一种组合式UHPC养护方法与流程

一种组合式uhpc养护方法
技术领域
1.本发明涉及超高性能混凝土(以下简称uhpc)养护领域，具体为一种组合式uhpc养护方法。


背景技术：

2.uhpc主要由水泥、硅灰、粉煤灰、减水剂、石英砂及钢纤维等材料组成；依照最大密实度原理构建，材料颗粒之间的孔隙由更小粒径的材料填充，从而可使材料内部的孔隙与微裂缝减至最少；因其高度的致密性而具有超高强度及优异的耐久性。uhpc中分散的钢纤维可大大减缓材料内部微裂缝的扩展，从而使uhpc具有超高的韧性。uhpc中未添加粗骨料，且所用的水泥强度等级高、用量大，产生的水化热和收缩也大；特别是大体积的复杂结构箱梁，一旦混凝土表面和内部温差过大，将产生极大的温度应力；复杂结构中各部位混凝土收缩不均会在结构内部产生拉应力；在这两种主要应力的作用下，大体积的复杂结构箱梁极易产生裂缝，影响桥梁的结构强度及耐久性，后果十分严重。
3.对大体积的复杂结构箱梁养护是保证其性能的关键因素之一。uhpc混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超出正常范围的收缩、裂缝及破坏等现象。针对uhpc的特性以及不同强度等级，要求的温度和时间均不一样。目前国内基本是针对小体积或常规结构的uhpc构件主要采用水养护和高温蒸汽养护。
4.考虑到目前国内尚无针对大体积复杂结构节段预制箱梁的成熟养护工艺满足本项目uhpc构件养护的需求，因此需发明出针对大体积uhpc复杂结构节段预制箱梁的一种新型组合式uhpc养护方式及控制系统。使uhpc构件具有易凝固，密实度大，强度提升快，耐久性好，且满足长线法预制节段箱梁的施工条件。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于一种组合式uhpc养护方法。
6.本发明所解决的技术问题为：
7.(1)uhpc节段预制箱梁体积大，硬化过程中结构内部温度极高，且在一些地区冬季施工平均气温较低(极端时5℃以下)，将造成预制箱梁内外极大的温差，通过三个养护工序对其进行温度和湿度养护，既降低其结构内外温差，同时也促进了其水化作用；
8.(2)长线法预制时从台座两侧的节段往中部预制，作业点不断变动，无法采取固定的养护设施；且制梁台座处场地受限不易设置蒸汽养护设施，需采取合理的蒸养方式和设施。
9.(3)uhpc节段预制箱梁养护设施较多，且要求精确控制，不能仅凭人工进行操作，采取一套高效的控制系统，提高养护质量，减少人力成本。
10.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种组合式uhpc养护方法，该养护方法包括三个养护工序，分别为带模初步养护、脱模喷淋养护和高温蒸汽养护，且该养护方法
中设置有针对三个养护工序的温度控制系统，所述温度控制系统包括；
11.该养护方法的步骤为：
12.步骤一：浇筑混凝土制作箱梁，并在设定时间内进行静置等强；
13.步骤二：静置等强过程中，布设带模初步养护设施，并设置温度传感器；
14.步骤三：带模初步养护阶段：通过梁体内外温差判断，满足条件时对梁体外部进行蒸汽供应，同时对梁体内部进行散热；
15.步骤四：脱模喷淋养护阶段：进行模板拆除并在梁体的待养生节段外侧布设喷淋养护设施，进行常温水喷淋养生，且在梁体进行匹配梁段制作的过程中保持喷淋养生；
16.步骤五：将制作好的匹配梁段已运至蒸养房，进行高温蒸汽养护，完成后将梁体移运至下一工序。
17.本发明的进一步技术改进在于：所述步骤一中箱梁的浇筑在制梁台座上完成，所述制梁台座上设置有蒸汽管接口和供水管接口，实测空气环境的空气湿度数据和空气温度数据，将空气湿度数据与空气湿度数据与设定时长对照表进行匹配，从而确定静置等强的设定时长。
18.本发明的进一步技术改进在于：在带模初步养护阶段，温度传感器实时监测梁体内和梁体外的温度数据，并计算其温度差值，当温度差值超过设定温差时，打开电动阀，锅炉房内的蒸汽通过蒸汽管接口对梁体外部进行蒸汽供应，同时，启动水泵电机，通过供水管接口常温水输入到梁体内部的冷却管中，对梁体内部的热量进行吸收移除。
19.本发明的进一步技术改进在于：在脱模喷淋养护阶段中，在模板拆除前，对梁体的混凝土试块的进行强度测试，得到拆模强度数据，当拆模强度数据超过拆模强度限值时，则进行模板拆除，然后标定待养生节段，将喷淋架罩设在待养生节段外侧，并将制梁台座上的供水管接口与喷淋架进行连通，且喷淋架外侧设置有帆布，通过帆布将喷淋架与梁体的待养生节段一同进行包覆，启动水泵电机将常温水定时喷淋至梁体外表面。
20.本发明的进一步技术改进在于：在脱模喷淋养护的同时进行匹配梁段的制作，且在匹配梁段制作的过程中，始终对其进行喷淋养生。
21.本发明的进一步技术改进在于：在待养生节段进行匹配梁段的制作过程中，水泵电机的启动或关闭控制操作是根据梁体的温度与湿度与预设值的比对结果进行自主控制，完成当前匹配梁段的制作时，将喷淋架移运至下一个待养生节段进行重复作业。
22.本发明的进一步技术改进在于：所述蒸养房布设有蒸汽管道、喷淋管道、抽风机和温度传感器，通过温度传感器实时监测蒸养房内的温度，当需要保持升温或恒温状态时，通过蒸汽管道向蒸养房内通入蒸汽，当需要保持降温状态时，向喷淋管道中通入常温水，同时开启抽风机。
23.本发明的进一步技术改进在于：所述带模初步养护过程中的梁体内外部温度以及升降温速度控制在初养设定阈值内，在高温蒸汽养护过程中，蒸养房的温度和升降温速度控制在终养设定阈值内。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.1、本发明在使用时，在带模初步养护阶段，温度传感器实时监测梁体内和梁体外的温度数据，并计算其温度差值，当温度差值超过设定温差时，打开电动阀，锅炉房内的蒸汽通过蒸汽管接口对梁体外部进行蒸汽供应，同时，启动水泵电机，通过供水管接口常温水
输入到梁体内部的冷却管中，对梁体内部的热量进行吸收移除，在脱模喷淋养护阶段中，在模板拆除前，对梁体的混凝土试块的进行强度测试，得到拆模强度数据，当拆模强度数据超过拆模强度限值时，则进行模板拆除，然后标定待养生节段，将喷淋架罩设在待养生节段外侧，并将制梁台座上的供水管接口与喷淋架进行连通，且喷淋架外侧设置有帆布，通过帆布将喷淋架与梁体的待养生节段一同进行包覆，启动水泵电机将常温水定时喷淋至梁体外表面，uhpc节段预制箱梁体积大，硬化过程中结构内部温度极高，且在一些地区冬季施工平均气温较低，将造成预制箱梁内外极大的温差，通过三个养护工序对其进行温度和湿度养护，既降低其结构内外温差，同时也促进了其水化作用。
26.2、带模初步养护到混凝土达到拆模强度后，拆除模板，紧接着布设喷淋养护设施，将喷淋架移运至待养生节段处罩住整个待养生节段，将喷淋架放置在箱室内；把制梁台座上的供水管接口接通到喷淋架上，温度控制系统根据温度控制水泵电机定时供应常温水喷淋至梁体外表面，喷淋架采用帆布覆盖，能有效保持梁体外表面的湿润度，减少了空气蒸发带来的水分损失，梁体在制作匹配梁段过程中保持喷淋养生，在长线法预制时从台座两侧的节段往中部预制，作业点不断变动，无法采取固定的养护设施；且制梁台座处场地受限不易设置蒸汽养护设施，需采取合理的蒸养方式和设施，通过灵活设置喷淋架，并对喷淋架进行移动，对梁体进行分段养生，合理的利用了场地，同时避免了反复拆装所带来的不便。
27.3、通过设置温度传感器，实时采集梁体内外部的温度数据，并通过固定在侧模上的温度信号转换器将其转化为无线信号发射到控制主机上，进而实现对蒸养设施和喷淋设施的自动控制，不能仅凭人工进行操作，采取一套高效的控制系统，提高养护质量，减少人力成本。
附图说明
28.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
29.图1为本发明工艺流程示意图；
30.图2为本发明制梁台座管道布置示意图；
31.图3为本发明侧模部件连接关系示意图；
32.图4为本发明蒸汽管道、保温层位置关系剖视示意图；
33.图5为本发明脱模喷淋养护状态示意图。
34.图中：1、台座基础；2、台座支墩；3、底模；4、供水软管；5、供汽软管；6、活动接头；8、侧模；9、蒸汽管道；10、振捣器；11、抽风机；12、侧模支撑；13、保温层；14、喷淋架；15、喷淋管道；16、旋转喷头；17、帆布。
具体实施方式
35.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.请参阅图1
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5所示，一种组合式uhpc养护方法，该养护方法的步骤包括：
37.步骤一：混凝土在制梁台座上浇筑后，进行静置等强，静置等强的设定时间与当前
的空气湿度数据和空气温度数据相关，测量当前空气环境下的空气湿度数据和空气温度数据，根据提供的设定时长对照表进行数据比对，得到适用于当前空气环境下静置等强的设定时长，其中，设定时长对照表是在实验室环境下通过多次实验整理得到的数据对照规范；
38.步骤二：箱梁等强过程中，布设带模初步养护设施，具体为：把制梁台座上的蒸汽管接口接到侧模8、箱梁箱室及顶盖上的蒸汽管接头上；把制梁台座上的供水管接口接通到加工顶盖上的喷淋管及梁体内的冷却管；把侧模8里、加工顶盖里、箱室里及梁体里的温度传感器接通到固定在侧模8上的温度信号转换器上，温度信号将通过信号转换器转换成无线信号发射到控制主机。
39.带模初步养护开始后控制主机自动通过温度传感器获取梁体内外的温度数据，将梁体内部的温度数据与梁体外部的温度数据进行差值运算，得到温度差值，若温度差值大于设定温差时，设定温差具体设定为20℃，温度控制系统控制锅炉房里的电动阀打开并供应蒸汽，提高梁体外侧温度；同时控制水泵电机定时供应常温水，常温水经过梁体内的冷却管带走梁体内部的热量，在进行梁体内外部温度控制的过程中，将梁体内外部的实时温度与初养设定阈值进行比较，同时计算梁体内外部温度变化速度，通过控制电动阀的开关大小和水泵电机的功率将实时温度和温度变化速度控制在初养设定阈值内。
40.步骤三：带模初步养护到混凝土达到拆模强度后，拆除模板，紧接着布设喷淋养护设施，具体为：将喷淋架14移运至待养生节段处罩住整个待养生节段，将喷淋架14放置在箱室内；把制梁台座上的供水管接口接通到喷淋架14上，温度控制系统根据温度控制水泵电机定时供应常温水喷淋至梁体外表面，喷淋架14采用帆布17覆盖，能有效保持梁体外表面的湿润度，减少了空气蒸发带来的水分损失，梁体在制作匹配梁段过程中保持喷淋养生。
41.步骤四：梁体作匹配段完成后，将喷淋架14移动至下一个待养生节段，同时将此节段移运至蒸养房，蒸养房内布设蒸汽管道9、喷淋管道15、抽风机11及温度传感器。高温蒸汽养护开始后控制主机自动记录蒸养房内温度，需要升温或恒温时则控制蒸汽管道9上的电动阀打开向蒸养房内通入蒸汽；需要降温时则打开喷淋管道15和抽风机11，将梁体内外部的实时温度与终养设定阈值进行比较，同时计算梁体内外部温度变化速度，通过控制电动阀的开关大小和抽风机11的档位将实时温度和温度变化速度控制在终养设定阈值内。
42.步骤五：高温蒸汽养护完成后，uhpc的二次水化反应和收缩基本完成，强度等性能指标达到设计要求，即将梁体移运至修整台座处进入下一道工序。
43.制梁台座包括台座基础1和台座支墩2，台座基础1上等间距设置有三个台座支墩2，三个台座支墩2的顶端共同设置有底模3，底模3内埋设有供汽软管5和供水软管4，供汽软管5和供水软管4均水平设置，且供汽软管5和供水软管4的两端均设置有活动接头6，活动接口相对于底模3呈纵向设置，供汽软管5通过供气管与锅炉房连接，供水软管4通过供水管与水泵电机连接；
44.带模初步养护需布设供汽管道、侧模8和加工顶盖，布设供汽管道具体为布设锅炉房至蒸养房，锅炉房至制梁台座上(供汽管道沿制梁台座纵向留接口，方便制梁时作业点沿台座移动时供汽至作业点)；在侧模8上架设蒸汽管道9、保温层13、抽风机11等，用作侧模8升降温；加工顶盖为用钢结构加工单个最大节段顶板面积大小的覆盖棚，覆盖棚采用保温层13做面层，里面布设蒸汽管道9及喷淋水管等，用作顶板上升降温；保温层13具体为保温毯，保温毯用在底模3下与箱室内腔两端封闭空间用,且侧模8上还设置有多个振捣器10，消
除在混凝土浇筑过程中产生的气泡，提高致密度，蒸汽管道9设置在保温层13的一侧，其中，侧模8与底模3之间均匀设置有多个侧模支撑12，且侧模8与底模3之间通过侧模支撑12固定连接。
45.脱模蒸汽养护需设置喷淋架14，喷淋架14采用钢结构骨架加工成框架(罩住需养护的整个节段)，钢结构骨架侧面及顶面处布设喷淋管，钢结构骨架外部覆盖帆布17，且在喷淋架14上设置喷淋管道15，喷淋管道15上均匀设置若干旋转喷头16，达到均匀喷洒的目的，避免温度和湿度分布差异大造成结构变形。
46.其中，高温蒸汽养护需单独设置专用的蒸养房。
47.其中，控制系统主要包括控制主机、各部位的温度传感器、信号转化器、控制线路及各部分的电动阀，实现养护设施自动精准控制，降低了人工的劳动强度，同时保证了梁体的质量。
48.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。