混凝土工程之暖棚法养护与电热法养护Word下载.docx
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注：
本表所查出的耗热量尚应根据风力情况再乘以围护结构散热系数：
当风速在5m/s以内时乘以1.25～1.5，当风速大于5m/s时，乘以1.5～2.0。
5．施工注意事项
（1）暖棚出入口应设专人管理，以防封闭不严造成棚内温度下降或混凝土局部受冻。
（2）棚内各点温度均不得低于5℃。
（3）注意棚内湿度，经常观察混凝土是否有失水现象。
若失水时，要及时采取增湿措施或在混凝土表面洒水养护。
（4）将烟或燃烧气排出棚外，注意防火防毒。
电热法养护
1．电热毯加热法
用电热毯作为加热元件，适用于以钢模板浇筑的构件。
电热毯由四层玻璃纤维布中间夹以电阻丝制成。
制作时先将0.6mm铁铬铝合金电阻丝在适当直径的石棉绳上缠绕成螺旋状，按蛇形线路铺设在玻璃纤维布上，电阻丝之间的档距要均匀，转角处避免死弯，经缝合固定。
电热毯的尺寸根据钢模板背后的区格大小而定，约为300mm×
400mm，电压60V，功率每块75W，通电后表面温度可达110℃，但应按规范规定控制。
在钢模板的区格内卡入电热毯后，再覆盖岩棉板作为保温材料，外侧用108胶粘贴水泥袋纸两层挡风。
对大模板现浇墙体加热时，由于墙体的顶部、底部以及与外墙相连处散热较多，这些部位的电热毯应双面密布，中间部位可以较疏或两面交错铺设。
在混凝土浇筑前先通电将模板预热，浇筑过程中留出测温孔，浇筑后定期测温并做记录，养护过程中根据混凝土温度变化可继续送电。
热工计算：
（1）混凝土构件在升温阶段每小时所需热量：
Q1＝Vρc0ΔT（22-20）
式中Q1——混凝土每小时升温所需热量（kJ）；
V——混凝土体积（m3）；
ρ——混凝土质量密度，取2400kg/m3；
c0——混凝土比热容，取1.00kJ/（kg·
K）：
△T——每小时升温温度（℃）。
（2）钢模板及保温材料加热所需热量：
Q2＝m1c1ΔT＋m2c2ΔT（22-21）
式中Q2——钢模板及保温材料加热所需热量（kJ）；
m1、m2——钢模板、保温材料重量（kg）；
c1、c2——钢模板、保温材料比热容[kJ/（kg·
K）]；
ΔT——每小时升温温度（℃）。
（3）每小时内散失热量：
（22-22）
式中Q3——构件每小时散失热量（kJ）；
A——散热面积（m2）；
T——混凝土温度（℃）；
Tq——室外大气温度（℃）；
λ1、λ2——各层保温材料导热系数[W/（m·
δ1、δ2——各层保温材料厚度（m）。
（4）需要布设的电热毯功率：
（22-23）
式中P——需要布设的电热毯功率（W）；
3.6——换算系数，1W·
h=3.6kJ。
【例】某工程混凝土墙体厚0.16m，室外大气温度-10℃，混凝土浇筑后的温度15℃，每小时升温5℃，恒温30℃，每块电热毯功率75W，用50mm厚岩棉板保温[ρ＝200kg/m3，λ＝0.07W/（m·
K），c＝0.75kJ/（kg·
K）]，钢模板双面共重112kg/m2[c＝0.48kJ/（kg·
K）]，试计算每平方米墙体需布设电热毯的数量。
【解】
Q1＝1×
0.16×
2400×
1×
5＝1920kJ
Q2＝112×
0.48×
5＋2×
0.05×
200×
0.75×
5＝344kJ
Q3＝2（30＋10）×
0.07/0.05＝112kJ
P＝（1920＋344＋112）/3.6＝660W
则在每平方米墙体的两侧共需布设电热毯：
660/75≈9块
2.工频涡流加热法
（1）工艺特点
在钢模板的外侧布设钢管，钢管与板面紧贴并焊牢，管内穿以导线，当导线中有电流通过时，在管壁上产生热效应，通过钢模板将热量传导给混凝土，使混凝土升温。
在通常情况下，每平方米模板面约需布设φ15（1/2"
）钢管5m，用截面积为25～35mm2的铝芯线作导线，通以电压为100～140V的电流。
在室外最低气温为-20℃的条件下，混凝土达到40％强度标准值的耗电量约为130kW·
h/m3。
为了减少热损失、降低能耗，在模板外面应使用毛毡、矿棉板或聚氨酯泡沫等材料保温。
主要工艺参数：
三相交流输入电压380V
三相交流输出电压100～140V
钢管极限功率195W/m
模板输出功率0.8～1.13kW/m2
模板输出热量2900～4000目/（h·
m2）
用这种工艺来加热混凝土，温度比较均匀，控制方便，缺点是需要制作专用模板，增加了模板的投资。
（2）适用范围
适用于以钢模板浇筑的混凝土墙体、梁、柱和接头。
（3）作用原理
在工业和日常生活中所用交流电的频率为50Hz，通称工频。
根据电磁感应原理，一根有交变电流通过的导体穿过导磁率较高的铁管时，在管壁上产生交变闭路磁场。
由于铁管有一定厚度，就感应产生了电动势和电流，沿管子长度方向呈旋涡式流动，称为涡流。
由于铁管电阻的存在，旋涡式流动的涡流，在管壁内产生热效应，热量通过钢模板传导给了混凝土。
（4）施工方法
1）在大模板现浇墙体上的应用
从两侧加热。
涡流管横向焊在大模板上，中心距离在底部及顶部为150～200mm，中部为400mm。
为了使混凝土受热均匀，在两侧模板上的涡流管可互相错开，见图22-30。
图22-30墙体养护示意
1-大模板；
2-涡流管；
3-导线
2）在梁、柱结构上的应用
梁、柱结构可根据结构厚度和热工计算，采用两面、三面或四面加热，如图22-31和图22-32。
图22-31梁养护示意
1-钢模；
图22-32柱养护示意
3）在梁柱接头上的应用
将涡流管直接埋在混凝土中，待混凝土浇筑后即通电加热，达到要求强度后停止送电并将导线抽出，涡流管留在混凝土中不再拆除。
埋入混凝土中的涡流管总长度，根据混凝土量按60kW/m3功率计算。
节点外围必须保温养护。
如图22-33。
图22-33梁柱接头养护示意
1-模板；
（5）热工计算
与电热毯加热法相同。
（6）模板功率计算
1）涡流管的饱和电流及电压值
根据通有电流的直线导体磁场强度公式，得出计算涡流管管壁中心磁场强度公式：
（22-24）
式中H——涡流管管壁中心磁场强度，当磁感应达到饱和强度时，磁场强度Hk＝40A/cm；
I——直线导体通过的电流（A）；
R——钢管外半径（cm）；
δ——钢管壁厚（cm）。
当涡流管为φ15（1/2"
）钢管（R＝1.062cm，δ＝0.275cm）时的饱和电流值（Ik），可根据上式算出：
Ik＝2×
π×
0.9×
40＝226A
根据试验，在φ15涡流管中通过的电流达到饱和值时，每米长导线两端的电压降Uk＝1.125V。
2）功率因素及涡流管单位长度的极限功率
涡流管的极限功率按下式计算：
Pk＝IkUkcosφ（22-25）
式中Pk——涡流管单位长度的极限功率（W/m）；
Ik——饱和电流值（A）；
Uk——导线单位长度饱和电压降（V/m）；
cosφ——功率因素，经试验求得为0.8。
则φ15涡流管的极限功率为：
Pk＝226×
1.125×
0.8＝204W/m
3）钢模板单位面积的极限功率
钢模板的极限功率按下式计算：
Ps＝lPk（22-26）
式中Ps——模板单位面积的极限功率（W/m2）；
l——在单位面积模板上布设的涡流管总长度（m/m2）。
在每平方米模板上如布设φ15涡流管5m，则每平方米模板的极限功率为：
Ps＝5×
204＝1020W/m2
（7）电气控制
电气控制采用可控硅反并联电压调节方式，如图22-34。
这种方式具有调节方便、效率高、易实现自动化的优点。
各阶段送电功率，取预养与恒温阶段功率相同，升温阶段功率为预养阶段功率的2.2倍。
预养、恒温阶段变压器为Y形接线，升温阶段为△形接线。
图22-34电气控制
1-自动空气开关；
2-接触器；
3-可控硅；
4-电流互感器；
5-变压器；
6-导线；
7-涡流管
3．线圈感应加热法
用绝缘电缆缠绕在梁、柱构件的外面以形成线圈，通电后使钢模板、钢筋或构件内所含的型钢发热升温并加热混凝土。
线圈感应加热法的优点是：
易于控制，加热均匀。
只要线圈设置得当，可使混凝土内部温度差控制在5℃以内，浇筑前还可对模板及钢筋进行预热。
适用于以钢模板浇筑的或中间含有型钢作为劲性骨架的梁、柱构件的加热养护。
也可作为某些因措施不当面临受冻危险的梁、柱构件的加热补救措施。
但不适用于墙、板构件的加热养护。
当线圈内通入交变电流时，线圈内及线圈周围会产生交变磁场。
如果在线圈中间放入铁芯，会在铁芯内产生涡电流，并将电能转变为热能。
因而当电缆内通以交流电后，处在线圈中间的钢模板等钢铁部件因感应而发热，同时将热量传给混凝土，达到加热混凝土的目的。
1）变压器，一般选择50kVA或100kVA低压变压器，电压在36～110V间调整。
混凝土量较少时，也可利用交流电焊机。
变压器容量宜较设计结果增加20%～50%。
2）感应线圈宜选用35mm2铝质或铜质电缆，以橡胶绝缘为佳。
主电缆可选用150mm2，电流不宜超过400A。
3）感应线圈缠绕时，应尽量靠近钢模板，以提高功率因数。
在缠绕电缆时，构件两端线圈的间距应为中间部分的1/2。
两端加密范围为一个线圈直径的长度。
构件端部要密缠5圈。
4）当确认线路布置正确、连接牢固、绝缘可靠后，方可通电。
通电后用仪表随时检测电流、电压是否与工艺设计相符，并根据具体情况调整电路参数。
4．电极法
在混凝土结构的内部或表面设置电极，通以低压电流，由于混凝土的电阻作用，使电能变为热能，产生热量对混凝土进行加热。
电极法适用于以木模板浇筑的混凝土构件，耗钢量较大，耗电量也比其他方法为高，因此不宜普遍推广，只能在特殊条件下使用。
电极法采用交流电（直流电会使混凝土内水分分解），工作电压宜为50～110V，在无筋结构中和每立方米混凝土中含钢量不大于50kg的结构中，可采用120～220V。
电极种类及适用范围见表22-40。
电极种类及适用范围表22-40
分类
特点
适用范围
表面电极法
将电极固定在木模板内侧，电极可用6mm的钢筋或宽40～60mm的白铁皮做成。
电极的间距：
钢筋为20～30cm，白铁皮为10～15cm。
表面电极法配极简单，间距易控制
常用于墙、梁及基础等结构
捧形电极法
电极用6～12mm直径的钢筋断料制成，直接由结构物表面插人或穿过木模板放入混凝土内，其长度由结构断面而定。
棒形电极不易发生短路，但其耗钢量较大
常用于柱、梁及基础等结构
弦形电极法
电极用6～10mm的钢筋制成，每段长2.5～3m，混凝土浇筑前用绝缘垫块将电极固定在箍筋上，电极端部弯成直角露出木模板。
弦形电极耗钢量较大
常用于钢筋不多的柱、梁及厚度大于20cm的板和基础等结构
在柱、梁内棒形电极的设置参见图22-35和图22-36。
其中同极间距h和异极间距b，可由表22-41确定，电极与钢筋的最小距离不得超过表22-42的规定。
图22-35柱内棒形电极布置
图22-36梁内棒形电极布置
2-钢筋；
3-电极；
h-同极间距；
b-异极间距
电极间距表22-41
电压
（V）
代号
最大功率（kW/m3）时的距离（cm）
2.5
3
4
5
6
7
8
9
10
51
b
39
36
32
28
26
25
23
22
21
h
15
13
12
65
48
42
37
34
24
14
11
87
71
57
47
43
41
38
106
89
81
69
58
54
46
220
192
175
152
146
124
115
108
102
96
注：
1.电压为开始电加热时使用的电压；
2.使用单相电时，b值不变，h值减小10％～15％。
电极与钢筋的最小距离表22-42
电压（V）
电极与钢筋的最小距离（cm）
5～7
8～10
12～15
配筋密度大，不能保证钢筋与电极间的上表规定的距离时，应隔以适当的绝缘物质，振捣时要避免接触电极及其支架。
电路接好经检查合格后方可合闸送电。
当结构工程量较大，需边浇筑边通电时，应将钢筋接地线。
电热现场应设围栏，防止人畜接近。
当混凝土浇筑完毕后，应将混凝土的外露表面覆盖，在通电养护过程中应注意观察混凝土表面的温度和湿度，如出现干燥现象，应切断电源用温水湿润混凝土表面再继续通电养护。
混凝土的升温速度和降温速度以及恒温温度均应符合规定，施工时可采用调节电压或间断送电的办法来控制。
为保证具有不同体型的结构各部分能获得相同的冷却条件，对于薄型结构，突出的部位以及其他容易冷却的部位，应加强保温。
电极法的热工计算与电热毯加热法同。
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