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原文传递一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置及其养护方法

专利名称：	一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置及其养护方法
摘要：	一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置及其养护方法。在寒区冬季施工中，现行混凝土养护措施耗能大且存在安全隐患，难以匹配寒区冬季混凝土养护。本发明中养护装置为四个侧板依次围合形成矩形框体，矩形框体内填充有混凝土，顶板和底板分别水平设置在矩形框体的顶部和底部，模板框的外壁上设置有相变材料层，相变材料层为通电蓄热的层体，相变材料层的外壁设置有保温层；本发明中的方法是将处于模板框和保温层之间的相变材料层通过模板框对混凝土进行传热，相变材料层通过重复充放热的方式实现对混凝土持续供热养护。本发明用于寒区冬季现场施工中的混凝土养护。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨工业大学
发明人：	刘雨时;杨英姿;孙夫整
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910396792.1
公开号：	CN109940751A
代理机构：	深圳汇策知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	迟芳
分类号：	B28B11/24(2006.01);B;B28;B28B;B28B11
申请人地址：	150090 黑龙江省哈尔滨市南岗区黄河路73号哈尔滨工业大学二校区土木工程学院
主权项：	1.一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置，其特征在于：它包括模板框、相变材料层(2)和保温层(3)，所述模板框包括顶板(1-1)、底板(1-2)和四个侧板(1-3)，四个侧板(1-3)竖直并列设置，四个侧板(1-3)依次围合形成矩形框体，矩形框体内填充有混凝土(4)，顶板(1-1)和底板(1-2)分别水平设置在矩形框体的顶部和底部，模板框的外壁上设置有相变材料层(2)，相变材料层(2)为通电蓄热的层体，相变材料层(2)的外壁设置有保温层(3)。 2.根据权利要求1所述的一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置，其特征在于：矩形框体的横向截面小于顶板(1-1)或/和底板(1-2)的板面积，顶板(1-1)的外壁上加工有配合相变材料层(2)的第一凹槽(5)，底板(1-2)的外壁上加工有配合相变材料层(2)的第二凹槽。 3.根据权利要求2所述的一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置，其特征在于：第一凹槽(5)的中心处加工有第一凸起(6)，第一凸起(6)的高度小于第一凹槽(5)的槽深；第二凹槽的中心处加工有第二凸起，第二凸起的高度小于第二凹槽的槽深。 4.根据权利要求1所述的一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置，其特征在于：相变材料层(2)内设置有第一温度传感器(7)，混凝土(4)的端角处设置有第二温度传感器(8)，混凝土(4)的中心处设置有第三温度传感器(9)。 5.根据权利要求1所述的一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置，其特征在于：相变材料层(2)是由至少一个电热带(2-1)和至少两个相变材料片(2-2)交替复合形成的层体。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置，其特征在于：顶板(1-1)、底板(1-2)和侧板(1-3)均为木模板。 7.利用权利要求6所述的一种用于寒区冬季施工的混凝土养护装置实现的养护方法，其特征在于：将处于模板框和保温层(3)之间的相变材料层(2)通过模板框对混凝土(4)进行传热，相变材料层(2)通过重复充放热的方式实现对混凝土(4)持续供热养护过程。 8.根据权利要求7所述的养护方法，其特征在于：该养护方法包括如下步骤：步骤一：根据寒区冬季施工中对混凝土养护时间和养护温度的要求计算得出相变材料层(2)的厚度；步骤二：将保温层(3)设置在模板框外，根据步骤一中相变材料层(2)的厚度确定保温层(3)和模板框之间的预留间隙，使预留间隙与相变材料层(2)的厚度相等，将第一温度传感器(7)设置在预留间隙中，将电热带(2-1)预先设置在预留间隙中，将第二温度传感器(8)和第三温度传感器(9)分别设置在模板框内，第二温度传感器(8)靠近模板框的内壁设置，第三温度传感器(9)设置在模板框内部的中心处；步骤三：相变材料层(2)的制备和封装：制备复合相变材料，制备过程为在相变材料中加入SAP高吸水树脂和粗细粒珍珠岩，形成复合相变材料，再将复合相变材料注入模板框和保温层(3)之间的预留间隙中直至电热带(2-1)全部埋在复合相变材料中，从而形成相变材料层(2)，再对相变材料层(2)进行封装；步骤四：浇筑混凝土(4)并养护：将第一温度传感器(7)、第二温度传感器(8)和第三温度传感器(9)分别与温度记录仪(10)相连接，在模板框内浇筑混凝土(4)，当第三温度传感器(9)检测到混凝土(4)内部温度降至5℃以下时，对电热带(2-1)通电，使其所处的相变材料层(2)的温度上升，相变材料层(2)通过模板框对混凝土(4)进行养护，直至第一温度传感器(7)检测到的温度超出相变材料层(2)相变点1～2℃时停止对相变材料层(2)加热，加热的最高温度为35℃，利用相变材料层(2)的相变潜热持续对混凝土(4)进行养护，当第三温度传感器(9)检测到混凝土(4)内部温度降至5℃以下时，再次对电热带(2-1)通电，使其所处的相变材料层(2)的温度再次上升，周而复始，形成相变材料层(2)通过重复充放热的方式实现对混凝土(4)持续供热养护。 9.根据权利要求8所述的养护方法，其特征在于：计算得出相变材料层(2)厚度的过程如下：根据公式一计算得出对流换热系数hc，公式一中风速v是指寒区冬季施工场地的风速，通过在寒区冬季施工场地监测得出；获取混凝土(4)、模板框以及保温层(3)的比热熔、导热系数、初始温度和密度；相变材料的导热系数、相变温度和相变焓值后，结合寒区冬季施工中对混凝土养护时间值和养护温度值，通过有限元软件的计算，得出混凝土(4)对应的相变材料层(2)的设置厚度。 10.根据权利要求8或9所述的养护方法，其特征在于：相变材料层(2)中复合相变材料的制备过程如下：将水合盐、细粒珍珠岩、粗粒珍珠岩和高吸水树脂按照质量份数比为1：0.1：0.02：0.0187进行混合，混合顺序为先将水合盐、细粒珍珠岩和粗粒珍珠岩按照质量份数比为1：0.1：0.02进行干拌均匀形成混合物，搅拌的同时对混合物进行水浴加热，使混合物加热至相变融化，再称量高吸水树脂均匀撒在混合物的表面并继续搅拌加热，直至混合物形成果冻状胶体时停止搅拌。
所属类别：	发明专利