客運專線電纜槽預制構件蒸汽養護的探討

宋金平孫俊杰梁青華

摘要：電纜槽預制構件采用蒸汽養護,經過靜停階段，升溫階段，恒溫階段，降溫階段，可以加速混凝土早期強度提升，縮短生產時間，加快模板周轉，降低成本，加快施工速度，提高施工效率。

關鍵詞：電纜槽；預制件；蒸汽養護

Abstract: The cable slot precast is use steam curing, through the stop stage, after static heating phase, the constant temperature stage and cooling stage, it can be accelerated to enhance the early strength of concrete, shorten production time, speed up the template turnover, reduce costs, speed up the construction speed and improve construction efficiency.Key words: cable trough; precast; steam curing

中圖分類號：TU756.4文獻標識碼：A 文章編號：

1工程概況

京滬高速鐵路土建三標段五工區（水電三局）承擔的18公里施工建設段，其中路基長度為14公里，按照設計要求，路基兩側全線鋪設電纜槽。我們所在的項目部施工處設有14#和15#兩個拌合站，還有一個預制構件廠，拌合站主要負責18公里的混凝土及砂漿生產，預制構件廠主要生產電纜槽預制件，同時生產路基防護用的拱型骨架護坡預制件及橋臺錐坡預制件，電纜槽預制件采用鍋爐蒸汽養護，目的是提高早期強度，縮短生產時間，加快模板周轉，降低成本。

2蒸汽養護的作用

預制構件在成型后采用蒸汽養護，一是創造各種有利條件使水泥充分水化，加速混凝土硬化；二是防止預制構件成型后暴曬、風吹、寒冷等條件而出現的不正常收縮、裂縫等破損現象。

預制構件澆筑后，如氣候炎熱、空氣干燥，不及時進行養護，混凝土中水分會蒸發過快，形成脫水現象，會使已形成凝膠體的水泥顆粒不能充分水化，不能轉化為穩定的結晶，缺乏足夠的粘結力，從而使混凝土表面出現片狀或粉狀脫落。此外，在混凝土尚未具備足夠的強度時，水分過早的蒸發還會產生較大的收縮變形，出現干縮裂紋，影響預制構件的耐久性和整體性，所以預制構件澆筑后初期階段的養護非常重要。

3蒸汽養護存在問題及注意事項

3.1存在問題

由于我們長期從事水電行業對于蒸汽養護的接觸比較少，一開始接觸就給我們的工作帶來了很大的麻煩，在不斷總結和學習的過程中，扭轉了被動的局面。由于電纜槽預制構件尺寸長1m，寬0.72m,高0.375m。兩側壁厚6cm，中間壁厚5cm,內槽有2%的坡度，槽間由Φ5cm排水管排水，澆筑難度較大，前期試生產階段出現了表面掉皮，粘模，裂紋，表面出現蜂窩麻面，生產的構件外觀質量很差。鑒于這些不足，我們及時調整生產工藝，一項一項分析原因，由于振動臺震動頻率太小，加之構件本身的結構限制，為了保證振搗密實，加長了振搗時間，并采用軟軸插入式振搗棒二次復振，但是拆模后發現，預制構件表面掉皮，粘模，同時底部有砂石裸漏現象。經過分析，原因是由于過振導致漏漿嚴重，表層全是浮漿，附著在混凝土表層的水泥漿很薄，加上拆模時間較早，混凝土的前期強度較低，在拆模時很容易粘皮。同時蒸汽養護的過程中由于溫度升降控制不到位，靜停時間短，混凝土還沒有開始初凝就開始升溫，升溫階段升溫速率過快，且不均衡，溫度過高，濕度太小，蒸汽供應管道分布不合理，恒溫階段溫度過高，恒溫時間過長。降溫階段也出現了降溫過快等原因造成了預制構件在拆模時出現表皮龜裂，底部由于浮漿厚，溫度的突變導致起皮，表面酥松等問題。

3.2注意事項

（1）預制構件采用蒸汽養護的方法進行養護，是保證質量的有效措施，但是剛澆筑完的預制構件不宜立即用高溫大蒸汽量，那樣容易使混凝土固化產生缺陷，要循序漸進地提高溫度來養護。

（2）預制構件蒸汽養護期間，應重點加強混凝土溫濕度及時間控制，做好詳細記錄，并建立嚴格的崗位責任制。

（3）預制構件澆筑前，檢查模板平面位置、高程、支撐等情況，控制好模板的組合，防止漏漿、崩倉等現象出現。

（4）預制構件振搗過程要充分、全面，保證預制構件表面光滑整潔，不得有蜂窩麻面及裂縫存在。

4蒸汽養護的階段

經過分析，查找原因，我們對蒸汽養護做了部分試驗與研究，掌握了蒸汽養護的控制原理及方法。蒸汽養護有4個階段，包括靜停階段，升溫階段，恒溫階段，降溫階段。

4.1靜停階段

靜停階段，也叫預養期，就是預制構件在成型后蒸汽養護開始前在自然環境下放置一段時間，主要目的是保證混凝土在成型后其中的膠凝成份進行一定程度的水化反應，使預制構件具有一定的結構強度。經過試驗發現過早的升溫蒸汽養護會導致前期水化反應過快，反而破壞了混凝土后期強度的增長。那么什么時候開始加溫，靜停多長時間合適，這一難題就擺在我們面前，規范上講蒸汽養護的4個階段都不少于4個小時，升溫前混凝土達到初凝即可進行蒸汽養護。那么就是說只要按照規范要求保證這個時間就可以加溫，我看不然，從影響混凝土凝結的各項因素來講，不同的混凝土配合比、水泥種類及所含成份、外加劑種類、砂石骨料的有機物含量、環境溫濕度變化幅度，初凝時間會有很大的差異。通過我們對電纜槽預制件所使用的強度等級C25的二級配混凝土在不同氣候條件下所做的試驗發現，在9～10月份平均氣溫20℃以上，混凝土初凝時間在3～5小時，基本可以按規范所要求的4小時后加溫相對應，可以按要求施工。但是11～12月份平均氣溫不足10℃，初凝時間在5～8小時，這樣就不能進入升溫階段，過長的凝結時間直接導致生產周期延長，產量的下降。這樣我們采用蒸汽養護的目的就大打折扣，怎樣才能既不影響混凝土前期的水化反應，又能使凝結時間縮短。經過分析發現，由于我們使用的原材料并未發生大的變化，所以可以拋開原材料對水泥水化反應的影響，那就只剩下混凝土所處的環境溫濕度的影響，那么我們可以設想一下，如果只要使環境溫濕度達到和9～10月份相近的條件，問題就解決了，給這些預制構件制造一個小環境，如果重新建造保溫措施，既影響工期又加大生產成本，由于混凝土沒有達到初凝不能提前進行蒸汽養護，空置的蒸汽養護房就是最好的地方，里邊的溫濕度完全可以達到我們所需要的條件。我們先試驗，在4間蒸汽養護房提前升溫至10～15℃，將電纜槽成型構件和試驗試件同時放入，由于冬季混凝土溫度低，為了避免過高的溫差給混凝土水化反應帶來不利影響，選擇了10～15℃的范圍，在兩小時后調整到15～20℃恒溫直至混凝土達到初凝，通過對預制構件的試驗，凝結時間在4～5小時可達到初凝，由于適宜的溫濕度促進了預制構件凝結的加快，可以進行下到工序升溫階段。

4.2升溫階段

升溫階段是蒸汽養護預制構件結構強度及整體性能形成的主要階段，所以升溫階段的養護參數需要大量試驗確定和嚴格的溫度控制，按照規范升溫速度不宜大于10℃/h，主要控制升溫速率，升溫速率是調節預制構件強度硬化和熱脹變形產生應力的紐帶，由于混凝土導熱系數小，混凝土內部溫度滯后于蒸汽養護房溫度，預制構件表層受熱面積大，溫度較高，硬化快，而內部受熱少，形成由于表里溫差產生的溫度應力，當這種應力超過混凝土的硬化強度時，就會造成混凝土開裂，表面產生裂紋，破壞預制構件的整體性及剛度。因此要嚴格控制此階段的升溫速率，保證進入恒溫階段時蒸汽養護房溫度不會過高，而影響預制構件恒溫階段蒸汽養護質量。

4.3恒溫階段

恒溫階段主要控制恒溫的溫濕度及恒溫時間，對于預制構件來說，由于升溫階段經過加溫促進了水化反應，在溫濕度穩步上升的同時，混凝土的強度也在快速增長，如果此時混凝土在一個溫濕度都很大的環境下，那么恒溫溫濕度越高，恒溫的時間越長，混凝土的強度會快速增長，最終可以獲得所要求的強度。但是預制構件長時間處在這種高溫高濕的環境中，加快了水化反應速度，這必將造成預制構件在此時充分的完成水化反應，以致于電纜槽成型構件后期強度幾乎不變化，或變化很小。一般情況下，混凝土在適宜的環境下其強度會持續發展，如果在恒溫過程中過高的溫濕度及較長的恒溫時間會造成混凝土后期強度損失或其他特性的破壞。我們所生產的電纜槽預制構件，板的厚度不足10cm，所以更應該控制好恒溫溫度及恒溫時間，通過向梁場，板場借鑒他們的蒸汽養護經驗，最終確定恒溫溫度為55±5℃，恒溫時間為3小時。對此我們進行了前期試驗，按照所確定的恒溫參數，電纜槽成型構件和試驗試件在經過靜停階段，升溫階段后開始恒溫階段。在恒溫過程中為了避免溫度高于所確定的參數，對每間蒸汽養護房安裝的表式溫度傳感器隨時監測，避免4間蒸汽養護房溫度不均衡，并且加大了測溫次數，直至恒溫結束進入降溫階段。

4.4降溫階段

降溫階段也是不能忽視的一個環節，由于預制構件導熱系數小，在降溫過程中，表層降溫快，收縮快，內部較慢，這時要是溫濕度迅速下降，又會造成混凝土表里產生溫差，而產生溫度應力，雖然此時混凝土已經具有了一定強度，但是當這種應力過大超過混凝土強度時，也會造成混凝土裂縫的產生。因此降溫階段應緩慢的停溫降溫，同時保持濕度。

蒸汽養護結束后，要立即進行灑水養護，對于冬季施工澆筑的混凝土要采取覆蓋養護，當平均氣溫低于5℃時，要按冬季施工方法進行養護。自然養護應對混凝土采用覆蓋灑水措施進行潮濕養護，也可在混凝土表面處于潮濕狀態時，迅速采用麻布、草簾等材料將暴露面混凝土覆蓋或包裹，再用塑料布或帆布等將麻布、草簾等保濕材料包覆。應盡量延長混凝土的包覆保濕養護時間。

經過4個階段預制構件的強度已經發生了巨大變化，通過對拆模后電纜槽預制件的外觀觀察，拆模時沒有出現粘模，掉皮，掉角的現象，個別的幾塊由于表層浮漿厚，有明顯的收縮痕跡和小面積的細紋，沒有發現裂縫，總體蒸汽養護效果較好。

由蒸汽養護與標準養護對比曲線可以看出，蒸汽養護過后1d試件抗壓強度高于標準養護1d的抗壓強度，但是設計齡期28d標準養護試件抗壓強度高于蒸汽養護的抗壓強度，標準養護和蒸汽養護28d試件抗壓強度均高于設計強度。

5結語

通過試驗我們得出了結論，根據不同的施工環境，所選混凝土配合比，預制構件結構，合理確定蒸汽養護參數，在蒸汽養護的4個過程中，依據試驗所確定的各個階段的參數，嚴格控制養護的各個環節，使生產的預制構件達到理想的效果。雖然蒸汽養護可以在短時間內提高混凝土強度，加快生產效率，節約成本，但是由試驗也可以發現蒸汽養護對混凝土的后期強度及其他特性帶來的影響是不可否認的，單純的追求早強、速度，而忽略蒸汽養護的質量，將會適得其反，粗糙的控制還有可能帶來大的質量隱患。

蒸汽養護在現今建設行業廣泛采用，梁廠，板廠，其他預制構件廠的應用，帶來的經濟效益是顯而易見的。蒸汽養護的技術也是比較復雜的，我們通過電纜槽預制件采用蒸汽養護技術，一步步摸索，總結了自己的一套經驗，今后解決這方面的問題有了依據。

參考文獻：

【1】《鐵路混凝土工程施工技術指南》TZ210-2005

【2】《鐵路路基電纜槽》（圖號：通路（2008）8401）

【3】《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》鐵建設〔2005〕160

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。