小型混凝土预制构件全干法养护技术研究.pdf

2 0 1 3年 第 1 1 期 1 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 01 3 No 1 l No v e mbe r 小型混凝土预制构件全干法养护技术研究 赵 桐 ， 张晋绪 ， 丁卫清 ， 刘金 陵 。 ， 蔡 荣 ( 1 南京 工业 大学力 学部 ， 2 1 0 0 0 9 ； 2 江苏 省送变 电公 司 ， 南 京 2 1 1 1 0 2 ； 3 南京 金酃天 承科技 有 限公 司 ， 2 1 1 1 0 6 ； 4 江苏 省 电力 建设第 一 工程公 司 ， 南京 2 1 0 0 2 8 ) 摘要 ： 对预制混凝土构件 生产线全干法养护技 术进行 了分析研究。通过分析试验数据 确定了预制构件入养护 窑的时间、 干养时间、 自然养护时间等参数 ， 有 效保证 了预制混凝土构件 的成型质量。 关键 词 ： 小型混凝土构件：全干法养护 ：生产线；养护时间；成型质量 Ab s t r a c t ： T h e d r y h e a t i n g c u ri n g t e c h n o l o g y f o r p r e f a b ric a t e d c o n c r e t e e l e me n t s i s a n a l y z e d By a n a l y z i n g t h e e x p e r i me n t a l d a t a ， t h e p a r a me t e r s s u c h a s t h e t i me f o r p r e f a b r i c a t e d c o mp o n e n t s i n t o t h e c u rin g k i l n， t h e t i me for d ry c u rin g， a n d t h e t i me for n a t u r a l c u ri n g a r e d e t e r mi n e d ， w h i c h e n s u r e s t h e f o r mi n g q u a l i t y o f p r e f a b ri c a t e d e o n e r e t e e l e me n t s Ke y wo r d s ： S ma l l c o n c r e t e e l e me n t s ； D ry h e a t i n g c u ri n g ； P r o d u c t i o n l i n e ； Cu r i n g t i me ； Mo l d i n g q u a l i t y 中图分类号 ： T U 5 2 8 7 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 1 1 3 6 一 O 3 0前 言 近年来， 混凝土构件工厂化预制 、 机械化施工在 国内迅速发展 1 。混凝土构件生产企业采用全套混 凝土搅拌 、 浇筑 、 传输 、 养护 、 出窑等 自动化生产流 水线 ， 以满足多品种 的混凝土预制构件生产和成品 质量控制的要求。在 自动化生产线上 。 如采用湿热 养 护工 艺 ，提 供蒸 汽 的锅 炉设 备 有 时不 易 实现 ， 采 用 锅炉设 备也 不经 济和环 保 。 江苏某混凝土预制构件厂采用 了空气能全 干 法养护技术 ，在窑 内养护及脱模后养护 中不增湿。 通过对混凝土构件养护过程中的人窑的时间、 养护 时间、 温度控制等进行研究分析 ， 确定科学合理的 养护流程并加 以严格控制 ， 保证了混凝土预制产品 的质量 。 1 全 干法 养护理 论基础 混凝土养护的三要素是介质 的温度 、 湿度及养 护延续时间 2 。在预制混凝土构件生产 中， 达到要求 的脱 模 强 度 所 必需 的养 护 时 间 占整个 生 产 周期 的 比重最大 ， 通常在 1 0 1 8 h左右。因此 ， 如何缩短构 件 的养护时间 ， 提高整个预制厂的生产效率 ， 就成 了预制厂和各有关科研单位普遍重视的问题。混凝 土预制构件的湿热养护 早在一百年前 已开始研究 应用 ， 但我国在解放后才得到 比较迅速的发展。 全干法 养护是指利用热空气介质在养护窑 内 流动 。 达到混凝土加热养护 的 目的 。 是一种不 以水 蒸 汽为传热介质的养护方式 ， 在养护过程 中， 混凝 土不增 湿 一 3 6一 目前，国内混凝土预制构件的热养护方法 已由 传统的湿热养护发展到采用全干法养护。养护手段 由以往间歇式养护发展到使用机械化连续作业的立 式蒸养窑养护 ， 养护时间由过去长达十几个小时缩 短到 6 8 h 。从生产线设备投入角度分析 ， 湿热养护 需 要对养 护室加 湿 ， 增 加 了生产成 本 。 全干法养护主要采用热空气 。改变混凝土的热 养 护 条 件 在生 产 实 践 中显 示 出很 多 优 点 ： 制 品表 面平整 、 生产周期缩短及热耗降低 。迟培云等 1 对混 凝 土 的干 一 湿养 护法 的机 理进 行 了研 究 ，从 混 凝土 的强度和收缩性进行分析 。 获得了如下结论 ： 干一 湿 养护法存在“ 临界干热强度” 和“ 最佳干热期 ” ， 最佳 干热期为 2 5 h 。 以此为理论基础 ， 通过收集 、 分析讨论 ， 综合考 虑生 产成 本 和可操 作 性 。 确定 以全 干法 养 护安 排生 产 流水 线 。 预制 构件 混凝 土全干 法养 护技术研 究需 要解决 以下问题： 确定构件入窑时间， 根据不同的人窑时 间确定养护温度控制的方案； 科学合理地安排养 护流程 ， 既要使产品达到使用功能要求， 又要尽量简 化操作流程 ， 提高生产效率 ， 节约生产成本 ； 采用 全干法养护 ， 养护时间控制在 6 8 h左右 ， 需要验证 采用该养护方法混凝 土性能指标是否满足使用功 能要求； 采用合理的养护条件， 确保产品的外观质 量和耐 久性 。 2生产 线参数试 验 厂家生产线建成后 制作产品小样 ，进行试生 赵 桐 ， 张晋绪 ， 丁卫清， 等 小型混凝土预制构件全干法养护技术研究 产 ， 以分析产品人窑、 干养护的合理的时间节点 ， 分 析影 响混 凝 土预 制 构件 成 品 质量 的主 要 因素 ： 混凝 土的配合 比、 混凝土坍落度 、 全干法养护各节点 ( 预 热静养 、 升温养护 、 恒温养护 、 降温养护 ) 的时间控 制。升温和降温的温度梯度1 5 h 。 混凝 土 构件 混凝 土设 计 强度 为 C 3 0 ，水泥 采用 P 5 2 5级硅酸盐水泥 ： 砂为 中粗河砂 ； 石子为 5 2 0 mm级配碎石 夕 加剂采用聚羧酸高效减水剂。 考 虑到混凝土构件外观观感 水泥用量可适量放大。 按照设计的混凝土配合 比， 混凝土坍落度控制在 9 l O e m。 经 过 分 析 ， 考 虑 在 不 同 的混 凝 土 配合 比 、 预 热 静养时间 、 升温养护时间、 恒温养护时间 、 降温养护 时 间的情 况 下 ， 制 作产 品小 样 ， 进行 编 号 ， 在 厂 家 生 产线进行试生产 、 养护 、 出窑 ， 按规定进行 自然养护 后 ， 进行观感得分评价 ， 进而确定出最优参数 。技术 小组通过分析文献资料 ，结合厂家 的经验数据 初 步选定 的参数值和试验编号见表 l 。 表 1 各 参数项 目拟定试 验值和试验编号 为 了简化试验流程 ，根据现有的研 究理论 ， 将 养护时间控制在 6 8 h左右 ， 把静养、 升温 、 恒温 、 降 温的时间排列组合 。 凡在满足养护控制 时间的范围 内， 均考虑作为试验对象。经过排列组合进行筛选 ， 在 4 0 0 5 0 0 m i n左右 的养护时间范围内 ，选定有代 表性 的试验组 。 最终确定 8组作为试验对象 。按规 定在养护生产线养护结束后 ， 常温静置 自然养护 7 d 后 ( 自然 养 护 温度 1 5 2 O o C) ， 进 行 产 品 外 观 结 果 评 价 ， 统计结果见表 2 。 对 生产 线试 验结 果进 行分 析 ， 得 出以下 结论 ： 表 2 试验参数组合及观感评价 ( 1 ) 配 1的观感评价普遍高于配 2 ， 表明配 1的 各项性能优于配 2 。 因此 ， 决定采用配 1 作为生产流 水线 的配 合 比。 ( 2 ) 分析观感评价情况 ， 表 2第 5组的试验数据 为最佳参数组合 ，生产线时间节点取静养 1 2 0 m i n 、 升 温 养 护 6 0 m i n 、恒 温 养 护 1 5 0 mi n 、降 温 养 护 1 2 0 mi n ， 总计养护时间为 4 5 0 m i n 。 3实验 室试验 分析 确定 了混凝土 的配合 比和各养护 阶段的时间 后 ， 需要验证养护过程的混凝土强度是否满足要求 。 在厂家制作混凝土试块 。 分组分批送至试验室养护 箱进行养护。 3 1 全 干法养 护 和标 准养 护对 比 用 全干法 养 护和标 准养 护对 照 比较 试验 检 验 混凝土在不同条件下的强度增长情况 。 按配 1的配合 比制作混凝土试块 ，按不 同方式 养 护 ， 进 行抗 压强 度试 验 ， 试 验结 果见 表 3 。 表 3不同养护方式混凝 土试块 的抗压强度 注： 自然养护温度： 1 5 2 0 C； 标准养护温度： ( 2 0 + 2 ) C。 养护节点时间采用上文所确定的最佳参数组合、， 全干法共计养护时间为 4 5 0 mi n 。 试 验 结果表 明 ： ( 1 ) 全干法养护完成后 ， 达到强度标准值的 8 9 强度增长很快 。 满足产品出窑后打包 、 吊运的强 度要 求 ： ( 2 ) 考虑到早期混凝土各项性能尚未稳定 ， 在混 凝土面层强度不高的情况投人使用 ， 表面容易出现 一 3 7 2 0 1 3年第 1 1 期 混凝 土与水 泥制 品 总第 2 1 1 期 起砂开裂等 问题 ， 需要进一步 自然养护 ， 同时也可 作为产品储备 ， 在产品需求有波动情况下 ， 科学合 理地安排生产任务。 ( 3 ) 自然 养护 7 d后 ， 试 块 的抗 压 强度 已达设 计 值 1 2 3 ， 接近于标准养护 2 8 d混凝土的强度 ， 产品 各项性能稳定 ， 满足现场要求 。 3 2 试 验数据 分析 配 1与配 2相 比。 减少了水的用 量 ， 混凝土坍 落度较配 2小 配 1混凝 土和易性更好 混凝土面 层的浮浆少 ， 混凝土密实性好， 外观质量总体较好。 混凝土振捣密室后 ，需要足够的静养时间 以 提供混凝土泌水 和水泥水化的时间 。 提升混凝土的 成品质量。过早 的把混凝土进行高温养护 ， 会严重 影响混凝土的成型质量 ， 水泥因来不及水化反应而 成为粉状 ， 形成“ 豆腐渣” 混凝土。 混凝土高温干蒸的过程 控制高温养护的时间 很重要 。 过长 时间的恒温养护 ， 对混凝土的强度增 长无大的影响。但 由于混凝土失水过多 ， 对混凝 土 表观的质量影响较大。 3 3 试验结 论 通过上述的试验验证 。 确定 出养护工艺中的各 阶段的时间为 ： 预养时间 1 2 0 m i n ， 升温时间 6 0 m i n ， 恒温时间 1 5 0 m i n 降温时间 1 2 0 mi n 。 整个养护工艺 时间为 4 5 0 m i n 。产品采用全干法养护后 ， 在密封 自 然养护不少于 7 d ， 再出厂配送到现场进行安装 。 按此生产工艺进行生产 结果表 明， 混凝土构 件表观成型质量好、 表面光滑、 无气泡 、 色差。成品 图见 图 1 。 图 1 混凝土构件成品图 4全 干法养 护生产 流水 线 混凝 土 构件 采用 工 厂化 预 制 ， 混凝 土 浇 筑完 成 后 ， 由中控室操作 ， 模具在流水生产线上 自动流转 ， 被送人养护窑进行全干法养护。 生产流水线的工艺流程 ：模具清理 、刷脱模 剂_ 装框 、 拧紧螺栓一 混凝 土下料 、 振捣一 混凝土 压光 、 清理覆膜 、 码放- + 静养 、 进窑 、 养护一 出窑吊 运拆模_ + 清理 、 打包。 5结 语 ( 1 ) 全干法养护条件 下 ， 硅酸盐水泥 的水化反 一 38一 应 的研 究具 有现 实意义 。水是混 凝 土水化 反应必 要 组分 在水泥粒子周 围需要充足的水量才能完成反 应过程及水化产物的成核、 结晶过程。全干法养护 不可避免地使混凝土失去部分水分 ， 在水泥浆体 中 形成毛细管气孔 ， 须要注意的是这可能会影响水泥 正常的水化反应 ， 影响水泥石结构的形成过程。 ( 2 ) 在空气能热泵烘干养护混凝土构件过程中， 须要严格控制各阶段的时间 、 温度 ， 这是决定产品 质量的关键所在 。全干法养护过程升温和降温的速 度要严格控制 混凝土升温和降温梯度1 5 h 。 ( 3 ) 在不同养护条件下 ， 混凝土构件满足强度要 求是 决 定养 护工 艺 的关 键 。在 全干 法 养 护条 件下 ， 混凝土强度会有所降低 ， 所以在配合 比设计过程 中， 在胶凝材料用量一定的情况下 ， 尽可能采用较 低的水胶 比。 ( 4 ) 采用全干法养护的混凝土预制构件 ， 外观表 面无 裂 纹 、 无 气 泡 和 无 麻 面 ， 达 到 了外 光 内实 的效 果。但角钢镀锌层表面酸性镀膜可以和混凝土中碱 性物质反应 产生细小的气泡 ， 影响角钢与混凝土 交界处 的面层成型质量 ， 须要采取技术措施进行处 理 。 ( 5 ) 采用全干法养护最大 的优点是可以节约用 水 、 环保节能。在节水方面， 据调查采用浇水养护法 每 l O O m。 建筑物约需 2 t 水5 ， 该生产线每年生产 8 万 mz 混 凝土 构件 ， 可 节水 1 6 0 0 t 左 右 ； 在 节能 方 面 ， 全干法养护是对传统蒸汽养护的改进 和创新 ， 减少 了增湿设备的费用 。大大节约了生产线 的投人 ， 养 护窑采用采用 A L C材料建造【 ” ， 保温性能好。 在小型 混凝土预制构件中可以推广和使用。 参考文献 ： 1 丁卫清小型混凝土构件节能环保养护窑 的养 护设 计 J 】 _ 混凝土与水 泥制 品 2 0 1 2 ( 1 1 ) ： 3 5 3 8 2 】 王海 臣， 黄俊波 混凝 土养 护技术探 讨【 J 黑龙 江水专学报 2 0 0 2 ， 2 9 ( 2 ) ： 1 3 3 - 1 3 5 3 迟培云， 张钰成， 杨玉武 混凝土干一 湿热法养护的机理研究 J 】 混凝土与水泥制品 2 0 0 1 ( 3 ) ： 1 1 - 1 4 4 】 王潘 劳， 李成 凯 青藏 高原干热条件 下高性能混 凝土施工 养护研究f J 1 建筑石膏与胶凝材料 2 0 0 5 ， 3 4 ( 增刊) ：9 5 1 0 1 【 5 】富恩久， 吴村， 黄荣 辉 混凝 土养 护方法 的选择 J 1 混凝 土 2 0 0 5 ( 4 ) ： 1 0 - 1 1 收 稿 日期 ： 2 0 1 3 0 9 2 8 作者简介 ： 赵桐 ( 1 9 7 4 一) ， 女 ， 讲师。 通讯地址 ： 南京市 丁家桥 3 2号南京工业大学 联 系电话 ： 1 3 9 5 1 6 9 3 2 3 7 E - ma i l ： 3 7 5 2 8 9 9 0 9q q c o m