冬季砼施工規(guī)范

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22 5 混凝土工程 22 5 1 基本要求 1 混凝土工程的冬期施工 要從施工期間的氣溫情況 工程特點(diǎn)和施工條 件出發(fā) 在保證質(zhì)量 加快進(jìn)度 節(jié)約能源 降低成本的前提下 選擇適宜的 冬期施工措施 2 新澆筑的混凝土如果遭凍 拌合水凍結(jié)成冰 水結(jié)成冰后的體積增加約 9 同時(shí)水泥的水化作用也停止進(jìn)行 在恢復(fù)正溫養(yǎng)護(hù)以后 會(huì)使水泥漿體中 的孔隙率比正常凝結(jié)的混凝土顯著增加 從而使混凝土的各項(xiàng)物理力學(xué)性能全 面下降 如抗壓強(qiáng)度約損失 50 抗?jié)B等級(jí)降低為零 混凝土與鋼筋的粘結(jié)力 也有大幅度的降低 因此遭受過(guò)凍害的混凝土不僅力學(xué)強(qiáng)度降低 而且耐久性 能嚴(yán)重劣化 如在施工時(shí)增加混凝土中的水泥用量提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí) 雖 然抗壓強(qiáng)度可以相應(yīng)增加 但耐久性仍得不到改善 因此從保證混凝土工程全 面質(zhì)量出發(fā) 在冬期施工中必須防止混凝土在硬化初期遭受凍害 并盡早獲得 強(qiáng)度 3 混凝土的溫度降至 0 前 其抗壓強(qiáng)度不得低于抗凍臨界強(qiáng)度 抗凍臨界強(qiáng)度規(guī)定如下 硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制的混凝土 為設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 的 30 礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土 為設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的 40 但 C10 及 C10 以下的混凝土 不得低于 5 0N mm2 如施工需要提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)時(shí) 應(yīng)按提高后的強(qiáng)度等級(jí)確定 4 冬期施工的混凝土 為了縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間 一般應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通 硅酸鹽水泥 用蒸汽直接養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r 應(yīng)選用礦渣硅酸鹽水泥 水泥的強(qiáng)度 等級(jí)不宜低于 42 5 每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于 300kg 水灰比不 應(yīng)大于 0 60 并加入早強(qiáng)劑 5 為了減少凍害 應(yīng)將配合比中的用水量降低至最低限度 辦法是 控制 坍落度 加入減水劑 優(yōu)先選用高效減水劑 6 為了防止鋼筋銹蝕 在鋼筋混凝土中 氯鹽摻量不得超過(guò)水泥重量的 1 按無(wú)水狀態(tài)計(jì)算 摻氯鹽的混凝土必須振搗密實(shí) 且不宜采用蒸汽養(yǎng)護(hù) 在下列情況下 不得在鋼筋混凝土中摻用氯鹽 1 在高濕度空氣環(huán)境中使用的結(jié)構(gòu) 排出大量蒸汽的車間 澡堂 洗衣 房和經(jīng)常處于空氣相對(duì)濕度大于 80 的房間以及有頂蓋的鋼筋混凝土蓄水池 等 2 處于水位升降部位的結(jié)構(gòu) 3 露天結(jié)構(gòu)或經(jīng)常受水淋的結(jié)構(gòu) 4 有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結(jié)構(gòu) 以及有外露鋼筋預(yù)埋件而無(wú)防 護(hù)措施的結(jié)構(gòu) 5 與含有酸 堿或硫酸鹽等侵蝕性介質(zhì)相接觸的結(jié)構(gòu) 6 使用過(guò)程中經(jīng)常處于環(huán)境溫度為 60 以上的結(jié)構(gòu) 7 使用冷拉鋼筋或冷拔低碳鋼絲的結(jié)構(gòu) 8 薄壁結(jié)構(gòu) 中或重級(jí)工作制吊車梁 屋架 落錘或鍛錘基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu) 9 電解車間和直接靠近直流電源的結(jié)構(gòu) 10 直接靠近高壓電源 發(fā)電站 變電所 的結(jié)構(gòu) 11 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 素混凝土中氯鹽摻量不得大于水泥重量的 3 7 摻有尿素的混凝土 在自然干燥過(guò)程中 會(huì)在表面析出白色結(jié)晶物 影 響美觀 因此尿素?fù)搅坎坏贸^(guò)水泥重的 4 摻有尿素的混凝土在封閉環(huán)境中 會(huì)散發(fā)出刺鼻臭味 影響人體健康 因此不能用于整體現(xiàn)澆的剪力墻結(jié)構(gòu)或樓 蓋結(jié)構(gòu) 8 整體澆筑的結(jié)構(gòu) 采用蒸汽加熱養(yǎng)護(hù)時(shí) 混凝土的升溫和降溫速度 不 得超過(guò)表 22 27 的規(guī)定 混凝土的升溫降溫速度 表 22 27 表面系數(shù) 升溫速度 h 降溫速度 h 6 15 10 6 10 5 注 1 表面系數(shù)系指結(jié)構(gòu)冷卻的表面積 m2 與結(jié)構(gòu)全部體積 m3 的比值 2 厚大體積的混凝土 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定 9 用蒸汽直接加熱養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r 當(dāng)采用普通硅酸鹽水泥時(shí) 混凝土的溫 度不超過(guò) 80 當(dāng)采用礦渣硅酸鹽水泥時(shí) 可提高到 85 電熱養(yǎng)護(hù)混凝土的溫度 應(yīng)符合表 22 28 的規(guī)定 電熱養(yǎng)護(hù)混凝土的最高允許溫度 表 22 28 表面系數(shù)水泥強(qiáng)度等級(jí) 10 10 15 15 32 5 70 50 45 42 5 40 40 35 10 模板和保溫層 應(yīng)在混凝土冷卻到 5 后方可拆除 當(dāng)混凝土與外界 溫差大于 20 時(shí) 拆模后的混凝土表面 應(yīng)臨時(shí)覆蓋 使其緩慢冷卻 11 未完全冷卻的混凝土有較高的脆性 所以結(jié)構(gòu)在冷卻前不得遭受沖擊 荷載或動(dòng)力荷載的作用 12 冬期施工期間 施工單位應(yīng)與氣象部門保持密切聯(lián)系 隨時(shí)掌握天氣 預(yù)報(bào)和寒潮 大風(fēng)警報(bào) 以便及時(shí)采取防護(hù)措施 22 5 2 混凝土的拌制 1 混凝土原材料加熱應(yīng)優(yōu)先采用加熱水的方法 當(dāng)加熱水仍不能滿足要求 時(shí) 再對(duì)骨料進(jìn)行加熱 水 骨料加熱的溫度一般不得超過(guò)表 22 29 的規(guī)定 若達(dá)到規(guī)定溫度后仍不能滿足要求時(shí) 水的加熱溫度可提高到 100 但水泥 不得與 80 以上熱水直接接觸 投料時(shí)應(yīng)先投入骨料和水 最后才投入水泥 拌合水及骨料最高溫度 表 22 29 水泥種類 拌合水 骨料 強(qiáng)度等級(jí)小于 52 5 的普通硅酸鹽水泥 礦渣硅酸鹽水泥 80 60 強(qiáng)度等級(jí)等于及大于 52 5 的硅酸鹽水泥 普通硅酸鹽水泥 60 40 2 水和骨料可根據(jù)工地具體情況選擇加熱方法 但骨料不得在鋼板上灼炒 水泥應(yīng)儲(chǔ)存在暖棚內(nèi) 不得直接加熱 3 骨料必須清潔 不得含有冰雪和凍塊 以及易凍裂的物質(zhì) 在摻有含鉀 鈉離子的外加劑時(shí) 不得使用活性骨料或混有活性材料的骨料 4 拌制摻外加劑的混凝土?xí)r 如外加劑為粉劑 可按要求摻量直接撒在水 泥上面和水泥同時(shí)投入 如外加劑為液體 使用時(shí)應(yīng)先配制成規(guī)定濃度溶液 然后根據(jù)使用要求 用規(guī)定濃度溶液再配制成施工溶液 各溶液要分別置于有 明顯標(biāo)志的容器內(nèi) 不得混淆 每班使用的外加劑溶液應(yīng)一次配成 5 嚴(yán)格控制混凝土水灰比 由骨料帶入的水分及外加劑溶液中的水分均應(yīng) 從拌合水中扣除 6 拌制摻有外加劑的混凝土?xí)r 攪拌時(shí)間應(yīng)取常溫?cái)嚢钑r(shí)間的 1 5 倍 7 混凝土拌合物的出機(jī)溫度不宜低于 10 入模溫度不得低于 5 8 混凝土拌合物的理論溫度 可按下式計(jì)算 T0 0 9 m ceTce m saTsa m gTg 4 2T w m w w samsa w gmg c 1 w samsaTsa w gmgTg c 2 w mmsa w gmg 4 2mw 0 9 m ce m sa m g 22 10 式中 T0 混凝土拌合物溫度 mw m ce m sa m g 水 水泥 砂 石的用量 kg Tw T ce T sa T g 水 水泥 砂 石的溫度 wsa w g 砂 石的含水率 c1 c 2 水的比熱容 kJ kg K 及冰的溶解熱 kJ kg 當(dāng)骨料溫度 0 時(shí) c 1 4 2 c 2 0 0 時(shí) c 1 2 1 c 2 335 9 混凝土拌合物的出機(jī)溫度 可按下式計(jì)算 T1 T 0 0 16 T 0 T i 22 11 式中 T1 混凝土拌合物出機(jī)溫度 Ti 攪拌機(jī)棚內(nèi)溫度 22 5 3 混凝土的運(yùn)輸和澆筑 1 冬期施工運(yùn)輸混凝土拌合物 應(yīng)使熱量損失盡量減少 可采取下列措施 1 正確選擇放置攪拌機(jī)的地點(diǎn) 盡量縮短運(yùn)距 選擇最佳的運(yùn)輸路線 2 正確選擇運(yùn)輸容器的形式 大小和保溫材料 3 盡量減少裝卸次數(shù)并合理組織裝入 運(yùn)輸和卸出混凝土的工作 2 混凝土在澆筑前 應(yīng)清除模板和鋼筋上的冰雪和污垢 裝運(yùn)拌合物的容 器應(yīng)有保溫措施 3 混凝土拌合物經(jīng)運(yùn)輸?shù)綕仓r(shí)的溫度 可按下式計(jì)算 T2 T 1 tt 0 032n T 1 T a 22 12 式中 T2 混凝土拌合物經(jīng)運(yùn)輸?shù)綕仓r(shí)溫度 tt 混凝土拌合物自運(yùn)輸?shù)綕仓r(shí)的時(shí)間 h n 混凝土拌合物轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù) Ta 混凝土拌合物運(yùn)輸時(shí)環(huán)境溫度 溫度損失系數(shù) h 1 當(dāng)用混凝土攪拌車輸送時(shí) 0 25 當(dāng)用開(kāi)敞式大型自卸汽車時(shí) 0 20 當(dāng)用開(kāi)敞式小型自卸汽車時(shí) 0 30 當(dāng)用封閉式自卸汽車時(shí) 0 1 當(dāng)用手推車時(shí) 0 500 4 考慮模板和鋼筋的吸熱影響 混凝土澆筑成型完成時(shí)的溫度 可按下式 計(jì)算 22 13 sfcmCTTmC 23 式中 T3 考慮模板和鋼筋吸熱影響 混凝土成型完成時(shí)的溫度 Cc C f C s 混凝土 模板 鋼筋的比熱容 kJ kg K 混凝土取 1kJ kg K 鋼材取 0 48kJ kg K mc 每立方米混凝土重量 kg mf m s 與每立方米混凝土相接觸的模板 鋼筋重量 kg Tf Ts 模板 鋼筋的溫度 未預(yù)熱者可采用當(dāng)時(shí)的環(huán)境氣溫 例 設(shè)每立方米混凝土中的材料用量為 水 150kg 水泥 300kg 砂 600kg 石 1350kg 材料溫度為 水 70 水泥 5 砂 40 石 3 砂含 水率 5 石含水率 2 攪拌棚內(nèi)溫度為 5 混凝土拌合物用人力手推車運(yùn) 輸 倒運(yùn)共 2 次 運(yùn)輸和成型共歷時(shí) 0 5h 當(dāng)時(shí)氣溫 5 與每立方米混凝土 相接觸的鋼模板和鋼筋共重 450kg 并未預(yù)熱 試計(jì)算混凝土澆筑完畢后的溫 度 解 混凝土拌合物的理論溫度 T0 0 9 300 5 600 40 1350 5 4 2 70 150 0 05 600 0 02 1350 4 2 0 05 600 40 2 1 0 02 1350 3 330 0 02 1350 4 2 150 0 9 300 600 1350 15 1 混凝土從攪拌機(jī)中傾出時(shí)的溫度 T1 15 1 0 16 15 1 5 13 5 混凝土經(jīng)運(yùn)輸成型后的溫度 T2 13 5 0 5 0 5 0 032 2 13 5 5 7 7 混凝土因鋼模板和鋼筋吸熱后的溫度 T3 2400 1 7 7 450 0 48 5 2400 1 450 0 48 6 6 混凝土澆筑完畢后的溫度為 6 6 5 冬期不得在強(qiáng)凍脹性地基土上澆筑混凝土 在弱凍脹性地基土上澆筑時(shí) 基土應(yīng)進(jìn)行保溫 以免遭凍 6 用人工加熱養(yǎng)護(hù)的整體式結(jié)構(gòu) 其澆筑程序及施工縫的設(shè)置 應(yīng)能防止 產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力 如混凝土的加熱溫度超過(guò) 40 時(shí) 可采取以下措施 1 支承在已澆筑完畢的厚大結(jié)構(gòu)上的梁 應(yīng)用鋼板制成的墊板將梁與厚 大結(jié)構(gòu)隔開(kāi) 使梁在加熱和冷卻時(shí)可以自由伸縮 2 如梁不能按 1 所述方法進(jìn)行澆筑 而在設(shè)計(jì)中又未考慮到附加溫 度應(yīng)力時(shí) 則梁的混凝土澆筑與加熱應(yīng)分段進(jìn)行 段之間的間隔長(zhǎng)度不應(yīng)小于 1 8 梁的跨度 也不得小于 0 7m 間斷處應(yīng)在已澆筑的混凝土冷卻至 15 以下 時(shí) 才可用混凝土填實(shí)并加熱養(yǎng)護(hù) 3 與支座不做剛性連接的連接梁 應(yīng)在長(zhǎng)度不超過(guò) 20m 的段落上同時(shí) 加熱 4 多跨剛架的連續(xù)橫梁 如剛架支柱的高度與橫梁截面高度之比小于 15 時(shí) 應(yīng)按 2 所規(guī)定的方法澆筑和加熱混凝土 當(dāng)剛架的跨度 8m 時(shí) 應(yīng) 每隔兩個(gè)跨度留出間斷處 當(dāng)剛架的跨度 8m 時(shí) 應(yīng)每隔一個(gè)跨度留出間斷處 5 與小跨度的大型橫梁相連的高柱 應(yīng)按同一高度進(jìn)行混凝土的澆筑和 加熱 否則在柱子之間的橫梁上留出間斷處 6 互相平行又彼此間以剛性連接的梁 在同一柱上又與柱剛性連接的兩 根吊車梁 應(yīng)同時(shí)進(jìn)行加熱 7 澆筑和加熱肋形樓板時(shí) 應(yīng)按 2 和 4 規(guī)定進(jìn)行 在縱向和橫向 兩個(gè)方向留在間斷處 梁與板應(yīng)同時(shí)進(jìn)行澆筑和加熱養(yǎng)護(hù) 7 澆筑基礎(chǔ)大體積混凝土?xí)r 施工前要對(duì)地基進(jìn)行保溫以防止凍脹 新拌 混凝土的入模溫度以 7 12 為宜 混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度之差不得超過(guò) 20 必要時(shí)應(yīng)做保溫覆蓋 8 澆筑裝配式結(jié)構(gòu)接頭的混凝土 或砂漿 應(yīng)先將結(jié)合處的表面加熱到正 溫 澆筑后的接頭混凝土 或砂漿 在溫度不超過(guò) 45 的條件下 應(yīng)養(yǎng)護(hù)至設(shè) 計(jì)要求強(qiáng)度 當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí) 其強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的 75 9 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在進(jìn)行孔道和立縫的灌漿前 澆灌部位的混凝土須經(jīng) 預(yù)熱 并宜采用熱的水泥漿 砂漿或混凝土 澆灌后在正溫下養(yǎng)護(hù)到強(qiáng)度不低 于 15N mm2 22 5 4 混凝土強(qiáng)度估算 1 在冬期施工中 需要及時(shí)了解混凝土強(qiáng)度的發(fā)展情況 例如當(dāng)采用蓄熱 養(yǎng)護(hù)工藝時(shí) 混凝土冷卻至 0 前是否已達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度 當(dāng)采用人工加熱 養(yǎng)護(hù)時(shí) 在停止加熱前混凝土是否已達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度 當(dāng)采用綜合養(yǎng)護(hù)時(shí) 混 凝土的預(yù)養(yǎng)時(shí)間是否足夠等 在施工現(xiàn)場(chǎng)留置同條件養(yǎng)護(hù)試件做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 固然可以解決一部分問(wèn)題 但所做試件很難與結(jié)構(gòu)物保持相同的溫度 因此代 表性較差 又由于模板未拆 也不能使用任何非破損方法進(jìn)行測(cè)試 因此 運(yùn) 用計(jì)算的方法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)或預(yù)測(cè)是很有實(shí)用價(jià)值的 2 用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土 在各種養(yǎng)護(hù)溫度下 的強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別如圖 22 22 和圖 22 23 圖 22 22 用普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土 圖 22 23 用礦渣硅酸鹽水泥拌制的混凝土 3 用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制并摻有早強(qiáng)減水劑的混凝土 在各種養(yǎng)護(hù)溫度下的強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別如圖 22 24 和圖 22 25 圖 22 24 用普通水泥拌制并摻有早強(qiáng)減水劑的混凝土 圖 22 25 用礦渣水泥拌制并摻有早強(qiáng)減水劑的混凝土 4 采用負(fù)溫混凝土工藝 用普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥拌制 并摻 有適量防凍劑的混凝土 在負(fù)溫條件下的強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別如圖 22 26 和圖 22 27 圖 22 26 用普通硅酸鹽水泥拌制并摻有防凍劑的混凝土 圖 22 27 用礦渣硅酸鹽水泥拌制并摻有防凍劑的混凝土 5 當(dāng)混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度為一變量時(shí) 混凝土的強(qiáng)度可用成熟度的方法來(lái)估 算 其原理是 相同配合比的混凝土 在不同的溫度 時(shí)間下養(yǎng)護(hù) 只在成熟 度相等 其強(qiáng)度大致相同 計(jì)算方法如下 1 適用范圍 本法適用于不摻外加劑在 50 以下正溫養(yǎng)護(hù)和摻外加劑在 30 以下正溫養(yǎng) 護(hù)的混凝土 亦可用于摻防凍劑的負(fù)溫混凝土 本法適用于估算混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 60 以內(nèi)的強(qiáng)度值 2 前提條件 使用本法估算混凝土強(qiáng)度 需要用實(shí)際工程使用的混凝土原材料和配合比 制作不少于 5 組混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)試件 在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù) 得出 1 2 3 7 28d 的強(qiáng)度值 使用本法同時(shí)需取得現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)混凝土的溫度實(shí)測(cè)資料 溫度 時(shí)間 3 用計(jì)算法估算混凝土強(qiáng)度的步驟 1 用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件 1 7d 齡期強(qiáng)度數(shù)據(jù) 經(jīng)回歸分析擬合成下列形式曲線 方程 22 14 D baef 式中 f 混凝土立方體抗壓強(qiáng)度 N mm2 D 混凝土養(yǎng)護(hù)齡期 d a b 參數(shù) 2 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料 用式 22 15 計(jì)算混凝土已達(dá) 到的等效齡期 相當(dāng)于 20 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的時(shí)間 t T tT 22 15 式中 t 等效齡期 h T 溫度為 T 的等效系數(shù) 按表 22 30 采用 tT 溫度為 T 的持續(xù)時(shí)間 h 3 以等效齡期 t 代替 D 代入公式 22 14 可算出強(qiáng)度 4 用圖解法估算混凝土強(qiáng)度的步驟 等效系數(shù) T 表 22 30 溫度 T 等效系數(shù) T 溫度 T 等效系數(shù) T 溫度 T 等效系數(shù) T 50 3 16 28 1 45 6 0 43 49 3 07 27 1 39 5 0 40 48 2 97 26 1 33 4 0 37 47 2 88 25 1 27 3 0 35 46 2 80 24 1 22 2 0 32 45 2 71 23 1 16 1 0 30 44 2 62 22 1 11 0 0 27 43 2 54 21 1 05 1 0 25 42 2 46 20 1 00 2 0 23 41 2 38 19 0 95 3 0 21 40 2 30 18 0 91 4 0 20 39 2 22 17 0 86 5 0 18 38 2 14 16 0 81 6 0 16 37 2 07 15 0 77 7 0 15 36 1 99 14 0 73 8 0 14 35 1 92 13 0 68 9 0 13 34 1 85 12 0 64 10 0 12 33 1 78 11 0 61 11 0 11 32 1 71 10 0 57 12 0 11 31 1 65 9 0 53 13 0 10 30 1 58 8 0 50 14 0 10 29 1 52 7 0 46 15 0 09 1 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件各齡期強(qiáng)度數(shù)據(jù) 在坐標(biāo)紙上畫出齡期 強(qiáng)度曲線 2 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的混凝土養(yǎng)護(hù)溫度資料 計(jì)算混凝土達(dá)到的等效齡期 3 根據(jù)等效齡期數(shù)值 在齡期 強(qiáng)度曲線上查出相應(yīng)強(qiáng)度值 即為所求值 例 某混凝土在試驗(yàn)室測(cè)得 20 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的各齡期強(qiáng)度值如表 22 31 混凝土澆筑后測(cè)得構(gòu)件的溫度如表 22 32 試估算混凝土澆筑后 38h 時(shí) 的強(qiáng)度 標(biāo)養(yǎng)試件試驗(yàn)結(jié)果 表 22 31 標(biāo)養(yǎng)齡期 d 1 2 3 7 抗壓強(qiáng)度 N mm2 4 0 11 0 15 4 21 8 測(cè)溫記錄 表 22 32 從澆筑起算的時(shí)間 h 0 2 4 6 8 10 12 38 溫度 14 20 26 30 32 36 40 40 解 1 當(dāng)采用計(jì)算法時(shí) 根據(jù)表 22 31 的數(shù)據(jù) 通過(guò)回歸分析求得曲 線方程為 Def98 145 2 2 當(dāng)采用圖解法時(shí) 將表 22 31 中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪出齡期 強(qiáng)度曲 線 如圖 22 28 圖 22 28 某混凝土的齡期 強(qiáng)度曲線 標(biāo)養(yǎng) 3 根據(jù)測(cè)溫記錄 計(jì)算出整個(gè)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的時(shí)間 溫度關(guān)系如表 22 33 并計(jì)算等效齡期 養(yǎng)護(hù)過(guò)程的時(shí)間 溫度關(guān)系 表 22 33 時(shí)間間隔 h 2 2 2 2 2 2 26 平均溫度 17 23 28 31 34 38 40 等效齡期 t 2 0 86 2 1 16 2 1 45 2 1 65 2 1 85 2 2 14 26 2 30 78h 3 25d 4 根據(jù)等效齡期估算混凝土強(qiáng)度 當(dāng)采用計(jì)算法時(shí) 將 t 值作為齡期 D 代入曲線方程 得 16 0N mm 225 3 9814 ef 當(dāng)采用圖解法時(shí) 在圖 22 28 上找到相應(yīng)的點(diǎn) 查得強(qiáng)度值為 16 0N mm2 6 當(dāng)采用綜合蓄熱法施工時(shí) 混凝土如果在達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度值之前就撤 除保溫材料 混凝土?xí)馐軆龊?如果在達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度值之后繼續(xù)保溫 則勢(shì)必影響工程進(jìn)度 用以下方法可以找到混凝土澆筑后達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的 時(shí)刻 1 使用與施工混凝土相同的材料和配合比 配制混凝土并制備抗壓試件 6 塊 成型后立即放進(jìn) 20 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室 養(yǎng)護(hù)至 24h 時(shí)取出試壓 從試壓數(shù)據(jù) 中舍棄最大和最小值 取中間 4 個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算其平均值 作為該種混凝土標(biāo)養(yǎng) 24h 的強(qiáng)度 f 1 2 根據(jù) f1 與該種混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度 f 設(shè) 的比值 按表 22 34 查出該種 混凝土強(qiáng)度 0 點(diǎn)的標(biāo)養(yǎng)時(shí)間 強(qiáng)度 0 點(diǎn)取值表 表 22 34 f1 f 設(shè) 比值 強(qiáng)度 0 點(diǎn)的標(biāo)養(yǎng)時(shí)間 h 10 12 10 20 9 20 30 7 30 40 5 5 40 4 3 以標(biāo)養(yǎng)時(shí)間 h 為橫坐標(biāo) 以強(qiáng)度 MPa 為縱坐標(biāo) 建立坐標(biāo)系 將強(qiáng)度 0 點(diǎn)的標(biāo)養(yǎng)時(shí)間標(biāo)繪在橫坐標(biāo)上 再將 f1 標(biāo)繪在 24h 處 做直線相連 在該直線上查到強(qiáng)度達(dá)到 4MPa 時(shí)所需的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間 t0 h 4 計(jì)算成熟度的公式如下 M 22 16 ttT0 15 式中 M 混凝土成熟度 h T 混凝土溫度 t 兩次測(cè)溫間隔時(shí)間 h 5 將 t0 作為 t T 為 20 代入公式 22 16 再除以平均差值系數(shù) 0 8 所得值即為達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的成熟度值 6 工地在實(shí)際施工時(shí) 應(yīng)做好測(cè)溫記錄 根據(jù)混凝土的實(shí)際養(yǎng)護(hù)溫度與 養(yǎng)護(hù)時(shí)間 按公式 22 16 計(jì)算成熟度 當(dāng)達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的成熟度時(shí) 即 可停止保溫 22 5 5 蓄熱法養(yǎng)護(hù) 1 工藝特點(diǎn) 將混凝土的組成材料進(jìn)行加熱然后攪拌 在經(jīng)過(guò)運(yùn)輸 振搗后仍具有一定 溫度 澆筑后的混凝土周圍用保溫材料嚴(yán)密覆蓋 利用這種預(yù)加的熱量和水泥 的水化熱量 使混凝土緩慢冷卻 并在冷卻過(guò)程中逐漸硬化 當(dāng)混凝土溫度降 至 0 時(shí)可達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度或預(yù)期的強(qiáng)度要求 蓄熱法具有經(jīng)濟(jì) 簡(jiǎn)便 節(jié)能等優(yōu)點(diǎn) 混凝土在較低溫度下硬化 其最終 強(qiáng)度損失小 耐久性較高 可獲得較優(yōu)質(zhì)量的制品 但用蓄熱法施工 強(qiáng)度增 長(zhǎng)較慢 因此宜選用強(qiáng)度等級(jí)較高 水化熱較大的硅酸鹽水泥 普通硅酸鹽水 泥或快硬硅酸鹽水泥 同時(shí)選用導(dǎo)熱系數(shù)小 價(jià)廉耐用的保溫材料 保溫層敷 設(shè)后要注意防潮和防止透風(fēng) 對(duì)于構(gòu)件的邊棱 端部和凸角要特別加強(qiáng)保溫 新澆混凝土與已硬化混凝土連接處 為避免熱量的傳導(dǎo)損失 必要時(shí)應(yīng)采取局 部加熱措施 2 適用范圍 當(dāng)結(jié)構(gòu)表面系數(shù)較小或氣溫不太低時(shí) 應(yīng)優(yōu)先采用蓄熱法施工 蓄熱法的適用范圍大致如表 22 35 所示 蓄熱法適用范圍 表 22 35 結(jié)構(gòu)表面系數(shù)室外平均氣溫 5 7 5 7 5 10 10 12 5 12 5 15 0 蓄熱法 蓄熱法 蓄熱法 蓄熱法 2 蓄熱法 蓄熱法 蓄熱法 綜合蓄熱法 5 蓄熱法 蓄熱法 綜合蓄熱法 綜合蓄熱法 8 蓄熱法 綜合蓄熱法 綜合蓄熱法 10 綜合蓄熱法 綜合蓄熱法 注 綜合蓄熱法即在蓄熱法工藝的基礎(chǔ)上 在混凝土中摻入防凍劑 以延長(zhǎng)硬化時(shí)間和 提高抗凍害能力 3 熱工計(jì)算 蓄熱法熱工計(jì)算的依據(jù)是熱量平衡原理 即每立方米混凝土從澆筑完畢時(shí) 的溫度下降到 0 的過(guò)程中 透過(guò)模板和保溫層所放出的熱量 等于混凝土預(yù) 加熱量和水泥在此期間所放出的水化熱之和 當(dāng)施工條件 結(jié)構(gòu)尺寸 材料配比 澆筑后的溫度和養(yǎng)護(hù)期間的預(yù)測(cè)氣溫 確定以后 先初步選定保溫材料的種類 厚度和構(gòu)造 然后計(jì)算出混凝土冷卻 到 0 的延續(xù)時(shí)間和混凝土在此期間的平均溫度 據(jù)此再用成熟度方法估算出 混凝土可能獲得的強(qiáng)度 如所得結(jié)果達(dá)不到抗凍臨界強(qiáng)度值或預(yù)期的強(qiáng)度要求 則需調(diào)整某些施工條件或修改保溫層設(shè)計(jì) 再進(jìn)行計(jì)算 直至符合要求為止 蓄熱法的熱工計(jì)算按以下方法進(jìn)行 1 混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開(kāi)始到任一時(shí)刻 t 的溫度 可按下式計(jì)算 22 17 2 混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開(kāi)始到任一時(shí)刻 t 的平均溫度 可按下式計(jì)算 22 18 其中 為綜合參數(shù) 按下式計(jì)算 式中 T 混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開(kāi)始到任一時(shí)刻 t 的溫度 Tm 混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開(kāi)始到任一時(shí)刻 t 的平均溫度 t 混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開(kāi)始到任一時(shí)刻的時(shí)間 h Tm a 混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開(kāi)始到任一時(shí)刻 t 的平均氣溫 c 混凝土的質(zhì)量密度 kg m 3 mce 每立方米混凝土水泥用量 kg m 3 Qce 水泥水化累積最終放熱量 kJ kg vce 水泥水化速度系數(shù) h 1 透風(fēng)系數(shù) M 結(jié)構(gòu)表面系數(shù) m 1 K 結(jié)構(gòu)圍護(hù)層的總傳熱系數(shù) kJ m2 h K e 自然對(duì)數(shù)底 可取 e 2 72 注 結(jié)構(gòu)表面系數(shù) M 值可按下式計(jì)算 M A V 式中 A 混凝土結(jié)構(gòu)表面積 m 2 v 混凝土結(jié)構(gòu)的體積 m 3 結(jié)構(gòu)圍護(hù)層總傳熱系數(shù)可按下式計(jì)算 nidK104 6 di 第 i 層圍護(hù)層厚度 m i 第 i 層圍護(hù)層的導(dǎo)熱系數(shù) W m K 平均氣溫 Tm a 取法 可采用蓄熱養(yǎng)護(hù)開(kāi)始至 t 時(shí)氣象預(yù)報(bào)的平均氣溫 亦可按每時(shí)或每日平均氣溫計(jì)算 水泥水化累積最終放熱量 Qce 水泥水化速度系數(shù) vce 及透風(fēng)系數(shù) 取值 見(jiàn)表 22 36 和表 22 37 水泥水化累積最終放熱量 Qce 和水化速度系數(shù) vce 表 22 36 水泥品種及強(qiáng)度等級(jí) Qce kJ kg vce h 1 52 5 號(hào)硅酸鹽水泥 400 52 5 號(hào)普通硅酸鹽水泥 360 42 5 號(hào)普通硅酸鹽水泥 330 0 013 42 5 號(hào)礦渣 火山灰 粉煤灰硅酸鹽水泥 240 透風(fēng)系數(shù) 表 22 37 透風(fēng)系數(shù)圍護(hù)層種類 小風(fēng) 中風(fēng) 大風(fēng) 圍護(hù)層由易透風(fēng)材料組成 2 0 2 5 3 0 易透風(fēng)保溫材料外包不易透風(fēng)材料 1 5 1 8 2 0 圍護(hù)層由不易透風(fēng)材料組成 1 3 1 45 1 6 注 小風(fēng) 風(fēng)速 vw 3m s 中風(fēng) 風(fēng)速 3 v w 5m s 大風(fēng) 風(fēng)速 vw 5m s 3 當(dāng)需要計(jì)算混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至 0 的時(shí)間時(shí) 可根據(jù)公式 22 17 采用逐次逼近的方法進(jìn)行計(jì)算 如果蓄熱養(yǎng)護(hù)條件滿足 且5 1 amT KM 50 時(shí) 也可按下式直接計(jì)算 22 19 amceTvt 0ln1 式中 t0 混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至 0 的時(shí)間 h 混凝土冷卻至 0 的時(shí)間內(nèi) 其平均溫度可根據(jù)公式 22 18 取 t t 0 進(jìn)行 計(jì)算 4 混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)的有關(guān)參數(shù) 也可用圖 22 29 和表 22 38 查得 各種保溫模板的傳熱系數(shù) 表 22 38 保溫模板構(gòu)造 傳熱系數(shù) K W m 2 K 鋼模板 區(qū)格間填以聚苯乙烯板 50mm 厚 3 0 鋼模板 區(qū)格間填以聚苯乙烯板 50mm 厚 外包巖棉氈 30mm 厚 0 9 鋼模板 外包毛氈三層 20mm 厚 3 5 木模板 25mm 厚 外包巖棉氈 30mm 厚 1 1 木模板 25mm 厚 外包草簾 50mm 厚 1 0 圖 22 29 用普通 42 5 級(jí)水泥拌制的混凝土蓄熱計(jì)算圖 入模溫度 20 例 一批鋼筋混凝土柱 斷面為 300mm 400mm 用普通 42 5 號(hào)水泥 拌制 混凝土澆筑后的溫度為 20 預(yù)計(jì)養(yǎng)護(hù)期間室外平均氣溫為 10 要求 混凝土溫度降至 0 時(shí)達(dá)到 50 的設(shè)計(jì)強(qiáng)度 求保溫條件和構(gòu)件冷卻時(shí)間 平 均溫度 解 先計(jì)算構(gòu)件的表面系數(shù) 7 14 032 M 使用圖 22 29 中 M 12 5 的一欄 在 達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分率 中找出 50 的強(qiáng)度線與 10 的氣溫線相交 在縱坐標(biāo)上查得 K 0 9W m 2 K 然 后在 K 0 9 的水平線與 10 氣溫線相交處分別查得冷卻時(shí)間為 5d 平均溫度 為 10 根據(jù) K 值在表 22 38 各種保溫模板的傳熱系數(shù) 中選用 鋼模板 在鋼 模板的區(qū)格間填以聚苯乙烯板 50mm 厚 外包巖棉氈 30mm 厚 但在構(gòu)件的自 由端應(yīng)將巖棉氈加厚至 100mm 構(gòu)件的根部與原有混凝土連接處應(yīng)局部短期加 熱 4 施工注意事項(xiàng) 1 混凝土澆筑后要在裸露的混凝土表面先用塑料薄膜等防水材料覆蓋 然后鋪設(shè)保溫材料 對(duì)于端部其厚度要增大到面部的 2 3 倍 2 混凝土澆筑后應(yīng)有一套嚴(yán)格的測(cè)溫制度 如發(fā)現(xiàn)混凝土溫度下降過(guò)快 或遇寒流襲擊 應(yīng)立即采取補(bǔ)加保溫層或人工加熱措施 3 采用組合鋼模板時(shí) 宜采用整裝整拆方案 并確保模板保溫效果和減 少材料消耗 為了便于脫模 可在混凝土強(qiáng)度達(dá)到 1N mm2 后 使側(cè)模板輕輕 脫離混凝土再合上繼續(xù)養(yǎng)護(hù)到拆模 22 5 6 暖棚法養(yǎng)護(hù) 1 工藝特點(diǎn) 在建筑物或構(gòu)件周圍搭起大棚 通過(guò)人工加熱使棚內(nèi)空氣保持正溫 混凝 土的澆筑與養(yǎng)護(hù)均在棚內(nèi)進(jìn)行 本法的優(yōu)點(diǎn)是 施工操作與常溫?zé)o異 勞動(dòng)條 件較好 工作效率較高 同時(shí)混凝土質(zhì)量有可靠保證 不易發(fā)生凍害 缺點(diǎn)是 暖棚搭設(shè)需大量材料和人工 供熱需大量能源 費(fèi)用較高 由于棚內(nèi)溫度較低 通常不超過(guò) 10 所以混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢 2 適用范圍 暖棚法適用于混凝土工程較為集中的區(qū)域 尤某適用于混凝土量較多的地 下工程 當(dāng)日平均氣溫低于 10 時(shí) 暖棚法不易奏效 3 暖棚構(gòu)造 暖棚通常以腳手材料 鋼管或木桿 為骨架 用塑料薄膜或帆布圍護(hù) 塑 料薄膜可使用厚度大于 0 1mm 的聚乙烯薄膜 也可使用以聚丙烯編織布和聚丙 烯薄膜復(fù)合而成的復(fù)合布 塑料薄膜不僅重量輕 而且透光 白天不需要人工 照明 吸收太陽(yáng)能后還能提高棚內(nèi)溫度 加熱用的能源一般為煤或焦炭 也可使用以電 燃?xì)?煤油或蒸汽為能源 的熱風(fēng)機(jī)或散熱器 4 能耗計(jì)算 暖棚內(nèi)的熱量消耗 可根據(jù)暖棚尺寸 圍護(hù)構(gòu)造 地面的導(dǎo)熱系數(shù)和室內(nèi) 換氣次數(shù) 一般按每小時(shí) 2 次計(jì)算 等來(lái)計(jì)算確定 也可從表 22 39 中查出 加熱 100m3暖棚的耗熱量 kJ h 表 22 39 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) W m2 K 內(nèi)外溫差 暖棚表面 系數(shù) 11 6 3 8 2 4 1 6 1 2 0 5 42000 13800 8400 5800 4600 1 0 84000 27600 16800 11600 920020 2 0 168000 55200 33600 23200 18400 0 5 63000 20700 12500 8800 6900 1 0 126000 41400 25000 17600 1380030 2 0 252000 82800 50000 35200 27600 0 5 84000 27600 16750 11700 9200 1 0 168000 55200 33500 23400 1840040 2 0 336000 110400 67000 46800 36800 注 本表所查出的耗熱量尚應(yīng)根據(jù)風(fēng)力情況再乘以圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱系數(shù) 當(dāng)風(fēng)速在 5m s 以 內(nèi)時(shí)乘以 1 25 1 5 當(dāng)風(fēng)速大于 5m s 時(shí) 乘以 1 5 2 0 5 施工注意事項(xiàng) 1 暖棚出入口應(yīng)設(shè)專人管理 以防封閉不嚴(yán)造成棚內(nèi)溫度下降或混凝土 局部受凍 2 棚內(nèi)各點(diǎn)溫度均不得低于 5 3 注意棚內(nèi)濕度 經(jīng)常觀察混凝土是否有失水現(xiàn)象 若失水時(shí) 要及時(shí) 采取增濕措施或在混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù) 4 將煙或燃燒氣排出棚外 注意防火防毒 22 5 7 電熱法養(yǎng)護(hù) 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 鐵鉻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 300mm 400mm 電壓 60V 功率每塊 75W 通電后表面溫 度可達(dá) 110 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 V c 0 T 22 20 式中 Q1 混凝土每小時(shí)升溫所需熱量 kJ V 混凝土體積 m 3 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 2 鋼模板及保溫材料加熱所需熱量 Q2 m 1c1 T m 2c2 T 22 21 式中 Q2 鋼模板及保溫材料加熱所需熱量 kJ m1 m 2 鋼模板 保溫材料重量 kg c1 c 2 鋼模板 保溫材料比熱容 kJ kg K T 每小時(shí)升溫溫度 3 每小時(shí)內(nèi)散失熱量 22 22 213 qTAQ 式中 Q3 構(gòu)件每小時(shí)散失熱量 kJ A 散熱面積 m 2 T 混凝土溫度 Tq 室外大氣溫度 1 2 各層保溫材料導(dǎo)熱系數(shù) W m K 1 2 各層保溫材料厚度 m 4 需要布設(shè)的電熱毯功率 22 23 6 321QP 式中 P 需要布設(shè)的電熱毯功率 W 3 6 換算系數(shù) 1W h 3 6kJ 例 某工程混凝土墻體厚 0 16m 室外大氣溫度 10 混凝土澆筑后的 溫度 15 每小時(shí)升溫 5 恒溫 30 每塊電熱毯功率 75W 用 50mm 厚巖 棉板保溫 200kg m3 0 07W m K c 0 75kJ kg K 鋼模 板雙面共重 112kg m2 c 0 48kJ kg K 試計(jì)算每平方米墻體需布設(shè)電熱 毯的數(shù)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 則在每平方米墻體的兩側(cè)共需布設(shè)電熱毯 660 75 9 塊 2 工頻渦流加熱法 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) 15 1 2 鋼管 5m 用截面積為 25 35mm 2 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 20 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 130kW h m3 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 100 140V 鋼管極限功率 195W m 模板輸出功率 0 8 1 13kW m 2 模板輸出熱量 2900 4000 目 h m 2 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 用模板 增加了模板的投資 2 適用范圍 適用于以鋼模板澆筑的混凝土墻體 梁 柱和接頭 3 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 4 施工方法 1 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 22 30 圖 22 30 墻體養(yǎng)護(hù)示意 1 大模板 2 渦流管 3 導(dǎo)線 2 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 22 31 和圖 22 32 圖 22 31 梁養(yǎng)護(hù)示意 1 鋼模 2 渦流管 3 導(dǎo)線 圖 22 32 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 22 33 圖 22 33 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 22 24 5 0 2 RIH 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 Hk 40A cm I 直線導(dǎo)體通過(guò)的電流 A R 鋼管外半徑 cm 鋼管壁厚 cm 當(dāng)渦流管為 15 1 2 鋼管 R 1 062cm 0 275cm 時(shí)的飽和電流 值 I k 可根據(jù)上式算出 Ik 2 0 9 40 226A 根據(jù)試驗(yàn) 在 15 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 Uk 1 125V 2 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 I kUkcos 22 25 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 15 渦流管的極限功率為 Pk 226 1 125 0 8 204W m 3 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 lP k 22 26 式中 Ps 模板單位面積的極限功率 W m 2 l 在單位面積模板上布設(shè)的渦流管總長(zhǎng)度 m m 2 在每平方米模板上如布設(shè) 15 渦流管 5m 則每平方米模板的極限功率為 Ps 5 204 1020W m 2 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 22 34 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 22 34 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 1 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 以內(nèi) 澆筑前還可對(duì)模板及鋼筋進(jìn)行預(yù)熱 2 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) 3 作用原理 當(dāng)線圈內(nèi)通入交變電流時(shí) 線圈內(nèi)及線圈周圍會(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?因而當(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 混凝土量較少時(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 電極種類及適用范圍見(jiàn)表 22 40 電極種類及適用范圍 表 22 40 分類 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)?40 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 22 35 和圖 22 36 其中同極間距 h 和異 極間距 b 可由表 22 41 確定 電極與鋼筋的最小距離不得超過(guò)表 22 42 的規(guī)定 圖 22 35 柱內(nèi)棒形電極布置 圖 22 36 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 22 41 最大功率 kW m 3 時(shí)的距離 cm 電壓 V 代號(hào) 2 5 3 4 5 6 7 8 9 10 b 39 36 32 28 26 25 23 22 2151 h 15 13 12 10 10 10 8 7 7 b 51 48 42 37 34 32 30 28 2465 h 14 13 11 10 9 8 8 7 7 b 71 65 57 51 47 43 41 38 3687 h 13 13 11 10 9 8 8 7 7 b 89 81 71 69 58 54 51 48 46106 h 14 12 11 9 9 8 7 7 7 b 192 175 152 146 124 115 108 102 96220 h 13 12 10 9 8 8 7 7 7 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 22 42 電壓 V 65 87 106 電極與鋼筋的最小距離 cm 5 7 8 10 12 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)將鋼筋接地線 電熱現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)圍欄 防止人畜接近 當(dāng)混凝土澆筑完畢后 應(yīng)將混凝土的外露表面覆蓋 在通電養(yǎng)護(hù)過(guò)程中應(yīng) 注意觀察混凝土表面的溫度和濕度 如出現(xiàn)干燥現(xiàn)象 應(yīng)切斷電源用溫水濕潤(rùn) 混凝土表面再繼續(xù)通電養(yǎng)護(hù) 混凝土的升溫速度和降溫速度以及恒溫溫度均應(yīng)符合規(guī)定 施工時(shí)可采用 調(diào)節(jié)電壓或間斷送電的辦法來(lái)控制 為保證具有不同體型的結(jié)構(gòu)各部分能獲得 相同的冷卻條件 對(duì)于薄型結(jié)構(gòu) 突出的部位以及其他容易冷卻的部位 應(yīng)加 強(qiáng)保溫 電極法的熱工計(jì)算與電熱毯加熱法同 22 5 8 遠(yuǎn)紅外線養(yǎng)護(hù) 1 工藝特點(diǎn) 利用遠(yuǎn)紅外輻射器向新澆筑的混凝土輻射遠(yuǎn)紅外線 使混凝土的溫度得以 提高 從而在較短時(shí)間內(nèi)獲得要求的強(qiáng)度 這種工藝具有施工簡(jiǎn)便 降低能耗 等優(yōu)點(diǎn) 遠(yuǎn)紅外輻射器 根據(jù)其所采用的能源 可分為三大類 1 電熱遠(yuǎn)紅外輻 射器 2 蒸汽遠(yuǎn)紅外輻射器 3 煤氣遠(yuǎn)紅外輻射器 電熱和蒸汽遠(yuǎn)紅外輻射器 通常在發(fā)熱元件上涂以遠(yuǎn)紅外涂料而成 煤氣 遠(yuǎn)紅外輻射器則有金屬網(wǎng)式和陶瓷板式兩大類 常用的遠(yuǎn)紅外涂料的名稱及其主要參數(shù)見(jiàn)表 22 43 常用的遠(yuǎn)紅外涂料 表 22 43 涂料名稱 Fe2O3 Cr2O3 SiC CO2O3 TiO2 SiO2 ZrO2 MnO2 溫度 400 370 400 380 380 380 370 輻射率 0 72 0 65 0 84 0 80 0 65 0 72 0 81 0 78 氧化鐵紅 Fe 2O3 由于價(jià)廉易得 是工地常用的遠(yuǎn)紅外涂料 膠粘劑可用 硅溶膠或水玻璃 配制和涂刷方法如下 重量比 氧化鐵紅 硅溶膠 水 2 1 1 硅溶膠與水先調(diào)合 再徐徐注入氧化鐵紅粉料中 同時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌 約 2 3h 使之成為油漆狀 在元件表面用砂紙或噴砂清理干凈 再用丙酮洗 凈 預(yù)熱至 40 50 便開(kāi)始涂刷已攪拌好的涂料 涂層厚度不宜超過(guò) 0 2mm 涂刷后立刻放在 70 80 溫度上烘烤 2h 即可使用 也有的單位使用復(fù)合涂料 參考配方如下 1 Fe 2O3 55 ZrO 2 30 Cr 2O3 5 MnO 2 5 SiO 2 2 CO 2O3 3 2 Fe 2O3 58 ZrO 2 30 Cr 2O3 5 MnO 2 5 SiO 2 2 3 TiO 2 20 Fe 2O3 80 2 作用機(jī)理 紅外線和可見(jiàn)光一樣 都是電磁波 紅外線的波長(zhǎng)為 0 72 1000 m 介 于可見(jiàn)光與微波之間 在紅外線范圍內(nèi) 一般將波長(zhǎng)在 4 m 以下的稱近紅外 線 4 m 以上的稱遠(yuǎn)紅外線 紅外線與光波相同 具有直線傳播的特性 并有反射 折射 透射及吸收 等現(xiàn)象 不同波長(zhǎng)的紅外線對(duì)不同物質(zhì)所產(chǎn)生的效果是不同的 用遠(yuǎn)紅外線來(lái) 輻射混凝土 當(dāng)發(fā)射波長(zhǎng)與混凝土組成材料的吸收波長(zhǎng)相匹配時(shí) 新拌混凝土 作為遠(yuǎn)紅外線的吸收介質(zhì) 在遠(yuǎn)紅外線的共振作用下 介質(zhì)分子做強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng) 將輻射能充分轉(zhuǎn)換成熱能 使混凝土升溫 3 適用范圍 管式電熱遠(yuǎn)紅外輻射器可用于工地柱 梁的內(nèi)部加熱 也可用于以鋼模板 澆筑的剪力墻 大板建筑豎向接縫和現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件的外部加熱 蒸汽和煤氣遠(yuǎn)紅外輻射器通常用于預(yù)制廠內(nèi)加熱預(yù)制構(gòu)件 4 遠(yuǎn)紅外輻射器的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 輻射器表面溫度計(jì)算 T 2897 22 27 式中 T 輻射器表面溫度 K 被加熱物體對(duì)遠(yuǎn)紅外線最大吸收峰的波長(zhǎng) m 例 利用遠(yuǎn)紅外輻射器加熱混凝土 已知水對(duì)于 3 7 m 14 16 m 波長(zhǎng)有吸收特性 水泥 砂 石對(duì)于 3 9 m 波長(zhǎng)有吸收特性 新拌混凝土對(duì) 遠(yuǎn)紅外線的吸收波長(zhǎng)按 4 m 計(jì)算 求輻射器表面溫度 解 T 2897 4 724K 451 2 輻射器的表面積計(jì)算 22 28 10 44cQA 式中 A 輻射器的表面積 m 2 Q 輻射器的發(fā)熱量 kJ h c 黑體輻射系數(shù) 取 16 7kJ m 2 h K4 T 輻射器表面溫度 K T0 被加熱物體表面溫度 K 例 根據(jù)結(jié)構(gòu)加熱要求已算出需熱量 Q 5024kJ h 根據(jù)混凝土的吸收 峰值算出 T 724K T 0 定為 353K 80 求輻射器表面積 解 24416 0 35 1072 6mA 3 電熱遠(yuǎn)紅外輻射器的功率計(jì)算 P Q 3 6 22 29 式中 P 輻射器功率 W Q 輻射器的發(fā)熱量 kJ h 熱效率 取 0 85 3 6 換算系數(shù) 1W h 3 6kJ 例 已知每個(gè)電熱遠(yuǎn)紅外輻射器每小時(shí)發(fā)熱量為 5024kJ 求電功率 解 P 5024 3 6 0 85 1642W 4 電熱遠(yuǎn)紅外輻射器所需電阻絲的計(jì)算 電阻絲的電功率 224dlURP 式中 P 電阻絲的電功率 W U 電源電壓 V R 電阻 電阻絲的電阻系數(shù) 鐵鉻鋁電阻絲為 0 00014 cm 2 cm 鎳鉻電阻 絲為 0 000110 cm2 cm l 電阻絲長(zhǎng)度 cm d 電阻絲直徑 cm 用于輻射器的電阻絲每平方厘米表面積的負(fù)擔(dān) W 以 3 5W 為宜 故電 功率也等于 P d l W 從而 22 31 Ul 42 常用的鐵鉻鋁電阻絲根據(jù)上式算出的參數(shù)如表 22 44 電阻絲的參數(shù) 表 22 44 參數(shù)電阻絲直 徑 cm 電阻絲總 長(zhǎng)度 cm 繞成內(nèi)徑為 4mm 的長(zhǎng)度 cm 電壓 V 電阻 電流 A 總功率 W 0 04 1073 31 0 220 120 0 1 84 406 0 06 1314 54 6 220 65 0 3 38 744 0 08 1518 80 5 220 42 3 5 20 1145 0 10 1697 108 1 220 30 3 7 27 1600 0 12 1859 136 6 220 23 0 9 56 2103 注 輻射器鋼管的長(zhǎng)度為電阻絲繞成內(nèi)徑 4mm 長(zhǎng)度的 1 8 2 0 倍 5 電熱遠(yuǎn)紅外內(nèi)部加熱法 1 輻射器 用于內(nèi)部加熱的遠(yuǎn)紅外輻射器的構(gòu)造如圖 22 37 所示 在 15mm 1 2 鋼管內(nèi)裝電阻絲 用瓷套管并填充氧化鎂或石英粉絕緣 管壁外面涂 以遠(yuǎn)紅外涂料 常用型號(hào)的主要參數(shù)如表 22 45 輻射器的主要參數(shù) 表 22 45 長(zhǎng)度 mm 外直徑 mm 表面輻射面積 m 2 功率 W 電壓 V 電阻 2300 21 0 1445 1500 220 32 33 圖 22 37 內(nèi)部加熱用的遠(yuǎn)紅外輻射器 1 電極護(hù)罩 2 相極 3 零極 4 瓷套管 5 M4 螺桿 6 鋼填芯 7 瓷護(hù)套 8 內(nèi)外絲連接頭 9 鋼管 10 石棉纖維 11 氧化鎂 12 電阻絲 13 堵頭 2 結(jié)構(gòu)留孔 內(nèi)部加熱法適用于梁 柱結(jié)構(gòu) 在混凝土澆筑前 將直徑為 58mm 的鋼管 置于梁或柱的中心位置 澆筑后每隔 30min 將鋼管旋轉(zhuǎn)一次 待混凝土初凝后 即行拔出 留出管孔如圖 22 38 和圖 22 39 水平澆筑的構(gòu)件可分別從兩端抽出 芯管 管孔應(yīng)稍向端部?jī)A斜 以便使游離水泄出 現(xiàn)澆柱在根部處留泄水孔 用于內(nèi)部加熱的輻射器 其作用半徑約為 300mm 當(dāng)構(gòu)件截面過(guò)大時(shí) 可用多 根輻射器同時(shí)加熱 圖 22 38 梁留孔示意 1 鐵皮套管 2 抽芯管 圖 22 39 柱留孔示意 1 抽芯管 2 彎頭 3 短橫管 3 加熱養(yǎng)護(hù) 當(dāng)混凝土澆筑完畢 孔道已經(jīng)成型 即可在孔道中插入輻射器 接通電源 向混凝土輻射遠(yuǎn)紅外線使混凝土升溫 在每個(gè)構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)設(shè)測(cè)溫點(diǎn) 隨時(shí)掌握 混凝土溫度 必要時(shí)可實(shí)行間歇送電 當(dāng)室外平均氣溫為 10 時(shí) 混凝土達(dá)到 40 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的耗電量約為 l00kW h m3 4 施工注意事項(xiàng) 要采用低流動(dòng)性或半干硬性混凝土 使用減水劑和早強(qiáng)劑 以利于留孔和 盡早獲得強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)外面必須保溫防止熱量損失 現(xiàn)澆柱的根部尤須加強(qiáng)保溫 防止受凍 6 電熱遠(yuǎn)紅外外部加熱法 1 輻射器 外部加熱用的電熱遠(yuǎn)紅外輻射器通常為管式 外殼為 15mm 鋼管 鋼管 外表面涂以遠(yuǎn)紅外涂料 內(nèi)置電阻絲作為發(fā)熱體 電阻絲與鋼管之間用氧化鎂 填充以保證絕緣 在輻射器兩端分別引出電線并設(shè)絕