夏季现场预制混凝土构件的蒸汽养生技术.doc

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1、王雅(中铁十八局集团第五工程有限公司 河北高碑店 060003)摘 要 :针对夏季现场预制混凝土构件在蒸汽养生过程中存在的混凝土强度反常的现象 ,通过现场攻关 、数据采集 、理论分析 ,提出有效的措施 ,进而完善构件混凝土的蒸汽养生技术 。关键词 :混凝土构件 ; 夏季 ; 蒸汽养生 ; 喷水补湿中图分类号 :U448133文章编号 :1004 2954 (2004) 03 0010 03文献标识码 :B批量较大 、在总工期中属“关键工作”的预制构件施工 ,常常赶在夏季或跨夏季进行现场预制 。在实际施工 中 ,常常会出现这样一种情况 :配合比经过精心设计的混凝土 ,在冬季 ,通过恒温 (606

2、5 ) 24 h 蒸汽养生 ,构件同期同条件试块的强度可达到或超过设计强度的100 % 。而到了夏季 ,同材料 、同配合比的混凝土 ,仍通 过恒温 (6065 ) 24 h 蒸汽养生 ,构件的同期同条件试块的 强 度 出 现 异 常 , 仅 达 到 设 计 强 度 的 80 % 90 % ,有时甚至低于 80 % ; 而且 , 延续恒温蒸养时间 ,其强度也没有什么变化 (已排除了各种因素的影响 ,试 块与构件强度基本一致) 。1概述在 (较) 大型桥梁等工程的施工方面 ,现场预制混凝土构件的混凝土冬季蒸汽养生技术渐已成熟 。夏 季 ,常因各方面因素的制约 ,不能采用较为经济的“洒水自然养生”方

3、法 ,而较多地采用“蒸汽养生”的方法 。 因洒水自然养生法周期较长 ,一般需要 47 d 才 能达到设计强度的 75 %左右 。这不仅与“C40 以上等 级混凝土的早期强度发展快”的规律有冲突 ,而且降低 了周转材料 (模具和底座) 的利用率 ,降低了生产效率 ,往往不能适应业主对工期的要求 。 因蒸汽养生法能消除各种不利环境因素的影响 ,提供有利于混凝土早期强度发展的温度 、湿度环境 ,提高 周转材料的利用率 ,从而缩短生产周期 、提高生产效率 。3问题分析与对策311某工程甲现场预制预应力工型梁施工(1) 施工时间某年 12 月次年 7 月 。(2) 养生方法蒸汽养生 。(3) 问题开工后

4、在次年的 4 月 ,突然发现连续 4榀工型梁同期同条件试块强度均出现了反常 ,分别为 设计强度的 77 % 、81 % 、87 % 、95 % 。立即对构件进行2问题的提出目前 ,有不少的建设工程项目的工期非常紧张 ,对收稿日期 :2003 10 24作者简介 :王 雅 (1974 ) ,女 ,助理工程师 。(6) 对称分级张拉斜拉索 ,同时测量该节段中线 、高程和索力准确后 ,进入该节段施工监控状态 。(7) 在当天晚上 22 :00 开始至第二天早上 6 :00 前 施工监控状态 ,同时测量索力 、轴线偏移 、桥面线型高 程 、塔柱顺桥向偏移 、该节段里程 、体系温度和气温 、应 力和反力

5、测试以及桥面临时荷载准确位置和重力 。(8) 将监控状态的测试资料交监控单位进行监控 计算 ,得出下一节段钢箱梁架设的索力 、线型 、高程 、塔柱偏移值 ,指导下节段架梁施工 。(9) 桥面架梁吊机前移就位锚固 ,进入下一节段钢 箱梁架设循环 。钢箱梁标准节段架设循环一般为 3 d ,最多为 45 d 。该桥钢箱梁架设速度 ,目前在国内同类型桥梁架设中是较快的 。同时 ,架梁的索力 、线型双控 ,均满足 设计要求 ;钢箱梁架设至合龙时 ,中线偏移仅为 8 mm ;钢箱梁各节段里程累计误差小于 20 mm ; 钢箱梁最后 一个 HL 节段下的支座抗拉锚栓 ,在主桥合龙时 ,准确 落入预设在桥墩盖

6、梁的锚栓孔内 。由于该桥钢箱梁在节段制造时 ,预先考虑了实际 制造温度与合龙温度之差对钢箱梁长度的影响 ; 在节段板单元下料时考虑了以上温差影响 。同时 ,节段拼 接采用先孔法 ,一次准确投孔 ,减小了节段拼接的里程 误差累计 。最后达到全桥合龙时里程累计误差小于20 mm ,达到预想结果 。表 2 C50 混凝土配合比了“钻芯取样”,构件与试块的混凝土强度基本一致 ,立即停工 ,分析 、查找原因 。(4) 原因分析混凝土配合比 ( C50) 没有改变 (表 1) 。表 1 C50 混凝土配合比即适宜的温度和湿度 。标养温度 20 ,湿度 90 %以上 ,此仅用于试 验室 。水养水温 20 ,

7、亦仅用于试验室 。自然养生温度 + 5 以上 ,通过覆盖 、洒水 ,混凝土在一定时间内保湿 ,从而在相应时间内达到设 计强度 。此方法 ,因其操作方便 、简单亦行 ,在工程施工中经常应用 ;但又因其养生周期长 (一般占整个预制生产周 期 的 80 % 90 %) 、生 产 成 本 高 、施 工 进 度 缓 慢 ,又难以适应 (较) 高等级混凝土早期强度发展很快的要求 ;同时 ,还受到环境因素的制约 。因此 ,自然养 生方法的应用又常常受到限制 。双涡轮强制式混凝土搅拌机 ,经校验 ,其计量系统准确可靠 :计量偏差为水泥 1 % 、粗骨料 ( 砂子 、石 子) 2 % 。现场混凝土施工 ( 记录

8、) 一切正常 ,仅根据季节 与天气 、粗细骨料的含水率进行水用量的调整 ,混凝土出盘坍落度的变化范围 030 mm 。混凝土原料中的水泥 、砂子 、石子及外加剂 ,分 别进行了取样 , 物理 、化学试验的结果均符合规范要 求 ,且与前期试配时的各项指标基本一致 。养生方法和养生时间与冬季相同 , 即 : 60 65恒温 ,24 h 蒸汽养生 。(5) 分析结果未发现异常 。(6) 应急措施 掺加 5 %10 %的硅粉 。因为 ,非 常细而呈粉末状的硅粉能与水泥水化过程中产生的石灰发生火山灰反应 ,生成稳定的水化硅酸钙 ( CSH) 胶 结物 ,它有利于提高混凝土强度 、加强界面粘结 。实践证明

9、 ,掺加 5 %10 %的硅粉 ,可以提高混凝 土的强度 ,方法可行 。312某工程乙现场预制预应力箱梁施工在工程乙的冬季至夏季现场预制预应力混凝土箱 梁施工中 ,上述问题再次重复出现 。看来 ,在工程甲的夏季现场预制工型梁施工中 ,尽管采取了添加 5 %10 %硅粉的蒸汽养生方法而保证了构件混凝土的强 度 ,但并没有从根本上解决问题 。重复出现问题的情形基本相同 : 该预制工程的施 工时间为某年 1 月8 月 ; 养生方法为蒸汽养生 ; 在 4月中旬 ,同期同条件构件混凝土试块强度均出现了反常 ,分别为设计强度的 76 % 、83 % 、87 % 、97 % ; 混凝土 配合比 ( C50)

10、 基本没有变化 ,如表 2 所示 。双涡轮强制式混凝土搅拌机的计量系统准确可靠 ; 现场混凝土施 工亦正常 ;混凝土原料亦符合规范要求 ;养生方法和养生时间也相同 。 影响构件混凝土强度的原因分析如下 。(1) 从理论上说 ,不论采取什么方式对混凝土进行 养生 ,目的都是为混凝土强度的发展提供 2 个条件 ,铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN 2004 (3)蒸汽养生在湿度 95 %100 %的条件下 , 保持 6065 恒温 2024 h ,构件混凝土强度即可达到设计强度的 100 % 。此方法因其生产周期短 , 而在混 凝土构件厂得以广泛应用 。实际上 ,有相当数

11、量的建 设工程项目 ,因其地理位置 、交通条件的限制 ,又往往 需要对混凝土构件进行现场预制 。因此 ,混凝土构件的现场预制在施工领域的应用也非常广泛 。(2) 进行了现场有关数据的采集 ,并结合以往施工 中记录的数据进行了整理 (表 3) 。表 3 蒸汽养生棚内温度 、湿度统计注 :预制混凝土构件为长 35 m 的预应力混凝土箱梁 ,蒸汽养生棚为单面涂胶的绿色帆布 ,测量工具为温湿度测定仪 。通过数据的采集与统计 ,不难得出如下结论 。冬季 ,在蒸汽养生棚内通入足量蒸气 ,使棚内达 到混凝土蒸汽养生所需要的最佳温度 60 65 ; 同时 ,棚内湿度可以达到 100 % 。夏季 ,只要在蒸汽养

12、生棚内通入适量蒸汽 ,就很 容易达到混凝土蒸汽养生所需要的最佳温度 60 65;而棚内湿度却只有 75 %87 % 。众所周知 , 混凝 土在 6065 的温度下 ,其早期强度发展很快 ( 比 20标养时要快若干倍) ;而此时其对水分的需要也急剧11大气棚内温度/ 湿度/ %温度/ 湿度/ %说明+ 542+ 3036- 848606596100养生棚内通入蒸汽+ 333760657587养生棚内通入蒸汽40505675养生棚内未通入蒸汽材料水泥 (盾石4215R 级)砂子 (龙 凤山)石子(蓟县)水(地下)高效减水 剂 (北京)说明配合比11129214013701007 5所用 石 子 为

13、 5 20 mm 连续级配 , 坍落 度 79 cm。每 m3 混凝土4846241 1621793163材料水泥 (盾石4215R 级)砂子(卢龙)石子(丰润)水(地下)高效减水 剂 (天津)说明配合比111212134013401007 5所用石子为 1020 mm 单粒级配 ,坍落度 911 cm。每 m3 混凝土5126171 1971743184增加 ,最佳湿度为 100 % 。这就是夏季采用蒸汽养生会导致混凝土强度的降低 、甚至出现质量事故 ; 同时 ,方法时混凝土强度出现滑坡的原因所在 。(3) 为保证夏季蒸汽养生条件下混凝土的强度 ,真 正实现优质 、高效 ,最佳的方法就是增湿

14、 ,即向蒸养棚 内补充水分 。此阶段如失水过多 ,将影响后期水化和后期强度的增长 。因此 ,在降温期内 ,一要控制降温速度 ,并直至棚 内外温差不大于 15 ;二要每 h 喷水 1 次 。(6) 构件开棚后与拆模后因夏季大气的温度较高 、湿度却很低 ,因此 ,在构 件开棚后与拆模后 ,仍要对构件继续洒水养护 ,时间不少于 3 d ,每天不少于 4 次 。4适宜于夏季的混凝土蒸汽养生方法(1) 补湿喷水管的布设夏季进行混凝土施工 ,混凝土自身的水分散失很 快 ,特别是在白天 ,宜分段浇筑 、分段覆盖 ; 覆盖前 ,布 设提前加工好的喷水管 ,全部覆盖后在蒸养棚两端接 通水源 。5结语在构件混凝土

15、养生期内 ,定期向蒸养棚内喷水以增加湿度的方法 ,从根本上解决了夏季构件混凝土蒸 汽养生的不足 ,进一步完善了构件混凝土的蒸汽养生工艺 。唐山市西外环高速公路跨京山铁路立交桥 ,在224 榀预应力混 凝 土 箱 梁 的 跨 冬 、春 、夏 季 预 制 施 工 中 ,该方法得以应用 ,收效显著 。参考文献 :喷水管的选材喷水管的布设20 的镀锌钢管 ;构件高度超过 80 cm 时在构件底 部两侧各设 1 根喷水管 , 构件顶 部宽度超过 90 cm 时构件顶部应 再增设 1 根喷水管 ;115215 mm ;5001 000 mm 。喷水孔的孔径喷水孔的间距1全考权 , 唐世海 , 冷和荣等著.

16、 预制混凝土构件生产与质量验收M. 南京 :东南大学出版社 ,1995 .陈建奎编著. 混凝土外加剂的原理与应用 M . 北京 : 中国计划出 版社 ,1999 .2(2) 预养期 (静停阶段)一般情况下 ,混凝土蒸汽养生的预养期为 2 h ( 从 混凝土浇筑完成至开始通蒸汽的时间间隔) 。而夏季 , 因混凝土本身的水分散失较快 ,故在其预养期开始 1 h时 ,用喷水管向蒸养棚内喷水 1 次 ,时间 35 min 。(3) 升温期 (升温阶段)预养期之后 ,即开始向蒸养棚内通入蒸汽升温 ,一 般以 1015 / h 的速度连续 、均匀升温 ,直至蒸养棚 内的温度达到 6065 。夏季进行混凝土

17、的蒸汽养生 ,宜在升温期内每隔 1 h 向蒸养棚内喷水 1 次 。因 为 ,随着温度的升高 ,水泥水化加速 ,促进了混凝土强 度的发展 ,同时也会产生热膨胀作用 ; 那么 ,在水分不 足的情况下 ,混凝土内部极易产生结构微裂 。因此 ,在 升温期内一要控制升温速度 ,二要定时补充水分 。(4) 恒温期 (恒温阶段)恒温期是混凝土强度增长的主要时期 。通常情况 下 ,恒温期的主要技术参数为 : 恒温温度 ( 60 65 ) 和恒温时间 ( 2032 h) ; 而在夏季进行混凝土的蒸汽 养生 ,就要增加 95 %100 %的湿度 。补水增湿的方法 : 自恒温始 , 每 2 h 喷水 1 次 ; 阴

18、 雨天气和 21 :00次日 09 :00 ,可每 4 h 喷水 1 次 ;恒温 结束时 ,喷水 1 次 。(5) 降温期 (降温阶段)在降温期内 ,由于混凝土内部水分急剧汽化 ,以及 构件体积的收缩和拉应力的产生 ,如果降温速度过快12全面推进铁路跨越式发展需要把握和解决的重大问题之一更新建设理念提高工程质量中长期铁路网规划的批准和实施 ,标志着我国铁路新一轮大规模建设即将展开 。抓好规划实施 ,建设高质量工程 ,首先要更新建设理念 ,并自觉落实到铁路建设的各项工作中去 ,才能高标准 、高质量地完成铁路建设任务 ,把规划确定的宏伟蓝图变成现实 。新的建设理念有许多方面的内容 。当前 ,特别需

19、要树立这样几个理念 :一是 以 人 为 本 的 理 念 。适 应 人 的 全 面 发 展 的 要求 ,坚持人性化设计 ,建设符合人性化要求的工程 ,最大限度地为旅客货主创造良好环境 。二是服务运输的理念 。确保建设产品有利于运行安全 ,有利于运营维修 ,有利于降低运营成本 ,坚决克服建设和运营“两张皮”的问题 。三是“强本简末”的理念 。线桥涵隧 、机车车辆 、运输控制系统以及枢纽和车站等 ,对运输安全和运输质量起着决定性作用 ,必须大力强化 ; 次要辅助设备要以经济实用 、满足基本需求为标准 ,尽量简化 ,避免浪费 。四是系统优化的理念 。铁路建设必须贯彻系统论的思想 ,做到线与线之间匹配

20、,点与线之间匹配 ,固定设备与移动设备匹配 。五是着眼发展的理念 。铁路建设一定要有前瞻性 ,着眼于未来列车进一步提速 、移动设备现代化 、运输组织调整等方面的变化 ,为今后的发展留有余地 。抓好规划实施 ,建设高质量工程 ,必须全面落实设计 、施工和建设单位的责任 。特别是建设管理部门一定要强化技术管理 ,加快修订工程建设的技术政策 、技术标准 ,形成比较完善的 、适应铁路跨越式发展要求的铁路建设工程标准体系 。建设单位要提高建设管理水平 ,强化管理责任 ,针对设计施工企业与铁路脱钩的新情况 ,改进项目管理 ,建立有效的工程质量控制机制 ,坚持科学 的 建 设 程 序 和 合 理 工 期 。加 大 市 场 监 管 力度 ,规范招投标行为 。摘自 2004 - 02 - 24人民铁道铁道标准设计 RAILWAY STANDARD DESIGN 2004 (3)