一种用于铁路混凝土预制构件的自热保温养护系统的制作方法

本发明属于铁路混凝土预制构件生产制造领域，为铁路混凝土预制构件设计一种有效的自热保温养护系统，该系统利用混凝土自身凝结硬化放出的热量，取消了混凝土预制构件生产中的蒸汽养护，可适用于轨枕、轨道板、管桩的自热保温养护，也可适用于民用建筑预制构件的保温养护。

背景技术：

铁路作为国家重要的交通基础设施，在国家经济发展中起到了举足轻重的作用。为了确保铁路工程建设质量、节约成本，我国在铁路工程建设中大量采用了预制构件，与现浇混凝土构件相比，混凝土预制构件为工厂化制造，预制构件生产受环境的影响小，具有自动化、精细化和集成化程度高，生产质量可控以及生产效率高等特点，目前，铁路工程建设中大量使用的简支梁、预应力轨枕、轨道板、管桩和管片均为预制构件。为了提高混凝土预制构件模具的周转率，提高生产效率，铁路混凝土预制构件常采用蒸汽养护的方式进行加速养护，缩短养护周期，尤其在我国北方寒冷地区，蒸汽养护是铁路混凝土预制构件普遍采用的养护方式。然而，蒸汽养护需要燃烧大量化石燃料，释放出大量的硫化物和氮化物，增加环境污染，再则，与自然养护相比，蒸汽养护易造成构件混凝土表面的孔隙粗大，影响混凝土结构的长期耐久性，这在已有的研究中均有报道，此外，蒸汽养护也增加一定的经济成本。

本技术充分利用铁路预制构件混凝土水化反应放热的特点，通过保温将混凝土放出的热量保存在相对密闭的空间中，减少热量散失，利用保温层表面的罩面层反射辐射热，提高混凝土构件温度，加速预制构件混凝土的水化硬化；此外，在养护池底部增加蓄热水层，以便在环境温度高时，水能够吸收热储存热量，当混凝土预制构件早期水泥水化慢时，蓄热水层的热量释放出来加热混凝土，加速混凝土的水化，提高混凝土的温升，另外，蓄热水层的水分增加增加环境的湿度也能达到湿气养护的目的；此外，为了提高混凝土的早期水化放热速率，向混凝土中添加一定量的水化硅酸钙晶种材料，加速混凝土的水化，即实现利用预制构件混凝土自身放热进行加热养护以取代免蒸养的目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁路混凝土预制构件的自热保温养护系统，该系统在春季、夏季、秋季和冬季均可以使用，利用混凝土自身水化放热进行加速混凝土的凝结硬化，达到免蒸养的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种用于铁路混凝土预制构件的自热保温养护系统，由下述步骤组成。

（1）养护池内自热保温养护系统由外向内依次为钢筋混凝土层、聚氨酯防水层、聚氨酯保温层、罩面层、底部铺设聚合物钢筋混凝土结构防水层，顶部为活动聚氨酯保温顶盖。

（2）养护池底部为50cm厚的蓄热水层，蓄热水层在预制构件养护早期放出热量，维持养护池内的温度，加速预制构件混凝土的水化，在养护后期吸收预制构件放出的热量；蓄热水层水分蒸发保持养护池内的湿度稳定，实现预制构件的湿气养护。

（3）预制构件混凝土中添加5%~10%的水化硅酸钙晶种材料，加速预制构件混凝土的早期水化硬化速率。

（4）制作完成后的铁路混凝土预制构件放入养护池后，盖上保温顶盖，充分利用预制构件释放的热量进行养护。

（5）待铁路预制构件混凝土抗压强度达到设计强度时，打开顶盖，进行脱模。

所述的自热保温养护系统，聚氨酯保温层为喷涂而成，厚度为8cm~12cm，密度为30kg/m³~70kg/m³，导热系数小于0.02w/(m.k)。

所述的自热保温养护系统，罩面层为锡箔纸、铝箔纸和玻璃钢的一种或几种。

所述的自热保温养护系统，聚合物钢筋混凝土结构防水层中聚合物乳液材料为水泥的10%~15%，防水层厚度为10cm，混凝土中间布置φ8mm的钢筋网片。

所述的自热保温养护系统，蓄热水层作为储能材料，将多余的热量储存在水中，在第二层的混凝土预制构件养护中放出。

所述的自热保温养护系统，混凝土中添加5%~10%水化硅酸钙，水化硅酸钙为早强材料，促进水泥水化放热，水化硅酸钙的钙硅比为1.2:1~3:1，水化硅酸钙的粒径不大于5μm。

所述的自热保温养护系统，充分利用混凝土自身反应放出的热量，利用聚氨酯的保温功能将释放的热量保温，减少预制构件混凝土的温度梯度，且利用水进行蓄热，进一步加速混凝土的水化硬化，提高早期强度。

所述的铁路混凝土预制构件自热保温养护系统，通过混凝土自身放热进行养护，取代了蒸汽养护，上述系统可实现保温房内温度为40℃~50℃温度可调，保温时间大于48h。

所述的铁路混凝土预制构件自热保温养护系统，可适用于轨枕、轨道板、管片的自热保温养护，也可适用于民用建筑预制构件的加热保温养护。

发明特点及原理

本发明针对现有铁路混凝土预制构件需要蒸汽养护的现状，提出了一种用于铁路混凝土预制构件的自热保温养护系统，该系统避免了蒸汽养护需要燃烧化石燃料，且蒸汽养护对混凝土有损伤的问题，充分利用混凝土凝结自身的水化放热进行养护；借助蓄热水层，维持环境的温度，同时，添加一定量的水化硅酸钙晶种材料提高混凝土的早期水化，在寒冷的冬季可实现预制构件的免蒸养。

本发明的技术关键为充分利用混凝土的自身放热，取代外加热蒸汽养护。技术措施包括三个部分，这三个部分综合使用才能够实现自热养护取代蒸汽养护的目的。

（1）混凝土水化反应能够放出大量热，混凝土自身水化芯部温度可以达到50℃以上，这部分热量十分可观，利用保温和热量反射的技术减少混凝土放出热量的损失，将热量转化为环境温度的升高，加速混凝土的凝结硬化。

（2）为维持养护池内的温度，提高早期预制构件混凝土的温度，加速混凝土的凝结硬化，采用水作为蓄热材料，用蓄热水调节养护池内的温度，水的更换也比较方便，这种系统既经济又有效。

（3）为了尽早激发混凝土的凝结硬化，向预制构件混凝土中加入水化硅酸钙晶种和三乙醇胺，二者同时添加出现相互促进的作用，进一步加速水化放热，提高混凝土的温升。

综上所述，本发明设计合理、使用操作方便，节能减排，经济成本低，且能够提升铁路混凝土预制构件的质量，既能适用于轨枕、轨道板和管片等小型预制构件的生产，也能用于管桩的生产，对于工业与民用建筑的其他预制构件也同样能够使用。

附图说明

图1为预制构件自热保温养护系统示意图

附图标记说明：

1——保温顶盖，2——预制构件，3——罩面层，4——垫梁，5——蓄热水层，6——钢筋混凝土结构层，7——聚氨酯防水层，8——聚氨酯保温层。

具体实施例

实施例1：

一种用于铁路混凝土预应力轨道板的自热保温养护系统，其特征如下。

（1）养护池内自热保温养护系统由外向内依次为钢筋混凝土层、聚氨酯防水层、聚氨酯保温层、铝箔热反射层、底部铺设聚合物钢筋混凝土结构防水层，顶部为活动聚氨酯保温顶盖。

（2）养护池底部为50cm厚的蓄热水层，蓄热水层在预制构件养护早期放出热量，维持养护池内的温度，加速预制构件混凝土的水化，在养护后期吸收预制构件放出的热量；蓄热水层水分蒸发保持养护池内的湿度稳定，实现预制构件的湿气养护。

（3）预制构件混凝土中添加占水泥用量8%的水化硅酸钙晶种材料。

（4）将成型好的铁路混凝土预应力轨道板放入养护池后，盖上保温顶盖，混凝土入养护池温度为16℃。

（5）在养护池内养护16h时，养护池内温度为43℃，混凝土抗压强度为40mpa；同配比相同龄期45℃蒸汽养护混凝土抗压强度为45mpa。

实施例2：

一种用于铁路混凝土预应力轨道板的自热保温养护系统，其特征如下。

（1）养护池内自热保温养护系统由外向内依次为钢筋混凝土层、聚氨酯防水层、聚氨酯保温层、铝箔热反射层、底部铺设聚合物钢筋混凝土结构防水层，顶部为活动聚氨酯保温顶盖。

（2）养护池底部为50cm厚的蓄热水层，蓄热水层在预制构件养护早期放出热量，维持养护池内的温度，加速预制构件混凝土的水化，在养护后期吸收预制构件放出的热量；蓄热水层水分蒸发保持养护池内的湿度稳定，实现预制构件的湿气养护。

（3）预制构件混凝土中添加占水泥用量0.04%的三乙醇胺。

（4）将成型好的铁路混凝土预应力轨道板放入养护池后，盖上保温顶盖，混凝土入养护池温度为16℃。

（5）在养护池内养护16h时，养护池内温度为45℃，混凝土抗压强度为42mpa，同配比相同龄期45℃蒸汽养护混凝土抗压强度为45mpa。

实施例3：

一种用于铁路混凝土预应力轨道板的自热保温养护系统，其特征如下。

（1）养护池内自热保温养护系统由外向内依次为钢筋混凝土层、聚氨酯防水层、聚氨酯保温层、铝箔热反射层、底部铺设聚合物钢筋混凝土结构防水层，顶部为活动聚氨酯保温顶盖。

（2）养护池底部为50cm厚的蓄热水层，蓄热水层在预制构件养护早期放出热量，维持养护池内的温度，加速预制构件混凝土的水化，在养护后期吸收预制构件放出的热量；蓄热水层水分蒸发保持养护池内的湿度稳定，实现预制构件的湿气养护。

（3）预制构件混凝土中添加占水泥用量8%的水化硅酸钙晶种材料，同时添加占水泥重量0.04%的三乙醇胺。

（4）将成型好的铁路混凝土预应力轨道板放入养护池后，盖上保温顶盖，混凝土入养护池温度为16℃。

（5）在养护池内养护16h时，养护池内温度为51℃，混凝土抗压强度为48mpa，同配比相同龄期45℃蒸汽养护混凝土抗压强度为45mpa。

以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例作任何简单修改，等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。