蒸汽養(yǎng)生工藝在箱梁預(yù)制中的應(yīng)用

肖得高

(甘肅路橋第五公路工程有限公司，甘肅 蘭州 730000)

0 前言

武罐高速公路是甘肅公路建設(shè)史上工程難度最大、平均每公里投資最多、橋隧占路線最長的高速公路(橋隧占路線總長的68.8%)。全線地形復(fù)雜多變，施工場地極為狹小，給施工帶來諸多難度，很多工程項(xiàng)目無法以常規(guī)工藝施工，尤其在橋梁箱梁預(yù)制及吊裝施工上迫現(xiàn)了好多新工藝。我標(biāo)段是雙線分離式遂連橋結(jié)構(gòu)，橋梁40米箱梁預(yù)制及吊裝均無可輕松利用的場地，經(jīng)過方案比選，決定在已貫通的隧道內(nèi)設(shè)置箱梁預(yù)制場地，同樣由于地形限制無法實(shí)現(xiàn)跨幅吊裝，所以先后在左右線隧道內(nèi)各設(shè)置8個(gè)箱梁預(yù)制底座流水施工，也可以根據(jù)進(jìn)度情況左右幅箱梁預(yù)制平行作業(yè)。

這里主要介紹箱梁養(yǎng)生工藝：隧道內(nèi)8個(gè)底座一字排開，模板拆裝、周轉(zhuǎn)都使用訂做的簡易吊車操作，有限空間內(nèi)所有作業(yè)都直接受到局限，若采用噴淋養(yǎng)生，則需要布設(shè)繁瑣的進(jìn)水、出水管道，而且要多次拆裝，費(fèi)工費(fèi)時(shí)耗水量大；若采用傳統(tǒng)的人工灑水養(yǎng)生，很難保證混凝土強(qiáng)度且同樣費(fèi)工耗水量大；最關(guān)鍵的是以上兩種養(yǎng)生工藝混凝土強(qiáng)度提升較慢，狹小場地內(nèi)底座數(shù)量有限的情況下很容易發(fā)生窩工現(xiàn)象。通過市場調(diào)查研究，我們引進(jìn)了一種成品蒸汽發(fā)生設(shè)備，確定了蒸汽養(yǎng)生方案。

1 蒸汽發(fā)生設(shè)備介紹

該設(shè)備為上海詹妮瑞熱能設(shè)備有限公司生產(chǎn)，引進(jìn)的產(chǎn)品為蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)品型號(hào)LDR0.034-0.7，全自動(dòng)控制，使用3項(xiàng)380V交流電，額定功率24kW，每小時(shí)蒸發(fā)量為34kg，蒸汽最高溫度為171℃，鍋爐最大儲(chǔ)水量為28kg，外形尺寸440*740*950mm。

2 蒸汽養(yǎng)生相關(guān)準(zhǔn)備工作

2.1 過程數(shù)據(jù)收集以確定最佳養(yǎng)生周期

由于是初次探索實(shí)踐蒸汽養(yǎng)生工藝，在養(yǎng)生過程中測(cè)定、收集各類原始數(shù)據(jù)以指導(dǎo)和不斷調(diào)整設(shè)備使用方法、養(yǎng)生周期等，使蒸汽養(yǎng)生工藝在短期內(nèi)趨于成熟。首先定崗2名專職實(shí)驗(yàn)人員，養(yǎng)生過程中定期測(cè)定養(yǎng)生棚內(nèi)蒸汽溫度、濕度、梁體混凝土溫度等，目的在于掌握棚內(nèi)最高溫度是否在過程中超過了混凝土所能承受的最高溫度，同時(shí)也能夠初步確定在養(yǎng)生過程中蒸汽發(fā)生設(shè)備是連續(xù)作業(yè)能達(dá)到要求還是間歇式作業(yè)較為合理；其次，混凝土澆筑時(shí)制作5組試件，放置在箱梁內(nèi)部同條件養(yǎng)生，每隔12小時(shí)做一組抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，初步掌握蒸汽養(yǎng)生過程中混凝土強(qiáng)度增長情況。

2.2 人員及設(shè)備準(zhǔn)備

①培訓(xùn)一名作業(yè)工人及一名專職安全員，使其熟練掌握設(shè)備性能、供電供水等相關(guān)操作規(guī)程，初期由二人同時(shí)配合作業(yè)，熟練后可由專職安全員巡查或在旁指導(dǎo)下操作。

②一片箱梁養(yǎng)生配備2臺(tái)蒸汽發(fā)生器，梁兩端各一臺(tái)；養(yǎng)生篷布1000m2，為保證養(yǎng)生空間密閉應(yīng)選用涂塑帆布；Φ32塑料水管20m，用于從供水管閥門處向蒸汽發(fā)生器內(nèi)供水和向養(yǎng)生棚內(nèi)輸送蒸汽。

③養(yǎng)生用水由隧道施工時(shí)安置的高位水箱儲(chǔ)水供應(yīng)，高壓水管貫穿隧道，并且每隔50m留有出水閥門一處，方便引水。另外，隧道內(nèi)縱坡2.9%，養(yǎng)生產(chǎn)生的廢棄水可通過兩側(cè)預(yù)留的電纜槽內(nèi)自行排出隧道。

3 蒸汽養(yǎng)生工藝流程

①箱梁混凝土澆筑完畢拆除模板過程中應(yīng)不斷灑水養(yǎng)生，保持梁體混凝土始終在濕潤狀態(tài)，防止初期強(qiáng)度形成過程中產(chǎn)生的巨大水化熱使混凝土表面開裂。模板拆除過程在10小時(shí)左右，期間同條件養(yǎng)生的混凝土抗壓試件應(yīng)放置在梁頂同時(shí)灑水養(yǎng)生。

②模板全部拆除完畢后，將抗壓試件放置在箱梁內(nèi)部同時(shí)梁體內(nèi)外灑水一遍，立即用養(yǎng)生帆布將箱梁覆蓋并保證四周基本密封，然后將安放在梁兩端的蒸汽發(fā)生器接通水電源后開始向棚內(nèi)通入蒸汽。為使梁體內(nèi)外盡可能均勻受到蒸汽養(yǎng)護(hù)，每端蒸汽輸送管通入40m養(yǎng)生棚內(nèi)的長度應(yīng)達(dá)到10m為宜，并且出氣口離混凝土表面距離大于30cm，防止高溫蒸汽對(duì)混凝土強(qiáng)度造成不利影響。

③養(yǎng)生初期根據(jù)梁內(nèi)及梁兩側(cè)蒸汽充斥情況不斷變換出氣口位置，直到棚內(nèi)蒸汽完全充滿后可不再調(diào)整，期間要記錄好棚內(nèi)溫度、濕度上升和最高情況。同條件養(yǎng)生的試件每12小時(shí)實(shí)驗(yàn)一組，掌握強(qiáng)度增長情況。

④當(dāng)試件抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度95%后停止蒸汽養(yǎng)生，拆除蒸汽發(fā)生器的電源、水源，將設(shè)備內(nèi)剩余水排除干凈后放置在指定位置或直接轉(zhuǎn)至另外一片箱梁處繼續(xù)養(yǎng)生。剛結(jié)束養(yǎng)生的箱梁不得立即拆除養(yǎng)生棚，待棚內(nèi)溫度自行冷卻后方可拆除。

4 數(shù)據(jù)分析及結(jié)論

①通過連續(xù)觀測(cè)并記錄養(yǎng)生棚內(nèi)的溫度、濕度發(fā)現(xiàn)，在向棚內(nèi)連續(xù)通入蒸汽4小時(shí)后，棚內(nèi)溫度會(huì)保持在50℃左右不再繼續(xù)升高，棚內(nèi)濕度在95%以上，梁體表面為濕潤狀態(tài)，養(yǎng)生效果最佳。而棚內(nèi)溫度在2h內(nèi)下降不會(huì)超過10℃，不影響?zhàn)B生效果，為降低蒸汽發(fā)生器耗電量進(jìn)而降低成本，在養(yǎng)生過程中可在持續(xù)棚內(nèi)通入蒸汽4h后關(guān)閉蒸汽發(fā)生器，2h后重新開啟，如此間歇式作業(yè)。

②混凝土強(qiáng)度增長情況

通過同條件下混凝土試件抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，得出在蒸汽養(yǎng)生下不同時(shí)段混凝土強(qiáng)度如下表所示：

由上表可以看出箱梁拆模后持續(xù)養(yǎng)生60h混凝土強(qiáng)度即可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%以上，滿足張拉要求。在開始養(yǎng)生后的48h內(nèi)強(qiáng)度增長最快，60h后即可停止養(yǎng)生。混凝土澆筑完成6日后可進(jìn)行吊裝作業(yè)。

5 蒸汽養(yǎng)生成本及相同條件下噴淋養(yǎng)生成本比較

我標(biāo)段共有40m箱梁60片，養(yǎng)生用水由隧道原高壓水池供給，水池容積45m3,使用功率為15KW水泵需四小時(shí)抽滿，電費(fèi)單價(jià)為:0.6元/千瓦時(shí)。每立方水成本為0.8元。蒸汽養(yǎng)生過程為間歇式作業(yè)，蒸汽發(fā)生器實(shí)際工作時(shí)間為40h。

①蒸汽養(yǎng)生成本

(a)設(shè)備投入：蒸汽發(fā)生器2臺(tái)價(jià)值15000元，涂塑帆布500m2價(jià)值2380元，塑料水管500m價(jià)值1380元，合計(jì)18760元。每片箱梁成本為312.7元。

(b)1片箱梁養(yǎng)生費(fèi)用：

根據(jù)電費(fèi)、水費(fèi)、人工費(fèi)的計(jì)算，完成一片40m箱梁蒸汽養(yǎng)生總計(jì)發(fā)生成本為1616.9元。

②噴淋養(yǎng)生成本

(a)設(shè)備投入：噴淋裝置兩套價(jià)值18000元，塑料水管500m價(jià)值1380元，合計(jì)19380元。每片箱梁成本為323元。

(b)1片箱梁養(yǎng)生費(fèi)用：

完成一片40m箱梁噴淋養(yǎng)生總計(jì)發(fā)生成本為609.4元。耗水量為108m3。

③對(duì)比分析

通過對(duì)以上各項(xiàng)的比較，我們可以得出以下結(jié)論：

(a)兩種養(yǎng)生方式設(shè)備投入相差不大，隨著養(yǎng)護(hù)箱梁數(shù)量的增加，分?jǐn)傇诿科淞褐械某杀緯?huì)相應(yīng)減少。但是通過向采用噴淋養(yǎng)生方式的施工單位了解，噴淋裝置費(fèi)用中噴頭價(jià)格占主要比例，但是噴頭在實(shí)際使用中由于養(yǎng)生用水不清潔容易發(fā)生堵塞，及生銹堵塞現(xiàn)象，壞損率較高且無法維修，以采用噴淋養(yǎng)生的武罐7標(biāo)為例，在完成60片箱梁養(yǎng)生后，噴頭壞損丟失已占整套裝置的25%左右。相比之下蒸汽養(yǎng)生設(shè)備周轉(zhuǎn)次數(shù)更多，保養(yǎng)簡單。

(b)蒸汽養(yǎng)生比噴淋養(yǎng)生養(yǎng)生效果更好，強(qiáng)度形成時(shí)間更快。

(c)完成一片箱梁養(yǎng)生，蒸汽養(yǎng)生發(fā)生成本更高。

6 適合在箱梁預(yù)制中使用蒸汽養(yǎng)生的條件

①箱梁預(yù)制在冬季施工，低溫情況下無法直接灑水養(yǎng)生或混凝土強(qiáng)度增長較慢時(shí)采用蒸汽養(yǎng)生，可有效保證混凝土強(qiáng)度。

②箱梁預(yù)制數(shù)量較多，但是預(yù)制場地狹小，底座數(shù)量較少，為縮短養(yǎng)生周期提高底座使用效率，采用蒸汽養(yǎng)生方式更加有效。

③干旱缺水地區(qū)，施工用水成本較高時(shí)，采用蒸汽養(yǎng)生可以有效降低成本。

7 結(jié)語

蒸汽生方式雖然行之有年，但直到近年來才被廣為重視，使用蒸汽養(yǎng)生技術(shù)可以有效縮短工期，使工程總體成本降低。這也使得蒸汽養(yǎng)生投入成本較高的刻板印象逐漸被打破。而在箱梁預(yù)制比較集中、箱梁數(shù)量較多的大型預(yù)制場內(nèi)，蒸汽養(yǎng)生的使用可以使其優(yōu)越性成倍放大。在日益講求經(jīng)濟(jì)和效率的公路建設(shè)工程中，蒸汽養(yǎng)生方式必將得到進(jìn)一步的推廣運(yùn)用。