CN102092089A - 冬期混凝土电热丝加热装置及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种冬期混凝土电热丝加热装置及其施工方法，根据混凝土构件、模板及保温材料的物理参数及环境温度，计算确定所采用电热丝的总功率；根据计算结果确定电热丝的布置图；确定电源布线和电热丝的连接方案；混凝土浇筑，在混凝土构件上铺设塑料布隔离层；在塑料布隔离层上布置电热丝，之后马上在电热丝上覆盖上保温层；连续三天每间隔2小时测温，通过控制电热丝的通电和断电，将混凝土构件的温度控制在10～20度之间。本发明采用电源加热的施工方法，满足了冬期混凝土强度增长对温度要求的技术问题，摆脱了施工条件的束缚和常规施工方法困难的影响，施工简单，操作方便，节约施工成本。本发明适用于冬季混凝土施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种冬期混凝土电加热施工的装置及方法。
背景技术
在冬期混凝土施工中，为保证混凝土质量，特别是为保证混凝土的强度正常发展要求，一般可采用二种施工方法：一为蓄热法，该方法是将混凝土的原材料(水、砂、石)预先加热，经过搅拌、运输、浇筑成型后的混凝土仍能保持一定的正温度，以适当材料覆盖保温，防止热量散失过快，充分利用水泥的水化热，使混凝土在正温度条件下增长强度。但此法只能用在自身体积比较大的水化热比较多的构件。对于较小或较薄的不允许添加防冻剂的混凝土构件，则无法满足其强度正常增长。二为综合蓄热法，此办法为在采用蓄热法的基础上在混凝土内添加防冻剂，从而降低混凝土强度增长对温度的要求。但当遇到特殊情况不允许参防冻剂的较小或较薄（例如楼层板）的混凝土构件时，则采用上述两种方法无法满足混凝土强度发展要求。我国现阶段正大力发展核电，核电站的安全性要求很高，其混凝土出于耐久性的考虑不允许掺防冻剂，因此处于我国北方的核电站在冬期施工时就会经常遇到该问题。
发明内容
本发明提供一种冬期混凝土电热丝加热装置及其施工方法，要解决冬季混凝土施工的加温问题，并解决不允许添加防冻剂的混凝土构件强度无法正常增长的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种冬期混凝土电热丝加热装置，包括设置于混凝土构件上的电热丝加热电路，其特征在于：所述混凝土构件的上表面顺序铺设有塑料布隔离层、电热丝加热电路和保温层，所述保温层由覆盖于电热丝上的上保温层，以及铺设于混凝土构件底部的下保温层构成；
所述电热丝加热电路是由供电箱连接多个使用回路，每个使用回路的主线间隔至少10cm，每组电热丝由引出线与主线连接，各组电热丝布置于塑料布隔离层上。
所述保温层为棉被、草垫、泡沫塑料或岩棉保温毡。
所述每个使用回路上连接有不超过15组电热丝。
所述主线采用多股塑铜线，引出线采用多股聚乙烯线。
这种冬期混凝土电热丝加热施工方法，施工步骤如下：
步骤一，根据混凝土构件、模板及保温材料的物理参数及环境温度，计算确定所采用电热丝的总功率；
步骤二，根据步骤一的计算结果确定电热丝的布置图，即单位面积内所布置电热丝的长度；
步骤三，根据电热丝布置图和施工现场实际情况确定电热丝加热电路的连接方案，由供电箱连接多个使用回路，每个使用回路的主线间隔至少10cm由引出线连接一组电热丝；
步骤四，准备电热丝、保温材料，布置电源线；
步骤五，混凝土浇筑，浇筑时设置测温点，留设混凝土试块；
步骤六，混凝土收面抹光，在混凝土构件上铺设塑料布隔离层；
步骤七，在塑料布隔离层上布置电热丝，之后马上在电热丝上覆盖上保温层，并在混凝土构件底部铺设下保温层，保温材料的导热系数不大于0.04W/（m·K）；
步骤八，将电热丝通电，连续三天每间隔2小时测温，通过控制电热丝的通电和断电，将混凝土构件的温度控制在10～20度之间；
步骤九，将预留同条件的混凝土试块送验，混凝土试块达到30%临界强度后电热丝停止通电。
所述步骤一，电热丝的总功率计算方法如下：
P—需要布设的电热丝总功率（W）
3.6—换算系数，1W·h=3.6kJ；
式中：Q 1＝Vρc 0ΔT
Q 1—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；
c 0—混凝土比热容，取1.00kJ/（kg·K）
△T—每小时升温温度，取1.5℃；
式中：Q 2＝m 1 c 1ΔT＋m 2 c 2ΔT
Q 2—模板及保温材料加热所需热量（kJ）；
m 1、m 2—模板、保温材料重量
c 1、c 2—模板、保温材料比热容
ΔT—每小时升温温度（℃）取1.5℃；
式中：
Q 3—构件每小时散失热量（kJ）；
A—散热面积，
T—混凝土温度
T q—室外大气温度
λ1、λ2—各层保温材料导热系数
δ1、δ2—各层保温材料厚度。
所述步骤二，单位面积内所布置电热丝的长度按如下方法计算：
L= P / P1
式中：L—电热丝长度（m）
P—需要布设的电热丝总功率（W）
P1—每米电热丝功率（W/m）。
所述步骤三，主线与引出线的接线处采用高压防水胶布及PVC绝缘胶布绑扎藏绕5圈以上，所有接头加锡焊；引出线与电热丝连接部分采用二路接线端子连接，悬空敷设。
所述步骤五，混凝土须满足出机温度不低于15°，入模温度不低于10°。
所述步骤八，测温包括混凝土中心温度和混凝土表面温度，低于10度电热丝通电加热，高于20度断电。
本发明是一种为保证冬期混凝土施工质量而采取的用电热丝对混凝土构件加热的装置和施工方法，其有益效果如下：
1）、不需要专门的大型安装设备，只要有电源，将电源线引入施工现场即可。
2）、电热丝比较柔软，可根据构件形状随意布置，且电热丝型号比较多（功率、长度等）施工时选择的余地比较大。
3）、工艺简单、可靠、易行。施工过程中，安全和质量更易保障。电热丝柔软、绝缘，不需要特殊的技术措施，操作起来简单，安全。
4）、对工期没有影响。只要准备工作就绪，即不影响正常的施工，不需占用正常工期时间。
5）、成本较低。电热丝可重复使用，用毕悉数收回，亦可完整用于今后类似工程中。
本发明采用电源加热的施工方法，满足了冬期混凝土强度增长对温度要求的技术问题，摆脱了施工条件的束缚和常规施工方法困难的影响，施工简单，操作方便，节约施工成本。本发明适用于冬季混凝土施工，特别适用于不允许掺防冻剂情况下的冬季混凝土施工。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明电气布置图。
图2是本发明电热丝的电路连接图。
图3是供电箱的系统图。
图4是电热丝的布置示意图。
图5是本发明的施工方法示意图。
附图标记：1－回路1，2-回路2，3-回路3，4-回路4、5-回路5、6-供电箱、7-混凝土构件、8-主线、9－引出线、10－电热丝、11-使用回路、12-单相三扁插座、14-测温点、15-塑料布隔离层、16-上保温层、17-下保温层。
具体实施方式
实施例参见图1-5所示，这种冬期混凝土电热丝加热装置，包括塑料布隔离层15、电热丝加热电路和保温层。所述塑料布隔离层15铺设于混凝土构件7上表面。
所述电热丝加热电路是由供电箱6连接多个使用回路，每个使用回路的主线8间隔至少10cm，由引出线9连接一组电热丝10，每个使用回路上连接有不超过15组电热丝。电热丝一组组布置于塑料布隔离层15上。所述每个使用回路上连接有不超过15组电热丝。
所述主线采用多股塑铜线，塑铜线的全称是铜芯聚氯乙烯绝缘电线。引出线采用多股聚乙烯线，即聚乙烯绝缘电线。
所述保温层为棉被、草垫、泡沫塑料或岩棉保温毡。保温层由覆盖于电热丝10上的上保温层16，以及铺设于混凝土构件7底部的下保温层17构成。所述保温层可采用棉被。
参见图1所示，这种冬期混凝土电热丝加热施工方法，施工步骤如下：
步骤一，根据混凝土构件、模板及保温材料的物理参数及环境温度，计算确定所采用电热丝的总功率；
电热丝的总功率计算方法如下：
P—需要布设的电热丝总功率（W）
3.6—换算系数，1W·h=3.6kJ；
式中：Q 1＝Vρc 0ΔT
Q 1—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；
c 0—混凝土比热容，取1.00kJ/（kg·K）
△T—每小时升温温度，取1.5℃；
式中：Q 2＝m 1 c 1ΔT＋m 2 c 2ΔT
Q 2—模板及保温材料加热所需热量（kJ）；
m 1、m 2—模板、保温材料重量
c 1、c 2—模板、保温材料比热容
ΔT—每小时升温温度（℃）取1.5℃；
式中：
Q3—构件每小时散失热量（kJ）；
A—散热面积，
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
δ1、δ2—各层保温材料厚度。
步骤二，根据步骤一的计算结果确定电热丝的布置图，参见图2、图4所示，即单位面积内所布置电热丝的长度；
L= P / P1
式中：L—电热丝长度（m）
P—需要布设的电热丝总功率（W）
P1—每米电热丝功率（W/m）。
步骤三，根据电热丝布置图和施工现场实际情况确定电热丝加热电路的连接方案；参见图1-3所示，由供电箱6连接多个使用回路（A、B、C、N），每个使用回路的主线8间隔至少10cm由引出线9连接一组电热丝线路，每个使用回路连接不超过15组电热丝线路。主线8与引出线9的接线处采用高压防水胶布及PVC绝缘胶布绑扎藏绕5圈以上，所有接头加锡焊；引出线9与电热丝10连接部分采用二路接线端子连接，悬空敷设。电热丝固定必须采用绝缘材料，电热丝之间必须保持距离，不得重叠，不得用重物挤压。电源线路的主线8采用BV-25mm2多股塑铜线，引出线9采用多股1.0mm2聚乙烯线。
步骤四，准备电热丝、保温材料，布置电源线。
步骤五，混凝土浇筑，浇筑时设置测温点14，留设混凝土试块；混凝土必须满足出机温度不得低于15℃，入模温度不得低于10℃。混凝土浇筑过程中的环境温度不低于-5℃。同时，为保证混凝土养护时的温度，要求上午8：00开盘，以便有充足时间在夜晚上冻之前完成电热丝等保温措施。
步骤六，混凝土收面抹光，在混凝土构件7上铺设塑料布隔离层15。
步骤七，在塑料布隔离层上布置电热丝10，之后马上在电热丝上覆盖上保温层16，并在混凝土构件底部铺设下保温层17，保温层材料的导热系数不大于0.04W/（m·K），可采用棉被，保温层顺风向布设，迎风面边缘用跳板压实，参见图5所示。
电热丝铺设前，需对所有加热线及所敷设线进行绝缘测试，对开关及线路进行检测，有问题及时更换。
步骤八，将电热丝通电，连续三天每间隔2小时测温，测温包括混凝土中心温度和混凝土表面温度，低于10度电热丝通电加热，高于20度断电；通过控制电热丝的通电和断电，将混凝土构件的温度控制在10～20度之间。
步骤九，将预留同条件的混凝土试块送验，混凝土试块达到30%临界强度后电热丝停止通电。
对用完的电热丝进行回收，每次回收后即对电热丝进行二次检测，有问题的电热丝不再使用。
Claims (10)
1.一种冬期混凝土电热丝加热装置，包括设置于混凝土构件（7）上的电热丝加热电路，其特征在于：所述混凝土构件（7）的上表面顺序铺设有塑料布隔离层（15）、电热丝加热电路和保温层，所述保温层由覆盖于电热丝（10）上的上保温层（16），以及铺设于混凝土构件（7）底部的下保温层（17）构成；
所述电热丝加热电路是由供电箱（6）连接多个使用回路，每个使用回路的主线（8）间隔至少10cm，每组电热丝（10）由引出线（9）与主线8连接，各组电热丝布置于塑料布隔离层（15）上。
2.根据权利要求1所述的冬期混凝土电热丝加热装置，其特征在于：所述保温层为棉被、草垫、泡沫塑料或岩棉保温毡。
3.根据权利要求2所述的冬期混凝土电热丝加热装置，其特征在于：所述每个使用回路上连接有不超过15组电热丝。
4.根据权利要求2所述的冬期混凝土电热丝加热装置，其特征在于：所述主线（8）采用多股塑铜线，引出线（9）采用多股聚乙烯线。
5.一种权利要求1-4任意1项所述的冬期混凝土电热丝加热施工方法，其特征在于施工步骤如下：
步骤一，根据混凝土构件、模板及保温材料的物理参数及环境温度，计算确定所采用电热丝的总功率；
步骤二，根据步骤一的计算结果确定电热丝的布置图，即单位面积内所布置电热丝的长度；
步骤三，根据电热丝布置图和施工现场实际情况确定电热丝加热电路的连接方案，由供电箱（6）连接多个使用回路，每个使用回路的主线（8）间隔至少10cm由引出线（9）连接一组电热丝；
步骤四，准备电热丝、保温材料，布置电源线；
步骤五，混凝土浇筑，浇筑时设置测温点（14），留设混凝土试块；
步骤六，混凝土收面抹光，在混凝土构件（7）上铺设塑料布隔离层（15）；
步骤七，在塑料布隔离层上布置电热丝（10），之后马上在电热丝上覆盖上保温层（16），并在混凝土构件底部铺设下保温层（17），保温材料的导热系数不大于0.04W/（m·K）；
步骤八，将电热丝通电，连续三天每间隔2小时测温，通过控制电热丝的通电和断电，将混凝土构件的温度控制在10～20度之间；
步骤九，将预留同条件的混凝土试块送验，混凝土试块达到30%临界强度后电热丝停止通电。
6.根据权利要求5所述的冬期混凝土电热丝加热施工方法，其特征在于：所述步骤一，电热丝的总功率计算方法如下：
P—需要布设的电热丝总功率（W）
3.6—换算系数，1W·h=3.6kJ；
式中：Q 1＝Vρc 0ΔT
Q 1—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；
c 0—混凝土比热容，取1.00kJ/（kg·K）
△T—每小时升温温度，取1.5℃；
式中：Q 2＝m 1 c 1ΔT＋m 2 c 2ΔT
Q 2—模板及保温材料加热所需热量（kJ）；
m 1、m 2—模板、保温材料重量
c 1、c 2—模板、保温材料比热容
ΔT—每小时升温温度（℃）取1.5℃；
式中：
Q 3—构件每小时散失热量（kJ）；
A—散热面积，
T—混凝土温度
T q—室外大气温度
λ1、λ2—各层保温材料导热系数
δ1、δ2—各层保温材料厚度。
7.根据权利要求5所述的冬期混凝土电热丝加热施工方法，其特征在于：所述步骤二，单位面积内所布置电热丝的长度按如下方法计算：
L= P / P1
式中：L—电热丝长度（m）
P—需要布设的电热丝总功率（W）
P1—每米电热丝功率（W/m）。
8.根据权利要求5所述的冬期混凝土电热丝加热施工方法，其特征在于：所述步骤三，主线（8）与引出线（9）的接线处采用高压防水胶布及PVC绝缘胶布绑扎藏绕5圈以上，所有接头加锡焊；引出线（9）与电热丝（10）连接部分采用二路接线端子连接，悬空敷设。
9.根据权利要求5所述的冬期混凝土电热丝加热施工方法，其特征在于：所述步骤五，混凝土须满足出机温度不低于15°，入模温度不低于10°。
10.根据权利要求5所述的冬期混凝土电热丝加热施工方法，其特征在于：所述步骤八，测温包括混凝土中心温度和混凝土表面温度，低于10度电热丝通电加热，高于20度断电。
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