一种免蒸养混凝土预制构件及其成型方法

摘要

本发明涉及一种免蒸养混凝土预制构件，其特征在于：同时将无机‑有机复合早强剂和晶核型早强剂按一定比例添加到混凝土预制构件原料中来提高其早期强度；可以避免蒸养工序，减少能耗，节约能源，提高混凝土内部密实度，增加混凝土表层平整度，避免裂纹形成，保持混凝土后期强度稳定，提高混凝土整体强度。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种免蒸养混凝土预制构件及其成型方法。

背景技术

应国务院出台的《关于大力发展装配式建筑的指导意见》中“要因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑，力争用10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%”的要求，随着装配式建筑的越来越多，所需要的混凝土预制构件也越来越多，为了提高早期强度，更早的拆模成型，现有技术中通常需采用蒸养工序，但蒸养工序存在以下缺点：

（1）需要消耗大量的能耗；

（2）随着温度的升高，一部分水将转化为气，从而更加剧膨胀作用。这种膨胀作用，会增加混凝土中的孔隙率，而且由于孔内压力的增加，还会引起内部产生微细裂纹。严重的可在混凝土表面产生明显的裂缝，造成酥松，表现出“肿胀”状态；

（3）同时在升温或降温中，由于混凝土表里之间的温度梯度及产生的气压差，会造成水、气转移，而且在混凝土中形成定向通路，在升温期间，由于蒸汽冷凝水积集在混凝土表面并向内转移，这对于未凝结的水泥浆，将会导致水灰比增大，造成表层起皮现象；

（4）另外，混凝土在蒸养中，由于表里温差会形成温度应力，特别是在降温期间，由于表层的急剧降温，容易产生拉应力以致出现裂缝。

（5）混凝土强度的增长，主要决定于水泥凝结硬化过程中晶体一胶体体系的发展与变化。其中，胶体新生物比晶体新生物更能发挥强度作用。但在湿热养护中，温度愈高，形成的晶体新生物尺寸愈大;晶体尺寸过大，则意味着分散度小，这对于后期强度的发展是不利的。此外，在高温蒸养中，由于胶体新生物的析出速度加快，并在未水化的水泥粒子周围积聚一层胶体薄膜，而且胶膜逐渐增厚，阻碍水分深入和水泥粒子的水化发展，从而使后期强度受到阻碍，且温度愈高，此种现象愈严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供一种免蒸养混凝土预制构件及其成型方法，可以避免蒸养工序，减少能耗，节约能源，提高混凝土内部密实度，增加混凝土表层平整度，避免裂纹形成，保持混凝土后期强度稳定，提高混凝土整体强度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种免蒸养混凝土预制构件，同时将无机-有机复合早强剂和晶核型早强剂按一定比例添加到混凝土预制构件原料中来提高其早期强度，其中每一立方米混凝土预制构件原料由以下各组份形成：

42.5普通硅酸盐水泥：227.5Kg；

无机-有机复合早强剂：水泥总质量的1%~5%；

晶核型早强剂：水泥总质量的10~15%；

砂：750Kg；

小石子：290Kg；

大石子：760Kg；

水：150Kg；

高效减水剂：3Kg；

该免蒸养混凝土预制构件原料的制备方法包括以下步骤：使用强制式搅拌机，先干拌后湿拌，先加入大石子、小石子和砂，开动强制式搅拌机，搅拌40~60s；再加入42.5普通硅酸盐水泥，开动强制式搅拌机，继续搅拌40~60s；将无机-有机复合早强剂和晶核型早强剂和高效减水剂均匀分散于水中形成拌合水，20s内往搅拌机内缓慢注入总质量80%的拌合水，边注入边搅拌2min，随后马上加入剩余总质量20%的拌和水搅拌1min即可出料。

进一步地，所述无机-有机复合早强剂中无机盐类早强质量组分55%~ 85%，有机物类早强质量组分15%~ 45%，其中，所述无机盐类早强组分由硫酸钠、碳酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙中的至少2种复配而成：所述有机物类早强组分由甲酸钙、乙酸钙、甲醇、三乙醇胺中的至少2种复配而成。

进一步地，所述晶核型早强剂选用钙硅质量比为1.0~1.7，使用分析纯硅酸钠(Na2SiO3×9H2O)、硝酸钙(Ca(NO3)2×4H2O)及去离子水，所述去离子水在使用前沸煮10分钟去除溶解性CO2，采用水固质量比9~12之间，且分别加入凝胶分散剂使试剂均匀分散，使用60℃恒温水浴合成制备，反应期间定时搅拌并保持溶液PH值在12以上，反应7d后将产物抽滤洗涤后干燥存放。

进一步地，该免蒸养混凝土预制构件的成型方法包括以下步骤：（1）模具安装；（2）模具检查；（3）钢筋制作；（4）钢筋检查；（5）第一预埋件安装与检查；（6）混凝土一次浇筑；（7）二次立模；（8）保温板和连接件的安装；（9）二次布筋；（10）第二预埋件安装与检查；（11）混凝土二次浇筑；（12）构件抹光；（13）混凝土养护；（14）混凝土脱模；（15）构件起吊；（16）露骨料处理；（17）构件检验及修复。

进一步地，步骤（1）中，模具安装时侧模垂直于底模，拼装完成后进行表面清洗，然后涂刷水性或蜡质脱模剂；

进一步地，步骤（2）中，模具检查项目包括检查模具接触面的平整度、板面弯曲程度、拼装缝隙尺寸和几何尺寸规格；

进一步地，步骤（3）中，钢筋制作时，钢筋绑扎扎丝甩扣弯向构件内侧，保护层垫块按梅花状布置；

进一步地，步骤（4）中，钢筋检查项目包括钢筋位置、规格、间距和保护层厚度。

进一步地，步骤（5）中，第一预埋件包括固定螺栓和水电接头，检查项目包括固定螺栓孔、水电接头的安装位置和规格型号；

进一步地，步骤（6）中，混凝土一次浇筑时均匀连续浇筑，投料高度低于500mm，浇筑间歇时间小于40min；

进一步地，步骤（7）中，二次立模时先进行表面清洗，然后底模涂刷水性脱模剂，侧模涂刷蜡质缓凝剂；

进一步地，步骤（8）中，保温板和连接件之间使用粘结材料密封处理。

进一步地，步骤（9）中，先制作钢筋骨架，再将钢筋骨架入模成型；

进一步地，步骤（10）中，第二预埋件包括固定螺钉和固定套筒，检查项目包括固定螺钉、固定套筒的安装位置和尺寸型号；

进一步地，步骤（11）中，二次浇筑时用振捣棒振捣成型；

进一步地，步骤（12）中，对构件表面进行抹光，抹光次数为3-4次，最后一次抹光时间为初凝前10min，并保持表面平整度高低差≤3mm；

进一步地，步骤（13）中，混凝土养护采用自然养护，养护过程中在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，以防冷凝水滴落破坏混凝土表面且能保持构件的润湿；

进一步地，步骤（14）中，脱模时先拆除固定螺钉和固定螺栓，然后拆除水电接头，再拆除固定套筒，最后拆模。

进一步地，步骤（15）中，采用多点吊架进行起吊，保持起吊前吊钩位于预制构件上方200mm处，起吊时预制构件离地间隙小于500mm；

进一步地，步骤（16）中，采用高压水枪对露骨料进行清理；

进一步地，步骤（17）中，设置质量检验人员对成品进行质量检验，采用修复浆料修复不影响预制构件结构性能的裂缝和破损。

本发明的有益效果是：

（1）可以避免蒸养工序，减少能耗，节约能源，提高混凝土预制构件原料的内部密实度，增加其表层平整度，避免裂纹形成，保持混凝土预制构件原料后期强度稳定，提高其整体强度；

（2）通过多种早强剂的同时使用，可以有效减少成本，降低凝结时间，改善混凝土预制构件性能，延长使用寿命；

（3）通过预定步骤成型该混凝土预制构件，可以有效节约工序，减少人工成本，加快混凝土预制构件成型时间，提高成型效率。

附图说明

图1是本发明免蒸养混凝土预制构件的成型方法的步骤流程图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

[实施例1]

如图1所示，一种免蒸养混凝土预制构件，同时将无机-有机复合早强剂和晶核型早强剂按一定比例添加到混凝土预制构件原料中来提高其早期强度，其中每一立方米混凝土预制构件原料由以下各组份形成：

42.5普通硅酸盐水泥：227.5Kg；

无机-有机复合早强剂：水泥总质量的1%~5%；

晶核型早强剂：水泥总质量的10~15%；

砂：750Kg；

小石子：290Kg；

大石子：760Kg；

水：150Kg；

高效减水剂：3Kg；

该免蒸养混凝土预制构件原料的制备方法包括以下步骤：使用强制式搅拌机，先干拌后湿拌，先加入大石子、小石子和砂，开动强制式搅拌机，搅拌40~60s；再加入42.5普通硅酸盐水泥，开动强制式搅拌机，继续搅拌40~60s；将无机-有机复合早强剂和晶核型早强剂和高效减水剂均匀分散于水中形成拌合水，20s内往搅拌机内缓慢注入总质量80%的拌合水，边注入边搅拌2min，随后马上加入剩余总质量20%的拌和水搅拌1min即可出料。

具体地，无机-有机复合早强剂中无机盐类早强质量组分55%~ 85%，有机物类早强质量组分15%~ 45%，其中，无机盐类早强组分由硫酸钠、碳酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙中的至少2种复配而成：有机物类早强组分由甲酸钙、乙酸钙、甲醇、三乙醇胺中的至少2种复配而成。

具体地，晶核型早强剂选用钙硅质量比为1.0~1.7，使用分析纯硅酸钠(Na2SiO3×9H2O)、硝酸钙(Ca(NO3)2×4H2O)及去离子水，去离子水在使用前沸煮10分钟去除溶解性CO2，采用水固质量比9~12之间，且分别加入凝胶分散剂使试剂均匀分散，使用60℃恒温水浴合成制备，反应期间定时搅拌并保持溶液PH值在12以上，反应7d后将产物抽滤洗涤后干燥存放。

具体地，该免蒸养混凝土预制构件的成型方法包括以下步骤：（1）模具安装；（2）模具检查；（3）钢筋制作；（4）钢筋检查；（5）第一预埋件安装与检查；（6）混凝土一次浇筑；（7）二次立模；（8）保温板和连接件的安装；（9）二次布筋；（10）第二预埋件安装与检查；（11）混凝土二次浇筑；（12）构件抹光；（13）混凝土养护；（14）混凝土脱模；（15）构件起吊；（16）露骨料处理；（17）构件检验及修复。

具体地，步骤（1）中，模具安装时侧模垂直于底模，拼装完成后进行表面清洗，然后涂刷水性或蜡质脱模剂；

具体地，步骤（2）中，模具检查项目包括检查模具接触面的平整度、板面弯曲程度、拼装缝隙尺寸和几何尺寸规格；

具体地，步骤（3）中，钢筋制作时，钢筋绑扎扎丝甩扣弯向构件内侧，保护层垫块按梅花状布置；

具体地，步骤（4）中，钢筋检查项目包括钢筋位置、规格、间距和保护层厚度。

具体地，步骤（5）中，第一预埋件包括固定螺栓和水电接头，检查项目包括固定螺栓孔、水电接头的安装位置和规格型号；

具体地，步骤（6）中，混凝土一次浇筑时均匀连续浇筑，投料高度低于500mm，浇筑间歇时间小于40min；

具体地，步骤（7）中，二次立模时先进行表面清洗，然后底模涂刷水性脱模剂，侧模涂刷蜡质缓凝剂；

具体地，步骤（8）中，保温板和连接件之间使用粘结材料密封处理。

具体地，步骤（9）中，先制作钢筋骨架，再将钢筋骨架入模成型；

具体地，步骤（10）中，第二预埋件包括固定螺钉和固定套筒，检查项目包括固定螺钉、固定套筒的安装位置和尺寸型号；

具体地，步骤（11）中，二次浇筑时用振捣棒振捣成型；

具体地，步骤（12）中，对构件表面进行抹光，抹光次数为3-4次，最后一次抹光时间为初凝前10min，并保持表面平整度高低差≤3mm；

具体地，步骤（13）中，混凝土养护采用自然养护，养护过程中在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，以防冷凝水滴落破坏混凝土表面且能保持构件的润湿；

具体地，步骤（14）中，脱模时先拆除固定螺钉和固定螺栓，然后拆除水电接头，再拆除固定套筒，最后拆模。

具体地，步骤（15）中，采用多点吊架进行起吊，保持起吊前吊钩位于预制构件上方200mm处，起吊时预制构件离地间隙小于500mm；

具体地，步骤（16）中，采用高压水枪对露骨料进行清理；

具体地，步骤（17）中，设置质量检验人员对成品进行质量检验，采用修复浆料修复不影响预制构件结构性能的裂缝和破损。

[对比例1]

本对比例与实施例1的区别仅为早强剂仅选用矿物掺合料早强剂。

[对比例2]

本对比例与实施例1的区别仅为早强剂仅选用无机-有机复合早强剂。

[对比例3]

本对比例与实施例1的区别仅为早强剂仅选用晶核型早强剂。

[对比例4]

本对比例与实施例1的区别仅为早强剂仅选用无机盐类早强剂。

[对比例5]

本对比例与实施例1的区别仅为早强剂仅选用有机物类早强剂。

[对比例6]

本对比例与实施例1的区别仅为不使用早强剂。

与现有技术相比，本发明可以避免蒸养工序，减少能耗，节约能源，提高混凝土预制构件原料的内部密实度，增加其表层平整度，避免裂纹形成，保持混凝土预制构件原料后期强度稳定，提高其整体强度；通过三种早强剂的同时使用，可以有效减少成本，降低凝结时间，改善混凝土预制构件性能，延长使用寿命；通过预定步骤成型该混凝土预制构件，可以有效节约工序，减少人工成本，加快混凝土预制构件成型时间，提高成型效率。

结果表明，通过本发明制备的免蒸养混凝土预制构件，能显著提高其早期和后期强度，如表1所示。

表1 免蒸养混凝土预制构件的抗压强度测试结果

编号1d2d3d28d实施例115.6MPa26.8MPa30.8MPa39.9MPa对比例110.8MPa24.5MPa29.2MPa33.5MPa对比例29.8MPa25.2MPa29.6MPa34.0MPa对比例312.6MPa20.2MPa24.3MPa29.4MPa对比例47.56MPa22.6MPa24.8MPa29.8MPa对比例58.02MPa23.2MPa25.4MPa31.2MPa对比例66.22MPa18.6MPa22.8MPa28.8MPa

通过对比例和实施例的对比性能测试可以看到，使用本发明原料和成型方法获得的混凝土预制构件在相同时间内具有更高的强度，混凝土的早期强度和后期强度均比现有技术高，且早期强度效果尤为明显，且因而本发明相对于现有技术具有显著的进步。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。