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自动喷淋养护在箱梁预制工程施工中的应用

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2017/02/05 09:39
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       近些年来,随着我国桥梁建设突飞猛进的快速发展,上部结构采用预制箱梁和T梁结构的桥梁也越来越多,但广大桥梁建设管理者对桥梁整体承载力的期望越来越高,预制箱梁和T梁作为桥梁的关键分项,其实体质量和标准化施工各级部门也要求越来越高,但是实际施工过程中梁体混凝土养生成为极易被忽略的问题,也是一道亟待解决的难题。其自动喷淋养生工艺的应用,极大的提高了梁板的养生质量和梁板施工的养生标准化施工水平,已越来越多的受到了监理、业主及上级主管部门的青眯。 
  2. 箱梁、T梁砼养护的重要性 
  箱梁、T梁砼在硬化的过程中,对温度湿度的变化非常敏感,如果养护工作不当或不及时,混凝土表面水分散失太快,混凝土在拆模前、甚至终凝前箱梁、T梁就会产生裂缝。从理论上来说,混凝土拌和中80%的水是要在其化热过程中挥发掉,只有20%是水泥硬化所必需的,当这80%水分慢慢挥发的同时,水泥等便会收缩,在普通混凝土中,水泥浆的干缩率限制在90%,因而在混凝土内部经常存在着引起干缩裂缝的应力状态,而一般混凝土的抗拉强度只为整体抗压强度的1/6~1/7,如果在水化热的过程中,水分蒸发过快,这种干缩应力超过混凝土的抗拉强度时,便会产生干缩裂缝,同时混凝土内部水分蒸发过快过早,导致混凝土后期水化过程中缺水,也会影响其强度的形成。其混凝土裂缝的产生这将直接影响到箱梁、T梁混凝土的强度和耐久性,甚至危及到桥梁结构的安全。因此,箱梁、T梁混凝土在凝固养护期间,必须规范混凝土的养生工艺,以确保砼构件的质量,防止混凝土开裂。 
  3. 箱梁、T梁腹板混凝土养生保湿、保温难度分析 
  箱梁、T梁混凝土养生主要以立面养生为主,而立面养生较之平面养生其难度要大得多,其中最主要是保水难。因箱梁、T梁预制场中的底座间隔较大,多为6m左右,且梁体至少数1.5m以上,地势空旷,空气流动速度很快,风速影响大,其风干效应严重,混凝土内部水分流失很快。用水管浇水养生的方法,水即浇即流,即浇即干,根本达不到保湿效果;挂上土工布浇水保湿,土工布虽然是湿的,但因不能很好地吸附于腹板表面,混凝土表面仍然是干的,即使在外表再包上塑料膜保湿效果也不佳;用塑料膜沿腹板表面粘附养生,利用混凝土水化热的蒸汽水来保湿,但塑料膜吸附性不强,混凝土表面与膜之间总是存在一定的孔隙,大量的蒸汽水顺着孔隙向下流走,保湿效果仍然不佳。现在有的工程为解决腹板养生保湿问题,采用补水式的方法养生,即先用塑料膜将箱梁、T梁腹板包裹,然后间断式在腹板顶端用水管补水,因水管补水表面不均匀,不能保证一个养生期内的保湿要求,因此这种补水式的养生方法保湿的效果也不是很理想。 
  混凝土具有热胀冷缩的特性,在水化热的过程中,混凝土体内不断产生高热,在空中,其表面温度容易随风带走,导致混凝土表面产生收缩现象,特别是外界温度急剧下降时,混凝土表面温度也会随之急剧下降,从而产生急剧的收缩,当这种收缩应力超过其抗拉强度时,便会产生温差裂缝。在昼夜温差大的季节大体积混凝土最容易出现这种内热外冷的现象,导致温差性裂缝的产生。目前大体积承台均布设散热管。同时,混凝土在水化热的过程中,在规范的温度范围内,温度越高,其早强形成越快。因此腹板混凝土养生的意义不仅仅是保湿而且还必须注重保温,从而降低混凝土内外温差,抑制温差裂缝的产生,提高早期强度。 
  怎样才能较好地解决保温问题。有的地方为了解决保温问题,不惜用棉被、电热毯、火炉等到来进行,解决了保温又影响了保湿,养生成本大幅度提高,而养生效果不佳。 
  4. 自动淋喷工艺、设置方法 
  4.1 自动淋喷工艺。自动淋喷工艺的应用,基本可以保湿保温并重,取得了较为理想的效果,为箱梁、T梁预制质量添加了一个很重的砝码。具体工艺如下: 
  预制场地布设→箱梁、T梁台座布设→养生需水量和压力计算→镀锌钢管埋设→安装阀门、喷头→安装增压泵、接通电源→自动淋喷养生。 
  4.2 自动淋喷设置方法。经过养生需水量和压力计算,在预制场梁端一侧的龙门轨道上预埋300m长内径4cm的镀锌钢管,每间隔3m(箱梁宽度)预留一个通向梁体纵向的出水三通口,并配备阀门,在距离箱梁底板1m两侧地面上平行布两根6分镀锌钢管,每间距2.7m(经试验确保水雾刚好重叠)安设一个铜质喷头,喷头内部构造是两个交叉水眼,表面一个单眼的铜片覆盖(农药喷雾器原理),这样确保喷出的全是水雾,喷头统一朝腹板方向上仰45°角,这样确保供水过程中整个立面混凝土全部被水雾包裹。为保证就近供水及方便用水循环,在预制场中段轨道外侧安放一个10方的储水罐,在水罐底部开两个出水管,然后安装一台2kW的增压泵足以保证各个梁体水管供水和扬程加压。仅3min就可将整个立面全部湿润,因考虑多片箱梁要同时养生,为保证每个梁体水管的水压力,尽量使每道箱梁养生时间错开,现场试验证明,腹板全部湿润后可以保水30min,这样就提供了其他梁体养生的时间,在每道水管端安设一个小型时间断电器,按时间供水,既节省了劳力又保证了腹板的均匀供水,在一个养生期内箱梁腹板混凝土表面总是保持湿润。为同时保证养生温度均匀,在箱梁顶板两侧布长塑料布并下垂至地面,顶板则用土工布覆盖,洒水保湿。这样在腹板两侧即形成了温室,里面保湿保温。为保证现场排水通畅,在四周开挖小型排水沟,用砂浆照面,同时在储水罐近端排水管道尽头挖蓄水池,用水泵将水继续供入储水罐,循环利用以节约能源。 
  5. 自动喷淋养生工艺的优点分析 
  5.1 节水,保湿: 箱梁、T梁腹板养生保湿难,难就难在有水难保水,无水难保湿,关键就在一个水字。淋喷养生因水可以循环利用,具有高倍节水的优越性能,只需在储水罐内储10m3可利用半个工日。在侧面塑料布的整体笼罩下,水雾基本不会挥发,保持混凝土表面的湿润。 
  5.2 良好保温:因周围用塑料布笼罩,一侧体积仅23m3,且在喷淋过程中多是水雾,且梁体自身散热,因此能在高效保湿的同时也达到了良好保温的效果,有效地平缓昼夜温差。在同一外界环境中,温室内温度要高出环境温度10℃~15℃,室内温度变化均匀,能有效平缓昼夜温差,其保温性能明显优于土工布、麻袋等养生材料。 
  5.3 强度均匀,促进早强,抑制裂缝:因喷淋的养生方法,保湿保温并重,用喷淋养生混凝土表面湿润的保持是持续的,均匀的,真正达到了不间断施水的混凝土养生要求,而用土工布、麻袋等材料养生混凝土表面时干时湿,两相对比混凝土强度的形成明显要均匀一些。因箱梁腹板养生难,喷淋养生具有高效保湿良好保温的优越性能,有效地抑制了微裂缝的产生,从而达到延长混凝土使用寿命的效果。 
  5.4 节工省能,降低养生成本:因淋喷养生工艺只需布设几道镀锌钢管,同时进行水头加压。投入成本很小,工程结束后可以回收利用。且每道管头均安装时间断电器,可以自动控水,大部分用水能循环利用,因此可以节工省能,降低养生成本。在箱梁腹板养生方面,相对土工布、棉被而言,不易高频率更换,采用喷淋养生能节约大量人工,节约大量用水,节约大量机械台班,其综合成本大幅度降低。因此喷淋工艺省工、省心、省钱。 
  5.5 达到了提高标准化文明施工水平:采用自动喷淋工艺装置,确保了现场整洁,有序,避免了土工布、麻袋养生材料的废弃污染,提高了现场标准化文明施工和环境保护水平。 

采用PLC模块,实现喷淋控制,技术成熟、性能稳定。

具有断电保持功能,系统恢复供电后无需重新设置参数。

采用触摸屏控制,方便实现人机信息交互。

性价比高、实时性好、操作工作量小、安装方便、产品成熟

  6. 结束语 
  自动喷淋工艺养生不但可在箱梁、T梁腹板养生中大幅度降低综合成本,同时可以提高养生质量和现场标准化文明施工和环境保护水平。可以抑制干缩、温差裂缝,提高混凝土早期强度,且保湿保温,确保强度均匀。随着箱梁、T梁腹板喷淋养生工艺的不断完善、改进,也可延伸到上部混凝土现浇和大体积墩身混凝土施工中,其优越性能将会在以后桥梁施工中发挥更为积极的作用,不久的将来会在类似的工程中得到广泛的应用。 

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