智能混凝土喷雾养护系统探究

李建民，颜菲尔，赵 旭，赵俊鹏

（西南大学工程技术学院，重庆 400715）

0 引言

混凝土凭借原材料容易获得、力学性能可调、耐久性优良以及价格优廉等诸多优点已成为世界上应用范围最广的土木工程材料之一，是房屋建筑、桥梁、水利和公路等现代工程结构的首选材料。在我国工业化、城市化进程加快的今天，对混凝土的用量将呈现持续性的增长。

混凝土强度直接关系到工程安全，而混凝土强度的影响因素复杂。其中混凝土的养护方法对混凝土强度有着重要的影响。混凝土是一种微观多孔材料，在其硬化过程中这些孔隙是被水溶液填充的，如果这些水分因养护不当而从混凝土孔隙中蒸发出来，混凝土就会收缩导致出现开裂现象，这将使混凝土的强度、抗冻、抗渗和耐久性能都会降低[1]。

混凝土养护是一项复杂、重要的工序，它对养护条件有着严格的要求，包括：

1.温度：对混凝土的养护要求温度不小于5度，因为当温度低于5度时，混凝土水化作用几乎停止，混凝土的强度发展缓慢。

2.水质：要求水的pH值不小于7，因为混凝土主要材料水泥呈弱碱性，当混凝土处于酸性环境中时，水泥水化产物氢氧化钙就会分解，从而降低混凝土强度。另外要求不溶物含量不大于2000mg/L，可溶物含量不大于2000mg/L，氯离子含量不大于500mg/L，二氧化硫含量不大于600mg/L，碱含量不大于1500rag/L。

3.湿度：为了保证混凝土处于湿润环境，要求混凝土养护时其表面相对湿度不小于95%RH。

由于养护条件的诸多限制，混凝土养护普遍采用自来水作为养护用水，并且需要施工人员高频率作业，以满足混凝土达到规定强度的目的。

1 传统混凝土养护方法及缺点

现代工程中对混凝土的养护方法多为自然养护，即在平均气温高于5度的条件下使混凝土处于一段时间的湿润状态。其包括：

a.洒水养护：通过间歇洒水以保证混凝土处于湿润状态。

b.塑料薄膜覆盖养护：用塑料薄膜将混凝土裸露表面完全覆盖起来以保证混凝土在不失水的情况下得到充分养护[2]。

传统混凝土养护方法虽然方法简单，操作方便，但也存在诸多缺点。传统混凝土洒水养护方法对工人要求较高，需要工人严格按照规定时间对混凝土进行间歇性洒水，这对于夏季高温环境下的夜间时间难以严格按要求执行，并且这种方法会造成大量的水资源浪费，尤其是对墙柱等竖向构件进行洒水养护时水的利用率极低。另外，工人在高空作业洒水时存在一定的安全隐患。而传统混凝土养护覆膜养护方法效果不稳定并且如果薄膜出现小孔会严重影响养护效果[3]。

2 智能混凝土喷雾养护装置

2.1 简介

该装置是根据温湿度传感器实时检测所需养护的混凝土的温湿度并根据检测数据控制喷雾系统的喷水频率，该装置设备造价低、应用广、实用性强，可广泛应用于各种建筑场地的养护中。

2.2 装置图示及工作过程

如图A，B所示，该系统各构件的作用及工作过程为：

水泵加压装置可在安全范围内根据施工情况增减水压；水压表可显示系统装置内部水压大小；水压智能控制装置包括温湿度传感器、控制主板及电磁阀、主板电源、显示器，温湿度传感器将温湿度数据传输至控制主板及电磁阀，控制主板及电磁阀进行数据分析处理，并将结果传输至显示器以控制电磁阀的开关；水管连接装置，将水泵加压装置、水压表、水压智能控制装置、喷头装置依次联通，起到运输水的作用；喷头装置，喷头装置其喷雾面积及雾珠大小可调；支架，将设备各部分固定安装其上，起固定支持作用。

2.3 智能混凝土喷雾养护装置的优点

2.3.1.本系统设计的智能系统可根据外界环境的温湿度自动控制水雾的喷流，完全不依赖工人。保证了养护质量并解放了一定劳动力。

2..3.2本系统选用的喷头式出水装置，可以将环境温度湿度数据输入控制主板及电磁阀，通过控制主板对数据的接收和处理，实时改变养护所需喷水量和喷水频率，减少不必要的水资源浪费。

2.3.3.本系统的支架装置底部设有有多个轮。这样可以通过轮结构可使养护设备在局部或整体上具有更好的移动性，使养护设备方便快捷地移动到所需位置，有效地降低了施工难度和施工人员的危险性。

图A 智能混凝土喷雾养护装置

图B 水压智能控制装置细部

3 价值分析

3.1 经济价值

在太阳直射条件下普通养护方案养护用水量大约是每小时每平方米13L，而应用智能混凝土喷雾养护装置养护用水可节约至每小时每平方米1L，根据GB50204-2002规范要求养护一栋200平方米的双层住宅建筑可节约用水达300吨。依照现行水价标准，直接经济价值可达每平方米建筑10元。并且使用智能养护装置可大幅度节约劳动力资源，提高人员利用率，使单人或无人养护大面积工程的混凝土成为可能

3.2 人文关怀

人文关怀对于促进我国人的自由全面发展、贯彻落实科学发展观和构建社会主义和谐社会都有着极其重大的现实意义和时代价值[4]。中共十七大报告第一次提出“加强和改进思想政治工作，注重人文关怀和心理疏导。对于建筑施工人文关怀也同样重要，由于经济收入、工作环境、传统观念、企业关注不够等原因造成施工企业对施工人员人文关怀较为匮乏，不利于施工人员身心的健康，不利于企业的稳定发展，不利于社会的和谐[5]。智能混凝土喷雾养护系统充分为施工人员考虑，体现人文关怀。通过充分考虑施工人员的施工人员的施工劳动量及施工安全性，体现企业关怀、社会对施工人员的关注。

3.3 可持续性发展价值

我国是人口众多，资源相对匮乏的国家，实施可持续发展战略更具有特殊重要性和紧迫性[6]。目前我国建筑行业倡导绿色建筑，即建筑在施工和使用过程中对自然影响降到最低。对于淡水资源十分贫瘠的中国，倡导节水施工、绿色建筑更有着重要的意义。智能混凝土喷雾系统对于我国建筑混凝土养护事业的绿色化进程与可持续性发展无疑有着不可估量的价值。

4 总结

本文通过对智能混凝土喷雾养护系统的研究，比较得出新型装置的诸多优点，这种新型混凝土养护系统的推广使用，对于我国这种混凝土大量使用国家，无论从利于混凝土强度的提高、对水资源的大量节约还是处于对施工人员的人文关怀的角度，都将对国家的可持续性发展起重大的推动作用。

[1]钱觉时，乔墩，党玉栋，张琳，曲艳召，一种水泥混凝土养护方法，中华人民共和国国家知识产权局，2010-2

[2]张凤瑞，王平，混凝土常见的养护方法论述，工业与民用建筑工程技术

[3]王贤全，赵晓魏，王波，刘志宏，浅谈混凝土薄膜养护工艺，工程建筑与管理，2011-4

[4]赵建学，人文关怀的时代价值，学术纵横

[5]李云波，谈施工企业对农民工的人文关怀，建筑经济，2012-3

[6]陈昌曙著.哲学视野中的可持续发展[M].中国社会科学出版社，2000