预应力混凝土连续梁蒸汽养护施工技术

李祥营

(河北省东光县公路管理站，河北沧州　061600)

预应力混凝土连续梁蒸汽养护施工技术

李祥营

(河北省东光县公路管理站，河北沧州061600)

摘要:介绍了预应力混凝土连续梁梁体养护的技术指标，从梁体养护方式、温度监测、蒸养棚架设计、蒸养棚内热量计算等方面，阐述了预应力混凝土连续梁蒸汽养护施工技术，确保了混凝土的冬季施工质量。

关键词:混凝土，连续梁，蒸汽养护，耗热量

在大跨度结构中，常常会出现非标准梁体来实现跨越，设计中经常采用预应力混凝土连续梁方式，由于这种梁体施工技术成熟、计算比较成熟。由于工期的需要，将出现该类型梁体的冬季施工，如何实现该类型梁体混凝土的冬期养护技术十分必要。

混凝土浇捣后将发生水化作用，这个过程需要适当的温度和湿度条件;为了保证硬化过程的强度不断增长并在可控范围内，混凝土养护是必不可少的。冬季气温下降，温度在0℃之下(即负温)，混凝土中的水分将发生冻结，水化作用会受到冻结过程的严重影响，混凝土中的冻胀效应可能会使得混凝土产生冻裂而导致混凝土土体的破坏;在混凝土初期若已经发生了冻害损坏之后再置于常温养护中，强度虽然也能再次增长，但是已经无法回到冻害前的强度;且其发生冻害时间愈早，其强度在后期就越难恢复。针对这一现象，各国也都做过相应的研究来测试其发生冻害的某一限值以内可以在后期恢复强度。我国研究并写入规范之中这一临界强度值取为28 d龄期养护强度的40%，且不应该小于5 MPa。常见的混凝土的养护包括自然和蒸汽两种养护方式。由于养护也就是保证混凝土的硬化条件，所以在养护过程中对于温度和湿度的控制极为严格，并且会尽量减少混凝土暴露在空气中的时间，可减少混凝土表面的水分流失。

1　梁体养护的技术指标

对于预应力混凝土梁，在冬季施工过程中不仅需要保证梁体养护过程的温度问题，还得满足张拉需求。混凝土从开始升温到降温结束整个过程中，梁体两端与跨中和箱梁内、外侧之间相对温差不大于15℃。对于详细的温度要求为:进入冬季施工后，满足梁体混凝土浇筑时模板温度5℃～10℃，混凝土入模温度5℃～10℃，梁体混凝土达到设计强度值的95%之前，混凝土养护温度达到15℃的施工条件。冬季施工前，梁体混凝土在5 d龄期内达到设计强度值的95%，满足初张条件。

2　梁体的蒸汽养护

依据混凝土在不同时刻表现为不同的水化过程，因此在设置混凝土蒸汽养护过程也要不同对待。

2.1冬季施工前养护方式

梁体混凝土在5 d龄期内不能达到设计强度值95%时，新浇混凝土在预应力束初张前的时段内，采用在梁体内部布设桑拿炉加温保湿，梁面棉毡苫盖的方式进行养护。

2.2进入冬季施工后的养护

新浇混凝土在其强度未达到设计强度值的95%时，采用蒸气锅炉进行蒸养，纵向预应力筋初张结束且挂篮移动后，采用梁面棉毡苫盖，箱室内燃煤炉烧水的方式进行保温养护。

2.3梁体混凝土养护的四个阶段

按照温控方式的不同，将预应力混凝土连续梁在蒸汽养护可以分成以下四个过程，分别为静停、升温、恒温和降温过程，主要来适应梁体内混凝土的水分过程。1)静停:混凝土灌注完毕后静停4 h;在冬季，当环境温度在+5℃以下时，灌注完毕后应进行低温预养，预养温度不低于5℃。2)升温:升温速率不超过10℃/h。3)恒温: 30 h～48 h，恒温养护对于温度的控制较为严格，其蒸汽温度需在45℃以下，梁体内部混凝土温度需在60℃以下，局部最高不超过65℃。4)降温:降温速率不大于10℃/h，从恒温降至与自然的气温相差不大于15℃。

3　梁体温度监测

1)测温部位。在养护过程中必须定时测温，并做好记录;梁体测温采用便携式数字温度计分别在浇筑段的两端和邻接的已硬化的混凝土端部进行测温，新旧混凝土的温差不得大于15℃。

2)测温次数。梁体混凝土蒸养在升温过程中，升温速度要均匀，并观察温度表，根据读数适当调整蒸汽阀门。混凝土浇筑过程中，要求每2 h至少测温1次，并填写好测温记录。

3)温度控制原则。a.升温速度每小时不得大于10℃。冬期为减少梁体和棚内温差，当盖上篷布后应立即缓缓送气，使棚内温度达到5℃～15℃，经5 h以上稳定后，可逐步升温。b.棚内各部位的温度应尽量一致。

4　蒸养棚热量计算(混凝土冬施)

连续梁混凝土采用蒸养套法进行加热养护，梁段混凝土外侧用棉毡篷布将浇筑段混凝土包裹起来，蒸养系统在混凝土浇筑之前全部设置完毕，并进行调试。在浇筑混凝土时，下部蒸养系统要一边浇筑，一边进行养护，上部蒸汽随浇随通气。

连续梁每次蒸养长度大约在3.0 m～4.25 m之间，蒸养棚架截面积为146.15 m2，混凝土截面积为17.53 m2。所以蒸养棚架的最大空间为621.14 m3，混凝土体积为74.51 m3。要求棚架内蒸养温度不低于40℃～45℃。

1)暖棚耗热量和蒸汽片设置。沧州地区的外界气温可假定为－15℃，根据《冬期施工手册》中推荐的暖棚耗热量公式:

其中，M为暖棚的表面系数，为冷却面与外部量度暖棚的体积之比，取0.50; K为暖棚结构的平均传热系数，按照K = 3.6/( 0.04 + di/ki)，d为围护层厚度，取0.05 m，围护层的导热系数为0.058 W/( m·K)，可得K =3.99;Δt为暖棚内外温差，取棚内温度+40℃，棚外气温－5℃，则Δt =45℃; V为暖棚体积，取621.14 m3;当风速小于5 m/s时，α=1.25～1.50，取系数α=1.30。

经过计算，得出拟建暖棚耗热量: Q =0.50×3.99×45×1.3× 621.14 =72 491.6 W =72.5 kW，即7 636.7 kcal/h。

须配置蒸汽排管12路。按照计算确定共需要蒸养管路12路，箱室内部布设2路;箱室外部布设10路，其中梁体顶面布设3路，两腹板各布设2路，底板布设3路。

2)混凝土消耗热量计算。采用篷罩法蒸汽养护每立方米混凝土每小时耗用蒸汽量为5.56 kg。混凝土需要的蒸汽量为Qca= 5.56×74.51 =414.3 kg。

3)总耗热量计算。总耗热量包括暖棚耗热量、混凝土吸收热量、锅炉房自用耗热量和管道损失热量。其中暖棚总耗热量为72.5 kW，锅炉房自用耗热量为55 kW。换算成蒸汽量为:

其中，r为蒸汽的汽化热，取r =0.58 W/kg;总耗热量Q = K× K0×( Qca+ Qa) =1.2×1.15×( 414.3 + 219.8) = 875.1 kg; K为保证系数，取1.2; K0为热力管道热损失系数，取1.15。

4段需要总热量为: 875.1 kg×4 =3 500 kg =3.5 t。

因计算是按照连续梁最长阶段、最大截面积计算，且考虑了1.2的保证系数，同时考虑到蒸养时不可能同时在同一时间进行蒸养。所以在计划采用1个2 t的锅炉来蒸养混凝土，需要在施工现场设置1个移动式锅炉房，锅炉房内设2 t锅炉一座及相应的配套设备，并应布设由锅炉房至各梁段的蒸汽管路。锅炉需要额定蒸汽量为2 t/h，工作压力为1.25 MPa，蒸汽温度为194℃。

5　结语

采用了本文的预应力混凝土连续梁蒸汽养护技术，保证了混凝土的内外温差以及表面混凝土与环境之间的温差不超过15℃，确保了冬季混凝土施工质量，提高了施工效率，满足了工期紧、任务重的要求;期望为今后类似工程的冬施提供参考依据。

参考文献:

［1］满洪高.预应力混凝土连续梁冬季施工技术［J］.铁道建筑，2002( 3) :43-45.

［2］梁富会.浅谈冬季混凝土施工的防护措施［J］.西部探矿工程，2005，17( 6) :167-168.

［3］邱训兵.客运专线连续梁冬季现浇施工关键技术［J］.桥梁建设，2007( 4) :62-64.

［4］乔海洪.预应力混凝土悬灌梁冬季施工保温技术［J］.铁道标准设计，2007( 11) :43-45.

［5］赵芸平，孙玉良，于涛，等.寒冷地区冬季混凝土强度增长规律的试验研究［J］.硅酸盐通报，2009，28( 4) :854-858.

［6］项玉璞.冬期施工手册［M］.第2版.北京:中国建筑工业出版社，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

作者简介:李祥营(1977-)，男，工程师

收稿日期:2015-11-09

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0108-02

中图分类号:TU755

文献标识码:A