CN109159270A - 一种用于铁路混凝土预制构件的太阳能加热保温养护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铁路混凝土预制构件的太阳能加热保温养护方法，通过太阳能加热，充分利用混凝土放热，借助聚氨酯保温，实现铁路混凝土预制构件冬季免蒸养的目的。其方法主要包括：利用太阳能加热空气，将热空气鼓入保温空间中，对温度较低的预制构件混凝土进行加热，混凝土水化后放热，保温措施阻止混凝土温度降低，并将多余的材料储存在相变储能材料中，混凝土温度降低时，聚氨酯保温墙内的相变储能材料放出热量，加快混凝土的水化硬化。本发明具有节能环保、绿色低碳、经济成本低等特点，并且能够提升铁路混凝土预制构件的质量，取代铁路混凝土预制构件蒸汽养护，实现免蒸养的效果。

Description

一种用于铁路混凝土预制构件的太阳能加热保温养护方法

技术领域

本发明属于铁路混凝土预制构件生产制造领域，为铁路混凝土预制构件设计一种有效的太阳能加热保温养护方法，该方法可适用于轨枕、轨道板、箱梁的保温加热养护，也可适用于民用建筑预制构件的加热保温养护。

背景技术

与现场浇筑成型工艺相比，混凝土预制构件工厂化制造受环境的影响小，自动化、精细化和集成化程度高，生产工艺可控，预制构件在产品质量和生产成本上都更具有优势，因此，到目前为止，铁路混凝土预制构件仍然是铁路工程建设中大量使用的结构部件，小到混凝土预应力轨枕、轨道板、管桩和管片，大混凝土预制T梁、32m简支箱梁，均为混凝土预制构件。目前，为了提高混凝土预制构件模具的周转率，提高生产效率，铁路混凝土预制构件常采用蒸汽养护的方式进行加速养护，缩短养护周期，尤其在我国北方寒冷地区，蒸汽养护是铁路混凝土预制构件普遍采用的养护方式。然而，蒸汽养护需要燃烧大量化石燃料，释放出大量的硫化物和氮化物，增大环境污染的程度，尤其在冬季，当环境空气质量较差时，要求预制构件生产单位不得不停工，减少气体排放，这无疑对工厂化生产效率产生一定的影响；此外，相比自然或标准养护，蒸汽养护易造成构件表面的混凝土孔隙粗大，影响混凝土结构的长期耐久性，这在已有的研究中均有报道，此外，蒸汽养护也增加一定的经济成本。因此，本技术主要针对目前蒸汽养护方式存在的问题，采用太阳加热保温的方式进行养护，以蓄热保温为主，针对冬季混凝土凝结硬化早期反应速率低，混凝土凝结硬化速度慢的问题，采用太阳能加热的方式将气体加热，通过鼓风的方式将热空气鼓入保温房中，将混凝土构件加热，提高早期混凝土的凝结硬化速率；并且充分利用混凝土自身反应放出的热量，将其保温，减少热量的散失，减小混凝土内部温度梯度，增大混凝土密实度，减少温度应力降低混凝土构件开裂风险；同时，考虑到夜间温度降低，太阳能无法持续鼓热风，将聚氨酯保温板中复合相变材料，在白天温度高时，相变材料吸热，将能量储存起来，待夜晚温度降低且低于某一值时，聚氨酯保温板中相变材料发生相变并放出热量，维持夜间保温房内的温度。由上述内容可知，本发明提供的这种环保、节能的养护方式，可用于铁路混凝土预制构件的生产中，有效替代蒸汽养护，并且可以提高混凝土构件的耐久性。本发明可用于铁路混凝土轨枕、轨道板、梁体和管片等构件的保温加热养护，同时也能用于工业与民用建筑的混凝土预制构件中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路混凝土预制构件的太阳能加热保温养护方法，该方法在春季、夏季、秋季，对混凝土自身水化放热进行保温，达到免蒸养的目的，在冬季气温较低时，混凝土入模温度较低，水化放热较慢，采用太阳能对空气进行加热，加速混凝土的早期水化，利用聚氨酯材料进行保温，在夜间利用相变材料的蓄热对预制构件进行加热，该方法可实现一年四季铁路混凝土预制构件免蒸养的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种用于铁路混凝土预制构件的太阳能加热保温养护方法，由下述步骤组成。

（1）采用聚氨酯保温板制作成顶棚可以拆卸的铁路混凝土预制构件保温房，铁路混凝预制构件在保温房内放置，待混凝土预制构件浇筑成型完毕，安装保温房顶棚，形成密闭的空间，保温房内壁上布置输风管道。

（2）保温房侧面向阳面安装太阳能面板，太阳能面板上设置有直径为0.1mm的微孔，微孔间距为0.5mm，太阳能面板背后为吸风管道，气体通过微孔后被加热进入储能吸风管道，吸风管道通过鼓风电机与保温箱内的输风管道相连。

（3）鼓风电机与自动控温系统相连，自动控温系统通过安装在保温房四角温度传感器控制温度，自动控温系统控制鼓风电机的转速，调节进入保温箱内的空气流量，调高转速空气流量增大，保温箱内温度增加。

（4）聚氨酯保温板内部含有相变材料，保温板厚度为6cm~15cm，在白天太阳能面板加热的多余热量转变为相变材料的储能，相变材料吸热发生相转变，在夜晚温度低于40℃时，相变材料放热，避免夜间保温房内温度降低。

所述的聚氨酯保温板，保温板为双组分聚氨酯浆液混合发泡而成，聚氨酯浆液中内含有50%~60%的相变材料，相变材料为加入到多元醇组分的三羟甲基氨基甲烷，季戊四醇，2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇，三羟甲基丙烷与新戊二醇的一种或多种组成，相变温度为35℃~40℃。

所述的聚氨酯保温板，保温板为双组分聚氨酯浆液混合发泡而成的硬质聚氨酯泡沫材料，泡孔的闭孔率为97%以上，保温材料密度为20kg/m³~60kg/m³，导热系数为0.02W/(m.K)，多元醇组合料中含有10%~20%的30万分子量的聚氧化乙烯多元醇。

所述的聚氨酯保温房，保温房内设置输风管道，输风管道沿四周布置，上中下分三层布置，管道间距为800mm，管道直径为30mm，管道上设置排气孔，靠近鼓风电机的排气孔直径为3mm，距离鼓风电机较远处的排气孔径为5mm~7mm。

所述的聚氨酯保温房，保温房内设置3个鼓风电机，每层管道上安装1个鼓风电机，鼓风电机的转速根据保温房内的温度可调。

所述的聚氨酯保温房，向阳面外墙上安装太阳能面板，空气通过太阳能面板的微孔即被加热。

所述的铁路混凝土预制构件太阳能加热保温养护方法，通过太阳能面板实现加热，通过具有相变作用的聚氨酯保温板实现保温，上述方法可实现保温房内温度为40℃~50℃温度可调，保温时间大于48h。

所述的铁路混凝土预制构件太阳能加热保温养护方法，可适用于轨枕、轨道板、管片、箱梁的保温加热养护，也可适用于民用建筑预制构件的加热保温养护。

发明特点及原理

本发明结合现有铁路混凝土预制构件需要蒸汽养护的现状，提出了一种用于铁路混凝土预制构件的太阳能加热保温养护方法，该方法避免了蒸汽养护需要燃烧化石燃料，且蒸汽养护对混凝土有损伤的问题，充分利用太阳能加热和聚氨酯保温材料的有效保温，实现冬季预制构件的免蒸养。

本发明的技术关键为充分利用绿色清洁的太阳能能源，将太阳能加热、聚氨酯保温和相变材料储热技术的有效结合起来，能够实现在我国北方地区冬季寒冷季节达到免蒸养的目的。本发明充分利用太阳能技术加热的空气对混凝土进行预热，提高混凝土的水泥水化速率，加速混凝土的放热；利用硬质聚氨酯材料闭孔率高、导热系数低的性质，对预制构件进行保温，阻止预制构件热量的散失，减小预制构件的温度梯度，进一步加深预制构件混凝土的水化；利用聚氨酯保温材料中包含的大量相变储能材料，将白天预制构件混凝土放出的多余的热量吸收并储存起来，待晚上没有太阳，且温度降低时，将储存的热量释放出来，以维持预制构件的温度，从而实现在低温环境下全天候免蒸养的目的。

综上所述，本发明设计合理、使用操作方便，节能减排，经济成本低，且能够提升铁路混凝土预制构件的质量，既能适用于轨枕、轨道板和管片等小型预制构件的生产，也能用于铁路预制“T”梁、32m简支箱梁的生产，对于工业与民用建筑的其他预制构件同样能够使用。

具体实施例

实施例1：

一种用于铁路混凝土32m简支梁的太阳能加热保温养护方法，该方法用于32m简支梁的保温房，主要包括下述步骤。

步骤一：利用聚氨酯保温板在32m简支梁四周和底部搭建围墙，围墙向阳面安装太阳能加热系统，将顶棚加设聚氨酯保温板，顶棚可以拆卸，32m简支梁保温房两端为可拆卸的保温门，铁路混凝预制构件在保温房内放置，待混凝土预制构件浇筑成型完毕，盖上保温房顶棚，关上保温门。

步骤二：启动测温装置，待32m简支梁静停期过后，若保温房内温度低于35℃，启动太阳能加热系统，自动控温系统通过安装在保温房四角温度传感器控制温度，自动控温系统控制鼓风电机的转速，调节进入保温箱内的空气流量，调高转速空气流量增大，保温箱内温度增加，当混凝土温度高于45℃时，停止太阳能加热，利用混凝土的放热进行保温养护，多余的热量会储存在聚氨酯保温墙中的相变储能材料中，蒸汽养护温度为45℃，太阳能加热保温养护达到了蒸汽养护的条件。

步骤三：当夜晚环境气温降低，保温房内温度低于40℃时，相变储能材料释放储存的热量，维持保温房内的温度，保持32m简支梁混凝土正常的水化速率。

步骤四：待32m简支梁混凝土强度达到设计强度时，打开保温顶盖和两端保温门，保温养护工艺结束，进行下道工序操作。

实施例2：

一种用铁路混凝土预应力轨枕的太阳能加热保温养护方法，该方法用于轨枕、轨道板和管桩的养护池，主要包括下述步骤。

步骤一：在养护池的四周和底部粘贴聚氨酯保温材料，养护池内部布置太阳能加热输风管道。

步骤二：将成型好的预应力轨枕吊装入保温池内，盖上保温顶棚。

步骤三：启动测温装置，自动控温系统通过安装在保温房四角温度传感器控制温度，待预应力轨枕静停期过后，若保温池内温度低于35℃，启动太阳能加热系统，自动控温系统控制鼓风电机的转速，调节进入保温池内的空气流量，调高转速空气流量增大，保温池内温度增加，当混凝土温度高于45℃时，停止太阳能加热，利用混凝土的放热进行保温养护，多余的热量会储存在聚氨酯保温墙中的相变储能材料中，蒸汽养护温度为45℃，太阳能加热保温养护达到了蒸汽养护的条件。

步骤四：夜晚环境气温降低，保温池内温度低于40℃时，相变储能材料释放储存的热量，维持保温房内的温度，保持预应力轨枕正常的水化速率。

步骤五：待预应力轨枕混凝土强度达到设计强度时，打开保温顶盖，太阳能加热保温养护工艺结束，进行下道工序操作。

以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例作任何简单修改，等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种用于铁路混凝土预制构件的太阳能加热保温养护方法，由含有相变材料的聚氨酯保温房、太阳能加热系统和自动控温系统组成，其特征如下：

（1）聚氨酯保温房由聚氨酯保温底板、聚氨酯保温墙和聚氨酯保温顶棚组成，聚氨酯保温房可拆卸，待混凝土预制构件浇筑成型完毕后放置在保温房内，安装保温房顶棚，形成密闭的空间；

（2）保温房外侧侧面向阳面安装太阳能面板，太阳能面板上设置有直径为0.1mm的微孔，微孔间距为0.5mm，太阳能面板背后为吸风管道，气体通过微孔后被加热，进入吸风管道，吸风管道通过鼓风电机与保温箱内的输风管道相连；

（3）鼓风电机与自动控温系统相连，自动控温系统通过安装在保温房四角温度传感器控制温度，自动控温系统控制鼓风电机的转速，调节进入保温箱内的空气流量，调高转速空气流量增大，保温箱内温度增加；

（4）聚氨酯保温房由聚氨酯保温板组成，内部含有相变材料，聚氨酯保温板厚度为6cm~15cm。

2.如权利要求1所述的太阳能加热保温养护方法，聚氨酯保温板为双组分聚氨酯浆液混合发泡而成，聚氨酯浆液中内含有50%~60%的相变材料，相变材料为加入到多元醇组分的三羟甲基氨基甲烷，季戊四醇，2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇，三羟甲基丙烷与新戊二醇的一种或多种组成，相变温度为35℃~40℃。

3.如权利要求1所述的太阳能加热保温养护方法，聚氨酯保温板为双组分聚氨酯浆液混合发泡而成的硬质聚氨酯泡沫材料，泡孔的闭孔率为98%以上，保温材料密度为20kg/m³~60kg/m³，导热系数为0.02W/(m.K)，多元醇组合料中含有10%~20%的30万分子量的聚氧化乙烯多元醇。

4.如权利要求1所述的太阳能加热保温养护方法，保温房内设置输风管道，输风管道沿四周布置，上中下分三层布置，管道间距为800mm，管道直径为30mm，管道上设置排气孔，靠近鼓风电机的排气孔直径为3mm，距离鼓风电机较远处的排气孔径为5mm~7mm。

5.如权利要求1所述的太阳能加热保温养护方法，保温房内设置3个鼓风电机，每层管道上安装1个鼓风电机，鼓风电机的转速根据保温房内的温度可调。

6.如权利要求1所述的太阳能加热保温养护方法，向阳面外墙上安装太阳能面板，空气通过太阳能面板的微孔即被加热。

7.上述的铁路混凝土预制构件太阳能加热保温养护方法，通过太阳能面板实现加热，通过具有相变作用的聚氨酯保温板实现保温，上述方法可实现保温房内温度为40℃~50℃温度可调，保温时间大于48h。

8.上述的铁路混凝土预制构件太阳能加热保温养护方法，可适用于轨枕、轨道板、管片、箱梁的保温加热养护，也可适用于民用建筑预制构件的加热保温养护。