混凝土养护工艺.doc

第六章 砼养护工艺目的：砼制品成型后要经过养护，形成内部结构 方法：1 标准养护：用于砼强度质量评定2 自然养护3 快速养护 （1） 快硬水泥 （2） 化学外加剂 （3） 加热养护 §1 自然养护 一 一般要求 1 炎热条件下（夏天）养护，保持湿度防止水分蒸发 2 寒冷条件下（冬天）养护，平均气温连续 5 天低于 5 ℃时，按冬季施工处理 二 自然条件下温度和湿度对砼强度的影响 一般情况下，砼的强度与组成材料质量，配合比和施工过程有关，但在自然养 护条件下主要取决于养护温度和湿度 1 温度与强度关系：温度升高，强度升高 2 保持养护温度措施 （1） 制品成型应采取覆盖、浇水养护 （2） 开始覆盖和浇水时间 塑性砼：一般温度不迟于 6~12h，炎热天气不迟于 2~3h 干硬性砼：不迟于 1~2h （3） 自然养护每日浇水次数正午温度 （℃)10203040浇水次数（）日次2~34~66~98~12（4） 自然养护浇水覆盖天数正午温度（℃）10203040普通水泥（d）5432矿渣水泥、火山灰水泥 （d）7543掺入缓凝剂和有抗渗性要求时，浇水天数不少于 14d三 自然养护法特点：设备简单，费用低，但时间长 1 浸水养护法：将养护的砼制品浸入水中设施：蓄水池 应用：自应力砼管 2 围水养护法：用粘性土在砼四周围筑一定高度土埂，中间蓄水应用：地面、路面、楼板、桥板 3 覆盖浇水养护：用纤维织物覆盖和浇水 4 塑料薄膜养护法：用塑料薄膜覆盖 5 喷膜养护法：用液态成膜剂在成型的表面形成密封膜 四 寒冷条件下的养护方法（一） 基本要求1 平均气温连续 5 天低于 5 ℃时，按冬季施工处理， （寒冷条件）2 水泥品种：硅酸盐水泥、普通水泥3 水泥强度等级：≥42 .54 水灰比： ≤0.60cw5 水泥用量：≥300 kg m3（二） 养护方法：1 热砼法：将原材料加热，提高砼拌合物温度，增加强度发展，防止砼 受冻原料加热温度控制：2 蓄热法：一般砼或者热砼成型后覆盖保温，防止预加热量和水化热损 失，保持应温并增至所需的强度值特点：无需热养设施，简单易行3 掺用外加剂法：砼中掺用外加剂，其强度在常温下能继续增长并不受 冻，若与其他方法复合使用，效果更好寒冷条件下常用外加剂品种： （1） 抗冻剂：氯化钠、亚硝酸盐、碳酸钾等 （2） 阻锈剂：亚硝酸钠、重铬酸钾、尿素等 （3） 早强剂：氯化钠、氯化钙、硫酸钠、石膏等 （4） 减水剂：木质素磺酸钠等 § 3 热养护中的体积变形一 概述1 热养护方法：水泥强度等级＜52.5快速集料加热温度≤60 ℃水泥强度等级≥52.5水加热温度≤60 ℃集料加热温度≤40 ℃水加热温度≤80 ℃（1） 常压湿热养护 （2） 干一湿热养护 （3） 高压湿热养护2 热养护的作用：砼制品湿热养护的实质，是使砼在湿热介质的作用下， 发生一系列的化学、物理及物理化学变化，从而加速砼内部结构的形成，获得 快硬早强和缩短生产周期的效果实验表明：若 80℃的热养护比 20℃时 水泥水化速度增加 5 倍若 100℃的热养护比 20℃时 水泥水化速度增加 9 倍3 热养护对结构形成的破坏作用热养护过程的结构形成和结构破坏是贯穿各种养护过程中的一对主 要矛盾，也就是在结构形成过程中还产生了结构破坏结构破坏主要表现在养护过程中产生的最大体积变化和残余变形因此：采用热养护时，要获得优质砼，就是处理好结构形成与破坏， 这一对矛盾，就要采用合理的养护制度和适合的工艺系数二 热养护过程中的结构破坏热养护过程中的结构形成的同时，又产生结构的破坏和损伤 （一） 热膨胀 砼是多相同时堆积的结构，这些不同的物质因受热要膨胀，但膨 胀值相差很大，其各相体积膨胀系数是：材料名称湿空气水水泥石集料3700~9000×10-6225~744×10-640~60×10-630~40×10-6从表中数值看出，体积膨胀系数水是固体材料的 10 倍，空气是固 体材料的 100 倍，水泥石和集料也有差别，因此热养护在加热时各组 分的不均匀膨胀，砼内部产生拉应力，造成开裂，结构受到损伤 （二） 硅酸盐水泥蒸养过程的化学变化 温度升高时，水泥矿物的溶解度增大，水化反应速度加快蒸汽养护时水泥水化生成的主要水化产物与标准养护时基本相同水泥熟料矿物在蒸养时的反应速度和强度增长规律各不相同，由下面试验看出，C3S 和 C4AF 是蒸养后获的较高强度的决定性矿 物，而 C2S 对后期强度起较大作用 标准养护蒸汽养护矿物成分7d28d3h28d C3S31．645．719．440．1 C2S2．44．11．915．1 C3A11．612．200 C4AF29．437．743．153．5蒸养和标养矿物成分的水分产物均未发生变化，但强度却不体积膨胀系数同，虽然其水化产物微观结构发生了变化，主要表现在水泥颗 粒表面形成屏蔽膜的增厚增密，结晶颗粒粗化，对砼结构形成 及其物理力学性能均产生一定的影响湿热养护过程中砼强度快速增长的同时，部分晶体仍在增长， 晶粒粗化，由此产生结晶压力引起结构内部压应力的出现，这 也使砼的结构造成损伤 （三） 砼的减缩和收缩 水泥水化生成水化产物，熟料矿物生成水化产物，固相体积增 大，但“水泥~水“体系的总体积减小，称之为化学减缩 以 C3S 为例： 水化反应：2（3CaO·SiO2）+6H2O3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca（OH）2项目2（3CaO·SiO2 ）6H2O3CaO·2SiO2·3H2O3Ca（OH2比密度3．141．002．442．23分子量228．2318．02342．4874．10摩尔体积72．7118．02140．4033．23体系中所占体积145．42108．12140．4099．63总体积反应前总体积 253．54 cm3反应后总体积 240．09 cm3普通水泥最大减缩量平均值为水泥石的 5~8% （四） 砼热养护中的热质传输 概念：热养护过程中，热、水、气在砼内部进行传递 热养护过程：升温——恒温——降温 以常压湿热养护阶段为例说明：1 常压升温阶段（加热阶段）利用蒸汽对制品加热，通过冷凝水将热量传递给制品（1） 温度梯度 ▽t 见下图 t—温度曲线符号： tg —蒸汽介质温度（℃）th —冷却水温度（℃）tb —制品表面温度（℃）tn —制品内部温度（℃）值:tg >th > tb >tn产生温度梯度▽t（2）湿度梯度 ▽U Ub —表面湿度 Ub =100%Un —内部湿度 （%）Ub > Un 产生湿度梯度 ▽U（3） 压力梯度 ▽P在▽t梯度作用下产生▽P1 受热膨胀 表面气泡空气压力大里面低在▽U 梯度作用下产生▽P2 水分由表向内迁移 内内部表面tntb▽tthtgUnUb冷凝水 ▽UqPn▽PPbqmqc▽t作用 ▽t作用 空气分压▽P1▽P2▽P3部压力增大 内部高在空气分压作用下产生▽P3 蒸养时介质中的空气分压降低 内部高压力梯度▽P应等三者的代数和：▽P=▽P1-▽P2-▽P34>30 30 <30不限20 1515 —（2） 合理的预养 （3） 变速升温：先慢后快 （4） 分段升温：先升温 30--40℃，保温 1—2h，然后快速升 温 （5） 改善养护条件：如带模养护3 恒温期 H恒温时间：砼强度达到设计强度等级的 70%恒温温度：取定于水泥品种，普通水泥 80℃，矿渣水泥、火 山灰水泥 95—100℃4 降温期 J温度℃时间 hYSHJ作用：在▽t、▽U、▽P作用下，内部水分急剧气化，制品收缩，造成损伤方法：控制降温速度：限制最大降温速度最大降温速度（）小时摄氏度 水灰比 厚大制品细薄制品≥0.43035＜0.44050影响因素：（1） 砼的强度愈低，降温速度要慢（2） 制品厚度愈大，降温速度减慢（3） 配筋小降温要慢二 常压湿热养护过程中砼强度发展规律 砼强度随养护时间的增大而增大，按强度增长速度，可分三个强度增长 时间（1）慢速增长时期 （2）快速增长时期 （3）减速增长时期由表看出升温阶段介质温度在 40%，干湿热养护，砼强度最高 方法：随着养护窑的升温带加干热加热设备抗压强度%时间 h温度℃2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 2280604020020406080慢速减速§ 5 高压湿热养护一 概述 1 概念：将制品在温度高于 100℃的饱和蒸汽介质中进行加热的方法2 养护温度 100--120℃3 养护介质压力，压力与温度关系P=0.0965（）4 （MPa）100t式中：P —介质压力 （MPa）t —介质温度 （℃）4 高压湿热养护对混凝土性能的影响砼中的二氧化硅和氧化钙在温度高于 100℃的饱和蒸汽介质进行养护 时，生成的托勃莫来石结晶好，且强度高，当温度高于 150℃是，反 映速度大大加快，而工业生产采用的实际反应温度（83.20—213.85℃） 压力为（1.0—2.0MPa） ，砼的温度愈高，砼的强度愈高，但温度超过 213.85℃时，砼的强度反而下降5 应用：生产硅酸盐制品，采用常温湿热养护强度很低，氧化硅和氧化钙反应 速度很慢，因此都采用高压湿热养护，如：加气砼、灰砂砖、硅酸盐 砌块二 高压湿热养护的体积变形压蒸过程中砼的体积变形为膨胀，恒压时最大变形值比常压养护时小，降压过程体积收缩，残余变形可正、可负、较小 三 常压热养护设备1 养护坑（1） 普通养护坑（2） 热介质定向循环养护坑（3） 干一湿热养护坑2 折线养护窑：连续式3 间歇式隧道窑（1） 贯通式：两端设口，一端入窑，一端出窑（2） 尽端式：一端设口4 连续式水平隧道窑（1） 地上窑（2） 地下窑5 立窑 连续窑四 干湿热养护概念：采用了在升温过程中使砼中水分蒸发，使砼在低湿介质条件 下升温，而在恒温阶段仍采用湿养护效果：1 砼内部水分蒸发，没有冷凝水，砼的加热速度减慢2 砼的加热最高温度降低3 升温过程砼损伤程度降低性能：干湿热养护强度比较养护温度养护制度 %湿度时间h强度 MPa21006 100317。

521006 60319721006 40321680℃21006 203200由表看出升温阶段介质湿度在 40%，干湿热养护，砼强度最高 方法：随着养护窑的升温带加干热加热设备三 湿度变化： 压蒸砼的热质传输对砼的结构也会造成损伤，下面是砼的湿度变化曲线：时间 h变形mmm温度℃1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 21050100150200升压恒压降压降温时间 h质量变化%温度℃1 2 3 4 5 6 7 8 9 108642050100150200砼在 100℃下升温过程，湿度增加很小，温度在 100℃以上，冷凝加 快，砼湿度急增，温度在 174.5℃时达到最大值，恒温时湿度变化不 大，降温时砼中水急剧蒸发四 强度发展压蒸过程强度增加分为三个阶段第一阶段 升温开始至最高温，初始结构强度低，由于结构的破坏作 用，强度略有下降第二阶段 恒温阶段的前 2h，水化反应速度增至最高值，砼的结构基 本形成，强度增长最快第三阶段 恒温阶段的结果，结晶结构形成速度减慢五 压蒸养护方法和制度（一） 排气法：压蒸养护需要饱和蒸汽中养护，使制品迅速加热，必 须排除窑内的空气的养护制度1 排气期 ：最高温度升至 100℃，饱和蒸汽压力 0.1— 0.12MPa操作：打开排气阀，向窑内输入饱和热气，将窑空气排出2 升压期 ：温度升至最高恒温温度操作：关闭操作阀，继续进入饱和蒸汽，窑内升温升压3 恒压期 ：温度和保持最高值恒压温度和恒压时要考虑制品的质量和成本 4 降压期 ：窑内温度降至 100℃，压力 0.1MPa，排出窑内蒸 汽降压降温，速度要均匀，尤其是后期速度要慢，防止制 品开裂。