中铁二十局集团第六工程有限公司 陕西省西安 710000
摘要：随着社会经济水平的不断提高，人们也对工程质量也提出了更好的要求。在桥梁技术施工过程中日渐改进，而桥梁工程中T梁施工是一个重要的施工环节，其混凝土强度直接影响公路桥梁运行的安全性、稳定性及耐久性。因此，应重视公路桥梁T梁混凝土强度施工质量控制，而混凝土强度上升的快慢由养护温度起着决定性的作用尤其是在冬季。通过宜毕高速公路预制T梁冬季智能养护系统的实际应用，T梁智能养护系统能够解决混凝土强度随着温度变化增长的问题，能够有效的控制混凝土质量，消除混凝土强度不满足设计要求的质量隐患，而且节能环保无污染、加快施工进度、减少投入，并且取得了较好的经济效益和社会效益，得到业主及质监站一致好评。
关键词：T梁；混凝土；智能养护
1 概述
智能养护系统是一种预制T梁在冬季施工中的电热蒸汽养护设备，是将预制T梁放在蒸汽养护棚内，通过水蒸气使混凝土升温，确保新浇筑混凝土在一定时间内在适当的温度、湿度环境中硬化，有效防止混凝土早期开裂，保证混凝土后期强度和耐久性。
电热蒸汽养护机采用ZQ-A48型，功率为48KW,额定工作压力0.7KG/A,额定蒸汽量65KG/H,饱和蒸汽温度171℃，电源电压380V,外形尺寸为785*660*950mm。
电热蒸汽养护机主要由供水系统、自控系统、炉胆、加热系统及安全保护系统组成。
图1 预制T梁智能养护效果图
2 电热蒸汽养护系统工作原理
电热蒸汽养护系统通过一套自动控制装置，确保运行过程中液体控制器控制水泵的开启、闭合、供水量长短、炉胆加热时间。由压力继电器调定的最高蒸汽压力随着蒸汽的不断输出，炉胆水位不断下降，当处于低水位、中水位时，水泵自动补水，到高水位时，水泵停止补水。与此同时，炉胆内电热管继续加热，源源不断产生蒸汽。
图2 蒸汽养护系统管道布置图
3 电热蒸汽养护系统管道布置
电热蒸汽养护系统进水管道采用φ50PE管，蒸汽管道采用φ32铝塑PP-R热水管,制梁台座预留的蒸汽出口采用φ250PVC管，养护水由蓄水池先经过养护自动控制柜再进入电热蒸汽养护机进水口，水在电热蒸汽养护机炉胆内升温转化成蒸汽后从蒸汽出口输送至每个台座，每个台座蒸汽管道进口处都装有蒸汽控制阀，以便控制进入台座蒸汽，每个台座布置独立的蒸汽管道保证养护温度及湿度，以免影响混凝土强度上升，蒸汽养护系统管道布置见图2。
30mT梁制梁台座在制作时首先预埋蒸汽管道及蒸汽出口预留孔，蒸汽出口5m间距设置，蒸汽出口采用双向阀以便两侧同时喷出蒸汽。30mT梁制梁台座立面布置见图3。
图3 30mT梁台座立面布置图
4 电热蒸汽养护流程
为了满足湿度达到90%的规范要求，标准养护室多采用蒸汽养护与其他养护设备并存的情况。蒸汽养护可分静停、升温、恒温、降温四个阶段，这四个阶段都是非常重要的，缺一不可，它们都能够直接影响到T梁的外观质量和结构性能。
4.1 静停期
静停期也叫作预养期, 是将混凝土预制T梁在浇筑完成后放置在养护棚进行养护的过程。混凝土在浇筑完成后，水化热反应尚未达到混凝土硬化的程度，需要3～4h静置时间使混凝土达到初期强度。静停期间应保持养护棚内温度不低于10℃，预制T梁浇筑完成后4～6h且混凝土终凝后方可升温[1]。
4.2 升温期
升温期在蒸汽养护工艺操作过程中对混凝土性能的影响非常重要，养护期间，恒温室的升温速率不易太慢，太慢容易使养护周期超长不能满足施工进度要求，但也不易过快，养护速度太快容易使混凝土产生膨胀、变形和裂缝。在混凝土刚成型初期，如果温度的快速升高，混凝土内部的气体和水分在梁体内进行传输，将一些孔慢慢地连接起来，形成了定向孔缝，混凝土体积就会迅速的膨胀和增大[2]，由于混凝土的初始结构在升温期强度比较低，所以就容易受到外界的伤害，产生破坏性影响，同时较高的升温速率也会加大混凝土表面与内部的温差较大，产生热应力裂缝，破坏混凝土结构并降低其强度[3]，因此，升温速度必须控制在15℃/h左右。
4.3 恒温期
混凝土预制T梁强度增长的重要时期是恒温期，在这期间，水泥的水化反应会比较的剧烈，而混凝土中的微管多孔结构已经慢慢的产生。由于水泥的水化热反应会造成混凝土的内部温度在一定时间内超出介质温度，其内部的水分、气体都会继续的产生膨胀[4]，但是这个阶段的混凝土预制T梁的强度已经慢慢的加强了，能够抵御不利因素对混凝土的影响。恒温养护温度越高、养护时间越长，温度和湿度对混凝土的膨胀有很大的影响，在混凝土内部及表面容易产生孔隙、裂缝和内部缺陷，进而降低其后期强度，恒温温度控制在45℃以下，恒温期间混凝土内部温度不宜超过60℃，最大不的超过65℃，养护时间根据预制T梁脱模强度要求、混凝土配合比以及环境条件等通过试验确定[7][8]。
4.4 降温期
在降温的时期，混凝土的预制构件的结构就会慢慢的定型，这时候混凝土的内部所发生的变化主要是由于混凝土内外的温差、体积的收缩、水分的汽化、拉应力大而造成的[9]。降温速度不宜大于10℃/h，养护棚内各部位的温度应尽量一致，温差不宜大于15℃。降温过程中保持持续供热，混凝土表面温度与环境温度相差不大于20℃使其缓慢冷却[10]，若冷却过快，将会产生收缩裂缝。
5 电热蒸汽养护系统功能特点
5.1操作方便
传统的燃煤蒸汽锅炉不能随意移动，需要安装长长的管道，把蒸汽管道引到每一个台座，管道还需要保温，管道成本高，热损失也高，操作人员需持证上岗。电热蒸汽养护机整机出厂，安装水电，即可使用，现场安装好水电后，按下启动键，设备便自动进入全自动运行状态，无需专业人员操作，安全、简单、方便、省心。
5.2外表美观、移动方便
传统的燃煤蒸汽锅炉体积笨重，不能随意移动，占地面积大，需要锅炉基础。电热蒸汽机采用柜式设计风格将锅炉和电器控制柜一体化设计，结构紧凑、占地面积小、外表美观大方、移动方便，适用标准化工地要求。
5.3高安全性
传统的燃煤蒸汽锅炉水容积大，烧煤运行，存在爆炸隐患。电热蒸汽养护系统压力过高时安全阀自动排气，防止锅炉压力过大而造成爆炸，同时具有低水位保护，在供水停止的情况下锅炉将自动停止工作，防止锅炉干烧导致电加热元件损坏甚至烧坏，加热到设定压力自动停止加热，当工作压力降至设定压力时电热管自动恢复加热。
5.4精准温度控制
传统的燃煤蒸汽锅炉蒸汽管道热损失高，养护温度很难控制，锅炉加热时温度就高，不加热时温度就低，难以控制在某一恒定的温度。电热蒸汽养护系统精准的温度控制系统，可以从常温到171℃调节。
5.5混凝土强度增长快
传统的燃煤蒸汽锅炉蒸汽温度很难控制导致T梁混凝土强度增长较慢，电热蒸汽养护系统精准温度控制使得混凝土强度增长较快，两种蒸养方式混凝土强度增长对比见下表：
表1 混凝土强度对比表
5.6 模板利用率高、节约成本
传统的燃煤蒸汽锅炉养护T梁24h后才能拆模，而采用电热蒸汽养护设备加速了混凝土胶凝材料水化、硬化进程，快速达到脱模强度，使得拆模时间提前12h，加快模板周转，减少模板投入，节约成本，并且加快了制梁效率。
5.7使用方便、快捷
传统的燃煤蒸汽锅炉安装之前需办理告知单，安装完毕后需进行水压试验及压力表安全阀校验，需办理锅炉使用证和年检，需锅炉房和锅炉工，电热蒸汽养护设备进场后可直接使用，省去了报检等手续，安装和维护方便。
5.8节能
传统的燃煤蒸汽锅炉产热量低，有一部分无功消耗，热效力60%左右，水变成水蒸气时间长。电热蒸汽系统热效力达98%以上升温快，8分钟即可使用，节电超过30%。
5.9环保
传统的燃煤蒸汽锅炉需燃煤产生热量，煤粉制作过程会产生大量的粉尘，燃煤排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等有害气体及PM2.5，燃烧后的煤渣需场地堆放且容易扬尘，电热蒸汽系统利用电能加热无污染，零排放，无噪音。
6 结语
通过在宜毕高速公路T梁施工中推广运用电热蒸汽养护系统，基本杜绝了冬季施工中T梁混凝土强度不满足设计强度的现象，保证了T梁混凝土的质量，为以后的冬季T梁施工积累了宝贵经验。电热蒸汽养护系统不仅避免了环境污染，杜绝了安全隐患，节约了成本，并确保预制T梁混凝土强度满足设计要求，从而保证了桥梁的整体结构安全和耐久性，大大地提高了桥梁寿命使用周期，并降低了养护维护成本。电热蒸汽养护系统实现了全天候无需人看管、预制T梁温度低难以脱模、赶工期模板数量不够、传统锅炉养护费用高、混凝土强度上升慢、传统养护时间长、节能环保等一系列的难题，因此在这种昼夜温差大，低温在零度以下地区，选择电热蒸汽养护保证混凝土在前期养护过程中对于温度和湿度要求，从而才能保证其强度及各项性能[11][12]。
电热蒸汽养护系统已逐步推广使用，随着可编程逻辑控制器在工业控制领域的广泛应用，基于电热蒸汽的基础上，引入无线测控技术与计算机数据处理技术，以实现现场电热蒸汽养护的自动化与程序化[12]，同时提高其养护的精确度与科学性是完全可行的，是目前国内蒸汽养护领域最先进的工艺。
参考文献
[1]罗卫华，邹团结，徐有为等，混凝土智能蒸汽养护系统在桥梁预制构件中的应用研究[J],公路工程，2015、40（4）：158～162.
[2]肖义勇，诸飞来，钢筋混凝土预制构件加热养护制度的探讨[J]，广东建筑，2017、33（2）：62～64.
[3]李海峰，简支槽型梁温度控制技术研究[J]，铁道建筑技术，2017（4）:45～48.
[4]罗亮、夏晚晖，陈康军，水泥混凝土智能养护系统的设计与关键技术研究[J]，公路工程，2014（02）:158～161.
[5]马玉锰，混凝土预制构件蒸汽养护工艺的探讨，绿色环境建材，2017（5）.
[6]王益，李佩，彭鑫，混凝土智能蒸汽养护系统研究，混凝土与水泥制品，2015（7）.
[7]陈康军，水泥混凝土智能养护系统在桥梁工程中的应用研究[J]，公路，2013（11）：134～138.
[8]黄立浦，徐有为等，水泥混凝土智能蒸汽养护系统的设计与应用研究，公路工程，2016（8）.
[9]彭波，丁庆军，王红喜等，水泥与混凝土制品的蒸汽养护生产关键技术进展[J]，国外建材科技，2007（3）:245～248.
[10]弓天云，田克平，荣学军等， 公路桥涵施工技术规范，2011(8).
[11]中华人民共和国住房和城乡建设部，混凝土结构工程施工质量验收规范，2015(9).
[12]中交公路规划设计院，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范，2004（10）.
论文作者:李超产
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：蒸汽论文; 混凝土论文; 电热论文; 强度论文; 系统论文; 温度论文; 台座论文; 《基层建设》2019年第5期论文;