1、后张法预应力箱梁“蒸汽养护”过程中裂纹产生与防范【摘 要】后张法预应力箱梁冬季蒸汽养护过程中，恒温时间过长、温度过高，养护过程中升降温度速率太大，以及由于蒸汽的不均匀性等问题都可能会造成混凝土产生裂纹。下面就新建天津至保定铁路 JBSG-4标霸州制梁场箱梁预制为例，对箱梁蒸汽养护中梁体顶板产生的裂纹作详细分析，并提出相应的防范措施。 【关键词】蒸养；裂纹；分析；防范 预应力混凝土箱梁由于其自重轻，结构性能好等原因而被广泛的应用，在新建天津至保定铁路 JBSG-4 标桥梁中就采用了后张法预应力制箱梁，给施工的确带来了很大的方便。但是在冬季施工蒸汽养护过程中，梁体顶板经常会出现细小裂纹，下面就这一
2、现象产生的原因以及相应的防范措施作一分析。 1 概要 新建天津至保定铁路工程第四标段位于河北省境内，含津保正线及部分京九联络线工程，其中津保正线 DK55+224.36（煎茶铺特大桥首台）DK96+813.4，正线长度 42.846 公里（含联络线折算正线长度） ，京九联络线左线 HLDK97+000霸州西站站中心，右线 HLDK96+600霸州西站站中心，左线长 1.257 公里，右线长 1.244 公里。霸州制梁场位于河北省霸州市岔河集乡西下岔河村境内，占地面积约 216.8 亩，位于线路右侧。制梁场承担 DK55+224.36DK96+813.4 范围内共计 41.589 公里范围内的
3、642 孔箱梁预制工程。制梁场中心里程为 DK74+495.5，箱梁供应跨大广高速特大桥等 5 座特大桥、2 座大桥 2 座中桥，642 片梁均为后张法预应力箱梁。 2 蒸汽养护工艺 蒸汽养护工艺分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。混凝土收面时，蒸汽养护棚架要及时跟进，做到收面与覆盖基本同步。 2.1 静停阶段 梁体混凝土灌注完毕至混凝土初凝之前的养护期为静停期。混凝土表面收浆后，及时用蒸汽养护棚架覆盖。静停期可向蓬内供给少量的蒸汽，将蓬内温度控制在 20以内且不低于 5。静停养护时间一般为混凝土浇筑完 46h。 2.2 升温阶段 温度由静停期升至规定的恒温阶段为升温期。升温是混凝土定型阶段，
4、原则为“缓慢升温，高湿低温” ，升温速度不得大于 10/h。 2.3 恒温阶段 恒温是混凝土强度和刚度增长的主要阶段。恒温时蒸汽养护温度不宜超过 45，梁体芯部混凝土温度不宜超过 60，个别最大不得超过65。恒温期一般保持 48h，具体时间根据试验确定。 2.4 降温阶段 降温是蒸养的关键阶段，要严格控制。按规定恒温时间，取出随梁养护的混凝土检查试件经试验达到混凝土脱模强度后，停止供汽降温，降温速度不大于 10/h。如检查试件达不到脱模强度的要求，则按试验室的通知延长恒温时间，直至混凝土达到脱模强度后方能降温。降温至25以下，且梁体表面温度与环境温度之差不超过 15时，方可撤除保温设施和测试系
5、统。 3 问题的产生 蒸汽养护混凝土强度达到预初张拉强度后，揭开篷布，发现很多梁体顶板会出现一些细小裂纹，走向没有规律，纵横向都有，裂纹长度、深度较小。 4 原因分析 （1）混凝土内外温差导致。 在冬季施工过程中，因为外界温度较低，而梁体混凝土中由于水化热的原因产生很大的热量， 当蒸养篷布掀开后，混凝土表面遇冷将发生急剧收缩，而内部混凝土因水化热尚未完全消失而发生较大的内外温差，从而形成一种内胀外缩的现象，导致混凝土表面产生裂缝。 （2）养护时升降温梯度过快。 蒸汽养护过程中，由于设备问题，多半采用手动控制电池阀门来控制蒸汽养护的升降温速度，所以实际操作过程中，升降温速度经常大于规范要求。升温
6、速度过快热蒸汽预混凝土表面接触凝结成水，导致混凝土表面的水灰比增大而影响梁体表面质量。降温速度过快，混凝土表面降温就快，收缩也就快，混凝土的导热系数小，内部降温慢，收缩也就慢，混凝土表里产生温差，在表层混凝土中产生拉应力，当拉应力大于混凝土强度时，就会在混凝土表面产生小裂纹。 （3）恒温温度过高、时间过长。 对于水泥和混凝土制品，恒温阶段的温度越高和养护时间越长，制品的强度也就发展的越快。但过高的恒温温度和和较长的养护时间会造成制品后期强度的损失和其它特性受损，而且由于强度发展过快，混凝土内部产生内压引起应力，导致混凝土产生小裂纹。 （4）梁体温差。 蒸汽养护过程中多半采用单端头通汽，加上篷布
7、的不严密性，通蒸汽的一端温度上升比另一端要快，从而造成梁体温差，收缩变形不同步，而产生小裂纹。 5 防范措施 由于以上问题而使梁体产生小裂纹的，只要在实际设备工艺上有所改进，加上施工操作过程中控制好，问题就可以解决。 （1）加强箱梁的养护管理。 降低水泥用量掺用粉煤灰。以一定量的粉煤灰取代部分水泥，降低水泥水化热和混凝土绝热温升。在梁体混凝土温度冷却至与外界温度相近时，方可拆除加热养护结构的模板和保温层，如蒸养篷布。当混凝土与外界气温相差大于 15 而要拆除模板时，混凝土表面应加以覆盖，并使其缓慢冷却，严禁提前掀开蒸养篷布。 （2）严格控制升降温速度。 按规范的升降温速率来控制，特别是降温时，
8、要慢慢把阀门关小来降温，而不能把阀门全部关了。当环境温度低于 15时，每小时升温5；当环境温度高于 15时，每小时升温 810降温速度在每小时810保证梁体混凝土芯部与表层，表层与环境温差不超过 15。 （3）严格控制恒温温度及恒温时间。 现场可派专人每隔半小时记录一次温度，棚内温度不超过 45，梁体芯部砼温度控制在 60内。温度偏高通过关小通气阀门来降低温度。恒温时间控制在 48 小时以内，实验室测出强度达到的话，可减少这个时间。 （4）蒸汽管采用两端通气，使梁长范围内尽可能供气量均匀，同时每隔半个小时观察梁端，跨中，四分之一处的温度并比较，温差过大分析原因，并立即采取措施。 6 结语 事实证明，采用了以上防范措施后，津保铁路 JBSG-4 标在后来施工的箱梁中再未出现裂纹，从而有效地解决了预应力混凝土箱梁的冬季蒸养裂纹的问题。 参考文献： 1 中华人民共和国铁道部. 铁科技函2004 120 号. 客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件S. 北京： 中国铁道出版社， 2005 2新建天津至保定铁路第四标段施工组织设计，中铁二局津保铁路项目经理部，2010. 作者简介： 陈士明，出生年月：1987 年 8 月 性别：男 籍贯：安徽省六安市霍邱县 现职称：助理工程师 学历：大学本科 研究方向：铁路工程
