冬季混凝土工程電熱法養(yǎng)護(hù)施工工藝

冬季混凝土工程電熱法養(yǎng)護(hù)施工工藝1.電熱毯加熱法用電熱毯作為加熱元件，適用于以鋼模板澆筑的構(gòu)件。電熱毯由四層玻璃纖維布中間夾以電阻絲制成。制作時(shí)先將0.6mm鐵銘鋁合金電阻絲在適當(dāng)直徑的石棉繩上纏繞成螺旋狀，按蛇形線路鋪設(shè)在玻璃纖維布上，電阻絲之間的檔距要均勻，轉(zhuǎn)角處避免死彎，經(jīng)縫合固定。電熱毯的尺寸根據(jù)鋼模板背后的區(qū)格大小而定，約為300mmX400mm，電壓60V，功率每塊75W，通電后表面溫度可達(dá)110°C，但應(yīng)按規(guī)范規(guī)定控制。在鋼模板的區(qū)格內(nèi)卡入電熱毯后，再覆蓋巖棉板作為保溫材料，外側(cè)用108膠粘貼水泥袋紙兩層擋風(fēng)。對(duì)大模板現(xiàn)澆墻體加熱時(shí)，由于墻體的頂部、底部以及與外墻相連處散熱較多，這些部位的電熱毯應(yīng)雙面密布，中間部位可以較疏或兩面交錯(cuò)鋪設(shè)。在混凝土澆筑前先通電將模板預(yù)熱，澆筑過(guò)程中留出測(cè)溫孔，澆筑后定期測(cè)溫并做記錄，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中根據(jù)混凝土溫度變化可繼續(xù)送電。熱工計(jì)算：（1） 混凝土構(gòu)件在升溫階段每小時(shí)所需熱量：Q1=VPc0M （1）式中Q1——混凝土每小時(shí)升溫所需熱量（kJ）；V 混凝土體積（m3）；P——混凝土質(zhì)量密度，取2400kg/m3；c0——混凝土比熱容，取1.00kJ/（kg-K）：△T——每小時(shí)升溫溫度（C）。（2） 鋼模板及保溫材料加熱所需熱量：Q2=m1C1AT+m2C2AT （2）式中q2——鋼模板及保溫材料加熱所需熱量（kJ）；m「m2 鋼模板、保溫材料重量（kg）；c「c2——鋼模板、保溫材料比熱容［kJ/（kg-K）］；AT——每小時(shí)升溫溫度（C）。（3）每小時(shí)內(nèi)散失熱量:Q3=A（T-Tq）（艾+* （3）1 2式中Q3——構(gòu)件每小時(shí)散失熱量（kJ）；A——散熱面積（m2）；T——混凝土溫度（°C）；Tq——室外大氣溫度（C）；入1、入2——各層保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)［W/（m-K）］；'、七一一各層保溫材料厚度（m）。（4）需要布設(shè)的電熱毯功率：P=Q1+Q2+Q3 (4)3.6式中P——需要布設(shè)的電熱毯功率（W）；3.6——換算系數(shù)，2.工頻渦流加熱法1W-h=3.6kJ。（1）工藝特點(diǎn)在鋼模板的外側(cè)布設(shè)鋼管，鋼管與板面緊貼并焊牢，管內(nèi)穿以導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，在管壁上產(chǎn)生熱效應(yīng)，通過(guò)鋼模板將熱量傳導(dǎo)給混凝土，使混凝土升溫。在通常情況下，每平方米模板面約需布設(shè)615（1/2"）鋼管5m，用截面積為25?35mm2的鋁芯線作導(dǎo)線，通以電壓為100?140V的電流。在室外最低氣溫為-20C的條件下，混凝土達(dá)到40%強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的耗電量約為130kWhm3。為了減少熱損失、降低能耗，在模板外面應(yīng)使用毛氈、礦棉板或聚氨酯泡沫等材料保溫。主要工藝參數(shù)：三相交流輸入電壓380V三相交流輸出電壓鋼管極限功率100?140V195W/m模板輸出功率模板輸出熱量0.8?1.13kW/m22900?4000目/(h?m2)用這種工藝來(lái)加熱混凝土，溫度比較均勻，控制方便，缺點(diǎn)是需要制作專(zhuān)用模板，增加了模板的投資。適用范圍適用于以鋼模板澆筑的混凝土墻體、梁、柱和接頭。作用原理在工業(yè)和日常生活中所用交流電的頻率為50Hz，通稱(chēng)工頻。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，一根有交變電流通過(guò)的導(dǎo)體穿過(guò)導(dǎo)磁率較高的鐵管時(shí)，在管壁上產(chǎn)生交變閉路磁場(chǎng)。由于鐵管有一定厚度，就感應(yīng)產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)和電流，沿管子長(zhǎng)度方向呈旋渦式流動(dòng)，稱(chēng)為渦流。由于鐵管電阻的存在，旋渦式流動(dòng)的渦流，在管壁內(nèi)產(chǎn)生熱效應(yīng)，熱量通過(guò)鋼模板傳導(dǎo)給了混凝土。施工方法在大模板現(xiàn)澆墻體上的應(yīng)用從兩側(cè)加熱。渦流管橫向焊在大模板上，中心距離在底部及頂部為150?200mm，中部為400mm。為了使混凝土受熱均勻，在兩側(cè)模板上的渦流管可互相錯(cuò)開(kāi)，見(jiàn)圖1。圖1墻體養(yǎng)護(hù)示意1大模板；2渦流管；3導(dǎo)線在梁、柱結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用梁、柱結(jié)構(gòu)可根據(jù)結(jié)構(gòu)厚度和熱工計(jì)算，采用兩面、三面或四面加熱，如圖2和圖3。

圖2梁養(yǎng)護(hù)示意1鋼模；21鋼模；2渦流管；3導(dǎo)線2圖3柱養(yǎng)護(hù)示意1鋼模；2渦流管；3導(dǎo)線3）在梁柱接頭上的應(yīng)用將渦流管直接埋在混凝土中，待混凝土澆筑后即通電加熱，達(dá)到要求強(qiáng)度后停止送電并將導(dǎo)線抽出，渦流管留在混凝土中不再拆除。埋入混凝土中的渦流管總長(zhǎng)度，根據(jù)混凝土量按60kW/m3功率計(jì)算。節(jié)點(diǎn)外圍必須保溫養(yǎng)護(hù)。如圖4。圖4梁柱接頭養(yǎng)護(hù)示意1-模板;2-渦流管;3-導(dǎo)線（5） 熱工計(jì)算與電熱毯加熱法相同。（6） 模板功率計(jì)算1）渦流管的飽和電流及電壓值根據(jù)通有電流的直線導(dǎo)體磁場(chǎng)強(qiáng)度公式，得出計(jì)算渦流管管壁中心磁場(chǎng)強(qiáng)度公式：(5)式中H——渦流管管壁中心磁場(chǎng)強(qiáng)度，當(dāng)磁感應(yīng)達(dá)到飽和強(qiáng)度時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度HkK=40A/cm；I——直線導(dǎo)體通過(guò)的電流（A）；R 鋼管外半徑（cm）；5——鋼管壁厚（cm）。當(dāng)渦流管為615（1/2"）鋼管（R=1.062cm，5=0.275cm）時(shí)的飽和電流值（IK）,可根據(jù)上式算出：IK=2XnX0.9X40=226A根據(jù)試驗(yàn)，在615渦流管中通過(guò)的電流達(dá)到飽和值時(shí)，每米長(zhǎng)導(dǎo)線兩端的電壓降t/K=1.125Vo2）功率因素及渦流管單位長(zhǎng)度的極限功率渦流管的極限功率按下式計(jì)算：Pk=?Ukcos8 ⑹式中Pk——渦流管單位長(zhǎng)度的極限功率（W/m）；Ik——飽和電流值（A）；Uk——導(dǎo)線單位長(zhǎng)度飽和電壓降（V/m）；cos^——功率因素，經(jīng)試驗(yàn)求得為0.8。則615渦流管的極限功率為：P=226X1.125X0.8=204W/mk3）鋼模板單位面積的極限功率鋼模板的極限功率按下式計(jì)算：Ps=lPk （7）式中Ps——模板單位面積的極限功率（W/m2）；l——在單位面積模板上布設(shè)的渦流管總長(zhǎng)度（m/m2）。在每平方米模板上如布設(shè)615渦流管5m,則每平方米模板的極限功率為:Ps=5X204=1020W/m2（7）電氣控制電氣控制采用可控硅反并聯(lián)電壓調(diào)節(jié)方式，如圖5。這種方式具有調(diào)節(jié)方便、效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。各階段送電功率，取預(yù)養(yǎng)與恒溫階段功率相同，升溫階段功率為預(yù)養(yǎng)階段功率的2.2倍。預(yù)養(yǎng)、恒溫階段變壓器為Y形接線，升溫階段為△形接線。圖5電氣控制1自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)；2接觸器；3可控硅；4電流互感器；5變壓器；6導(dǎo)線；7渦流管3.線圈感應(yīng)加熱法工藝特點(diǎn)用絕緣電纜纏繞在梁、柱構(gòu)件的外面以形成線圈，通電后使鋼模板、鋼筋或構(gòu)件內(nèi)所含的型鋼發(fā)熱升溫并加熱混凝土。線圈感應(yīng)加熱法的優(yōu)點(diǎn)是：易于控制，加熱均勻。只要線圈設(shè)置得當(dāng)，可使混凝土內(nèi)部溫度差控制在5°C以?xún)?nèi)，澆筑前還可對(duì)模板及鋼筋進(jìn)行預(yù)熱。適用范圍適用于以鋼模板澆筑的或中間含有型鋼作為勁性骨架的梁、柱構(gòu)件的加熱養(yǎng)護(hù)。也可作為某些因措施不當(dāng)面臨受凍危險(xiǎn)的梁、柱構(gòu)件的加熱補(bǔ)救措施。但不適用于墻、板構(gòu)件的加熱養(yǎng)護(hù)。作用原理當(dāng)線圈內(nèi)通入交變電流時(shí)，線圈內(nèi)及線圈周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。如果在線圈中間放入鐵芯，會(huì)在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生渦電流，并將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。因而?dāng)電纜內(nèi)通以交流電后，處在線圈中間的鋼模板等鋼鐵部件因感應(yīng)而發(fā)熱，同時(shí)將熱量傳給混凝土，達(dá)到加熱混凝土的目的。（4）施工方法1） 變壓器，一般選擇50kVA或100kVA低壓變壓器，電壓在36?110V間調(diào)整?；炷亮枯^少時(shí)，也可利用交流電焊機(jī)。變壓器容量宜較設(shè)計(jì)結(jié)果增加20%?50%。2） 感應(yīng)線圈宜選用35mm2鋁質(zhì)或銅質(zhì)電纜，以橡膠絕緣為佳。主電纜可選用150mm2，電流不宜超過(guò)400A。3） 感應(yīng)線圈纏繞時(shí)，應(yīng)盡量靠近鋼模板，以提高功率因數(shù)。在纏繞電纜時(shí)，構(gòu)件兩端線圈的間距應(yīng)為中間部分的1/2。兩端加密范圍為一個(gè)線圈直徑的長(zhǎng)度。構(gòu)件端部要密纏5圈。4） 當(dāng)確認(rèn)線路布置正確、連接牢固、絕緣可靠后，方可通電。通電后用儀表隨時(shí)檢測(cè)電流、電壓是否與工藝設(shè)計(jì)相符，并根據(jù)具體情況調(diào)整電路參數(shù)。4.電極法在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或表面設(shè)置電極，通以低壓電流，由于混凝土的電阻作用，使電能變?yōu)闊崮?，產(chǎn)生熱量對(duì)混凝土進(jìn)行加熱。電極法適用于以木模板澆筑的混凝土構(gòu)件，耗鋼量較大，耗電量也比其他方法為高，因此不宜普遍推廣，只能在特殊條件下使用。電極法采用交流電（直流電會(huì)使混凝土內(nèi)水分分解），工作電壓宜為50?110V，在無(wú)筋結(jié)構(gòu)中和每立方米混凝土中含鋼量不大于50kg的結(jié)構(gòu)中，可采用120?220V。電極種類(lèi)及適用范圍見(jiàn)表1。

電極種類(lèi)及適用范圍 表1分類(lèi)特點(diǎn)適用范圍表面電極法將電極固定在木模板內(nèi)側(cè)，電極可用6mm的鋼筋或?qū)?0?60mm的白鐵皮做成。電極的間距：鋼筋為20?30cm，白鐵皮為10?15cm。表面電極法配極簡(jiǎn)單，間距易控制常用于墻、梁及基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)捧形電極法電極用6?12mm直徑的鋼筋斷料制成，直接由結(jié)構(gòu)物表面插人或穿過(guò)木模板放入混凝土內(nèi)，其長(zhǎng)度由結(jié)構(gòu)斷面而定。棒形電極不易發(fā)生短路，但其耗鋼量較大常用于柱、梁及基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)弦形電極法電極用6?10mm的鋼筋制成，每段長(zhǎng)2.5?3m，混凝土澆筑前用絕緣墊塊將電極固定在箍筋上，電極端部彎成直角露出木模板。弦形電極耗鋼量較大常用于鋼筋不多的柱、梁及厚度大于20cm的板和基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)在柱、梁內(nèi)棒形電極的設(shè)置參見(jiàn)圖6和圖7。其中同極間距h和異極間距b,可由表2確定，電極與鋼筋的最小距離不得超過(guò)表3的規(guī)定。圖6柱內(nèi)棒形電極布置圖7梁內(nèi)棒形電極布置1-模板；2-鋼筋；3-電極；h-同極間距；b-異極間距

電極間距 表2電壓（V）代號(hào)最大功率（kW/m3）時(shí)的距離（cm）2.5345678910b39363228262523222151h151312101010877b51484237343230282465h1413111098877b71655751474341383687h1313111098877b898171695854514846106h141211998777b19217515214612411510810296220h131210988777注：1.電壓為開(kāi)始電加熱時(shí)使用的電壓；2.使用單相電時(shí)，b值不變，h值減小10%?15%。電極與鋼筋的最小距離 表3電壓（V）6587106電極與鋼筋的最小距離（cm）5?78?1012?15注：配筋密度大，不能保證鋼筋與電極間的上表規(guī)定的距離時(shí)，應(yīng)隔以適當(dāng)?shù)慕^緣物質(zhì)，振搗時(shí)要避免接觸電極及其支架。電路接好經(jīng)檢查合格后方可合閘送電。當(dāng)結(jié)構(gòu)工程量較大，需邊澆筑邊通電時(shí)，應(yīng)