山區鋼筋混凝土橋梁智能噴霧預防性養護

（重慶市奉節縣公路局，重慶 奉節 404600）

橋梁預防性養護分為成橋后的再預防養護及施工中的預防性養護。山區架橋多系高空作業或環境較差的施工作業，其養護操作同樣具備危險系數大，施工需求水源供給困難的難題。

一、智能噴霧養護技術原理

智能噴霧養護技術是把理想的溫濕度養護范圍編入控制程序系統，在具體養護操作過程中，工作人員只需要把養護用水預先注存到專用水箱，向設備輸入養護操作控制信息并對設備進行初始啟動即可，之后的溫濕度控制信息均以專業感應器在運行中自動收集并自動配合控制完成。噴霧智能養護系統原理具體如圖1所示。智能噴霧技術控制的兩條基本路徑，如圖2所示。

圖1 噴霧智能養護系統原理簡圖

圖2 智能噴霧技術控制路徑

第一個路徑是基于無線信號的控制。操作人員輸入控制指令，信號發射器收到指令后便會向控制箱轉發指令信息。接下來，在收到指令以后，無線接收器對指令代碼重新編譯并發往控制模塊的指令收發處理系統。收到指令信息后，控制模塊據此操作程序，按要求調控電機轉動速率，調控特定行走方向，參考環境溫濕度及光線強度，轉動調節閥控制噴水狀態。

第二個路徑是智能控制。過程與前述指令控制過程相同。智能噴霧系統主要技術模塊構成如圖3所示。

圖3 智能噴霧系統主要技術模塊構成

相對傳統噴水方法，智能噴霧呈現的優點是：可參考外界環境的溫度及濕度，對噴霧的形狀實時調整，使濕度控制在相對優化的范圍內，調節因水化反應導致的溫度攀升，極大降低混凝土面層發生裂隙的概率；能夠經過現場實驗確定噴霧的循環次數和時段間隔，降低水資源浪費，保障養護效果；系統噴頭固定在環繞梁體的支架，車輪緊貼梁表面靈活移動，能夠噴到橋梁的底板及腹板這些“死角”位置；模塊化組裝結構，使該套設備適應環境及應用于混凝土結構，勝任于各類施工現場的混凝土養護工作。

二、智能噴霧養護實驗

為了檢驗智能噴霧養護系統的運行效果，噴霧系統對橋梁混凝土的養護效果，本研究設計實驗方案如下。

澆筑實驗梁選用C55混凝土，選用 15.20鋼絞線預應力筋，其抗拉強度在1860MPa設計抗拉強度1.89MPa，設計抗壓強度24.4MPa，彈性模量3.55xl04MPa。抗剪鋼筋按結構配筋，縱向鋼筋按抗彎強韌度配筋。實驗梁的橫斷面設計圖如圖4所示。

圖4 實驗梁橫斷面的基本設計示意圖

實驗梁制作根據設計配設各模板，各鋼筋配置均經過仔細焊接，各預應力管道均經過嚴格固定后，再實施混凝土筑澆。

實驗梁澆筑完成后，再次仔細抹光實驗梁表面。之后進入7個工作日的灑水養護環節，保濕灑水后給予必要的敷蓋。本實驗梁拆模后，其混凝土側面光滑凝結，未有裂隙瑕疵存在，只在其頂面存在少量微小裂紋。實驗梁主要側面的光滑凝結狀態如圖5所示。

之后以智能噴霧系統實施養護，由于進行4次循環噴霧才能全部潤濕實驗梁，故本次實驗選擇4次循環噴霧，每次噴后養生半小時。養護噴霧后試件濕度變化具體如圖6所示。

圖5 實驗梁主要側面的光滑凝結狀態

圖6 養護噴霧后試件濕度變化

從圖6養護噴霧后試件濕度變化可以看到，初始噴霧通過15分鐘后，混凝土實驗梁的表面就很快變得相對干燥。這說明，剛澆筑凝結不久的混凝土，其水分蒸發散失得很快。初凝混凝土內外濕度差異較大，干燥作用下，內部水分迅速外溢蒸發。另外，混凝土特有的水化反應耗水機理，即使混凝土不向外界失水，其內部的濕度也會逐漸下降。混凝土初期養生需要及時給與補水，防止失水過速影響凝結反應質量而導致裂隙，進而損害筑件質量。

表1 養護側面一的技術值

表2 養護側面二的技術值

三、智能噴霧養護分析評價

本實驗經過畫網絡圖計數的方法，統計計算混凝土表觀裂隙的分維值。選用ln(r)及lnN(r)為坐標軸，并以Ig1/r)及IgN(r)為變量，在實驗梁施加智能噴霧養護的2個側面上，計算養護側面一及養護側面二的Ig(1/r)及IgN(r))的值。兩個典型側面的具體技術值如表1及表2所示。

四、結語

本文結合混凝土工程對保濕養護的要求，從利于山區施工和更好實現工程養護技術質量出發，對山區鋼筋混凝土橋梁應用智能噴霧養護技術開展早期收縮裂縫預防性養護防治，開展了實驗和應用分析研究。主要收獲：梳理介紹了智能噴霧養護技術原理；開展了山區鋼筋混凝土橋梁智能噴霧預防性養護實驗并進行了分析評價；以基于不同養護方式的統計分維值和試件表面最大裂縫分布形態對比，實證了智能噴霧養護的效果，得出傳統灑水養護后實驗梁表面的初期聚縮裂隙長大集中、分形相對多，而選用智能自動化噴霧養護設備對實驗梁的養護，對控制高機能混凝土初期聚縮裂隙的效果較好的結論。