混凝土预制构件暖风养护窑结合固定模台蒸养的新型智能养护系统 ——预制PC构件高效节能养护方案的应用

引言

随着我国大力推广装配式建筑的深入发展，预制混凝土技术和产品的开发创新已成为近年来建筑技术创新的热点。预制混凝土构件作为发展装配式建筑的基础部件，装配整体式墙、板、梁、柱、楼梯等配套构件已成为建筑产业化的主要产品。在这种情况下，预制混凝土也不断出现各种质量问题，困扰着施工和使用过程。而在整个混凝土工程中，混凝土养护是一项耗时最长，对混凝土质量影响最大的子工程。混凝土预制板质量的好坏决定着装配式建筑的使用寿命，这就对混凝土预制板的养护提出了更高的要求。下面通过实例，谈谈智能养护系统组合方案如何满足预制工厂灵活生产需求，以及如何预防和解决预制混凝土PC构件生产中出现的问题及处理措施。

工程概况

    天津合嘉金工建筑工业化有限公司（简称合嘉金工）在宁河产业基地总投资3.6亿元，占地160亩。合嘉金工致力于推动装配式建筑工业化和装配式建筑产业化发展，建筑产业化产品主要包含：预制叠合板，预制楼梯，外墙板，内墙板，隔墙，阳台等。在河北新大地有2条预制构件生产流水线，一条是叠合板生产线，一条是综合生产线。每条产线有2个面对面的暖风养护窑，一共4个养护窑，有140多个固定模台。

若混凝土预制板的生产规模较大，采用传统的蒸汽锅炉养护，费用和后期维护使用成本将是一笔很大的开支；其次锅炉是特种设备需要申报，年检，还需要建造锅炉房，若锅炉房与生产混凝土预制板的车间较远，蒸汽在输送过程中会散失一部分热量，造成能源浪费，且经常受现有空间及配电限制，设备利用率不高；最后，生产过程中，若操作者不能对混凝土预制板的养护温度、湿度及升/降温速率精确控制，产品的质量也难以得到保证。     

因此通过引进拥有混凝土养护行业先进技术的德国Curetec固尔特ConCure暖风加热养护窑系统设备+NDG低压蒸汽发生器的灵活组合养护方案，以达到工程目的，控制构件生产过程中产生质量问题如裂缝等，提升混凝土构件的强度，能灵活适应间歇养护和持续养护需求以节约能耗成本，并加速推进建筑施工工期。

▲走进合嘉金工工厂

工程具体养护方案和原理

工程方案1——4个预制PC构件养护窑的暖风加热养护：  

定制德国Curetec固尔特ConCure暖风设备WE 250 B

▲ConCure暖风加热系统养护窑设计图

▲预制构件暖风养护养护窑（现场安装图）

该设备主要内容包括工作250千瓦/小时的升温加热器装置——暖风发生器。所使用的暖风发生器是一种强制循环的立式空气管换热器，可以快速有效地分离出优质热风。这是暖风系统的基本配置。该CureTec ConCure暖风加热器设设用于加热和循环养护室内的空气。室内空气通过回流管道被吸入，在暖风炉内加热，并通过流通管道和房间的分支管道再次被输回。不同层次的空气循环和空气分布确保了整个室内的温度分布非常均匀。加热介资可以是使用油，燃气，也可以是热水、蒸汽、电能或者太阳能等。

ConCure 暖风系统也可提供多种性能规格，范围从 40 kW/h 到 1200 kW/h。

所有 ConCure暖风系统都根据客户需求而设计，对管道系统（设计、材料）和不同尺寸的加热器进行不同安排，以提供最高的效率和性能。标准管道结构是一种标准的镀锌风管加保温材料。所有 ConCure暖风系统都拥有使用寿命长、维护成本低和经济运行的优点。

暖风发生器的结构如下所示。

▲暖风发生器结构图

图示暖风发生器的主体通过上部与热交换器串联连接，下部与风机串联连接。整个热交换器采用不锈钢材料。

▲暖风加热系统——发生器实物图

暖风养护窑养护原理：

混凝土需要热量和水分来完美水合。混凝土预制构件的水泥配合比已经含有大量的水份，所以我们只需要为养护过程添加热量。

通过ConCure，设计了一个系统在不增加水分的情况下加热和循环养护窑内的空气。

由于水分含量高，我们只需要确保温度和循环正确即可。

暖风从养护窑较高的管道进入，空气由空气燃烧器进行加热，并均匀的上升至房间的不同高度通过ConCure暖风加热系统。

外加混凝土制品固化过程为放热过程，放出的热量也可保证窑内温度不降低，可降低整个养护系统内外来热源的补充，因而可节约运行能源。湿浇构件本身所含的湿度在密封窑内稳定而没有损失，从而保持养护窑内恒温恒湿，能够实现生态养护。

▲2个带暖风养护系统的并行养护窑（竣工图）

▲暖风养护窑和流水线生产模台

▲流水线模台预制叠合板（投产中）

▲现场预制叠合板脱模——养护成品效果满意

固尔特ConCure暖风系统配合流水生产的功能及优势：

★节省空间且可确保混凝土预制构件能够快速固化，节省养护时间

★存放混凝土预制构件时可以节省空间，且能在最佳环境条件下养护

★持续监测和自动调节保温养护窑中的内部温度，保证混凝土预制构件最佳养护，自动恒温养护有效降低裂缝概率

★养护窑内各个角落温度保持一致，没有温差

★没有冷凝水对养护窑的腐蚀，延长养护窑的使用寿命

★支持流水线，自动线生产，高效节能

★温度不受外部环境影响

★加热循环系统自动控制和监测，智能系统，多语言切换，傻瓜式操作，由此保证理想的混凝土预制构件养护过程。

▲德国西门子智能系统控制器和显示屏——中德英三种语言任何切换

暖风加热养护系统是PC构件流水线，自动化产线养护的最佳选择之一，该养护系统由其先进的设备和成熟的节能环保技术使其成为德国和其他欧美国家预制构件养护的首选方案。相比我国国内比较普及的蒸汽养护系统，该暖风养护窑系统在国内还处于国外新技术产品设备导入期，构件工厂需结合自身生产情况和养护产品尝试并找到最适合自己的养护方案。

工程方案2 ——预制PC构件140多个固定模台蒸汽养护

NDG低压燃气蒸汽养护方案——1台NDG 600+1台NDG 1800蒸汽发生器

工程项目中，通过2台不同型号功率的蒸汽发生器组合——600KW + 1800KW，2台设备一起安装于一个20ft的集装箱中。

▲两台NDG低压蒸汽发生器一起安装在20尺可移动的集装箱内（方案设计图）

▲蒸汽发生器集装箱解决方案现场布置图

NDG 600用于主车间的固定模台供气，蒸汽管道的主管道长度有250多米；NDG 1800用于其他4个车间及室外堆场的固定模台供气，蒸汽管道的主管道长度有不下400多米。其为一种一拖多固定模台混凝土预制构件养护系统，一台设备通过PLC主控制系统控制多个固定模台养护单元，且分别控制养护温度（升温，恒温，降温）。

▲固定模台

蒸汽管道的制作主要由客户完成。

▲车间内和室外固定模台分蒸汽管道和现场蒸汽测试图

140多个固定模台的混凝土预制构件养护期间的温度可分别独立控制，以达到系统养护效率的最优化；PLC控制器分别与各养护单元、人机交互设备、外部输入设备信号连接；智能控制养护曲线，多语言自由切换，傻瓜式操作。

▲西门子全自动养护曲线智能控制

固定模台蒸汽养护的原理：

预制混凝土构件固定模台蒸养系统，它包括蒸汽养护系统，模台以及罩盖在台板上的养护罩。蒸汽养护系统在每个台位配有多个蒸汽管道及控制阀组，实现单元可单独供汽作业。 使用时将养护罩吊装在养护模台上，使得罩体罩盖在模台面板，养护罩支腿与模台面板接触来起到支撑作用，利用蒸汽管道由蒸汽管道孔向罩体内部通入蒸汽，来对放置在罩体内的混凝土预制构件自动进行加湿加热迅速养护。

▲固定模台养护罩保温养护示意图

混凝土PC构件养护的温度、时间、湿度和养护方式影响着构件的强度、使用寿命、抗压性等。保温覆膜蒸汽养护可以提供最基本的热度和湿度，且蒸汽温度和湿度的可调性非常灵活简便。具体根据养护季节和环境温度以及构件产品，在软件控制系统调整设置养护温度和时间参数。养护流程大致分为四个过程：预养期、升温期、恒温期、降温期。预养期是指混凝土在浇筑完成之后静置养护的过程，这一过程是为了使混凝土内部的气泡散发出去以达到一定的稳固结构。混凝土预制构件经过初始的预养期后，预制构件的表层会出现水份，这时进入升温期。以合适的速度进行蒸汽升温，气体和水分才能在混凝土预制构件内形成定向流动。这个时段的养护决定着混凝土预制构件强度的可塑性。接下来进入到恒温期，这是混凝土预制构件强度再次增长的时段。期间，水泥的水化反应比较强烈，水分和气体会继续产生膨胀，预制构件的强度在慢慢增加。降温期一定要控制好速度，过快的降温会导致预制构件的开裂。这里基本养护方案为：每小时升温15℃-20℃，目标养护温度为60℃。总养护时间为7-9个小时。例如环境温度为20℃，设置2小时升温至60℃，恒温4小时，2小时降温至20℃，共8小时完成蒸汽养护过程。当环境温度为0℃，设置3小时升温至60℃，恒温4小时，2小时降温至20℃，共9小时完成蒸汽养护过程。覆膜内湿度可达100%，防止因水分流失过快而造成开裂。

混凝土预制构件的生产对养护过程的温度湿度和时间提出了特别精细的要求。升温和降温速度的控制和预制构件各项性能有重要的联系，如何更好更简易的控制温度和湿度的变化，最大限度的防止构件开裂，提高成功率，达到硬度和持久性的平衡，仍然需要结合自身生产实践和工艺更进一步探讨和发展。

▲PC构件在固定模台覆盖养护罩分别独立进行蒸汽养护图

固定模台蒸汽发生器蒸汽养护优势：

▲蒸汽养护可大大缩短构件养护时间，操作简便，无需人工加水，节约人工，自动养护，提高固定模台生产效率。

▲同时，采用蒸汽养护避免因空气湿度不够造成混凝土预制构件外表开裂现象的发生。

▲通过设置PLC显示器，达到养护状态可视化，实时掌握养护模台内部的蒸养温度及养护时间，避免因为温度过高或过低、养护时间过长或过短而造成的能源浪费及预制构件养护强度不够等问题。

▲养护设备通过全自动蒸汽阀门， 温度探测仪，和设备控制系统进行联动，实现无人值守操作，进行科学的节能模式系统，即前方温度到达设定点后，设备自动停止运行,此时停燃气，停水，停电(只有控制系统用电)的状态，当需要温度/蒸汽时设备再次启动。

▲通过2台蒸汽发生器组合养护方案，大功率发生器可以进行较大量或较多模台的养护，小功率发生器则进行较小量或较少模台的养护，或在需要时进行同时养护，这样按需灵活调节，以节省能源。此外NDG蒸汽发生器运用德国先进的直燃式燃烧技术，是该设备的核心节能因素，相比传统锅炉蒸汽可节约50%左右的养护能耗。

▲能够实现多个产品同时养护，养护曲线智能控制，提高养护的产品质量，缩短养护周期，降低养护成本，大大提高固定模台的混凝土预制构件生产效率。

▲全自动蒸汽养护，可以克服场地和季节的限制。

▲混凝土预制构件固定模台覆膜蒸汽养护能够充分保证产品结构力平衡、养护混凝土融合均匀、外形美观光洁。

▲模台室内蒸汽养护可以有效减少施工噪音，减少环境污染利于环保。

养护成品涉及预制板，预制墙，预制楼板等，终端客户对养护成品效果和质量非常满意。

▲预制楼板蒸汽养护成品图

▲预制叠合板养护成品图

工程中混凝土养护方案定制和设备品牌制造商介绍

德国Curetec固尔特

Curetec Energietechnik GmbH（德国固尔特）是目前世界领先的混凝土养护系统解决方案制造商，于2006年在德国不莱梅成立。

至2020年已在全球协助了900多条产线和公司制定了混凝土养护解决方案。客户主要遍布在欧洲，北美，俄罗斯，日本，韩国，土耳其，澳大利亚，新西兰等国际及地区。

Curetec（德国固尔特）以高端创新的理念以及易于操作的技术引领混凝土养护行业发展，它还代表着混凝土养护系统在节能环保和绿色科技的至高水平。

现在Curetec (德国固尔特) 来到中国，于2020年在上海青浦合资成立了固尔特（上海）新能源科技有限公司，为中国市场的混凝土行业提供更专业，更有效，更有经济规模的养护解决方案

Curetec 固尔特全新推出为中国市场量身定制的低压直燃式蒸汽发生器，其采用目前特别的燃烧技术，并结合专业的软件控制系统，净效率高达98% ，使混凝土养护中的能耗成本与传统锅炉相比节约可达50%左右, 低压蒸汽更安全可控。

Curetec固尔特以“高新技术助力中国建筑工业化，节能环保智领混凝土养护新思路”为公司宗旨，结合德国精湛的技术和工艺，不断推出更具创新、全面、系统、科学的混凝土养护方案，打破混凝土建筑行业传统的养护模式，以行业顶级水平的节能环保和绿色科技产品为国内客户提供更多高品质服务和体验，助力中国混凝土产业的不断转型升级。

公司的系统和设备可以应用在不同领域，主要是在预制混凝土行业中，可以大幅度降低以下产品（包括但不仅限于）的养护成本：

欢迎关注以下固尔特首次直播，与专家面对面在线实时交流讨论混凝土养护技术以及互动答疑！直播期间还有更多精彩活动等你来参加。敬请期待！