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浅论混凝土预制构件蒸汽养护工艺

作者:
马玉锰
来源:
2017/10/25 11:36
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     随着社会的发展和生产技术的不断进步,装配式结构成为目前混凝土结构发展的新方向,也成为今后国家重点推广和应用的结构形式。装配式结构中最重要的就是混凝土预制构件,工厂化的生产能大大提高混凝土外观质量,并对其结构性能可以严格把控,同时混凝土预制构件还具有能极大程度上改善施工现场的环境条件、节约原材料、加快施工速度、可重复利用等优点。混凝土预制构件到了冬季,气温降低就影响了混凝土预制构件的生产效率及质量。为了解决这些问题我们就引入了蒸汽养护工艺,蒸汽养护工艺为低温环境下混凝土预制构件高质量的生产起到了至关重要的作用。

       对蒸汽养护的工艺进行分析

       在建筑工程混凝土施工中,新成型的混凝土主要是由骨料、水泥颗粒、气相液相等等材料组成的一种混合物,充水毛细孔在固相和气相之间作为连接,水泥颗粒和用水量的多少影响了毛细孔的最终数值。

     (1)在进行蒸汽养护操作时混凝土容易发生体积膨胀现象,其主要的原因是由于混凝土的内部液相和气相受到蒸汽的作用才产生的。混凝土中各组成成分会因为受热而体积膨胀,各组的成分具有不同的体积膨胀系数,例如,固体物质膨胀系数小于水的膨胀系大概是10倍左右,而气相的膨胀系数相对来说更大一些,它超过了固体物质膨胀系数的100倍左右。其中最主要的是当混凝土中的游离水和空气在受到蒸汽作用后产生热量,其体积会慢慢变大,进而引起混凝土的体积产生变大和膨胀现象。在新成型的混凝土预制构件中,毛细孔的尺寸均不完全相同,大小各异。通过大量的理论数据演算后得到如下结论:水灰比为0.4时,毛细孔的平均直径为4.2×10-4cm。

      (2)通过对蒸汽膨胀的理论进行一系列的计算,混凝土的体积会增长97%,其主要是由液相和气相的影响而产生,因此说,新成型的混凝土当受到蒸汽加热后,液相和气相对其结构会产生比较大的危害和损伤。这些液相和气相和在蒸汽加热膨胀后会大大影响混凝土的内部孔隙概率,严重影响和破坏混凝土的耐久性和物理力学的性能。新成型的混凝土由于受热而产生蒸汽时,气相和液相就会自由膨胀。由于气相和液相的膨胀会造成混凝土结构松散,孔隙率增加。在预应力混凝土管桩的生产和制造的过程当中,我们首先需要选取样板来制作混凝土的试验样品,制作后需要静止放置五个小时左右,等混凝土的试验样品达到一定的冷凝程度后再送到80℃左右的养护池进行蒸汽养护处理。试验样品的放置静养过程非常关键,如果没有按照要求处理就被直接的放到养护池进行蒸汽养护,那么就会造成试件表面产生馒头状的发泡层。因此说,我们一定要充分的了解和把控混凝土受热时的物理变化过程和混凝土的硬化过程,这样才能够有效提升混凝土蒸汽养护的工艺水平,最终达到提升混凝土生产和制造的高效率。

     蒸汽养护工艺对水泥水化生成物的影响分析

     在大部分技术论著中,人们都认为在规范、标准的混凝土硬化过程和混凝土蒸汽养护过程中所引起的水化产物之间没有什么区别。因为伴随着温度的逐步升高,只是化学反应速度被加速提高了,其他方面是没有被影响到的。当温度达到80摄氏度时,其水化的速度会增加很多倍,所以在实际的制造操作中,混凝土管桩的初步养护过程中都是在80摄氏度左右才进行养护的,而我们所得到的实际结果也佐证了以上的理论是正确的。但是,有一个问题就是混凝土的强度在蒸汽养护条件下较低于混凝土标准养护条件下的强度,产生这个问题的原因是由于受新生物的分散的影响,那么混凝土的硬化强度就会出现变化,水化反应时的温度越高,生成的新生物分散程度就会越低,从而造成了混凝土强度的降低。

    蒸汽养护智能系统的技术原理

    混凝土智能化蒸汽养护系统按程序设定自动执行蒸汽养护的工艺流程、保证蒸汽养护各个阶段的温度与湿度要求。它是由一台主机、多台养护从机、无线温湿度测试终端、养护终端(养护棚架及蒸汽管路)等四大部分组成。每台养护主机或从机都配有一套对应的无线温湿度测试终端,主机中央控制器根据每个无线温湿度终端监测的温湿度数据自动执行运算并判断其对应的养护主机是否启动(或停止),通过蒸汽养护管路对养护棚架内输送蒸汽。

    蒸汽养护的工艺流程

    (1)预养期也叫作静停期,是将混凝土预制构件在浇筑完成后放置在室温下进行养护的过程。混凝土预制构件中的固体颗粒在重力作用下会下沉,内部气泡会向外扩散,这样做能够使得内部气体顺利排放出去,并且能够提高水泥在蒸汽养护前的水化程度,使水泥能够具有一定的初始结构强度,在这一阶段,初始强度一般应控制在0.4~0.5MPa。

    (2)升温期在蒸汽养护工艺操作过程中对混凝土性能的影响非常重要,产生的放气现象能够引起显著的破坏作用。当混凝土预制构件受到蒸汽养护后,其在混凝土预制构件的表面会立马的冷却和凝结,然后就会产生冷凝水膜的现象并且会立即产生冷凝热蒸汽,在这个时候,气体和水分就会在混凝土的内部进行传输,将一些孔都慢慢的连接起来,从而形成了定向的孔缝,然后混凝土的体积就会迅速的膨胀和增大。由于混凝土的初始结构在升温期,那么它的强度就会比较低,其内应力还没有形成,这时候混凝土的预制构件结构就容易受到外界的伤害。一般情况下,由于一些混凝土的结构,比如混凝土的孔隙率会慢慢增多、产生体积增大等等缺陷,其大多数是在升温的阶段产生的,所以说,我们对于升温的速度要求比较严格,速度不能够过快。最好是能够分段的进行升温,就是先慢慢的升温,然后再一点一点的加快升温,这样才能够大大降低液相和气相出现热膨胀后产生的破坏性影响。

    (3)混凝土预制构件强度增长的重要时期是恒温期,在这个阶段,我们需要注意不要设定保温的温度过高,因为这样会影响其强度的增长,所以,在这个阶段我们尽量不要提升混凝土预制构件的恒温养护的温度。这个时候,水泥的水化反应会比较的剧烈,而混凝土中的微管多孔结构已经慢慢的产生。由于水泥的水化热反应会造成混凝土的内部温度在一定时间内超出介质温度,其内部的水分、气体都会继续的产生膨胀,但是这个阶段的混凝土预制构件结构的强度已经慢慢的加强了。伴随着水化的进行,减缩也在增加,这些因素都能够帮助混凝土预制构件抵御不利因素的影响。

   (4)在降温的时期,混凝土的预制构件的结构就会慢慢的定型,这时候混凝土的内部所发生的变化主要是由于混凝土内外的温差、体积的收缩、水分的汽化、拉应力大学而造成的。降温期降温速度的合理选择要依据混凝土预制构件的尺寸大小选择,如若不然,一旦降温速度太快就会造成混凝土预制构件产生的收缩和拉应力过大,进而致使混凝土预制构件产生微裂缝。蒸汽养护工艺流程的的四个阶段都是非常重要的,四个环节都不能忽视,缺一不可,它们都能够直接影响到混凝土预制构件的外观质量和结构性能。

    对混凝土预制构件蒸汽养护工艺的后期维护进行分析

    蒸汽养护工艺的后期养护十分重要,要求尽量堆放在室内,避免风吹日晒,如条件无法满足而只能露天堆放时,应用覆盖保护,防止表面水分散失过快而引起的体积收缩增大。与此同时由于混凝土预制构件内部温度变化比较小随之而来的收缩也会较小,因此表面的收缩变形程度受到内部混凝土收缩变成程度的制约,就极易产生拉应力,进而造成混凝土预制构件表面产生纵横交错的干缩裂缝。

     综上所述,针对混凝土预制构件的传统养护工艺在冬季气温较低的情况下,养护操作过程不规范、不精细的问题,提出并分析研究了智能蒸汽养护工艺技术,用于混凝土预制构件养护的新方法,并阐述了智能蒸汽养护工艺的技术原理和此项技术在实际施工操作过程中的工艺流程及注意事项。我们要从实际出发,才能做到切实可行,并在生产实践中不断完善和提高。

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