山區(qū)鋼筋混凝土橋梁智能噴霧預(yù)防性養(yǎng)護

（重慶市奉節(jié)縣公路局，重慶 奉節(jié) 404600）

橋梁預(yù)防性養(yǎng)護分為成橋后的再預(yù)防養(yǎng)護及施工中的預(yù)防性養(yǎng)護。山區(qū)架橋多系高空作業(yè)或環(huán)境較差的施工作業(yè)，其養(yǎng)護操作同樣具備危險系數(shù)大，施工需求水源供給困難的難題。

一、智能噴霧養(yǎng)護技術(shù)原理

智能噴霧養(yǎng)護技術(shù)是把理想的溫濕度養(yǎng)護范圍編入控制程序系統(tǒng)，在具體養(yǎng)護操作過程中，工作人員只需要把養(yǎng)護用水預(yù)先注存到專用水箱，向設(shè)備輸入養(yǎng)護操作控制信息并對設(shè)備進行初始啟動即可，之后的溫濕度控制信息均以專業(yè)感應(yīng)器在運行中自動收集并自動配合控制完成。噴霧智能養(yǎng)護系統(tǒng)原理具體如圖1所示。智能噴霧技術(shù)控制的兩條基本路徑，如圖2所示。

圖1 噴霧智能養(yǎng)護系統(tǒng)原理簡圖

圖2 智能噴霧技術(shù)控制路徑

第一個路徑是基于無線信號的控制。操作人員輸入控制指令，信號發(fā)射器收到指令后便會向控制箱轉(zhuǎn)發(fā)指令信息。接下來，在收到指令以后，無線接收器對指令代碼重新編譯并發(fā)往控制模塊的指令收發(fā)處理系統(tǒng)。收到指令信息后，控制模塊據(jù)此操作程序，按要求調(diào)控電機轉(zhuǎn)動速率，調(diào)控特定行走方向，參考環(huán)境溫濕度及光線強度，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)閥控制噴水狀態(tài)。

第二個路徑是智能控制。過程與前述指令控制過程相同。智能噴霧系統(tǒng)主要技術(shù)模塊構(gòu)成如圖3所示。

圖3 智能噴霧系統(tǒng)主要技術(shù)模塊構(gòu)成

相對傳統(tǒng)噴水方法，智能噴霧呈現(xiàn)的優(yōu)點是：可參考外界環(huán)境的溫度及濕度，對噴霧的形狀實時調(diào)整，使?jié)穸瓤刂圃谙鄬?yōu)化的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)因水化反應(yīng)導致的溫度攀升，極大降低混凝土面層發(fā)生裂隙的概率；能夠經(jīng)過現(xiàn)場實驗確定噴霧的循環(huán)次數(shù)和時段間隔，降低水資源浪費，保障養(yǎng)護效果；系統(tǒng)噴頭固定在環(huán)繞梁體的支架，車輪緊貼梁表面靈活移動，能夠噴到橋梁的底板及腹板這些“死角”位置；模塊化組裝結(jié)構(gòu)，使該套設(shè)備適應(yīng)環(huán)境及應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)，勝任于各類施工現(xiàn)場的混凝土養(yǎng)護工作。

二、智能噴霧養(yǎng)護實驗

為了檢驗智能噴霧養(yǎng)護系統(tǒng)的運行效果，噴霧系統(tǒng)對橋梁混凝土的養(yǎng)護效果，本研究設(shè)計實驗方案如下。

澆筑實驗梁選用C55混凝土，選用 15.20鋼絞線預(yù)應(yīng)力筋，其抗拉強度在1860MPa設(shè)計抗拉強度1.89MPa，設(shè)計抗壓強度24.4MPa，彈性模量3.55xl04MPa?？辜翡摻畎唇Y(jié)構(gòu)配筋，縱向鋼筋按抗彎強韌度配筋。實驗梁的橫斷面設(shè)計圖如圖4所示。

圖4 實驗梁橫斷面的基本設(shè)計示意圖

實驗梁制作根據(jù)設(shè)計配設(shè)各模板，各鋼筋配置均經(jīng)過仔細焊接，各預(yù)應(yīng)力管道均經(jīng)過嚴格固定后，再實施混凝土筑澆。

實驗梁澆筑完成后，再次仔細抹光實驗梁表面。之后進入7個工作日的灑水養(yǎng)護環(huán)節(jié)，保濕灑水后給予必要的敷蓋。本實驗梁拆模后，其混凝土側(cè)面光滑凝結(jié)，未有裂隙瑕疵存在，只在其頂面存在少量微小裂紋。實驗梁主要側(cè)面的光滑凝結(jié)狀態(tài)如圖5所示。

之后以智能噴霧系統(tǒng)實施養(yǎng)護，由于進行4次循環(huán)噴霧才能全部潤濕實驗梁，故本次實驗選擇4次循環(huán)噴霧，每次噴后養(yǎng)生半小時。養(yǎng)護噴霧后試件濕度變化具體如圖6所示。

圖5 實驗梁主要側(cè)面的光滑凝結(jié)狀態(tài)

圖6 養(yǎng)護噴霧后試件濕度變化

從圖6養(yǎng)護噴霧后試件濕度變化可以看到，初始噴霧通過15分鐘后，混凝土實驗梁的表面就很快變得相對干燥。這說明，剛澆筑凝結(jié)不久的混凝土，其水分蒸發(fā)散失得很快。初凝混凝土內(nèi)外濕度差異較大，干燥作用下，內(nèi)部水分迅速外溢蒸發(fā)。另外，混凝土特有的水化反應(yīng)耗水機理，即使混凝土不向外界失水，其內(nèi)部的濕度也會逐漸下降?；炷脸跗陴B(yǎng)生需要及時給與補水，防止失水過速影響凝結(jié)反應(yīng)質(zhì)量而導致裂隙，進而損害筑件質(zhì)量。

表1 養(yǎng)護側(cè)面一的技術(shù)值

表2 養(yǎng)護側(cè)面二的技術(shù)值

三、智能噴霧養(yǎng)護分析評價

本實驗經(jīng)過畫網(wǎng)絡(luò)圖計數(shù)的方法，統(tǒng)計計算混凝土表觀裂隙的分維值。選用ln(r)及l(fā)nN(r)為坐標軸，并以Ig1/r)及IgN(r)為變量，在實驗梁施加智能噴霧養(yǎng)護的2個側(cè)面上，計算養(yǎng)護側(cè)面一及養(yǎng)護側(cè)面二的Ig(1/r)及IgN(r))的值。兩個典型側(cè)面的具體技術(shù)值如表1及表2所示。

四、結(jié)語

本文結(jié)合混凝土工程對保濕養(yǎng)護的要求，從利于山區(qū)施工和更好實現(xiàn)工程養(yǎng)護技術(shù)質(zhì)量出發(fā)，對山區(qū)鋼筋混凝土橋梁應(yīng)用智能噴霧養(yǎng)護技術(shù)開展早期收縮裂縫預(yù)防性養(yǎng)護防治，開展了實驗和應(yīng)用分析研究。主要收獲：梳理介紹了智能噴霧養(yǎng)護技術(shù)原理；開展了山區(qū)鋼筋混凝土橋梁智能噴霧預(yù)防性養(yǎng)護實驗并進行了分析評價；以基于不同養(yǎng)護方式的統(tǒng)計分維值和試件表面最大裂縫分布形態(tài)對比，實證了智能噴霧養(yǎng)護的效果，得出傳統(tǒng)灑水養(yǎng)護后實驗梁表面的初期聚縮裂隙長大集中、分形相對多，而選用智能自動化噴霧養(yǎng)護設(shè)備對實驗梁的養(yǎng)護，對控制高機能混凝土初期聚縮裂隙的效果較好的結(jié)論。