用于檢驗(yàn)28 d的強(qiáng)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(hù)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(jìn)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(hù)時間，應(yīng)以梁體混凝土同條件養(yǎng)生試件強(qiáng)度和回彈強(qiáng)度值均達(dá)到50 MPa時確定，箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)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(hù)，見表3。

表3 兩個周期下設(shè)備養(yǎng)護(hù)溫度確定

由表3可知，當(dāng)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(hù)。

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(shí)能極大提高了箱梁早期強(qiáng)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(xiàng)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(rèn)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。