[发明专利]用于寒区冬季混凝土的梯度温度电激养护方法

权利要求书

1.一种用于寒区冬季混凝土的梯度温度电激养护方法，其特征在于，包括如下步骤：

在负温条件下浇筑混凝土结构，所述负温条件为-40℃~0℃；在浇筑混凝土结构时，模板层内嵌有金属导电电极层；

在浇筑混凝土结构后，立即对混凝土构件通电进行电激养护；

在第一个养护阶段，保证结构养护温度处于10~25℃范围内，所述第一个养护阶段即混凝土构件通电早期阶段，对应为混凝土结构内部水化塑性阶段；

在通电早期阶段后的通电中期阶段，通过增加通电电压的方式，提高结构养护温度，保证混凝土水化更加充分；所述通电中期阶段对应为混凝土结构硬化阶段；

在通电中期阶段过后，使结构的养护温度呈阶梯下降趋势，将通电中期阶段之后的温度呈阶梯下降称为养护温度下降阶段；

通电中期阶段整体分为两个阶段，分别记为第二个养护阶段和第三个养护阶段；

在第一个养护阶段和第三个养护阶段，满足以下关系：

α₁ΔT₁=α₂ΔT₂

其中，α₁为混凝土构件在塑性阶段的热膨胀系数，ΔT₁为混凝土构件在塑性阶段电激养护过程中的温度与混凝土构件自身温度之间的温差，α₂为构件在硬化阶段的热膨胀系数，ΔT₂为构件在硬化阶段电激养护过程中的温度与混凝土构件自身温度之间的温差；

第一个养护阶段对应的第一阶梯度温度根据ΔT₁确定，第三个养护阶段对应的第三阶梯度温度根据ΔT₂确定；

在第一阶梯度温度和第三阶梯度温度之间引入第二阶梯度温度，第二阶梯度温度作为第二个养护阶段对应的温度；

α₁和α₂满足α₁=(6~15)×α₂；

电激养护的通电电压和频率会对混凝土结构内部材料活化能有较大影响，在此基础上，提出了电激养护混凝土结构生热模型如下：

其中，Q_OH为电激养护试件的放热量，h_OH 代表电激养护对水泥水化性能的激发效果系数，C代表热容，g_i为水泥颗粒数目，Hi代表水泥内部各组分的放热量，α代表水泥的水化程度，β_OH代表电激养护对胶凝材料放热的激发系数，H_FS代表胶凝材料的放热量，α_FS代表胶凝材料的反应程度，为时间；

电激养护混凝土结构的热平衡关系式如下：

式中，M代表试件的质量，ΔT代表温度的变化，P代表电功率；h代表综合换热系数，是辐射散热和对流换热经过计算得到的综合评价系数；A为试件的散热面面积，T₁、T₂分别为结构本身的温度和环境温度；

根据电激养护混凝土结构的热平衡关系式，试件的养护温度如下：

电激养护混凝土结构的养护温度与施加的电功率和水化放热量有关，结合不同阶段养护温度之间的关系，能够得到不同阶段电激养护混凝土结构施加的电功率应满足如下关系式：

式中，各物理参数的含义与上面参数含义相同，下标1代表试件处于塑性阶段，下标2代表试件处于硬化阶段；T₀代表试件自身的温度；

在塑性阶段所需通电功率较低，在硬化阶段后由于热积累的原因，达到所需温度范围也不需要过高功率，实现负温低能耗混凝土结构制备；

根据电激养护对混凝土内部水泥和胶凝材料放热量的激发效果，建立电生热、电激励水化热和辐射散热以及对流传热之间的平衡关系式，预期能够实现对电激养护混凝土结构温度发展的预测及调控。

2.根据权利要求1所述的用于寒区冬季混凝土的梯度温度电激养护方法，其特征在于，所述第一个养护阶段对应的温度为第一阶梯度温度，在第一个养护阶段保证养护温度与混凝土自身温度间的温差达到5~10℃。

3.根据权利要求1所述的用于寒区冬季混凝土的梯度温度电激养护方法，其特征在于，在进入第一个养护阶段6~12小时后进入第二个养护阶段。