PC混凝土構(gòu)件的蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)

丁建峰

（江蘇中江裝配式建筑科技股份有限公司，江蘇 泰州 225300）

PC混凝土構(gòu)件，也就是預(yù)制凝土構(gòu)件，其從澆筑到達(dá)到所需的強(qiáng)度，在自然養(yǎng)護(hù)條件下，需要較長(zhǎng)的周期，環(huán)境溫度是決定該周期長(zhǎng)短的決定性因素。在夏季，該周期為一周左右，而在冬季，會(huì)延長(zhǎng)至兩周甚至更長(zhǎng)。當(dāng)環(huán)境溫度下降至低于0 ℃時(shí)，混凝土中的水分己經(jīng)開(kāi)始結(jié)冰，這將導(dǎo)致混凝土的冰凍損傷，此時(shí)已不能進(jìn)行預(yù)制混凝土的澆筑作業(yè)。因此，在冬季，通常采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的方式,加速混凝土凝結(jié)硬化、縮短脫模時(shí)間、加快模具周轉(zhuǎn)、提高生產(chǎn)效率[1]。PC 混凝土構(gòu)件在工廠(chǎng)生產(chǎn)時(shí)，利用蒸汽進(jìn)行人工升溫養(yǎng)護(hù)比較容易實(shí)現(xiàn)，且生產(chǎn)成本相對(duì)低廉。

1 PC混凝土構(gòu)件早期養(yǎng)護(hù)的重要性

1.1 混凝土的水化、凝結(jié)與硬化

探討混凝土構(gòu)件的早期養(yǎng)護(hù)，必須先了解混凝土的水化、凝結(jié)與硬化過(guò)程。混凝土是由固體的水泥加適量水?dāng)嚢杈鶆蚝竽Y(jié)而成，這其中經(jīng)歷了“水化”、“凝結(jié)”、“硬化”三個(gè)階段（圖1）。

圖1 混凝土水化過(guò)程

所謂混凝土的“水化”，就是水泥和水拌和后發(fā)生的一系列物理化學(xué)變化，這是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程[2]。水泥加水成為水泥漿后，其中的主要成分硅酸鹽就開(kāi)始發(fā)生水化，并生成水化產(chǎn)物。只有使水泥完全“水化”才能達(dá)成混凝土未來(lái)的高強(qiáng)度、高性能。

混凝土的水化包括了“水化”、“凝結(jié)”、“硬化”過(guò)程，分為5 個(gè)階段：圖中Ⅰ區(qū)為誘導(dǎo)前期階段，其水化反應(yīng)劇烈；Ⅱ區(qū)為誘導(dǎo)期階段，反應(yīng)極其緩慢，又稱(chēng)靜止期，該階段實(shí)為初凝階段；Ⅲ區(qū)為加速期階段，也是終凝階段，出現(xiàn)第二個(gè)放熱峰，到達(dá)峰頂時(shí)標(biāo)志凝結(jié)階段的結(jié)束；Ⅳ區(qū)為減速期階段，為硬化階段，其反應(yīng)速度隨時(shí)間而下降，水化作用逐漸受擴(kuò)散速率的控制；Ⅴ區(qū)為穩(wěn)定期階段，該階段反應(yīng)速率很低且基本穩(wěn)定，水化作用已近尾聲。

1.2 早期養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土性能的決定性影響

混凝土性能主要由混凝土組分、混凝土配制和混凝土養(yǎng)護(hù)等因素決定。在原材料、配合比和施工工藝一定的情況下，混凝土的養(yǎng)護(hù)，特別是早期的養(yǎng)護(hù)，就成為混凝土性能的決定性因素。

混凝土的養(yǎng)護(hù)包括養(yǎng)護(hù)溫度、養(yǎng)護(hù)濕度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等，對(duì)混凝土水化的硬化程度、強(qiáng)度發(fā)展、耐久性等均有著重要影響。其中尤以養(yǎng)護(hù)溫度的控制最為關(guān)鍵。一般來(lái)說(shuō)，養(yǎng)護(hù)溫度越高，強(qiáng)度發(fā)展越快。研究表明當(dāng)溫度低于某一限值時(shí)，水泥水化反應(yīng)將不再進(jìn)行，混凝土強(qiáng)度停止發(fā)展，這個(gè)溫度在-10 ℃左右。實(shí)際上，在溫度低于0 ℃的情況下，混凝土中的水分己經(jīng)開(kāi)始結(jié)冰，這將導(dǎo)致混凝土的冰凍損傷。除了溫度外，環(huán)境濕度對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)也有重要影響，若養(yǎng)護(hù)初期的混凝土所處的環(huán)境沒(méi)有保持充分的濕度，會(huì)造成混凝土中水分大量散失，水分的散失既阻滯了水泥的水化，又使混凝土因失水而收縮，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)早期收縮性裂縫。因此，綜合混凝土早期養(yǎng)護(hù)對(duì)溫度與濕度的要求，以及設(shè)施的易建和運(yùn)行成本的考量，采取蒸汽養(yǎng)護(hù)法是比較經(jīng)濟(jì)、可行的方案。尤其是在冬季，可以大大地縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)出率。

2 PC混凝土構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)要點(diǎn)

2.1 蒸養(yǎng)設(shè)施的配備

對(duì)于PC混凝土構(gòu)件蒸養(yǎng)設(shè)施的準(zhǔn)備來(lái)說(shuō)，當(dāng)生產(chǎn)是在工廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行時(shí)，蒸汽發(fā)生設(shè)備、養(yǎng)護(hù)室的設(shè)置、構(gòu)件的轉(zhuǎn)運(yùn)等都較方便。對(duì)于蒸汽發(fā)生設(shè)備，目前符合綠色環(huán)保要求的是燃?xì)馐藉仩t；而養(yǎng)護(hù)室的設(shè)置，則需根據(jù)構(gòu)件的尺寸形狀搭建封閉的隔熱保濕房。養(yǎng)護(hù)室內(nèi)應(yīng)設(shè)置溫、濕度顯示器，便于對(duì)構(gòu)件蒸養(yǎng)過(guò)程的溫、濕度進(jìn)行監(jiān)控。有條件的可以設(shè)置溫、濕度自動(dòng)感應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，確保溫、濕度的適宜度。

2.2 蒸養(yǎng)工藝的安排

PC混凝土構(gòu)件的蒸養(yǎng)過(guò)程，需要依照一定的工藝流程并按相應(yīng)的工藝參數(shù)來(lái)執(zhí)行。

具體工藝流程：構(gòu)件移送與靜置→構(gòu)件升溫→構(gòu)件恒溫保持→構(gòu)件降溫

具體工藝參數(shù)如下：（1）構(gòu)件移送與靜置。將澆筑完成的PC 混凝土構(gòu)件移送至蒸養(yǎng)室內(nèi)，并靜置至少15分鐘。（2）構(gòu)件升溫。靜置階段過(guò)后，將蒸汽送入換熱器，持續(xù)升高養(yǎng)護(hù)室的溫度。但升溫速度應(yīng)控制在10～15℃/h，最高溫度不應(yīng)高于65℃。（3）構(gòu)件恒溫保持。當(dāng)養(yǎng)護(hù)室溫度達(dá)到最高溫度后，應(yīng)停止升溫并保持之，該過(guò)程大約需要1.5～2 h。（4）構(gòu)件降溫。恒溫保持階段完成后，可對(duì)養(yǎng)護(hù)室溫度進(jìn)行降溫，但降溫速度不應(yīng)超過(guò)10℃/h，當(dāng)溫度接近室溫時(shí)，方可將構(gòu)件移出養(yǎng)護(hù)室。

3 PC混凝土構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)的注意點(diǎn)

（1）關(guān)于移送與靜置。在移送構(gòu)件時(shí)，一定要連同成型模具一起移送，且模具必須是剛性的，以確保構(gòu)件在移送過(guò)程中不發(fā)生任何變形。因?yàn)閯倽仓瓿傻腜C混凝土構(gòu)件，處于完全的塑性狀態(tài)，沒(méi)有任何強(qiáng)度；至于靜置時(shí)間的遵守，是因?yàn)樵跇?gòu)件澆筑完成后的15分鐘內(nèi)，構(gòu)件處于誘導(dǎo)前期階段，此時(shí)水化反應(yīng)最為劇烈，且伴隨劇烈的放熱反應(yīng)，不宜給其升溫。

（2）關(guān)于構(gòu)件升、降溫階段的速度控制。構(gòu)件在升溫階段中，因其內(nèi)部的水化反應(yīng)，伴隨著較大的放熱反應(yīng)。與此同時(shí)，體積也在膨脹。此時(shí)如果劇烈升溫，構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生膨脹性裂紋。因此該階段的升溫速度必須控制在10～15℃/h 以?xún)?nèi)。而在降溫階段，構(gòu)件內(nèi)部所發(fā)生的變化主要是混凝土伴隨著凝結(jié)過(guò)程所產(chǎn)生的體積的收縮、水分的汽化飛散。此時(shí)如果劇烈降溫，構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生收縮性開(kāi)裂。因此該階段的降溫速度必須控制在10℃/h以?xún)?nèi)[3]。

（3）關(guān)于構(gòu)件的保濕。構(gòu)件的保濕，是蒸養(yǎng)過(guò)程中必須重點(diǎn)關(guān)注的事項(xiàng)。如果不能保持其表面濕潤(rùn)，混凝土的表面會(huì)因水分過(guò)早蒸發(fā)、干縮造成裂縫或者形成毛細(xì)網(wǎng)透氣滲水，使得混凝土的抗?jié)B性下降。因此從升溫、恒溫到降溫的全過(guò)程，應(yīng)通過(guò)濕度調(diào)節(jié)裝置，保持養(yǎng)護(hù)室的濕度不低于80%，防止構(gòu)件因過(guò)度失水而出現(xiàn)收縮性開(kāi)裂。

（4）蒸養(yǎng)后的養(yǎng)護(hù)工作。從蒸養(yǎng)室移出的PC混凝土構(gòu)件，還必須繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的常規(guī)養(yǎng)護(hù)，主要是進(jìn)行灑水保濕。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于早期養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土的性能具有決定性影響，以及在冬季大幅提高生產(chǎn)效率的考量，作為可以進(jìn)行工廠(chǎng)生產(chǎn)的PC 混凝土構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)采用建立專(zhuān)用蒸汽養(yǎng)護(hù)室的方法，對(duì)PC混凝土構(gòu)件實(shí)施早期養(yǎng)護(hù)。而在蒸養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)于構(gòu)件的移送與靜置、構(gòu)件升溫、構(gòu)件恒溫保持、構(gòu)件降溫各階段加以嚴(yán)格控制。尤其是對(duì)于靜置期不升溫、升降溫階段的速度控制、構(gòu)件的保濕防裂等方面，必須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求。而且，蒸養(yǎng)完成后的構(gòu)件，還必須進(jìn)行后續(xù)的常規(guī)養(yǎng)護(hù)工作，以確保構(gòu)件全生產(chǎn)周期的質(zhì)量。