预制32m混凝土箱梁蒸汽养护过程温度场分析
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图 2 蒸养管道的布置平面图
从图 2 可以看出，蒸养管道沿梁截面横向轴线对称布 置，而锅炉自箱梁的两端通过蒸养管道输送蒸汽，蒸养管道 关于梁截面纵向轴线也对称，因此，理论上混凝土箱梁的温 度分布也应关于梁体的纵向、横向轴线是对称的，测温点的 布置也是对称的，取半梁为研究对象。根据测温点的布置按 代表性及水化热发生在截面最厚处的原则，确定端面Ⅰ－Ⅰ、 1 /4 梁截面Ⅱ－Ⅱ和跨中截面Ⅲ－Ⅲ为测温点布置截面，具体 截面位置如图 3 所示。根据养护罩内的养护环境温度的不 同可将养护温度控制区分为四个区（ 如图 4） 。
图 6 Ⅲ－Ⅲ截面内部传感器布置（ mm）
性，同时检测采用此种蒸养管道布置和喷孔打制方式的合理 性。各测温点距梁距离大于 30 cm。其中将Ⅰ－Ⅰ截面和Ⅲ －Ⅲ截面的外部所布置的 4 个温度传感器所测得的温度将作 为整个蒸汽养护过程中电磁阀开关的控制量，分别控制图 4 所示的 A、B、C、D 四个区域电磁阀的开关，从而控制、调节各 区域蒸养管道的蒸汽量。
【关键词】 箱梁； 蒸汽养护； 温度场
【中图分类号】 U445. 47+ 1
【文献标识码】 B
为了缩短混 凝 土 箱 型 梁 的 生 产 周 期，提 高 台 座 的 周 转 率，加速箱梁内部结构的形成，获得“早强、快硬”的效果，采 用快速养护工艺对缩短养护时间，加速钢模周转具有很大的 经济意义。快速 养 护 工 艺 有 多 种，主 要 有 电 热 养 护 法、热 气 养护法、干热养护法、高频电热养护法、红外线热养法、油热 养护法、热拌热振混凝土法和蒸汽养护法等方式［1］。由于蒸 汽具有含热量高、湿度大、生产和运输比较方便、成本较低， 在正确使用的情况下，混凝土的强度发展可得到很好促进的 优点，所以蒸汽养护成为最常用的一种养护方法［2］、［3］，在施 工循环周期受限制的工程中已初步尝试适用和探索。
图 7 横截面外部传感器布置
3 蒸汽养护温度场温度分析
在端部截面Ⅰ－Ⅰ和跨中Ⅲ－Ⅲ截面的内部分别埋设如 图 5 和图 6 所示的 6 个热电阻传感器，用以记录养护过程中 箱梁内部沿厚度方向的温度变化情况。
在Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ和Ⅲ－Ⅲ截面的外部分别布置如图 7 所 示的 4 个热电阻传感器，用以记录蒸汽养护过程中混凝土箱 型梁表面的 温 度 变 化 情 况，检 验 养 护 罩 内 环 境 温 度 的 均 匀
ຫໍສະໝຸດ Baidu
图 8 测点 1、2、13 的实验值与理论值比较
高； 测点 1 所在的截面厚度薄的顶板边缘处，水化热量低，且 易于对流散热，温度较低； 测点 13 置于养护罩的蒸汽中，测 量环境温度，因 此 温 度 变 化 曲 线 与 理 论 温 度 变 化 曲 线 最 吻 合。由于厚度不同产生较大的温度梯度，内部测点 2 和表面 测点 13 的最大温差在 5℃ 以上，所以，顶版在与腹板交界区 域是容易产生温度裂缝的区域。
图 9 为箱梁内部各测温点温度的计算值与理论值的比 较曲线。可以看出，同一截面深度不同、温度不同，但厚度相 近，温差不大； 测点 6 与测点 5 相比，温度偏低，这主要是底 板同一高度测点因混凝土产生的热源不同，温度在腹板与底 板交界处较底板的厚度大，较底板厚，水化热高，且底板易于 对流换热，从而顶底板在位于腹板附近将产生较大的温度梯 度，比中心区域 更 容 易 产 生 温 度 裂 缝。所 以，顶 底 板 在 与 腹 板交界区域也是容易产生温度裂缝的区域。在腹板厚度较 大的地方，温度较高。
的部位向温度低的部位传递，形成温度梯度。 为监测混凝土蒸汽养护的温度场，应该在混凝土箱梁的
内部和外部布置一定数目的测温点。进行蒸汽养护时，为使 整个养护罩内温度均匀，蒸养管道的布置平面如图 2。蒸养 管上打喷孔，考虑到蒸汽沿管道输送过程中的压力降和温度 降问题，前三分之二管段每隔 25 cm 打制一对直径为 2 mm 的梅花形喷孔，后三分之一管段每隔 20 cm 打制一对同样的 喷孔，两喷孔的夹角为 120°，以防蒸汽直接喷到混凝土或钢 模表面上。
图 1 箱梁截面示意（ mm）
2 蒸汽养护温度场测温点布置
混凝土结构浇筑后进行蒸汽养护［4］ ～［6］。在蒸 汽 养 护 过 程及水泥水化过程中会伴随产生大量的热量，由于混凝土导 热性比较差，热量传递具有延时性和衰减性，内部水化热不 能瞬时传递到表面，开始养护罩内的环境温度比较低，混凝 土外层表面通过对流和其他方式与养护罩内的空气和水蒸 气混合物进行热量交换。随时间变化将形成内部温度高、外 部表层温度低的温度分布状态，即形成混凝土结构蒸汽养护 瞬态温度场。由 于 内 部 温 度 高、表 层 温 度 低，热 量 从 温 度 高
· 施工技术与测量技术 ·
预制 32 m 混凝土箱梁蒸汽养护过程温度场分析
侯占武
（ 中铁十六局集团铁运工程有限公司，河北高碑店 074000）
【摘 要】 通过对 32 m 混凝土箱梁的蒸汽养护过程的温度场分析，掌握新型混凝土箱梁在进行蒸汽养 护过程中的温度场分布情况和热应力场情况，有效控制温度裂缝，保证混凝土箱梁养护后的性能指标，同时 研究水泥水化热放热规律，为类似工程的设计和施工提供依据和参考。
［定稿日期］2012 －04 －11 ［作者简介］侯占武（ 1981 ～ ） ，男，本科，工程师，现从事 铁路施工工作。
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四川建筑 第 32 卷 6 期 2012． 12
· 施工技术与测量技术 ·
图 3 测温点布置主视图（ mm） 图 4 温度分区控制
图 5 Ⅰ－Ⅰ截面内部传感器布置（ mm）
1 工程概况
某预制 32 m 预应力混凝土箱梁为单箱单室箱形截面， 其主要结构参数为箱梁的长为 32 m，梁高 3 m，底板宽 5. 74 m，顶宽 13. 4 m，端部顶板厚 456 mm，翼板厚 703 mm，底板厚 448 mm； 除端部外其余截面均厚度一致，顶板厚 311 mm，底 版厚 300 mm，翼板厚 480 mm。顶板上自中心线到两侧翼板 设有 2 % 的坡度，考虑到箱梁在使用时端部受力较大，因此 箱梁的端部截面各板加厚（ 图 1） 。
从图 2 可以看出，蒸养管道沿梁截面横向轴线对称布 置，而锅炉自箱梁的两端通过蒸养管道输送蒸汽，蒸养管道 关于梁截面纵向轴线也对称，因此，理论上混凝土箱梁的温 度分布也应关于梁体的纵向、横向轴线是对称的，测温点的 布置也是对称的，取半梁为研究对象。根据测温点的布置按 代表性及水化热发生在截面最厚处的原则，确定端面Ⅰ－Ⅰ、 1 /4 梁截面Ⅱ－Ⅱ和跨中截面Ⅲ－Ⅲ为测温点布置截面，具体 截面位置如图 3 所示。根据养护罩内的养护环境温度的不 同可将养护温度控制区分为四个区（ 如图 4） 。
图 6 Ⅲ－Ⅲ截面内部传感器布置（ mm）
性，同时检测采用此种蒸养管道布置和喷孔打制方式的合理 性。各测温点距梁距离大于 30 cm。其中将Ⅰ－Ⅰ截面和Ⅲ －Ⅲ截面的外部所布置的 4 个温度传感器所测得的温度将作 为整个蒸汽养护过程中电磁阀开关的控制量，分别控制图 4 所示的 A、B、C、D 四个区域电磁阀的开关，从而控制、调节各 区域蒸养管道的蒸汽量。
【关键词】 箱梁； 蒸汽养护； 温度场
【中图分类号】 U445. 47+ 1
【文献标识码】 B
为了缩短混 凝 土 箱 型 梁 的 生 产 周 期，提 高 台 座 的 周 转 率，加速箱梁内部结构的形成，获得“早强、快硬”的效果，采 用快速养护工艺对缩短养护时间，加速钢模周转具有很大的 经济意义。快速 养 护 工 艺 有 多 种，主 要 有 电 热 养 护 法、热 气 养护法、干热养护法、高频电热养护法、红外线热养法、油热 养护法、热拌热振混凝土法和蒸汽养护法等方式［1］。由于蒸 汽具有含热量高、湿度大、生产和运输比较方便、成本较低， 在正确使用的情况下，混凝土的强度发展可得到很好促进的 优点，所以蒸汽养护成为最常用的一种养护方法［2］、［3］，在施 工循环周期受限制的工程中已初步尝试适用和探索。
图 7 横截面外部传感器布置
3 蒸汽养护温度场温度分析
在端部截面Ⅰ－Ⅰ和跨中Ⅲ－Ⅲ截面的内部分别埋设如 图 5 和图 6 所示的 6 个热电阻传感器，用以记录养护过程中 箱梁内部沿厚度方向的温度变化情况。
在Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ和Ⅲ－Ⅲ截面的外部分别布置如图 7 所 示的 4 个热电阻传感器，用以记录蒸汽养护过程中混凝土箱 型梁表面的 温 度 变 化 情 况，检 验 养 护 罩 内 环 境 温 度 的 均 匀
ຫໍສະໝຸດ Baidu
图 8 测点 1、2、13 的实验值与理论值比较
高； 测点 1 所在的截面厚度薄的顶板边缘处，水化热量低，且 易于对流散热，温度较低； 测点 13 置于养护罩的蒸汽中，测 量环境温度，因 此 温 度 变 化 曲 线 与 理 论 温 度 变 化 曲 线 最 吻 合。由于厚度不同产生较大的温度梯度，内部测点 2 和表面 测点 13 的最大温差在 5℃ 以上，所以，顶版在与腹板交界区 域是容易产生温度裂缝的区域。
图 9 为箱梁内部各测温点温度的计算值与理论值的比 较曲线。可以看出，同一截面深度不同、温度不同，但厚度相 近，温差不大； 测点 6 与测点 5 相比，温度偏低，这主要是底 板同一高度测点因混凝土产生的热源不同，温度在腹板与底 板交界处较底板的厚度大，较底板厚，水化热高，且底板易于 对流换热，从而顶底板在位于腹板附近将产生较大的温度梯 度，比中心区域 更 容 易 产 生 温 度 裂 缝。所 以，顶 底 板 在 与 腹 板交界区域也是容易产生温度裂缝的区域。在腹板厚度较 大的地方，温度较高。
的部位向温度低的部位传递，形成温度梯度。 为监测混凝土蒸汽养护的温度场，应该在混凝土箱梁的
内部和外部布置一定数目的测温点。进行蒸汽养护时，为使 整个养护罩内温度均匀，蒸养管道的布置平面如图 2。蒸养 管上打喷孔，考虑到蒸汽沿管道输送过程中的压力降和温度 降问题，前三分之二管段每隔 25 cm 打制一对直径为 2 mm 的梅花形喷孔，后三分之一管段每隔 20 cm 打制一对同样的 喷孔，两喷孔的夹角为 120°，以防蒸汽直接喷到混凝土或钢 模表面上。
图 1 箱梁截面示意（ mm）
2 蒸汽养护温度场测温点布置
混凝土结构浇筑后进行蒸汽养护［4］ ～［6］。在蒸 汽 养 护 过 程及水泥水化过程中会伴随产生大量的热量，由于混凝土导 热性比较差，热量传递具有延时性和衰减性，内部水化热不 能瞬时传递到表面，开始养护罩内的环境温度比较低，混凝 土外层表面通过对流和其他方式与养护罩内的空气和水蒸 气混合物进行热量交换。随时间变化将形成内部温度高、外 部表层温度低的温度分布状态，即形成混凝土结构蒸汽养护 瞬态温度场。由 于 内 部 温 度 高、表 层 温 度 低，热 量 从 温 度 高
· 施工技术与测量技术 ·
预制 32 m 混凝土箱梁蒸汽养护过程温度场分析
侯占武
（ 中铁十六局集团铁运工程有限公司，河北高碑店 074000）
【摘 要】 通过对 32 m 混凝土箱梁的蒸汽养护过程的温度场分析，掌握新型混凝土箱梁在进行蒸汽养 护过程中的温度场分布情况和热应力场情况，有效控制温度裂缝，保证混凝土箱梁养护后的性能指标，同时 研究水泥水化热放热规律，为类似工程的设计和施工提供依据和参考。
［定稿日期］2012 －04 －11 ［作者简介］侯占武（ 1981 ～ ） ，男，本科，工程师，现从事 铁路施工工作。
152
四川建筑 第 32 卷 6 期 2012． 12
· 施工技术与测量技术 ·
图 3 测温点布置主视图（ mm） 图 4 温度分区控制
图 5 Ⅰ－Ⅰ截面内部传感器布置（ mm）
1 工程概况
某预制 32 m 预应力混凝土箱梁为单箱单室箱形截面， 其主要结构参数为箱梁的长为 32 m，梁高 3 m，底板宽 5. 74 m，顶宽 13. 4 m，端部顶板厚 456 mm，翼板厚 703 mm，底板厚 448 mm； 除端部外其余截面均厚度一致，顶板厚 311 mm，底 版厚 300 mm，翼板厚 480 mm。顶板上自中心线到两侧翼板 设有 2 % 的坡度，考虑到箱梁在使用时端部受力较大，因此 箱梁的端部截面各板加厚（ 图 1） 。