冬季砼内埋式电加热施标准工法熊正清.docx

科技结果名 称： 冬季混凝土内埋式电加热施工法 申报人： 熊 正 清单 位： 中国化学工程第七建设 俄罗斯TAF项目部 12月 12日 冬季混凝土内埋式电加热施工法 熊 正 清摘 要 俄罗斯鞑靼斯坦共和国TAF项目，因为签证、入场手续办理严重滞后、业主AMMONI对总工期又不作对应调整，使得工期很担心，土建混凝土工作即使在严寒季节也须施工。本文介绍了冬季在混凝土内敷设电阻导线、通电加热施工方法，确保了混凝土质量。和外部加热相比，避免了传导和辐射热损失，提升了热能利用率；操作简单；满足施工质量和进度要求。关键词 冬季 混凝土 施工 内部 导线 电加热 节能一、序言：新浇筑混凝土假如受冻，拌合水冻结成冰，体积增加，水泥水化作用停止。恢复正温养护以后，水泥浆体中孔隙率比正常凝结混凝土显著增加，混凝土各项物理力学性能全方面下降。从确保混凝土质量出发，冬季施工砼必需预防其在硬化早期遭受冻害，并尽可能早地取得强度，在温度降至0前，其抗压强度不得低于抗冻临界强度。冬季施工混凝土，需要从施工期间气温、工程特点和施工条件出发，在确保质量、加紧进度、节省能源、降低成本前提下，选择适宜施工方法。二、工程概况：俄罗斯TAF项目，在鞑靼斯坦共和国门捷列夫市西18公里化工园区，包含合成氨、甲醇、尿素装置。该地域冬季为11月至第二年3月，最冷2月可达-40。11月、12月气温为0至-30。依据现场实际和工期要求，项目部安排在11月、12月进行冬季砼施工，目标是完成尿素装置设备基础、尿素泵房钢筋砼框架，为明年安装施工发明工作面。经过对气候条件、结构特点、原材料情况、工期和经济指标等多方原因考虑，本工程采取内埋式电加热养护法，养护至混凝土强度大于早期受冻许可临界强度。 三、内埋式电加热养护法工作原理：在低温浇筑混凝土假如采取适宜方法，让混凝土强度在正温条件下增加至早期受冻许可临界强度以上，混凝土最终可达成设计强度。内埋式电加热养护法原理：就是将外包塑料绝缘层电阻导线直接敷设在整体砼结构中，金属导线和电路接通后，起到电阻加热器作用，导线发出热量以接触方法传导给混凝土，使混凝土强度在正温条件下增加至受冻许可临界强度以上，确保混凝土不受冻害。施工中为了加紧拆模时间，加紧施工进度、节能，砼加热所达成强度通常全部比受冻临界强度高。四、应用范围：表面系数10以内，环境温度-40以内，可对整体柱、梁、板、承台基础进行浇筑。五、电加热方法 ：1、操作步骤：钢筋和模板安装 导线和设备安装 浇筑混凝土 覆盖保温材料 混凝土电加热养护 拆模 。2、导线部署时间：依据施工方法不一样，加热导线可安排在钢筋安装进行时或在安装结束以后部署。3、关键设备：降压变压器（80KW）、干线、加热导线、电流表、电压表等设备。依据温控要求不一样，变压器可将380V电压转换为55V、65V、75V、85V、95V，电流强度490A。 4、施工准备：、提前掌握天气预报、大风、大雪警报，立即采取防护方法。、确定浇筑范围和边界，计算浇筑混凝土体积、计算需部署加热导线砼面积、需保温覆盖面积，确定电加热参数和功率。、对全部参与电加热施工人员进行技术交底和培训。、以现浇楼板为例，电加热准备工作有：安装模板、钢筋网和钢筋骨架，在上、下层钢筋网高度敷设加热导线；清除模板和钢筋上垃圾、雪和冰层；在结构电加热区域平坦场地上安装变压器；安装施工区域隔离栅、信号装置及照明设备（图1）；图1 电加热施工区域部署图1、三相导电单条工具单元 2、照明灯 3、变电站 4、绝缘垫 5、施工区域隔离器材 6、红色信号灯 7、温度感应器准备导电条，沿施工段安装（图2）；图2 导电条示图（1插头 2木支架3螺钉 4导电体(340mm)）在没有导电条模块情况下，安装绝缘电缆组成临时导电条模块，其横截面积不少于50mm2，用间距小于1.5m木支架固定；使用导线将导电线连接至导电条模块，使用电线将导电条连接至变电站；在变电站和配电箱周围安装包覆有橡皮垫木地板，安装带有二氧化碳灭火器消防开关；将变电站接通电源，在空载情况下对其进行试运转，检验临时照明设备及温度自动调整系统工作情况。5、导线部署和设备安装：完成钢筋安装、预埋件放置和焊接工作以后，根据加热导线部署图铺设加热导线。、加热导线部署要求：、加热导线直径、线段长度及绕距依据外部空气温度及电路电压按后表取值。为达成安全目标，通常按55V电压来选择对应加热线长度。、加热导线间距通常为1020cm。、加热导线距离混凝土表面510cm，且沿钢筋骨架部署。、加热导线必需放在混凝土里面，不许可接触模板。、加热导线安装注意事项：缠绕和加固导线、安装模板、放置混凝土时预防绝缘层破坏。预防导电芯线和钢筋、钢模及其它金属构件间出现短路。加热导线敷设在结构中时不要用力张紧。在带有尖锐边缘拐角处，在导线下安放由油毛毡或沥青纸组成绝缘层。将导线固定在钢筋上方法：采取剪下绝缘线、塑料固定销、金属线制作卡针及聚丙烯绳、扎带系牢。为避免绝缘层烧坏、接地短路及加热导线端头烧坏，需从砼内部向外设置横截面为2.5-4mm2引线（见后图3）。连接接头单独绝缘。使用加热导线对混凝土进行电加热电力参数表 图3 由混凝土内部向外引线示图（1加热导线 2安装线 3混凝土）图4 导线部署示图6、其它设备安装和注意事项：在电加热区设置护栏（高1.5m）、发光信号设备和安全标志。配电箱、用来加热变电站和其它电力设备、混凝土加热区钢筋和相邻还未浇筑混凝土而暴露钢筋必需接地。连接加热导线必需先切断电源。7、混凝土浇筑：、浇筑条件：导线部署完成并接通后，检验母线是否接地和有短路现象。在0以下浇筑砼时，提前往除结冰层：在气温低于-10时，将直径大于25毫米钢筋、轧制型材、大型金属埋件加热到0以上，对全部外伸埋设部分及伸出部分进行额外加温。本工程采取热风机进行清雪和加热。图5 砼浇筑示图、浇筑注意事项：混凝土浇筑时要预防加热环路错位和绝缘破坏。浇完砼，立即用防水保温材料（100150m聚乙烯薄膜）覆盖，并铺设厚度为50mm矿棉板或其它保温材料，确保加热表面达成要求耐热水平。图6 砼表面覆盖保温示图采取使砼热损失更小运输工具，连续浇筑。砼入模温度不低于5。对砼运输罐车和输送泵车泵管进行覆盖保温。8、混凝土加热养护：送电加热必需在混凝土浇筑、保温层铺设结束、人员撤出隔离范围后进行。、加热前检验：检验全部装置接地可靠性；检验全部接头质量；检验保温材料质量和铺设是否正确；检验测温孔部署是否正确；检验围栏、警示口号；混凝土加热区照明设备是否良好。、加热过程：分升温、 恒温加热、 冷却三个阶段。通常混凝土临界强度在冷却阶段达成，在加温阶段能够按许可最大加温速度进行，在恒温加热时保持构件许可最大温度值。在最短时间内达成许可最大温度，可大大节省电能。 加热时间初步确定为72h，包含加热、恒温和冷却，加热温度设为40。导线里通入低电压、高电流加热混凝土时,变压器功率为80千瓦，湿冷混凝土电阻率300500cm。在砼加热和硬化过程中，电阻随时改变，按下列方法调整：初始电压为55v，第一小时每15min20min检测温度。假如温度增加过快立即降低电压；相反增加电压。当得到需要升温速度后，每小时检验温度改变。因为硬化和液态部分混凝土分层，电阻会逐步减小，一段时间后降低电压12级。达成指定最高温度后，混凝土升温加热阶段完成，恒温加热阶段开始，伴随恒温加热进行，混凝土硬化后电阻越来越大，为了保持恒温适时增加电压。恒温加热结束后停止供电，开始冷却阶段，冷却速度不许可超出下表列值。构件表面系数（ 1/ m）升温速度（ / h）冷却速度（ / h）510 25 10 310 电热养护混凝土最高许可温度（）水泥强度等级表面系数1010151532.570504542.5404035、电流和电压检测：砼加温开始后头3个小时，每小时测量供电线路中电流强度及电压；以后每个工作班测量两次；同时用目测法检验电路连接处是否发出火花。、温度检测：经过工业用温度计、红外线测温仪或遥控安装在观察孔内热传感器来检测温度（图7、图8所表示），温度计尾部插入砼不少于10cm。图7 在砼中安装热传感器或温度计1整体结构 2保温材料 3由薄壁钢管制成套筒 4防冻润滑油 5热传感器温度测点部署数量依据加热对象特点来确定：每50m2面板、3m3砼、6米长结构、40m2地板内不少于一个，位置在距导线5-10cm处。在加温过程：每小时测量一次混凝土温度。在恒温及降温过程：每两个小时测量一次温度。为了愈加好调整混凝土温度，尽可能采取温度自动控制及加热模式自动调整系统。每昼夜测量外部空气一至两次。全部测量结果如实统计。图8检测砼温度、加热注意事项：检验电流表读数和用于电加热变压器工作状态、参数是否满足要求。用电流表检验电流，导线内电流不能超出许可值。严禁导线周围混凝土液体部分沸腾。检验接头，处理烧坏接头，发觉烧坏时打开备用环路。在加热和转换到低电压时，检验接头和加热回路是否完好。检验混凝土加热质量，监视变压器工作和仪表读数。冷却速度不能超出10/h，假如冷却过快立即加热。、加热过程中强度估算：、采取图解法来估算。一般硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制混凝土，在多种养护温度下强度增加率分别图A和图B。依据混凝土养护统计确定实际恒温加热温度平均值： t平均 = t1+t2+nt3+tn 式中： t1，t2，t3，tn测温得到混凝土温度值； n测温次数。依据温度平均值在图中选择温度曲线，根据温度曲线和养护时间确定混凝土强度。图A用一般硅酸盐水泥拌制混凝土图B 用矿渣硅酸盐水泥拌制混凝土、采取成熟度法估算：相同配合比混凝土，只有在成熟度相等情况下其强度相同。、用回弹仪检测砼强度。、混凝土强度确定：依据实际温度模式测量。当砼温度达成零度以上，在拆除其模板后，经过超声波法或钻孔测试方法来确定砼强度。砼养护结束后，检测和结构相同养护条件试块强度，最终确定其强度。 9、拆模：模板和保温层，在混凝土冷却到5后拆除，在外层温度冷却到零度之前掀去结构保温层，不许可模板和保温层冻结在混凝土上。为了预防出现温度裂缝，混凝土露天表面和外部大气之间温差，对表面系数低于5结构不应超出20；对表面系数大于或等于5结构不应超出30。当不能够达成上述条件时，拆模后砼表面应立即覆盖使其缓慢冷却。未完全冷却混凝土有较高脆性，在冷却前不得遭受冲击荷载或动力荷载。10、混凝土质量检验：冬期砼除按常温施工要求检验外，尚应检验：、外加剂质量和掺量；水和骨料加热温度；混凝土在出机时、浇筑后和硬化过程中温度；混凝土温度降至0时强度。、测温人员测温时同时检验砼表面覆盖保温情况，若发觉温度过高或过低，立即通知相关人员，立即采取有效方法。、在浇筑地点随机取样制作试件，每次制作3组。1组在20标准条件下养护至28d试压得强度f28；1组和构件在同条件下养护，在混凝土温度降至0时试压，检验混凝土是否达成抗冻临界强度；1组和构件在同条件下养护至14d，然后转入20标准条件下继续养护21d，在总龄期为35d时试压，得强度f14+21，假如f14+21f28，则砼未遭冻害，将f28作为强度评定依据。六、安全方法：1、进行电加温，应根据要求确保施工现场、施工区域、工作地点用电安全，操作人员应该接收安全施工方法培训，有专门负责电气设备安全技术人员，整个电加热过程有电工值班。2、布设电网能在单独工段及施工区域内切断全部电气设备。3、连接或断开电气线路，由含有对应等级电工完成。4、砼电加温工人须配置胶靴或绝缘长统靴。电工配置橡胶手套。接通加热导线、使用温度计测量温度时先断开电路。5、电加温区域设防护隔栏，在醒目位置放置警示牌，夜间对工作区域防护隔栏进行照明，设置能够自动发光红色信号灯（42V）。6、电气设备全部金属导电部分和钢筋接地可靠，将电源电缆零线和其连接。使用保护性接地回路时，线路电阻值小于4欧姆，对可能被施加电压导线端头进行绝缘隔离。7、严禁无关人员进入加温区域、在加热结构表面行走、在加热结构表面放置其它物品；严禁将未经过结构、暴露在空气中加热导线接通电源，在带电压情况下严禁将加热导线和带有机械损伤绝缘体或不符合要求转换接头接通；未对加温区域进行隔离严禁电加温施工。七、实施效果：前期在大气温度10内经过3个昼夜加热养护，测得混凝土平均抗压强度达成27.9 MPa，后期因为大气温度达了20，于是增加加热时间，调整为五个昼夜，测得混凝土平均抗压强度达成28.6MPa，均达成了B30（设计强度39.2MPa）砼要求养护强度27.4MPa（70R28），远远超出了要求许可临界强度，符合俄罗斯当地要求，确保了混凝土质量。 八、结束语：经过测算，内埋导线加热法比工频涡流加热法省电约40%。内埋式电加热养护避免了由外部加热造成传导和辐射热损失，提升了电能利用率；操作简单，只需将电阻导线敷设在绑扎好钢筋上；可均匀地加热混凝土，避免了因局部温度过高失水而产生裂缝。不仅能够满足施工质量、施工进度，同时施工费用较低，能充足利用能源，有着显著经济效益。电加热节能方法有：采取热损失更小运输工具；使用强度更高混凝土；掺加早强剂提升混凝土早期强度；结合混凝土冷却时强度增加，采取许可最高热处理温度；对要经历冷却过程混凝土表面和模板进行有效保温；导线及电缆端口连接紧密和坚固；保温层保持干燥。