山区钢筋混凝土桥梁智能喷雾预防性养护

（重庆市奉节县公路局，重庆 奉节 404600）

桥梁预防性养护分为成桥后的再预防养护及施工中的预防性养护。山区架桥多系高空作业或环境较差的施工作业，其养护操作同样具备危险系数大，施工需求水源供给困难的难题。

一、智能喷雾养护技术原理

智能喷雾养护技术是把理想的温湿度养护范围编入控制程序系统，在具体养护操作过程中，工作人员只需要把养护用水预先注存到专用水箱，向设备输入养护操作控制信息并对设备进行初始启动即可，之后的温湿度控制信息均以专业感应器在运行中自动收集并自动配合控制完成。喷雾智能养护系统原理具体如图1所示。智能喷雾技术控制的两条基本路径，如图2所示。

图1 喷雾智能养护系统原理简图

图2 智能喷雾技术控制路径

第一个路径是基于无线信号的控制。操作人员输入控制指令，信号发射器收到指令后便会向控制箱转发指令信息。接下来，在收到指令以后，无线接收器对指令代码重新编译并发往控制模块的指令收发处理系统。收到指令信息后，控制模块据此操作程序，按要求调控电机转动速率，调控特定行走方向，参考环境温湿度及光线强度，转动调节阀控制喷水状态。

第二个路径是智能控制。过程与前述指令控制过程相同。智能喷雾系统主要技术模块构成如图3所示。

图3 智能喷雾系统主要技术模块构成

相对传统喷水方法，智能喷雾呈现的优点是：可参考外界环境的温度及湿度，对喷雾的形状实时调整，使湿度控制在相对优化的范围内，调节因水化反应导致的温度攀升，极大降低混凝土面层发生裂隙的概率；能够经过现场实验确定喷雾的循环次数和时段间隔，降低水资源浪费，保障养护效果；系统喷头固定在环绕梁体的支架，车轮紧贴梁表面灵活移动，能够喷到桥梁的底板及腹板这些“死角”位置；模块化组装结构，使该套设备适应环境及应用于混凝土结构，胜任于各类施工现场的混凝土养护工作。

二、智能喷雾养护实验

为了检验智能喷雾养护系统的运行效果，喷雾系统对桥梁混凝土的养护效果，本研究设计实验方案如下。

浇筑实验梁选用C55混凝土，选用 15.20钢绞线预应力筋，其抗拉强度在1860MPa设计抗拉强度1.89MPa，设计抗压强度24.4MPa，弹性模量3.55xl04MPa。抗剪钢筋按结构配筋，纵向钢筋按抗弯强韧度配筋。实验梁的横断面设计图如图4所示。

图4 实验梁横断面的基本设计示意图

实验梁制作根据设计配设各模板，各钢筋配置均经过仔细焊接，各预应力管道均经过严格固定后，再实施混凝土筑浇。

实验梁浇筑完成后，再次仔细抹光实验梁表面。之后进入7个工作日的洒水养护环节，保湿洒水后给予必要的敷盖。本实验梁拆模后，其混凝土侧面光滑凝结，未有裂隙瑕疵存在，只在其顶面存在少量微小裂纹。实验梁主要侧面的光滑凝结状态如图5所示。

之后以智能喷雾系统实施养护，由于进行4次循环喷雾才能全部润湿实验梁，故本次实验选择4次循环喷雾，每次喷后养生半小时。养护喷雾后试件湿度变化具体如图6所示。

图5 实验梁主要侧面的光滑凝结状态

图6 养护喷雾后试件湿度变化

从图6养护喷雾后试件湿度变化可以看到，初始喷雾通过15分钟后，混凝土实验梁的表面就很快变得相对干燥。这说明，刚浇筑凝结不久的混凝土，其水分蒸发散失得很快。初凝混凝土内外湿度差异较大，干燥作用下，内部水分迅速外溢蒸发。另外，混凝土特有的水化反应耗水机理，即使混凝土不向外界失水，其内部的湿度也会逐渐下降。混凝土初期养生需要及时给与补水，防止失水过速影响凝结反应质量而导致裂隙，进而损害筑件质量。

表1 养护侧面一的技术值

表2 养护侧面二的技术值

三、智能喷雾养护分析评价

本实验经过画网络图计数的方法，统计计算混凝土表观裂隙的分维值。选用ln(r)及lnN(r)为坐标轴，并以Ig1/r)及IgN(r)为变量，在实验梁施加智能喷雾养护的2个侧面上，计算养护侧面一及养护侧面二的Ig(1/r)及IgN(r))的值。两个典型侧面的具体技术值如表1及表2所示。

四、结语

本文结合混凝土工程对保湿养护的要求，从利于山区施工和更好实现工程养护技术质量出发，对山区钢筋混凝土桥梁应用智能喷雾养护技术开展早期收缩裂缝预防性养护防治，开展了实验和应用分析研究。主要收获：梳理介绍了智能喷雾养护技术原理；开展了山区钢筋混凝土桥梁智能喷雾预防性养护实验并进行了分析评价；以基于不同养护方式的统计分维值和试件表面最大裂缝分布形态对比，实证了智能喷雾养护的效果，得出传统洒水养护后实验梁表面的初期聚缩裂隙长大集中、分形相对多，而选用智能自动化喷雾养护设备对实验梁的养护，对控制高机能混凝土初期聚缩裂隙的效果较好的结论。