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铁路箱梁预制蒸汽养护温度控制

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来源:
2018/04/11 09:49
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1、工程概况 
   哈大铁路客运专线中交三航局德惠制梁场负责承担哈大铁路客运专线TJ-3标段伊通河特大桥673#墩~1334#墩共661榀箱梁预制、安装,里程范围为DK715+287.50~DK736+719.76,正线全长21.432km。我们所施工段落位于长春地区,该地区年平均气温4.4℃~8.4℃,极端最高温度36.1℃~39.8℃,极端最低温度-39.9℃~-32.8℃。 
  2、蒸汽养护系统的设置 
   蒸汽养护系统采用2台额定蒸发量4t/h、工作压力1.25Mpa的锅炉供汽。 
  3、蒸汽养护温控系统介绍 
   采用蒸汽养护技术预制混凝土箱梁可以提高梁的品质,缩短施工周期,该技术的难点在于严格、准确、实时地控制温度变化。针对这种情况,提出了一套完善的温度自控系统,使混凝土的蒸汽养护工艺更加成熟、完备、可靠。 
  3.1、 温控养护系统EIP产品介绍 
   基本组成。蒸养系统主要由四部分构成,即蒸养罩系统;蒸汽加热系统和自动温控系统。 
  3.2、 蒸养原理。整个蒸养系统的实施由两步完成,第一步,试验梁的测试。即在梁体内部设置温度测试点,测量梁体温度,得到温度的变化特征。第二步,取消内部测点,依据试验梁的测试温度规则,设置梁体外部测试点,确定蒸养方案和策略。 
  3.2.1、试验梁。试验梁内部温度的采集是温控系统的关键,通过温度的采集来分析制定出控制参数,从而控制梁体养护温度,使梁体表层与梁体内部、梁体表层与梁体养护温度的温差不超过15°。试验梁温度的采集首先要在梁体内外布置16个pt100传感器,其中梁体内部布置8个,外部及表面布置8个,通过16路JCJ500B巡检仪对其温度进行采集。 
  3.2.2、控制柜使用说明。台座的温度控制柜包括:多点温度巡检仪、程序温度控制仪、手动的加温按钮、蒸汽阀门的控制电气装置等。 
   控制柜主要由一台巡检仪、两台温控仪、四组继电器组成。 
   温控仪是通过试验量测得到的梁体内部温度变化曲线参数来控制梁体外部温度的,参数反映的是温度与时间的曲线,温控仪通过布置的热电阻来实时获得各点温度值,根据控制参数来控制梁体底部、内部、侧部和顶部的温度,正常的温控参数为例,一半曲线分为两个阶段。曲线第一阶段是静养、制完梁后混凝土有一段静养时间,不用加蒸汽。第二个阶段开始加蒸汽,如果测量的温度值低于设定的温度(如30℃)时,温控仪就有信号输出,内部继电器吸合,控制大继电器吸合,电磁阀通电开始送入蒸汽,如果测量值高于设定温度(如30℃)时则相反,停止蒸汽。 
  3.3、施工梁。根据试验梁所确定的蒸养方案,分析出温度变化规律,设定温控仪的控制参数,从而在施工中控制梁的表面温度,加快养护过程,缩短凝固时间。 
  4、蒸汽养护温度控制措施 
  4.1施工控制 
  4.1.1配合比控制。合理设计混凝土的配合比,从材料特性出发,主动控制混凝土的温差值。为降低高速铁路箱梁混凝土浇注时的水化热,除水泥应选用低热或中热水泥外,在不降低混凝土强度等级C50的前提下,进行混凝土的配合比试验,同时掺入缓凝剂和水泥总量的15%粉煤灰。 
  4.1.2合理分层浇注。该箱梁采用一次性分层浇注,箱梁混凝土先分层浇注腹板与底板结合部,再腹板60�左右,然后底板,再腹板、最后顶板。采用两台布料机同时从两端向中间水平分层、斜向分段、两侧对称、连续浇注。每层混凝土的浇注高度不超过30cm,保证在下层混凝土初凝前浇注上层混凝土,也使得混凝土的热量能够散发到外界,有利于温度控制。浇注时间不超过6小时。 
  4.1.3外部保温。由于在箱梁混凝土浇注过程中昼夜温差和天气情况变化较大,在箱梁模板上加盖了雨棚布,混凝土浇注结束后在上部加盖土工布和蒸汽养护棚。梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不超过15℃。 
  4.2 温度监控 
  4.2.1测点布置。测温点的布置力求反映混凝土内部温度的变化情况,考虑结构形状和尺寸,箱梁1/2处、箱梁1/4处、变截面处和端头纵向对称共计8个点。箱梁内箱环境、模板、腹板下环境、底板、箱梁表层温度和外界环境共计8个点。将温度传感器牢固绑扎在竖向钢筋上,采用温控养护系统FSC-1713VNA(B)从混凝土浇注到养护全过程监控混凝土的温度值。 
  4.2.2温度监控。传感器被混凝土覆盖后即开始测温工作,24小时不间断监控。 
   测温测试频率为:前12小时,每2小时测温一次;第12~36小时,每1小时测温一次;第3~5天,3小时测温一次;第6~8天,每5小时测温一次。第9到12天,每8小时测温一次。 
   4.3温度数据分析 
   (1)选取11~15号点对混凝土箱梁温度变化曲线进行分析,芯部1/2处、变截面处、端头温度变化相对平缓稳定,1/4处测点温度变化相对剧烈且波动较大,底板温度温度与混凝土芯部温度相差10℃左右,预应力管道温度和芯部温度相差在5℃左右。由此可见混凝土的温度受外界养护条件和预埋传感器的不同位置所表现出来图形曲线走向有很大的差异。 
  (2)根据温度记录,箱梁混凝土最高温升值出现在端头和变截面处,端头和变截面处温度高于1/4处和1/2处,底板温度相对较低。分析其原因是箱梁混凝土芯部温度和散热受边界影响,芯部温度比其它预埋点温度上升快,而下降相对比较缓慢。 
  (3)通过观察测点温度变化曲线趋势,箱梁混凝土芯部温度最大值达62℃,但是持续时间较短。混凝土的温度最高值一般出现在开始浇注的第2-3天,持续1天左右,然后开始回落,且升温段的曲线斜率小于降温段的曲线斜率,即“升得慢降得快”。 
  (4)实施监控的最高温度(62℃)也与规范上的(65℃)较为接近,但是未超过规范和设计允许值,同时说明箱梁混凝土实际施工过程中温度影响因素很复杂。 
  (5)施工时长春市附近气温温差很大,由此,在浇注和养护过程中,考虑的因素比较多,例如:入模温度必须控制在10-30℃,模板温度控制在5-35℃,水温不高于10℃,浇注后蒸养棚环境温度和混凝土表层温度要根据混凝土芯部温度升温或降温来适当调整,控制蒸汽的输送大小,从而控制芯部温度、混凝土表层温度和蒸养棚环境温度温差均不大于15℃。 
  (6) 根据监测所知,静停时间一般在浇注后6-8小时内,升温时间一般在8-36小时内,恒温时间一般在36-48小时内,降温时间一般在5天左右(和外界温度平衡)。 
  5 结语 
   养护期完成后,我们对箱梁混凝土裂缝情况进行了仔细观察和记录,从现场检查来看箱梁未发现结构裂缝,说明了本工程箱梁混凝土的温度控制措施合理,保证了工程质量。

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