蒸汽養生工藝在箱梁預制中的應用

肖得高

(甘肅路橋第五公路工程有限公司，甘肅 蘭州 730000)

0 前言

武罐高速公路是甘肅公路建設史上工程難度最大、平均每公里投資最多、橋隧占路線最長的高速公路(橋隧占路線總長的68.8%)。全線地形復雜多變，施工場地極為狹小，給施工帶來諸多難度，很多工程項目無法以常規工藝施工，尤其在橋梁箱梁預制及吊裝施工上迫現了好多新工藝。我標段是雙線分離式遂連橋結構，橋梁40米箱梁預制及吊裝均無可輕松利用的場地，經過方案比選，決定在已貫通的隧道內設置箱梁預制場地，同樣由于地形限制無法實現跨幅吊裝，所以先后在左右線隧道內各設置8個箱梁預制底座流水施工，也可以根據進度情況左右幅箱梁預制平行作業。

這里主要介紹箱梁養生工藝：隧道內8個底座一字排開，模板拆裝、周轉都使用訂做的簡易吊車操作，有限空間內所有作業都直接受到局限，若采用噴淋養生，則需要布設繁瑣的進水、出水管道，而且要多次拆裝，費工費時耗水量大；若采用傳統的人工灑水養生，很難保證混凝土強度且同樣費工耗水量大；最關鍵的是以上兩種養生工藝混凝土強度提升較慢，狹小場地內底座數量有限的情況下很容易發生窩工現象。通過市場調查研究，我們引進了一種成品蒸汽發生設備，確定了蒸汽養生方案。

1 蒸汽發生設備介紹

該設備為上海詹妮瑞熱能設備有限公司生產，引進的產品為蒸汽發生器，產品型號LDR0.034-0.7，全自動控制，使用3項380V交流電，額定功率24kW，每小時蒸發量為34kg，蒸汽最高溫度為171℃，鍋爐最大儲水量為28kg，外形尺寸440*740*950mm。

2 蒸汽養生相關準備工作

2.1 過程數據收集以確定最佳養生周期

由于是初次探索實踐蒸汽養生工藝，在養生過程中測定、收集各類原始數據以指導和不斷調整設備使用方法、養生周期等，使蒸汽養生工藝在短期內趨于成熟。首先定崗2名專職實驗人員，養生過程中定期測定養生棚內蒸汽溫度、濕度、梁體混凝土溫度等，目的在于掌握棚內最高溫度是否在過程中超過了混凝土所能承受的最高溫度，同時也能夠初步確定在養生過程中蒸汽發生設備是連續作業能達到要求還是間歇式作業較為合理；其次，混凝土澆筑時制作5組試件，放置在箱梁內部同條件養生，每隔12小時做一組抗壓強度試驗，初步掌握蒸汽養生過程中混凝土強度增長情況。

2.2 人員及設備準備

①培訓一名作業工人及一名專職安全員，使其熟練掌握設備性能、供電供水等相關操作規程，初期由二人同時配合作業，熟練后可由專職安全員巡查或在旁指導下操作。

②一片箱梁養生配備2臺蒸汽發生器，梁兩端各一臺；養生篷布1000m2，為保證養生空間密閉應選用涂塑帆布；Φ32塑料水管20m，用于從供水管閥門處向蒸汽發生器內供水和向養生棚內輸送蒸汽。

③養生用水由隧道施工時安置的高位水箱儲水供應，高壓水管貫穿隧道，并且每隔50m留有出水閥門一處，方便引水。另外，隧道內縱坡2.9%，養生產生的廢棄水可通過兩側預留的電纜槽內自行排出隧道。

3 蒸汽養生工藝流程

①箱梁混凝土澆筑完畢拆除模板過程中應不斷灑水養生，保持梁體混凝土始終在濕潤狀態，防止初期強度形成過程中產生的巨大水化熱使混凝土表面開裂。模板拆除過程在10小時左右，期間同條件養生的混凝土抗壓試件應放置在梁頂同時灑水養生。

②模板全部拆除完畢后，將抗壓試件放置在箱梁內部同時梁體內外灑水一遍，立即用養生帆布將箱梁覆蓋并保證四周基本密封，然后將安放在梁兩端的蒸汽發生器接通水電源后開始向棚內通入蒸汽。為使梁體內外盡可能均勻受到蒸汽養護，每端蒸汽輸送管通入40m養生棚內的長度應達到10m為宜，并且出氣口離混凝土表面距離大于30cm，防止高溫蒸汽對混凝土強度造成不利影響。

③養生初期根據梁內及梁兩側蒸汽充斥情況不斷變換出氣口位置，直到棚內蒸汽完全充滿后可不再調整，期間要記錄好棚內溫度、濕度上升和最高情況。同條件養生的試件每12小時實驗一組，掌握強度增長情況。

④當試件抗壓強度達到設計強度95%后停止蒸汽養生，拆除蒸汽發生器的電源、水源，將設備內剩余水排除干凈后放置在指定位置或直接轉至另外一片箱梁處繼續養生。剛結束養生的箱梁不得立即拆除養生棚，待棚內溫度自行冷卻后方可拆除。

4 數據分析及結論

①通過連續觀測并記錄養生棚內的溫度、濕度發現，在向棚內連續通入蒸汽4小時后，棚內溫度會保持在50℃左右不再繼續升高，棚內濕度在95%以上，梁體表面為濕潤狀態，養生效果最佳。而棚內溫度在2h內下降不會超過10℃，不影響養生效果，為降低蒸汽發生器耗電量進而降低成本，在養生過程中可在持續棚內通入蒸汽4h后關閉蒸汽發生器，2h后重新開啟，如此間歇式作業。

②混凝土強度增長情況

通過同條件下混凝土試件抗壓強度檢測，得出在蒸汽養生下不同時段混凝土強度如下表所示：

由上表可以看出箱梁拆模后持續養生60h混凝土強度即可達到設計強度的95%以上，滿足張拉要求。在開始養生后的48h內強度增長最快，60h后即可停止養生。混凝土澆筑完成6日后可進行吊裝作業。

5 蒸汽養生成本及相同條件下噴淋養生成本比較

我標段共有40m箱梁60片，養生用水由隧道原高壓水池供給，水池容積45m3,使用功率為15KW水泵需四小時抽滿，電費單價為:0.6元/千瓦時。每立方水成本為0.8元。蒸汽養生過程為間歇式作業，蒸汽發生器實際工作時間為40h。

①蒸汽養生成本

(a)設備投入：蒸汽發生器2臺價值15000元，涂塑帆布500m2價值2380元，塑料水管500m價值1380元，合計18760元。每片箱梁成本為312.7元。

(b)1片箱梁養生費用：

根據電費、水費、人工費的計算，完成一片40m箱梁蒸汽養生總計發生成本為1616.9元。

②噴淋養生成本

(a)設備投入：噴淋裝置兩套價值18000元，塑料水管500m價值1380元，合計19380元。每片箱梁成本為323元。

(b)1片箱梁養生費用：

完成一片40m箱梁噴淋養生總計發生成本為609.4元。耗水量為108m3。

③對比分析

通過對以上各項的比較，我們可以得出以下結論：

(a)兩種養生方式設備投入相差不大，隨著養護箱梁數量的增加，分攤在每片箱梁中的成本會相應減少。但是通過向采用噴淋養生方式的施工單位了解，噴淋裝置費用中噴頭價格占主要比例，但是噴頭在實際使用中由于養生用水不清潔容易發生堵塞，及生銹堵塞現象，壞損率較高且無法維修，以采用噴淋養生的武罐7標為例，在完成60片箱梁養生后，噴頭壞損丟失已占整套裝置的25%左右。相比之下蒸汽養生設備周轉次數更多，保養簡單。

(b)蒸汽養生比噴淋養生養生效果更好，強度形成時間更快。

(c)完成一片箱梁養生，蒸汽養生發生成本更高。

6 適合在箱梁預制中使用蒸汽養生的條件

①箱梁預制在冬季施工，低溫情況下無法直接灑水養生或混凝土強度增長較慢時采用蒸汽養生，可有效保證混凝土強度。

②箱梁預制數量較多，但是預制場地狹小，底座數量較少，為縮短養生周期提高底座使用效率，采用蒸汽養生方式更加有效。

③干旱缺水地區，施工用水成本較高時，采用蒸汽養生可以有效降低成本。

7 結語

蒸汽生方式雖然行之有年，但直到近年來才被廣為重視，使用蒸汽養生技術可以有效縮短工期，使工程總體成本降低。這也使得蒸汽養生投入成本較高的刻板印象逐漸被打破。而在箱梁預制比較集中、箱梁數量較多的大型預制場內，蒸汽養生的使用可以使其優越性成倍放大。在日益講求經濟和效率的公路建設工程中，蒸汽養生方式必將得到進一步的推廣運用。