高原墩身养护

高原墩身养护

 满剑臣

中铁二十四局集团南昌铁路工程有限公司

一、情况说明

地处高原地区，全年平均气温底，温差可达30℃，并且处于高原，风力大，日照时间长。并且气候变化多样，年降水量350毫米，集中在7、8、9三个月，年蒸发量1800毫米左右，为降水量的3.5倍。

高原环境恶劣，温度、湿度等都是控制混凝土质量的重要指数，因此会对混凝土养护产生较大的影响。

因此采用传统的养护方法，无法解决墩身开裂的问题，因此研究出一套墩身带模养护系统以及节水保湿膜进行包裹，减少裂缝的产生，保证墩身混凝土质量。从而较好的控制墩身开裂问题，为后续的混凝土养护提供指导。

二、墩身养护

1、墩身养护系统

墩身养护，针对高原高海拔、高寒地质气候环境特点，采用少人化、节能环保、安全可靠、低维护率理念，采用墩身施工养护系统，实现养护区域内温度、湿度智能控制，能够显著提高墩身养护质量。

（1）墩身施工养护系统组成

墩身施工养护系统由主结构、养护保温密封膜、蒸汽系统、雾化系统、主控系统组成。（墩身养护系统示意图见附录）

主结构是支撑保温密封系统的骨架，也是将养护系统牢固固定在墩身上的主要机构。

保温密封系统由保温密封膜、蒸汽雾化管路组成。养护时，保温密封膜附着于主结构表面，将墩身养护部分覆盖起来，在墩身表面形成一个稳定的密闭空腔，减少湿度与热量的损失，起到保温保湿作用。

蒸汽系统由蒸汽发生器、水箱、管路组成，采用工业蒸汽发生器，具有自动上水、温度自调节等功能，全过程无需人工干预。当养护温度过低时，蒸汽系统启动向养护空间内喷射蒸汽，调节养护温度与湿度。

雾化加湿系统由工业水雾机、水箱、管路组成，采用工业级加湿器及微米级雾化喷头，雾化水滴直径不大于5μm，雾化面范围覆盖广，喷洒均匀。装备有净化水系统与水箱加热系统，能够适应现场复杂水源情况，具备温、湿度智能调节功能，当养护温度过高或养护湿度过小时，雾化加湿系统将开启向养护空间内喷射雾化水滴，调节养护温度与湿度。

主控系统由主控台、启动箱、传感器组件组成，为养护系统的“大脑”。具备温湿度智能调节、视频监控、数据记录、故障报警等功能，系统运行过程中全部监控数据可预留接口上传至管理平台。在主控系统显示屏上可以直观的查看温度以及湿度情况。因此可以记录数据，便于后期分析研究。

（2）墩身施工养护系统主要性能参数

装机功率：            54 kw

电压：                380 V

最高养护温度：        65 ℃

雾化系统：            实现湿度90%以上

蒸汽发生器参数：

功率：                96 kw

电压：                380 V

进、排水口：          DN15

额定压力：            0.8

饱和蒸汽温度：        174℃

额定蒸汽量：          65 kg/h

外形尺寸：            630×900×1220mm

（3）保温保湿养护技术

墩身施工时及脱模后应及时进行保温、保湿养护，养护制度应根据现场条件、环境温湿度、构件特点、技术要求、施工操作、经济性等因素确定。墩身养护系统共有四种组装形态，能够分别满足承台养护、墩顶养护、墩身带模养护、墩身拆模养护四种工况下的养护施工需求。系统配备有自控仪表设备，能够实时监测墩身各位点的温湿度数据，并根据养护制度自动控制蒸汽系统、雾化加湿系统工作，拟合养护曲线进行养护，实现自动控温控湿功能。

（4）墩身养护系统具体实施方案

①保温系统

保温系统采用新型多层保温膜，从外到内主要由“PVC夹网布+铝箔+气泡棉+铝箔”共四层组成，具有防风及保温效果，实现墩身与周边环境的隔绝密闭，保温密闭性能良好。

保温系统安装时采用从顶部往下吊装方式，吊装时将顶部吊装整体吊装，并在墩身模板人行通道处与护栏捆绑链接，保证保温系统连接的稳定性，避免大风等因素造成保温系统失稳。

保温膜由背部扣件直接固定在墩身模板施工平台的围栏上，从上而下进行铺设，铺设完成后将四块保温膜粘接形成一个整体。底部采用沙袋压紧与地面上，顶部固定在模板顶部侧面，采用自动收紧装置使保温膜与墩身模板完全封闭，保证高温蒸汽及温度不流失。

图1-1现场保温篷布安装图

②工业级蒸汽系统

加热系统采用定制的工业级蒸汽发生装置，温度可在0℃~150℃之间调控，蒸汽输送管路根据密封空间内的温度变化规律及流动性布置。加热管线分层布置在墩身模板上面，可以独立加热墩身模板，并且在篷布区域挂设温度传感器。工业级蒸汽系统通过控制器实现低温时自动补偿，到达温度设定值时自动停止，真正实现节能环保。

加热系统采用定制的工业级蒸汽发生装置，温度可在0℃～150℃之间调控，蒸汽发生装置设置在保温系统外层，并通过管道将蒸汽引进保温系统内。蒸汽输送管路根据密封空间内的温度变化规律及流动性布置。在墩身模板外侧布置一根竖向主管道，环向每隔2m布置一根环向管道，每根环向管道上布设10个喷头，保证蒸汽均匀喷射至墩身的每个部位。由于墩身混凝土浇筑完成8小时左右混凝土芯部温度达到最高，可达60℃，为保证混凝土芯部及外部温度差控制在18℃左右，因此在加温时，保证内部温度控制在42℃，达到最佳的墩身养护效果。

③微米级雾化加湿系统

雾化加湿系统采用5～10微米级雾化喷头、不锈钢高压流体输送管道，加热管道里面的水，通过特定管道进行水汽输送，到达固定的区域，进行雾化，并且可以通过湿度检测器，进行检测，传送数据至中控系统，然后实现智能控制养护。雾化系统设置水质过滤系统，可适应水源条件较差工况，系统具备凝水回收功能，雾化水凝结后可自动回收至水箱。

在保温系统外侧布设雾化发生器，管道布设同蒸汽系统，为便于现场施工，拟将蒸汽系统及加湿系统管道同位置布设。

④智能温湿度控制系统

智能控制系统处于主机上面，可以显示温度、湿度，实现实时监控，并且根据温湿度情况，及时进行控制、调节，达到最佳的湿度与温度，更好的进行墩身养护。

现场按照具体施工面积，每个施工阶段均匀布设16个温湿度传感器，分为4层，每层布设4个，可实时检测各部位的温湿度情况，随时发现各管道是否存在堵塞情况，实现加温加湿的智能监测。

⑤数据采集与监视控制系统

墩身养护系统设计有数据采集和监视控制系统，实现养护状态的实时可视，具备温度、湿度、时间等参数的全过程数据采集、调控、记录、存储、传输等信息化功能，并生成报表。通过控制器实现低温时自动补偿，到达温度设定值时自动停止，真正实现节能环保。

2、节水保湿膜+土工布包裹

带模养护72小时，拆模后，墩身采用新型混凝土节水保湿养护膜+土工布包裹方式继续养护，养护时间不少于14天。该养护膜是以新型可控高分子材料为核心，以塑料薄膜为载体，粘附可吸收自身重量200倍的水分的高分子。

节水保湿膜里面的材料，可以吸收墩身里面的水分，并且储存起来，反过来进行墩身养护，也可以吸收环境中的水分，继续向墩身表面输送水分。可以做到吸收水分的同时，又向墩身继续输送水分进行养护墩身。因此节水保湿膜可以长时间对墩身进行保湿，湿度值可达到95%以上。

墩身脱模后采用“节水保湿膜+土工布”包裹养护工艺，节水保湿膜紧贴混凝土面，外侧再包裹一层土工布（两布一膜），并用绳索捆绑牢固，保证在大风条件下的包裹效果。避免大风直接接触墩身，造成水分快速流失，从而造成干缩开裂。

拆模后的包裹养护持续6个月时间，期间及时检查养护状态，确保墩身混凝土处在适宜的环境中。并且加强过程中的观察，记录数据，分析研究是否随着时间的推移会产生开裂等。

三、墩身养护成果

通过“全自动带模蒸养+雾化养护”与“节水保湿膜+土工布包裹养护”相结合的墩台身养护方式，有效解决了高原高寒地区带来的温差较大、干燥、湿度达不到混凝土养护等条件而造成混凝土产生开裂等问题，强度满足设计要求，通过现场实际观察无裂纹现象，色泽度较好。后续持续观察，记录数据，形成一套记录，分析混凝土开裂的具体原因，从而更好的改进养护措施，使得混凝土质量得到更有力的保证。

图2-1墩身拆模效果图

四、结论

通过墩身智能养护设备的使用，有效避免了高寒海拔昼夜温差大、干燥低湿度的施工现状，同时解决了混凝土水化热芯部温度与表面温度相差较大的难题。研发桥梁墩身智能化养护装备，为解决高海拔、高寒地区恶劣气候条件下桥梁墩身养护难题提供新的手段，有效保证工程质量与施工进度。研发装备可应用于高原、高寒地区桥梁养护施工中，为类似工程提供可靠的技术和装备保障，创造更大的经济和社会效益。

同时根据环境条件，测试混凝土表面湿度，调整包裹养护期间洒水次数。在采用节水保湿膜包裹期间，混凝土始终保持均衡湿润状态，膜内温度、湿度均衡，平缓昼夜温差，有效抑制裂缝的产生，明显提高混凝土早期强度，从而提高了混凝土的养护质量。

参考文献

（1）《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2018）；

（2）《客货共线铁路桥涵工程施工技术规程》（Q CR 9652-2017）；

（3）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2018）；

（4）《铁路混凝土工程施工技术规程》（Q/CR 9207-2017）；

（5）《混凝土结构工程施工规范》(GB 50666-2011)。

1