PC混凝土構件蒸汽養護技術探討

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摘要：文章探索了早期蒸汽養護對混凝土性能的影響。提出應采取建立專用蒸汽養護室，對pc混凝土構件進行蒸汽養護，觀察其養護效果；同時在蒸養過程中，必須對構件的移送與靜置、構件升溫、構件恒溫保持、構件降溫各階段加以嚴格控制。因此，對PC混凝土構件實施早期養護時，對于靜置期不升溫、升降溫階段的速度控制、構件的保濕防裂等方面，應當嚴格執行規范要求，以確保構件的質量。

關鍵詞：混凝土構件；蒸汽養護技術

PC混凝土構件，也就是預制凝土構件，其從澆筑到達到所需的強度，在自然養護條件下，需要較長的周期，環境溫度是決定該周期長短的決定性因素。在夏季，該周期為一周左右，而在冬季，會延長至兩周甚至更長。當環境溫度下降至低于0℃時，混凝土中的水分己經開始結冰，這將導致混凝土的冰凍損傷，此時已不能進行預制混凝土的澆筑作業。因此，在冬季，通常采用蒸汽養護的方式,加速混凝土凝結硬化、縮短脫模時間、加快模具周轉、提高生產效率[1]。PC混凝土構件在工廠生產時，利用蒸汽進行人工升溫養護比較容易實現，且生產成本相對低廉。

1PC混凝土構件早期養護的重要性

1.1混凝土的水化、凝結與硬化

探討混凝土構件的早期養護，必須先了解混凝土的水化、凝結與硬化過程。混凝土是由固體的水泥加適量水攪拌均勻后凝結而成，這其中經歷了“水化”、“凝結”、“硬化”三個階段（圖1）。所謂混凝土的“水化”，就是水泥和水拌和后發生的一系列物理化學變化，這是一個十分復雜的過程[2]。水泥加水成為水泥漿后，其中的主要成分硅酸鹽就開始發生水化，并生成水化產物。只有使水泥完全“水化”才能達成混凝土未來的高強度、高性能。混凝土的水化包括了“水化”、“凝結”、“硬化”過程，分為5個階段：圖中Ⅰ區為誘導前期階段，其水化反應劇烈；Ⅱ區為誘導期階段，反應極其緩慢，又稱靜止期，該階段實為初凝階段；Ⅲ區為加速期階段，也是終凝階段，出現第二個放熱峰，到達峰頂時標志凝結階段的結束；Ⅳ區為減速期階段，為硬化階段，其反應速度隨時間而下降，水化作用逐漸受擴散速率的控制；Ⅴ區為穩定期階段，該階段反應速率很低且基本穩定，水化作用已近尾聲。

1.2早期養護對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護等因素決定。在原材料、配合比和施工工藝一定的情況下，混凝土的養護，特別是早期的養護，就成為混凝土性能的決定性因素。混凝土的養護包括養護溫度、養護濕度、養護時間等，對混凝土水化的硬化程度、強度發展、耐久性等均有著重要影響。其中尤以養護溫度的控制最為關鍵。一般來說，養護溫度越高，強度發展越快。研究表明當溫度低于某一限值時，水泥水化反應將不再進行，混凝土強度停止發展，這個溫度在-10℃左右。實際上，在溫度低于0℃的情況下，混凝土中的水分己經開始結冰，這將導致混凝土的冰凍損傷。除了溫度外，環境濕度對混凝土的養護也有重要影響，若養護初期的混凝土所處的環境沒有保持充分的濕度，會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，導致混凝土出現早期收縮性裂縫。因此，綜合混凝土早期養護對溫度與濕度的要求，以及設施的易建和運行成本的考量，采取蒸汽養護法是比較經濟、可行的方案。尤其是在冬季，可以大大地縮短生產周期，提高產出率。

2PC混凝土構件蒸汽養護技術要點

2.1蒸養設施的配備

對于PC混凝土構件蒸養設施的準備來說，當生產是在工廠內進行時，蒸汽發生設備、養護室的設置、構件的轉運等都較方便。對于蒸汽發生設備，目前符合綠色環保要求的是燃氣式鍋爐；而養護室的設置，則需根據構件的尺寸形狀搭建封閉的隔熱保濕房。養護室內應設置溫、濕度顯示器，便于對構件蒸養過程的溫、濕度進行監控。有條件的可以設置溫、濕度自動感應調節裝置，確保溫、濕度的適宜度。

2.2蒸養工藝的安排

PC混凝土構件的蒸養過程，需要依照一定的工藝流程并按相應的工藝參數來執行。具體工藝流程：構件移送與靜置→構件升溫→構件恒溫保持→構件降溫具體工藝參數如下：（1）構件移送與靜置。將澆筑完成的PC混凝土構件移送至蒸養室內，并靜置至少15分鐘。（2）構件升溫。靜置階段過后，將蒸汽送入換熱器，持續升高養護室的溫度。但升溫速度應控制在10～15℃/h，最高溫度不應高于65℃。（3）構件恒溫保持。當養護室溫度達到最高溫度后，應停止升溫并保持之，該過程大約需要1.5～2h。（4）構件降溫。恒溫保持階段完成后，可對養護室溫度進行降溫，但降溫速度不應超過10℃/h，當溫度接近室溫時，方可將構件移出養護室。

3PC混凝土構件蒸汽養護時的注意點

（1）關于移送與靜置。在移送構件時，一定要連同成型模具一起移送，且模具必須是剛性的，以確保構件在移送過程中不發生任何變形。因為剛澆筑完成的PC混凝土構件，處于完全的塑性狀態，沒有任何強度；至于靜置時間的遵守，是因為在構件澆筑完成后的15分鐘內，構件處于誘導前期階段，此時水化反應最為劇烈，且伴隨劇烈的放熱反應，不宜給其升溫。（2）關于構件升、降溫階段的速度控制。構件在升溫階段中，因其內部的水化反應，伴隨著較大的放熱反應。與此同時，體積也在膨脹。此時如果劇烈升溫，構件會產生膨脹性裂紋。因此該階段的升溫速度必須控制在10～15℃/h以內。而在降溫階段，構件內部所發生的變化主要是混凝土伴隨著凝結過程所產生的體積的收縮、水分的汽化飛散。此時如果劇烈降溫，構件會產生收縮性開裂。因此該階段的降溫速度必須控制在10℃/h以內[3]。（3）關于構件的保濕。構件的保濕，是蒸養過程中必須重點關注的事項。如果不能保持其表面濕潤，混凝土的表面會因水分過早蒸發、干縮造成裂縫或者形成毛細網透氣滲水，使得混凝土的抗滲性下降。因此從升溫、恒溫到降溫的全過程，應通過濕度調節裝置，保持養護室的濕度不低于80%，防止構件因過度失水而出現收縮性開裂。（4）蒸養后的養護工作。從蒸養室移出的PC混凝土構件，還必須繼續對其進行后續的常規養護，主要是進行灑水保濕。

4結語

綜上所述，由于早期養護對混凝土的性能具有決定性影響，以及在冬季大幅提高生產效率的考量，作為可以進行工廠生產的PC混凝土構件，應當采用建立專用蒸汽養護室的方法，對PC混凝土構件實施早期養護。而在蒸養過程中，對于構件的移送與靜置、構件升溫、構件恒溫保持、構件降溫各階段加以嚴格控制。尤其是對于靜置期不升溫、升降溫階段的速度控制、構件的保濕防裂等方面，必須嚴格執行規范要求。而且，蒸養完成后的構件，還必須進行后續的常規養護工作，以確保構件全生產周期的質量。

參考文獻：

[1]張天天.混凝土預制樓梯的蒸汽養護方法在冬季生產過程中的應用[J].建筑科學與工程,2020(5):19-20.

[2]陳永霞.混凝土中水泥的水化過程及主要水化產物特性[J].青海交通科技,2013(3):5-6,11.

[3]謝東高,胡軍華.預制混凝土蒸汽養護施工技術應用實踐[J].水利水電技術,2004(7):66-67.

作者：丁建峰 單位：江蘇中江裝配式建筑科技股份有限公司