32m预应力简支箱梁冬季施工蒸养温度控制.doc

PAGE PAGE 7 32m预应力简支箱梁冬季施工蒸养温度控制 郝长福 李光臣 摘要：冬季预制箱梁，混凝土浇筑后，在凝结硬化过程中水泥水化放热，混凝土内部温度升高，同时由于外界气温低，会造成内外温差大，易使箱梁表面出现裂缝，强度也增长缓慢，这样不但难以保证生产的箱梁质量，生产强度也跟不上，势必影响工程进度。为此，采取蒸汽养护方式，通过对蒸养过程中4个阶段的温度控制来解决上述问题，这样即可以保证箱梁质量同时也可满足生产进度。 关键词：预制箱梁;冬季蒸汽养护;温度控制。 一．工程概况： 京沪高速铁路地处我国经济最为发达、综合经济实力最强、最具发展活力的东部地区。京沪高速铁路以长大桥梁为主，正线桥梁总长1061.222km，占正线长度的80.96%，超过3公里以上的特大桥达43座953.8公里，占全线桥梁的90%。泰安制梁场负责预制箱梁716孔以满足：大汶河特大桥、跨104国道特大桥、西对旧特大桥等三座特大桥的箱梁需求。 二. 混凝土凝结硬化： 混凝土拌和物浇筑后之所以能逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果。而水泥水化作用的速度除与砼本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低而变化的。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0℃时，存在于砼中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相变为固相。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相对较慢。温度继续下降，当存在于砼中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。　　水变成冰后，体积约增大9%，同时产生约2500kg/m2的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏，从而降低强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响砼的抗压强度。当冰凌融化后，又会在砼内部形成各种各样的空隙，从而降低混凝土的密实性及耐久性。　　由此可见，在冬季砼施工中，水的形态变化是影响砼强度增长的关键。国内外许多学者对水在混凝土中的形态进行大量的试验研究结果表明，新浇砼在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用。试验研究还表明，砼受冻前预养期愈长，强度损失愈小。　 混凝土化冻后（即处在正常温度条件下）继续养护，其强度还会增长，不过增长的幅度大小不一。对于预养期长，获得初期强度较高的混凝土受冻后，后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短，获得初期强度比较低的混凝土受冻后，后期强度都有不同程度的损失。由此可见，混凝土冻结前，要使其在适宜温度下有一段预养期，可以加速水泥的水化作用，使砼获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界强度，即可达到预期效果。 三. 箱梁蒸汽养护意义： 京沪高速铁路泰安制梁场负责预制的716孔单孔简支箱梁，长31.5m、宽12m、梁中部高度3.05m，预制如此大批量、大体积的箱梁，冬季施工是个关键。根据规范要求箱梁生产采取三次张拉工艺：箱梁砼强度达到设计强度（50Mpa）的60%方可脱模，砼强度达到33.5 Mpa方可进行预张拉，砼强度达到43.5Mpa才能进行初张拉，初张拉后才允许箱梁从制梁台座移到存梁台座，砼强度达到53.5Mpa才允许进行终张拉。因此，提高砼早期强度，对加工制梁速度至关重要。 为此，依据相关铁路规范和参考大量生产实践，采取蒸汽养护方式，来解决上述问题，这样即可以保证箱梁质量同时也可满足生产进度。 四. 蒸养制度的建立： 1. 建立蒸养制度必要性： 蒸养主要目的是获得足够的高早期强度，有利于尽早脱模、减少养护储存空间等，这些措施都可以带来一定的经济效益。蒸养主要是利用湿热作用来加热混凝土并加速混凝土的硬化和化学反应过程，从而提高了混凝土的宏观性能；另一方面，蒸养对混凝土性能也带来一些不利的影响。混凝土在蒸养过程中尤其是升温过程中其内部的气相和液相受热膨胀，对混凝土内部结构产生应力作用；同时在混凝土蒸养升温过程中，水、气要发生转移可能造成混凝土中定向孔隙，这些作用使混凝土强度有所降低；蒸养水泥水化速度过快，短期内生成大量的水化产物，对水泥后期水化有一定的阻碍作用，这些给混凝土性能将带来不利影响。为此，要建立合适的蒸养制度。 2. 蒸养制度的建立依据： 依据《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》铁科技（2004）120号及其它相关技术文件规定： 1）混凝土蒸汽养护期间，混凝土芯部最高温度不宜超过60℃，混凝土芯部温度与表层温度之差、表层温度与环境温度之差、箱内与箱外温度之差均不得大于15℃。 2）蒸汽养护时：蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停期间应保持环境温度不低于5℃，混凝土浇筑完成4h后方可升温。升温、降温速度不得大