冉江東

摘要 預(yù)制T梁質(zhì)量與混凝土養(yǎng)生條件有關(guān)。為提高預(yù)制T梁質(zhì)量，文章探討了預(yù)制T梁的蒸汽養(yǎng)生技術(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該技術(shù)的可行性。確定預(yù)制T梁的截面尺寸、原材料和配合比，設(shè)定蒸汽養(yǎng)生的參數(shù)，包括靜置時(shí)間9 h，升降溫速率12 ℃/h，恒溫溫度55 ℃，控制預(yù)制梁溫濕度。通過(guò)溫濕度監(jiān)測(cè)、力學(xué)性能試驗(yàn)得到以下結(jié)論：蒸養(yǎng)結(jié)束后，預(yù)制T梁的抗壓強(qiáng)度、彈性模量均達(dá)到設(shè)計(jì)值的94%以上，滿足預(yù)應(yīng)力張拉的要求；溫濕度控制有效避免了混凝土的開(kāi)裂變形。旨在為相關(guān)工程的施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 公路橋梁項(xiàng)目；預(yù)制T梁；蒸汽養(yǎng)生；施工技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U445.47文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）08-0140-03

0 引言

預(yù)制T梁是一種常用公路橋梁上部結(jié)構(gòu)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(shí)，由于氣溫低、濕度小等不利因素，混凝土的水化反應(yīng)緩慢，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度發(fā)展不足，甚至出現(xiàn)裂縫、蜂窩、麻面等缺陷，影響預(yù)制T梁的使用性能。為解決這一問(wèn)題，該文探討了預(yù)制T梁的蒸汽養(yǎng)生技術(shù)，即利用木質(zhì)顆粒燃?xì)忮仩t（壓強(qiáng)＜0.1 Pa）產(chǎn)生蒸汽，通過(guò)蒸汽管道輸送到養(yǎng)生室內(nèi)，對(duì)預(yù)制T梁進(jìn)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(yù)制30 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁695片。根據(jù)工程進(jìn)度及施工設(shè)計(jì)要求，預(yù)制期限為9個(gè)月。由于預(yù)制梁場(chǎng)用地緊張，僅能在標(biāo)段內(nèi)一段600 m×15 m的路基段建設(shè)24個(gè)固定臺(tái)座，無(wú)法滿足預(yù)制需求。因此，采用蒸汽養(yǎng)生技術(shù)和集約化流水線設(shè)計(jì)的預(yù)制T梁方案，利用電蒸汽發(fā)生器對(duì)預(yù)制T梁進(jìn)行加溫加濕處理，提高T梁預(yù)制效率，保證工程目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。

2 預(yù)制T梁

2.1 截面基本尺寸

該公路橋梁30 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋的上部結(jié)構(gòu)由7片T梁構(gòu)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(shè)計(jì)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(xiàng)目30 mT梁橋橫斷面示意見(jiàn)圖1。

2.2 原材料與配合比

該工程采用的預(yù)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(jī)制砂（細(xì)砂）、機(jī)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(jí)，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(yàn)確定混凝土配合比，符合施工設(shè)計(jì)要求。

3 預(yù)制T梁蒸汽養(yǎng)生技術(shù)體系

3.1 預(yù)制T梁生產(chǎn)效率控制

基于自動(dòng)化技術(shù)高效預(yù)制土T梁進(jìn)行蒸汽養(yǎng)生處理，以提高其力學(xué)性能、生產(chǎn)效率。

3.2 蒸汽養(yǎng)生參數(shù)設(shè)定

為實(shí)現(xiàn)預(yù)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(shè)定：

靜置時(shí)間：混凝土澆筑后在模具內(nèi)靜置的時(shí)間，影響混凝土的初期硬化程度。靜置時(shí)間過(guò)短，混凝土強(qiáng)度不足，易造成脫模后的開(kāi)裂變形；靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混凝土強(qiáng)度過(guò)高，不利于預(yù)應(yīng)力施加。該公路橋梁的T梁靜置時(shí)間為9 h。

升降溫速率：蒸汽養(yǎng)生過(guò)程中，溫度的升降速度會(huì)影響混凝土的溫度應(yīng)力。如溫度過(guò)快上升會(huì)加速混凝土內(nèi)水分蒸發(fā)，使其體積快速擴(kuò)大，產(chǎn)生變形；反之會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，產(chǎn)生較大拉應(yīng)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(yù)制T梁的升降溫速率為12 ℃/h。

恒溫溫度：蒸汽養(yǎng)生過(guò)程中需保持恒定溫度，溫度過(guò)低，混凝土的水化反應(yīng)緩慢，混凝土強(qiáng)度、耐久性低；溫度過(guò)高，混凝土水化反應(yīng)過(guò)快，該工程預(yù)制T梁的恒溫溫度為55 ℃[1]。

3.3 預(yù)制梁全過(guò)程溫濕度控制

預(yù)制T梁蒸汽養(yǎng)生技術(shù)要求全程控制梁的溫濕度，以保證混凝土的水化反應(yīng)、強(qiáng)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(dòng)蒸汽發(fā)生器輸送飽和蒸汽，進(jìn)行T梁加溫加濕處理。利用獨(dú)立溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(zhǔn)確性。蒸養(yǎng)過(guò)程中按照靜置、升溫、恒溫、降溫四個(gè)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(yán)格遵循監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

（2）溫濕度測(cè)點(diǎn)布置：為全面掌握預(yù)制梁的溫濕度狀況，蒸養(yǎng)室、T梁上分別布設(shè)多個(gè)溫濕度測(cè)點(diǎn)。蒸養(yǎng)室左右墻壁上各布設(shè)3個(gè)溫濕度測(cè)點(diǎn)，分別位于兩端、跨中，用于監(jiān)測(cè)蒸養(yǎng)室內(nèi)的空氣溫濕度，T梁跨中心處設(shè)傳感器用于獲取梁體內(nèi)部溫度、應(yīng)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(guò)10 ℃，防止溫度梯度過(guò)大導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂或變形[2]。

（3）溫濕度數(shù)據(jù)分析：根據(jù)溫濕度測(cè)點(diǎn)的記錄分析預(yù)制梁的溫濕度變化，評(píng)價(jià)蒸養(yǎng)效果，指導(dǎo)后續(xù)施工養(yǎng)護(hù)。

3.4 同條件蒸養(yǎng)混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)過(guò)程控制

T梁混凝土的基本力學(xué)性能試驗(yàn)過(guò)程控制步驟主要包括：

（1）混凝土由拌和站拌制送至現(xiàn)場(chǎng)后，立即制作試塊進(jìn)行性能測(cè)試。

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

（3）試塊、T梁一起送入蒸汽養(yǎng)生室，按預(yù)先設(shè)定的養(yǎng)護(hù)參數(shù)進(jìn)行蒸汽養(yǎng)生，加速混凝土水化。

（4）試塊的彈性模量、抗壓強(qiáng)度等參數(shù)均值達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%時(shí)開(kāi)始降溫，直到與外界溫度相差不超過(guò)10 ℃，結(jié)束蒸汽養(yǎng)生。

（5）蒸汽養(yǎng)生結(jié)束后，測(cè)試混凝土抗壓強(qiáng)度、彈性模量，檢驗(yàn)混凝土的力學(xué)性能是否符合要求。

4 預(yù)制T梁蒸汽養(yǎng)生試驗(yàn)結(jié)果

選取4片預(yù)制T梁進(jìn)行蒸汽養(yǎng)生試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)溫濕度變化、力學(xué)性能發(fā)展。試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證蒸汽養(yǎng)生技術(shù)的有效性。試驗(yàn)內(nèi)容如下：

（1）溫濕度監(jiān)測(cè)：預(yù)制梁的蒸養(yǎng)室、T梁上分別布設(shè)多個(gè)溫濕度測(cè)點(diǎn)，記錄蒸養(yǎng)過(guò)程中的溫濕度數(shù)據(jù)。

（2）力學(xué)性能試驗(yàn)：保溫棚內(nèi)同條件養(yǎng)生混凝土試塊，測(cè)定混凝土的抗壓強(qiáng)度、彈性模量。

4.1 溫濕度監(jiān)測(cè)結(jié)果

T梁的質(zhì)量受溫度和應(yīng)力的影響，因此需要進(jìn)行合理的控制和監(jiān)測(cè)。如圖3所示，展示了T梁的溫度變化過(guò)程，可以分為三個(gè)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(dá)到60 ℃。

（2）恒溫階段：維持在60 ℃±5 ℃的養(yǎng)護(hù)溫度下，同時(shí)，檢測(cè)T梁的內(nèi)部溫度和應(yīng)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(guò)15 ℃。

4.2 混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

首梁（Z7-3）的混凝土澆筑時(shí)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(shí)間均為9 h。

試驗(yàn)T梁的抗壓強(qiáng)度、彈性模量試驗(yàn)結(jié)果分別如圖4～5所示。蒸養(yǎng)結(jié)束后，常溫保護(hù)4 h，以便開(kāi)展預(yù)應(yīng)力張拉。

據(jù)圖4、圖5預(yù)制T梁的抗壓強(qiáng)度和彈性模量隨蒸養(yǎng)時(shí)間的變化情況可知，蒸養(yǎng)過(guò)程中，混凝土力學(xué)性能隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行而提高，尤其是在升溫、恒溫階段，力學(xué)性能的增長(zhǎng)較為明顯。降溫階段，力學(xué)性能的增長(zhǎng)速度減緩，但仍有一定提升。蒸養(yǎng)結(jié)束后，梁的抗壓強(qiáng)度、彈性模量均達(dá)到設(shè)計(jì)值的94%以上，表明蒸養(yǎng)條件符合預(yù)制梁的要求，可開(kāi)展預(yù)應(yīng)力張拉[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文探討了采用蒸汽養(yǎng)生技術(shù)，利用木質(zhì)顆粒燃?xì)忮仩t對(duì)預(yù)制T梁進(jìn)行加溫加濕處理，加速混凝土的水化反應(yīng)，提高混凝土的耐久性，主要結(jié)論如下：

（1）預(yù)制T梁的抗壓強(qiáng)度和彈性模量在蒸養(yǎng)過(guò)程中隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行而提高，尤其是在升溫、恒溫階段，力學(xué)性能的增長(zhǎng)較為明顯。蒸養(yǎng)結(jié)束后，預(yù)制T梁的抗壓強(qiáng)度、彈性模量均達(dá)到設(shè)計(jì)值的94%以上，滿足預(yù)應(yīng)力張拉要求。

（2）預(yù)制T梁的溫濕度控制可有效避免混凝土的開(kāi)裂、變形等缺陷，保證預(yù)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(yīng)力保持在合理范圍內(nèi)，控制T梁體內(nèi)外溫度差不超過(guò)10 ℃。

參考文獻(xiàn)

[1]李瑞卿. 高速公路工程中的冬季預(yù)制箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制[J]. 運(yùn)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(yù)制混凝土箱梁養(yǎng)護(hù)制度研究[J]. 混凝土與水泥制品， 2020（8）： 38-42.

[3]郭志根， 鄭軒. 預(yù)制梁蒸汽養(yǎng)生技術(shù)的應(yīng)用[J]. 交通世界， 2023（25）： 106-109.