無機(jī)非-混凝土工藝【2】

3.2.2壓制密實(shí)成型

振動的不足在于整體振動能量使用不合理，能耗大，對于干硬性混凝土更不好密實(shí)。壓制工藝在強(qiáng)大的壓力下能夠?qū)⒛芰考性诰植繀^(qū)域內(nèi)，并且可以減少噪音，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

壓制密實(shí)成型是混凝土拌合物在強(qiáng)大的壓力作用下，克服顆粒之間的摩擦力和粘結(jié)力而相互滑動，把空氣和一些多余水分?jǐn)D壓出來，使混凝土得以密實(shí)。固相壓力液相壓力傳遞粗骨料細(xì)骨料水泥顆粒砂漿水泥漿水1、壓制密實(shí)成型機(jī)理①外力作用下在混凝土內(nèi)部形成固相壓力網(wǎng)絡(luò)層，產(chǎn)生剪切形變，壓縮體積，擠出部分氣體；②壓力傳遞至液相，擠出所有可擠氣體；③作用力逐層傳遞，直至底層。?存在問題

壓制過程中，壓力無論怎樣增加，密度增加有限；

壓力過大，制品會產(chǎn)生層裂現(xiàn)象。2、壓制密實(shí)成型混凝土結(jié)構(gòu)的形成過程

靜力壓力有它的優(yōu)點(diǎn)，但同樣有它的致命缺點(diǎn)，因此靜力壓制應(yīng)用范圍很窄，只用于小型混凝土切塊。采用壓制和振動復(fù)合的工藝應(yīng)用比較方法，因此工程上絕大部分用動力壓制。

動力壓制工藝，利用混合料的振動液化作用可降低成型壓力，壓制效果更好。3、壓制和振動的復(fù)合1)輥壓成型法澆灌的混凝土拌合物在較重的壓輥碾壓下密實(shí)成型的一種方法。4、壓制工藝簡介2)壓軋成型法利用軋輥連續(xù)壓軋混凝土拌合物，使其密實(shí)并達(dá)到預(yù)定的形狀與尺寸。3)模壓法混凝土澆注入模后，壓膜以一定的壓力和速度壓入混凝土拌合物，使其達(dá)到所需厚度與形狀。舉例說明：靜壓法制備混凝土磚4)擠壓法—以混凝土管材為例震動+擠壓3.2.3離心脫水密實(shí)成型離心密實(shí)成型法，適用于制造管狀制品，如上下水管、電桿、管住及管樁等。1.離心脫水密實(shí)成型過程

離心過程三階段：①低速布料階段

初步成型，初始結(jié)構(gòu)形成②過渡階段

進(jìn)一步成型，完善初始結(jié)構(gòu)③高速脫水密實(shí)階段

成型，密實(shí)結(jié)束2.離心制度的確定離心作業(yè)主要參數(shù)是離心速度和時間，離心作業(yè)的主要參數(shù)可按下列步驟確定：※(1)布料階段轉(zhuǎn)速與時間離心轉(zhuǎn)速：比較緩慢，一般為80~150r/min也可結(jié)合各廠具體情況參照公式計(jì)算得出：n0——布料時轉(zhuǎn)速，r/min；K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，K=1.5~2.0；R——制品外壁的半徑，cm。離心時間：一般為2~5min※(2)過渡階段轉(zhuǎn)速與時間由慢速到快速的中間階段，根據(jù)工藝的要求，應(yīng)緩慢進(jìn)行，如果變速太快，將使初步形成的混凝土結(jié)構(gòu)受到?jīng)_擊作用而發(fā)生變化。經(jīng)驗(yàn)證明：過渡階段的速度一般為150~280r/min，時間為2~5min。最佳時間vs管徑※(3)密實(shí)成型階段轉(zhuǎn)速與時間密實(shí)離心階段是混凝土密實(shí)和脫水的重要階段，一般來講，速度越高離心效果越好。

速度過快：振動沖擊力大，內(nèi)分層現(xiàn)象嚴(yán)重。

速度過慢：水分不能充分排除，造成混凝土不密實(shí)或成型較慢。

轉(zhuǎn)速受制于管徑的大小，一般為350~500r/min。

時間受制于管徑的大小，一般為7~30min。3.離心混凝土的特性及適用范圍離心法成型的混凝土管，管內(nèi)壁的水泥漿層較厚，抗?jié)B性能好，特別是采用多次投料法成型，除了抗?jié)B性能好，抗凍性能也有所改善。?離心混凝土的特性?應(yīng)用范圍

潔凈的砂和石；

石子粒徑：<15~20mm且<制品厚度1/3~1/4；

砂率：40~50%；

水泥用量：>350kg/m3.舉例說明：離心法成型制混凝土管3.2.4真空脫水密實(shí)成型1.真空脫水密實(shí)機(jī)理對于平面等形狀的混凝土，可以采用真空脫水密實(shí)成型；如道路、現(xiàn)澆樓板、停車場、飛機(jī)跑道以及水工構(gòu)筑物等。

過濾脫水機(jī)理：拌合物為濾水器，在壓差的作用下，游離水通過過濾介質(zhì)而脫水，并假定真空向拌合物內(nèi)部傳播，被束縛在拌合物中的小氣泡產(chǎn)生附加膨脹壓力，產(chǎn)生擠水作用。

擠壓脫水機(jī)理：拌合物為由水飽和的分散介質(zhì)，存在兩種壓力（液相壓力+固相壓力）。一般認(rèn)為：真空作用的早期以擠壓脫水機(jī)理為主，真空作用的后期為過濾脫水機(jī)理為主。2.真空脫水密實(shí)過程真空脫水密實(shí)過程可以根據(jù)真空脫水率及體積收縮率的隨時間的變化，可分為三個階段：?

(1)初始階段脫水和密實(shí)同時進(jìn)行，脫水量與時間大體呈直線關(guān)系，脫水速度近似為常數(shù)，拌合物體積被壓縮，復(fù)合骨架逐步形成。?

(2)延續(xù)階段?

(3)停止階段脫水結(jié)束，拌合物已經(jīng)形成物理堆積結(jié)構(gòu)。復(fù)合骨架形成，脫水進(jìn)一步延續(xù)。3.真空脫水有效系數(shù)及提高措施真空脫水密實(shí)的效果用真空處理有效系數(shù)K來表示：混凝土體積收縮量

Vc與脫水量

Vw之比；K值越接近于1，表明真空脫水密實(shí)的效果越好。提高K值措施：真空+振動4.真空脫水密實(shí)工藝制度※(1)真空度真空度越大，混凝土的處理效果越好，但設(shè)備復(fù)雜，一般真空度選擇500~600mmhg：※(2)振動制度停止真空時，馬上振動，內(nèi)部處于真空狀態(tài)時，阻力小，振動效果好。3.3養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)是混凝土繼攪拌和密實(shí)之后的又一重要結(jié)構(gòu)形成階段，指的是對已經(jīng)密實(shí)成型的混凝土進(jìn)行水化或水熱合成反應(yīng)，達(dá)到所需的物理力學(xué)性能及耐久性等指標(biāo)的工藝措施。常見的養(yǎng)護(hù)工藝3.3.1自然正溫養(yǎng)護(hù)混凝土的自然養(yǎng)護(hù)：利用平均氣溫高于5oC的自然條件，以適當(dāng)?shù)牟牧蠈炷帘砻婕右愿采w并澆水，使混凝土在一定的時間內(nèi)保持水泥水化作用所需要的適當(dāng)溫度和濕度條件，正常增長強(qiáng)度?；疽螅簼沧⑼瓿珊螅?2h內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。嚴(yán)禁人行走，嚴(yán)禁沖擊等。養(yǎng)護(hù)條件：常用普通混凝土水泥至少7天；有抗?jié)B或抗凍要求水泥混凝土，不少于14天。1.養(yǎng)護(hù)條件對混凝土性能的影響※(1)溫度的影響實(shí)際施工中養(yǎng)護(hù)溫度不能低于5oC。實(shí)驗(yàn)室條件下：硅酸鹽水泥的最佳養(yǎng)護(hù)溫度約13oC。※(2)濕度的影響實(shí)驗(yàn)證明，相對濕度小于80%，水泥水化將趨于停止。因此需要盡可能的保持相對濕度>80%。如果混凝土早期干燥，混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性和耐久性都將受到不利影響。濕度對混凝土強(qiáng)度發(fā)展的影響1—空氣；2—9個月后水樣；3—3個月后水樣；4—標(biāo)樣。2.自然養(yǎng)護(hù)工藝※(1)覆蓋養(yǎng)護(hù)麻袋和棉氈是吸水性較強(qiáng)的覆蓋材料，將其覆蓋在新澆注混凝土的表面，間歇灑水保持濕潤，可獲得很好的養(yǎng)護(hù)效果?！?2)蓄水養(yǎng)護(hù)注水深度：一般為50mm左右，水溫：不低于11oC。水溫過低，溫度應(yīng)力導(dǎo)致混凝土裂縫?！?3)覆蓋膜養(yǎng)護(hù)采用厚度大于13m的白色、黑色或透明的聚乙烯薄膜作為覆蓋材料。白色：能反射陽光，宜在夏季使用。黑色：具有較高的吸熱作用，適合春秋季使用?！?4)養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)薄膜養(yǎng)護(hù)劑：將基料溶于溶劑或乳化劑中而制成的一種液狀材料。新型養(yǎng)護(hù)劑：①通過表面物理化學(xué)作用防止水分的流失與蒸發(fā)；②通過和水泥快速化學(xué)作用，早期快速形成硬化水泥膜層，起到養(yǎng)護(hù)的作用。3.自然負(fù)溫養(yǎng)護(hù)工藝※(1)自然負(fù)溫養(yǎng)護(hù)對混凝土硬化的影響?zhàn)B護(hù)溫度高：水泥水化速度快，混凝土強(qiáng)度發(fā)展也快。養(yǎng)護(hù)溫度低：混凝土強(qiáng)度發(fā)展遲緩。

eg.-10oC時，強(qiáng)度停止發(fā)展?！?2)混凝土負(fù)溫下的養(yǎng)護(hù)方法①蓄熱法②綜合蓄熱法

①蓄熱法當(dāng)室外最低溫度不低于-15oC時，地面以下的工程，表面系數(shù)不大于5m-1的結(jié)構(gòu)，宜采用蓄熱法養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)條件：養(yǎng)護(hù)工藝：對原材料（水、砂、石）進(jìn)行加熱，使混凝土在攪拌、運(yùn)輸和澆灌之后，還儲備有相當(dāng)?shù)臒崃?，使得水泥水化放熱較快，并加強(qiáng)對混凝土的保溫，以保證在混凝土的溫度將至0oC之前具有足夠的抗凍能力。

②綜合蓄熱法當(dāng)室外最低溫度不低于-12oC時，表面系數(shù)5~15m-1的結(jié)構(gòu)，宜采用綜合蓄熱法養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)條件：養(yǎng)護(hù)工藝：配置混凝土?xí)r采用快硬早強(qiáng)水泥或摻用早強(qiáng)外加劑，在養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r采用早期短時加熱，或采用棚罩加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)保溫，以延長正溫度養(yǎng)護(hù)期，加快混凝土強(qiáng)度的增長。低蓄熱養(yǎng)護(hù)法

使用早強(qiáng)水泥或摻入低溫早強(qiáng)劑、防凍劑為主高蓄熱養(yǎng)護(hù)法

外加劑+短時加熱3.3.2濕熱養(yǎng)護(hù)為提高混凝土產(chǎn)量,降低成本,近些年出現(xiàn)的混凝土濕熱養(yǎng)護(hù)是一種新型的混凝土生產(chǎn)工藝。濕熱養(yǎng)護(hù)

常壓濕熱養(yǎng)護(hù)高壓濕熱養(yǎng)護(hù)

Tmax

80~95oC；大氣壓Tmax

=100oC；無壓濕熱養(yǎng)護(hù)微壓濕熱養(yǎng)護(hù)Tmax>100oC；Pj0.13MPaT=100~200oC；Pj0.8MPa1.濕熱養(yǎng)護(hù)過程中混凝土的變化濕熱養(yǎng)護(hù)提高了水化的反應(yīng)溫度，使得混凝土早強(qiáng)、快硬，但濕熱養(yǎng)護(hù)同時帶來了結(jié)構(gòu)的破壞?！?1)化學(xué)變化蒸氣養(yǎng)護(hù)時硅酸鹽水泥生成的水化產(chǎn)物與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時基本相同?！?2)物理化學(xué)變化主要變現(xiàn)在水泥顆粒表面屏蔽膜的增厚和增密，晶粒顆粒的粗化、新生物細(xì)度的減小等方面。濕熱養(yǎng)護(hù)中混凝土各種結(jié)構(gòu)變化：※(3)物理變化

①升溫期的物理變化混凝土氣相壓力

混凝土受熱后各組分的不均勻膨脹，導(dǎo)致混凝土的體積膨脹以及結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力?；炷恋臏p縮與收縮

減縮：混合物中水泥的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致混凝土的變形；收縮：混凝土孔隙中的水分的變化導(dǎo)致混凝土的變形。混凝土的應(yīng)力狀態(tài)

水泥石的減縮和收縮對粗、細(xì)集料產(chǎn)生壓應(yīng)力，在集料與水泥石之間建立了預(yù)應(yīng)力。

②恒溫期的物理變化恒溫期是混凝土結(jié)構(gòu)增長的主要階段，濕熱養(yǎng)護(hù)的混凝土強(qiáng)度主要是在此階段產(chǎn)生的，進(jìn)入恒溫期后，升溫過程中產(chǎn)生的所有梯度都趨于消失。

③降溫期的物理變化降溫期內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型。這時，其內(nèi)部的變化有：溫差的產(chǎn)生、水分的氣化、體積的收縮及拉應(yīng)力的出現(xiàn)。2.常壓濕熱養(yǎng)護(hù)※(1)養(yǎng)護(hù)制度養(yǎng)護(hù)過程：預(yù)養(yǎng)期，升溫期，恒溫期和降溫期；養(yǎng)護(hù)參數(shù)：預(yù)養(yǎng)溫度、時間；升溫時間、速度；恒溫溫度、時間；降溫時間、速度等。預(yù)養(yǎng)期升溫期恒溫期降溫期

①預(yù)養(yǎng)期階段：加熱升溫前的一段靜停放置時間。作用：提高水泥在熱養(yǎng)護(hù)開始之前的水化程度，使混凝土具有必要的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以增強(qiáng)混凝土對升溫期結(jié)構(gòu)破壞的抵御力。吳中偉教授證明：混凝土制品預(yù)養(yǎng)時間越長，混凝土的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就會變大，混凝土蒸養(yǎng)后，制品內(nèi)部損傷就越小。時間過長：會影響生產(chǎn)周期。“最佳預(yù)養(yǎng)期”“臨界初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”

②升溫期介質(zhì)溫度由初始溫度升到恒溫溫度的時間?；炷两Y(jié)構(gòu)破壞主要表現(xiàn)在該階段：升溫速率越快，對混凝土的破壞作用就越大。升溫速率

25oC/h，最高溫度80oC。

③恒溫期混凝土強(qiáng)度主要的增長期。影響混凝土在恒溫階段硬化速率的因素：水泥品種、水灰比、恒溫溫度等。影響恒溫時間的因素：水泥品種、水泥強(qiáng)度、預(yù)養(yǎng)時間、升溫速率及恒溫溫度等。

④降溫期介質(zhì)溫度由恒溫溫度降到允許制品起吊溫度這一段時間。降溫速率要適中，如果速率過快，混凝土?xí)a(chǎn)生過大的收縮應(yīng)力導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)裂紋及酥松等結(jié)構(gòu)損傷現(xiàn)象。3.蒸氣濕熱養(yǎng)護(hù)※(1)漸增式升溫及階段式升溫傳統(tǒng)升溫

升溫總時間長，且對混凝土結(jié)構(gòu)損傷較大階段升溫

縮短總的預(yù)養(yǎng)時間，降低混凝土結(jié)構(gòu)損傷變速升溫及分段升溫制度※(2)微壓養(yǎng)護(hù)在升溫過程中，快速升高介質(zhì)的壓力，使之超前于混凝土內(nèi)部剩余壓力，以限制其破壞作用?！?3)熱介質(zhì)定向循環(huán)一定壓力的飽和蒸氣通過專用噴嘴，使養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)的濕介質(zhì)做定向流動，克服了傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)窯上下溫度差的缺點(diǎn)，同時提高濕空氣的換熱系數(shù)。4.壓蒸養(yǎng)護(hù)（高壓濕熱養(yǎng)護(hù)）蒸壓養(yǎng)護(hù)是在高溫高壓的條件下，利用外部熱源加熱混凝土，加速水泥水化反應(yīng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成，進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，以提高混凝土強(qiáng)度，并縮短周期。一般混凝土經(jīng)16-20小時的蒸汽養(yǎng)護(hù)后，強(qiáng)度可達(dá)正常養(yǎng)護(hù)條件下28天強(qiáng)度的70%-80%。3.3.3其他的養(yǎng)護(hù)方法(干熱養(yǎng)護(hù))1.紅外線養(yǎng)護(hù)

紅外線是波長為0.72~1000m，介于可見光和微波之間的一種電池磁波