蒸汽養生技術在箱梁預制中的應用

摘? 要：本論文以甘南地區某高速公路某合同段預制箱梁為例，針對橋梁施工過程中，質量和工期的關鍵控制點出發，對蒸汽養生在冬季箱梁預制中的應用作了初步研究與總結。甘南藏族自治州位于青藏高原東北邊緣，地處青藏高原、黃土高原和隴南山地的過渡地帶。版塊地勢西北高，東南低，由西北向東南呈傾斜狀。境內山巒重迭，溝谷縱橫，地形錯綜復雜。該高速公路項目設計橋隧比達到56.71%，根據地形特點和橋面結構，抗扭、自重輕的箱型梁板被重點應用，該標段橋梁建設為控制性工程，梁板作為非常重要的直接承重構件，其質量控制尤為重要。混凝土養生非常重要，如不能及時得到養護，強度無法達到要求。干燥環境中的混凝土加劇收縮，表面也易出現干縮裂縫。決定混凝土構件強度的兩大因素是溫度和濕度，箱梁也因季節和溫度的不同而有不同的養生方案。冬天氣溫比較低時要采取冬季施工養生措施。為了加快梁板預制進度、有效縮短工期，冬季施工中通常采用蒸汽養生方案。本文結合工程現場實際，詳細闡述了混凝土箱梁蒸汽養生的施工工藝，希望能為廣大施工技術及現場管理人員提供一些有益的參考。

關健詞：箱梁預制;蒸汽養生;工藝流程、質量控制;工期

中圖分類號：U445.471? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

1 論題提出及工程概況

1.1 應用背景

該高速公路區域內海拔高低懸殊，地形復雜，氣候屬于寒冷濕潤類型，長冬短夏，晝夜溫差大，年均氣溫為1.8℃，夏季晝夜溫差達到20-24℃;該合同段共有預應力混凝土箱梁368片。

為確保順利完成箱梁預制任務及冬季施工工程質量，針對本工程的特點制定箱梁預制蒸汽養生具體措施，并制定蒸汽養生規則，指導工人施工。定時進行檢查監督，對存在問題的、有安全隱患的要及時整改消除隱患，確保施工安全、蒸養質量及工程進度。

1.2 當地氣象資料

該高速公路X合同段地處青藏高原和黃土高原的過渡地帶，地形復雜，相對溫差高差大，具有大陸性、季風和山地氣候特點，氣候地域性差異懸殊。梁板預制場位于臨夏和甘南交界處，山大溝深，平均海撥2500米，屬于高寒陰濕區，夏、秋季短，冬季長，9月份天氣開始明顯變冷，平均氣溫為4-5℃。此地季風性氣候特點明顯，9月份開始刮風，平均風力為3-4級。晝夜溫差大也是本地區的一大氣候特點，冬季白天溫度適宜，夜間溫度低，溫差可達到20℃，而且經常伴隨大風降雪的天氣。該地區氣候惡劣，有效施工期短，給梁板預制和混凝土質量及工期保證帶來了極大的影響。

2 蒸汽養生系統的建立

2.1 蒸汽養生系統的意義

冬季施工是指根據當地多年氣溫資料，室外日平均氣溫連續五天低于5℃時混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土及砌體工程的施工，因此該合同段預制場必須采用冬季施工措施。為了保證預制梁板質量，同時能夠縮短工期，所以從9月中旬X合同段開始采用冬季施工的養護措施即蒸汽養生方法對預制梁板進行養護。可以通過提升溫度，加速混凝土水化反應，增加混凝土的成熟度，使梁板提前達到設計抗壓強度，以便提早拆模、提早張拉，縮短預制周期、保證施工進度。

2.2 蒸汽養生的設備

鍋爐：上海揚諾電動蒸汽鍋爐6臺。以往使用的是煤鍋爐，通過預埋管道將蒸汽輸送到暖篷內。煤鍋爐必須得由專人看管，費煤費材料和人工，而且操作麻煩工作量大，而電動鍋爐不用耗費任何撫助材料，不用做任何準備工作，啟動快，預熱快，正常工作時不用專人看守，操作簡單、搬運方便且安全性能好。

支架：訂制拱形鋼管支架6套，每套分為5節，每節6米長。

暖篷：訂制暖篷6套，每套分5段，每段為7米長，并且兩頭都設有粘扣。暖篷是從廠家特別定制，共有6層，分別為兩層帳篷、兩層塑料土工布和兩層黑絨棉。這樣既保證了篷內的溫度，也保證了濕度。在使用時，將暖篷按順序一一對應起來，保證所有粘扣粘牢固。

3 蒸汽養生的工藝流程

蒸汽養生流程共分為靜養、加溫、恒溫和降溫四個過程。

3.1 靜養階段

靜養階段既為梁板預制完后到終凝時間的過程，靜養階段不進行蒸汽加溫，只將暖篷罩在梁板上，將所有粘扣粘牢固、密封，這樣可以避免因為晚上風大而造成頂板出現風干裂縫。箱梁頂板進行拉毛之后用塑料土工布進行覆蓋，將水化熱量保存起來，減少熱量的損失。有相關文獻中指出，脫模后梁板靜置時間越長，其晚期強度損失也越低。適當靜置時間下，梁板28d強度損失約為5%-15%，但若未經靜置養護或靜置時間較短立即進行高溫蒸汽養護，其28d強度可能損失達到50%。可見，靜置時間越長，混凝土早期硬化較佳，對于溫度造成的熱應力抵抗較佳，不易產生裂縫。也就是說，合理的靜置時間對于混凝土早期或晚期的強度都有較好的效果。該預制場一般是在內模拆除后既箱梁澆筑完成后7-8小時開始進行升溫，既靜置時間為7-8小時。

3.2 加溫階段

拆除模板后，接好鍋爐管線，將溫控器的感應棒放進篷罩內并打開溫控器，暖篷內放兩個溫度計，兩個濕度計。一般通汽管分三道，腹板兩側各置一道，另一道通汽管放在箱室里。應特別注意，通汽管道不能太長，且不能直接接觸地面，否則蒸汽冷卻凝結成回流水，影響出氣量和蒸養效果。該預制場根據多次調試的經驗所得，每根通氣管設5-6m長，且均采用支架懸空支撐，管道與箱梁腹板保證50cm的間距。

準備就緒后，開啟鍋爐，進入加溫階段。根據《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50-2011）混凝土升降溫速度的規定，需控制升溫的速度在10℃/小時以內。現場施作過程中，控制升溫速度都是通過調整閥門的蒸汽量來實現的，并且定時量測溫度，做好溫度、濕度記錄。一般在啟動蒸汽鍋爐前，先將蒸汽閥門關閉，以使鍋爐產生的蒸汽在蒸汽爐膽內產生壓力，待壓力表指針達到0.6MPa的時候，再打開閥門，使蒸汽在暖篷內有一定的沖擊速度，保證暖篷內另一頭有足夠的蒸汽量，避免熱量養護不均勻分布致使梁體強度產生偏差。現場使用的鍋爐額定功率為30KW，在正常加熱條件下，閥門出口的蒸汽溫度可達到165-170℃。經過多次記錄總結出，正常情況下每過一小時暖篷內溫度上升為5-6℃，符合規范要求。在鍋爐開啟工作5小時后，暖篷內的溫度一般會比室外溫度高出15-20℃，而此時的濕度也會達到90%-95%，梁體表面（包括腹板和頂板）混凝土已經達到濕潤狀態。

3.3 恒溫階段

當暖篷內的溫度增至一定程度時，便開始進入恒溫階段。恒溫階段是控制蒸汽養生的一個重要過程，對于梁體養生效果起著決定性的作用。有文獻指出，恒溫階段內溫度不宜太高，夏季易控制在30-50℃之間，冬季易控制在25-40℃之間。該梁場一般將最高溫度控制在35℃。控制恒溫階段的措施主要是使用蒸汽鍋爐上自帶的溫度控制器來達到恒溫的目的。在鍋爐工作前，先將溫控器打開，并設置最高溫度為35℃。當暖篷內溫度達到35℃時，溫控器感應棒會將溫度信號自動傳至電腦，由電腦控制鍋爐停止加熱工作。當暖篷內溫度降低至30℃以下時，電腦又會自動開啟鍋爐正常工作，所以暖篷內的溫度始終保持在30-35℃，濕度始終保持在95%左右，既梁板一直處于濕潤的狀態。一般在設備不出現故障的前提下，恒溫3-4天便可以達到28天的養護強度。

恒溫階段要勤于觀察，若暖篷粘扣被風刮開，應立即組織人員進行維護，保證暖篷內不進風不漏汽，始終保持密封的狀態，這也是保證暖篷內溫度和濕度持續達到設計要求的必要因素。同時應該注意，切記將蒸汽直接噴射梁板表面，否則會因溫度突然過高而產生的熱應力過大造成梁板裂縫。

3.4 降溫階段

在試驗室經過回彈等試驗方法，測得箱梁強度合格并達到100%后，開始降溫。降溫時應注意控制降溫速度不能超過5℃/小時。一般在鍋爐停止工作后，不能立即將暖篷敞開于大氣中，應靜置一段時間至暖篷內溫度與外界溫度相差不超過10℃時將篷布全部揭起來搭在架子上，以備下一片梁養護使用。待設備全部移走后，可以進行張拉工序。

4 結語

企業的品牌形象和經濟效益決定因素是項目質量和工期，蒸汽養生在冬季箱梁預制過程中起到了決定性的作用，不僅大大提高了梁板生產循環的過程，確保工程的正常進行，更重要的是在不拖延工期的條件下，使箱梁預制在低溫條件下的質量得到了保證和提高。蒸汽養生能加快混凝土的水化熱反應，短時間內提高混凝土強度，可縮短工期。同時，箱梁施工過程中，養生棚內溫度和濕度已達到標養室養生條件，對混凝土工程質量提供了保障。

作為施工管理技術人員，根據實際經驗，提供較為系統的使用方法，以上成果只供施工管理技術人員參考，不能作為結論使用，因為影響混凝土的強度、收縮變形的因素很多，致使箱梁中應力的建立、損失比較復雜，蒸汽養生混凝土箱梁中應力的建立以及應力的損失就更加復雜多變，因此，一般的研究成果不能照搬使用，只能因時因地的進行現場試驗摸索，再對試驗成果進行總結，來指導當時當地的蒸汽養生預應力構件的生產制作。

參考文獻

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收稿日期：2019-11-28

作者簡介：張麗娟（1982—），女，甘肅會寧人，本科，工程師，研究方向：公路與橋梁工程。