混凝土預(yù)制構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝的探討

馬玉錳

北京福安建材有限公司

混凝土預(yù)制構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝的探討

馬玉錳

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隨著社會(huì)的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，裝配式結(jié)構(gòu)成為目前混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的新方向，也成為今后國(guó)家重點(diǎn)推廣和應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式。裝配式結(jié)構(gòu)中最重要的就是混凝土預(yù)制構(gòu)件，工廠化的生產(chǎn)能大大提高混凝土外觀質(zhì)量，并對(duì)其結(jié)構(gòu)性能可以嚴(yán)格把控，同時(shí)混凝土預(yù)制構(gòu)件還具有能極大程度上改善施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件、節(jié)約原材料、加快施工速度、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。混凝土預(yù)制構(gòu)件到了冬季，氣溫降低就影響了混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)效率及質(zhì)量。為了解決這些問(wèn)題我們就引入了蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝，蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝為低溫環(huán)境下混凝土預(yù)制構(gòu)件高質(zhì)量的生產(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用。

混凝土預(yù)制構(gòu)件；蒸汽養(yǎng)護(hù)；工藝；探討

1 對(duì)蒸汽養(yǎng)護(hù)的工藝進(jìn)行分析

在建筑工程混凝土施工中，新成型的混凝土主要是由骨料、水泥顆粒、氣相液相等等材料組成的一種混合物，充水毛細(xì)孔在固相和氣相之間作為連接，水泥顆粒和用水量的多少影響了毛細(xì)孔的最終數(shù)值。

(1)在進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)操作時(shí)混凝土容易發(fā)生體積膨脹現(xiàn)象，其主要的原因是由于混凝土的內(nèi)部液相和氣相受到蒸汽的作用才產(chǎn)生的。混凝土中各組成成分會(huì)因?yàn)槭軣岫w積膨脹，各組的成分具有不同的體積膨脹系數(shù)，例如，固體物質(zhì)膨脹系數(shù)小于水的膨脹系大概是10倍左右，而氣相的膨脹系數(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)更大一些，它超過(guò)了固體物質(zhì)膨脹系數(shù)的100倍左右。其中最主要的是當(dāng)混凝土中的游離水和空氣在受到蒸汽作用后產(chǎn)生熱量，其體積會(huì)慢慢變大，進(jìn)而引起混凝土的體積產(chǎn)生變大和膨脹現(xiàn)象。在新成型的混凝土預(yù)制構(gòu)件中，毛細(xì)孔的尺寸均不完全相同，大小各異。通過(guò)大量的理論數(shù)據(jù)演算后得到如下結(jié)論：水灰比為0.4時(shí)，毛細(xì)孔的平均直徑為4.2×10-4cm。

(2)通過(guò)對(duì)蒸汽膨脹的理論進(jìn)行一系列的計(jì)算，混凝土的體積會(huì)增長(zhǎng)97%，其主要是由液相和氣相的影響而產(chǎn)生，因此說(shuō)，新成型的混凝土當(dāng)受到蒸汽加熱后，液相和氣相對(duì)其結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生比較大的危害和損傷。這些液相和氣相和在蒸汽加熱膨脹后會(huì)大大影響混凝土的內(nèi)部孔隙概率，嚴(yán)重影響和破壞混凝土的耐久性和物理力學(xué)的性能。新成型的混凝土由于受熱而產(chǎn)生蒸汽時(shí)，氣相和液相就會(huì)自由膨脹。由于氣相和液相的膨脹會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)松散，孔隙率增加。在預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的生產(chǎn)和制造的過(guò)程當(dāng)中,我們首先需要選取樣板來(lái)制作混凝土的試驗(yàn)樣品,制作后需要靜止放置五個(gè)小時(shí)左右，等混凝土的試驗(yàn)樣品達(dá)到一定的冷凝程度后再送到80℃左右的養(yǎng)護(hù)池進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)處理。試驗(yàn)樣品的放置靜養(yǎng)過(guò)程非常關(guān)鍵，如果沒(méi)有按照要求處理就被直接的放到養(yǎng)護(hù)池進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，那么就會(huì)造成試件表面產(chǎn)生饅頭狀的發(fā)泡層。因此說(shuō)，我們一定要充分的了解和把控混凝土受熱時(shí)的物理變化過(guò)程和混凝土的硬化過(guò)程，這樣才能夠有效提升混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)的工藝水平，最終達(dá)到提升混凝土生產(chǎn)和制造的高效率。

2 蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝對(duì)水泥水化生成物的影響分析

在大部分技術(shù)論著中，人們都認(rèn)為在規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的混凝土硬化過(guò)程和混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中所引起的水化產(chǎn)物之間沒(méi)有什么區(qū)別。因?yàn)榘殡S著溫度的逐步升高，只是化學(xué)反應(yīng)速度被加速提高了，其他方面是沒(méi)有被影響到的。當(dāng)溫度達(dá)到80攝氏度時(shí)，其水化的速度會(huì)增加很多倍，所以在實(shí)際的制造操作中，混凝土管樁的初步養(yǎng)護(hù)過(guò)程中都是在80攝氏度左右才進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的，而我們所得到的實(shí)際結(jié)果也佐證了以上的理論是正確的。但是，有一個(gè)問(wèn)題就是混凝土的強(qiáng)度在蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下較低于混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度，產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的原因是由于受新生物的分散的影響，那么混凝土的硬化強(qiáng)度就會(huì)出現(xiàn)變化，水化反應(yīng)時(shí)的溫度越高，生成的新生物分散程度就會(huì)越低，從而造成了混凝土強(qiáng)度的降低。

3 蒸汽養(yǎng)護(hù)智能系統(tǒng)的技術(shù)原理

混凝土智能化蒸汽養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)按程序設(shè)定自動(dòng)執(zhí)行蒸汽養(yǎng)護(hù)的工藝流程、保證蒸汽養(yǎng)護(hù)各個(gè)階段的溫度與濕度要求。它是由一臺(tái)主機(jī)、多臺(tái)養(yǎng)護(hù)從機(jī)、無(wú)線溫濕度測(cè)試終端、養(yǎng)護(hù)終端(養(yǎng)護(hù)棚架及蒸汽管路)等四大部分組成。每臺(tái)養(yǎng)護(hù)主機(jī)或從機(jī)都配有一套對(duì)應(yīng)的無(wú)線溫濕度測(cè)試終端，主機(jī)中央控制器根據(jù)每個(gè)無(wú)線溫濕度終端監(jiān)測(cè)的溫濕度數(shù)據(jù)自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)算并判斷其對(duì)應(yīng)的養(yǎng)護(hù)主機(jī)是否啟動(dòng)(或停止)，通過(guò)蒸汽養(yǎng)護(hù)管路對(duì)養(yǎng)護(hù)棚架內(nèi)輸送蒸汽。

智能蒸汽養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)技術(shù)原理圖

4 蒸汽養(yǎng)護(hù)的工藝流程

(1)預(yù)養(yǎng)期也叫作靜停期,是將混凝土預(yù)制構(gòu)件在澆筑完成后放置在室溫下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的過(guò)程。混凝土預(yù)制構(gòu)件中的固體顆粒在重力作用下會(huì)下沉，內(nèi)部氣泡會(huì)向外擴(kuò)散，這樣做能夠使得內(nèi)部氣體順利排放出去，并且能夠提高水泥在蒸汽養(yǎng)護(hù)前的水化程度,使水泥能夠具有一定的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在這一階段，初始強(qiáng)度一般應(yīng)控制在0.4～0.5MPa。

(2)升溫期在蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝操作過(guò)程中對(duì)混凝土性能的影響非常重要,產(chǎn)生的放氣現(xiàn)象能夠引起顯著的破壞作用。當(dāng)混凝土預(yù)制構(gòu)件受到蒸汽養(yǎng)護(hù)后，其在混凝土預(yù)制構(gòu)件的表面會(huì)立馬的冷卻和凝結(jié)，然后就會(huì)產(chǎn)生冷凝水膜的現(xiàn)象并且會(huì)立即產(chǎn)生冷凝熱蒸汽，在這個(gè)時(shí)候，氣體和水分就會(huì)在混凝土的內(nèi)部進(jìn)行傳輸，將一些孔都慢慢的連接起來(lái)，從而形成了定向的孔縫，然后混凝土的體積就會(huì)迅速的膨脹和增大。由于混凝土的初始結(jié)構(gòu)在升溫期，那么它的強(qiáng)度就會(huì)比較低，其內(nèi)應(yīng)力還沒(méi)有形成，這時(shí)候混凝土的預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)就容易受到外界的傷害。一般情況下，由于一些混凝土的結(jié)構(gòu)，比如混凝土的孔隙率會(huì)慢慢增多、產(chǎn)生體積增大等等缺陷，其大多數(shù)是在升溫的階段產(chǎn)生的,所以說(shuō)，我們對(duì)于升溫的速度要求比較嚴(yán)格，速度不能夠過(guò)快。最好是能夠分段的進(jìn)行升溫，就是先慢慢的升溫，然后再一點(diǎn)一點(diǎn)的加快升溫，這樣才能夠大大降低液相和氣相出現(xiàn)熱膨脹后產(chǎn)生的破壞性影響。

(3)混凝土預(yù)制構(gòu)件強(qiáng)度增長(zhǎng)的重要時(shí)期是恒溫期，在這個(gè)階段，我們需要注意不要設(shè)定保溫的溫度過(guò)高，因?yàn)檫@樣會(huì)影響其強(qiáng)度的增長(zhǎng)，所以，在這個(gè)階段我們盡量不要提升混凝土預(yù)制構(gòu)件的恒溫養(yǎng)護(hù)的溫度。

這個(gè)時(shí)候，水泥的水化反應(yīng)會(huì)比較的劇烈，而混凝土中的微管多孔結(jié)構(gòu)已經(jīng)慢慢的產(chǎn)生。由于水泥的水化熱反應(yīng)會(huì)造成混凝土的內(nèi)部溫度在一定時(shí)間內(nèi)超出介質(zhì)溫度，其內(nèi)部的水分、氣體都會(huì)繼續(xù)的產(chǎn)生膨脹，但是這個(gè)階段的混凝土預(yù)制構(gòu)件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度已經(jīng)慢慢的加強(qiáng)了。伴隨著水化的進(jìn)行，減縮也在增加，這些因素都能夠幫助混凝土預(yù)制構(gòu)件抵御不利因素的影響。

(4)在降溫的時(shí)期，混凝土的預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)就會(huì)慢慢的定型，這時(shí)候混凝土的內(nèi)部所發(fā)生的變化主要是由于混凝土內(nèi)外的溫差、體積的收縮、水分的汽化、拉應(yīng)力大學(xué)而造成的。降溫期降溫速度的合理選擇要依據(jù)混凝土預(yù)制構(gòu)件的尺寸大小選擇，如若不然，一旦降溫速度太快就會(huì)造成混凝土預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)生的收縮和拉應(yīng)力過(guò)大，進(jìn)而致使混凝土預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)生微裂縫。蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝流程的的四個(gè)階段都是非常重要的，四個(gè)環(huán)節(jié)都不能忽視，缺一不可，它們都能夠直接影響到混凝土預(yù)制構(gòu)件的外觀質(zhì)量和結(jié)構(gòu)性能。

5 對(duì)混凝土預(yù)制構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝的后期維護(hù)進(jìn)行分析

蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝的后期養(yǎng)護(hù)十分重要，要求盡量堆放在室內(nèi)，避免風(fēng)吹日曬，如條件無(wú)法滿足而只能露天堆放時(shí)，應(yīng)用覆蓋保護(hù)，防止表面水分散失過(guò)快而引起的體積收縮增大。與此同時(shí)由于混凝土預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部溫度變化比較小隨之而來(lái)的收縮也會(huì)較小，因此表面的收縮變形程度受到內(nèi)部混凝土收縮變成程度的制約，就極易產(chǎn)生拉應(yīng)力，進(jìn)而造成混凝土預(yù)制構(gòu)件表面產(chǎn)生縱橫交錯(cuò)的干縮裂縫。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)混凝土預(yù)制構(gòu)件的傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)工藝在冬季氣溫較低的情況下，養(yǎng)護(hù)操作過(guò)程不規(guī)范、不精細(xì)的問(wèn)題，提出并分析研究了智能蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝技術(shù)，用于混凝土預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護(hù)的新方法，并闡述了智能蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝的技術(shù)原理和此項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際施工操作過(guò)程中的工藝流程及注意事項(xiàng)。我們要從實(shí)際出發(fā)，才能做到切實(shí)可行，并在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷完善和提高。

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