冬季砼内埋式电加热施工法-熊正清

1、2012年科技成果名称：冬季混凝土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2012年12月12日冬季混凝土埋式电加热施工法熊正清摘 要 俄罗斯鞑靼斯坦国TAF项目，由于签证、入场手续办理严重滞后、 业主AMM 0对总工期又不作相应调整，使得工期非常紧，土建混凝土工作即 使在寒冷季节也须施工。本文介绍了冬 季在混凝土敷设电阻导线、通电加热 的施工方法，确保了混凝土质量。与外部加热相比，避免了传导和辐射的热 损失，提高了热能利用率；操作简单；满足施工质量和进度要求。关键词 冬季混凝土 施工部导线电加热节能一、前言：新浇筑的混凝土如果受冻，拌合水冻结成冰，体积增加，

2、水泥的水化作 用停止。恢复正温养护以后，水泥浆体中的孔隙率比正常凝结的混凝土显著 增加，混凝土的各项物理力学性能全面下降。从保证混凝土质量出发，冬季 施工砼必须防止其在硬化初期遭受冻害，并尽可能早地获得强度，在温度降 至0C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 期间的气温、工程特点和施工条件出发，在保证质量、加快进度、节约能源、 降低成本的前提下，选择适宜的施工方法。二、工程概况：俄罗斯TAF项目，位于鞑靼斯坦国门捷列夫市西18公里的化工园区，包 括合成氨、甲醇、尿素装置。该地区的冬季为 11月至次年3月，最冷2月可 达-40 C。11月、12月气温为0C至-30 C

3、。根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，目的是完成尿素装置的设备基础、尿 素泵房的钢筋砼框架，为来年安装施工创造工作面。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因素 考虑，本工程采用埋式电加热养护法，养护至混凝土强度大于早期受冻允许 临界强度。三、埋式电加热养护法的工作原理:在低温浇筑的混凝土如果采取合适的措施，让混凝土强度在正温条件下增长至早期受冻的允许临界强度以上，混凝土最终可达到设计强度。埋式电加热养护法的原理：就是将外包塑料绝缘层的电阻 导线直接敷设在整体砼结构中，金属导线与电路接通后，起到电阻加热器的作用，导线发出的热量以 接触方式传导

4、给混凝土，使混凝土强度在正温条件下增长至受冻的允许临界 强度以上，保证混凝土不受冻害。 施工中为了加快拆模时间，加快施工进度 、节能，砼加热所达到的强度一般都比受冻临界强度高。四、应用围:表面系数10以，环境温度-40 C以，可对整体柱、梁、板、承台基础进行浇筑 五、电加热的方法 1、操作流程：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、导线布置时间：根据施工方法的不同，加热导线可安排在钢筋安装进行时 或在安装结束之后布置。3、主要设备：降压变压器（80KV）、干线、加热导线、电流表、电压表等设 备。根据温控要求的不同，变压器可将 380V电压转换为5

5、5V、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，及时采取防护措施。、确定浇筑围和边界，计算浇筑的混凝土体积、计算需布置加热导线的砼 面积、需保温覆盖的面积，确定电加热参数和功率。、对所有参加电加热施工的人员进行技术交底和培训。、以现浇楼板为例，电加热的准备工作有：安装模板、钢筋网和钢筋骨架，在上、下层钢筋网的高度敷设加热导线;清除模板和钢筋上的垃圾、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（如图 1）；1斗J1 ' o1 1'J斗r ii6 2 厂21i *ii|i17Mo

6、IMi/ a A.八,FOO"Jo'7QO11图1电加热施工区域布置图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（如图2）；图2导电条示图（1插头2木支架3螺钉4导电体（3 X40 mm在没有导电条模块的情况下，安装绝缘电缆组成的临时导电条模块，其 横截面积不少于50mm2用间距不大于1.5m的木支架固定；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； 在变电站和配电箱附近安装包覆有橡皮垫的木地板，安装带有二氧化碳 灭火器的消防开关；将变电站接通电源，在空载情况下对其进行

7、试运转，检查临时照明设备 及温度自动调节系统的工作情况。5、导线的布置和设备的安装： 完成钢筋安装、预埋件放置和焊接工作以后, 按照加热导线布置图铺设加热导线。、加热导线的布置要求： 、加热导线的直径、线段长度及绕距根据外部空气温度及电路电压按后表 取值。为达到安全目的，通常按55V勺电压来选取相应的加热线长度。 、加热导线的间距一般为10 20cm 、加热导线距离混凝土表面5 10cm且沿钢筋骨架布置。、加热导线必须放在混凝土里面，不允许接触模板。、加热导线安装注意事项：缠绕和加固导线、安装模板、放置混凝土时防止绝缘层破坏。防止导电芯线与钢筋、钢模及其它金属构件间出现短路。加热导线敷设在结构

8、中时不要用力紧。在带有尖锐边缘的拐角处，在导 线下安放由油毛毡或沥青纸构成的绝缘层。将导线固定在钢筋上的方式：采用剪下的绝缘线、塑料固定销、金属线 制作的卡针及聚丙烯绳、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，需从砼部向外设置 横截面为2.5-4mm2的引线（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的电力参数表外部空气温度（加热导线绕距mm加热导线直径rnm电压V导线长m加热单位功率W在上下层钢筋网可在下层钢筋网-52001001.1552720065327537854295471.2552865347539854495481.455336539754585

9、519557-10160801.1552724065327537854295471.2552865347539854495481.455336539754585519557-151201.1552732065327537 854295471.2552865347539854495481.455336539754585519557-201001.1552740065327537854295471.2552865347539854495481.455336539754585519557图3由混凝土部向外的引线示图 （1加热导线2安装线3混凝土）图4导线布置示图6、其他设备的安装和注意事项:在电加热

10、区设置护栏（高1.5m）、发光信号设备和安全标志。配电箱、用来加热的变电站和其他电力设备、混凝土加热区的钢筋和相 邻的尚未浇筑混凝土而暴露的钢筋必须接地。连接加热导线必须先切断电源。7、混凝土浇筑：、浇筑条件：导线布置完毕并接通后，检查母线是否接地和有短路现象。在0C以下浇筑砼时，提前去除结冰层：在气温低于 -10 C时，将直径大 于25毫米的钢筋、轧制型材、大型的金属埋件加热到 0C以上，对所有外伸的 埋设部分及伸出部分进行额外加温。本工程采用热风机进行清雪和加热。图5砼浇筑示图、浇筑注意事项:混凝土浇筑时要防止加热环路错位和绝缘破坏。浇完砼，及时用防水保温材料（100150卩m的聚乙烯薄膜

11、）覆盖，并铺 设厚度为50m的矿棉板或其它保温材料，保证加热表面达到要求的耐热水平。图6砼表面覆盖保温示图采用使砼热损失更小的运输工具，连续浇筑。砼的入模温度不低于5C对砼运输罐车和输送泵车的泵管进行覆盖保温。&混凝土的加热养护：送电加热必须在混凝土浇筑、保温层铺设结束、人员 撤出隔离围后进行。、加热前的检查：检查所有装置接地的可靠性；检查所有接头质量；检查 保温材料的质量和铺设是否正确；检查测温孔布置是否正确；检查围栏、警 示标语；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。一般混凝土临界强度在冷却阶段达到，在加温阶段可以按允许的最大加 温速度进行，在

12、恒温加热时保持构件允许的最大温度值。在最短时间达到允 许的最大温度，可大大节约电能。加热时间初步确定为72h,包括加热、恒温和冷却，加热温度设为 40C 导线里通入低电压、高电流加热混凝土时，变压器的功率为80千瓦，湿冷混凝 土的电阻率300500cmi在砼加热和硬化过程中，电阻随时变化，按下 列方法调整：初始电压为55v,第一小时每15min20min检测温度。如果温度增加过快及时降低电压；相反增加电压。当得到需要的升温速度后，每小时检查温度的变化。由于硬化和液态部分混凝土的分层，电阻会逐渐减小，一段时间后降低 电压12级。达到指定的最高温度后，混凝土的升温加热阶段完成，恒温加 热阶段开始，

13、随着恒温加热的进行，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 允许超过下表列值。构件表面系数（1/ m升温速度（c / h ）冷却速度（c / h ）51025>10310电热养护混凝土的最高允许温度（C）水泥强度等级表面系数v 1010 15> 1532.570504542.5404035、电流与电压检测：砼加温开始后的头 3个小时，每小时测量供电线路中 的电流强度及电压；之后每个工作班测量两次；同时用目测法检查电路连接 处是否发出火花。、温度检测：通过工业用温度计、红外线测温仪或遥控安装在观测孔的热 传感器来检测温度

14、（如图7、图8所示），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由薄壁钢管制成的套筒 4防冻润滑油5热传感器温度测点的布置数量根据加热对象特点来确定：每50m2的面板、3m3的砼、6米长的结构、40m2的地板不少于一个，位置在距导线 5-10cm处。在加 温过程：每小时测量一次混凝土的温度。在恒温及降温过程：每两个小时测 量一次温度。为了更好调节混凝土温度，尽可能采用温度自动控制及加热模 式自动调节系统。每昼夜测量外部空气一至两次。所有测量结果如实记录。图8检测砼温度、加热注意事项:检查电流表读数和用于电加热的变压器的工作状态、参数是否满足要求。用电流

15、表检查电流，导线的电流不能超过允许值。禁止导线附近混凝土的液体部分沸腾。检查接头，处理烧坏的接头，发现烧坏时打开备用环路。在加热和转换到低电压时，检查接头和加热回路是否完好。检查混凝土加热质量，监视变压器的工作和仪表的读数。冷却速度不能 超过10C/h，如果冷却过快及时加热。、加热过程中强度估算： 、采用图解法来估算。普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，在各种养护温度下的强度增长率分别如图 A和图B。根据混凝土养护记录 屮2+ t 3+tn确定实际恒温加热温度平均值：t平均二 n 式中：t1 , t2 , t3 ,tn 测温得到的混凝土温度值；n 测温次数。根据温度平均值在图中选择温度

16、曲线，按照温度曲线和养护时间确定混凝土的强度。图A用普通硅酸盐水泥拌制的混凝土图B用矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土 、采用成熟度法估算：相同配合比的混凝土，只有在成熟度相等情况F其强度相同 、用回弹仪检测砼强度、混凝土强度确定：根据实际的温度模式测量。当砼温度达到零度以上， 在拆除其模板后，通过超声波法或钻孔测试的方法来确定砼强度。砼养护结束后，检测与结构同等养护条件的试块强度，最终确定其强度。9、拆模：模板和保温层，在混凝土冷却到5C后拆除，在外层温度冷却到零度之前掀去结构的保温层，不允许模板和保温层冻结在混凝土上。为了防止 出现温度裂缝，混凝土露天表面和外部大气之间的温差，对表面系数低于5的结

17、构不应超过20C ;对表面系数大于或等于5的结构不应超过30C。当不能够 达到上述条件时，拆模后砼表面应及时覆盖使其缓慢冷却。未完全冷却的混 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、混凝土质量检查：冬期砼除按常温施工要求检查外，尚应检查：、外加剂的质量和掺量；水和骨料的加热温度；混凝土在出机时、浇筑后和硬化过程中的温度；混凝土温度降至 0 C时的强度。、测温人员测温时同时检查砼表面覆盖保温情况，若发现温度过高或过低， 立即通知有关人员，及时采取有效措施。、在浇筑地点随机取样制作试件，每次制作 3组。1组在20C标准条件下 养护至28d试压得强度f28；1组与构件在同条件下养护

18、，在混凝土温度降至0C 时试压，检查混凝土是否达到抗冻临界强度；1组与构件在同条件下养护至 14d,然后转入20C标准条件下继续养护21d，在总龄期为35d时试压，得强 度f 14'+21，如果f 14'+21f 28,则砼未遭冻害，将f 28作为强度评定的依据。六、安全措施：1、进行电加温，应按照要求保证施工现场、施工区域、工作地点的用电安全， 操作人员应当接受安全施工方法培训，有专门负责电气设备安全的技术人员，整个电加热过程有电工值班。2、布设的电网能在单独工段及施工区域切断所有电气设备。3、连接或断开电气线路，由具有相应等级的电工完成。4、砼电加温的工人须配备胶靴或绝缘长统靴。电工配备橡胶手套。接通加热 导线、使用温度计测量温度时先断开电路。5、电加温的区域设防护隔栏，在醒目位置放置警示牌，夜间对工作区域的防 护隔栏进行照明，设置能够自动发光的红色信号灯（42V）。6、电气设备的所有金属导电部分和钢筋接地可靠，将电源电缆的零线与其连接。使用保护性接地回路时，线路的电阻值不大于4欧姆，对可能被施加电压的导线端