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摘要：本文介绍了预制梁场地埋式智能养护系统的技术原理、地喷管路制作安装的技术要求、梁场水网及恒压供水系统的设计与安装，重点论述了智能养护的控制条件、现场数据监控功能的实现与无线远程监控。
关键词：混凝土;智能养护;温湿度
混凝土的养护施工直接关乎混凝土强度的增长以及弹性模量的发展，养护过程可最终决定混凝土最终的质量优劣，传统的养护方式一般通过蓄水、刷涂养护剂、人工洒水、输送蒸汽来完成养护。蓄水养护方式用水量较大，且只能在有条件蓄水的地方使用;刷涂养护剂的效果当前尚未被行业普遍认可，应用范围不广，一般只是在难以保湿养护的局部区域使用;蒸汽养护一般只在冬季保温养护时或需要加快施工进度时使用，当前基于环境保护的要求，燃煤锅炉已禁止使用，而采用电气锅炉耗电量很大，经济性差;而目前使用最為广泛的仍然是自然保湿养护的方式，最传统的自然保湿养护方式即人工洒水来完成保湿养护，近年来，随着施工标准化、信息化、智能化程度的不断提升，各个工序比如预应力张拉、压浆等均已实现智能化施工，而养护一直延续传统的人工养护方式，效率低，效果差。当前业主、监理等质量管控方对混凝土的养护重要性的认识不断提升，很多项目在混凝土养护智能化的道路上也进行了一些探索，一些项目通过设置喷淋管路（悬挂或地埋的方式）和增压泵、定时器等通过人工定时开启电源或定时器定时启动等手段实现了混凝土的自动养护，此类方式养护未考虑混凝土的龄期、实时养护温湿度等条件，仅仅实现了定时完成喷淋施工，离真正智能化、信息化养护还有很大的差距。针对以上存在的不足，本文就地喷式智能养护的原理与实施过程进行了详细的阐述，通过无线温湿度检测与反馈以及对水化热速率的考虑通过程序运算真正实现了适时的养护，并将关乎养护效果的温度、湿度信息数据实时监测与记录，不仅实现了智能化施工，也实现了信息化的管理。
1 智能喷淋养生系统原理
预制梁场地埋式智能养护系统主要包含智能养护系统主机、恒压供水系统、养护管路系统、无线温湿度测试系统四大部分。
养护系统主机包含PLC控制器、调试变频器、节能水泵、压力测试计、温湿度测试仪、电磁阀门、无线温湿度汇集终端等主要元器件。
恒压供水系统包含压力泵、变频器、恒压罐等主要配件，用于给整个预制梁场提供恒压用水。
养护管路系统为：预埋在台座两侧用于养护预制梁腹板的PVC给水喷淋管及梁底养护的PVC给水喷淋管; 无线温湿度测试发射终端监测待养护的预制混凝土梁的温度与湿度并将监测数据发送至系统主机上的无线温湿度接受终端并传输给PLC并由PLC根据既定条件进行运算，并根据运输结果确定是否开启喷淋养护调节养护的温湿度（温湿度监测终端按照60s采集一次数据的频率进行数据采集），待一次养护结束后，无线温湿度测试终端再次监测温湿度条件有系统主机运算判断，符合设定养护的温度与湿度即停止喷淋，否则继续喷淋养护。整个过程监测-运算-启动-反馈四个步骤形成闭环回路。
2 赣深铁路光明梁场智能喷淋养生系统设计
2.1 光明城预制梁场概况
光明城制梁场位于光明城站左侧，梁场中心对应线路施工里程为DN422+250，占地面积约为130亩，共分制梁、存梁、装梁、生产保障、办公生活五大功能区;设置8个制梁台座，4个内模整备台座，4个钢筋绑扎台座，存梁区设置46个存梁台座，最大存储量80榀箱梁;主要承担本标段10座桥梁共339榀箱梁的生产任务，计划2020年8月底完成全部预制任务。
2.2 智能养生喷淋管路设计
2.2.1 预制梁腹板养护管路布设
喷淋管路制作及安装：在梁场建设初步完成后必须同步完成喷淋管路的铺设，支路采用PVC 50管进行支路供水，单片梁两侧及底板采用PVC 32管进行供水，每4m处设置一个摆臂喷头。为保证喷淋的正常使用，在每个摆臂喷头位置需设置固定底座，固定底座一般为30cm或50cm高，为保证喷淋效果底座需设置于两片梁中间位置，呈直线布设。为方便更换及维护喷头，喷头与管道之间采用1～1.5米长不锈钢软管进行连接。喷头底座平面设置排水孔以保障积水排出，喷头顶面齐平预制梁底部。
2.2.2 顶面及箱内养护
光明城预制梁场梁面采用蓄水养护，蓄水养护采用长2m*宽2cm*高8cm止水胶条沿箱梁顶面边缘四周圈成封闭蓄水区域，吊装孔、泄水孔位置在混凝土初凝前采用直径大于预留孔径3～4cmPVC管将其罩住，防止养护水从预留孔中排出，此方法蓄水养护范围覆盖全部箱梁顶面且易管理，不会出现局部混凝土未养护到的情况。
箱内养护采用雾化养护，箱内在养护过程中，内箱室顶面养护较为困难，保湿效果不明显。雾化养护是由一台雾化机及梁端封堵板配合使用的养护设备。雾化养护相比传统喷淋养护操作更为简单、节能环保、效率高，水源节约在40%以上。每孔梁加湿时间仅1小时即可达到90%以上。
2.2.3 养护主管路安装
养护主水管为蓄水池出口至喷淋管支路之间的连接管，主水管直径为PVC 90给水管，5-15个台座的输水管汇集至一处后设置三级沉降蓄水池，三级沉降蓄水池一般设置于5-15片梁中间位置，蓄水池进水口不高于主排水沟高程以利于收集各支路排水沟水流，收集水流经过三级沉降池过滤其中杂质后再由水泵进行循环用水喷淋养护。主管道与各支管路相连，主管与支管间用电池阀控制每个电池阀对应一个台座，主管路采用恒压水泵配合压力罐进行恒压供水。
3 恒压供水系统的设计安装
3.1 预制梁场水网布局
预制梁场的蓄水池一般应选择在梁场地势较高的位置，一般位于梁场外侧，蓄水容量根据待养护的台座个数设计确定，一般15个台座的预制场，储水池容量不小于15方，梁场的主水管应根据用水量确定，一般喷淋养护的预制梁场，主水管直径不小于90mm，沿梁场纵向布置为宜。在两列台座中间位置设置开口，用以连接养护主机用水或梁场压浆、清洗用水，开口直径一般采用50、63口径。必要时沿横向排水沟设置支水管，支水管直径采用50mm、63mm管为宜。横向排水管底面高程应低于地喷管底面高程以利于保护提盒中积水的排出。 3.2 恒压供水系统的技术要求及安装
自动恒压系统的组成：恒压水泵+压力控制仪+变频器+储压罐。
工作原理：在变频器上设置恒压水压0.30-0.45MPa，梁场水网上任意一个电池阀门打开用水，压力低于0.30MPa时，压力开关启动，恒压水泵得电启动工作，当压力超过0.45MPa，压力开关断开，恒压水泵失电停止工作。此恒压控制系统可保证梁场主给水管内始终保证0.30MPa以上的压力。
恒压供水系统安装在蓄水池出口处，两端以螺纹接口与PVC主水管连接，恒压供水系统的流量应大于梁场同时启动养护清洗、壓浆工作时候总的用水流量。一般采用一台养护系统主机的梁场恒压供水系统功率不小于30方/小时。
4 智能控制的设计
4.1 养护技术要求
（1）养护周期内平均湿度保证率为85%-90%，最低湿度不低于80%RH（85%RH）。
（2）养护周期内梁体表面温度控制最高不超过40℃（45℃）。
（3）冬季养护时温度低于5℃时停止启动。
（4）湿度高于95%RH时养护系统停止养护（阴雨天气湿度较大）。
4.2 养护控制条件
（1）温度低于5℃强制停止（在用户用水没有加热措施时）作为第1优先控制;
（2）梁体表面最高温度为第2优先控制：温度高于40℃（可设置）时，强制启动降温保湿;
（3）梁体表面湿度大于95%RH强制停止作为第3优先控制。（环境潮湿说明为阴雨天气，基本不需要喷淋养护）。
（4）最后以时间控制，通常一周的养护时间分为三个阶段设置：第1天为第一阶段;第2、3天为第二阶段;第4-7天及第7天以后为第三阶段。
第一阶段：白天间隔时间30min，晚上间隔时间60min;
第二阶段：白天间隔时间60min，晚上间隔时间120min;
第三阶段：白天间隔时间120min，晚上间隔时间240min;
5 数据监控
5.1 养护数据现场监控
在养护系统主机上设置人机交互界面-触摸屏或工业平板电脑，PLC-CPU通过MODBUS通讯接受到无线汇集终端采集到的温湿度数据后将数据输出给人机交互界面，在人机交互界面上显示每片梁实时的养护温度与养护湿度，并可下载或转存至移动储存设备。
首先确定待养护的台座，将该台座的养护输水管连接到主机的某一个通道上，将该通道对应的无线温湿度发射终端放置在待养护的混凝土梁板的有代表性位置的表面，在人机交互界面监测画面界面设置待养护的预制梁的梁号并确定，按下控制面板该通道对应启动按钮即可开始养护，在进行数据保存或转存后，生成数据表格中（根据梁号按时间顺序显示养护的温度与湿度）。
5.2 养护数据远程监控平台
在系统主机上设置GPRS通讯模块，安装GPRS数据卡，GPRS数据卡定时将养护温湿度数据发送至云服务器，云服务器将数据保存备用，在远程监视电脑上安装客户端程序，通过用户名与密码登录客户端可远程访问云服务器中的养护数据库，并可将云服务器中的数据下载至本地电脑，质量管理者可不去工地现场，远程进行养护施工质量的管理。
6 小结
（1）本文介绍了地喷式预制梁场混凝土智能养护系统技术原理-通过采用PLC程控技术与无线通讯技术，实现了智能化施工过程的控制以及信息化施工管理。
（2）本系统自动根据混凝土龄期、实施温湿度数据适时调节养护温湿度，保证了养护周期内混凝土的平均养护湿度和降低了不同时间段温度峰值差，有利于混凝土强度的发展与减少温度裂缝产生的几率。
（3）全过程智能化施工，一键即可完成养护施工全周期施工，杜绝了人为确定因素的干扰，降低了劳动强度，减少了人工的投入。
（4）养护数据实时采集与记录，规范了施工过程，为施工质量追溯提供了有效依据。
参考文献：
[1] 陈康军.水泥混凝土自动养护系统在桥梁工程中的应用研究[J].公路，2013（11）.
[2] 闵涛等.水泥混凝土自动养护系统的设计及关键技术研究[J].公路工程，2014（04）.
[3] 王志武.水泥混凝土蒸汽养护自动控制技术在长沙湾特大桥箱梁加工中的应用[J].公路工程，2013（02）.
[4] 戚得众.砼养护室温湿度自动控制系统研究[D].武汉湖北工业大学，2009.
（作者单位：中铁十局第三建设有限公司赣深铁路二项目部）
关键词：混凝土;智能养护;温湿度
混凝土的养护施工直接关乎混凝土强度的增长以及弹性模量的发展，养护过程可最终决定混凝土最终的质量优劣，传统的养护方式一般通过蓄水、刷涂养护剂、人工洒水、输送蒸汽来完成养护。蓄水养护方式用水量较大，且只能在有条件蓄水的地方使用;刷涂养护剂的效果当前尚未被行业普遍认可，应用范围不广，一般只是在难以保湿养护的局部区域使用;蒸汽养护一般只在冬季保温养护时或需要加快施工进度时使用，当前基于环境保护的要求，燃煤锅炉已禁止使用，而采用电气锅炉耗电量很大，经济性差;而目前使用最為广泛的仍然是自然保湿养护的方式，最传统的自然保湿养护方式即人工洒水来完成保湿养护，近年来，随着施工标准化、信息化、智能化程度的不断提升，各个工序比如预应力张拉、压浆等均已实现智能化施工，而养护一直延续传统的人工养护方式，效率低，效果差。当前业主、监理等质量管控方对混凝土的养护重要性的认识不断提升，很多项目在混凝土养护智能化的道路上也进行了一些探索，一些项目通过设置喷淋管路（悬挂或地埋的方式）和增压泵、定时器等通过人工定时开启电源或定时器定时启动等手段实现了混凝土的自动养护，此类方式养护未考虑混凝土的龄期、实时养护温湿度等条件，仅仅实现了定时完成喷淋施工，离真正智能化、信息化养护还有很大的差距。针对以上存在的不足，本文就地喷式智能养护的原理与实施过程进行了详细的阐述，通过无线温湿度检测与反馈以及对水化热速率的考虑通过程序运算真正实现了适时的养护，并将关乎养护效果的温度、湿度信息数据实时监测与记录，不仅实现了智能化施工，也实现了信息化的管理。
1 智能喷淋养生系统原理
预制梁场地埋式智能养护系统主要包含智能养护系统主机、恒压供水系统、养护管路系统、无线温湿度测试系统四大部分。
养护系统主机包含PLC控制器、调试变频器、节能水泵、压力测试计、温湿度测试仪、电磁阀门、无线温湿度汇集终端等主要元器件。
恒压供水系统包含压力泵、变频器、恒压罐等主要配件，用于给整个预制梁场提供恒压用水。
养护管路系统为：预埋在台座两侧用于养护预制梁腹板的PVC给水喷淋管及梁底养护的PVC给水喷淋管; 无线温湿度测试发射终端监测待养护的预制混凝土梁的温度与湿度并将监测数据发送至系统主机上的无线温湿度接受终端并传输给PLC并由PLC根据既定条件进行运算，并根据运输结果确定是否开启喷淋养护调节养护的温湿度（温湿度监测终端按照60s采集一次数据的频率进行数据采集），待一次养护结束后，无线温湿度测试终端再次监测温湿度条件有系统主机运算判断，符合设定养护的温度与湿度即停止喷淋，否则继续喷淋养护。整个过程监测-运算-启动-反馈四个步骤形成闭环回路。
2 赣深铁路光明梁场智能喷淋养生系统设计
2.1 光明城预制梁场概况
光明城制梁场位于光明城站左侧，梁场中心对应线路施工里程为DN422+250，占地面积约为130亩，共分制梁、存梁、装梁、生产保障、办公生活五大功能区;设置8个制梁台座，4个内模整备台座，4个钢筋绑扎台座，存梁区设置46个存梁台座，最大存储量80榀箱梁;主要承担本标段10座桥梁共339榀箱梁的生产任务，计划2020年8月底完成全部预制任务。
2.2 智能养生喷淋管路设计
2.2.1 预制梁腹板养护管路布设
喷淋管路制作及安装：在梁场建设初步完成后必须同步完成喷淋管路的铺设，支路采用PVC 50管进行支路供水，单片梁两侧及底板采用PVC 32管进行供水，每4m处设置一个摆臂喷头。为保证喷淋的正常使用，在每个摆臂喷头位置需设置固定底座，固定底座一般为30cm或50cm高，为保证喷淋效果底座需设置于两片梁中间位置，呈直线布设。为方便更换及维护喷头，喷头与管道之间采用1～1.5米长不锈钢软管进行连接。喷头底座平面设置排水孔以保障积水排出，喷头顶面齐平预制梁底部。
2.2.2 顶面及箱内养护
光明城预制梁场梁面采用蓄水养护，蓄水养护采用长2m*宽2cm*高8cm止水胶条沿箱梁顶面边缘四周圈成封闭蓄水区域，吊装孔、泄水孔位置在混凝土初凝前采用直径大于预留孔径3～4cmPVC管将其罩住，防止养护水从预留孔中排出，此方法蓄水养护范围覆盖全部箱梁顶面且易管理，不会出现局部混凝土未养护到的情况。
箱内养护采用雾化养护，箱内在养护过程中，内箱室顶面养护较为困难，保湿效果不明显。雾化养护是由一台雾化机及梁端封堵板配合使用的养护设备。雾化养护相比传统喷淋养护操作更为简单、节能环保、效率高，水源节约在40%以上。每孔梁加湿时间仅1小时即可达到90%以上。
2.2.3 养护主管路安装
养护主水管为蓄水池出口至喷淋管支路之间的连接管，主水管直径为PVC 90给水管，5-15个台座的输水管汇集至一处后设置三级沉降蓄水池，三级沉降蓄水池一般设置于5-15片梁中间位置，蓄水池进水口不高于主排水沟高程以利于收集各支路排水沟水流，收集水流经过三级沉降池过滤其中杂质后再由水泵进行循环用水喷淋养护。主管道与各支管路相连，主管与支管间用电池阀控制每个电池阀对应一个台座，主管路采用恒压水泵配合压力罐进行恒压供水。
3 恒压供水系统的设计安装
3.1 预制梁场水网布局
预制梁场的蓄水池一般应选择在梁场地势较高的位置，一般位于梁场外侧，蓄水容量根据待养护的台座个数设计确定，一般15个台座的预制场，储水池容量不小于15方，梁场的主水管应根据用水量确定，一般喷淋养护的预制梁场，主水管直径不小于90mm，沿梁场纵向布置为宜。在两列台座中间位置设置开口，用以连接养护主机用水或梁场压浆、清洗用水，开口直径一般采用50、63口径。必要时沿横向排水沟设置支水管，支水管直径采用50mm、63mm管为宜。横向排水管底面高程应低于地喷管底面高程以利于保护提盒中积水的排出。 3.2 恒压供水系统的技术要求及安装
自动恒压系统的组成：恒压水泵+压力控制仪+变频器+储压罐。
工作原理：在变频器上设置恒压水压0.30-0.45MPa，梁场水网上任意一个电池阀门打开用水，压力低于0.30MPa时，压力开关启动，恒压水泵得电启动工作，当压力超过0.45MPa，压力开关断开，恒压水泵失电停止工作。此恒压控制系统可保证梁场主给水管内始终保证0.30MPa以上的压力。
恒压供水系统安装在蓄水池出口处，两端以螺纹接口与PVC主水管连接，恒压供水系统的流量应大于梁场同时启动养护清洗、壓浆工作时候总的用水流量。一般采用一台养护系统主机的梁场恒压供水系统功率不小于30方/小时。
4 智能控制的设计
4.1 养护技术要求
（1）养护周期内平均湿度保证率为85%-90%，最低湿度不低于80%RH（85%RH）。
（2）养护周期内梁体表面温度控制最高不超过40℃（45℃）。
（3）冬季养护时温度低于5℃时停止启动。
（4）湿度高于95%RH时养护系统停止养护（阴雨天气湿度较大）。
4.2 养护控制条件
（1）温度低于5℃强制停止（在用户用水没有加热措施时）作为第1优先控制;
（2）梁体表面最高温度为第2优先控制：温度高于40℃（可设置）时，强制启动降温保湿;
（3）梁体表面湿度大于95%RH强制停止作为第3优先控制。（环境潮湿说明为阴雨天气，基本不需要喷淋养护）。
（4）最后以时间控制，通常一周的养护时间分为三个阶段设置：第1天为第一阶段;第2、3天为第二阶段;第4-7天及第7天以后为第三阶段。
第一阶段：白天间隔时间30min，晚上间隔时间60min;
第二阶段：白天间隔时间60min，晚上间隔时间120min;
第三阶段：白天间隔时间120min，晚上间隔时间240min;
5 数据监控
5.1 养护数据现场监控
在养护系统主机上设置人机交互界面-触摸屏或工业平板电脑，PLC-CPU通过MODBUS通讯接受到无线汇集终端采集到的温湿度数据后将数据输出给人机交互界面，在人机交互界面上显示每片梁实时的养护温度与养护湿度，并可下载或转存至移动储存设备。
首先确定待养护的台座，将该台座的养护输水管连接到主机的某一个通道上，将该通道对应的无线温湿度发射终端放置在待养护的混凝土梁板的有代表性位置的表面，在人机交互界面监测画面界面设置待养护的预制梁的梁号并确定，按下控制面板该通道对应启动按钮即可开始养护，在进行数据保存或转存后，生成数据表格中（根据梁号按时间顺序显示养护的温度与湿度）。
5.2 养护数据远程监控平台
在系统主机上设置GPRS通讯模块，安装GPRS数据卡，GPRS数据卡定时将养护温湿度数据发送至云服务器，云服务器将数据保存备用，在远程监视电脑上安装客户端程序，通过用户名与密码登录客户端可远程访问云服务器中的养护数据库，并可将云服务器中的数据下载至本地电脑，质量管理者可不去工地现场，远程进行养护施工质量的管理。
6 小结
（1）本文介绍了地喷式预制梁场混凝土智能养护系统技术原理-通过采用PLC程控技术与无线通讯技术，实现了智能化施工过程的控制以及信息化施工管理。
（2）本系统自动根据混凝土龄期、实施温湿度数据适时调节养护温湿度，保证了养护周期内混凝土的平均养护湿度和降低了不同时间段温度峰值差，有利于混凝土强度的发展与减少温度裂缝产生的几率。
（3）全过程智能化施工，一键即可完成养护施工全周期施工，杜绝了人为确定因素的干扰，降低了劳动强度，减少了人工的投入。
（4）养护数据实时采集与记录，规范了施工过程，为施工质量追溯提供了有效依据。
参考文献：
[1] 陈康军.水泥混凝土自动养护系统在桥梁工程中的应用研究[J].公路，2013（11）.
[2] 闵涛等.水泥混凝土自动养护系统的设计及关键技术研究[J].公路工程，2014（04）.
[3] 王志武.水泥混凝土蒸汽养护自动控制技术在长沙湾特大桥箱梁加工中的应用[J].公路工程，2013（02）.
[4] 戚得众.砼养护室温湿度自动控制系统研究[D].武汉湖北工业大学，2009.
（作者单位：中铁十局第三建设有限公司赣深铁路二项目部）