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预制混凝土蒸汽养护施工技术应用实践

发表时间：2020/10/21 来源：《基层建设》2020年第19期作者：朱忠荣

[导读] 摘要：蒸汽养护施工技术可满足预制混凝土养护期间所需的温度与湿度，是保证混凝土结构符合设计要求的关键。

        中铁一局集团（广州）建设工程有限公司广东深圳 518000
        摘要：蒸汽养护施工技术可满足预制混凝土养护期间所需的温度与湿度，是保证混凝土结构符合设计要求的关键。本文阐述了预制混凝土的养护原理，通过对具体工程实例的分析，进而研究了蒸汽养护施工技术在具体实践中的应用，为提高工程质量与效率提供科学的参考与借鉴。
        关键词：预制混凝土；蒸汽养护；施工技术
        前言：我国桥梁工程、水利工程的基本结构都是钢筋混凝土，实施的养护工作是混凝土浇筑完成后的关键环节。预制混凝土养护的主要目的就是保证水泥能够拥有良好的物理性质与化学性质，防止混凝土中的水分过度挥发或冻结，进而提高预制混凝土的实用性，延长工程使用年限。
        1预制混凝土养护原理
        混凝土的蒸汽养护技术是一项新兴的施工工艺，尤其在低温季节的建筑工程预制混凝土梁体中广泛应用。蒸汽产生器、蒸汽输送管道、蒸汽保温棚是预制混凝土蒸汽养护施工的重要组成部分，通常情况下，会用到电热锅炉、燃煤锅炉、燃气锅炉等设备，并根据实际工程需要自行选择。在实际施工过程中，进行预制混凝土养护工作主要遵循以下原理：一，预防混凝土脱水。若浇筑后的混凝土处于温度较高、空气干燥的环境中，由于发生脱水现象而无法形成稳定的晶体，使得内部结构间黏接力不足的混凝土发生较为严重的松散现象，从而不符合工程施工质量标准。若工期处于冬季，水泥在形成混凝土的过程中，会出现冻结现象，严重影响了水化作用，发生的冻胀效应使得混凝土产生裂纹，进而破坏混凝土结构。二，预防干缩裂纹。干燥的空气环境必然会使浇筑后的混凝土发生脱水现象，使得混凝土寿命因为强度降低而缩短。实际施工中用到的混凝土若已经达到相应的强度标准，即使出现松散现象也不会影响混凝土制品的寿命，后期也不会出现裂纹。因此，要注重实际施工中混凝土养护工作，尽量延长混凝土水份蒸发时间，使得硬化反应充分进行，进而保证建筑工程质量。
        2蒸汽养护施工技术的具体应用
        2.1静停阶段
        在静停阶段，将浇筑成型的混凝土制品在大气中静置一段时间，再进行蒸汽养护工作。静停阶段确保水泥发生了一定程度的水化作用，并具备一定的初始强度，避免后期温度升高对混凝土的结构造成影响。在设计阶段，就要充分考虑工期所处季节、地段、气候等，对静停阶段的混凝土配比、制品放置时间、蒸汽养护升温速率等进行科学设计。一般情况下，混凝土的初期强度会随着静停时间的加长而升高，较强的混凝土结构可有效减少混凝土在升温过程中的变形程度，但是静置时间不宜过长，一般在1-3小时之间。在实际施工过程中，要根据现实情况调整设计方案，控制外界因素对预养时间的影响，可采用早强剂、高标号水泥、早强水泥来适当缩短预养时间。
        以沙河东综合管廊项目为例，沙河东路白石路路口是该工程项目的起点，龙珠大道翡翠变电站是该项目的终点，管廊全长4541.89米，建造管廊平面沿沙河东路东侧绿化带、龙珠三路路中、龙珠大道北侧绿化带敷设，与深南大道、北环大道、广深高速、南坪快速、轨道1号线、轨道7号线相交，起讫桩号为K0+000.00～K4+541.89，共计建造14个工作竖井。该工程采用预制钢筋混凝土管与预制箱涵，在确认相关基坑支护到位的情况下，进行预制混凝土管与检查井的安装工程。该工程预制混凝土静停时间需要根据浇筑温度而定，且温度与静停时间的乘积不少于60-80h/℃，静停时间过短或过早升温会让新教混凝土的抗拉强度无法抵抗产生微细裂纹的轻度，造成混凝土制品质量不合格[1]。
        2.2升温阶段
        升温阶段是混凝土结构强度、混凝土性能形成的关键阶段，其工作水平与蒸养质量间有着密切联系。

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因此，要对该阶段预制混凝土的升温速率、温度湿度等进行科学设计。其中，控制升温速率主要是避免混凝土温度应力大于硬化强度而产生的开裂现象，调节好混凝土制品的硬化强度与温度应力之间的关系。例如，在温度较低时，升温速率一般控制在10度/小时，升温速率可根据混凝土初期强度的高低进行调整。一般可将棉毡、土工布等材料覆盖在混凝土制品的表面，避免在升温过程中，热蒸汽与混凝土表面产生的湿气影响制品的质量。一般情况下，外模板是钢材，其在升温过程中变形程度远远小于水泥石的变形程度。因此，会控制好升温速率，避免混凝土制品与钢材相接处产生裂纹。
        以某南方工程为例，高桥梁单幅箱梁宽为15.25米，梁高为3米，箱梁单边板宽为4米，跨径组合为50m×5孔，每次移动施工架长度为50米，按照常规，工期一般要15天，但工期处于冬季，加上养护时间要20天。因此，采用了蒸汽养护技术来加快施工进度。静停4小时后进入升温阶段，控制蒸汽养护上升速度在10度/小时以下，使得混凝土由初始温度上升到45℃，若箱孔内的温度较高，在4口处，不断向箱内注入空气与排除蒸汽。实现保持温度与湿度的目的[2]。
        2.3恒温阶段
        恒温温度与时间是恒温阶段主要考虑的两个因素，在这阶段，混凝土制品的强度会随着温度的提高、养护时间的加长而增强，但恒温时间过长、温度过高必然会影响混凝土制品的预期强度，损害到其他性能，影响后期强度。混凝土制品的强度很根据蒸养时间变化而变化，当超过设定标准值时，就会呈现锯齿状。在水泥发生水化反应的初期，内部会有足够的水化空间，不断生成的水化产物使得形成的混凝土制品具有一定强度，此时，不断产生的水化产物会增大固相体积，产生的较大内应力就会影响混凝土制品的结构，甚至会产生裂纹。部分裂纹会在后续的水化反应过程愈合，促进强度重新恢复并增长。仍以某南方工程为例，该工程的恒温阶段温度控制在40℃-50℃间，进行蒸汽养护，每降5度便注入一次蒸汽，让养护温度一直维持在50℃-60℃间，使得混凝土块强度达到40MPa，弹性模量达到3.0MPa。
        2.4降温阶段
        降温阶段是混凝土经过蒸汽养护获得较大强度的关键环节，但仍有一定程度负面影响：混凝土制品内层温度较外层降温慢，温差的产生会使表面产生拉应力，一旦超过规定强度，就会产生裂纹。混凝土的结构强度、耐久性都受裂缝的影响，最终导致混凝土构件轻度无法满足工程质量标准。这时，可适当降低降温速率，避免过大拉应力的产生，对于小型、高强度的构件来说，允许降温速率稍快。当降温阶段完成后，撤去覆盖的防水材料，喷洒一定量的温水，以此减少裂缝的产生，提高工程的质量与水平。
        仍以沙河东综合管廊项目为例，该工程根据实际工程情况选择的燃气、燃煤、燃油等锅炉进行蒸汽养护，选用直径10-100的钢管作为主管，直径15-25的钢管作为分管，蒸汽养护施工技术采用蒸汽罩作最为主要方式，升温速度控制在5-32℃/h之间，一般为24℃/h，强度龄期由7d减少为1-2d，减少了混凝土的养护时间，缩短了工期。在降温阶段，每个一段时间就会有专人对温度进行记录，严格把控降温精度，对完成浇筑的混凝土预制件进行强度试验，当强度≥设计强度的75%时，进行拆模吊移，对不满足标准的模样重新进行养护，达标后才可拆模。
        结论：综上所述，合理运用蒸汽养护技术可有效防治混凝土受到自然环境的影响，在很大程度上保证了预制混凝土的质量，提高了工程质量。因此，在实际施工过程中，应确定好混凝土的配合比，加强施工现场的管理，全面掌握浇筑工程期间的天气情况，避免温度过低影响预制混凝土的硬化效果。
        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（01）：48-51.
        [2]曹光雄，袁梦召，赵峰.桥梁支座砂浆蒸汽养护施工技术研究[J].铁道建筑技术，2017（01）：82-85.