桥墩混凝土养护问题与对策

桥墩混凝土养护问题与对策

李凡冬

中铁建安工程设计院有限公司          陕西省西安市710000

摘要：混凝土养护对混凝土质量的提高主要是通过促进水泥充分的水化降低内部缺陷和减少大体积混凝土内部和表面温差从而避免裂缝两个方面。桥墩混凝土浇注后，如气候炎热、空气干燥，不及时进行养护，混凝土中水分会蒸发过快，形成脱水现象，会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力，从而会在混凝土表面出现片状或粉状脱落。此外，在混凝土尚未具备足够的强度时，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹。所以混凝土浇筑后初期阶段的养护非常重要，混凝土终凝后应立即进行养护。混凝土养护一般采用洒水自然养护、喷涂薄膜养护及塑料薄膜包裹养护等几种方法。这几种混凝土养护的机理都是保持混凝土湿润，避免失水以达到养护目的。

关键词：桥墩混凝土；养护问题；对策

桥墩作为一种高耸结构，距地面高度一般较高，不易对其表面进行覆盖。特别是在高原严寒气候条件下，昼夜温差较大，白天施工的桥墩混凝土，晚上便要及时进行保温养护，但此时模板还未拆除，进行保温养生难度更大。常规的养护方式费时费力，并且后期拆除时还可能会破坏桥墩外表面，因此需要一种可以从桥墩顶部向下对桥墩进行防护的装置，但是由上方对桥墩进行防护需要将防护装置吊起，受限于高空作业，无法把防护装置准确的放置到桥墩的正上方，会影响对桥墩的防护。

基于上述研究背景，通过理论分析和调研现场实际情况，探索符合高原复杂环境下的混凝土养护最佳湿度和温度等养护条件，并设计一套智能化混凝土养护装备，用于保证混凝土能够在最佳养护条件下养护成型。

将空间多自由度自动伸缩理念应用于桥墩混凝土养护措施中，研发相应的基于空间多自由度自动伸缩理念的桥墩混凝土养护罩，保证桥墩混凝土养护质量、效率的同时，降低实施难度，以实现桥墩混凝土养护作业自动化、标准化，规避桥墩混凝土养护施工工序存在的高空作业，最终达到提高桥墩混凝土外观质量和回弹强度，降低桥墩混凝土养护成本费用和施工风险的目标。采用竖向伸缩的工作思路，将桥墩养护罩设计为一种可以竖向伸缩的结构，使用时垂直落下，将整个桥墩包裹，拆除时竖向收缩整体吊走。为保证养生效果，提高抗风能力，避免“衣大不暖人”现象，采用径向收缩的工作思路，当养护罩就位后，可以径向收缩包紧桥墩，拆除时径向扩张便于拆除。

基于以上工作思路，研发团队实际走访调研了众多项目实地情况，调查高原复杂环境下桥梁混凝土养护技术现状，分析现状技术的特点和使用范围，总结现状养护技术的缺陷和不足，深入发掘混凝土养护过程中的难点、痛点，明确研究方向和研究重点。根据现场实际情况，通过有限元分析，模拟养护过程中温度场、湿度场变化规律和特点，分析养护设备需控制的导热边界条件。构思一种适用性强，可实现伸缩便于运输，可智能控制温湿度的桥墩养护装备，并对其进行结构设计。开发养护装备的自动控制程序，并探索实现养护数据网络实施共享和远程控制。将所设计的养护装备进行试制，并在具体施工现场进行应用，根据应用情况进行优化和改进，研发了一项桥墩混凝土高低温通用养护罩。

该养护罩可以用于桥墩混凝土高温蒸汽养生，也可用于桥墩常温养生，两种养护方式均可在未拆模板的情况下完成，最大限度的满足了现场实际需要。将所设计的养护装备进行试制，并在具体施工现场进行应用，根据应用情况进行优化和改进。如下图所示。

养护罩总体效果图/实物图

养护罩主要由3部分组成。劲性骨架及吊装系统：整个养护罩的支撑骨架，悬吊起养护罩，控制养护罩的形状。在骨架下部设置对中爪，安装时实现养护罩与桥墩自动对中。罩体系统：主要的功能构件，防止蒸汽外漏，保证养护效果。罩体自身强度采用劲绳进行加强，底部设置便捷门，便于人员和蒸汽发生设备进出。伸缩系统：实现养护罩的竖向、径向收缩，便于防护罩安装、拆除。主要由电动机、绞盘和钢丝绳组成。底部设置加强圈，实现罩体伸缩时规则的堆叠。养护罩竖向剖面图见下图。

劲性骨架及吊装系统主要采用型钢焊接而成，骨架外轮廓尺寸每侧比较桥墩宽出50cm左右，防止伸缩时卡紧桥墩。骨架采用模块化设计理念，安拆方便，便于运输。在骨架下部设置对中爪，安装时可实现养护罩与桥墩自动对中。

罩体系统分节加工，每节长度不大于10m。节与节之间采用魔术贴和劲绳连接，既可以保证连接强度，又可保证密封性。为保证罩体自身强度采用竖向劲绳进行加强，劲绳和防水布缝合在一起，共同受力。罩体底部设置1.2x0.8m的便捷门，便于人员和蒸汽发生设备进出。

伸缩系统主要由电动机、绞盘和钢丝绳组成。电动机转动带动绕线圆盘，绕线圆盘收、放钢丝绳；钢丝绳底部与圆端形钢圈固结，圆端形钢圈和防护罩底部绑定，收紧钢丝绳，即可实现防护罩竖向收起；相反可实现防护罩竖向放下。钢丝绳穿入每道水平筋绳上的钢圈，保证防护罩随圆端形钢圈同步收起。养护罩竖向收缩后实物见下图。

该养护罩主要由以下五大功能特点：“一吊安装，一吊拆除”使用便捷，转运方便；模块化设计，利于周转和运输；可实现竖向收、放，便于安拆；可实现径向收缩，使罩体尽量贴合桥墩，保证蒸养效果，提高抗风能力；拥有自动化控制功能，可以自动检测养护温度和湿度，并控制温度湿度设备启停，保证恒温恒湿养护。

目前该养护罩已在高原铁路项目展开应用。当进行桥墩混凝土养护时，罩体可隔绝桥墩周围空气和外界空气的流通，防止内部水分流失，保证桥墩周围空气湿度；当养护罩需要进行蒸汽养生时，防护罩亦可起到防止蒸汽泄露，具有保温作用。养护罩目前已实现工厂模块化预制，可进行现场拼装和安装，且运输十分便利，减少了运输成本，对工程施工提质增效具有重大意义。

该养护罩的应用，提高工地标准化建设水平，推动施工企业标准化管理。该养护罩从根本上避免了桥墩混凝土养活作业过程中的高空作业风险，将养护作业风险降为0%，真正践行了习近平总书记关于“人命关天，发展决不能以牺牲人的生命为代价。这必须作为一条不可逾越的红线”重要论述精神。工厂化预制，重复利用率高。该养护罩完全实现工厂化预制，现场组合拼装，最大程度缩短了现场施工的时间，组合拼装快速便捷，人力、机械设备耗费减少。该套装置一个桥墩施工完后，下一个桥墩施工时可以重复利用，设计时该装置可无限次循环使用，重复利用率高。充分体现了绿色环保的理念，降低养护作业碳排放55%。

结束语：该养护罩适用于各类桥墩混凝土的养护作业，推广应用前景极为广泛。首先该养护罩可以用于桥墩混凝土高温蒸汽养生，也可用于桥墩常温养生，两种养护方式均可在未拆模板的情况下完成，最大限度的满足了现场实际需要。其次该养护罩可通过改变劲性骨架外轮廓性状，适用于圆柱墩、方墩、空心薄壁墩和铁路圆端墩等各类桥墩。