寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术为寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置及其实现方法，适用于秋冬季节施工与高寒地区施工低温环境下混凝土的养护，通过该装置，可高效利用太阳能对混凝土进行养护、对设备进行保温，从而保证混凝土强度在低温环境下的正常发展以及防止设备低温损伤，有利于低温环境下施工进程的正常推进。该养护方法能够结合地域对相变储能材料的效果等进行有效评估，为不同地区施工所需的相变材料种类提供了选择标准，也可由该方法判断当地光热条件是否适合养护装置使用，给出了判断太阳能是否足够相变储能材料相变，及该太阳能条件下，相变材料会取得什么样的效果的直接指导，通过提出相关的公式以对相变材料的应用、设计问题进行指导。导。导。

【技术实现步骤摘要】
寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置及其实现方法


[0001]本专利技术属土木工程
，具体涉及一种寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置及其实现方法。

技术介绍

[0002]高寒地区或者冬季进行施工时，由于较低的温度环境，混凝土中水泥水化速度降低甚至终止，造成混凝土强度无法继续增长，尤其当气温在0℃以下时，混凝土中的水分发生冻结，混凝土容易发生脆裂，产生“起酥”的现象。因此，低温环境下，对混凝土进行保温加热措施十分重要；目前，现场加热主要通过电热或者使用燃料来对现场进行升温。然而，这两种方式大量消耗能源，使用电热对现场进行加热时，无法规避其可能带来的触电风险；而使用燃料进行加热，在消耗大量能源的同时，造成了巨大的经济成本、环境成本，并为现场带来了无法规避的起火隐患。总之，低温环境下混凝土强度难以到达抗冻临界强度，造成结构安全风险，而施工现场目前所使用的混凝土加热方法浪费大量能源的同时，造成了巨大的经济成本、环境成本，并给施工现场带来了安全隐患。
[0003]太阳能是一种清洁可再生能源，寒冷环境下，太阳光照区域可有明显的温度上升，因此，利用太阳能对混凝土进行加热具有一定的可行性。然而，太阳能资源在时间空间上存在巨大的差异。相变材料通过相态的转变可以储存大量能量，利用相变材料进行太阳能能量存储可以克服太阳能在时间上分布的不均衡；但是由于不同区域太阳能资源的差异，现有方法难以判断该区域太阳能资源是否满足相变材料相变的能量要求，而且也鲜有方法指导如何根据相应区域的太阳能资源对相变材料进行一定的设计，以使得相变材料在当地太阳能环境下进行最大化的利用。
[0004]因此，本专利技术提供一种寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置及其实现方法，利用太阳光热对混凝土进行了养护，针对不同太阳光热条件对相变材料进行设计，解决了太阳能时空分布不均衡的情况，提供了一套适用于不同地区太阳能进行光热相变养护的方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置及其实现方法，以取代在冬季施工、高寒地区施工中的传统加热方式。利用太阳能对混凝土、现场设备进行加热，以保证混凝土的强度增长。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，该养护装置能够利用太阳能光热实现对待养护构件的养护和保温，包括单向透光保温层、层间支撑结构和储能层，其特征在于，所述层间支撑结构为网状支撑结构，主要为单向透光保温层提供支撑力，并使得储能层和单向透光保温层之间能够形成空气层，网状支撑结构外侧为单向透光保温层，内侧为储能层；储能层所围成的空间内安置待养护构件；
所述单向透光保温层内外表面均为透光塑料薄膜，两层透光塑料薄膜作为蒙皮形成中间为空气的夹层，在夹层内且紧贴外表面蒙皮的内侧铺设PET薄膜，且PET薄膜靠近层间支撑结构的一侧镀有磁控溅射膜，PET薄膜间断式地向层间支撑结构所在一侧设置突起，两层蒙皮的边缘密封连接，两层蒙皮内产生密闭空气且配合突起结构的设置能起到保温、透光与聚光的效果；层间支撑结构靠近待养护构件的一侧设置有储能层，在储能层不同侧面或至少位于向阳面的至少一个侧面上粘贴有温度比色卡，温度比色卡的黏贴位置要避免层间支撑结构的干涉。
[0007]单向透光保温层向阳面设置的PET薄膜所镀的磁控溅射膜的透光率在70%以上，起到单向透光以及保温作用，单向透光保温层背阴面设置的PET薄膜所镀的磁控溅射膜的红外线反射率达到60%以上以反射红外线，阴阳面所镀的磁控溅射膜的厚度不同；PET薄膜和外侧透光塑料薄膜之间采用高清透明胶进行连接。
[0008]所述储能层仅在向阳面布置，通过阳面吸收太阳光热量，在待养护构件的背阴面不设置储能层，所述储能层整体采用深色防火材料，储能层内部封装相变材料，相变材料内添加高灰度材料。
[0009]单向透光保温层、层间支撑结构和储能层，三者从外到内依次叠放，三者形成能够卷取的一体化柔性结构，卷取连接后能形成内部具有空腔的立体结构，卷取后对于未封闭位置设置活动连接口，利用活动连接口对未封闭位置进行封闭处理，在封闭前将待养护构件放置在空腔内，实现对待养护构件的完全包裹，放置过程中要保证向阳面全部有储能层，放置完将未封闭位置进行封闭处理，需要取出或更换待养护构件时只要打开相应的活动连接口即可取出相应的养护构件，并更换新的待养护构件，再进行封闭处理，实现养护装置的重复利用。
[0010]所述储能层的相变储能材料为将不同种类的相变材料、柔性树脂和高灰度粉末按比例进行混合，混合顺序为先称量一定量的相变材料进行水浴加热，之后称量高灰度粉末加入相变材料液体中并不断搅拌，直到混合物搅拌均匀，之后向冷却至室温的相变材料中加入柔性树脂的前体溶液，并搅拌均匀，通过挤压方式制备出片状的柔性储能层或者通过直接在待养护构件涂抹的相变材料、柔性树脂和高灰度粉末混合均匀后的混合体系，达到要求的设计厚度形成储能层，制备出的柔性储能层的灰度值应在16以上，以保证储能层对太阳光充分吸收，保证相变材料充分相变。
[0011]所述相变材料为水合盐相变材料或有机相变材料，水合盐相变材料和柔性树脂的体积份数比为1：0.7，所述有机相变材料和柔性树脂的体积份数比为1：0.6，相变材料与高灰度粉末的质量分数比为1:(0.001~0.002) ；所述高灰度粉末为乙炔黑、稻壳灰、石墨烯中的至少一种；柔性树脂具有柔韧性以保证制备的储能层能卷曲折叠，为柔性光固化树脂、柔性聚乙烯树脂或柔性环氧树脂中的至少一种；所述水合盐相变材料为十二水合磷酸氢二钠、十水合硫酸钠或二元低共熔水合盐中的至少一种，所述有机相变材料为石蜡、聚乙二醇或月桂酸中的至少一种。
[0012]所述温度比色卡为变色油墨温度比色卡或液晶温度比色卡，变色温度范围为混凝土防止发生冻害温度至蒸汽养护温度，优选变色温度范围为0℃到60℃，温度比色卡上不同的颜色对应不同的温度，放置在需要观察的位置即可；设置在储能层的顶面中心的位置，或者在每个侧面上均设置在比色卡，观察不同面的温度分布，若要监测储能层的变化，放在储
能层上，若要观察阴面是否受冻，则温度比色卡放在阴面上。
[0013]所述单向透光保温层为多层结构，多层结构每层之间形成气囊，所述的单向透光保温层通过层间支撑结构整体覆盖在混凝土模板上，储能层紧贴在混凝土模板的向阳面；混凝土模板的背阴面则直接使用层间支撑结构与单向透光保温层进行保温，背阴面不设置储能层，层间支撑结构直接落在混凝土模板上；层间支撑结构的支撑高度应在5cm以上，且为保证储能层的太阳能接收效率，不透光的网笼或透光网笼在透光率在60%以下时，网笼在储能层的正投影面积应低于储能层正投影面积的10%，透光网笼在透光率为60%以上时，透光网笼在储能层的正投影面积应低于储能层正投影面积的20%。
[0014]本专利技术还保护一种寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置的实现方法，该实现方法所使用的养护装置包括单向透光保温层、层间支撑结构和储能层，三者从外到内围成了供待养护构件放置的立体保温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，该养护装置能够利用太阳能光热实现对待养护构件的养护和保温，包括单向透光保温层、层间支撑结构和储能层，其特征在于，所述层间支撑结构为网状支撑结构，为单向透光保温层提供支撑力，并使得储能层和单向透光保温层之间能够形成空气层，网状支撑结构外侧为单向透光保温层，内侧为储能层；储能层所围成的空间内安置待养护构件；所述单向透光保温层内外表面均为透光塑料薄膜，两层透光塑料薄膜作为蒙皮形成中间为空气的夹层，在夹层内且紧贴外表面蒙皮的内侧铺设PET薄膜，且PET薄膜靠近层间支撑结构的一侧镀有磁控溅射膜，PET薄膜间断式地向层间支撑结构所在一侧设置突起，两层蒙皮的边缘密封连接，两层蒙皮内产生密闭空气；层间支撑结构靠近待养护构件的一侧设置有储能层，在储能层不同侧面或至少位于向阳面的至少一个侧面上粘贴有温度比色卡。2.根据权利要求1所述的寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，其特征在于，单向透光保温层向阳面设置的PET薄膜所镀的磁控溅射膜的透光率在70%以上，单向透光保温层背阴面设置的PET薄膜所镀的磁控溅射膜的红外线反射率达到60%以上以反射红外线，阴阳面所镀的磁控溅射膜的厚度不同；PET薄膜和外侧透光塑料薄膜之间采用高清透明胶进行连接。3.根据权利要求1所述的寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，其特征在于，所述储能层仅在向阳面布置，通过阳面吸收太阳光热量，在待养护构件的背阴面不设置储能层，所述储能层整体采用深色防火材料，储能层内部封装相变材料，相变材料内添加高灰度材料。4.根据权利要求1所述的寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，其特征在于，单向透光保温层、层间支撑结构和储能层，三者从外到内依次叠放，三者形成能够卷取的一体化柔性结构，卷取连接后能形成内部具有空腔的立体结构，卷取后对于未封闭位置设置活动连接口，利用活动连接口对未封闭位置进行封闭处理，在封闭前将待养护构件放置在空腔内，实现对待养护构件的完全包裹，放置过程中要保证向阳面全部有储能层，放置完将未封闭位置进行封闭处理。5.根据权利要求1所述的寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，其特征在于，所述储能层的相变储能材料为将不同种类的相变材料、柔性树脂和高灰度粉末按比例进行混合，混合顺序为先称量一定量的相变材料进行水浴加热，之后称量高灰度粉末加入相变材料液体中并不断搅拌，直到混合物搅拌均匀，之后向冷却至室温的相变材料中加入柔性树脂的前体溶液，并搅拌均匀，通过挤压方式制备出片状的柔性储能层或者通过直接在待养护构件涂抹的相变材料、柔性树脂和高灰度粉末混合均匀后的混合体系，达到要求的设计厚度形成储能层，制备出的柔性储能层的灰度值应在16以上。6.根据权利要求5所述的寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，其特征在于，所述相变材料为水合盐相变材料或有机相变材料，水合盐相变材料和柔性树脂的体积份数比为1：0.7，所述有机相变材料和柔性树脂的体积份数比为1：0.6，相变材料与高灰度粉末的质量分数比为1:(0.001~0.002) ；所述高灰度粉末为乙炔黑、稻壳灰、石墨烯中的至少一种；柔性树脂为柔性光固化树脂、柔性聚乙烯树脂或柔性环氧树脂中的至少一种；所述水合盐相变材料为十二水合磷酸氢二钠、十水合硫酸钠或二元低共熔水合盐中的至少一种，所述有机相变材料为石蜡、聚乙二醇或月桂酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，其特征在于，所述温度比色卡为变色油墨温度比色卡或液晶温度比色卡，变色温度范围为混凝土防止发生冻害温度至蒸汽养护温度，温度比色卡上不同的颜色对应不同的温度，放置在需要观察的位置。8.根据权利要求1所述的寒冷环境混凝土结构的相变蓄热养护装置，其特征在于，所述单向透光保温层为多层结构，多层结构每层之间形成气囊，所述的单向透光保温层通过层间支撑结构整体覆盖在混凝土模板上，储能层紧贴在混凝土模板的向阳面；混凝土模板的背阴面则直接使用层间支撑结构与单向透光保温层进行保温，背阴面不设置储能层，层间支撑结构直接落在混凝土模板上；层间支撑结构的支撑高度应在5cm以上，不透光的网笼或透光...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国伟，刘雨时，王玲，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
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