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1、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、工程特點和施工條件出發(fā)，在保證質量、加快進度、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，拌合水凍結成冰，水結成冰后的體積增加約9%，同時水泥的水化作用也停止進行。在恢復正溫養(yǎng)護以后，會使水泥漿體中的孔隙率比正常凝結的混凝土顯著增加，從而使混凝土的各項物理力學性能全面下降。如抗壓強度約損失50％，抗?jié)B等級降低為零，混凝土與鋼筋的粘結力也有大幅度的降低。因此遭受過凍害的混凝土不僅力學強度降低，而且耐久性能嚴重劣化。如在施工時增加混凝土中的水泥用量提高混凝土

2、的強度等級，雖然抗壓強度可以相應增加，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，并盡早獲得強度。 3．混凝土的溫度降至0℃前，其抗壓強度不得低于抗凍臨界強度。 抗凍臨界強度規(guī)定如下： 硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制的混凝土，為設計的混凝土強度標準值的30%； 礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土，為設計的混凝土強度標準值的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度等級時，應按提高后的強度等級確定。 4．冬期施工的混凝土，為了縮短養(yǎng)護時間，一般應選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，用蒸汽直接

3、養(yǎng)護混凝土時，應選用礦渣硅酸鹽水泥。水泥的強度等級不宜低于42.5，每立方米混凝土中的水泥用量不宜少于300kg，水灰比不應大于0.60并加入早強劑。 5．為了減少凍害，應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，氯鹽摻量不得超過水泥重量的1%（按無水狀態(tài)計算）。摻氯鹽的混凝土必須振搗密實，且不宜采用蒸汽養(yǎng)護。 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)境中使用的結構（排出大量蒸汽的車間、澡堂、洗衣房和經(jīng)常處于空氣相對濕度大于80％％的房間以及有頂蓋的鋼筋混凝土蓄水池等）； （2

4、）處于水位升降部位的結構； （3）露天結構或經(jīng)常受水淋的結構； （4）有鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結構，以及有外露鋼筋預埋件而無防護措施的結構； （5）與含有酸、堿或硫酸鹽等侵蝕性介質相接觸的結構； （6）使用過程中經(jīng)常處于環(huán)境溫度為60℃以上的結構； （7）使用冷拉鋼筋或冷拔低碳鋼絲的結構； （8）薄壁結構、中或重級工作制吊車梁、屋架、落錘或鍛錘基礎等結構； （9）電解車間和直接靠近直流電源的結構； （10）直接靠近高壓電源（發(fā)電站、變電所）的結構； （11）預應力混凝土結構。 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，在自然干燥過程中，會在表面

5、析出白色結晶物，影響美觀。因此尿素摻量不得超過水泥重的4%。摻有尿素的混凝土在封閉環(huán)境中會散發(fā)出刺鼻臭味，影響人體健康，因此不能用于整體現(xiàn)澆的剪力墻結構或樓蓋結構。 8．整體澆筑的結構，采用蒸汽加熱養(yǎng)護時，混凝土的升溫和降溫速度，不得超過表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)系指結構冷卻的表面積（m2）與結構全部體積（m3）的比值； 2.厚大體積的混凝土，應根據(jù)實際情況確定。 9．用蒸汽直接加熱養(yǎng)護混凝土時，當采用普通硅酸鹽水泥時，混凝土的溫度不

6、超過80℃，當采用礦渣硅酸鹽水泥時，可提高到85℃。 電熱養(yǎng)護混凝土的溫度，應符合表22-28的規(guī)定。 電熱養(yǎng)護混凝土的最高允許溫度（℃） 表22-28 水泥強度等級 表面系數(shù) ＜10 10～15 ＞15 32.5 70 50 45 42.5 40 40 35 10．模板和保溫層，應在混凝土冷卻到5℃后方可拆除。當混凝土與外界溫差大于20℃時，拆模后的混凝土表面，應臨時覆蓋，使其緩慢冷卻。 11．未完全冷卻的混凝土有較高的脆性，所以結構在冷卻前不得遭受沖擊荷載或動力荷載的作用。 12．冬期施工期間，施工單位應與氣象部門保持密切聯(lián)系，隨時掌握天氣預報和寒潮、

7、大風警報，以便及時采取防護措施。 22-5-2 混凝土的拌制 1.混凝土原材料加熱應優(yōu)先采用加熱水的方法，當加熱水仍不能滿足要求時，再對骨料進行加熱。水、骨料加熱的溫度一般不得超過表22-29的規(guī)定。若達到規(guī)定溫度后仍不能滿足要求時，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。投料時應先投入骨料和水，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（℃） 強度等級小于52.5的普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥 80 60 強度等級等于及大于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

8、體情況選擇加熱方法，但骨料不得在鋼板上灼炒。水泥應儲存在暖棚內(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。在摻有含鉀、鈉離子的外加劑時，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時，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投入。如外加劑為液體，使用時應先配制成規(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志的容器內(nèi)，不得混淆。每班使用的外加劑溶液應一次配成。 5.嚴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從拌合水中扣除。 6.拌制摻有外加劑的混凝土時，攪拌時間

9、應取常溫攪拌時間的1.5倍。 7.混凝土拌合物的出機溫度不宜低于10℃，入模溫度不得低于5℃。 8.混凝土拌合物的理論溫度，可按下式計算： T0＝[0.9（mceTce＋msaTsa＋mgTg）＋4.2Tw（mw－wsamsa－wgmg） ＋c1（wsamsaTsa＋wgmgTg）－c2（wmmsa＋wgmg）」 [4.2mw＋0.9（mce＋msa＋mg）] （22-10） 式中 T0——混凝土拌合物溫度（℃）； mw、mce、msa、mg——水、水泥、砂、石的用量（kg）； Tw、Tce、Tsa、Tg——水、水泥、砂、石的溫度（℃）； wsa、wg

10、——砂、石的含水率（％）； c1、c2——水的比熱容[kJ/（kgK）]及冰的溶解熱（kJ/kg）。 當骨料溫度＞0℃時，c1＝4.2，c2＝0； ≤0℃時，c1＝2.1，c2＝335。 9.混凝土拌合物的出機溫度，可按下式計算： T1＝T0－0.16（T0－Ti） （22-11） 式中 T1——混凝土拌合物出機溫度（℃）； Ti——攪拌機棚內(nèi)溫度（℃）。 22-5-3 混凝土的運輸和澆筑 1．冬期施工運輸混凝土拌合物，應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的地點，盡量縮短運距，選擇最佳的運輸路線； （2）正確選擇運輸容器的形式、大小和保

11、溫材料； （3）盡量減少裝卸次數(shù)并合理組織裝入、運輸和卸出混凝土的工作。 2.混凝土在澆筑前，應清除模板和鋼筋上的冰雪和污垢，裝運拌合物的容器應有保溫措施。 3.混凝土拌合物經(jīng)運輸?shù)綕仓r的溫度，可按下式計算： T2＝T1－（αtt＋0.032n）（T1－Ta） （22-12） 式中 T2——混凝土拌合物經(jīng)運輸?shù)綕仓r溫度（℃）； tt——混凝土拌合物自運輸?shù)綕仓r的時間（h）; n——混凝土拌合物轉運次數(shù)； Ta——混凝土拌合物運輸時環(huán)境溫度（℃）； α——溫度損失系數(shù)（h-1）： 當用混凝土攪拌車輸送時，α＝0.25； 當用開敞式大型自卸汽車時，α=0.20；

12、 當用開敞式小型自卸汽車時，α=0.30； 當用封閉式自卸汽車時，α=0.1； 當用手推車時，α＝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的溫度，可按下式計算： （22-13） 式中 T3——考慮模板和鋼筋吸熱影響，混凝土成型完成時的溫度（℃）； Cc、Cf、Cs——混凝土、模板、鋼筋的比熱容［kJ/（kgK）］： 混凝土取1kJ/（kgK）； 鋼材取0.48kJ/（kgK）； mc——每立方米混凝土重量（kg）； mf、ms——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，未預熱者可采用當時的環(huán)境

13、氣溫（℃）。 【例】設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℃?；炷涟韬衔镉萌肆κ滞栖囘\輸，倒運共2次，運輸和成型共歷時0.5h，當時氣溫-5℃。與每立方米混凝土相接觸的鋼模板和鋼筋共重450kg，并未預熱。試計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（3005＋60040－13505）＋4.270 （150－0.05600－0.021350）＋4.20.05 60040－2.10.0213503－33

14、00.021350] [4.2150＋0.9（300＋600＋1350）] ＝15.1℃ 混凝土從攪拌機中傾出時的溫度： T1＝15.1－0.16（15.1－5）＝13.5℃ 混凝土經(jīng)運輸成型后的溫度： T2＝13.5－（0.50.5＋0.0322）（13.5＋5）＝7.7℃ 混凝土因鋼模板和鋼筋吸熱后的溫度： T3＝（240017.7－4500.485）（24001＋4500.48） ＝6.6℃ 混凝土澆筑完畢后的溫度為6.6℃。 5.冬期不得在強凍脹性地基土上澆筑混凝土，在弱凍脹性地基土上澆筑時，基土應進行保溫，以免遭凍。 6.用人工加熱養(yǎng)護的整體式結構，其澆筑程序

15、及施工縫的設置，應能防止產(chǎn)生較大的溫度應力，如混凝土的加熱溫度超過40℃時，可采取以下措施： （1）支承在已澆筑完畢的厚大結構上的梁，應用鋼板制成的墊板將梁與厚大結構隔開，使梁在加熱和冷卻時可以自由伸縮； （2）如梁不能按（1）所述方法進行澆筑，而在設計中又未考慮到附加溫度應力時，則梁的混凝土澆筑與加熱應分段進行，段之間的間隔長度不應小于1/8梁的跨度，也不得小于0.7m。間斷處應在已澆筑的混凝土冷卻至15℃以下時，才可用混凝土填實并加熱養(yǎng)護； （3）與支座不做剛性連接的連接梁，應在長度不超過20m的段落上同時加熱； （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

16、時，應按（2）所規(guī)定的方法澆筑和加熱混凝土。當剛架的跨度≤8m時，應每隔兩個跨度留出間斷處；當剛架的跨度＞8m時，應每隔一個跨度留出間斷處； （5）與小跨度的大型橫梁相連的高柱，應按同一高度進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），應同時進行加熱； （7）澆筑和加熱肋形樓板時，應按（2）和（4）規(guī)定進行，在縱向和橫向兩個方向留在間斷處，梁與板應同時進行澆筑和加熱養(yǎng)護。 7.澆筑基礎大體積混凝土時，施工前要對地基進行保溫以防止凍脹。新拌混凝土的入模溫度以7～12℃為宜?；炷羶?nèi)部溫度與表面溫度

17、之差不得超過20℃。必要時應做保溫覆蓋。 8.澆筑裝配式結構接頭的混凝土（或砂漿），應先將結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45℃的條件下，應養(yǎng)護至設計要求強度，當設計無要求時，其強度不得低于設計的混凝土強度標準值的75％。 9.預應力混凝土構件在進行孔道和立縫的灌漿前，澆灌部位的混凝土須經(jīng)預熱，并宜采用熱的水泥漿、砂漿或混凝土，澆灌后在正溫下養(yǎng)護到強度不低于15N/mm2。 22-5-4 混凝土強度估算 1.在冬期施工中，需要及時了解混凝土強度的發(fā)展情況。例如當采用蓄熱養(yǎng)護工藝時，混凝土冷卻至0℃前是否已達到抗凍臨界強度；當采用人工加熱養(yǎng)護時，在停止加熱

18、前混凝土是否已達到預定的強度；當采用綜合養(yǎng)護時，混凝土的預養(yǎng)時間是否足夠等。在施工現(xiàn)場留置同條件養(yǎng)護試件做抗壓強度試驗，固然可以解決一部分問題，但所做試件很難與結構物保持相同的溫度，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行測試。因此，運用計算的方法對混凝土強度進行估計或預測是很有實用價值的。 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)護溫度下的強度增長率分別如圖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減水劑的混凝土，在

19、各種養(yǎng)護溫度下的強度增長率分別如圖22-24和圖22-25。 圖22-24 用普通水泥拌制并摻有早強減水劑的混凝土 圖22-25 用礦渣水泥拌制并摻有早強減水劑的混凝土 4.采用負溫混凝土工藝，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，在負溫條件下的強度增長率分別如圖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.當混凝土的養(yǎng)護溫度為一變量時，混凝土的強度可用成熟度的方法來估算。其原理是：相同配合比的混凝土，在不同的溫度、時間下養(yǎng)護，只在成熟度相等，

20、其強度大致相同。計算方法如下： （1）適用范圍 本法適用于不摻外加劑在50℃以下正溫養(yǎng)護和摻外加劑在30℃以下正溫養(yǎng)護的混凝土，亦可用于摻防凍劑的負溫混凝土。 本法適用于估算混凝土強度標準值60％以內(nèi)的強度值。 （2）前提條件 使用本法估算混凝土強度，需要用實際工程使用的混凝土原材料和配合比，制作不少于5組混凝土立方體標準試件，在標準條件下養(yǎng)護，得出1、2、3、7、28d的強度值。 使用本法同時需取得現(xiàn)場養(yǎng)護混凝土的溫度實測資料（溫度、時間）。 （3）用計算法估算混凝土強度的步驟 1）用標準養(yǎng)護試件1～7d齡期強度數(shù)據(jù)，經(jīng)回歸分析擬合成下列形式曲線方程： （22-14） 式

21、中 f——混凝土立方體抗壓強度（N/mm2）； D——混凝土養(yǎng)護齡期（d）； a、b——參數(shù)。 2）根據(jù)現(xiàn)場的實測混凝土養(yǎng)護溫度資料，用式（22-15）計算混凝土已達到的等效齡期（相當于20℃標準養(yǎng)護的時間）。 t＝ΣαTtT （22-15） 式中 t——等效齡期（h）； αT——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)時間（h）。 3）以等效齡期t代替D代入公式（22-14）可算出強度。 （4）用圖解法估算混凝土強度的步驟 等效系數(shù)αT 表22-30 溫度T （℃） 等效系數(shù) αT 溫度T （℃） 等效系數(shù) αT

22、溫度T （℃） 等效系數(shù) αT 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 0.9

23、5 -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

24、.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)標準養(yǎng)護試件各齡期強度數(shù)據(jù)，在坐標紙上畫出齡期-強度曲線； 2）根據(jù)現(xiàn)場實測的混凝土養(yǎng)護溫度資料，計算混凝土達到的等效齡期； 3）根據(jù)等效齡期數(shù)值，在齡期-強度曲線上查出相應強度值，即為所求值。 【例】某混凝土在試驗室測得20℃標準養(yǎng)護條件下的各齡期強度值如表22-31。混凝土澆筑后測得構件的溫度如表22-32。試估算混凝土澆筑后38h時的強度。 標養(yǎng)試件試驗結果 表22-31 標養(yǎng)齡期（d） 1 2 3 7 抗壓

25、強度（N/mm2） 4.0 11.0 15.4 21.8 測溫記錄 表22-32 從澆筑起算的時間（h） 0 2 4 6 8 10 12 38 溫度（℃） 14 20 26 30 32 36 40 40 【解】（1）當采用計算法時，根據(jù)表22-31的數(shù)據(jù)，通過回歸分析求得曲線方程為： （2）當采用圖解法時，將表22-31中的數(shù)據(jù)在坐標紙上繪出齡期-強度曲線，如圖22-28。 圖22-28 某混凝土的齡期-強度曲線（標養(yǎng)） （3）根據(jù)測溫記錄，計算出整個養(yǎng)護過程中的時間-溫度關系如表22-33。并計算等效齡期。 養(yǎng)護過程的時間-溫

26、度關系 表22-33 時間間隔（h） 2 2 2 2 2 2 26 平均溫度（℃） 17 23 28 31 34 38 40 等效齡期： t＝20.86＋21.16＋21.45＋21.65＋21.85 ＋22.14＋262.30＝78h（3.25d） （4）根據(jù)等效齡期估算混凝土強度。 當采用計算法時，將t值作為齡期D代入曲線方程，得： ＝16.0N/mm2 當采用圖解法時，在圖22-28上找到相應的點，查得強度值為16.0N/mm2。 6.當采用綜合蓄熱法施工時，混凝土如果在達到抗凍臨界強度值之前就撤除保溫材料，混凝土會遭受凍害；如果在達到抗

27、凍臨界強度值之后繼續(xù)保溫，則勢必影響工程進度。用以下方法可以找到混凝土澆筑后達到抗凍臨界強度的時刻。 （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20℃標準養(yǎng)護室，養(yǎng)護至24h時取出試壓，從試壓數(shù)據(jù)中舍棄最大和最小值，取中間4個數(shù)據(jù)計算其平均值，作為該種混凝土標養(yǎng)24h的強度（f1）。 （2）根據(jù)f1與該種混凝土的設計強度（f設）的比值，按表22-34查出該種混凝土強度0點的標養(yǎng)時間。 強度0點取值表 表22-34 f1/f設比值（％） 強度0點的標養(yǎng)時間（h） ＜10 12 10～20 9 20～30 7 30～40

28、5.5 ＞40 4 （3）以標養(yǎng)時間（h）為橫坐標，以強度（MPa）為縱坐標，建立坐標系。將強度0點的標養(yǎng)時間標繪在橫坐標上，再將f1標繪在24h處，做直線相連，在該直線上查到強度達到4MPa時所需的標準養(yǎng)護時間t0（h）。 （4）計算成熟度的公式如下： M＝ （22-16） 式中 M——混凝土成熟度（℃h）； T——混凝土溫度（℃）； Δt——兩次測溫間隔時間（h）。 （5）將t0作為Δt，T為20℃代入公式（22-16）再除以平均差值系數(shù)0.8，所得值即為達到抗凍臨界強度的成熟度值。 （6）工地在實際施工時，應做好測溫記錄，根據(jù)混凝土的實際養(yǎng)護溫度與養(yǎng)護時間，按

29、公式（22-16）計算成熟度，當達到抗凍臨界強度的成熟度時，即可停止保溫。 22-5-5 蓄熱法養(yǎng)護 1．工藝特點 將混凝土的組成材料進行加熱然后攪拌，在經(jīng)過運輸、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密覆蓋。利用這種預加的熱量和水泥的水化熱量，使混凝土緩慢冷卻，并在冷卻過程中逐漸硬化，當混凝土溫度降至0℃時可達到抗凍臨界強度或預期的強度要求。 蓄熱法具有經(jīng)濟、簡便、節(jié)能等優(yōu)點，混凝土在較低溫度下硬化，其最終強度損失小，耐久性較高，可獲得較優(yōu)質量的制品。但用蓄熱法施工，強度增長較慢，因此宜選用強度等級較高、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。同時選用導

30、熱系數(shù)小、價廉耐用的保溫材料。保溫層敷設后要注意防潮和防止透風，對于構件的邊棱、端部和凸角要特別加強保溫，新澆混凝土與已硬化混凝土連接處，為避免熱量的傳導損失，必要時應采取局部加熱措施。 2．適用范圍 當結構表面系數(shù)較小或氣溫不太低時，應優(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 室外平均氣溫 （℃） 結構表面系數(shù) 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

31、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上，在混凝土中摻入防凍劑，以延長硬化時間和提高抗凍害能力。 3．熱工計算 蓄熱法熱工計算的依據(jù)是熱量平衡原理，即每立方米混凝土從澆筑完畢時的溫度下降到0℃的過程中，透過模板和保溫層所放出的熱量，等于混凝土預加熱量和水泥在此期間所放出的水化熱之和。 當施工條件（結構尺寸、材料配比、澆筑后的溫度和養(yǎng)護期間的預測氣溫）確定以后，先初步選定保溫材料的種類、厚度和構造，然后計算出混凝土冷卻到0℃的延續(xù)時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

32、混凝土可能獲得的強度。如所得結果達不到抗凍臨界強度值或預期的強度要求，則需調整某些施工條件或修改保溫層設計，再進行計算，直至符合要求為止。 蓄熱法的熱工計算按以下方法進行： （1）混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻t的溫度，可按下式計算： （22-17） （2）混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻t的平均溫度，可按下式計算： （22-18） 其中θ、φ、η，為綜合參數(shù)，按下式計算： 式中 T——混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻t的溫度（℃）； Tm——混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻t的平均溫度（℃）； t——混凝土蓄熱養(yǎng)護開始到任一時刻的時間（h）； Tm，a——混凝土蓄熱養(yǎng)護開始

33、到任一時刻t的平均氣溫（℃）； ρc——混凝土的質量密度（kg/m3）； mce——每立方米混凝土水泥用量（kg/m3）； 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）； ω——透風系數(shù)； M——結構表面系數(shù)（m-1）； K——結構圍護層的總傳熱系數(shù)[kJ/（m2hK）]； e——自然對數(shù)底，可取e=2.72。 注：①結構表面系數(shù)M值可按下式計算： M＝A/V 式中 A——混凝土結構表面積（m2）； v——混凝土結構的體積（m3）。 ②結構圍護層總傳熱系數(shù)可按下式計算： di——第i層圍護層厚度（m）； λi——第i

34、層圍護層的導熱系數(shù)[W/（mK）]。 ③平均氣溫Tm,a取法，可采用蓄熱養(yǎng)護開始至t時氣象預報的平均氣溫，亦可按每時或每日平均氣溫計算。 ④水泥水化累積最終放熱量Qce、水泥水化速度系數(shù)vce及透風系數(shù)ω取值見表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 水泥品種及強度等級 Qce（kJ/kg） vce（h-1） 52.5號硅酸鹽水泥 400 52.5號普通硅酸鹽水泥 360 42.5號普通硅酸鹽水泥 330 0.013 42.5號礦渣、火山灰、粉煤灰硅酸鹽水泥 240 透風系數(shù)ω 表22-

35、37 圍護層種類 透風系數(shù) 小風 中風 大風 圍護層由易透風材料組成 2.0 2.5 3.0 易透風保溫材料外包不易透風材料 1.5 1.8 2.0 圍護層由不易透風材料組成 1.3 1.45 1.6 注：小風—風速vw＜3m/s；中風—風速3≤vw≤5m/s；大風—風速vw＞5m/s。 （3）當需要計算混凝土蓄熱養(yǎng)護冷卻至0℃的時間時，、可根據(jù)公式（22-17）采用逐次逼近的方法進行計算。如果蓄熱養(yǎng)護條件滿足，且KM≥50時，也可按下式直接計算： （22-19） 式中 t0——混凝土蓄熱養(yǎng)護冷卻至0℃的時間（h）。 混凝土冷卻至0℃的

36、時間內(nèi)，其平均溫度可根據(jù)公式（22-18）取t＝t0進行計算。 （4）混凝土蓄熱養(yǎng)護的有關參數(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 保溫模板構造 傳熱系數(shù)K [W/（m2K）] 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級水泥拌制的混凝土蓄熱計算圖 （入模溫度：20℃） 【例

37、】一批鋼筋混凝土柱，斷面為300mm400mm，用普通42.5號水泥拌制，混凝土澆筑后的溫度為20℃，預計養(yǎng)護期間室外平均氣溫為-10℃，要求混凝土溫度降至0℃時達到50%的設計強度。求保溫條件和構件冷卻時間、平均溫度。 【解】先計算構件的表面系數(shù)： 使用圖22-29中M＝12.5的一欄。在“達到設計強度的百分率”中找出50％的強度線與-10℃的氣溫線相交，在縱坐標上查得K＝0.9W/（m2K），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50m

38、m厚，外包巖棉氈30mm厚。但在構件的自由端應將巖棉氈加厚至100mm，構件的根部與原有混凝土連接處應局部短期加熱。 4．施工注意事項 （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，然后鋪設保溫材料。對于端部其厚度要增大到面部的2～3倍。 （2）混凝土澆筑后應有一套嚴格的測溫制度，如發(fā)現(xiàn)混凝土溫度下降過快或遇寒流襲擊，應立即采取補加保溫層或人工加熱措施。 （3）采用組合鋼模板時，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，可在混凝土強度達到1N/mm2后，使側模板輕輕脫離混凝土再合上繼續(xù)養(yǎng)護到拆模。 22-5-6 暖棚法養(yǎng)護 1．工藝特點

39、 在建筑物或構件周圍搭起大棚，通過人工加熱使棚內(nèi)空氣保持正溫，混凝土的澆筑與養(yǎng)護均在棚內(nèi)進行。本法的優(yōu)點是：施工操作與常溫無異，勞動條件較好，工作效率較高。同時混凝土質量有可靠保證，不易發(fā)生凍害。缺點是：暖棚搭設需大量材料和人工，供熱需大量能源，費用較高。由于棚內(nèi)溫度較低（通常不超過10℃），所以混凝土強度增長較慢。 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。當日平均氣溫低于-10℃時，暖棚法不易奏效。 3．暖棚構造 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。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

40、編織布和聚丙烯薄膜復合而成的復合布。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、燃氣、煤油或蒸汽為能源的熱風機或散熱器。 4．能耗計算 暖棚內(nèi)的熱量消耗，可根據(jù)暖棚尺寸、圍護構造、地面的導熱系數(shù)和室內(nèi)換氣次數(shù)（一般按每小時2次計算）等來計算確定。也可從表22-39中查出。 加熱100m3暖棚的耗熱量（kJ/h） 表22-39 內(nèi)外溫差 （℃） 暖棚表面系數(shù) 圍護結構的傳熱系數(shù)[W/（m2K）] 11.6 3.8 2.4 1.6 1.2 20 0.5 42000 13800

41、8400 5800 4600 1.0 84000 27600 16800 11600 9200 2.0 168000 55200 33600 23200 18400 30 0.5 63000 20700 12500 8800 6900 1.0 126000 41400 25000 17600 13800 2.0 252000 82800 50000 35200 27600 40 0.5 84000 27600 16750 11700 9200 1.0 168000 55200 33500 23400 1

42、8400 2.0 336000 110400 67000 46800 36800 注：本表所查出的耗熱量尚應根據(jù)風力情況再乘以圍護結構散熱系數(shù)：當風速在5m/s以內(nèi)時乘以1.25～1.5，當風速大于5m/s時，乘以1.5～2.0。 5．施工注意事項 （1）暖棚出入口應設專人管理，以防封閉不嚴造成棚內(nèi)溫度下降或混凝土局部受凍。 （2）棚內(nèi)各點溫度均不得低于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，要及時采取增濕措施或在混凝土表面灑水養(yǎng)護。 （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 1．電熱毯加熱法 用電熱毯作

43、為加熱元件，適用于以鋼模板澆筑的構件。電熱毯由四層玻璃纖維布中間夾以電阻絲制成。制作時先將0.6mm鐵鉻鋁合金電阻絲在適當直徑的石棉繩上纏繞成螺旋狀，按蛇形線路鋪設在玻璃纖維布上，電阻絲之間的檔距要均勻，轉角處避免死彎，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300mm400mm，電壓60V，功率每塊75W，通電后表面溫度可達110℃，但應按規(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，外側用108膠粘貼水泥袋紙兩層擋風。 對大模板現(xiàn)澆墻體加熱時，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雙面密布，中間部位可以較疏或兩面交錯

44、鋪設。 在混凝土澆筑前先通電將模板預熱，澆筑過程中留出測溫孔，澆筑后定期測溫并做記錄，養(yǎng)護過程中根據(jù)混凝土溫度變化可繼續(xù)送電。 熱工計算： （1）混凝土構件在升溫階段每小時所需熱量： Q1＝Vρc0ΔT （22-20） 式中 Q1——混凝土每小時升溫所需熱量（kJ）； V——混凝土體積（m3）； ρ——混凝土質量密度，取2400kg/m3； c0——混凝土比熱容，取1.00kJ/（kgK）： △T——每小時升溫溫度（℃）。 （2）鋼模板及保溫材料加熱所需熱量： Q2＝m1c1ΔT＋m2c2ΔT （22-21） 式中 Q2——鋼模板及保溫材料加熱所需熱量

45、（kJ）； m1、m2——鋼模板、保溫材料重量（kg）； c1、c2——鋼模板、保溫材料比熱容[kJ/（kgK）]； ΔT——每小時升溫溫度（℃）。 （3）每小時內(nèi)散失熱量： （22-22） 式中 Q3——構件每小時散失熱量（kJ）； A——散熱面積（m2）； T——混凝土溫度（℃）； Tq——室外大氣溫度（℃）； λ1、λ2——各層保溫材料導熱系數(shù)[W/（mK）]； δ1、δ2——各層保溫材料厚度（m）。 （4）需要布設的電熱毯功率： （22-23） 式中 P——需要布設的電熱毯功率（W）； 3.6——換算系數(shù)，1Wh=3.6kJ。 【例】

46、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℃，每小時升溫5℃，恒溫30℃，每塊電熱毯功率75W，用50mm厚巖棉板保溫[ρ＝200kg/m3，λ＝0.07W/（mK），c＝0.75kJ/（kgK）]，鋼模板雙面共重112kg/m2[c＝0.48kJ/（kgK）]，試計算每平方米墻體需布設電熱毯的數(shù)量。 【解】 Q1＝10.16240015＝1920kJ Q2＝1120.485＋20.052000.755＝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共需布設

47、電熱毯： 660/75≈9塊 2.工頻渦流加熱法 （1）工藝特點 在鋼模板的外側布設鋼管，鋼管與板面緊貼并焊牢，管內(nèi)穿以導線，當導線中有電流通過時，在管壁上產(chǎn)生熱效應，通過鋼模板將熱量傳導給混凝土，使混凝土升溫。在通常情況下，每平方米模板面約需布設φ15（1/2"）鋼管5m，用截面積為25～35mm2的鋁芯線作導線，通以電壓為100～140V的電流。在室外最低氣溫為-20℃的條件下，混凝土達到40％強度標準值的耗電量約為130kWh/m3。為了減少熱損失、降低能耗，在模板外面應使用毛氈、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

48、100～140V 鋼管極限功率 195W/m 模板輸出功率 0.8～1.13kW/m2 模板輸出熱量 2900～4000目/（hm2） 用這種工藝來加熱混凝土，溫度比較均勻，控制方便，缺點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)電磁感應原理，一根有交變電流通過的導體穿過導磁率較高的鐵管時，在管壁上產(chǎn)生交變閉路磁場。由于鐵管有一定厚度，就感應產(chǎn)生了電動勢和電流，沿管子長度方向呈旋渦式流動，稱為渦流。由于鐵管電阻的存在，旋渦式流動的渦流，在管壁

49、內(nèi)產(chǎn)生熱效應，熱量通過鋼模板傳導給了混凝土。 （4）施工方法 1）在大模板現(xiàn)澆墻體上的應用 從兩側加熱。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，在兩側模板上的渦流管可互相錯開，見圖22-30。 圖22-30 墻體養(yǎng)護示意 1-大模板；2-渦流管；3-導線 2）在梁、柱結構上的應用 梁、柱結構可根據(jù)結構厚度和熱工計算，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)護示意 1-鋼模；2-渦流管；3-導線 圖22-32 柱養(yǎng)護示意 1-鋼模；2-渦流管；3-導線 3）在

50、梁柱接頭上的應用 將渦流管直接埋在混凝土中，待混凝土澆筑后即通電加熱，達到要求強度后停止送電并將導線抽出，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度，根據(jù)混凝土量按60kW/m3功率計算。節(jié)點外圍必須保溫養(yǎng)護。如圖22-33。 圖22-33 梁柱接頭養(yǎng)護示意 1-模板；2-渦流管；3-導線 （5）熱工計算 與電熱毯加熱法相同。 （6）模板功率計算 1）渦流管的飽和電流及電壓值 根據(jù)通有電流的直線導體磁場強度公式，得出計算渦流管管壁中心磁場強度公式： （22-24） 式中 H——渦流管管壁中心磁場強度，當磁感應達到飽和強度時，磁場強度Hk＝40A/cm；

51、 I——直線導體通過的電流（A）； R——鋼管外半徑（cm）； δ——鋼管壁厚（cm）。 當渦流管為φ15（1/2"）鋼管（R＝1.062cm，δ＝0.275cm）時的飽和電流值（Ik），可根據(jù)上式算出： Ik＝2π0.940＝226A 根據(jù)試驗，在φ15渦流管中通過的電流達到飽和值時，每米長導線兩端的電壓降Uk＝1.125V。 2）功率因素及渦流管單位長度的極限功率 渦流管的極限功率按下式計算： Pk＝IkUkcosφ （22-25） 式中 Pk——渦流管單位長度的極限功率（W/m）； Ik——飽和電流值（A）； Uk——導線單位長度飽和電壓降（V/m）；

52、cosφ——功率因素，經(jīng)試驗求得為0.8。 則φ15渦流管的極限功率為： Pk＝2261.1250.8＝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算： Ps＝lPk （22-26） 式中 Ps——模板單位面積的極限功率（W/m2）； l——在單位面積模板上布設的渦流管總長度（m/m2）。 在每平方米模板上如布設φ15渦流管5m，則每平方米模板的極限功率為： Ps＝5204＝1020W/m2 （7）電氣控制 電氣控制采用可控硅反并聯(lián)電壓調節(jié)方式，如圖22-34。這種方式具有調節(jié)方便、效率高、易實現(xiàn)自動化的優(yōu)點。各階段送電功率，取預養(yǎng)與恒溫階

53、段功率相同，升溫階段功率為預養(yǎng)階段功率的2.2倍。預養(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-自動空氣開關；2-接觸器；3-可控硅；4-電流互感器；5-變壓器；6-導線；7-渦流管 3．線圈感應加熱法 （1）工藝特點 用絕緣電纜纏繞在梁、柱構件的外面以形成線圈，通電后使鋼模板、鋼筋或構件內(nèi)所含的型鋼發(fā)熱升溫并加熱混凝土。 線圈感應加熱法的優(yōu)點是：易于控制，加熱均勻。只要線圈設置得當，可使混凝土內(nèi)部溫度差控制在5℃以內(nèi)，澆筑前還可對模板及鋼筋進行預熱。 （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、柱構件的加熱養(yǎng)護。

54、也可作為某些因措施不當面臨受凍危險的梁、柱構件的加熱補救措施。但不適用于墻、板構件的加熱養(yǎng)護。 （3）作用原理 當線圈內(nèi)通入交變電流時，線圈內(nèi)及線圈周圍會產(chǎn)生交變磁場。如果在線圈中間放入鐵芯，會在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生渦電流，并將電能轉變?yōu)闊崮?。因而當電纜內(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而發(fā)熱，同時將熱量傳給混凝土，達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間調整?；炷亮枯^少時，也可利用交流電焊機。變壓器容量宜較設計結果增加20%～50%。 2）感應線圈宜選用35mm2鋁質或銅質電纜，以橡膠絕緣為佳。

55、主電纜可選用150mm2，電流不宜超過400A。 3）感應線圈纏繞時，應盡量靠近鋼模板，以提高功率因數(shù)。在纏繞電纜時，構件兩端線圈的間距應為中間部分的1/2。兩端加密范圍為一個線圈直徑的長度。構件端部要密纏5圈。 4）當確認線路布置正確、連接牢固、絕緣可靠后，方可通電。通電后用儀表隨時檢測電流、電壓是否與工藝設計相符，并根據(jù)具體情況調整電路參數(shù)。 4．電極法 在混凝土結構的內(nèi)部或表面設置電極，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)生熱量對混凝土進行加熱。 電極法適用于以木模板澆筑的混凝土構件，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。

56、 電極法采用交流電（直流電會使混凝土內(nèi)水分分解），工作電壓宜為50～110V，在無筋結構中和每立方米混凝土中含鋼量不大于50kg的結構中，可采用120～220V。 電極種類及適用范圍見表22-40。 電極種類及適用范圍 表22-40 分類 特點 適用范圍 表面電極法 將電極固定在木模板內(nèi)側，電極可用6mm的鋼筋或寬40～60mm的白鐵皮做成。電極的間距：鋼筋為20～30cm，白鐵皮為10～15cm。表面電極法配極簡單，間距易控制 常用于墻、梁及基礎等結構 捧形電極法 電極用6～12mm直徑的鋼筋斷料制成，直接由結構物表面插人或穿過木模板放入混凝土內(nèi)，其長度由結構斷面

57、而定。棒形電極不易發(fā)生短路，但其耗鋼量較大 常用于柱、梁及基礎等結構 弦形電極法 電極用6～10mm的鋼筋制成，每段長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的板和基礎等結構 在柱、梁內(nèi)棒形電極的設置參見圖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

58、表22-41 電壓 （V） 代號 最大功率（kW/m3）時的距離（cm） 2.5 3 4 5 6 7 8 9 10 51 b 39 36 32 28 26 25 23 22 21 h 15 13 12 10 10 10 8 7 7 65 b 51 48 42 37 34 32 30 28 24 h 14 13 11 10 9 8 8 7 7 87 b 71 65 57 51 47 43 41 38 36 h 13 13 11 10 9 8 8 7

59、 7 106 b 89 81 71 69 58 54 51 48 46 h 14 12 11 9 9 8 7 7 7 220 b 192 175 152 146 124 115 108 102 96 h 13 12 10 9 8 8 7 7 7 注：1.電壓為開始電加熱時使用的電壓； 2.使用單相電時，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：

60、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，應隔以適當?shù)慕^緣物質，振搗時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。當結構工程量較大，需邊澆筑邊通電時，應將鋼筋接地線。電熱現(xiàn)場應設圍欄，防止人畜接近。 當混凝土澆筑完畢后，應將混凝土的外露表面覆蓋，在通電養(yǎng)護過程中應注意觀察混凝土表面的溫度和濕度，如出現(xiàn)干燥現(xiàn)象，應切斷電源用溫水濕潤混凝土表面再繼續(xù)通電養(yǎng)護。 混凝土的升溫速度和降溫速度以及恒溫溫度均應符合規(guī)定，施工時可采用調節(jié)電壓或間斷送電的辦法來控制。為保證具有不同體型的結構各部分能獲得相同的冷卻條件，對于薄型結構，突出的部位以及其他容易冷卻的部位，應加強保溫。

61、 電極法的熱工計算與電熱毯加熱法同。 22-5-8 遠紅外線養(yǎng)護 1．工藝特點 利用遠紅外輻射器向新澆筑的混凝土輻射遠紅外線，使混凝土的溫度得以提高，從而在較短時間內(nèi)獲得要求的強度。這種工藝具有施工簡便、降低能耗等優(yōu)點。 遠紅外輻射器，根據(jù)其所采用的能源，可分為三大類：（1）電熱遠紅外輻射器；（2）蒸汽遠紅外輻射器；（3）煤氣遠紅外輻射器； 電熱和蒸汽遠紅外輻射器，通常在發(fā)熱元件上涂以遠紅外涂料而成，煤氣遠紅外輻射器則有金屬網(wǎng)式和陶瓷板式兩大類。 常用的遠紅外涂料的名稱及其主要參數(shù)見表22-43。 常用的遠紅外涂料 表22-43 涂料名稱 Fe2O3 Cr2O3

62、SiC CO2O3 TiO2 SiO2 ZrO2 MnO2 溫度（℃） 400 370 400 380 380 380 370 輻射率ε 0.72 0.65 0.84 0.80 0.65 0.72 0.81 0.78 氧化鐵紅（Fe2O3）由于價廉易得，是工地常用的遠紅外涂料。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。硅溶膠與水先調合，再徐徐注入氧化鐵紅粉料中，同時進行機械攪拌約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，預熱至40～50℃，便開始涂刷已攪拌好的涂料，涂層

63、厚度不宜超過0.2mm，涂刷后立刻放在70～80℃溫度上烘烤2h即可使用。 也有的單位使用復合涂料，參考配方如下： （1）Fe2O3 55％＋ZrO2 30％＋Cr2O3 5％＋MnO2 5％＋SiO2 2％＋CO2O3 3％； （2）Fe2O3 58％＋ZrO2 30％＋Cr2O3 5％＋MnO2 5％＋SiO2 2％； （3）TiO2 20％＋Fe2O3 80％。 2．作用機理 紅外線和可見光一樣，都是電磁波。紅外線的波長為0.72～1000μm，介于可見光與微波之間。在紅外線范圍內(nèi)，一般將波長在4μm以下的稱近紅外線，4μm以上的稱遠紅外線。 紅外線與光波相同，具有直線傳播

64、的特性，并有反射、折射、透射及吸收等現(xiàn)象。不同波長的紅外線對不同物質所產(chǎn)生的效果是不同的。用遠紅外線來輻射混凝土，當發(fā)射波長與混凝土組成材料的吸收波長相匹配時，新拌混凝土作為遠紅外線的吸收介質，在遠紅外線的共振作用下，介質分子做強烈運動，將輻射能充分轉換成熱能，使混凝土升溫。 3．適用范圍 管式電熱遠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)場預制構件的外部加熱。 蒸汽和煤氣遠紅外輻射器通常用于預制廠內(nèi)加熱預制構件。 4．遠紅外輻射器的設計計算 （1）輻射器表面溫度計算 T＝2897/λ （22-27） 式中 T—

65、—輻射器表面溫度（K）； λ——被加熱物體對遠紅外線最大吸收峰的波長（λm）。 【例】利用遠紅外輻射器加熱混凝土，已知水對于3～7μm、14～16μm波長有吸收特性，水泥、砂、石對于3～9μm波長有吸收特性，新拌混凝土對遠紅外線的吸收波長按4μm計算，求輻射器表面溫度。 【解】 T＝2897/4＝724K（451℃） （2）輻射器的表面積計算 （22-28） 式中 A——輻射器的表面積（m2）； Q——輻射器的發(fā)熱量（kJ/h）； c——黑體輻射系數(shù)，取16.7kJ/（m2hK4）； T——輻射器表面溫度（K）； T0——被加熱物體表面溫度（K）。 【例】根據(jù)

66、結構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，T0定為353K（80℃），求輻射器表面積。 【解】 （3）電熱遠紅外輻射器的功率計算 P＝Q/（3.6η） （22-29） 式中 P——輻射器功率（W）； Q——輻射器的發(fā)熱量（kJ/h）； η——熱效率，取0.85； 3.6——換算系數(shù)，1Wh＝3.6kJ。 【例】已知每個電熱遠紅外輻射器每小時發(fā)熱量為5024kJ，求電功率。 【解】 P＝5024/（3.60.85）＝1642W （4）電熱遠紅外輻射器所需電阻絲的計算 電阻絲的電功率： 式中 P——電阻絲的電功率（W）； U——電源電壓（V）； R——電阻（Ω）； ρ——電阻絲的電阻系數(shù)，鐵鉻鋁電阻絲為0.00014Ωcm2/cm，鎳鉻電阻絲為0.000110cm2/cm； l——電阻絲長度（cm）； d——電阻絲直徑（cm）。 用于輻射