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太阳能技术在水泥管生产中的应用
时间：2015-05-31|阅读：次
我国太阳能资源丰富，全国2/3以上的地区，年辐射总量大于50.23×105千焦/平方米。如济南地区全年能够充分利用太阳能的天数达278天。全年平均每天在1平方米的面积上，可以获得13665千焦的热量，辐射最高月份达19598千焦。如果将这些热量充分利用起来，足可满足每平方米的地面上8～10cm厚的水泥混凝土达到80℃所需要的养护热量。当然，由于种种原因，实际上水泥混凝土还不能获得这么多热量，但可以看出，太阳能的利用潜力很大。
太阳能养护目前国内还限于日光直接照射养护。太阳能养护是在水泥管上加盖集热装置，直接吸收太阳的辐射能量，通过加热并蓄热，使水泥管温度升高，达到加速硬化的目的。集热装置的作用，不仅是吸收太阳能，进行光热转换，而且将水泥管封闭起来，防止水泥管中水分大量蒸发。因此，在集热装置所覆盖的空间，具有较高的湿度，自然形成了某种程度的干湿热养护条件。目前，国内水泥管太阳能养护方式有以下几种形式：
1、太阳能养护被
选用透明度高和抗老化性能好的聚氯乙烯薄膜。这种薄膜夏天耐高温，冬天耐寒冷，使用寿命长。太阳能养护被的制作，是将一层透明的和一层黑色的塑料薄膜，按照所要求的尺寸，用高压热合机将四周都粘合起来。在一边角处，用较厚一点的塑料布粘合成一根长20cm、直径1.5cm的进气管。沿塑料薄膜袋的两个长边，放出宽20cm的双层塑料薄膜，并且粘结起来，作覆盖水泥制品后压封用。使用时，用0.42立方米/分的空压机通过进气管向塑料袋内充气，充气后袋高约20～30cm，然后将进气管扎起来。充气后的塑料薄膜袋很像棉被，将透明的一面朝上，黑的一面朝下。由于透明塑料薄膜透光率好，黑色塑料薄膜吸热率高，因而接受太阳能辐射热的效果也好，中间形成了热空气层，起储热保温的作用。
太阳能养护被很轻，能减少养护工人的劳动强度。养护被底下的介质温度高，再加上水泥水化放出的热量，因此养护被覆盖的最初两天温度较高，有时养护被下的最高温度比天然气温高5倍。阴天和夜间养护被下的温度也比天然气温高1.5～2倍。以某厂制作的30级水泥混凝土构件抽样试压情况看，太阳能养护被养护的3天强度达到设计强度的133%，而天然气温下覆盖草包养护3天强度只有设计强度的83%。由于水泥管养护过程蒸发的水量仍保留在太阳能养护被下，可以观察到10天后水泥管表面还很潮湿，相对湿度在75%～93%之间，因此，就无须浇水养护。
2、太阳能养护池
太阳能养护池一般建于地上，用砖砌成池状，上面罩以单层或双层玻璃（或透明塑料薄膜）窗，玻璃窗要做成一定的坡度，以增加日照面积和便于散水。池壁和地底均设蛭石保温层并用掺有黑烟的水泥砂浆抹面。在池壁和池顶交接处设有泡沫塑料压条，以加强玻璃罩与池壁之间的密封。这种太阳能养护池在北京地区夏季池内最高温度可达80℃，相对湿度保持在70%～80%。夜间池外温度为20℃，池内水泥管温度仍保持在40℃以上。这种养护方式的养护周期一般为2～3天。冬季，太阳能养护池内亦可加蒸汽排管或串片等辅助加热措施。
3、太阳能养护罩
太阳能养护罩是在水泥管上方加透明罩，使罩内保持一定的温度和湿度。养护罩应选择优质透光材料和合理的罩型，以使太阳辐射能量最大限度地穿透到罩内，并较长久地保留罩内的热量。太阳光谱中可见光中能量分布在中午前后以黄绿光为主，早晚以橙红光为主。选用透光材料，其光学性能应以能够最大限度地透过可见光和红外线为先决条件。目前，国内所用透光材料主要是玻璃、聚氯乙烯塑料薄膜、透明聚酯玻璃钢。太阳能养护罩可以充分利用太阳的辐射能，即使是在阴天，因太阳能散射辐射的作用，也可使罩内温度罩内温度高于自然气温。如济南地区，8月份的阴天，罩内温度最高可达57℃。水泥制品在太阳能养护罩内养护时，表面还盖上黑色塑料布，以起到保温和增加吸收辐射能的作用。这种养护方法养护周期，夏季1～2天，春、秋2～3天，冬季3～6天。（均指济南地区情况）太阳能养护周期一般为自然养护周期的1/3。
4、太阳能养护棚
这种养护设施利用太阳的辐射能并附加一些简易的暖气设备，可在严寒的冬季用来养护水泥管。北京某厂搭盖了一个塑料大棚全长70米、宽16米，沿高2米，总面积1000余平方米，既是水泥管的生产设施，又是太阳能养护棚。太阳能养护棚可采用钢骨架和木骨架，每个骨架上部搁置钢或竹、木桁条、骨架四顶和顶上铺单层透明塑料膜（事先可用电铬铁把单幅的塑料薄膜烫粘起来），在铺好的薄膜上沿顺向钉木压条，以利排水。整个结构要保证大雪时不被压塌。在大棚的两端用240mm砖墙封山，并设置推拉门，以便用人力车运输制品。在大棚内还设置有散热片，以备在严寒天气和夜晚气温降低时，补充热源。
在冬初，白天可不通汽，在最寒冷的月份，每天下午4时通汽，次日上午8时停汽。经测试，在晴天室外温度为-5℃，养护棚内温度能保持10℃，夜间可保持0℃以上。在棚内生产的水泥管，5～6天即可达到规定的的强度出棚。
太阳能养护水泥管有以下优点：
1、太阳能养护水泥管，升温速度比较缓慢，湿度较大，一般每小时升温不超过10℃，所以水泥管的养护质量较好，表面坚硬，干净，无起鼓现象；水泥管的早期强度可以迅速提高，后期强度也能正常发展。
2、太阳能养护水泥管，不耗能源，若以年产量4000～5000立方米制品计算，与蒸汽养护相比，一年可节省400～1000吨煤。
3、太阳能养护水泥管，与自然养护相比可缩短养护周期1/3～2/3，加快了场地的周转。
4、太阳能养护水泥管，不需要浇水盖草帘，节约了养护用水，降低了劳动强度，改善了场地面貌。若以年产1.5万立方米水泥管计算，一年可节约3万余吨水量。
利用太阳能养护水泥管作为一种新工艺，还处在探索阶段，还不够完善，尚需不断改进和发展。由于还没有从根本上解决太阳能的储存问题，因而受地理、日照、季节、气象和昼夜变化的影响较大。从劳动生产率来看，比之蒸养、干热、红外线养护的养护效率还是低的。今后随着新材料和新罩型的出现和完善，以及太阳能的收集和储存效率的提高，必将使太阳能养护水泥管带来更高的效益。随着生态环境破坏日益加剧，发展新能源和可再生能源已刻不容缓以及水资源危机，利用太阳能养护水泥管企业效率和社会效率均较显著，具有广阔的发展前景。
太阳能养护目前国内还限于日光直接照射养护。太阳能养护是在水泥管上加盖集热装置，直接吸收太阳的辐射能量，通过加热并蓄热，使水泥管温度升高，达到加速硬化的目的。集热装置的作用，不仅是吸收太阳能，进行光热转换，而且将水泥管封闭起来，防止水泥管中水分大量蒸发。因此，在集热装置所覆盖的空间，具有较高的湿度，自然形成了某种程度的干湿热养护条件。目前，国内水泥管太阳能养护方式有以下几种形式：
1、太阳能养护被
选用透明度高和抗老化性能好的聚氯乙烯薄膜。这种薄膜夏天耐高温，冬天耐寒冷，使用寿命长。太阳能养护被的制作，是将一层透明的和一层黑色的塑料薄膜，按照所要求的尺寸，用高压热合机将四周都粘合起来。在一边角处，用较厚一点的塑料布粘合成一根长20cm、直径1.5cm的进气管。沿塑料薄膜袋的两个长边，放出宽20cm的双层塑料薄膜，并且粘结起来，作覆盖水泥制品后压封用。使用时，用0.42立方米/分的空压机通过进气管向塑料袋内充气，充气后袋高约20～30cm，然后将进气管扎起来。充气后的塑料薄膜袋很像棉被，将透明的一面朝上，黑的一面朝下。由于透明塑料薄膜透光率好，黑色塑料薄膜吸热率高，因而接受太阳能辐射热的效果也好，中间形成了热空气层，起储热保温的作用。
太阳能养护被很轻，能减少养护工人的劳动强度。养护被底下的介质温度高，再加上水泥水化放出的热量，因此养护被覆盖的最初两天温度较高，有时养护被下的最高温度比天然气温高5倍。阴天和夜间养护被下的温度也比天然气温高1.5～2倍。以某厂制作的30级水泥混凝土构件抽样试压情况看，太阳能养护被养护的3天强度达到设计强度的133%，而天然气温下覆盖草包养护3天强度只有设计强度的83%。由于水泥管养护过程蒸发的水量仍保留在太阳能养护被下，可以观察到10天后水泥管表面还很潮湿，相对湿度在75%～93%之间，因此，就无须浇水养护。
2、太阳能养护池
太阳能养护池一般建于地上，用砖砌成池状，上面罩以单层或双层玻璃（或透明塑料薄膜）窗，玻璃窗要做成一定的坡度，以增加日照面积和便于散水。池壁和地底均设蛭石保温层并用掺有黑烟的水泥砂浆抹面。在池壁和池顶交接处设有泡沫塑料压条，以加强玻璃罩与池壁之间的密封。这种太阳能养护池在北京地区夏季池内最高温度可达80℃，相对湿度保持在70%～80%。夜间池外温度为20℃，池内水泥管温度仍保持在40℃以上。这种养护方式的养护周期一般为2～3天。冬季，太阳能养护池内亦可加蒸汽排管或串片等辅助加热措施。
3、太阳能养护罩
太阳能养护罩是在水泥管上方加透明罩，使罩内保持一定的温度和湿度。养护罩应选择优质透光材料和合理的罩型，以使太阳辐射能量最大限度地穿透到罩内，并较长久地保留罩内的热量。太阳光谱中可见光中能量分布在中午前后以黄绿光为主，早晚以橙红光为主。选用透光材料，其光学性能应以能够最大限度地透过可见光和红外线为先决条件。目前，国内所用透光材料主要是玻璃、聚氯乙烯塑料薄膜、透明聚酯玻璃钢。太阳能养护罩可以充分利用太阳的辐射能，即使是在阴天，因太阳能散射辐射的作用，也可使罩内温度罩内温度高于自然气温。如济南地区，8月份的阴天，罩内温度最高可达57℃。水泥制品在太阳能养护罩内养护时，表面还盖上黑色塑料布，以起到保温和增加吸收辐射能的作用。这种养护方法养护周期，夏季1～2天，春、秋2～3天，冬季3～6天。（均指济南地区情况）太阳能养护周期一般为自然养护周期的1/3。
4、太阳能养护棚
这种养护设施利用太阳的辐射能并附加一些简易的暖气设备，可在严寒的冬季用来养护水泥管。北京某厂搭盖了一个塑料大棚全长70米、宽16米，沿高2米，总面积1000余平方米，既是水泥管的生产设施，又是太阳能养护棚。太阳能养护棚可采用钢骨架和木骨架，每个骨架上部搁置钢或竹、木桁条、骨架四顶和顶上铺单层透明塑料膜（事先可用电铬铁把单幅的塑料薄膜烫粘起来），在铺好的薄膜上沿顺向钉木压条，以利排水。整个结构要保证大雪时不被压塌。在大棚的两端用240mm砖墙封山，并设置推拉门，以便用人力车运输制品。在大棚内还设置有散热片，以备在严寒天气和夜晚气温降低时，补充热源。
在冬初，白天可不通汽，在最寒冷的月份，每天下午4时通汽，次日上午8时停汽。经测试，在晴天室外温度为-5℃，养护棚内温度能保持10℃，夜间可保持0℃以上。在棚内生产的水泥管，5～6天即可达到规定的的强度出棚。
太阳能养护水泥管有以下优点：
1、太阳能养护水泥管，升温速度比较缓慢，湿度较大，一般每小时升温不超过10℃，所以水泥管的养护质量较好，表面坚硬，干净，无起鼓现象；水泥管的早期强度可以迅速提高，后期强度也能正常发展。
2、太阳能养护水泥管，不耗能源，若以年产量4000～5000立方米制品计算，与蒸汽养护相比，一年可节省400～1000吨煤。
3、太阳能养护水泥管，与自然养护相比可缩短养护周期1/3～2/3，加快了场地的周转。
4、太阳能养护水泥管，不需要浇水盖草帘，节约了养护用水，降低了劳动强度，改善了场地面貌。若以年产1.5万立方米水泥管计算，一年可节约3万余吨水量。
利用太阳能养护水泥管作为一种新工艺，还处在探索阶段，还不够完善，尚需不断改进和发展。由于还没有从根本上解决太阳能的储存问题，因而受地理、日照、季节、气象和昼夜变化的影响较大。从劳动生产率来看，比之蒸养、干热、红外线养护的养护效率还是低的。今后随着新材料和新罩型的出现和完善，以及太阳能的收集和储存效率的提高，必将使太阳能养护水泥管带来更高的效益。随着生态环境破坏日益加剧，发展新能源和可再生能源已刻不容缓以及水资源危机，利用太阳能养护水泥管企业效率和社会效率均较显著，具有广阔的发展前景。
