一种提升混凝土电固化效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提升混凝土电固化效率的方法。该方法为：将混凝土与外加剂混合后先采用直流电进行养护，然后再更换为交流电养护，直至混凝土升温至目标温度即可。本发明专利技术充分利用了混凝土早期水化多离子的特性，并组合应用直流电移动离子和交流电加热混凝土，实现了在不影响混凝土工作性能和硬化后强度的情况下，有效的提升了混凝土的电固化效率。有效的提升了混凝土的电固化效率。有效的提升了混凝土的电固化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种提升混凝土电固化效率的方法


[0001]本专利技术属于混凝土电固化
，具体涉及一种提升混凝土电固化效率的方法。

技术介绍

[0002]低温、负温环境下混凝土早期强度的快速形成，是上述服役环境下的混凝土结构施工的关键，传统方法常用添加早强剂、高温蒸汽养护等措施。通电养护是一种新型的混凝土养护方法，通过直接给新拌混凝土施加外加电压使其内部产生焦耳热，即使在低温、负温环境下也能够维持自身养护环境温度并且加快水泥水化和凝固，试其获得足够的早期强度。
[0003]电固化是以混凝土拌合物为电阻，在两端通以交流电，以实现混凝土的发热，从而促进混凝土固化。但在混凝土拌合物固化的过程中电阻是逐渐增大的，另外完全固化后的混凝土电阻会变的非常大，而限于常规供电设备所能承受的电压，通常只能采用尽量小的电压使混凝土达到预设温度。因而在尽量小的电压下提高混凝土电固化效率的关键是降低混凝土电阻，现有技术多在混凝土搅拌过程中掺入碳纤维、碳纳米纤维、炭黑等，以增加混凝土导电性，从而实现较小电压下的混凝土电固化。
[0004]然而，上述添加物仅仅起到增加电流通路的作用，并不与混凝土材料本身发生化学反应，过多的掺量甚至会引起混凝土工作性能降低、硬化混凝土强度降低等工程问题。因此，开发一种新型的降低混凝土拌合物电阻且不影响混凝土工作性能以及后期强度发展的技术是提升混凝土电固化效率的关键。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种提升混凝土电固化效率的方法，本专利技术方法可使混凝土电阻保持持续较低的同时，使外加剂后期促进混凝土持续水化，从而实现电养护不影响混凝土工作性能及硬化后强度值前提下，提升混凝土电固化效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种提升混凝土电固化效率的方法，将混凝土与外加剂混合后先采用直流电进行养护，然后再更换为交流电养护。
[0008]进一步地，在直流电养护过程中，每30～60s更换一次通电的正负极方向，直至混凝土中的外加剂离子失去移动能力，再采用交流电养护。
[0009]进一步地，直流电养护的时间为30～180min。
[0010]进一步地，直流电养护和交流电养护所使用的电压保持一致。
[0011]进一步地，通电电压计算公式为：
[0012][0013]其中，m为混凝土试件质量，单位为kg；c为混凝土比热容，单位为J/(kg
·
℃)；R为
混凝土试件初始电阻，单位为Ω；T
f
为混凝土试件升温的目标温度；T
i
为混凝土试件的初始温度；t为通电时间，单位为s。
[0014]进一步地，外加剂的用量为混凝土中胶凝材料重量的0.5～3％。
[0015]进一步地，混凝土为本领域常规用混凝土材料，比如C30、C40、C50混凝土等。
[0016]进一步地，外加剂需满足以下特性：
[0017](1)需要具备能够提高新拌混凝土内部自由离子的浓度来大幅度降低其塑性期的电阻，提高通电效率；
[0018](2)需要在直流电作用下充分电离和移动，避免其与胶凝材料水化结合；
[0019](3)需要在交流电作用下或停止通电情况下，能促进混凝土发生水化反应，保障混凝土硬化后强度。
[0020]进一步地，外加剂为减水剂、早强剂、防冻剂和引气剂中的至少一种。
[0021]进一步地，外加剂为早强剂。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]1、由于制备的混凝土试件中的自由离子逐渐水化结合形成水化产物晶体，使得混凝土逐渐硬化并导致其电阻逐渐增大。本专利技术通过在新拌混凝土中添加外加剂，使其大幅降低混凝土初始电阻；然后再通过直流电使混凝土液相中的水化产物晶体保持电离状态，形成自由离子，维持液相中较高的自由离子浓度，以避免新拌混凝土的电阻快速升高。
[0024]2、在直流养护过程中每隔30s
‑
1min更换正负极方向，使得外加剂离子在混凝土中往复移动，使得混凝土持续保持低电阻且液相中离子分布均匀，从而保障升温均匀；而当混凝土随着时间流逝而逐渐固化，液相减少，此时的直流电难以解离水化产物晶体，待离子失去移动能力后，再通以交流电作用于混凝土拌合物，使其进行升温养护。由于交流电电流方向变化非常快，溶液中的离子不会向电极两端定向移动，水化产物不会被解离，且相较于直流电具有更均匀的升温效果，因此，需要在直流电通电处理后再用交流电进行较长时间的升温养护。
[0025]3、本专利技术充分利用了混凝土早期水化多离子特性，并组合应用直流电移动离子和直交流电加热混凝土，实现了在不影响混凝土工作性能和硬化后强度的情况下，有效的提升了混凝土的电固化效率。
[0026]4、本专利技术一方面通过通电养护使新拌混凝土内部升温加速新拌混凝土固化成型形成强度，另一方面通过添加外加剂大幅度降低电阻改善通电效果并促进早期强度的增长，通过这两方面的共同作用使混凝土早期强度快速增长。
附图说明
[0027]图1为在不同时间将直流电切换为交流电后的电阻率变化曲线；
[0028]图2为实施例2和对比例1～3处理的混凝土试件电阻率随时间的变化图；
[0029]图3为实施例2和对比例1～3处理的混凝土试件温度随时间的变化图。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，
只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0031]实施例1
[0032]直流养护和交流养护用电压的计算方法：
[0033]提高混凝土试件达到某一目标温度所需的能量由以下热力学关系决定：
[0034]Q＝mcΔT
h
ꢀꢀꢀ
(1)
[0035]ΔT
h
＝(T
f
‑
T
i
)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0036]式(1)、(2)中：Q为能量(J)；m为混凝土试件质量(kg)；c为混凝土比热容(J/kg)；ΔT
h
为混凝土试件升温的目标温度T
f
和混凝土试件初始温度T
i
的差值。
[0037]通电所产生的电热量可以通过焦耳热定律确定：
[0038][0039]式(3)中：P为通电功率(W)；U为通电电压(V)；R为混凝土试件初始电阻(Ω)；t为通电时间(s)。
[0040]不考虑散热影响，试件升温的热量Q为Q
通电产热
和相等，公式如下：
[0041][0042]最终得到的通电电压为：
[0043][0044]实施例2
[0045]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升混凝土电固化效率的方法，其特征在于，将混凝土与外加剂混合后先采用直流电进行养护，然后再更换为交流电养护。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在直流电养护过程中，每30～60s更换一次通电的正负极方向，直至混凝土中的外加剂离子失去移动能力，再采用交流电养护。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，直流电养护的时间为30～180min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，直流电养护和交流电养护所使用的电压保持一致。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通电电压计...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛江鸿，杨州州，李碧雄，熊峰，冉明明，李豪，钱伟，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：