预制T梁蒸汽养生技术应用探讨_陈建东.pdf

LOW CARBON WORLD 2022/11预制 T 梁蒸汽养生技术应用探讨陈建东（宁德宁古高速公路有限责任公司，福建 宁德 352200）【摘要】为保证预制T梁任务顺利完成以及加快工程施工进度，针对工程施工特点制定了预制T梁蒸汽养生流程和蒸汽养生注意事项，分析了蒸汽养生T梁早期混凝土抗压强度和弹性模量。试验结果表明，混凝土蒸汽养护时间达到48 h后，混凝土抗压强度和弹性模量均可以满足T梁设计张拉要求，保障了预制T梁的质量。最后针对T梁蒸汽养生过程中混凝土水化产物不均匀和内部孔隙大的问题，提出了相应解决措施，以期为相关人员提供参考。【关键词】预制T梁；蒸汽养护；质量控制【中图分类号】U44【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2022）11-0157-030引言蒸汽养生是将混凝土构件进行密封后向其内部通入蒸汽的一种养生技术，该技术不仅可以加快混凝土水化反应，使其在短时间内达到施工所需的抗压强度，同时也可以缩短工期，加快模板周转，降低施工成本。某山区高速公路路线总长 9.925 km，桥隧比达85%，计划工期 24 个月。受山区地形影响，该项目仅有一段长度 121 m 挖方路基段落适合设置预制 T 梁场，面积为 3 720 m2。由于梁场场地面积有限，项目制梁任务繁重，为确保工程施工进度，本项目预制 T梁采用蒸汽养生工艺。本文以此为实例，分析预制 T梁中蒸汽养生技术的施工要点，并测试了 T 梁早期力学性能，旨在进一步提高预制 T 梁质量和效率。1蒸汽养生设备（施）蒸汽养生主要设备（施）包括蒸汽锅炉、蒸汽输送管道、移动保温棚和蓄水池。（1）蒸汽锅炉。蒸汽锅炉主要为预制 T 梁提供热源，本项目场内配备两个蒸汽锅炉，单个功率为72 kW h，锅炉安装完成后需进行压力检验，待检验合格后方能投入使用。（2）蒸汽输送管道。蒸汽管道用于传输锅炉产生的蒸汽，传输管道采用 10 cm 耐高温尼龙管，同时在管道外包裹泡沫塑料保温层，避免热量散失。管道沿台座纵向布设，长度同台座长度一致1。（3）移动保温棚。其作用是为预制梁蒸汽养护提供密闭空间，以保持梁体周围温度稳定性。保温棚主体框架采用 10 cm10 cm1.8 mm 方管；墙板采用双面 0.326 mm 铁皮不老泡夹心板；顶板采用双面0.326 mm 铁皮泡沫夹心板；单节长度 11 m。（4）蓄水池。由于蒸汽锅炉用水量较大，为保证供水量满足预制 T 梁要求，本项目从施工现场周边调取水源。为确保水源稳定，在施工现场设置尺寸不小于 10 m3的蓄水池，以供蒸汽养生作业使用。2蒸汽养生施工工艺2.1施工准备（1）技术准备。开展预制 T 梁作业前需要编制施工方法及组织、保温材料计划、热源设备计划、蒸汽养生技术人员培训计划、劳动力计划等。同时明确预制 T 梁作业质量管控要点、混凝土强度控制要点、温湿度控制要点、安全生产和消防要点等，确保预制 T梁施工作业有序开展2。（2）物资准备。施工前，材料部门应根据施工现场需求编制材料进场计划，准备施工所需锅炉、保温材料、管道等工具，包括两台蒸汽电锅炉、4 个移动蒸汽棚、200 m 耐高温尼龙软管和 10 套三通流量阀。在安装蒸汽管道时，每隔 3 m 设置一个透气孔，并安装蒸汽阀门，通过调节蒸汽排出量来控制养生温度。需要注意的是，在养护过程中严禁突然升温或降温；对于梁体端部、边缘和边角位置等热量散失速度较快的部位应做好保温措施；严禁在混凝土中洒水；养生温度应小于 65。2.2蒸汽养生流程混凝土早期养护过程中应做好混凝土耐久性影响控制措施，确保 T 梁抗压强度、耐久性等满足 T 梁设计要求。T 梁浇筑完成后，应利用保温棚将梁板完全遮盖，并检查保温棚气密性，避免蒸汽外泄。蒸汽养护设备采用 CL-75 型智能电磁蒸汽发生器，该设备具备温控开关、自动上水、自动启停、变频电磁加热等功能，实际耗电量是普通电力蒸汽发生绿色交通157DOI:10.16844/10-1007/tk.2022.11.037LOW CARBON WORLD 2022/11图2蒸汽养护设备效果器的 1/3，免检修、自重轻、无污染，如图 1 所示。混凝土蒸汽养护过程分为静养期、升温期、恒温期和降温期 4 个阶段。（1）静养期。控制保温棚内温度保持在 1020，静养期为 26 h。（2）升温期。升温期需控制棚内温度，并以 10/h的速度缓慢升温，当棚内温度提升至 6065 时，需停止升温3。（3）恒温期。恒温期需要将保温棚内部温度控制在 6065，养生时间设置为 810 h，如果保温棚内部温度低于 60，则应适当增加恒温时间。（4）降温期。待混凝土强度达到设计标准后，需停止向保温棚供汽，降温期内应严格控制保温棚内部温度下降速度，降温速度不超过 10/h。如果降温速度过快，会导致混凝土表面出现裂缝，进而影响施工作业的开展。混凝土蒸汽养护过程中，每隔 12 h 应测量一次温度变化，并做好记录，以此来为混凝土养护强度的判断提供参考依据，蒸汽养护设备效果如图 2 所示。梁板蒸汽养护过程中，采用温度计和测温仪监测保温棚环境温度和混凝土表面温度；温度记录时间为混凝土灌注后至保温棚拆除后；升温期和降温期每隔 0.5 h 记录一次温度，恒温期每隔 1 h 记录一次温度；每个测温时间点应单独编号，并在施工现场做好温度测量工作记录。蒸汽养护过程中如果温度变化幅度较大，应及时向上级人员反馈，若保温棚各温差达到 15，应及时预警，查明影响温度变化的因素，并做好控制措施。2.3施工注意事项梁体养护应制定蒸汽养护制度，分级升温、恒温和分级降温应符合相关规定，保证密闭蒸汽养护湿度满足要求。在预制梁体蒸汽养护全过程中，应对养护室及梁体温湿度进行实时监测。蒸汽养护混凝土试块的抗压强度和弹性模量达到养护标准后开始降温。蒸汽喷出口喷嘴与混凝土外露面的距离不小于300 mm，蒸汽养护过程中蒸汽养护室内湿度需始终保持 95%RH 以上。梁体同条件蒸汽养护下，试块的抗压强度达到设计要求的 90%、弹性模量达到设计要求的 85%，方可开始降温。蒸汽养护需要结合现场实际情况，根据外部环境以及蒸汽设备的功率，形成适用于本项目的蒸汽养护工艺，用以指导现场施工。除了需要注意以上问题外，还需要做好环境保护措施，减少因预制 T 梁蒸汽养生施工造成环境污染，需要做好防治措施，保护自然资源，改善生态环境和人民生活环境。在施工过程中，除严格遵守技术规范和设计说明环境保护规定条例之外，本文还制定了以下施工措施。（1）预制厂内设置完善的排水设施，保持场内无积水，施工临时道路保持平整、坚实、畅通。（2）使用低噪声、低振动设备，施工人员严禁在现场大声喧哗，减少噪声与振动。（3）建立环境保护管理机制和环境保护体系，坚持“预防为主，综合防治，全面规划”原则，抓住工程水土保持工作重点，有针对性地采取措施，确保水源不被污染。3蒸汽养生T梁早期力学性能3.1 T梁早期混凝土抗压强度蒸汽养护技术具有湿度大、温度高的特点，可以快速提高混凝土强度和硬度。为研究混凝土蒸汽养护早期强度变化特点，在相同蒸汽养生环境下，对混凝土抗压强度进行测试。T 梁试验样本从施工现场图1蒸汽养护设备绿色交通158LOW CARBON WORLD 2022/11取样，混凝土试块材料强度为 C50，试验测试结果如表 1 所示。从表 1 中可以看出，混凝土蒸汽养护 24 h 后，混凝土强度提升幅度较大，相较于普通混凝土洒水养护方法，混凝土强度提升效果较好。当混凝土蒸汽养护时间超过 48 h 后，混凝土强度增长速度逐渐减慢4。3.2 T梁早期混凝土弹性模量混凝土弹性模量可以反映其在短期荷载作用下的形变特性，当混凝土弹性模量较小时，混凝土在外力影响下会出现形变等情况，进而导致混凝土结构失稳。混凝土弹性模量测试主要是在混凝土受力变形情况下，利用千分表测试混凝土变形量，然后根据变形情况，分析混凝土变形特征。在相同蒸汽养护条件下，测试混凝土弹性模量测试结果如表 2 所示。从表 2 中可知，T 梁蒸汽养护过程中，混凝土弹性模量养护前期发展加快，后期发展较慢，混凝土弹性模量增长速度逐渐减小并且趋向收敛；本工程 T梁混凝土抗压弹性模量设计值为 3.25104MPa，测试结果中混凝土蒸汽养护时间 48 h，混凝土抗压弹性模量已经达到设计值的 80%，满足 T 梁设计张拉要求5。4蒸汽养护对T梁耐久性的影响4.1蒸汽养护对混凝土水化速度的影响混凝土材料属于多孔性材料，养护过程中如果其在高温环境中暴露时间过长，环境中的氯离子等有害物质可以通过空隙渗透至混凝土内部，导致混凝土出现劣化反应或钢筋锈蚀等问题，进而降低混凝土耐久性。T 梁蒸汽养护过程中，由于混凝土水化速度较快，混凝土水化产物极易在混凝土表面形成并扩散屏障，进而造成混凝土水化产物不均匀，同时也会降低混凝土后期水化反应过程。针对蒸汽养护造成混凝土水化产物不均匀、水化反应速度降低的问题，可以在蒸汽养护的同时开展水养护，使混凝土持续发生水化反应，以此来增强混凝土抗渗透能力，提高混凝土致密性，进而达到提高混凝土耐久性的目的。4.2蒸汽养护对混凝土结构的影响蒸汽养护时高温环境会导致混凝土中的 C3S 产生粗壮的水化结构，进而增大混凝土内部孔隙体积，降低混凝土致密性和混凝土对氯离子等有害物质的抗渗透能力，最终引起混凝土耐久性有所下降6。针对上述问题，可以在混凝土中添加矿物质，改变混凝土内部微观结构，以此来提升混凝土耐久性。例如，在混凝土中添加粉煤灰可以提高其抗渗透能力，由于粉煤灰颗粒直径小于水泥颗粒直径，将粉煤灰加入混凝土中，可以细化水泥孔隙，进而达到提高混凝土致密性的目的。此外，在混凝土中加入粉煤灰也能够提高混凝土水灰比，不仅有利于混凝土水化产物扩散，而且也能够使其分布得更加均匀。由此可见，在混凝土中添加矿物掺和料，有利于提高混凝土耐久性。5结语综上所述，利用蒸汽养生技术对 T 梁进行养护，养护时间达到 48 h 后，混凝土抗压强度和弾性模量均可以达到设计值的 80%，可见蒸汽养生技术对提高混凝土早期强度具有良好的效果。在 T 梁蒸汽养护过程中，增加粉煤灰有利于降低混凝土总孔容和孔隙率，改善其孔径分布，对提高混凝土耐久性具有重要作用。参考文献1 荣艳群.蒸汽养护技术在严寒地区混凝土预制构件生产中的应用J.福建水力发电，2020（1）：48-51.2 刘彬.低温地区高速公路预制 T 梁蒸汽养生技术要点J.交通世界，2020（29）：116-117.3 高磊.低温地区高速公路桥梁预制 T 梁蒸汽养生技术J.交通世界，2021（13）：133-134.4 詹木子豪，黄河.蒸汽养生在高原高海拔地区冬季预制 T梁中的应用J.中国水运（下半月），2019，19（12）：257-258.5 吴庆雄，陈荣刚，杨益伦.蒸汽养生下预制箱梁预应力张拉控制条件研究J.水利与建筑工程学报，2019，17（4）：212-216.6 雷照.蒸养流水化作业 T 梁预制厂的探索及研究J.价值工程，2020，39（28）：240-242.作者简介：陈建东（1987），男，汉族，福建古田人，本科，工程师，主要从事高速公路建设管理工作。T 梁编号24 h 强度 fcu/MPa48 h 强度 fcu/MPa 7 d 强度 fcu/MPa右 3-338.242.254.8右 3-436.941.953.2右 3-539.443.460.5右 3-638.845.956.5右 1-233.143.555.3表1混凝土抗压强度测试结果T 梁编号48 h 弹性模量 E/104MPa28 d 弹性模量 E/104MPa右 3-32.713.53右 3-42.653.62右 3-52.693.49右 3-62.733.52右 1-22.803.64表2混凝土弹性模量测试结果绿色交通159