智能溫控蒸汽養護技術在預制T梁制造中的應用

廖盛榮 劉孫文

（1.中交路橋建設有限公司，北京 101100；2.中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山 528400）

0 引言

隨著我國公路建設的快速發展，工程中對施工的進度、質量及成本控制的要求越來越高。在山區高速公路建設中，橋梁占比通常高達60%以上，但預制梁場的占地面積通常受到嚴格控制，以減小對周圍環境的破壞，并降低工程造價。因此，預制梁的快速高效生產成為工程順利開展的關鍵。

在廣西巴田高速2標預制T梁高效生產項目中，為了有效提升預制T梁的施工質量和施工進度，采用了一種智能溫控蒸汽養護技術用于預制T梁的制造。本文就該應用進行總結。

1 工程概況

廣西巴田高速2標智慧梁場，位于K41+109～K41+600主線路基上，占地面積21畝，梁場采用最先進的橋梁自動化生產線，分為鋼筋制作加工、綁扎區、T梁預制區、全自動溫控蒸養區、數控張拉壓漿區、存梁區等六大區域，此梁場承擔了1090片30m 預制T梁的生產。傳統的預制T梁生產線通常需要7d左右的時間完成預制T梁的澆筑、養護及預應力張拉[1]。基于信息化的新技術能有效地提高工程質量和進度，該項目采用智能溫控蒸汽養護T梁生產線，每條生產線集鋼筋綁扎、澆筑、蒸養、預應力張拉為一體，能每天生產1片梁，施工效率高，能極大地節約施工工期，保證施工質量。

2 智能溫控蒸汽養護目的及控制要點

2.1 蒸養目的

預制T梁的批量化高效生產中，首先要保證梁體的早期強度及彈性模量，通常混凝土強度達到設計強度的80%以上時即可施加預應力，完成預制梁的制作[2]。智能蒸汽養護通過提升養護溫度和濕度，加速水泥的水化，促進早期混凝土強度及彈性模量的快速提高[3]。

其次，預制梁裂縫的控制是高質量生產的關鍵。預制T梁截面和體積較大，屬于大體積混凝土澆筑。在混凝土澆筑過程中[4]，傳統養護可能造成梁體內外溫差相對較大，容易產生溫度裂縫。溫控蒸汽養護技術能合理均衡梁體內外溫差的要求，保證其制梁過程中梁體與外界氣候的適應性，避免干縮裂縫以及氣候突變而產生裂縫[5]。

2.2 蒸養控制要點

（1）合理的溫度養護制度。基于合理的溫度傳感裝置及數據傳輸，實現溫度的升溫、恒溫及降溫控制，該工程中嚴格控制升溫和降溫速度小于10℃∕h，恒溫溫度為50℃。

（2）預制T梁內外溫度控制。預制T梁截面和體積較大，其養護過程中的內外溫差是養護過程中裂縫控制的關鍵[6]，該工程通過在預制T梁內外布設溫度傳感裝置，實施監控預制T梁內外溫差，保證內外溫差小于15℃。

（3）強度實時監控。受到混凝土材料批次的影響，在蒸汽養護室中放置同樣的標準混凝土試件，通過測試試件強度和T梁的回彈測試結果，反饋蒸養混凝土強度，并實施調整蒸養時間。

3 智能溫控蒸汽養護系統設計

傳統預制梁制備過程中受現場條件的制約，混凝土養護條件不可控，致使產品質量問題頻發[7]。而且傳統預制梁采用自然噴淋養生，其養護齡期一般需7d才能滿足設計張拉要求，養護時間占整體制梁時間的2∕3以上，制梁周期較長，不利于大規模預制[8]。針對傳統預制梁制備過程中的不足，對智能溫控蒸汽養護系統進行設計，該系統由蒸養室和智能蒸養控制兩部分組成。

3.1 蒸養室

梁場共布置5 條生產線，每條生產線包含2 個蒸養室，見圖1所示。養護室整體設計為框架，采用輕型鋼結構和內部布置保溫棉的設計，室內設有蒸汽發生器、溫度測試儀、壓力表、液壓門等設備，設備數據實時反饋給中央控制室。通過對預制T梁溫度實時監控和數據反饋，中央控制室通過控制蒸汽發生器釋放蒸汽的溫度和時間，實現對預制T梁體的智能養護。

圖1 蒸養室現場圖

3.2 智能蒸養控制系統

梁場智能蒸養控制系統[7]流程由中央控制室進行實時控制，如圖2所示。分站對應相應的蒸養室，通過控制溫濕度變速器，并對蒸養參數進行實時反饋分析，實現預制T梁智能蒸養。相較于傳統的蒸養裝置，智能蒸養控制系統具有可視化、信息化及智能化特點。系統通過對程序命令中設置好的溫度和濕度曲線實時監控，可以根據養護參數的實時反饋，對室內蒸汽或噴水的量進行合理調控。

圖2 智能蒸養控制系統流程圖

智能蒸養控制系統的特點在于對蒸汽發生裝置與溫濕度測試裝置進行信息化改造，實現蒸養參數的信息化控制，進而達到實時監控養護室參數，實現快速、精準的養護參數控制，提高了預制T梁蒸養質量和效率，提高模板周轉效率，減少梁場占地規模，產生良好的社會經濟效益。

4 智能溫控蒸汽養護技術

智能溫控蒸汽養護技術主要由移梁、一期蒸汽養護、二期蒸汽養護、張拉壓漿等工序組成，見表1所示。智能溫控蒸汽養護中各個工序進行合理分工，每條生產線實現一天生產1片T梁的預制目標。此外，各個工序中要進行相應的蒸汽養護質量控制措施，保證梁體的質量要求。

表1 智能溫控蒸汽養護工序及時間

（1）預制T梁在移動臺車上澆筑，在移梁至蒸養室工序中，首先檢測混凝土的拆模強度，保證拆模強度達到15MPa。移梁在梁場設置的移動臺車上進行，最重要的是控制搬移過程速度及臺車運移過程中的平穩性，避免運移過程中對梁體的損傷。

（2）根據蒸汽養護規范以及現場要求，預制混凝土T梁的蒸汽養護可以分為四個階段：靜停、升溫、恒溫和降溫，四個階段一方面可以保證蒸養強度達到預期強度，另外由于受到施工及外界溫度的影響，可以通過調整四階段的時間，保證生產線每天生產一片張拉好的預制T梁。靜停階段中，預制T梁移入到蒸養室內，期間檢查設備運轉情況，并放入同養試塊；升溫階段要控制升溫速度，以平緩的速度進行升溫，建議在10℃∕h之內，升溫時間控制在3h左右。恒溫階段是預制T梁進行凝結硬化的關鍵階段，在此階段中，要控制預制T梁的表層和梁內溫差，建議該階段時間為24h。

（3）二期蒸汽養護，主要是保證養護強度達到預制T梁的強度要求，即大于設計強度的80%，二期蒸汽養護的時間可以根據外界溫度和材料特性做實時調整，但是一般小于24h，這樣可以有效保證生產線一天預制一片梁的要求。在蒸養結束前進入降溫階段，降溫的速度也不宜太快，建議在10℃∕h之內，整個階段的時間可以適度放長一點，有利于保證預制T梁的質量。

（4）在張拉壓漿時，先測試同養試件的強度和預制T梁的回彈值，保證強度達到張拉強度要求。在低溫或是炎熱季節將預制T梁搬移出養護室后，要對當地天氣變化做好提前預測，如果當地氣溫發生極端變化，要及時做好梁體的保溫、保濕措施，保證預制T梁的生產質量。

在完成智能溫控蒸汽養護技術各工序后，將梁放入存梁區，采用一種自然灑水保濕的養護，進一步保證預制T梁的生產質量。

5 結束語

廣西巴田高速2標智慧梁場對智能溫控蒸汽養護技術的實踐，取得與目標相符合的效果，主要效果和結論如下：

（1）提出了智能蒸養的控制要點，工程中嚴格控制升溫和降溫速度小于10℃∕h，恒溫溫度為50℃。實施監控預制T梁內外溫差，保證內外溫差小于15℃。通過反饋蒸養混凝土強度，可在二期蒸汽養護中實施調整蒸養時間。

（2）相較于傳統的梁場蒸養技術，智能溫控蒸汽養護技術提高了梁場中預制T梁的蒸養效率，實現了一天1片梁的生產目標，從而加快了工程進度，并提升了預制T梁的質量。

（3）現場應用表明，智能溫控蒸汽養護技術對縮短工期、節約人工、確保施工質量具有顯著成效，同時加快模板周轉速度，提高了生產效率，具有很好的應用前景。