水泥與混凝土制品的蒸汽養護生產探討水泥與混凝土制品具有工廠化生產質量好、工藝簡單、生產周期短、現場施工及濕作業大大減少、混凝土遺灑和噪聲擾民降低等優點，而且還能使業主大幅度節省投資，并盡早使建筑物投入使用、產生效益。同時由于預制構件的混凝土已完成了收縮變形，預應力構件以預應力抵消拉應力，因此其裂縫控制性能優于現澆混凝土結構，如果配以高強鋼筋而形成高效鋼筋預應力構件，增大預制構件跨度和承載力，則可以適應大開間結構的要求。隨著混凝土建筑業的發展，水泥與混凝土制品的傳統優勢將日益顯現出來[1]。為了在較短時間內得到足夠的強度，通常采用一些加速水泥混凝土硬化的方法，如蒸汽養護，使用早強劑等，效率最高的技術是蒸汽養護。目前，蒸汽養護技術一般用于鐵路枕木、隧道管片、混凝土梁、混凝土管樁、電線桿等預制構件產品生產中。隨著在惡劣環境下的工程越來越多，蒸養混凝土構件在使用過程中的耐久性要求也越來越高，因此迫切需要研制出成本低、性能優良、適合蒸養的高性能混凝土[2]。有關高性能混凝土研究工作國內外多集中在常規養護條件下，蒸汽養護高性能混凝土試驗及應用研究開展得較少。1混凝土蒸汽養護工藝制品蒸汽養護工藝一般分為靜停、升溫、恒溫、降溫4個階段，為了防止制品因內外溫差過大或恒溫溫度過高而導致混凝土產生裂縫，應嚴格控制蒸養過程中的升、降溫速率及恒溫溫度[3]。1．1靜停階段靜停階段也稱預養期、前置期或靜置期，為制品澆注成型后及蒸汽養護開始前在大氣環境下的一段放置時間。該階段主要是保證混凝土中水泥進行了一定程度的水化，具有一定的結構強度，以防止升溫期混凝土體積膨脹對結構產生破壞。靜停階段時間的長短與混凝土的配比、水泥的種類、環境的溫濕度、升溫速率等因素有很大的關系。一般認為，較長的預養時間有樹于提高混凝土初期結構強度，抵抗混凝土在升溫過程中的腫脹變形，但是較長的預養時間對于實際生產中的生產效率又不利。不同文獻上建議的養護時間很不相同，在構件廠中多取1～3h。因此在實際生產中由于預養時間受許多因素影響，所以應根據現實情況進行試驗、調整，一般的做法是：在采用早強劑等外加劑，或采用高標號或早強型水泥，或在夏季環境溫度高，在升溫速率較慢等情況下，可適當縮短預養時間；反之，則要適當延長預備養時間。1．2升溫階段蒸氣養護水泥與混凝土制品的結構強度及整體性能主要是在升溫階段形成，該階段決定著制品的蒸養質量，因此升溫階段的養護參數，如升溫速率、溫濕度的協調、外模板與蒸汽之間的溫差等參數需要經過大量試驗確定和嚴格控制。升溫速率的控制主要是調節制品的硬化強度和熱脹變形產生的溫度應力之間的關系，避免升溫過程中混凝土溫度應力超過其硬化強度造成混凝土開裂，如在北方較低氣溫時，要保持較低的升溫速率，最好將升溫速率控制在10℃／h左右。如果制品早期預養時間越長，初期結構結構強度越高，升溫速率可以相應提高；反之，則需緩慢升溫。熱蒸汽與冷混凝土表面相接觸時要凝結成水，會導致制品表面的水灰比增大影響制品表面質量，因此應要采用一定的工藝來控制制品表面的濕度，一般可采用棉氈、土工布等保水材料在開始升溫前覆蓋于制品的裸露面上。外模板一般都是鋼材，在快速升溫過程中，水泥石的熱脹變形能力遠大于鋼材，這會造成制品與模板相互連接部位產生裂紋，如管片混凝土手孔部位，一般采用減小升溫速率來解決。1．3恒溫階段恒溫階段的主要控制參數是恒溫溫度和恒溫時間。對于水泥與混凝土制品，恒溫階段的溫度越高和養護時間越長，制品的強度發展越快和最終獲得的強度越高。但過高的恒溫溫度和較長的熱養時間會造成制品后期強度的損失或其它特性受損，所以選擇合適的恒溫溫度對于蒸養過程非常重要。在制品實際蒸養過程中，恒溫時間超過某一值時，制品強度會出現“鋸齒”波動，強度時升時降，有人解釋為與硬化混凝土中的內壓應力有關。在水泥水化初期，混凝土有足夠的空間容納水化生成產物，隨著水化產物的不斷生成，水泥石獲得結構強度；但當制品獲得一定強度，水化產物充滿混凝土空間，仍然有水泥粒子進行水化生成水化產物新生物，使得固相體積增大，則在混凝土內產生內壓，在已定型的水泥石結構中引起應力，產生微裂紋，導致強度回縮；而隨著水泥水化繼續進行生成更多的水化產物，已出現的微裂紋又有可能重新愈合，促進強度重新增長。1．4降溫階段降溫階段要緩慢停汽、均勻降溫、保持濕度。蒸養混凝土的強度主要來自于升溫和恒溫階段，但是降溫階段對于蒸養混凝土的強度仍然有影響，這些影響主要表現在降溫過程中，表層降溫快，收縮亦快；內層降溫慢(因混凝土的導熱系數較小)，收縮亦慢，于是在構件表里產生溫差，在表層混凝土中產生拉應力，當拉應力超過混凝土強度時，就會在混凝土中產生裂縫。裂縫將對混凝土的結構造成不良影響，例如結構強度的下降、耐久性劣化等。因此，在降溫速率的選擇上，對于厚大尺寸構件、低強度構件或低配筋構件，需要緩慢降溫，減少溫差，以避免出現過大的收縮拉應力；反之，對于小型構件、高強度構件或高配筋的構件，則可容許降溫稍快一些。蒸汽養護完全撤除后，仍必須對制品進行養護，如覆蓋土工布保濕，噴灑溫水，保證高強混凝土后期養護質量，減少裂縫的產生。2外加劑技術Mehta等人[4]調查使用了17年的舊金山灣SanMateo橋，該橋采用純水泥來成型混凝土梁。結果表明：部分采用蒸氣養護混凝土梁已經損壞不得不進行修補，部分梁采用自然養護的混凝土梁則沒有出現任何腐蝕的跡象。Detwiler等人[5]的研究結果表明：蒸氣養護時水泥水化產物沒有足夠的時間擴散，水化產物分散不均勻，使混凝土孔結構變得粗糙，硬化結構會出現較大的孔；同時水化產物CH晶體及C—S—H凝膠都會變得緊密，導致孔隙率增大，從而降低波特蘭水泥混凝土抵抗氯離子滲透的能力。因此，高性能蒸汽養護混凝土已成為近年來國內外研究的一大熱點，研究表明高效減水劑和礦物摻合料等外加劑已成為高性能蒸汽混凝土必不可少的第5、第6組分。對蒸汽養護的水泥與混凝土制品來講，外加劑技術是一項關鍵技術，它們的使用可以使制品的實際水灰比降低，早期強度提高而能滿足制品成型要求。高效減水劑雖然降低制品水灰比，但不能有效地改善混凝土的抗腐蝕性能，而采用礦物摻合料可以有效地解決這一問題[2]，其機理是礦物摻合料一方面可以起到微集料作用，增加混凝土制品的密實度，另一方面還可以利用其火山灰效應與水泥石中的C—H發生反應，減少C—H含量，生成更多的凝膠物質。工過劉寶舉米[6]氏研究表明，當譽粉煤灰摻量大蔽于退30翻％時，混凝土散并不表現出很她好的蒸養適應編性，其脫模強但度低于普通蒸雄養混凝土，且壁后期強度的增赴長速率亦較對擾比空辦白組混凝土的奉慢。在對粉煤稻灰進行改性并腐將之與磨細礦瘡渣混合后，粉絨煤灰混凝土的她蒸養適應性可腥以得到改善。壩超細摻合料更丈有利于蒸汽養弄護水泥與混凝馳土制品強度的忽增長，這是因押為摻合料細度菌越大，其與水墓泥的接觸面積蠢越大，與朱Ca(OH)剝2蛙發生反應的有拒效面積也越大盆，從而與浮Ca(OH)綢：的反應程度耍及水化產物的處數量和質量也山隨之增加。采然用超細礦物摻怒合料取代部分乏水泥，不僅可鑰以解決通常生盼產大摻量水泥鋪混凝土軌枕中眾所出現的高水在化熱、堿集料沾反應增大等缺勸陷，而且可以廉增強混凝土的織耐久性、降低陵軌枕的造價。膊粉煤灰、礦渣劑等礦物摻合料架含有大量的活怠性難SiO門2們和棵A1五2炎O忍3狀，這些物質能故與石灰或水泥圍水化所析出的斧Ca(OH)農2您反應生成水化豐硅酸鈣和水化饞鋁酸鈣等膠凝櫻物質；在消耗桿Ca(OH)權2汽的同時，又加煮速了水泥的水駱化產生二次水矮化產物，其組均成和結構與熟響料礦物水化物閃所析出的第Ca(OH)低2妖數量有關；練2圾種過程相互制反約，互為條件轎，最終生成以聾低堿性水化硅偵酸鈣為主體的椒水化硅酸鈣、完水化鋁酸鈣凝氏膠體、水化鐵否酸鈣凝膠體以瞎及部分水化石遍榴子石的產物儲，形成具有較勿高強度的水泥具石。在蒸養條無件下，粉煤灰酒等礦物摻合料求的火山灰活性執體現得更加明抵顯。防韻3療裂縫控制技術粒凱如果蒸養制度基沒有控制好，昂蒸汽養護水泥三與混凝土制品按很容易由于溫刺度應力而產生賠裂縫，其次是洞干縮和徐變造獲成的結構裂紋甚。裂縫部分是艙應力集中區域襪，在制品的使渣用過程中，會咳降低結構的整近體性，因此防眠止和控制溫度蔥裂縫的發生，筒對于混凝土的第養護工作十分買重要。蹈赤蒸汽養護水泥聚與混凝土制品裝裂縫的產生主紐要有引2薄種，一種是不將當的蒸汽養護盞制度造成的裂她縫，一種是在混脫模后的不當乏養護制度造成重的裂縫。前者事主要是由于混痰凝土受熱不均娃勻而造成混凝黎土袖的命“顛腫翠脹所”肚，或者是由于花混凝土與模具那之間的膨脹不丟協調而造成的模剪切應力；后環者主要是制品裁剛從蒸汽養護關模具里拿出，哨溫度較高，而絕直接暴露在空司氣中，而混凝已土是熱的不良怖導體，內部的坡高溫與表面的恐低溫差異過大并，從核心到表姑面的溫度梯度努過大，從而引做起了較大的溫裙度應力。一般紹前者解決辦法噸是通過大量試監驗確定蒸汽養屠護制度和合理毛的蒸養工藝，來后者解決辦法盈是采用水養護可，即保證混凝野土表面的濕度舟，又控制混凝立土溫度梯度，良使核心混凝土涌的溫度梯度比盲較平緩，不會客產生過大的溫看度應力，避免億裂縫的產生。珠4覺結闖涼語濤針由于對水泥與持混凝土蒸汽養饑護重要性認識遍不足，缺乏生裂產管理經驗，局致使蒸汽養護京水泥與混凝