CN112706266A - 用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置及其养护方法 - Google Patents

用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置及其养护方法 Download PDF

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CN112706266A CN202011605461.3A CN202011605461A CN112706266A CN 112706266 A CN112706266 A CN 112706266A CN 202011605461 A CN202011605461 A CN 202011605461A CN 112706266 A CN112706266 A CN 112706266A
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刘雨时
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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B28B11/245—Curing concrete articles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
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    • E04G21/02—Conveying or working-up concrete or similar masses able to be heaped or cast

Abstract

用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置及其养护方法。在寒区冬季施工中，现行钢筋混凝土养护措施耗能量消耗大，经济成本高，难以匹配寒区钢筋混凝土养护，因长时间负温情况下混凝土养护温度出现波动，难以稳定，导致养护质量难以统一。本发明中模板框体的外壁上设有保温层，模板框体内设有钢筋笼，模板框体内填充有导电混凝土，当钢筋笼处于通电状态时，钢筋笼和导电混凝土形成导电钢筋混凝土结构体，导电钢筋混凝土结构体通过电压差实现对自身养护过程；养护方法为采用有限元软件建立导电钢筋混凝土结构体通电功率与养护温度间的量化关系，通过该量化关系对养护过程中养护功率的实时控制，实现对导电钢筋混凝土结构体全程加热养护过程。

Description

用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置及其养护方法
技术领域
本发明属土木工程技术领域，具体涉及一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置及其养护方法。
背景技术
在寒区冬季施工过程中，钢筋混凝土面临的最大问题就是混凝土的受冻破坏问题。钢筋混凝土强度形成需要适宜的温度和湿度，其养护温度温度越高，强度形成越快，而在冬季严寒地区，环境温度较低，新浇筑钢筋混凝土的水泥水化反应停止，强度形成受阻。若对冬季施工的钢筋混凝土结构不采取相应的保护措施，钢筋混凝土结构将会受冻破坏，极大影响其力学性能和长期服役性能。为了满足工程进度和工程质量的要求，必须采用相应的寒区冬季施工养护措施。目前寒区经常使用的冬季施工方法有材料预加热法、蓄热保温法、构件外部加热法(暖棚法、高温蒸汽加热养护)、掺防冻剂法、综合法等方法。但这些方法存在施工方法复杂、构件养护温度难以保持稳定、早期强度形成缓慢、热能利用率低、影响钢筋混凝土质量等问题，而且适用的低温范围有限，无法满足结构在长期负温或超低温度条件下的养护要求。不仅如此，这些养护方法会极大增加工程造价成本和时间成本，影响钢筋混凝土结构在冬季的正常施工。
总之，在寒区冬季施工中，钢筋混凝土的养护措施耗能大且存在安全隐患，现行养护措施难以匹配寒区冬季混凝土施工，导致混凝土养护后因温度受外界负温环境长期影响导致混凝土养护温度波动现象难以克服，使混凝土难以发展至临界抗压强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置及其养护方法，以解决上述问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置，它包括模板框体、保温层、钢筋笼和导电混凝土，所述模板框体为方形框体，模板框体的外壁上设置有保温层，模板框体内设置有钢筋笼，模板框体内填充有导电混凝土，当钢筋笼处于通电状态时，钢筋笼和导电混凝土形成导电钢筋混凝土结构体，导电钢筋混凝土结构体通过电压差实现对自身养护过程。
作为优选方案：导电钢筋混凝土结构体端角处设置有第一温度传感器，导电钢筋混凝土结构体的中心处设置有第二温度传感器。
作为优选方案：模板框体的内壁上设置有聚四氟乙烯层。
作为优选方案：所述模板框体包括顶板、底板和四个侧板，四个侧板竖直并列设置，四个侧板依次围合形成矩形框体，顶板和底板分别设置在矩形框体的顶部和底部。
利用具体实施方式一所述的一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置实现的养护方法，采用有限元软件建立导电钢筋混凝土结构体通电功率与养护温度间的量化关系，通过该量化关系对养护过程中养护功率的实时控制，实现对导电钢筋混凝土结构体在寒区冬季现场中的全程加热养护过程。
作为优选方案：采用有限元软件建立导电钢筋混凝土结构体通电功率P与养护温度T之间的关系式过程如下：
P＝hA(T-Tt)+σ·ε·A(T4-Tt 4)
上式中h导热系数是指试件自身导热系数，随着自身温度发展是一个变量；σ为玻尔兹曼常数，玻尔兹曼常数为5.67×10-8；Tt代表环境温度；ε为黑度；A为散热面积，散热面积指的是导电钢筋混凝土结构体与外界接触面积的总和；
分别获取保温层、导电钢筋混凝土结构体以及模板框体的热容、电导率、导热系数、黑度、密度、表面对流换热系数的具体值以及初始温度后，通过有限元软件的计算，得出养护过程中加载电功率与导电钢筋混凝土结构体养护之间的关系式，根据关系式指导寒区冬季施工现场的导电钢筋混凝土结构体的实时养护功率。
作为优选方案：所述养护方法包括如下步骤：
步骤一：将保温层贴合在模板框体的外壁上，将第一温度传感器和第二温度传感器分别设置在模板框体的内部，第一温度传感器预先安装在模板框体内，确保第一温度传感器到模板框体的直线距离为2～20cm，同时将第二温度传感器安装在模板框体内部的中心处；
步骤二：制备导电钢筋混凝土结构体并进行养护：
将第一温度传感器和第二温度传感器分别与温度记录仪相连接，在模板框体内预支钢筋笼并浇筑导电混凝土后形成导电钢筋混凝土结构体，通过试件通电功率与养护温度之间的关系式即刻开始对导电钢筋混凝土结构体的通电养护，利用温度记录仪得到的数据对导电钢筋混凝土结构体养护中的温度发展情况进行实时监控，在养护过程中采用恒功率交流电源对导电钢筋混凝土结构体进行恒功率模式通电养护，保证导电钢筋混凝土结构体在养护过程中通过内置通电放热组件产生的热量完全水化。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
一、本发明包括针对寒区冬季钢筋混凝土结构现场制备的养护装置以及利用该装置实现的养护方法，适用于寒地冬季里现场施工对钢筋混凝土实现持续且节能的养护过程，养护过程无需人工全程监督，养护方式具有往复循环、安全且节能的特点，确保整个养护进程中使养护钢筋混凝土始终处于稳定的养护温度，避免在超低温养护条件下试件的养护温度出现波动的现象，确保钢筋混凝土的各个位置养护均匀，确保钢筋混凝土养护后在冬季超低温条件下具有较高抗压强度，有利于提高冬季施工的质量，降低冬季现场施工的成本。
二、本发明中通过钢筋笼和导电混凝土通电配合实现对混凝土自身全面且内外养护效果统一的养护过程。钢筋笼根据结构设计的要求，不但实现自身与导电混凝土配合实现建筑构件的基本性能的同时，还能够在养护阶段预先实现作为一个电极连接到火线上的作用，导电混凝土作为一个整体连接到零线上，利用通电过程中存在的电压差实现对导电混凝土结构的通电养护，无需另设发热组件，节省养护成本，还能够确保养护过程中对混凝土内部构造以及外部形状不受破坏，确保其完整性。
三、本发明中的养护方法能够有效养护寒区冬季施工的钢筋混凝土结构，借助混凝土已有钢筋，直接节省了养护发热件另置的成本，钢筋具有良好的导电性能，钢筋混凝土结构整体电阻率较低，而且具有良好的热学性能。通电养护所需设备成本较低，过程操作简单，适用于施工现场。
四、当通过对钢筋笼和导点混凝土通电以实现对导电钢筋混凝土结构体加热时，电热之间的转换关系能够保证电功率与养护温度之间的强关联性，使得结构内部养护温度发展可控可调。在养护过程中，采用30W通电功率保证结构养护温度稳定在60℃，养护龄期设置为三天，到达养护龄期即结束通电过程。此时结构拥有超高性能。该方法在初始养护阶段温度较低，后期养护温度虽然较高，根据施工需要安排人员工期，避免了人员需要实时监控的问题，而聚四氟乙烯涂层具有耐高温的特性也避免了引发火灾的弊端。
五、本发明中的养护方法能够有效指导养护装置的实际养护指标，即通过通电功率与养护温度的关系计算得到指导养护装置通电功率的启示，使养护效果全面均匀，无需另行配合复杂的机械结构。
六、通过在施工现场试验可知，本发明适用于寒区冬季钢筋混凝土结构施工的养护，尤其适用于温度极低的环境中(-20～-50℃)，以能够适用于寒区冬季的较长时间，延长在寒区冬季可施工的天数，且在低温施工中对混凝土的养护效果更为均匀显著，确保施工质量。
附图说明
图1是在养护装置中各个温度传感器分布位置的立体结构示意图；
图2是养护装置的主视结构示意图；
图3是图2中A-A处的剖面结构示意图；
图4是养护装置的主视结构剖面示意图；
图5是图2中B-B处的剖面结构示意图；
图6是钢筋混凝土的端角处和内部中心温度变化情况的曲线图。
图中，1-模板层；1-1-顶板；1-2-底板；1-3-侧板；2-保温层；3-导电混凝土；4-第一温度传感器；5-第二温度传感器；6-测温仪；7-钢筋笼；8-钢筋混凝土结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式包括包括模板框体1、保温层2、钢筋笼7和导电混凝土3，所述模板框体1为方形框体，模板框体1的外壁上设置有保温层2，模板框体1内设置有钢筋笼7，模板框体1内填充有导电混凝土3，当钢筋笼7处于通电状态时，钢筋笼7和导电混凝土3形成导电钢筋混凝土结构体8，导电钢筋混凝土结构体8通过电压差实现对自身养护过程。
本实施方式中所述模板框体1包括顶板1-1、底板1-2和四个侧板1-3，四个侧板1-3竖直并列设置，四个侧板1-3依次围合形成矩形框体，顶板1-1和底板1-2分别设置在矩形框体的顶部和底部。
具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，导电钢筋混凝土结构体8端角处设置有第一温度传感器4，导电钢筋混凝土结构体8的中心处设置有第二温度传感器5。
具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，模板框体1的内壁上设置有聚四氟乙烯层。聚四氟乙烯层起到对模板框体1中热量集中的区域实现全面的防火效果，确保养护装置使用过程中的持久安全性能。
具体实施方式四：结合图1、图2、图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式中的养护方法采用有限元软件建立导电钢筋混凝土结构体8通电功率与养护温度间的量化关系，通过该量化关系对养护过程中养护功率的实时控制，实现对导电钢筋混凝土结构体8在寒区冬季现场中的全程加热养护过程。
采用有限元软件建立导电钢筋混凝土结构体8通电功率P与养护温度T之间的关系式过程如下：
P＝hA(T-Tt)+σ·ε·A(T4-Tt 4)
上式中h导热系数是指试件自身导热系数，随着自身温度发展是一个变量；σ为玻尔兹曼常数，玻尔兹曼常数为5.67×10-8；Tt代表环境温度；ε为黑度；A为散热面积，散热面积指的是导电钢筋混凝土结构体8与外界接触面积的总和；
分别获取保温层2、导电钢筋混凝土结构体8以及模板框体1的热容、电导率、导热系数、黑度、密度、表面对流换热系数的具体值以及初始温度后，通过有限元软件的计算，得出养护过程中加载电功率与导电钢筋混凝土结构体8养护之间的关系式，根据关系式指导寒区冬季施工现场的导电钢筋混凝土结构体8的实时养护功率。
进一步的，获取保温层2、导电钢筋混凝土结构体8以及模板框体1的热容、电导率、导热系数、黑度、密度、表面对流换热系数的具体值以及初始温度的操作过程与现有热容、电导率、导热系数、黑度、密度、表面对流换热系数的具体值以及初始温度数值的获取过程相同。
进一步的，通过采用有限元软件建立导电钢筋混凝土结构体8通电功率P与养护温度T之间的关系式后，在施工现场的具体养护操作的步骤如下：
步骤一：将保温层2贴合在模板框体1的外壁上，将第一温度传感器4和第二温度传感器5分别设置在模板框体1的内部，第一温度传感器4预先安装在模板框体1内，确保第一温度传感器4到模板框体1的直线距离为2～20cm，同时将第二温度传感器5安装在模板框体1内部的中心处；
步骤二：制备导电钢筋混凝土结构体8并进行养护：
将第一温度传感器4和第二温度传感器5分别与温度记录仪6相连接，在模板框体1内预支钢筋笼7并浇筑导电混凝土3后形成导电钢筋混凝土结构体8，通过试件通电功率与养护温度之间的关系式即刻开始对导电钢筋混凝土结构体8的通电养护，利用温度记录仪6得到的数据对导电钢筋混凝土结构体8养护中的温度发展情况进行实时监控，在养护过程中采用恒功率交流电源对导电钢筋混凝土结构体8进行恒功率模式通电养护，保证导电钢筋混凝土结构体8在养护过程中通过内置通电放热组件产生的热量完全水化。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，本实施方式以钢筋混凝土柱为例进行说明，养护装置包括模板框1和保温层2，所述模板框包括顶板1-1、底板1-2和四个侧板1-3，四个侧板1-3竖直并列设置，四个侧板1-3依次围合形成矩形框体，矩形框体内布置钢筋笼7填充有导电混凝土3，顶板1-1和底板1-2分别水平设置在矩形框体的顶部和底部，模板框的外壁上设置有保温层2；
本发明中的导电混凝土3为掺有导电填料的混凝土，导电填料包括并不限于碳纤维，碳纳米纤维，碳纳米管，石墨烯，炭黑，钢纤维，超细不锈钢纤维以上一种或几种的组合。
本发明中钢筋笼整体作为一个电极连接到火线上，导电混凝土3作为一个整体连接到零线上，利用通电过程中存在的电压差实现对导电钢筋混凝土结构体8的通电养护。导电混凝土3浇筑在模板框1内后，保证钢筋笼7外围同样浇筑有一层5cm左右的导电混凝土层。在通电过程中，保证导电混凝土3的电阻低于最下层导电混凝土层与地面接触的接地电阻为30欧～50欧，此时即可保证通电过程中导电混凝土3在钢筋笼7通电作用下的均匀发热效果。
图1示意了模板框体1、保温层2和导电钢筋混凝土结构体8之间的相对位置，第一温度传感器4的最佳设置位置是导电钢筋混凝土结构体8的端角浅层处，导电钢筋混凝土结构体8浅层处指的是导电钢筋混凝土结构体8的浅表层，其距离结构表面2～20cm，第二传感器5的最优设置位置为导电钢筋混凝土结构体8的中心处。第一温度传感器4、第二温度传感器5配合设置有测温仪6，第一温度传感器4和第二温度传感器5分别与测温仪6相连接，各个温度传感器4与测温仪6相互配合的过程与现有技术相同。
进一步的，模板框体1，保温层2和导电钢筋混凝土结构体8之间的配置关系如下：
模板框体1为等厚度框体，模板框体1最优选取为木模板，对其表面涂覆一层聚四氟乙烯涂层，模板框体1的厚度为2cm。
保温层2为挤塑苯板、棉被、气泡膜或其他现有保温材料制成的层体。保温层2的厚度与木模板的厚度相等或比木模板厚度小1cm，该厚度设置既起到保温效果，维持导电钢筋混凝土结构体8在生热过程中生成的热量不被耗散，还确保了保温材料的用量，减少浪费。
进一步的，导电钢筋混凝土结构体8的尺寸为400mm×400mm×1000mm。
具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式五的进一步限定，本实施方式中由于模板框体1为木质框体，自身不导电，且内表面涂覆有聚四氟乙烯绝热层，不必担心电极面积过大可能会造成的危险。
本实施方式中保温层2为挤塑苯板、棉被、气泡膜或其他现有保温材料制成的层体。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式五或六的进一步限定，钢筋混凝土柱结构体8中混凝土3选用C60混凝土。钢筋笼7为纵筋，本实施方式中未提及的其他钢筋布置方式为现有技术相同。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六或七的进一步限定，本实施方式中导电钢筋混凝土结构体8在寒区冬季超低温条件下现场采用通电养护方法养三天，养护温度设置在60℃，到达养护龄期后检测导电钢筋混凝土结构体8的抗压强度。
具体实施方式九：本实施方式为具体实施方式八进一步限定，本实施方式中的养护方法如下：
步骤一：根据寒区冬季施工中对导电钢筋混凝土结构体8养护温度的要求计算出在超低温条件下试件的养护电功率加载制度；
步骤二：将保温层2设置在模板框体1外，将第一温度传感器4设置在导电钢筋混凝土结构体8端角处，将第二温度传感器5设置在模板框体1的中心位置处；
步骤四：浇筑导电钢筋混凝土结构体8并开始通电养护；
将第一温度传感器4、第二温度传感器5与温度记录仪6相连接，在模板框内浇筑导电钢筋混凝土结构体8，采用可以及时反馈导电钢筋混凝土结构体8电学参数(电压，电流，电阻)信息的交流恒功率电源对试件进行恒功率通电。结构在养护过程中电阻处于不停波动状态，电源能够保证根据导电钢筋混凝土结构体8的电学参数及时调整输出电压，进而满足导电钢筋混凝土结构体8的恒功率通电养护，保证试件发热过程持续可控。
进一步的，通电功率与养护温度之间的关系如下：
P＝hA(T-Tt)+σ·ε·A(T4-Tt 4)
公式一中h导热系数是指试件自身导热系数，随着自身温度发展是一个变量，σ玻尔兹曼常数与ε黑度是辐射散热相关参数，为固定值，具体为5.67×10-8。A散热面积指的是试件与外界接触的面积。
获取钢筋混凝土结构，模板框以及保温层的比热容，导热系数，初始温度和密度，电导率，对环境温度实时监控后，结合养护钢筋混凝土结构所需的温度要求，通过有限元软件的计算，得到对应的加载功率制度。
具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式九进一步限定，本实施方式能够通过对钢筋笼7通电以此使导电钢筋混凝土结构体8自生热以适应不同的低温环境，易于施工质量控制。通电功率具体设定是基于有限元基本理论，通过测量保温层2、导电钢筋混凝土结构体8以及模板框体1的电学参数和热性质(主要是热容，电导率，导热系数，黑度，密度等参数)，表面对流换热系数，各部分初始温度，及设计的养护时间和功率加载制度，利用公式二和公式三：
公式二：
Figure BDA0002871780740000101
公式三：
Figure BDA0002871780740000102
即可得到养护期间热平衡方程的建立，其中其中[K]为传导矩阵，包括导热系数、对流系数及辐射率的形状系数(本试验中辐射率的形状系数忽略不计)；[C]为比热矩阵，考虑系统内能的增加；{T}为节点温度向量；
Figure BDA0002871780740000103
为温度对时间的导数；{Q}为节点热流率向量。保温层2、钢筋笼7、导电混凝土3以及模板框体1的热性质的各个指标如下表，其中保温层2为挤塑苯板：
比热容(J/kg·K) 导热系数(W/(m·K) 密度(kg/m<sup>3</sup>)
导电混凝土 975 1.321 2480
钢筋笼 460 52.34 7850
模板框体 2410 0.130 450
保温层 1530 0.042 27
考虑到寒区超低温条件下的现场制备过程，钢筋笼7、导电混凝土3、模板框体1以及挤塑苯板初始温度设为-20℃，通过有限元软件分析得到，为了保证导电钢筋混凝土结构体8的养护温度达到60℃，电功率设置为30W。
具体实施方式十一：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八、九或十的进一步限定，采用的恒功率交流电源为了设置恒功率交流电源，其内部包含电流和电压传感器能够实时读取欧姆热养护过程中结构的电流和电压，在此基础上保证结构稳定的养护电功率即可，能够保证导电钢筋混凝土结构体8在养护三天内的养护功率为30W。恒功率交流电源为现有产品，其功率控制过程与现有技术相同。
结合本发明的有益效果说明以下实施例：
结合图6说明本实施例：对钢筋混凝土结构在-20℃的外界环境下进行养护，将热电偶预埋在导电钢筋混凝土结构体8的中心和端角处，以对养护过程中试件的养护温度发展规律进行实时监控。导电钢筋混凝土结构体8的尺寸为400mm×400mm×1000mm。新拌钢筋混凝土转入-20℃冷库中，采用恒功率交流电源对试件进行恒功率通电养护，通电功率稳定在30W保证60℃的试件养护温度。
在三天养护过后，通过双轴切割机对将导电钢筋混凝土结构体8切割成标准尺寸混凝土试样用于测量其抗压强度。通过测温仪6记录导电钢筋混凝土结构体8内部温度随时间变化的情况，最终测得经过三天养护的导电钢筋混凝土结构体8的抗压强度为47.6MPa。从图6中能够看到，在三天养护过程中，导电钢筋混凝土结构体8的养护温度稳定在60℃，这足以保证导电钢筋混凝土结构体8进行正常的水化作用。养护过后测量得到的混凝土3的抗压强度超过远大于其抗冻临界强度，说明本发明的可靠性。
综上，作为一种在寒区超低温条件冬季施工超快速制备钢筋混凝土结构的装置和方法，本发明利用钢筋笼7在导电混凝土3内部导电使导电钢筋混凝土结构体8生热，实现对其自身全面均匀的养护过程，在养护之前时，采用有限元分析软件提前根据导电钢筋混凝土结构体8的形状设计好试件的功率加载制度，保证其养护温度制度的顺利进行。模板框体1外面覆盖一层保温层2，直接放在负温环境中进行养护，并通过在导电混凝土3内部预埋热电偶来检测导电钢筋混凝土结构体8内部温度，通常导电钢筋混凝土结构体8角落处温度低于内部温度。通过检测导电钢筋混凝土结构体8角落温度来对确定养护过程中结构的发热均匀性。在养护三天过后，通过测量导电混凝土3的抗压强度来评定其养护效果。本发明通过多次样品试验结果可知，本发明对寒区冬季施工中钢筋混凝土的养护效果均匀稳定，对钢筋混凝土结构及构件的现场施工养护工作具有指导意义。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置，其特征在于：它包括模板框体(1)、保温层(2)、钢筋笼(7)和导电混凝土(3)，所述模板框体(1)为方形框体，模板框体(1)的外壁上设置有保温层(2)，模板框体(1)内设置有钢筋笼(7)，模板框体(1)内填充有导电混凝土(3)，当钢筋笼(7)处于通电状态时，钢筋笼(7)和导电混凝土(3)形成导电钢筋混凝土结构体(8)，导电钢筋混凝土结构体(8)通过电压差实现对自身养护过程。
2.根据权利要求1所述的一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置，其特征在于：导电钢筋混凝土结构体(8)端角处设置有第一温度传感器(4)，导电钢筋混凝土结构体(8)的中心处设置有第二温度传感器(5)。
3.根据权利要求1所述的一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置，其特征在于：模板框体(1)的内壁上设置有聚四氟乙烯层。
4.根据权利要求1或6所述的一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置，其特征在于：所述模板框体(1)包括顶板(1-1)、底板(1-2)和四个侧板(1-3)，四个侧板(1-3)竖直并列设置，四个侧板(1-3)依次围合形成矩形框体，顶板(1-1)和底板(1-2)分别设置在矩形框体的顶部和底部。
5.利用权利要求1所述的一种用于寒区冬季施工的钢筋混凝土自养护装置实现的养护方法，其特征在于：采用有限元软件建立导电钢筋混凝土结构体(8)通电功率与养护温度间的量化关系，通过该量化关系对养护过程中养护功率的实时控制，实现对导电钢筋混凝土结构体(8)在寒区冬季现场中的全程加热养护过程。
6.根据权利要求7所述的养护方法，其特征在于：采用有限元软件建立导电钢筋混凝土结构体(8)通电功率P与养护温度T之间的关系式过程如下：
P＝hA(T-Tt)+σ·ε·A(T4-Tt 4)
上式中h导热系数是指试件自身导热系数，随着自身温度发展是一个变量；σ为玻尔兹曼常数，玻尔兹曼常数为5.67×10-8；Tt代表环境温度；ε为黑度；A为散热面积，散热面积指的是导电钢筋混凝土结构体(8)与外界接触面积的总和；
分别获取保温层(2)、导电钢筋混凝土结构体(8)以及模板框体(1)的热容、电导率、导热系数、黑度、密度、表面对流换热系数的具体值以及初始温度后，通过有限元软件的计算，得出养护过程中加载电功率与导电钢筋混凝土结构体(8)养护之间的关系式，根据关系式指导寒区冬季施工现场的导电钢筋混凝土结构体(8)的实时养护功率。
7.根据权利要求8或9所述的养护方法，其特征在于：所述养护方法包括如下步骤：
步骤一：将保温层(2)贴合在模板框体(1)的外壁上，将第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)分别设置在模板框体(1)的内部，第一温度传感器(4)预先安装在模板框体(1)内，确保第一温度传感器(4)到模板框体(1)的直线距离为2～20cm，同时将第二温度传感器(5)安装在模板框体(1)内部的中心处；
步骤二：制备导电钢筋混凝土结构体(8)并进行养护：
将第一温度传感器(4)和第二温度传感器(5)分别与温度记录仪(6)相连接，在模板框体(1)内预支钢筋笼(7)并浇筑导电混凝土(3)后形成导电钢筋混凝土结构体(8)，通过试件通电功率与养护温度之间的关系式即刻开始对导电钢筋混凝土结构体(8)的通电养护，利用温度记录仪(6)得到的数据对导电钢筋混凝土结构体(8)养护中的温度发展情况进行实时监控，在养护过程中采用恒功率交流电源对导电钢筋混凝土结构体(8)进行恒功率模式通电养护，保证导电钢筋混凝土结构体(8)在养护过程中通过内置通电放热组件产生的热量完全水化。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114278107A (zh) * 2022-03-08 2022-04-05 河北工业大学 负温环境混凝土结构电激养护方法及其养护设备
CN115095172A (zh) * 2022-06-22 2022-09-23 中交四航工程研究院有限公司 一种混凝土结构冬期养护温度控制系统及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103171041A (zh) * 2013-04-09 2013-06-26 中建三局第二建设工程有限责任公司 一种冬季混凝土电加热带辅助养护方法
CN203462381U (zh) * 2013-09-09 2014-03-05 长沙学院 导电混凝土层公路
CN206570693U (zh) * 2017-02-16 2017-10-20 安徽省交通控股集团有限公司 一种用于桥面融冰铺装结构的装配式钢筋网架装置
CN108437176A (zh) * 2018-01-30 2018-08-24 广州三川控制系统工程设备有限公司 一种用于钢筋混凝土构件生产的高频电流加热养护方法
CN109940751A (zh) * 2019-05-14 2019-06-28 哈尔滨工业大学 一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置及其养护方法
CN110230260A (zh) * 2019-05-08 2019-09-13 中国水利水电第九工程局有限公司 一种寒冷冬季钢筋混凝土工程施工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103171041A (zh) * 2013-04-09 2013-06-26 中建三局第二建设工程有限责任公司 一种冬季混凝土电加热带辅助养护方法
CN203462381U (zh) * 2013-09-09 2014-03-05 长沙学院 导电混凝土层公路
CN206570693U (zh) * 2017-02-16 2017-10-20 安徽省交通控股集团有限公司 一种用于桥面融冰铺装结构的装配式钢筋网架装置
CN108437176A (zh) * 2018-01-30 2018-08-24 广州三川控制系统工程设备有限公司 一种用于钢筋混凝土构件生产的高频电流加热养护方法
CN110230260A (zh) * 2019-05-08 2019-09-13 中国水利水电第九工程局有限公司 一种寒冷冬季钢筋混凝土工程施工方法
CN109940751A (zh) * 2019-05-14 2019-06-28 哈尔滨工业大学 一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置及其养护方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
田伟辰: "碳纤维增强高性能混凝土电致固化性能研究", 《工程科技I辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114278107A (zh) * 2022-03-08 2022-04-05 河北工业大学 负温环境混凝土结构电激养护方法及其养护设备
CN114278107B (zh) * 2022-03-08 2022-05-17 河北工业大学 负温环境混凝土结构电激养护方法及其养护设备
CN115095172A (zh) * 2022-06-22 2022-09-23 中交四航工程研究院有限公司 一种混凝土结构冬期养护温度控制系统及方法
CN115095172B (zh) * 2022-06-22 2023-08-04 中交四航工程研究院有限公司 一种混凝土结构冬期养护温度控制系统及方法

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