CN111251431B - 一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统及生产方法，属于属于装配式建筑中预制混凝土构件生产技术领域，目的在于克服现有预制混凝土构件的养护系统对于较厚预制混凝土构件受热不均的缺陷。养护系统包括保温板、导热板、框式模板、上盖、保温框、加热装置和预制混凝土构件，预制混凝土构件位于框式模板内，预制混凝土构件包括混凝土体和嵌在混凝土体上的导热垫块，混凝土体和导热垫块均与导热板接触，导热垫块的导热系数大于混凝土体。本发明所提供的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统及生产方法，设置导热垫块有利于预制混凝土构件快速受热和受热均匀，提高养护效果。

Description

一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统及生产方法

技术领域

本发明属于装配式建筑中预制混凝土构件生产技术领域，涉及一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统及生产方法。

背景技术

预制混凝土构件是指在工厂中通过标准化、机械化方式加工生产的混凝土部件，其主要组成材料为混凝土、钢筋、预埋件、保温材料等。由于构件在工厂内机械化加工生产，构件质量及精度可控，且受环境制约较小，具有节能减排、减噪降尘、减员增效、缩短工期等优势。目前，装配式建筑中大量使用预制叠合板、预制梁、预制墙板、预制柱、预制楼梯板等预制混凝土构件，为了提高预制混凝土构件模具的周转率和提高生产效率，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，尤其是在冬季低温环境下。

然而，现有技术中蒸汽养护还存在如下缺陷和不足：

（1）需要燃烧大量的化石燃料，释放出大量的有害气体，会增加环境污染；

（2）与自然养护相比，蒸汽养护易造成构件混凝土表面的空隙粗大，影响混凝土结构的长期耐久性；

（3）养护时蒸汽与混凝土接触会发生冷却而产生废水，从而造成环境污染；

（4）蒸汽养护钢模台长期积水易生锈。

为解决上述技术问题，专利号为201820911198 .2，名称为“一种混凝土预制构件地暖式模台”的发明专利公开了一种混凝土预制构件地暖式模台，包括地坪、固设于所述地坪上的模台及设于模台上的模具，所述模具用于制作混凝土预制构件；所述模台内部为中空密闭腔体，所述模台的四周设有保温层；所述中空密闭腔体内接入一蒸汽管道，所述蒸汽管道在中空密闭腔体内盘绕后，通过一冷凝水管道从中空密闭腔体接出；所述蒸汽管道的外壁上设有散热片。该专利虽然通过地暖式模台养护混凝土预制构件，不仅温度均匀，养护效果好，且养护效率高，可在预期时间内达到入库强度，提高模台周转率，但是，需将水加热成蒸汽，对加热要求温度要求高，能耗较高，且蒸汽管道与模台中空腔体的顶面为线接触，换热效果较差，为提高换热效果，在蒸汽管道外壁设置多个散热片，致使应用成本明显增加，另外，对于厚度较大的混凝土预制构件，只通过构件底部加热会使构件受热不均，难以保证构件内部和上部的养护效果，从而导致构件在预期时间内不能达到预期强度或不能最大化缩短构件到达预期强度的时间。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提出一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统及生产方法，目的在于克服现有预制混凝土构件的养护系统对于较厚预制混凝土构件受热不均的缺陷。

本发明是这样实现的：

一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，包括自下而上依次设置的保温板、导热板、框式模板和上盖，所述导热板和所述框式模板外围设置保温框，所述导热板处设置加热装置，所述导热板上设置预制混凝土构件，所述预制混凝土构件位于框式模板内，所述预制混凝土构件包括混凝土体和嵌在所述混凝土体上的导热垫块，所述混凝土体和导热垫块均与所述导热板接触，所述导热垫块的导热系数大于所述混凝土体，所述加热装置的热量先传递至导热板，再由导热板传递至预制混凝土构件,所述预制混凝土构件内设置多根钢筋，多根所述钢筋平行设置并与所述导热垫块紧密接触。

所述导热垫块的底部宽度小于顶部宽度或者所述导热垫块的两侧设置多个凸起。

所述导热垫块的侧壁上设置第一导热层和第二导热层，所述第一导热层位于所述第二导热层的上方，所述导热垫块、第一导热层和第二导热层的导热系数依次降低。

所述保温框的上端和所述框式模板的上端平齐，所述上盖盖设在所述保温框和所述框式模板上，所述养护系统包括抽真空器和抽真空管，所述抽真空管穿过所述上盖进入所述框式模板中。

所述加热装置包括换热管以及为所述换热管提供热水的热水箱，所述保温板上设置第一沟槽，所述换热管嵌在所述沟槽中并与所述导热板接触，所述第一沟槽表面和所述保温板的上表面均设置铝箔。

所述换热管部分或全部嵌在所述第一沟槽中，当所述换热管部分嵌在所述第一沟槽时，所述导热板的下表面具有和所述第一沟槽对应设置的第二沟槽，所述换热管同时嵌在所述第一沟槽和第二沟槽中。

所述养护系统的底部设置支撑框，所述保温板置于所述支撑框中，所述保温框包裹在所述支撑框的外围。

所述换热管盘旋设置或直管并联设置。

所述加热装置包括位于导热板上的换热通道，所述换热通道通过水管和热水箱连接。

所述加热装置包括第一加热件和第二加热件，所述第一加热件对应所述混凝土体设置，所述第二加热件对应所述导热垫块设置，所述第二加热件为电热元件，所述第二加热件加热温度大于所述第一加热件加热温度。

所述第一加热件为换热管或电热元件。

所述导热板上设置多个和所述导热垫块对应的通孔，所述通孔内设置传热块，所述传热块的导热系数大于所述导热板的导热系数。

所述传热块的侧壁通过隔热胶固定在所述通孔内。

一种预制混凝土构件的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、清理导热板上表面；

S2、将框式模板安装在导热板上；

S3、将多个导热垫块布置在导热板上；

S4、在框式模板中浇筑混凝土体；

S5、开启加热装置，加热装置加热导热板，导热板将热量传递给预制混凝土构件；

S6、加热装置加热养护预制混凝土构件至起吊强度；

S7、脱模起吊，制得预制混凝土构件。

本发明所提供的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统及生产方法，在预制混凝土构件中嵌入导热系数较高的导热垫块，能够将热量更好地导向预制混凝土构件的内部及上部，有利于预制混凝土构件快速受热和受热均匀，提高养护效果。

附图说明

图1为实施例一养护系统的第一种结构示意图；

图2为实施例一养护系统浇筑混凝土体前的结构示意图；

图3为实施例一中导热垫块的一种结构示意图；

图4为实施例一养护系统的第二种结构示意图；

图5为实施例一中具有导热层的导热垫块的结构示意图；

图6为实施例一养护系统盘旋换热管的结构示意图；

图7为实施例一中保温板的结构示意图；

图8为实施例一中导热板的结构示意图；

图9为实施例一中支撑框的结构示意图；

图10为实施例一养护系统直管并联的换热管结构示意图；

图11为实施例二养护系统的结构示意图；

图12为实施例二换热通道排布示意图；

图13为实施例三养护系统的结构示意图；

图14为实施例三导热板的结构示意图；

图15为实施例三加热装置的结构示意图；

图16为实施例三导热未安装传热块时的结构示意图；

图17为实施例四养护系统的结构示意图；

图18为实施例四加热装置的结构示意图。

附图标注说明：1、框式模板；2、混凝土体；3、导热板；4、钢筋；5、导热垫块；6、上盖；7、换热管；8、铝箔；9、保温板；10、支撑框；11、保温框；12、第一沟槽；13、传热块；14、隔热胶；15、嵌槽；16、凸起；17、第二沟槽；18、第一导热层；19、第二导热层；20、进水主管；21、抽真空管；22、抽真空器；23、支管；24、出水主管；25、换热通道；26、第一加热件；27、第二加热件；28、隔热框；29、通孔；30、进水管；31、水泵；32、热水箱；33、出水管；34、热交换器；35、空气源热泵。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施方式根据加热装置的不同分为四个实施例。

实施例一

本实施例提供了一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，如图1所示，包括自下而上依次设置的保温板9、导热板3、框式模板1和上盖6，导热板3和框式模板1外围设置保温框11，导热板3处设置加热装置，导热板3上设置预制混凝土构件，预制混凝土构件位于框式模板1内，预制混凝土构件包括混凝土体2和嵌在混凝土体2上的导热垫块5，混凝土体2和导热垫块5均与导热板3接触，导热垫块5的导热系数大于混凝土体2，加热装置的热量先传递至导热板3，再由导热板3传递至预制混凝土构件。在预制混凝土构件中嵌入导热系数较高的导热垫块5，能够将热量更好地导向预制混凝土构件的内部及上部，有利于预制混凝土构件快速受热和受热均匀，提高养护效果。导热板3可采用导热性能较好且承载力较好的材料，如铝板、钢板等。保温板9可采用聚氨酯板、聚苯板、岩棉等保温材料，上盖6和保温框11可采用聚氨酯板、聚苯板、岩棉、硅酸钙保温板9、发泡陶瓷板等保温材料。

如图1-2所示，预制混凝土构件内设置多根钢筋4，多根钢筋4平行设置并与导热垫块5紧密接触。如图3所示，导热垫块5的上表面具有嵌槽15，嵌槽15与钢筋4之间的间隙采用导热胶、导热水泥等导热材料填充，如图1-2所示，钢筋4嵌在嵌槽15中便于钢筋4的稳定放置，也便于增加钢筋4和导热垫块5的接触面积，使得钢筋4能够参与导热，使得预制混凝土构件受热更加均匀，导热更加高效，提高养护效果。当然，如图4所示，导热垫块5的上表面也可以不具有嵌槽15，钢筋4直接紧贴在导热垫块5的上表面。

如图1所示，导热垫块5的底部宽度小于顶部宽度；或者如图3所示，导热垫块5的两侧设置多个凸起16，凸起16和导热垫块5一体成型，导热垫块5采用金属块。这样能够避免预制混凝土构件制备好后导热垫块5脱离，导热垫块5和混凝土体2的连接更加牢固。

如图5所示，导热垫块5的侧壁上设置第一导热层18和第二导热层19，第一导热层18位于第二导热层19的上方，导热垫块5、第一导热层18和第二导热层19的导热系数依次降低。这样使得导热垫块5的导热更具有层次，导热垫块5的热量自下而上传递，传递过程中会产生损耗，导热垫块5上端部的温度通常要小于下端部的温度，为避免导热垫块5的下端部过多热量传递给混凝土体2，所以第二导热层19选择导热系数相对较低的材料，便于导热垫块5将更多的热量往上传递，以便提高混凝土体2的受热均匀性。

如图1所示，保温框11的上端和框式模板1的上端平齐，上盖6盖设在保温框11和框式模板1上，养护系统包括抽真空器22和抽真空管21，抽真空管21穿过上盖6进入框式模板1中，抽真空管21穿入框式模板1的部分位于预制混凝土构件的上方，抽真空管21的另一端和抽真空器22连接，抽真空器22启动后能够对框式模板1内抽真空，能够提高预制混凝土构件的密实度，提高表面质量并减少游离水。

如图6所示，加热装置包括换热管7以及为换热管7提供热水的热水箱32，保温板9上设置第一沟槽12，换热管7嵌在沟槽中并与导热板3接触，第一沟槽12表面和保温板9的上表面均设置铝箔8。换热管7通过通过进水管30和出水管33与热水箱32连接，进水管30处设置水泵31能够将水箱中的热水送入换热管7，热水箱32内设置热交换器34，热交换器34和空气源热泵35连接，进水管30连接在热水箱32的下部，出水管33连接在热水箱32的上部，空气源热泵35用于提供热水箱32热量。当然，也可以采用太阳能热水器、地源热泵等替代空气源热泵35用于加热热水箱32的水。

换热管7部分或全部嵌在第一沟槽12中。如图1、7、8所示，当换热管7部分嵌在第一沟槽12时，导热板3的下表面具有和第一沟槽12对应设置的第二沟槽17，换热管7同时嵌在第一沟槽12和第二沟槽17中。如图4所示，换热管7全部嵌在第一沟槽12中，导入板上不具有第二沟槽17。

如图1、4、9养护系统的底部设置支撑框10，保温板9置于支撑框10中，保温框11包裹在支撑框10的外围。由于保温板9质地较软，容易发生变形导致换热管7变形，支撑框10能够约束保温框11从而保护换热管7。支撑框10可采用高抗压强度材料，如钢材、高强混凝土材料等，

如图6所示，换热管7可以是盘旋设置，可以分组盘旋，图6所示的是换热管7分三组盘旋。如图10所示，换热管7也可以是直管并联设置，换热管7包括进水主管20和出水主管24，进水主管20和出水主管24之间平行设置多根支管23。

基于养护系统的预制混凝土构件的生产方法包括以下步骤：

S1、清理导热板3上表面；

S2、将框式模板1安装在导热板3上；

S3、将多个导热垫块5布置在导热板3上；

S4、在框式模板1中浇筑混凝土体2；

S5、开启加热装置，加热装置加热导热板3，导热板3将热量传递给预制混凝土构件；

S6、加热装置加热养护预制混凝土构件至起吊强度；

S7、脱模起吊，继续硬化，制得预制混凝土构件。为使预制混凝土构件分别与导热板3、框式模板1更好地脱模，导热板3上表面涂刷脱模剂，框式模板1内侧面涂刷脱模剂。

本实施例具有以下有益效果：

将换热管7的上半部设置在导热板3的第二沟槽17中和下半部设置在保温板9的第一沟槽12中，并在第一沟槽12与换热管7之间及保温板9的上表面设有铝箔8，使换热管7的热量几乎全部快速传递至导热板3上，应用成本低，有效提高了换热管7的换热效果，有效提高了预制混凝土构件的养护效果；

在预制混凝土构件内部设置导热性能较好的导热垫块5来用支撑钢筋4和快速传递导热板3的热量给钢筋4，利用导热垫块5和钢筋4的高导热性能，迅速通过钢筋4骨架将热量传递到预制混凝土构件各个部位，使厚度较大的预制混凝土构件加热时不同部位快速受热均匀，进一步减少了预制混凝土构件的养护时间和加热能耗，进一步提高了预制混凝土构件的养护效果；

导热垫块5可以选择导热性能较好的钢支架或钢垫块与内部的钢筋4连接形成高效的传热体系，使厚度较大的使厚度较大的预制混凝土构件加热时不同部位快速受热均匀，进一步减少了预制混凝土构件的养护时间和加热能耗和进一步提高了预制混凝土构件的养护效果；

通过采用能效比高的空气源热泵35或太阳能热水、地源热泵来加热用于预制混凝土构件加热养护的热水，无需将水加热到蒸汽，相对于高能耗燃煤、燃气、电加热的蒸汽养护，进一步降低了预制混凝土构件养护的加热能耗和养护成本；

无需燃烧大量的化石燃料，不会释放出大量的有害气体，不会污染环境。

实施例二

本实施例和实施例一的不同之处主要在于加热装置。本实施例的换热通道25替换了实施例一中的换热管7，本实施例无需安装支撑框10来保护换热管7。

具体来说，如图11-12所示，加热装置包括位于导热板3上的换热通道25，换热通道25通过水管和热水箱32连接。将用于加热养护预制混凝土构件的换热结构设置在导热板3内部，进一步提高了预制构件的加热速度更快和养护效果。

本实施例的其他结构及效果均与实施例一一致，此处不再赘述。

实施例三

本实施例和实施一的不同之处主要在于加热装置。本实施例采用的电加热方式。

具体来说，如图13-16所示，加热装置包括第一加热件26和第二加热件27，第一加热件26对应混凝土体2设置，第二加热件27对应导热垫块5设置，第一加热件26和第二加热件27都为电热元件，第一加热件26和第二加热件27都位于导热板3和保温板9之间，第一加热件26和第二加热件27之间设置隔热框28减少两者之间的热影响，第二加热件27加热温度大于第一加热件26加热温度。第二加热件27产生的热量通过导热垫块5传递到预制混凝土构件的中上部，传递距离较远，传递过程中的热量会逐渐降低，第二加热件27加热温度大于第一加热件26能够更好地实现预制混凝土构件受热均匀。第一加热件26预设温度为20-40℃，第二加热元件预设温度为50-60℃，例如第一加热件26预设温度为30℃，第二加热元件的预设温度为55℃。

导热板3上设置多个和导热垫块5对应的通孔29，通孔29内设置传热块13，传热块13的侧壁通过隔热胶14固定在通孔29内。传热块13的导热系数大于导热板3的导热系数。这样更加有利于将热量第二加热件27将热量传递到预制混凝土构件的中上部，更有利于预制混凝土构件受热均匀。

本实施例的其他结构和效果与实施例一一致，此处不再赘述。

实施例四

本实施例和实施例三的不同之处在于第一加热件26，本实施例的第一加热件26采用换热管7加热方式替换实施例三中的电加热。

如图17-18所示，加热装置包括第一加热件26和第二加热件27，第一加热件26为换热管7，换热管7和热水箱32连接，热水箱32为换热管7供热水，换热管7避开导热垫块5对应混凝土体2设置，换热管7直接将热量传递给混凝土体2。

本实施例的其他结构和效果与实施例三一致，此处不再赘述。

Claims (11)

1.一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，包括自下而上依次设置的保温板（9）、导热板（3）、框式模板（1）和上盖（6），所述导热板（3）和所述框式模板（1）外围设置保温框（11），所述导热板（3）处设置加热装置，所述导热板（3）上设置预制混凝土构件，所述预制混凝土构件位于框式模板（1）内，所述预制混凝土构件包括混凝土体（2）和嵌在所述混凝土体（2）上的导热垫块（5），所述混凝土体（2）和导热垫块（5）均与所述导热板（3）接触，所述导热垫块（5）的导热系数大于所述混凝土体（2），所述加热装置的热量先传递至导热板（3），再由导热板（3）传递至预制混凝土构件，所述预制混凝土构件内设置多根钢筋（4），多根所述钢筋（4）平行设置并与所述导热垫块（5）紧密接触。

2.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述导热垫块（5）的侧壁上设置第一导热层（18）和第二导热层（19），所述第一导热层（18）位于所述第二导热层（19）的上方，所述导热垫块（5）、第一导热层（18）和第二导热层（19）的导热系数依次降低。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述加热装置包括换热管（7）以及为所述换热管（7）提供热水的热水箱（32），所述保温板（9）上设置第一沟槽（12），所述换热管（7）嵌在所述沟槽中并与所述导热板（3）接触，所述第一沟槽（12）表面和所述保温板（9）的上表面均设置铝箔（8）。

4.根据权利要求3所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述换热管（7）部分或全部嵌在所述第一沟槽（12）中，当所述换热管（7）部分嵌在所述第一沟槽（12）时，所述导热板（3）的下表面具有和所述第一沟槽（12）对应设置的第二沟槽（17），所述换热管（7）同时嵌在所述第一沟槽（12）和第二沟槽（17）中。

5.根据权利要求3所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述养护系统的底部设置支撑框（10），所述保温板（9）置于所述支撑框（10）中，所述保温框（11）包裹在所述支撑框（10）的外围。

6.根据权利要求1或2任意一项所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述加热装置包括位于导热板（3）上的换热通道（25），所述换热通道（25）通过水管和热水箱（32）连接。

7.根据权利要求1或2任意一项所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述加热装置包括第一加热件（26）和第二加热件（27），所述第一加热件（26）对应所述混凝土体（2）设置，所述第二加热件（27）对应所述导热垫块（5）设置，所述第二加热件（27）为电热元件，所述第二加热件（27）加热温度大于所述第一加热件（26）加热温度。

8.根据权利要求7所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述第一加热件（26）为换热管（7）或电热元件。

9.根据权利要求7所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述导热板（3）上设置多个和所述导热垫块（5）对应的通孔（29），所述通孔（29）内设置传热块（13），所述传热块（13）的导热系数大于所述导热板（3）的导热系数。

10.根据权利要求9所述的一种装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统，其特征在于，所述传热块（13）的侧壁通过隔热胶（14）固定在所述通孔（29）内。

11.一种根据权利要求1-10任意一项所述的装配式建筑用预制混凝土构件的养护系统的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、清理导热板（3）上表面；

S2、将框式模板（1）安装在导热板（3）上；

S3、将多个导热垫块（5）布置在导热板（3）上；

S4、在框式模板（1）中浇筑混凝土体（2）；

S5、开启加热装置，加热装置加热导热板（3），导热板（3）将热量传递给预制混凝土构件；

S6、加热装置加热养护预制混凝土构件至起吊强度；

S7、脱模起吊，制得预制混凝土构件。

Images