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高速铁路预制箱梁混凝土蒸养技术与温控设施

高速铁路预制箱梁混凝土蒸养技术与温控设施

·58·

工程建设

科技致富向导2009.8

高速铁路预制箱梁混凝土蒸养技术与温控设施

刘玉龙

(中铁十四局集团山东济南250014)

摘要:本文重点阐述了京沪高速铁路某梁场预制箱梁实施蒸养技术时,其蒸养工艺参数的确定、蒸养设备的合理选择、蒸汽管道的布置规蒸养工艺及无线侧温系统的动态检测。划、

关键词:预制箱梁;蒸养技术;温控设施

高速铁路预制箱梁混凝土蒸养技术与温控设施

1.引言

京沪高铁预制箱梁高性能混凝土若按常规的养生制作工艺则生产周期较长,设备利用率低,甚至严重影响整个线路的建设进度,故需要采用加速硬化的常压湿热蒸汽养生工艺。

2.混凝土的蒸汽养生机理

混凝土混合料经密实成型后,硬化过程继续进行,内部结构逐渐形成,为使密实成型的混凝土进行水化(或水热合成)反应,获得所需的物理力学性能及耐久性能指标,需要对混凝土进行养生。养生过程中主要应建立水化(或水热合成)反应所需的介质温度及湿度条件。

3.蒸汽养生工艺参数的确定

蒸汽养生工艺是制梁生产的关键,从获得混凝土优质结构及性能的目的出发,宜采用长预养、缓升温、低恒温、慢降温的养生工艺。然而为了提高劳动生产率和降低成本,则应进行合理养生,以在最短时间内实现早拆模。

梁场把混凝土箱梁的蒸汽养生参数初步拟定为:4+3.5+10(45℃)+4就是静停4小时,升温3.5小时,温度升至45℃,升温速度保持在10℃/h以内,恒温10小时,再用4小时的时间降至环境温度,降温速度保持在10℃/h以内。

4.蒸养设备的选择及管道的布置4.1混凝土蒸汽养生罩的选择

养生罩和支架配合使用形成蒸汽养生空间,养生罩选择密封性能好,导热系数小,耐高温,不易吸水等性能的材料,支架则采用型钢焊接成的桁架结构,保温材料采用较厚的帆布遮盖。

4.2蒸汽锅炉的选择

锅炉是提供养生热源的设备,通常锅炉选取以其容量能使养生区域在养生时间内维持最高恒温为原则。锅炉的型号选择要综合考虑下列要求:

(1)应有较高的热效率,并使锅炉的出力、台数和其他性能适应热负荷变化的需要;

(2)应有利于环境保生,所选燃料应适合实际需要;(3)应使基建投资和运行管理费用较低;(4)宜选用容量和燃烧设备相同的锅炉;(5)锅炉房的锅炉台数不宜少于2台。

根据相关的热量计算,选择两台DZL2-蒸汽锅炉,其每台额定蒸发量为2t/h,额定出口压力为1.25Mpa。

4.3蒸汽管线的确定和布置4.3.1管径的确定

锅炉房到养生区的主蒸汽管的管径和流速,可根据锅炉的蒸发量、蒸汽的状态(过热、饱和)以及相应的水力计算来确定。

4.3.2.1主干线的水力计算

估算沿程的阻力损失大约为4×105Pa,喷嘴的孔径为2.0mm,喷射压力为1.3×105Pa。因此,锅炉的出口蒸汽压力要求≥5.3×105Pa,取为5.3×105Pa。

因此,根据相关算式可以确定主管段为公称直径DN80mm的管子;经计算可确定副管段为公称直径为DN50mm的管子。

4.3.2.2分支线的水力计算

蒸汽网路中,各分支管段均较短,而且要保证混凝土的养生均匀性。因此,我们在设计时要令各管段的流量相同,均为1/7t/h。最终,确定该管段取为DN32mm。

4.3.2蒸汽管线的布置

蒸汽区布置直径为DN80mm的主蒸汽管2根(图中未注明);分支蒸汽管28根,每根长15.9m,直径为DN32mm。其中4根布置在底板下,箱梁内室布置4根,腹板两侧各布置4根,顶板布置12根(距离混凝土表面不小于30cm)。每两根蒸汽管为一组相向布置,且轴线一致。见下图4-1:

图转右侧)

4.3.3.2各支管也为无缝钢管,每隔500mm设有一直径为2mm的蒸汽喷孔,配置时将支管纵向平行放置于顶板上方、底板下方、腹板两侧以及箱梁腔内,以便同时养生混凝土箱梁。

4.3.3.3蒸汽主管与各副蒸汽管之间均以一个分流三通连接,其上设有截止阀,截止阀作为蒸汽开关。副蒸汽管与各支管之间均以一个分流三通连接,其上分别设有温度控制阀,温度控制阀用来调节各支管的蒸汽流量。

4.3.3.4管子的伸长量计算

根据有关公式可得蒸汽主管总伸长量为4.8cm,在主管每50m地方装置一处伸长器,用来补偿管道的热伸长及减弱或消除热膨胀产生的应力。

4.3.3.5管道保温层=55.468mm,可取为56mm。即管141.886

道的保温层厚度为56mm。

4.3.4蒸汽管的配置注意事项

4.3.4.1蒸汽应尽量避免直接喷射混凝土表面,以防蒸汽温度过高使梁的局部温升过快,造成不良的养生效果;各支管在安装时与混凝土面的距离应取为30cm。

4.3.4.2注意是否有漏汽的不良管线,管线漏汽会造成过多的热量损失,影响养生质量。

4.3.4.3为及时将冷凝的水汽排出,在各支管的末端设置流通口,可避免冷凝水回流的影响。

5.无线测温系统

无线测温系统在结构上分为两部分,一部分为箱梁多点测温模块、另外一部分为上位机监视模块。箱梁多点测温模块主要组成部分为多个温度传感器、温度采集控制器、无线收发模块等。

5.1箱梁多点测温模块

箱梁多点测温模块核心是高性能单片机,该单片机负责多点温度的采集以及把数据转发给上位机。

每个数据采集控制器采集45个传感器数据,并将数据发送给无线发/收控制模块。测温循环(所有温度)的时间为2分钟左右;测温精度为0.01度。每个温度传感器采用不锈钢管套住,防止腐蚀或其他形式的损坏。

5.2无线收发模块

选用的无线收发模块为APC801AS-43模块,该模块创新的采用高效的循环交织纠检错编码,其抗干扰和灵敏度较高,最大可以纠24bits连续突发错误,达到行业内领先水平。APC801AS-43模块提供了多个频道的选择,能够透明传输任何大小的数据,又无须编写复杂的设置与传输程序,并提供UART/TTL,RS485以及RS232三种接口。

5.3上位机监测模块

上位机检测模块提供了温度显示和存储平台,还有一些的用户交互功能。其主要的功能如:

>各点温度在计算机屏幕面进行实时显示,显示刷新频率为1分钟左右。

>温度数据保存时间间隔为2分钟,保存在安装目录下的“温度记录.mdb”文件中,用Access软件打开查看。

>用户根据实际需求,可以调节报警温度门限。

>正常温度的显示为绿色,告警温度显示为红色,并且以蜂鸣器告警。

δbj=2.75×108×0.0457

1.21.35

×180

1.73

4.3.3蒸汽管的配置方式

4.3.3.1蒸汽主管为无缝钢管,蒸汽从锅炉输送到养生区,主蒸汽管上设置压力调节阀、3MC-30型节流阀并装上截止阀作为总的开关阀;主蒸汽管上有预制螺纹以便和各副蒸汽管连接。

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