0 引言

　　低温季节时，我国70%以上的混凝土预制构件生产厂家为提高生产效率，将浇筑成型的混凝土构件进行蒸汽养护。蒸汽养护水化产物组成与标准养护无本质区别，仅加快了水化反应速度。蒸汽养护受多种因素的影响，如混凝土拌合物入模温度、预养温度、预养时间、恒温温度、恒温时间、升温速率、降温速率等，任一因素的改变都可能对混凝土性能产生显著影响。郑立霞等围绕水胶比、外加剂掺量及蒸汽养护参数(静养时间、升温速率、恒温时间、恒温温度及降温时间)等，对C40早强混凝土脱模强度影响因素进行试验研究。苏扬等通过对比蒸汽养护和标准养护混凝土抗压强度测试结果，研究蒸汽养护制度对混凝土早期强度发展的影响。

　　基于预制构件厂固定模台正常生产流程和速度，在原材料及配合比固定的情况下，选取混凝土拌合物入模温度、预养温度、预养时间、恒温温度、恒温时间作为影响因素，以生产周期(12h)内混凝土脱模强度为首要指标，通过构件脱模时混凝土度时积间接反映蒸汽养护成本。开展正交试验，研究不同蒸汽养护参数对混凝土脱模强度和经济性的影响，以确定预制混凝土构件最佳蒸汽养护温度与时间。

　　1 试验概况

　　1.1 原材料

　　本试验采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，主要物理力学性能参数如表1所示。粗骨料采用连续级配碎石，粒径5～25mm。细骨料采用河砂，细度模数2.3～2.9。采用Ⅱ级粉煤灰，外加剂为聚羧酸高性能减水剂，拌合用水为自来水。

　　表1 水泥主要物理力学性能参数 

　　表1 水泥主要物理力学性能参数

　　1.2 混凝土配合比

　　混凝土强度等级为C30，配合比为水泥∶粉煤灰∶砂∶石∶水∶减水剂=350∶50∶800∶1 030∶165∶10 (kg/m³)，胶凝材料总量为400kg/m³，其中粉煤灰掺量为胶凝材料总量的12.5%，水胶比为0.41，砂率为44%，减水剂掺量为胶凝材料总量的2.5%。

　　1.3 试验方案

　　设入模温度、预养温度、预养时间、恒温温度、恒温时间分别为因素A,B,C,D,E，其中每个因素各取4个水平，采用L16(4⁵)正交试验方案，研究各因素对混凝土脱模强度和度时积的影响(见表2)。

　　表2 试验因素与水平 

　　表2 试验因素与水平

　　1.4 试件制作与养护

　　混凝土由强制式搅拌机拌合，搅拌时间为2min，试件振动成型时间为3min，新拌混凝土坍落度控制为140～160mm，养护制度按试验方案各参数要求设计。试件在养护窑内进行蒸汽养护，并通过全自动温度控制设备实现预养温度、预养时间、恒温温度、恒温时间、升温速率、降温速率的精准控制。试件养护完成后立即脱模，采用压力试验机对边长100mm立方体试件进行强度测试，并将测试结果换算为边长150mm立方体标准试件强度。

　　2 试验结果分析

　　2.1 试验结果

　　正交试验结果如表3所示。

　　表3 正交试验结果 

　　表3 正交试验结果

　　2.2 直观性分析

　　对试验结果进行直观性分析，得到5种因素各水平对混凝土脱模强度、度时积的影响，如表4,5所示。由表4可知，5种因素对脱模强度影响顺序为:恒温温度>预养温度>恒温时间>预养时间>入模温度。由表5可知，5种因素对度时积影响顺序为:恒温温度>恒温时间>预养时间>预养温度>入模温度。

　　表4 脱模强度影响分析 

　　表4 脱模强度影响分析

　　表5 度时积影响分析 

　　表5 度时积影响分析

　　2.3 因素指标分析

　　取计算结果平均值进行因素指标分析，如图1,2所示。

　　由图1a可知，随着入模温度的升高，混凝土脱模强度基本为21MPa，表明入模温度对提高脱模强度无实质性影响，不宜通过提高入模温度增加脱模强度。由图2a可知，混凝土度时积随入模温度的升高逐渐减小。当入模温度为5℃时，脱模强度达20.68MPa，满足预制混凝土构件脱模强度≥15MPa的要求;当入模温度<5℃时，不利于水泥水化和混凝土强度增长;当入模温度过高时，需对原材料进行加热处理，生产成本较高。因此，混凝土入模温度宜采用标准限值，以确保水化反应正常进行，满足实际生产要求，且节能环保。

　　由图1b可知，混凝土脱模强度随预养温度的升高先增大后减小，预养温度达25℃时，脱模强度最大。由图2b可知，混凝土度时积随预养温度的升高逐渐增大。适当的预养温度有利于混凝土初凝期间水化反应正常进行，且可快速提高混凝土早期强度。因此，混凝土最佳预养温度宜为25℃。

　　由图1c可知，混凝土脱模强度随预养时间的增加先增大后减小;当预养时间由3h增至4,5,6h时，脱模强度分别增大15.30%,16.91%,14.50%。由图2c可知，混凝土度时积随预养时间的增加逐渐增大。基于试验结果，为加快模具周转速度，提高生产作业效率，缩短生产周期，混凝土最佳预养时间宜为4h。

　　图1 脱模强度因素指标分析  

　　图2 度时积因素指标分析  

　　由图1d可知，混凝土脱模强度随恒温温度的升高逐渐增大，当恒温温度由30℃升至40,50,60℃时，脱模强度分别增大40.55%,55.86%,77.45%;当恒温温度为30℃时，脱模强度达14.50MPa，略小于要求值;当恒温温度达60℃时，脱模强度达最大值25.73MPa，满足要求。由图2d可知，混凝土度时积随恒温温度的升高逐渐增大。恒温期是混凝土强度增长的主要阶段，也是直接影响养护成本的最重要因素，过高的恒温温度需消耗大量能源，不利于成本控制。预制混凝土构件普遍为薄、平板类，在温湿度适宜的情况下，适当的恒温温度可保证水化反应速率。当恒温温度为40℃时，脱模强度达20.38MPa，满足要求，且养护成本较低，因此，混凝土最佳恒温温度宜为40℃。

　　由图1e可知，混凝土脱模强度随恒温时间的增加先增大后减小，当恒温时间为5h时，脱模强度达最大值22.5MPa，满足要求。由图2e可知，混凝土度时积随恒温时间的增加逐渐增大，当恒温时间为3h时，度时积为578.50℃·h，对应的脱模强度为18.18MPa，满足要求。为提高经济性，加快模具周转速度，缩短生产周期，提高作业效率等，混凝土最佳恒温时间宜为3h。

　　3 结语

　　1)各因素对混凝土脱模强度影响顺序为:恒温温度>预养温度>恒温时间>预养时间>入模温度。各因素对度时积影响顺序为:恒温温度>恒温时间>预养时间>预养温度>入模温度。

　　2)基于试验结果，混凝土入模温度宜采用标准限值，最佳预养温度宜为25℃，最佳预养时间宜为4h，最佳恒温温度宜为40℃，最佳恒温时间宜为3h，可满足脱模强度要求，且能缩短生产周期，加快模具周转速度，提高生产效率，降低生产成本。