球铁管蒸养时仓内堆放高度对环境温度的影响

蔡道林

摘   要：在既定养生工艺下，研究球铁管高温蒸汽养生时仓内堆放高度对环境温度的影响。发现高度越低，蒸养保温阶段的环境温度越低，管垛底层位置的环境温度与目标温度差可达10 ℃;保温阶段管垛底层所处的环境温度与设定工艺值相差最大，是最容易出现产品质量问题的位置。因此，球铁管仓内蒸汽养生时需要考虑相应措施，避免出现底层管道内衬质量风险。

关键词：球铁管;蒸养;堆放高度;环境温度

蒸汽养生是通过高温蒸汽给环境提供一定的养护温度与湿度，目的是加快水泥水化，快速形成强度，以便进行下一道工序，实现产品的连续化生产，这也是混凝土行业的发展趋势[1-3]。球铁管由于内部有一层水泥砂浆层，在工业生产中也使用蒸汽养护。蒸汽养护分为4个阶段：自然养生阶段、升温阶段、恒温养生阶段和降温阶段。良好的蒸汽养护有助于提高水泥砂浆内衬质量，确保其良好的水利输送效果和使用寿命[4-5]。

目前，球铁管水泥内衬蒸养设备有3种，主要区别在于管道运输方式：（1）养生仓，叉车用于管道养生前后的倒运，养生时管道静置;（2）养生池，行车用于管道养生前后的倒运，养生时管道静置;（3）养生炉，步进梁和链条用于管道养生前后的倒运，养生时管道在炉内缓缓平移前进。养生仓和养生池蒸汽养护的主要问题是温度分布不均，导致同一养生工艺不能满足所有位置管道水泥砂浆内衬蒸汽养生的环境温度要求，进而表现出各种各样的内衬质量问题，如裂纹、起壳等[6]。

本研究通过球墨铸铁管特定蒸汽养护工艺下检测保温阶段养生仓内不同高度位置的环境温度，了解仓内温度分布情况，为优化养生仓内管道堆放和蒸汽养生工艺温度设定提供一定的试验数据。

1    试验管道与设备

结合企业生产计划，试验管道口径为DN150。在保温与密封效果良好的养生仓内试验，养生仓为钢筋混凝土结构，长9 m、宽7.65 m、高5.7 m;仓门为隔热塑质可控升降门;养生仓自带温度探头（贴墙距离地面2 m位置处）和可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制系统，可实现既定温度与时间的蒸汽养生。环境温度检测使用维萨拉HMT337苛刻环境温湿度检测仪，数据采集频次设定：1/10 s;温度检测精度：（±0.4 ）℃。

2    试验方法

2.1  蒸汽养生工艺

蒸养工艺设定如下：自然养生1.5 h;升温3.5 h至68 ℃;在68 ℃下恒温养生5 h;停止供汽降温1 h，总的养生时间为11 h。

2.2  养生仓内环境温度检测方法

为保证蒸养过程中管道内部的湿度，管道承插口两端一般会用编织袋密封。因为同一高度管道两端环境的对称性，所以DN150管道满仓后（5垛，每垛12层，每层12支，共720支管道），将维萨拉HMT337检测探头置于第2、4垛，在不同高度（层数）管道的插口上检测环境温度，具体测试点如表1和图1所示。

3    结果与讨论

由图2—3可知，蒸汽养生时仓内各点环境温度的变化趋势和标准温度曲线一致，均包含室温自然养生阶段、升温阶段、恒温阶段和降温阶段。关闭仓门开始养生后，因为水泥水化放热以及养生仓自身的密封设计，所以自然养生阶段的仓内环境温度是缓慢上升的。

同一垛、同一列不同高度位置环境温度存在差异，由图2和图3可知：自然养生阶段高度越低，环境温度越低。逐步升温后，这样的温度差异依旧存在，且越来越大;在自然养生阶段，第6层（高度为1 660 mm）环境温度比第一层（高度为270 mm）高5 ℃。升温至保温养生阶段后，两者的温度差异进一步扩大，第6层（高度为1 660 mm）环境温度比第1层（高度为270 mm）高10 ℃。第3层（高度为850 mm）虽然在自然养生阶段的环境温度和第1层接近，但开始升温后，它的环境温度迅速升高。到达保温阶段后，它的环境温度可以和第6层一样达到标准设定的68 ℃。原因主要是热蒸汽密度小，总是向上运动，进而导致仓内上部空间的环境温度更高。但只要达到一定高度，其最终的升温、保温效果均可以达到工艺设定要求。

4    结语

（1）球铁管蒸养时仓内环境温度分布不均，堆垛位置越低，保温养生时环境温度越低。当工艺保温养生温度设定为68 ℃时，管垛底层，即离地面270 mm位置，保温养生段环境温度与目标温度相差达10 ℃。

（2）第3层和第6层保温阶段环境温度均达到68 ℃，可以推测养生仓内存在一个临界高度，大于这一高度，保温养生时环境温度均可以达到工艺设定值。

（3）管垛底层最靠近地面，其所处环境温度最低，与工艺设定相差最大，球墨铸铁管道仓内蒸汽养生时需要考虑措施如垫高等，避免底层管道内衬质量风险。

[参考文献]

[1]彭 波，丁庆军，王红喜，等.水泥与混凝土制品的蒸汽养护生产关键技术进展[J].建材世界，2007，28（3）：21-24.

[2]HANIF A，KIM Y，LEE K，et al.Influence of cement and aggregate type on steam-cured concrete-An experimental study[J].Magazine of Concrete Research，2017，69（13）：694-702.

[3]PANESAR D K，AQEL M，RHEAD D，et al.Effect of cement type and limestone particle size on the durability of steam cured selfconsolidating concrete[J].Cement & Concrete Composites，2017（80）：175-189.

[4]張学来，罗建锋.提高球铁管水泥内衬质量措施[J].山东冶金，2005，27（5）：71-72.

[5]刘长森，谢拥军.提高离心球墨铁管涂衬质量的措施[J].山东冶金，2008，30（1）：41-42.

[6]孙 涛，王海玲.提高离心球墨铁管水泥内衬质量的方法[J].铸造技术，2006，27（9）：981-983.