CN104892026B - 混凝土闭式水热合成硬化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土闭式水热合成硬化工艺，包括计量步骤；搅拌步骤；入模步骤；静停步骤；加盖步骤；养护步骤；脱模步骤；切割步骤；其中作为模具使用的反应器带有盖板，并且将料浆充满反应器，并将反应器放置在隧道窑内进行养护硬化。本发明的混凝土闭式水热合成硬化工艺，具有防止混凝土在硬化过程中出现裂缝、渗漏等结构缺陷的优点。

Description

混凝土闭式水热合成硬化工艺

技术领域

本发明涉及一种混凝土的水热合成硬化工艺，尤其涉及一种在封闭环境下的水热合成硬化工艺。

背景技术

混凝土是最大宗的建筑材料。混凝土按其胶凝材料水化反应所需要的条件，可以分为两大类：一类是以水泥为胶凝材料，在常温条件下水化而得，这种混凝土即是我们所熟知的水泥混凝土；另一类是以石灰和含硅材料为胶凝材料，在100℃及100℃以下的温度条件下水热合成而得，该养护方式称之为蒸汽养护，或在100℃以上的温度条件下水热合成而得，该养护方式称之为蒸压养护，这种混凝土即是常用于生产建材制品的硅酸盐混凝土。

不管是水泥混凝土还是硅酸盐混凝土，不管是脱模养护还是带模养护，在混凝土硬化过程中，混凝土均有暴露面裸露在大气环境或蒸汽环境中，混凝土与大气环境或蒸汽环境存在着直接的水交换现象。例如，目前用量最大的预拌混凝土（水泥混凝土），浇筑振动密实成型后，其成型面直接暴露在大气环境中，经受着风吹日晒，致使混凝土里面的拌合水蒸发出来损失至大气环境中。混凝土的这种失水过程，就是与大气环境进行的水交换过程。传统施工中对这种混凝土的养护方法大多采用浇水养护。浇水的时候，混凝土可能吸水，但浇在混凝土面上的水很快流走，附在面上的水蒸发干了之后，混凝土内部的拌合水陆续被蒸发出来。这种吸水和失水的过程，都是混凝土与大气环境存在的水交换过程。本领域技术人员一直认为这种吸水和失水都是正常的，而且相关的工艺规范也仅是要求在混凝土终凝后才需对混凝土裸露在大气环境中的部分进行覆盖，并认为混凝土硬化后出现裂缝是难以解决的通病。

泡沫混凝土和加气混凝土都是多孔混凝土，重量轻，保温隔热性能好，是很好的建筑节能材料，适宜做墙体材料、屋面隔热材料。传统的泡沫混凝土属于水泥混凝土的范畴，它是将泡沫剂与水混合，经强力搅拌或压缩空气冲击，得到大量细小均匀且稳定的泡沫，再与水泥浆（或水泥与工业废渣的混合料浆）混合均匀，得到泡沫料浆，经浇注硬化后即得泡沫混凝土。与其他的水泥混凝土一样，泡沫混凝土浇注后其成型面暴露在大气中，与大气环境有着水交换的过程。

硅酸盐混凝土也包括了多个混凝土品种，比如密实硅酸盐混凝土、加气混凝土、轻集料硅酸盐混凝土等；按硅质材料分，又可分为灰砂硅酸盐混凝土、灰渣硅酸盐混凝土等。硅酸盐混凝土在常温下的反应能力很低，它们的硬化是在较高的温度条件下进行的，它们的硬化工艺称为水热合成硬化工艺。硅酸盐混凝土的水热合成工艺分为蒸汽养护和蒸压养护两种方式。对于蒸压养护，由于水的沸点是随着压力的增加而升高的，饱和蒸汽的温度越高，蒸汽压力也越大，故蒸压工艺的制品是在高温高压中合成的。蒸压合成的容器称蒸压釜，由锅炉向它提供饱和水蒸气。锅炉和蒸压釜都属于压力容器，国家规范对其生产制造和生产应用都有着严格的规定，因而使用压力容器进行生产，危险系数相对较高。

加气混凝土属于硅酸盐混凝土范畴，采用的不是自然硬化工艺而是水热合成工艺。它是采用生石灰和水泥等含钙材料，与砂和粉煤灰等含硅材料，分别或混合磨细，加水搅拌成料浆，再加入铝粉发气材料，经发气稠化得多孔坯体，再经水热硬化即得加气混凝土。加气混凝土的水热合成温度一般为180-200℃，釜中对应压力为0.8-1.2Mpa。加气混凝土在蒸压釜中的填充率只有60-80%，它是在饱和水蒸气的环境中硬化的。根据文献资料记载的传统理论，在升温的前一阶段以及降温阶段，硅酸盐制品存在吸水的过程；在升温的后一阶段以及恒温阶段，硅酸盐制品则存在脱水的过程。这就是说，在整个水热合成过程中，蒸压釜中的加气制品与养护环境的饱和水蒸气都存在着水的交换。因此，尽管蒸压釜是封闭的，但蒸压釜中的饱和蒸汽环境依然会带走混合料浆的部分拌合水，因而蒸压养护过程中还是会存在拌合水的损失。

加气混凝土是多孔的硅酸盐混凝土，灰砂硅酸盐混凝土和灰渣硅酸盐混凝土则是密实的硅酸盐混凝土。灰砂硅酸盐混凝土是以石灰为钙质材料，与硅质材料磨细砂共同组成胶凝材料，以砂石为集料配制而成的混凝土。灰渣硅酸盐混凝土则是以石灰、水泥为钙质材料，与含硅、含铝的工业废渣共同组成胶凝材料，以炉渣或其他硬度较高的工业废渣为集料配制而成的轻集料混凝土，或以砂石为集料配制而成的密实混凝土。

与加气混凝土的生产过程一样，灰砂硅酸盐混凝土和灰渣硅酸盐混凝土不管是脱模养护还是带模养护，其在蒸压釜中都有暴露面，都要与环境蒸汽直接接触，在升温、恒温和降温三个阶段也都出现吸水和脱水的现象，制品在蒸压釜内与养护环境的饱和水蒸气都存在着水的交换过程。因此灰砂硅酸盐混凝土与灰渣硅酸盐混凝土利用蒸压釜进行水热合成过程中也存在拌合水的损失。

现有技术中的模具，都不带盖，其顶部设置有用于注入料浆和倒出硬化制品的开口，采用这些模具制作混凝土制品时，一般为脱模养护，模具周转快，需要的模具量少，模具投资成本低。由于混凝土制品硬化过程的工艺处理简单，长期以来被认为是合乎常理的处理方法。但恰恰是这种“合乎常理”的传统硬化工艺，使混凝土硬化过程有暴露面的存在，本发明人通过大量的生产试验和工程实践，认为是一种不够科学不够合理的硬化工艺方法，它不太符合混凝土的生长发育规律，使混凝土在硬化过程中，普遍因为失水而影响了混凝土的正常发育，形成开裂、渗漏等较为严重的质量缺陷。

发明内容

本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种能避免混凝土硬化过程中出现开裂、渗漏现象的水热合成硬化工艺。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

混凝土闭式水热合成硬化工艺，依次包括以下步骤：

计量步骤，根据原材料的配合比将各种原材料进行称量待用；

搅拌步骤，将称量后的各种原材料搅拌均匀,以得到料浆；

入模步骤，将料浆注入反应器，并且使料浆充满反应器内用于容置料浆的腔室，其中，反应器设置有盖板；

静停步骤，根据需要将注入反应器内的料浆进行静置，并将料浆静置一定的时间后将高出所述腔室部分的料浆去除；

加盖步骤，将反应器的盖板关上，以减少或隔绝料浆顶部表面与反应器外部的环境相接触；

养护步骤，对反应器进行加热，使反应器内的料浆达到反应温度而发生水热合成反应；

脱模步骤，将硬化后的混凝土从反应器中卸出。

优选的，所述养护步骤在隧道窑内进行。

优选的，所述反应器为气密性反应器或非气密性反应器；养护步骤中，水热合成反应的温度≤100℃时，选用非气密性反应器；养护步骤中，水热合成反应的温度＞100℃时，选用气密性反应器。

优选的，所述脱模步骤之后还包括切割步骤，将脱模后的混凝土进行切割以得到尺寸精确的制品。

优选的，所述反应器包括盛装料浆并使料浆按设定的形状硬化成型的模具和设置于模具上并用于对模具内腔提供饱和水蒸气的储水部件，所述盖板覆盖模具顶部的开口。

优选的，所述储水部件为设置于反应器外侧的金属供汽瓶，所述金属供汽瓶通过连通通道与反应器的内腔相连通。

优选的，所述储水部件为设置于模具内壁或盖板内侧的耐热吸水材料。

优选的，所述反应器为整体式结构或分体式结构；所述反应器为整体式结构时，反应器包括一体成型的外模和可滑动地连接于外模内壁上的内模板，外模内壁上设置有朝向开口倾斜的第一倾斜面，内模板的外壁上设置有与第一倾斜面相配合的第二倾斜面，以使内模板平行于与其相抵接的混凝土表面朝向或背向盖板方向滑动；所述反应器为分体式结构时，所述反应器包括底板和设置在底板上的若干侧板，若干侧板之间以及若干侧板与底板之间相互通过卡扣或螺栓连接的方式进行拼装成型。

优选的，所述反应器为整体式结构时，所述模具和盖板之间还设置有使模具与盖板之间进行密封的密封圈，所述模具上设置有容置密封圈的环形凹槽。

优选的，所述加盖步骤中，将反应器的盖板关上前，在料浆的表面覆盖养护水或不覆盖养护水。

有益效果是：本发明通过采用设置有盖板的反应器容置料浆，并使料浆充满反应器内容置料浆的腔室，使得料浆中的拌合水在养护步骤中全部或绝大部分保留在混凝土内密布的毛细孔中。由于养护步骤中拌合水并没有向混凝土的外部散失，因而硬化后的混凝土内部也就没有形成失水通道，使得混凝土内部的毛细孔始终保持相互独立的状态。由于拌合水分布于密布且相互独立的毛细孔内，这些均匀分布在混凝土内部的拌合水有利于混凝土的后期反应以及避免混凝土的开裂，同时由于不存在失水通道，也就避免了混凝土出现渗漏现象。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1 为实施例一的工艺流程图；

图2 为本发明的其中一种反应器的剖视图；

图3 为图2中的反应器的翻转示意图；

图4 为图2中的外模与内模板的连接示意图；

图5 为图4中的燕尾槽安装示意图；

图6 为本发明的另一种反应器的爆炸视图；

图7 为图6中的反应器的部分拼装示意图；

图8 为图6中的反应器的完全拼装示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1至图5所示，本实施例以生产加气混凝土砌块6为例说明本发明的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其依次包括：计量步骤10；搅拌步骤20；入模步骤30；静停步骤40；加盖步骤50；养护步骤60；脱模步骤70；切割步骤80。具体为：

计量步骤10，根据原材料的配合比将各种原材料进行称量待用。

搅拌步骤20，将称量后的各种原材料搅拌均匀。

入模步骤30，将料浆注入反应器，并且使料浆充满反应器内用于容置料浆的腔室18，其中，反应器的外侧设置有盖板1和储水部件，储水部件加热后产生的饱和水蒸气与容置料浆的腔室18相连通。

反应器包括构造成容置料浆的腔室18的模具和盖板1，模具的顶部设有容纳料浆注入的开口2，盖板1用于封闭开口2，为了使密封效果更好，模具和盖板1之间还设置有密封圈3，盖板1和/或模具上设置有容置密封圈3的环形凹槽，本实施例中采用的是将环形凹槽设置于模具上。由于反应器具有较好的密封效果，因而可使料浆与大气环境完全隔绝，在养护步骤60中，可确保料浆中的拌合水不散失在反应器外部的环境中，并一直存在于硬化后的加气混凝土砌块6的毛细孔内，使加气混凝土砌块6能继续进行后期水热合成反应，从而可提高混凝土的强度。

储水部件用于在养护过程中为初凝的加气混凝土砌块6的表面提供饱和水蒸气，储水部件可设置于模具上。当然，也可以设置于盖板1上。储水部件可为金属供汽瓶4或由如岩棉等耐热吸水性材料。优选的，可采用金属供汽瓶4，金属供汽瓶4可根据需要选用不同的材质、形状或结构形式，可为矩形或管状，可为单个也可为多个，可由铁、钢、不锈钢等导热性好的金属材料制成，在养护步骤60中，通过对金属供汽瓶4加热，从而使得金属供汽瓶4内的水沸腾而产生饱和水蒸气。相应地，金属供汽瓶4内的蓄水量应少于金属供汽瓶4的容积，并且模具上设置使金属供汽瓶4的上部与腔室18相连通的连通通道17。当然，作为其他的替代方式，也可以在模具的容腔或盖板1的内侧面设置耐热吸水性材料，如岩棉，将耐热吸水性材料泡水浸湿后，在加热保养时，耐热吸水性材料中的水也会被加热成饱和水蒸气。

静停步骤40，根据需要将注入反应器内的料浆进行静置。针对加气混凝土而言，静置的目的是使料浆发气和稠化，当料浆完成发气和稠化后，将高出腔室18部分的料浆去除。

加盖步骤50，将反应器的盖板1关上，以隔绝料浆与反应器的外部环境进行接触。也就是利用反应器将料浆与反应器外部的环境相隔离，从而使得后续的养护步骤60中，料浆中的拌合水不会散失到反应器外部的环境中，并使其均匀分布在硬化后的加气混凝土砌块6内。具体而言，由于混凝土内部密布有相互独立的毛细孔，因而拌合水也就被各个独立的毛细孔所分隔开，从而可以使搅拌用水均匀分布在加气混凝土砌块6的内部。加盖步骤50中，将反应器的盖板关上前，可根据具体需要在混凝土的表面覆盖养护水，当然，也可以不在混凝土的表面覆盖养护水。该步骤中，若料浆高于腔室18时，可在反应器的盖板1关上前，将高出所述腔室18部分的料浆去除。

养护步骤60，对反应器进行加热，使反应器内的料浆发生水热合成反应。对反应器进行加热有多种加热方式。优选的，养护步骤60在隧道窑内进行，隧道窑内供热温度为180-200℃之间，180-200℃的养护环境足以使大部分的加气混凝土进行水热合成反应，并且能使金属供汽瓶4内的水产生饱和水蒸气。具体地，可将反应器叠放在窑车上，从隧道窑的一端进入，缓慢地依次通过隧道窑内的多个不同温度区域进行吸热或放热后，从另一端出来即得到硬化后的制品。优选的，隧道窑内的供热包括升温阶段、恒温阶段和降温阶段，升温阶段、恒温阶段和降温阶段所需的时间根据工艺要求进行具体选择，但在一般情况下，升温阶段的时间为2-4小时，恒温阶段为5-8小时，降温阶段为2-3小时。也就是说，通常情况下，恒温阶段的时间大于等于升温阶段和降温阶段的时间之和。

脱模步骤70，将硬化后的混凝土从反应器中卸出。在连续生产线中，反应器在此步骤进行脱模后，则又参与到下一批次的加气混凝土砌块6的制作，也就是要进入到制作下一批次的加气混凝土砌块6的入模步骤30。为加快加气混凝土砌块6的脱模，减少反应器的周转时间，优选的，可采用整体式结构的反应器。具体为，反应器的模具包括一体成型的外模11和可滑动地连接于外模11内壁上的内模板12，外模11内壁上设置有朝向开口2倾斜的第一倾斜面13，内模板12的外壁上设置有与第一倾斜面13相配合的第二倾斜面14，以使内模板12平行于与其相抵接的加气混凝土砌块6表面朝向或背向盖板1方向滑动。也就是将盖板1从模具上打开后，将模具的开口2朝向下进行倾倒，硬化后的加气混凝土砌块6在自身重力的作用下带动内模板12朝下运动，而内模板12沿开口2滑动时，内模板12之间的相互距离逐渐增大，从而使得由若干内模板12围合而成容置混凝土的空间逐步增大，使得硬化后的加气混凝土砌块6在自身重力作用下与内模板12快速分离，并完成脱模步骤70。为对内模板12的滑动运动进行导向，内模板12通过燕尾槽滑轨5与外模11进行连接。具体为，燕尾槽滑轨5包括燕尾式滑槽51和燕尾式滑条52，燕尾式滑槽51上设置有防止燕尾式滑条52脱落的挡块54。挡块54可采用一小段固定设置在燕尾式滑槽51上的燕尾式滑条52构造而成，燕尾式滑槽51和燕尾式滑条52均通过螺钉53与外模11或内模板12进行连接固定。燕尾槽滑轨5设置挡块54后，燕尾式滑槽51的长度应大于燕尾式滑条52的长度，从而使得燕尾式滑条52可在燕尾式滑槽51内移动。

当制作体积较大的加气混凝土构件时，一组燕尾槽滑轨5难以将内模板12固定在外模11上，此时可通过设置若干组燕尾槽滑轨5将内模板12和外模11进行连接，相应地，挡块54可在这若干组燕尾槽滑轨5内间隔性地设置。也就是说，相邻的两组燕尾槽滑轨5仅有一组设置有挡块54。内模板12与外模11之间设置有所述挡块54间隔性地设置于若干组燕尾槽滑轨5上。

切割步骤80，将脱模后的加气混凝土砌块6进行切割以得到尺寸精确的制品。具体为，装载反应器的窑车从隧道窑出来后，使用翻转装置将反应器翻转，使用吊车将模具吊起，硬化后的加气混凝土砌块6落在盖板1上，采用机械手将硬化后的加气混凝土砌块6移栽至切割工位，经纵向和横向两个方向进行切割后，即可得到尺寸精准的加气混凝土砌块6。当然，若干加气混凝土砌块6也可以在同一个模具内成型，脱模后通过切割的方式将脱模后的预制构件进行分割以得到尺寸精确的加气混凝土砌块6，分割加气混凝土砌块6也可采用多把锯片同时工作的方式实现。现有技术中的加气混凝土是在硬化前进行切割的，本工艺硬化后切割使得加气混凝土砌块6的尺寸精度得到提高。

反应器的形状和大小取决于产品的形状和大小，以及反应器中一次可生产产品的数量。当一个反应器中一次生产多个产品时，单个产品之间可用隔板隔开；也可将多个产品浇注成一体，硬化后切割成产品个体。

上述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其通过将料浆密闭在反应器内进行加热养护，从而使加热养护的过程中，料浆中的拌合水不散失到大气环境中，并始终保持在硬化后的混凝土的毛细孔内；同时由于加热养护过程中，储水部件持续向初步硬化的加气混凝土砌块6提供饱和水蒸气，避免初步硬化后的加气混凝土砌块6表面因失水而开裂，也就避免了加气混凝土砌块6内部的毛细孔相互串联而形成失水通道，从而降低加气混凝土砌块6的抗渗性能；由于料浆注满腔室18，使得饱和水蒸气在反应器内所占的空间非常少，供汽瓶的容积也非常小，因而使得反应器不属于压力容器的范畴，安全系数大大提高。

实施例二

本实施例的工艺流程图可参照图1，反应器可参照图6至图8。本实施例以生产水泥混凝土砌块为例说明本发明的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其包括：计量步骤10，搅拌步骤20；入模步骤30；静停步骤40；加盖步骤50；养护步骤60；脱模步骤70；切割步骤80。具体为：

计量步骤10，根据原材料的配合比将各种原材料进行称量待用。

搅拌步骤20，将称量后的各种原材料搅拌均匀。

入模步骤30，将料浆注入反应器，并且使料浆充满反应器内用于容置料浆的腔室18，其中，反应器设置有盖板1，本实施例中，由于水泥混凝土水热合成反应所需的温度较低，通常在100℃及以下，因而可无需再设置储水部件，当然，设置有储水部件的反应器也能用于生产水泥混凝土砌块。

反应器包括构造成容置料浆的腔室18的模具和盖板1，模具的顶部设有容纳料浆注入的开口2，盖板1用于封闭开口2，但由于水泥混凝土砌块的水热合成温度通常在100℃及以下，因而料浆中的拌合水蒸发量相对较少，即使反应器的密封效果是非气密性的，不及实施例一所采用的全密封式气密性反应器，但也能制作出综合性能比现有工艺要好得多的水泥混凝土砌块。实施例一的反应器当然也能用于本实施例中。由于本实施例中对反应器的密封性要求略低，也就是说本实施例可采用非气密性反应器，具体而言，实施例一中采用的气密性反应器与本实施例中主要选用的非气密性反应器的区别主要在于盖板1与模具之间是否设置密封圈3，以及组成模具的各个接合板之间是否完全密封。本实施例中，由于100℃及以下的温度下的拌合水的蒸发量相对较少，因而可采用装配式的反应器。具体为，装配式的反应器，其模具包括底板15和设置在底板15上的若干侧板16，若干侧板16之间以及若干侧板16与底板15相互通过卡扣或螺栓等连接方式进行拼装成型。相对应地，上述所述的接合板也即为侧板16与底板15。相比于实施例一的一体成型的模具，本实施例的模具虽然密封性相对较差，但具有拆装灵活，造价较低等优点，在实际使用中可根据工艺需要选用不同结构形式的模具。由于反应器设置有盖板1，因而混凝土的顶部表面被盖板1覆盖，除了盖板1与模具的缝隙，以及组成模具的各接合板之间的缝隙之外，混凝土绝大部分的表面被反应器所覆盖，因而可使混凝土基本与大气环境隔绝，在养护步骤60中，可确保绝大部分的拌合水不散失在大气环境中，并一直存在于硬化后的混凝土的毛细孔内，使混凝土能继续进行水热合成的后续反应，从而可提高混凝土的强度。当然，采用密封性好的反应器能完全避免拌合水的散失。

静停步骤40，将注入反应器内的料浆进行静置，以使料浆初步凝固，以提高其初始强度，以及提高其在后续的养护步骤60时抵抗由于升温而产生应力的能力。当然，也可以不设置静停步骤40，由于养护步骤60中，升温阶段温度较低，因而也能起到了使料浆初步凝固的作用，但效果不及设置静停步骤40。

加盖步骤50，将反应器的盖板1关上，以隔绝料浆与大气环境的接触面。也就是利用反应器将料浆与大气环境绝大部分相隔离，从而使得后续的供热步骤中，料浆中的拌合水绝大部分不会散失到大气环境中，并使其均匀分布在硬化后的混凝土内的密布且相互独立的毛细孔内。在将反应器的盖板1关上前，可在料浆的顶部表面覆盖一层养护水，也可以不加养护水。该步骤中，若料浆高于腔室18时，可在反应器的盖板1关上前，将高出所述腔室18部分的料浆去除。

养护步骤60，对反应器进行加热，使反应器内的料浆发生水热合成反应。对反应器进行加热有多种加热方式。优选的，养护步骤60在隧道窑内进行，隧道窑内的供热温度为90-100℃，90-100℃的养护环境足以使大部分的水泥混凝土进行水热合成反应。具体地，可将反应器叠放在窑车上，从隧道窑的一端进入，缓慢地依次通过隧道窑内的多个不同温度区域进行吸热或放热后，从另一端出来即得到硬化制品。优选的，隧道窑内的供热包括升温阶段、恒温阶段和降温阶段，升温阶段、恒温阶段和降温阶段所需的时间根据工艺要求进行具体选择，但在一般情况下，升温阶段的时间为2-4小时，恒温阶段为5-8小时，降温阶段为2-3小时。也就是说，通常情况下，恒温阶段的时间大于等于升温阶段和降温阶段的时间之和。

脱模步骤70和切割步骤80与上实施例一相应的步骤相同。

以下以水泥混凝土和硅酸盐混凝土为例分别对本发明的工艺原理进行具体说明：

传统工艺制成的水泥混凝土在硬化早期以及进入服役阶段的中后期普遍出现收缩裂缝，以及使本应抗渗性很高的混凝土经常出现渗漏，混凝土的开裂和渗漏就成为常见的建筑工程质量通病，是长期以来难以控制的建筑技术难题。主要根源在于传统的混凝土理论在收缩裂缝形成问题的认识上存在着一定的偏差，认为收缩是混凝土的材料特性，是混凝土的收缩造成了收缩开裂，所以以往的防裂技术主要是减小、补偿或抑制混凝土的收缩。但是这种防裂技术应用了多少年，始终难以根治混凝土工程的裂与渗，以至于开裂和渗漏仍然是至今为止混凝土工程的质量通病。混凝土商品化以后，大流动度的泵送混凝土得到普遍应用，加剧了这一质量病害的发病趋势。

本发明人认为，收缩裂缝的形成，是由于混凝土密实成型以后，以及硬化的过程中，混凝土的拌合水损失所致。经过进一步的研究，本发明人还发现，混凝土硬化过程失水，不但会造成混凝土的收缩开裂，还会造成混凝土的抗渗性能降低。这是因为连续的失水形成失水通道，这些失水通道就是连通的毛细孔隙缺陷。混凝土失水后，毛细孔液面降低，在孔内形成负压，这就是毛细孔收缩应力的来源。毛细孔的收缩应力迫使毛细孔收缩，无数毛细孔收缩应力的叠加，形成混凝土的宏观收缩力；无数毛细孔的被迫收缩，形成混凝土的宏观收缩。因此，混凝土的收缩不是主动的，而是被动的，它是在收缩应力的作用下被迫收缩。而应力源就是连通的毛细孔隙缺陷，它的前身就是混凝土密实成型以后和硬化过程中失水形成的失水通道。所以，收缩并不是混凝土材料的固有特性，混凝土收缩不是其开裂的主要原因，拌合水在硬化过程中的损失才是混凝土收缩开裂和抗渗性能降低的总源头。由此可见，传统的混凝土的硬化工艺是很不合理，它允许且放任混凝土失水，是长期以来混凝土工程裂与渗质量通病的根源所在。

本发明人认为“混凝土配合比的拌合水在混凝土密实成型以后不可以损失”。实验证明，混凝土密实成型以后，只要有效防止拌合水损失，防止形成失水通道，防止形成连通的毛细孔隙缺陷，就能够最大限度地消除或减小内应力滋生的条件，从而有效地控制混凝土收缩裂缝的生成。本发明人还进行过以下实验，混凝土密实成型以后，或经过二次抹压以后，只要有效防止拌合水损失，混凝土都可以达到P30级以上的高抗渗。说明防止混凝土失水，混凝土的连通的毛细孔隙缺陷以及可见与不可见裂缝都得到了有效的控制。大量的实验有力地证明，混凝土传统的硬化工艺，在混凝土密实成型以后以及硬化的过程中，放任其失水，是不够合理的硬化工艺。

硅酸盐混凝土传统的硬化工艺，不管是蒸养工艺还是蒸压工艺，在水热处理过程中，都存在着吸水和脱水的现象。这种吸水和脱水，伴随着拌合水在混凝土内迁移，连续的水迁移同样会形成水的迁移通道，构成连通的毛细孔隙缺陷，产生内应力。这种内应力在升温阶段为膨胀应力，在降温阶段为收缩应力。也就是说，由于脱模养护，由于有暴露面的存在，使混凝土在水热处理过程中受到各种应力的作用，特别是在升温阶段，混凝土还没有强度，还没有抵抗这种应力的能力，导致混凝土存在很多结构缺陷，产生裂纹，使这部分制品的结构变得疏松，强度很低，甚至会变成废品。关于这种制品结构缺陷的形成过程，以往的水热合成反应理论多有叙述，本发明人认为这正反映了传统的工艺不太符合混凝土的生长发育规律，存在着不合理性。

通过大量的实验证明以及工程应用的研究，本发明人认为，不管是水泥混凝土还是硅酸盐混凝土，密实成型以后，直至硬化过程结束，其拌合水都不可以损失，不应该发生连续的水迁移。而传统的工艺不可避免地使混凝土与大气环境或蒸汽环境发生水的交换，导致混凝土失水并发生水的连续迁移，因此传统的工艺是不够合理的混凝土硬化工艺。

混凝土密实成型以后，拌合水完全不损失、完全不迁移是一种理想状态，实际工程中很难做到。发明人在控制混凝土早期收缩裂缝的工程实践中，在早期裂缝频发的阶段，提出了“即时水养护”的新工艺，混凝土密实成型以后立即在混凝土面上蓄水养护，用养护水将混凝土与大气环境隔开。这可以认为是混凝土完全不失水的养护。水泥混凝土在硬化过程防止拌合水损失，可以极大地减少质量缺陷的形成，提高硬化混凝土的质量，提高工程质量。同理，硅酸盐混凝土如果在水热合成反应过程防止拌合水损失，也将可以极大地减少质量缺陷的形成，提高产品质量。

本发明的混凝土闭式水热合成硬化工艺具有以下优点：

1.产品的综合性能得到很大提高。按本发明的混凝土闭式水热合成硬化工艺制成的产品的强度性能、抗裂性能、抗渗性能、耐久性能等均优于传统工艺制成的产品。其根源在于，混凝土的整个硬化过程都处于封闭的反应器中，当温度升高混凝土材料发生膨胀的时候，当某些水化产物在生成过程中发生膨胀的时候，混凝土在反应器中受到反应器全方位的约束，不能像传统工艺那样自由向外膨胀，只能往制品内部生长。这样的结果是大大提高了混凝土的密实度，其强度性能和抗渗性能都得到很大提高，极少出现传统工艺产品出蒸压釜时常常出现的制品开裂现象。使用传统工艺的产品砌筑的墙面，常常会有开裂和渗漏的质量问题出现，而采用本发明工艺的制成的产品将使这一现象大为改观。

2.本发明大大提高了工业废渣的利用率。随着我国经济的发展，工业废渣的排放量与日俱增，给环境造成了巨大的压力。有些工业废渣污染了土壤，污染了水质，污染了粮食，给人民的生命安全造成了威胁。目前的工业废渣利用率还很低，除了炼铁高炉的水淬矿渣和火电厂的干排粉煤灰，以及一些活性较高的工业废渣用作商品混凝土的掺合料之外，其他大部分的工业废渣尚未得到利用。因为混凝土传统的开式硬化工艺的不足，很多工业废渣即使在水泥用量较高的情况下也表现出没有强度或强度很低，失去实用价值。但是在本发明的反应器中，这些工业废渣大多表现出较好的活性，在闭式水热合成的条件下，硬化良好，强度能够满足要求，而且产品性能良好。利用本发明的工艺方法生产建材产品，反应器对工业废渣的适应范围广，吞吐量大，将对绿色建材、低碳经济、节能环保作出卓有成效的贡献。

3.生产安全性大大提高，生产能耗大大降低。传统产品的水热合成是在蒸压釜中进行的，由锅炉给蒸压釜提供水蒸气。锅炉炉膛温度高达1000多度，燃烧耗费大量燃煤，蒸压釜需要的蒸汽量大，经蒸汽管道输送给蒸压釜，蒸汽和热能的浪费大，因此传统的水热合成工艺能耗大。锅炉和蒸压釜都是大型压力容器，制造和生产应用要求都很严格，因为生产时锅炉和蒸压釜旁边随时都可能有操作人员，稍有疏忽，容易发生生产安全事故，此类事故也时有发生。而本发明的工艺，采用隧道窑对反应器进行加热，加热温度只有180-200℃，或90-100℃，相比之下，生产能耗非常低。并且本发明中的反应器不属于压力容器，它最多只能称为承压容器，承压容器是安全的，而且最高承压是在隧道窑的恒温段，隧道窑内温度高，反应器周围不可能有操作人员，这样就大大提高了生产的安全性。由于本发明无需使用锅炉和蒸压釜，不仅使生产过程变得简单，而且大大降低了生产能耗，提高了生产的安全性。

4. 提高了混凝土建材产品水热处理的生产效率。传统的硅酸盐水热处理设备是蒸压釜，使用时两端封闭，生产是间断的。且制品在蒸压釜中的填充率低，故生产效率较低。以加气混凝土生产为例，目前我国从事加气混凝土砌块6生产的建材厂有800多家，但绝大部分厂家的年产量为8-15万m³,属小规模的生产厂。小部分厂家年产量为15-30万m³，属中小规模企业。还没有单个厂家年产量达到50-60万m³的大型企业，以往的生产工艺是很难达到这样的年产量的。由于本发明的工艺不要蒸压釜，水热合成是在反应器中进行的，反应器是由隧道窑进行供热，隧道窑的填充量比蒸压釜大得多，混凝土反应器连绵不断地从隧道窑的一端进去，从另一端出来，生产是连续的，故生产效率很高，单厂年产50-60万m³容易实现。

5. 拓宽了混凝土水热合成的原材料资源。本发明的工艺，不仅拓宽了可利用的工业废渣资源，也拓宽了可利用的许多地方性资源。在没有工业废渣或工业废渣资源不足的地方，可利用河道淤泥、山砂、山黄土、页岩、砂岩或其他符合要求的土石作为水热合成的硅质原料。本发明的工艺，对原材料的要求没有传统工艺那么严格，故原材料的来源更加广泛，基本上都可以就地取材。

6. 可以生产更多品种的建筑材料。蒸压釜虽然是种大型的压力容器，但是对于隧道窑来说，其空间还是很有限的。因此传统的水热合成工艺能生产的建材品种比较有限，一般为蒸压砖、砌块、板材等。隧道窑的空间比蒸压釜大很多，因此利用反应器能够生产更多的建材品种。除了上述的砖、砌块和一般的板材之外，利用本工艺还可以生产大型墙板、梁、柱、窗框等大型建筑预制构件。从混凝土的品种来说，利用本工艺除了可以生产灰砂硅酸盐混凝土、灰渣硅酸盐混凝土、加气混凝土的产品之外，水泥混凝土、绿色高性能混凝土、泡沫混凝土等制品，也可以利用本工艺来促硬增强，得到更好的性能。

7. 利用本工艺生产的砖和砌块尺寸精准，可以大大提高建筑墙体的质量。传统的加气混凝土砌块6是在硬化前切割的，利用钢丝切割稠化坯体。切割次数多了，钢丝伸长或松动，影响切割精度；砌块在水热处理过程中还会发生变形，故尺寸误差较大。要生产精确砌块，除了对原材料要求高之外，还需要更细的钢丝，对切割设备的要求也更高。本工艺生产的砖和砌块都是硬化后切割的，混凝土已基本定型，切割后的尺寸变化很微小，故生产的砌块都是精确砌块。精确砌块砌筑的墙体采用薄层砌筑砂浆和薄层抹灰砂浆，不仅可节省70-80%的砂浆用量，而且因为砂浆量少，墙体的收缩大大减小。这样的墙体不但美观，抗裂性能也大大提高。

8. 闭式水热合成硬化工艺可以有效降低产品的生产成本。本发明的工艺既能提高产品质量，又能降低产品成本，这是传统工艺难以做到的。因为闭式水热合成工艺的硬化条件更符合混凝土的生长发育规律，整个硬化过程满足混凝土生长发育的需要，故其产品质量优于传统工艺。又因为它的硅质原料拓宽了可利用的工业废渣资源和地方性土石资源，基本上都可以就地取材，这些原料成本低廉。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于依次包括以下步骤：

计量步骤，根据原材料的配合比将各种原材料进行称量待用；

搅拌步骤，将称量后的各种原材料搅拌均匀，以得到料浆；

入模步骤，将料浆注入反应器，并且使料浆充满反应器内用于容置料浆的腔室，其中，反应器设置有盖板；

静停步骤，根据需要将注入反应器内的料浆进行静置，并将料浆静置一定的时间后将高出所述腔室部分的料浆去除；

加盖步骤，将反应器的盖板关上，以减少或隔绝料浆顶部表面与反应器外部的环境相接触；

养护步骤，对反应器进行加热，使反应器内的料浆达到反应温度而发生水热合成反应；

脱模步骤，将硬化后的混凝土从反应器中卸出。

2.根据权利要求1所述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于，所述养护步骤在隧道窑内进行。

3.根据权利要求1所述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于，所述反应器为气密性反应器或非气密性反应器；养护步骤中，水热合成反应的温度≤100℃时，选用非气密性反应器；养护步骤中，水热合成反应的温度＞100℃时，选用气密性反应器。

4.根据权利要求1所述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于，所述脱模步骤之后还包括切割步骤，将脱模后的混凝土进行切割以得到尺寸精确的制品。

5.根据权利要求1所述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于，所述反应器包括盛装料浆并使料浆按设定的形状硬化成型的模具和设置于模具上并用于对模具内腔提供饱和水蒸气的储水部件，所述盖板覆盖模具顶部的开口。

6.根据权利要求5所述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于，所述储水部件为设置于反应器外侧的金属供汽瓶，所述金属供汽瓶通过连通通道与反应器的内腔相连通。

7.根据权利要求5所述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于，所述储水部件为设置于模具内壁或盖板内侧的耐热吸水材料。

8.根据权利要求1所述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于，所述反应器为整体式结构或分体式结构；所述反应器为整体式结构时，反应器包括一体成型的外模和可滑动地连接于外模内壁上的内模板，外模内壁上设置有朝向开口倾斜的第一倾斜面，内模板的外壁上设置有与第一倾斜面相配合的第二倾斜面，以使内模板平行于与其相抵接的混凝土表面并朝向或背向盖板方向滑动；所述反应器为分体式结构时，所述反应器包括底板和设置在底板上的若干侧板，若干侧板之间以及若干侧板与底板之间相互通过卡扣或螺栓连接的方式进行拼装成型。

9.根据权利要求1所述的混凝土闭式水热合成硬化工艺，其特征在于，所述加盖步骤中，将反应器的盖板关上前，在料浆的表面覆盖养护水或不覆盖养护水。