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预制空心板蒸汽养护技术原理

时间:2023-09-28   访问量:1025

大西热能-低氮免检燃气蒸汽发生器设备广泛应用在水泥制品中的养护,例如水泥预制房屋、水泥预制管、水泥预制桥梁等生产中,省燃气,成本低,运行稳定,环保达标,符合全国所有城市环保要求,氮氧化物排放在15毫克左右。


1976年,宁夏第一建筑工程公司采用热台面-薄膜罩的蒸汽养护法[2],也称为蓄热养护法,即用塑料薄膜钢罩盖住预制构件,并且将蒸汽通入台面下预留的混凝土孔道内,罩内再敷设1个喷气管,而且由于塑料薄膜的隔热效果及透光效果,形成1个简易的太阳能-蒸汽养护系统。


1988年,庄启才等[3]就热养护的优缺点以及如何改进进行研究,以蒸汽为介质的湿热养护导致制品一直处于湿热膨胀状态,而干热养护中制品一直处于失水状态容易剥皮和龟裂,并且由于干缩产生内应力,因此采用干-湿热定向循环技术:升温阶段采用干热养护,目的在于取消预养期,恒温期采用湿热养护,这样能够弥补升温阶段的过分失水;而恒温阶段的蒸汽则由拉法尔喷嘴喷出,加快了热交换速度。此方法既适合坑养护又适合窑养护。

天然气蒸汽发生器

大西热能-1台1吨低氮天然气蒸汽发生器设备应用于水泥预制房屋制造中


1998年,姜德民[4]提出用空气替代部分饱和蒸汽并且做定向循环养护的方法,一定程度上解决了饱和蒸汽上浮带来的构件上下温差大的问题,也解决了饱和蒸汽由于放热系数过高而产生的冷凝效应,同时也节约了大量资源。从此开始进入了混合蒸汽进行养护的时代。


2003年,杨吴生等[5]对高性能混凝土热养护进行研究,试验表明,高温养护更有利于混凝土的抗压强度发展,热水养护更有利于混凝土的抗折强度发展。


2009年,福思特太阳能养护生产线的诞生,使得一些高原地区的养护变得节能减排,通过收集和储存稀薄的太阳能热进行养护,利用自动爬升设备间接地进行升温降温,这样大幅减少投资,缩小养护生产线的占地面积


早在20世纪40年代初,由美国科学家首先提出混凝土薄膜养护工艺,即在现场浇筑的混凝土表面喷涂或涂刷一种涂液,此种涂液可以在空气中自然成膜,从而阻挡水分流失[7]。


1974年,Young等[8]对波特兰水泥砂浆的二氧化碳养护进行系统的研究:发现脱模后立即进行二氧化碳养护,1d强度要大于标准养护的强度,但是对于养护过程中的含湿量要求较大。


1979年,Goodbrake等[9]分别对两种硅酸钙和两种铝酸钙进行二氧化碳养护试验,发现硅酸钙浆体的强度能够迅速上升。


1986年的丹麦,当时主要采用热拌混凝土生产预制混凝土空心板,以3种养护方式为主:加热模养护、隧道窑养护以及养护罩自然养护。其中隧道窑为平窑蒸汽养护,构件从成型到出窑只要5 h;这是由于热拌混凝土初始温度即为40~60 ℃,基本可以取消预养护阶段,而升温阶段也会很快过去,初始强度有了保证且不会产生微裂缝[10]。


2006年,Monkman等[11]对两种不同细度的波特兰水泥、粉煤灰、高炉矿渣、电弧炉矿渣和熟石灰等6种胶凝组分的混凝土构件进行二氧化碳养护研究。通过试验发现含有这6种胶凝组分的混凝土实际消耗的二氧化碳量要远大于设计的二氧化碳量,通过扫描电镜和温度监测分析得知,这种二氧化碳需求量的巨大差别是因为在蒸汽养护过程中生产产物将内部未水化部分隔离而造成的。


在开始试验之前,首先用数字回弹仪测得3组预制构件的初始强度分别为3.7、3.6、3.8 MPa。3组构件各选取1榀预制空心板做蒸汽养护,另1榀做正常洒水养护。记录3组试验强度上升数据,见图3。由图3a)可知,在采取蒸汽养护的试验条件下,3组预制构件强度上升速率呈先高后低并逐渐趋于稳定,且在相同试验条件下,A组强度上升速率最快,其6 d强度率先达到50 MPa,B组次之,C组最慢,3组构件在7 d均已达到50 MPa强度要求;由图3b)可知,在采取洒水养护的试验条件下,3组预制构件强度上升速率同样呈先高后低并逐渐趋于稳定趋势,且A组强度上升速率最快,其11 d强度率先达到50 MPa,B组次之,C组最慢,3组构件在12 d均已达到50 MPa强度要求。


对比图3a)、b)可发现,在同一养护条件下,A组强度上升速率均高于B、C组,说明预制构件的规格对养护时间有影响,同一条件下构件尺寸越大,构件达到设计强度的时间相对就越长。


不同养护条件下预制构件强度上升速率分析

3组构件在不同养护条件下的强度上升速率曲线见图4。可以看出,3组试验构件在不同养护条件下的强度上升曲线走势大致相同,且通过曲线可以明显看出在其他因素完全相同的条件下,蒸汽养护可大幅提升预制构件的强度上升速率,洒水养护需要12~13 d强度才能达到50 MPa,但蒸汽养护只需要6~7 d就可达到强度要求。


经济效益分析

通过试验提取的数据和曲线可知,从构件强度上升速率上看,蒸汽养护技术相比传统洒水养护,能够明显提升构件的日强度上升速率;从养护时间上看,达到强度要求时间从12~13 d缩短至6~7 d,极大地压缩了工期;从养护质量上看,蒸汽养护技术相比传统洒水养护,能够更好地保持构件养护时的湿度和温度,使混凝土在硬化过程中避免出现由于胶体干燥、表面游离水分蒸发而引起体积收缩、出现裂缝等现象[12-13],提升构件的强度和刚度,降低损耗率;从养护成本上看,蒸汽养护技术能够释放养护劳动力,减少人工费支出;从净化养护环境上看,蒸汽养护技术能够解决自然养护操作中因喷淋浇水造成积水难排的污染现象以及覆盖物碎片、构件表面残落的各种杂质、浇水管路等养护材料在场内堆放杂乱等问题,提升了施工生产的文明指数。


总结

1)蒸汽养护技术在预制空心板施工过程中的确能够起到压缩养护时间、提升强度上升速率的作用和效果,并且试验效果较为明显。


2)在预制空心板生产过程中,使用蒸汽养护技术可以相应地降低养护成本,但考虑到桥梁蒸汽发生器等设备材料的投入和使用费,在大中规模预制空心板生产过程中,蒸汽养护技术降低成本的效果会更加明显。


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