預應力混凝土連續梁蒸汽養護施工技術

李祥營

(河北省東光縣公路管理站，河北滄州　061600)

預應力混凝土連續梁蒸汽養護施工技術

李祥營

(河北省東光縣公路管理站，河北滄州061600)

摘要:介紹了預應力混凝土連續梁梁體養護的技術指標，從梁體養護方式、溫度監測、蒸養棚架設計、蒸養棚內熱量計算等方面，闡述了預應力混凝土連續梁蒸汽養護施工技術，確保了混凝土的冬季施工質量。

關鍵詞:混凝土，連續梁，蒸汽養護，耗熱量

在大跨度結構中，常常會出現非標準梁體來實現跨越，設計中經常采用預應力混凝土連續梁方式，由于這種梁體施工技術成熟、計算比較成熟。由于工期的需要，將出現該類型梁體的冬季施工，如何實現該類型梁體混凝土的冬期養護技術十分必要。

混凝土澆搗后將發生水化作用，這個過程需要適當的溫度和濕度條件;為了保證硬化過程的強度不斷增長并在可控范圍內，混凝土養護是必不可少的。冬季氣溫下降，溫度在0℃之下(即負溫)，混凝土中的水分將發生凍結，水化作用會受到凍結過程的嚴重影響，混凝土中的凍脹效應可能會使得混凝土產生凍裂而導致混凝土土體的破壞;在混凝土初期若已經發生了凍害損壞之后再置于常溫養護中，強度雖然也能再次增長，但是已經無法回到凍害前的強度;且其發生凍害時間愈早，其強度在后期就越難恢復。針對這一現象，各國也都做過相應的研究來測試其發生凍害的某一限值以內可以在后期恢復強度。我國研究并寫入規范之中這一臨界強度值取為28 d齡期養護強度的40%，且不應該小于5 MPa。常見的混凝土的養護包括自然和蒸汽兩種養護方式。由于養護也就是保證混凝土的硬化條件，所以在養護過程中對于溫度和濕度的控制極為嚴格，并且會盡量減少混凝土暴露在空氣中的時間，可減少混凝土表面的水分流失。

1　梁體養護的技術指標

對于預應力混凝土梁，在冬季施工過程中不僅需要保證梁體養護過程的溫度問題，還得滿足張拉需求?；炷翉拈_始升溫到降溫結束整個過程中，梁體兩端與跨中和箱梁內、外側之間相對溫差不大于15℃。對于詳細的溫度要求為:進入冬季施工后，滿足梁體混凝土澆筑時模板溫度5℃～10℃，混凝土入模溫度5℃～10℃，梁體混凝土達到設計強度值的95%之前，混凝土養護溫度達到15℃的施工條件。冬季施工前，梁體混凝土在5 d齡期內達到設計強度值的95%，滿足初張條件。

2　梁體的蒸汽養護

依據混凝土在不同時刻表現為不同的水化過程，因此在設置混凝土蒸汽養護過程也要不同對待。

2.1冬季施工前養護方式

梁體混凝土在5 d齡期內不能達到設計強度值95%時，新澆混凝土在預應力束初張前的時段內，采用在梁體內部布設桑拿爐加溫保濕，梁面棉氈苫蓋的方式進行養護。

2.2進入冬季施工后的養護

新澆混凝土在其強度未達到設計強度值的95%時，采用蒸氣鍋爐進行蒸養，縱向預應力筋初張結束且掛籃移動后，采用梁面棉氈苫蓋，箱室內燃煤爐燒水的方式進行保溫養護。

2.3梁體混凝土養護的四個階段

按照溫控方式的不同，將預應力混凝土連續梁在蒸汽養護可以分成以下四個過程，分別為靜停、升溫、恒溫和降溫過程，主要來適應梁體內混凝土的水分過程。1)靜停:混凝土灌注完畢后靜停4 h;在冬季，當環境溫度在+5℃以下時，灌注完畢后應進行低溫預養，預養溫度不低于5℃。2)升溫:升溫速率不超過10℃/h。3)恒溫: 30 h～48 h，恒溫養護對于溫度的控制較為嚴格，其蒸汽溫度需在45℃以下，梁體內部混凝土溫度需在60℃以下，局部最高不超過65℃。4)降溫:降溫速率不大于10℃/h，從恒溫降至與自然的氣溫相差不大于15℃。

3　梁體溫度監測

1)測溫部位。在養護過程中必須定時測溫，并做好記錄;梁體測溫采用便攜式數字溫度計分別在澆筑段的兩端和鄰接的已硬化的混凝土端部進行測溫，新舊混凝土的溫差不得大于15℃。

2)測溫次數。梁體混凝土蒸養在升溫過程中，升溫速度要均勻，并觀察溫度表，根據讀數適當調整蒸汽閥門?；炷翝仓^程中，要求每2 h至少測溫1次，并填寫好測溫記錄。

3)溫度控制原則。a.升溫速度每小時不得大于10℃。冬期為減少梁體和棚內溫差，當蓋上篷布后應立即緩緩送氣，使棚內溫度達到5℃～15℃，經5 h以上穩定后，可逐步升溫。b.棚內各部位的溫度應盡量一致。

4　蒸養棚熱量計算(混凝土冬施)

連續梁混凝土采用蒸養套法進行加熱養護，梁段混凝土外側用棉氈篷布將澆筑段混凝土包裹起來，蒸養系統在混凝土澆筑之前全部設置完畢，并進行調試。在澆筑混凝土時，下部蒸養系統要一邊澆筑，一邊進行養護，上部蒸汽隨澆隨通氣。

連續梁每次蒸養長度大約在3.0 m～4.25 m之間，蒸養棚架截面積為146.15 m2，混凝土截面積為17.53 m2。所以蒸養棚架的最大空間為621.14 m3，混凝土體積為74.51 m3。要求棚架內蒸養溫度不低于40℃～45℃。

1)暖棚耗熱量和蒸汽片設置。滄州地區的外界氣溫可假定為－15℃，根據《冬期施工手冊》中推薦的暖棚耗熱量公式:

其中，M為暖棚的表面系數，為冷卻面與外部量度暖棚的體積之比，取0.50; K為暖棚結構的平均傳熱系數，按照K = 3.6/( 0.04 + di/ki)，d為圍護層厚度，取0.05 m，圍護層的導熱系數為0.058 W/( m·K)，可得K =3.99;Δt為暖棚內外溫差，取棚內溫度+40℃，棚外氣溫－5℃，則Δt =45℃; V為暖棚體積，取621.14 m3;當風速小于5 m/s時，α=1.25～1.50，取系數α=1.30。

經過計算，得出擬建暖棚耗熱量: Q =0.50×3.99×45×1.3× 621.14 =72 491.6 W =72.5 kW，即7 636.7 kcal/h。

須配置蒸汽排管12路。按照計算確定共需要蒸養管路12路，箱室內部布設2路;箱室外部布設10路，其中梁體頂面布設3路，兩腹板各布設2路，底板布設3路。

2)混凝土消耗熱量計算。采用篷罩法蒸汽養護每立方米混凝土每小時耗用蒸汽量為5.56 kg?；炷列枰恼羝繛镼ca= 5.56×74.51 =414.3 kg。

3)總耗熱量計算?？偤臒崃堪ㄅ锖臒崃?、混凝土吸收熱量、鍋爐房自用耗熱量和管道損失熱量。其中暖棚總耗熱量為72.5 kW，鍋爐房自用耗熱量為55 kW。換算成蒸汽量為:

其中，r為蒸汽的汽化熱，取r =0.58 W/kg;總耗熱量Q = K× K0×( Qca+ Qa) =1.2×1.15×( 414.3 + 219.8) = 875.1 kg; K為保證系數，取1.2; K0為熱力管道熱損失系數，取1.15。

4段需要總熱量為: 875.1 kg×4 =3 500 kg =3.5 t。

因計算是按照連續梁最長階段、最大截面積計算，且考慮了1.2的保證系數，同時考慮到蒸養時不可能同時在同一時間進行蒸養。所以在計劃采用1個2 t的鍋爐來蒸養混凝土，需要在施工現場設置1個移動式鍋爐房，鍋爐房內設2 t鍋爐一座及相應的配套設備，并應布設由鍋爐房至各梁段的蒸汽管路。鍋爐需要額定蒸汽量為2 t/h，工作壓力為1.25 MPa，蒸汽溫度為194℃。

5　結語

采用了本文的預應力混凝土連續梁蒸汽養護技術，保證了混凝土的內外溫差以及表面混凝土與環境之間的溫差不超過15℃，確保了冬季混凝土施工質量，提高了施工效率，滿足了工期緊、任務重的要求;期望為今后類似工程的冬施提供參考依據。

參考文獻:

［1］滿洪高.預應力混凝土連續梁冬季施工技術［J］.鐵道建筑，2002( 3) :43-45.

［2］梁富會.淺談冬季混凝土施工的防護措施［J］.西部探礦工程，2005，17( 6) :167-168.

［3］邱訓兵.客運專線連續梁冬季現澆施工關鍵技術［J］.橋梁建設，2007( 4) :62-64.

［4］喬海洪.預應力混凝土懸灌梁冬季施工保溫技術［J］.鐵道標準設計，2007( 11) :43-45.

［5］趙蕓平，孫玉良，于濤，等.寒冷地區冬季混凝土強度增長規律的試驗研究［J］.硅酸鹽通報，2009，28( 4) :854-858.

［6］項玉璞.冬期施工手冊［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2010.

Continuous beam steam maintenance construction technology of prestressed concrete

Li Xiangying
( Hebei Dongguang Highway Administration Station，Cangzhou 061600，China)

Abstract:The paper introduces continuous beam maintenance technology indicators of prestressed concrete.Starting from aspects of beam maintenance method，humidity monitoring，steam shed design，internal steam shed thermal calculation，the paper describes continuous beam steam maintenance construction technologies of prestressed concrete，so as to guarantee concrete winter construction quality.

Key words:concrete，continuous beam，steam maintenance，heat consumption

作者簡介:李祥營(1977-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-09

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0108-02

中圖分類號:TU755

文獻標識碼:A