不同环境温度对预制构件早期养护碳排放量影响的研究.pdf
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1、 建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 19 期 2023 年 10 月Vol.54 No.19 Oct.20232352不同环境温度对预制构件早期养护碳排放量 影响的研究孔凡敏(北京建工新型建材有限责任公司,100015,北京)摘要:为缩短构件的生产周期,提高产出率,构件厂经常采用蒸汽对成型构件进行早期养护,结合生产工艺,探讨在 3 种不同环境条件下预制构件养护的碳排放量问题。通过试验确定不同养护温度下预制构件的最佳养护温度及早期强度,从而计算不同温度环境下预制构件早期养护的碳排放量。关键词:蒸汽养护;温度;强度;碳排放量中图分类号:TU 74 文献标
2、志码:A 文章编号:1000-4726(2023)19-2352-04RESEARCH ON IMPACT OF DIFFERENT AMBIENT TEMPERATURES ON CARBON EMISSIONS FROM EARLY CURING OF PREFABRICATED COMPONENTSKONG Fan-min(BCEG Advanced Construction Materials Co.,Ltd.,100015,Beijing,China)Abstract:In order to shorten the production cycle of components and
3、 increase the yield,component factories usually use steam for the early curing of molded components.In this paper,carbon emissions from the curing of prefabricated components under 3 different ambient temperatures are discussed based on the production process.Besides,the optimal curing temperature a
4、nd early strength of prefabricated components under different curing temperatures are determined through experiments,and the carbon emissions from early curing of prefabricated components under different ambient temperatures are further calculated.Keywords:steam curing;temperature;strength;carbon em
5、issions收稿日期:20230810作者简介:孔凡敏(1976),女,河北承德人,高级工程师,e-mail:.随着装配式建筑标准体系不断完善,混凝土预制构件已成为我国施工行业技术创新的焦点,预制构件行业朝着高品质、绿色化、标准化方向发展,然而目前行业仍然存在诸多问题,如构件厂产能达不到设计产能、劳动生产率低下、生产过程中浪费严重等问题给行业的发展带来了一定困难。结合生产工艺进一步探讨预制构件在不同环境条件下的养护温度、养护时间与强度之间的关系,并针对不同养护条件下的碳排放量进行计算,以期为预制构件的养护过程提供支撑,进而降低耗能。1温度对混凝土早期强度的影响机理混凝土是由胶凝材料、骨料和水
6、共同构成的复杂多相聚焦体,从微观结构来看由水泥凝胶、氢氧化钙结晶、毛细管、未水化的水泥颗粒、孔隙水、凝胶孔隙、骨料颗粒及气泡等组成,其强度取决于:硬化的水泥浆强度、浆体 骨料粘结强度及骨料的特性。在这 3 个因素中,温度对水泥浆的强度影响最直接,而水泥浆的硬化强度直接决定混凝土早期强度。温度对混凝土强度的影响表现在以下 3 个方面:(1)水化反应的速率;(2)混凝土内部结构的特性;(3)蒸发和干燥速率。一般来说温度升高会加快水化反应速率,强度提升更快,同时也导致水分蒸发速度加快,水分的散失既阻滞了水泥的水化,又使混凝土因失水而收缩,导致早期裂缝的产生,因此在高温养护时,尤其要注意混凝土保湿,综
7、合混凝土早期养护对温度与湿度的要求,采取蒸汽养护的方式,可大幅缩短生产周期,提高产出率。2配合比及试验结果2.1配合比设计采用 C30 混凝土开展研究,配合比设计见表 1。表 1C30 配合比标号单方材料用量/(kg/m3)水水泥矿粉粉煤灰砂子石子外加剂C3015826848568121 0318.0 注:为提高模具周转率,外加剂掺有早强组分。2023 年 10 月2353此设计配合比混凝土工作性能见表 2。表 2混凝土工作性能设计强度/MPa坍落度/mm25 终凝 时间/h10 终凝 时间/h5 终凝 时间/h301605.38.537.22.2试验设计及结果试验在环境温度分别为 25、10
8、、5 的3 种情况下开展,在设计养护温度分别为 25、40、60 的条件下,研究时间与强度的关系,试验结果见表 3。表 3不同环境下养护温度、时间对应强度环境 温度/养护 温度/养护 5 h 强度/MPa养护 6.5 h 强度/MPa养护 8 h 强度/MPa养护 9.5 h 强度/MPa252512.217.821.322.84016.520.522.924.46018.822.624.325.310259.612.915.717.44013.619.321.823.26017.221.923.724.65-258.211.313.415.44011.917.820.522.26015.12
9、0.622.924.3 注:养护强度为从升温阶段算起达到养护时间后,拆模静置 1 h后的强度。3试验结果分析根据试验结果,绘制强度 时间关系曲线如图1 图 3 所示。拆模强度不养护强度/MPa养护温度 40 养护温度60 时间/h3025201510504 5 6 7 8 9 10 图 125 环境下养护温度对构件强度的影响从图1图3可以看出,(1)当环境温度为25 时,预制构件在不养护的情况下,8 h 可达到拆模强度,在养护温度为 40 的情况下,7 h 可达到拆模强度,而在养护温度为 60 的情况下,5.5 h 左右即可进拆模;(2)当环境温度为 10 时,在预制构件养护温度为 60 的情
10、况下,6 h 可达到拆模强度;在养护拆模强度养护温度25 强度/MPa养护温度40 养护温度 60 时间/h3025201510504 6 8 10图 210 环境下养护温度对构件强度的影响拆模强度养护温度25 强度/MPa养护温度40 养护温度 60 时间/h3025201510504 6 8 10图 35 环境下养护温度对构件强度的影响温度为40 的情况下,8 h可达到拆模强度,而养护温度为25的情况下,预制构件在养护9.5 h后仍未达到拆模强度;(3)在环境温度为-5时,养护温度60、40 达到拆模强度对应的养护时间分别为6.5 h和9 h,养护温度为25 时,养护9.5 h后强度仅为1
11、5.4 MPa,仅为构件设计强度的51%,不具备拆模 条件。结合混凝土终凝时间及强度时间曲线来看,(1)当环境温度为 25 时,预制构件在 10 h 内完成养护即可满足 24 h 生产周期要求,首选不蒸养的模式进行构件养护;(2)当环境温度为 10 时,预制构件应在养护 7.5 h 内达到拆模强度,此时养护温度应设置为 4060;(3)当环境温度为 5 时,混凝土收面时间远大于 24 h,此时宜采取模台预热,预养护等方式缩短构件收面时间,而当养护温度为40 时,经历 9.5 h 养护方能达到拆模强度,因此应提高养护温度。4碳排放量计算结合北京某预制构件厂的实际生产条件进行研究,采用可同时对 6
12、0 m3构件进行蒸汽养护的立体式养护窑进行预制构件养护,将自动启停蒸汽发生器作为供热设备,窑内温度通过温度传感器进行自动控温,以确保养护温度在预设温度范围内。通过测算,不同环境下不同养护温度对应的燃气使用量见表 4。孔凡敏:不同环境温度对预制构件早期养护碳排放量影响的研究建 筑 技 术第 54 卷第 19 期2354表 4不同环境下不同养护温度对应的燃气使用量环境温度养护温度燃气使用量/(Nm3/h)25 不养护040 2060 4510 25 3640 6360 855 25 6540 9660 125燃气产生的二氧化碳排放量 G 按式(1)计算:G=(MfHVfCfOXf44/12)1 0
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