¿Tecnología de curado con vapor del segmento del metro y su mejora?
Basado en la tecnología actual de curado con vapor del segmento del metro, se analiza la influencia del curado con vapor en la resistencia del concreto del segmento del metro. En vista del fenómeno actual de alto consumo de energía y largo tiempo para el curado con vapor del segmento del metro, se propuso un enfoque de mejora.
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El segmento es una especie de revestimiento prefabricado de hormigón (normalmente compuesto por varias piezas ensambladas formando un anillo de una determinada manera), que se utiliza principalmente en la construcción de metros o grandes tuberías de alcantarillado. Durante el proceso de excavación del túnel, la dovela desempeña principalmente el papel de soporte e impermeabilización.
El curado con vapor es un método que utiliza una fuente de calor externa para calentar el concreto para acelerar la reacción de hidratación del cemento y la formación de la estructura interna, acelerando así el endurecimiento del concreto. El propósito es acortar el ciclo de rotación del encofrado. y aumentar la producción. El método de mantenimiento de los segmentos del metro es generalmente el mantenimiento con vapor a presión atmosférica. El sistema de mantenimiento se divide básicamente en cuatro etapas: precurado (Y), calentamiento (S), temperatura constante (H) y enfriamiento (J).
En la actualidad, los principales problemas que existen en el proceso de curado con vapor de segmentos del metro son: durante el período de curado, la intensidad del intercambio de calor del aire en la cubierta no es suficiente, para algunos segmentos más grandes, sí lo es. es fácil hacer que diferentes partes del mismo segmento se calienten de manera ineficaz. Uniforme; baja tasa de utilización de energía de vapor y alto consumo de energía. En la actualidad, el curado con vapor de los segmentos del metro a menudo adopta el método de calentamiento lineal (es decir, se eleva a la temperatura más alta a una determinada). velocidad de calentamiento), que tiene la desventaja de un tiempo de curado prolongado.
A través de las cuatro etapas de curado, se analizan los factores que influyen el curado con vapor en la resistencia del hormigón segmentado y se presentan sugerencias para mejorar el sistema de curado.
1 Tecnología de mantenimiento de segmentos de metro y el impacto de cada etapa en los segmentos de metro.
1.1 Período de incubación
En términos generales, se refiere al período desde el vertido y moldeado de los segmentos del metro hasta el momento en que se estacionan antes de calentarlos. La función de la etapa de precurado es aumentar el grado de hidratación del cemento antes del inicio del curado térmico para que el concreto tenga la resistencia estructural inicial necesaria, mejorando así la resistencia del concreto al daño estructural durante el período de calentamiento. Cuanto mayor sea el tiempo de precurado de los productos de hormigón, mayor será la resistencia estructural inicial del hormigón y menor será el daño interno de los productos de hormigón después del curado con vapor. Sin embargo, el período de precurado no debe ser demasiado largo, de lo contrario afectará el ciclo de producción. Existe un período de precurado óptimo. El profesor Wu Zhongwei, un conocido experto en hormigón, señaló que el período de precurado óptimo es el tiempo necesario para que la resistencia del hormigón alcance 0,39 ~ 0,49 MPa [1].
1.2 Período de calentamiento
El tiempo durante el cual la temperatura del medio en el equipo de curado aumenta desde la temperatura inicial hasta la temperatura constante se denomina período de calentamiento. El daño estructural del concreto ocurre principalmente durante la etapa de calentamiento, el cual se manifiesta principalmente como un aumento en el volumen de macroporos y un aumento en la cantidad de fases gaseosas y líquidas. Cuanto más rápido aumenta la temperatura, mayor es el daño al hormigón. La tasa de calentamiento del mantenimiento del segmento del metro no excederá los 25 ℃/h, y la temperatura máxima no excederá los 55 ℃.
1.3 Período de temperatura constante
El período de temperatura constante es el principal período de crecimiento de la resistencia del hormigón. La velocidad a la que el hormigón se endurece a temperatura constante depende del tipo de cemento, la relación agua-cemento y las condiciones de temperatura constante. Los factores que afectan el tiempo de temperatura constante incluyen el tipo de cemento, el grado de resistencia del cemento, el tiempo de precurado, la velocidad de calentamiento y la temperatura constante [1]. Cuanto menor sea la relación agua-cemento, más rápido se endurece el hormigón y más corto es el tiempo a temperatura constante. El tiempo de temperatura constante no es necesariamente bueno y pueden producirse fluctuaciones de intensidad.
1.4 Período de enfriamiento
El tiempo durante el cual la temperatura del medio desciende desde una temperatura constante hasta el aumento de temperatura permitido para el producto se denomina período de enfriamiento. Durante el período de enfriamiento, el agua dentro del segmento del metro se evapora, provocando contracción y tensión de tracción al mismo tiempo. Si la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida, los segmentos del metro producirán una tensión de contracción excesiva, lo que provocará daños estructurales como grietas y holgura en la superficie de los segmentos del metro, e incluso accidentes de calidad. El daño estructural durante el enfriamiento está relacionado con la velocidad de enfriamiento, la resistencia del concreto, el módulo de superficie del producto (relación entre área de superficie y volumen) y el refuerzo de acero [1]. Los productos con baja resistencia, módulo superficial pequeño y pocos refuerzos deben enfriarse lentamente. Consulte la Tabla 1 para conocer las velocidades máximas de enfriamiento.
2 Factores que afectan la resistencia de los segmentos de metro curados con vapor
2.1 Composición mineral del cemento
El C3S en el cemento se hidrata rápidamente en la etapa inicial de hidratación, y el Contenido de C3S entre 45% y 60%, favorece la formación de la estructura inicial del segmento y puede acortar el tiempo de precurado del segmento. Durante el proceso de curado con vapor, la resistencia del C2S en el cemento aumenta rápidamente y los poros estructurales formados también son menores, pero el valor absoluto de la resistencia no es alto, por lo que el contenido no debe ser demasiado alto. Si la durabilidad de los bloques es alta, se puede optar por cemento con alto contenido en C2S.
El contenido de C3A en el cemento es generalmente del 4% al 5%. Si es demasiado alto, afectará la resistencia posterior del segmento. El contenido de C4AF debe controlarse entre el 10% y el 15%. Cuando el contenido alcance el 20%, la concentración se reducirá significativamente.
2.2 Aditivos
El hormigón curado con vapor y el hormigón curado natural tienen diferentes requisitos para los aditivos. No es aconsejable agregar agentes inclusores de aire al concreto, de lo contrario causará expansión y aflojamiento de la superficie exterior del segmento. El principio general de selección de aditivos para concreto curado con vapor es tener aditivos de resistencia temprana que puedan promover la hidratación del cemento, tener bajo contenido de aire y altas tasas de reducción de agua.
2.3 Aditivos minerales
La escoria y las cenizas volantes tienen una buena adaptabilidad al curado con vapor, lo que puede reducir el calor de hidratación y la temperatura absoluta del hormigón y reducir el número de grietas causadas por el curado con vapor [. 3]. La resistencia del hormigón del segmento subterráneo es generalmente C50, la mezcla mineral generalmente se controla en aproximadamente 20% y las cenizas secundarias bajas en calcio generalmente son adecuadas para las cenizas volantes.
2.4 Consumo de agua
Una determinada cantidad de agua es una condición importante para asegurar la normal hidratación del cemento y la trabajabilidad de la mezcla de hormigón. Sin embargo, el agua provocará daños en el hormigón. estructura durante el curado con calor húmedo para destruir. La porosidad del hormigón aumenta debido a la expansión térmica del agua y la migración de medios térmicos. Por tanto, el consumo de agua tiene un gran impacto en la formación, resistencia y otras propiedades de las estructuras de hormigón. Una baja relación agua-cemento no sólo contribuye a un rápido crecimiento de la resistencia, sino que también aumenta la densidad, lo que da como resultado un hormigón de alta calidad.
3. Mejora de los métodos de mantenimiento
Hay muchas formas de mejorar el proceso de curado, como un precurado razonable, calentamiento a velocidad variable, mejora de las condiciones de curado, etc.
3.1 Calentamiento de velocidad variable y método de curado por calentamiento por etapas
El calentamiento lineal es un sistema de calentamiento común utilizado para el curado con calor húmedo bajo presión atmosférica. La desventaja de este sistema es que el tiempo de curado con vapor es demasiado largo, lo que es un método para suprimir pasivamente la velocidad de calentamiento. El autor cree que el sistema de calentamiento de velocidad variable es razonable: puede aumentar gradualmente la resistencia del hormigón a una temperatura más baja y luego aumentar rápidamente la temperatura a la temperatura más alta después de que pueda resistir el daño de la humedad y el calor. Este método es más eficaz cuando la temperatura es baja. Por ejemplo, con el suministro de vapor manual, se puede calentar a 20~35℃ en 1~2 horas, mantener caliente en 1~2 horas y luego calentar rápidamente a la temperatura más alta. Este método puede debilitar en gran medida el daño a la estructura de concreto y reducir el tiempo de precurado, reduciendo así el tiempo de curado con vapor. La línea continua es la línea de calentamiento de velocidad variable y la línea de puntos es la línea de calentamiento recta. Calentamiento a velocidad variable (mostrado por la línea continua), tiempo de preincubación de 2 h, luego calentamiento a 35 °C durante 2 h, temperatura constante 65438 ± 0 h, luego calentamiento rápido a 50 °C, temperatura constante 2 h y finalmente enfriamiento a 65438 ± 00°C. En comparación con el calentamiento lineal, el calentamiento de velocidad variable redujo el tiempo de preincubación en 65438 ± 0 h, y el tiempo total también se redujo en 65438 ± 0 h.
3.2 Método de curado con ciclo direccional de medio térmico
El curado con calor húmedo del ciclo direccional de medio térmico es una mejora en el método de calentamiento debido al intercambio de calor acelerado durante el período de calentamiento, la velocidad de calentamiento. se acelera, por lo tanto, la velocidad de calentamiento debe controlarse durante el uso [2].
La esencia de este método es forzar que el gas mezclado en la campana de curado con vapor fluya de manera direccional, cambiando así el estado estático y la intensidad del intercambio de calor del vapor en la campana, logrando el propósito de Curado uniforme, acortamiento del ciclo y ahorro de energía.
Una de las características de este proceso es obtener la fuerza motriz para el flujo forzado aumentando la velocidad del vapor que pasa a través de la boquilla de la válvula, es decir, la boquilla no es sólo un canal para la inyección de vapor, sino que. También es una instalación clave para lograr un flujo de circulación direccional de gas mixto. El tubo colector de gas superior debe ubicarse en los 2/3 superiores de la cubierta de curado, y la boquilla debe mirar hacia abajo; el tubo colector de gas inferior puede ubicarse 1/3 por encima de la parte inferior de la cubierta, con la boquilla; mirando hacia arriba. El tubo Laval es un tubo que se estrecha y diverge, que se puede determinar en función de la cantidad de vapor evaporado por la caldera por hora y la cantidad de campanas de curado con vapor en el taller. Normalmente, las toberas de válvula pueden estar dispuestas arriba y abajo.
3.3 Método de mantenimiento natural de tramos de metro
En temporadas de alta temperatura, la reacción exotérmica de la hidratación del cemento se puede utilizar para el mantenimiento natural sin curado con vapor. Para aprovechar al máximo el calor de hidratación del cemento, se debe colocar una cubierta de curado con vapor en el segmento del metro después de la acumulación de agua. Cuanto mejor sea el sellado, menor será la pérdida de calor y menor será el tiempo de curado. Por ejemplo, asumimos los siguientes parámetros de mantenimiento: temperatura del aire 5 ℃, tiempo de calentamiento 3 h, tiempo de temperatura constante 2 h, tiempo de enfriamiento 2 h, velocidad de calentamiento 15 ℃/hora, temperatura máxima constante 50 ℃, temperatura mínima 25 ℃.
El producto ε (producto grados-tiempo) de la temperatura y el tiempo en un tramo de metro se puede calcular aproximadamente según la siguiente fórmula:
ε= 0,5(t 1 T2)×τ1 T2×τ20,5( t2t3)×τ3
p>=0.5(550)×350×20.5(5025)×2
= 257.5℃ hora
Donde t1, t2 y t3 son el inicio del calentamiento, la temperatura constante y la temperatura al final del enfriamiento; τ1, τ2 y τ3 son los tiempos de calentamiento, temperatura constante y enfriamiento, respectivamente.
De manera similar, si el producto temperatura-tiempo es 257.5℃h, asumimos que la temperatura promedio del clima es 25℃, t1=t2=t3=30℃ (el calor de hidratación del cemento puede hacer que el promedio temperatura de los segmentos del metro alta (basada en la temperatura promedio, si es superior a 5 ℃), entonces, sustituyendo en la fórmula anterior, se puede obtener τ 1τ 2τ 3 ≉ 8.6h. Este ejemplo.
4 Conclusiones
(1) Es necesario comprender completamente el impacto de cada etapa del sistema de mantenimiento del segmento del metro en los segmentos curados con vapor. A menudo todo el mundo pasa por alto el mejor período previo a la alimentación, por lo que esta etapa debería atraer suficiente atención. La etapa más importante del curado con vapor del segmento es la etapa de calentamiento y enfriamiento, que es una etapa importante para reducir las grietas en la superficie del segmento y garantizar la calidad interna del segmento.
(2) Además de determinar razonablemente el sistema de curado, también se debe prestar atención al impacto de la composición de la materia prima, los aditivos, los aditivos y la relación agua-cemento en el concreto sobre la resistencia y la calidad segmentada del hormigón curado al vapor. Cada componente de las materias primas debe estar en proporciones razonables; de lo contrario, no favorecerá el desarrollo de la resistencia del hormigón. Mezclar una cierta cantidad de escoria en polvo o cenizas volantes con el concreto es beneficioso para la calidad de los segmentos curados con vapor. El concreto con una baja relación agua-cemento es más adecuado para los segmentos curados con vapor.
(3) En términos de métodos de mantenimiento segmentados, existen muchos métodos de mejora, como aumentar la temperatura en etapas según sus necesidades reales, mejorar el equipo de curado con vapor o utilizar métodos de curado naturales en temporadas de alta temperatura. para reducir el tiempo de curado con vapor y el consumo de energía.
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