沈阳建筑大学 辽宁沈阳 110168
摘要：本文提出了自限温电热带和空气夹层共同作用的新型混凝土冬季养护方法，为混凝土养护营造了适宜的内环境温度，与传统的施工方法相比具有更好的经济效益和环境效益。
关键词：混凝土冬季养护；内环境温度；自限温电热带
一、引言
冬季新浇筑的混凝土因为冻结会对混凝土的强度有很大的影响。很多地区冬季温度普遍在零摄氏度以下，对很多的建筑施工物（土壤、混凝土、砂浆）所含的水分冻结，给施工带来极大的困难，所以，冬季混凝土养护在施工上最重要的。传统的冬季施工养护方法有火炉加热，蒸汽加热，红外加热，电加热等。但是这些方法存在很多缺点，对混凝土养护不利。自限温电加热带，是由ptc高聚合材料构成的高电阻结构，构成的高电阻率原件作为其发热元的电阻是发热原件。它的特点是根据被加热物体的温度自动调节功率输出，不需要附加其它监控设备。一旦温度提高，电阻率随之上升，功率降低，反之同理，能将功率稳定在一定范围内。优于传统的电加热器以恒定的方式加热的养护方式。
二、电加热温度场试验
（一）温度场概述和热传导理论
在混凝土构件内每个点温度的集合叫做温度场，它的变化会影响混凝土的受力状态。研究混凝土水化热必须研究混凝土内部的热传导方式以及热传导理论，才能进一步了解温度场。温度是一种能量，同样遵循能量守恒定律，不能凭空产生也不能凭空消失，只会进行传递和转化，在混凝土水化热的研究中，水化产生的热量，用于本身消耗和热量散失。本身消耗的热量可以直接计算。散失的热量通过构件本身传递到构件的外表面，通过外表面将热量传导到外界边界条件中。
（二）试验试件的温度场变化规律及加热带构造研究
针对研究内容，采用理论分析与试验的方法，对电热带加热养护的混凝土构件进行研究，分析不同加热带布置位置，在构件养护过程中对构件温度场和构件强度产生的影响。现场浇注制作4个长方体构件，各边长为0.4m× 0.4m×0.6m。编号为试件1、试件2、试件3和试件4。
加热养护的保护层参数见表2.1，电加热带分别布置在钢筋骨架，混凝土表面，模板外面以及不采用加热带加热。实验选用型号为15DXW的低限温（自限温度≤70℃）电热带。将试验构件置于室外，平均气温-15℃。将温度传感器置于试验构件内部，温度采集设备置于室内。
表2.1加热带布置位置以及保护层的组成情况
温度的测量点的选择主要是测量混凝土构件在水化作用和外界温度共同作用下的温度变化。取点分别是构件最中心的点的最高温升，内部和外表面的温差（小于等于25℃）冷却速率（不超过2℃/ h），表面温度和大气温度温差不应超过20℃。
四组构件共设置温度测量点15个，加热的3个构件每个布置4个，不加热的构件2个，还有1个测环境温度。以便记录和分析水泥水化和外界加热共同作用下混凝土的温度变化过程，根据测点的不同位置，共分四个检测区。
对构件进行加热养护时，每一个试验试件加热带布置位置是不同，1号构件加热带位于钢筋笼，2号构件加热带位于模板内壁，3号构件位于模板外面，4号构件不进行加热。3个构件都同时进行通电，同时停电，加热时间为3天，提取各个测温点的温度数据，然后将同一构件的同一测温点的温度变化情况绘制成曲线。分析同一构件不同测点温度变化情况，然后分析不同构件相同位置的温度变化情况，对比分析温度变化的不同之处。混凝土的强度通过回弹法进行测量，加热养护停电开始测强度，测量出养护试件在3天、7天、28天以及90天抗压强度，绘制出各个构件的强度发展曲线。
三、对不同构件的测温点进行分析
本组试验数据为试验构件1各个测温点温度的变化曲线。试件1加热带位于钢筋笼上，距离混凝土表面5cm，复合保温层由2cm模板、3cm棉被、塑料布等组成。C14取点温度，该取点位于1号测试构件位于上表面下5cm中心位置。混凝土浇筑后，该测温点温度为14.3℃，经过20小时温度达到峰值43℃，升温整个阶段速率为1.45℃/h。温度在40℃是趋于平缓，平缓期间温度有起伏现象，是外界温度变化引起的波动。加热3天后断电，降温的速率约为0.64℃/h，见图3.1。
图3.1 C14温度取点变化曲线
通过绘制各个测温点温度变化曲线以及同一构件所有测温点温度变化曲线可知，同一构件的各个测温点温度变化趋势是一致的。在加热20小时左右达到温度的峰值，所有测温点的峰值在40-50℃之间。所有测温点降温速率大致在0.6-0.8℃/h。所有温度变化曲线的有以下两个特点；
（1）3个时期，分别为温度上升时期、温度平稳时期、温度下降时期。
（2）2个转折点，温度峰值点和温度下降拐点。
结论：对所有试验构件的数据整理分析和结果对比，试验构件在电加热带养护的情况下，前期加热带在钢筋笼上温度上升较快，前期效果优于其他两种，本次试验中所有构件使用的加热带长度是一致的，外置加热带可以适当的增加加热带长度达到提高温度的目的。建议使用加热带外置的试验方案，加热带外置相当于提高混凝土的养护内环境，并且使用自限温加热带对环境进行加热养护，可以更好的控制内环境温度。综合以上分析和试验结果可以得出采取自限温加热带与空气层的共同作用，在冬期混凝土养护中的应用是可行的。
四、结束语
在冬季施工中，本论文探索了加热带的不同布置方式对冬季混凝土养护的影响，提出了自限温电热带和空气夹层共同作用的新型混凝土冬季养护方法，这一新型方法可以防止冻害，为实际工程提供可行性技术支持，具有较高的工程实用价值和广阔的应用前景。
参考文献
[1]金连才，西藏高寒地区冬季混凝土施工新技术与方案选择 [M].四川大学硕士学位论文，2003，1-2
[2]边朝朝，孙得超.常见电热带的结构与原理和使用注意事项[B]电线电缆Vol6 No.6（2010），p.60-63.
作者简介
明杨，（1991-），男，满族，辽宁沈阳人，工学硕士，沈阳建筑大学，研究方向：装配式结构套筒性能研究；
论文作者:明杨
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：构件论文; 温度论文; 混凝土论文; 测温论文; 热带论文; 冬季论文; 水化论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;