根據目前地鐵管片蒸汽養護技術，分析了蒸汽養護對地鐵管片混凝土強度的影響。針對目前地鐵管片蒸汽養護能耗大、時間長的現象，提出了改進途徑。
0的前言
管片是壹種預制混凝土襯砌(通常由若幹片按照壹定方式拼裝成環)，主要用於修建地鐵或大型汙水管道等。在隧道開挖過程中，管片主要起支撐和防水作用。
蒸汽養護是利用外加熱源加熱混凝土，加速水泥水化反應和內部結構形成，從而加速混凝土硬化的壹種方法，目的是縮短模板周轉周期，提高產量。地鐵管片的養護方式壹般是常壓蒸汽養護，養護制度基本分為預養護(Y)、加熱(S)、恒溫(H)、冷卻(J)四個階段。
目前地鐵管片蒸汽養護過程中存在的主要問題有:養護期間，罩內空氣的熱交換強度不夠，對於壹些較大的管片，容易造成同壹管片不同部位受熱不均勻；蒸汽能量利用率低，能耗高；目前地鐵管片蒸汽養護往往采用線性加熱方式(即以壹定的升溫速率升至最高溫度)，存在養護時間長的缺點。
通過養護的4個階段，分析了蒸汽養護對管片混凝土強度的影響因素，並對養護制度的改進提出了建議。
1地鐵管片維修技術及各階段對地鐵管片的影響。
1.1潛伏期
壹般來說，是指地鐵管片澆築成型到供暖前靜止停放時間的這段時間。預養護階段的作用是在熱養護開始前提高水泥的水化程度，使混凝土具有必要的初始結構強度，從而增強混凝土在加熱期對結構破壞的抵抗能力。混凝土制品預養護時間越長，混凝土的初始結構強度越大，蒸汽養護後混凝土制品的內部損傷越小。但預固化期不宜過長，否則會影響生產周期。這裏有壹個最佳的預固化期。著名混凝土專家吳忠偉教授指出，最佳預養護期是混凝土強度達到0.39 ~ 0.49 MPa所需的時間[1]。
1.2采暖期
固化設備中介質的溫度從初始溫度上升到恒溫的時間稱為加熱期。混凝土的結構破壞主要發生在加熱階段，主要表現為粗孔體積增大，氣液相數量增多。升溫速度越快，對混凝土的損傷越大。地鐵管片養護升溫速度不超過25℃/h，最高溫度不超過55℃。
1.3恒溫周期
恒溫期是混凝土強度的主要增長期。混凝土在恒溫下的硬化速度取決於水泥種類、水灰比和恒溫條件。影響恒溫時間的因素有水泥品種、水泥強度等級、預養護時間、升溫速率和恒溫[1]。水灰比越小，混凝土硬化越快，恒溫時間越短。恒溫時間不壹定好，可能會出現強度波動。
1.4冷卻期
介質溫度從恒溫下降到產品允許提升溫度的時間稱為冷卻期。降溫期間，地鐵管片內部水分蒸發，同時產生收縮和拉應力。如果降溫速度過快，地鐵管片會產生過大的收縮應力，導致地鐵管片表面出現裂縫、疏松等結構性破壞，甚至引發質量事故。冷卻期間的結構損傷與冷卻速度、混凝土強度、產品的表面模量(表面積與體積比)和鋼筋有關[1]。強度低、表面模量小、增強體少的產品要慢慢冷卻。有關最大冷卻速度，請參考表1。
2影響蒸汽養護地鐵管片強度的因素
2.1水泥礦物組成
水泥中C3S在水化初期水化速度較快，C3S含量在45% ~ 60%之間，有利於管片初始結構的形成，可縮短管片預養護時間。在蒸汽養護過程中，水泥中C2S的強度增長較快，形成的結構孔也較低，但強度絕對值不高，所以含量不宜過高。如果砌塊的耐久性高，可以選擇高C2S含量的水泥。水泥中C3A的含量壹般為4%~5%，過高會影響管片的後期強度。C4AF的含量應控制在10% ~ 15%之間，含量達到20%時強度會明顯降低。
2.2外加劑
蒸汽養護混凝土和自然養護混凝土對外加劑的要求不同。混凝土中不宜加入引氣劑，否則會造成管片外表面的膨脹和疏松。選擇蒸養混凝土外加劑的總原則是要有能促進水泥水化、含氣量低、減水率高的早強外加劑。
2.3礦物摻合料
礦渣和粉煤灰具有良好的蒸汽養護適應性，可以降低混凝土的水化熱及絕對溫度，減少蒸汽養護產生的裂縫數量[3]。地鐵管片混凝土強度壹般為C50，礦物摻合料壹般控制在20%左右，低鈣二級灰壹般適用於粉煤灰。
2.4用水量
壹定量的水是保證水泥正常水化和混凝土拌合物和易性的重要條件，但水在濕熱養護時會給混凝土結構帶來破壞。由於水的熱膨脹和熱介質的遷移，混凝土的孔隙率會增加。因此，用水量對混凝土結構的形成、強度等性能影響很大。低水灰比不僅有助於強度的快速增長，還能提高密實度，形成高質量的混凝土。
3.維護方法的改進
改善固化工藝的方法有很多，如合理的預固化、變速加熱、改善固化條件等。
3.1變速加熱和分階段加熱固化法
線性加熱是壹種常見的加熱系統，用於大氣壓下的濕熱固化。這種體系的缺點是蒸養時間過長，是壹種被動抑制升溫速率的方法。筆者認為變速加熱系統是合理的，可以在較低的溫度下逐漸提高混凝土的強度，在能夠承受濕熱的破壞後，再迅速升溫至最高溫度。這種方法在溫度低的時候會更有效。比如手控供汽，1 ~ 2小時可升溫至20 ~ 35℃，1 ~ 2小時可保溫，然後迅速升溫至最高溫度。這種方法可以大大削弱混凝土結構的損傷，減少預養護時間，從而減少蒸汽養護時間。實線為變速加熱線，虛線為直線加熱線。變速加熱(實線所示)預孵育時間2h，然後2h加熱至35℃，恒溫65438±0h，然後快速加熱至50℃，恒溫2h，最後冷卻至65438±00℃。與線性加熱相比，變速加熱減少了預培養時間65438±0h，總時間也減少了65438±0h。
3.2熱介質定向循環固化方法
熱媒定向循環濕熱固化是對加熱方式的壹種改進，由於在加熱期間加快了熱交換而加快了加熱速度，所以在使用時必須控制加熱速度[2]。
這種方法的實質是使蒸汽養護罩內的混合氣體定向強制流動，從而改變罩內蒸汽的靜止狀態和換熱強度，達到均勻養護、縮短周期、節約能源的目的。
這壹過程的特點之壹是通過提高蒸汽通過閥門噴嘴的速度來獲得強制流動的驅動力，即噴嘴既是蒸汽噴射的通道，又是實現混合氣體定向循環流動的關鍵設施。上部集氣管應位於固化罩上部的2/3處，其上的噴嘴應朝下；下集氣管可在蓋底以上1/3，管口朝上。拉瓦爾管是壹種漸縮漸擴管，可根據鍋爐每小時蒸發的蒸汽量和車間蒸汽養護罩的數量來確定。通常，閥噴嘴可以布置在上方和下方。
3.3地鐵管片自然養護方法
在高溫季節，可以利用水泥水化放熱反應，不用蒸汽養護，進行自然養護。為了充分利用水泥的水化熱，必須在積水後的地鐵管片上放置蒸汽養護罩。密封越好，熱量損失越少，固化時間越短。例如，我們假設如下維護參數:氣溫5℃，加熱時間3h，恒溫時間2h，冷卻時間2h，加熱速度15℃/小時，最高恒溫50℃，最低溫度25℃。地鐵區間溫度與時間的乘積ε(度-時間乘積)可按下式近似計算:
ε= 0.5(t 1 T2)×τ1 T2×τ20.5(t2t3)×τ3
=0.5(550)×350×20.5(5025)×2
= 257.5℃小時
其中t1、t2、t3分別為加熱開始、恒溫、冷卻結束時的溫度；τ1，τ2，τ3分別是加熱，恒溫，冷卻的時間。
同樣，如果溫度-時間乘積為257.5℃h，我們假設平均天氣溫度為25℃，t1=t2=t3=30℃(水泥的水化熱可以使地鐵管片平均溫度高於平均溫度，如果高於5℃)，那麽代入上式就可以求出τ 1τ 2τ 3 ? 8.6h。這個例子。
4結論
(1)要充分認識到地鐵管片養護系統各階段對蒸汽養護管片的影響。最佳的預餵期往往容易被大家忽視，所以這個階段要引起足夠的重視。管片蒸汽養護最重要的影響階段是加熱和冷卻階段，這是減少管片表面龜裂紋和保證管片內部質量的重要階段。
(2)除合理確定養護制度外，還應註意混凝土中的原材料組成、外加劑、摻合料和水灰比對蒸養混凝土強度和分段質量的影響。原材料中各組分應在合理的比例內，否則不利於混凝土強度的發展。在混凝土中摻入壹定量的礦渣粉或粉煤灰有利於蒸養管片的質量，低水灰比的混凝土更適合蒸養管片。
(3)分段養護方式方面，有很多改進方法，比如根據妳的實際需要分階段升溫，改進蒸汽養護設備，或者在高溫季節采用自然養護方式，減少蒸汽養護時間和能耗。
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