混凝土试件标准养护装置设计

罗云升　简冬

摘 要：满足混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081-2002）5.2.2条标准养护要求，为标准养护提供实用、耐用的恒温、恒湿设备及配套养护支架结构设计。

关键词：混凝土标养；自动补水；全自动恒温、恒湿；支架结构

1 混凝土试件标准养护的要求

（1）试件成型后，采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃的环境中静止一昼夜至二昼夜，20±5℃的环境一般都容易达到要求。

（2）编号、拆模后的养护有两种方式可供选择：第1种是应立即放入温度20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中的支架上养护。第2种是放入温度20±2℃的不流动的Ca（OH）2饱和溶液中养护。用户一般都采用第1种养护更方便、实用一些；采用第2种养护的用户很少。

2 混凝土试件标准养护的重要性

混凝土，简称为“砼”：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。

在混凝土力学性能试验其他检验过程不变的情况下，养护温度、湿度是影响混凝土强度按龄期增长的重要因数，尤其是早期强度的检验数据，它是推导28天标准强度的重要依据等。

3 混凝土试件标准养护恒温、恒湿设备的现状

目前标养室一般都是采用普通冷、暖空调配上加湿器来达到恒温、恒湿；空调的温度控制器（弱电）都集中在内机上，而标养室的湿度要求是95%以上，可想而知，空调的故障率是很高的等。

4 混凝土试件标准养护装置设计

4.1 标准养护装置的构成

制冷/制热采用技术成熟的冷/暖水机（逆卡诺热力学循环原理）+两个散热器（不锈钢湿膜散热器）+定时补充加湿+补水电磁阀+全自动控制器（温度、湿度、定时、补水）。

4.2 全自动控制器电气原理图

在确认安装无误的情况下，全自动工作过程如下：

自动补水：

开启总电源开关ZK→开启全自动控制器电源开关K1→当水位低于浮子Q2时，电磁阀自动开启补水，水位升至浮子Q1时，电磁阀自动关闭补水，如此循环。

注：当水位低于浮子Q2时，电磁阀自动开启补水工作，其它制冷/加热/加湿设备等均停止工作，主要是为了防止水泵等设备缺水损坏，请务必保持浮子Q1、Q2能上下自由滑动，定期检查，将周边的电线和浮子保持一定距离。

自动恒温、恒湿：

先将（手动制冷-全自动-手动加热）开关K2掷全自动位置→开起电源开关K1→一年365天无须人工转换，即可自动变换（制冷/加热）工作状态，使室内温度在18.2℃～21.8℃内保持恒温。温度设定参见温湿度控制仪（XMT-9007-8）设定步骤（温湿度控制仪属专业厂家生产）。

自动制冷：先将（手动制冷-全自动-手动加热）开关K2掷全自动位置→开起电源开关K1→室内温度设定为21.0±0.8℃，即室内温度在20.2℃～21.8℃内恒温；养护室内温度高于21.8℃时，水泵3、冷/暖水机、水泵1、两个散热器风扇工作，使室内空气温度均匀下降至20.2℃时水泵3、冷/暖水机、水泵1、两个散热器风扇停止工作，如此循环。

自动加热：先将（手动制冷-全自动-手动加热）开关K2掷全自动位置→开起电源开关K1→室内温度设定为19.0±0.8℃，即室内温度在18.2℃～19.8℃内恒温；养护室内温度低于18.2℃时，水泵3、冷/暖水机、冷/暖换向阀、电热管、水泵1、两个散热器风扇工作，使室内空气温度均匀上升至19.8℃时水泵3、冷/暖水机、冷/暖换向阀、电热管、水泵1、两个散热器风扇停止工作，如此循环。

自动加湿：

湿控加湿：开起加湿开关K3至湿控加湿（同时开启定时补充加湿）→湿度设定为95.0%，回差2.0%，即湿度在95%～97%内恒湿，养护室内湿度低于95%时，水泵1、两个散热器风扇工作，使室内湿度均匀上升至97%时水泵1、两个散热器风扇停止工作，如此循环。

定时补充加湿：开起加湿开关K3至定时加湿→加湿程序按照（加湿时间→停止加湿时间）循环工作起到加湿作用。（双时控制器左边两位数显为加湿时间、右边两位为停止加湿时间；建议加湿时间为1分钟，停止加湿时间为25～30分钟）；定时补充加湿的4个喷头（高压雾化喷头）工作时：水泵1、两个散热器风扇、水泵2工作。

手动恒温：

手动制冷：先将（手动制冷-全自动-手动加热）开关K2掷手动制冷方向→开起电源开关K1→水泵3、冷/暖水机、水泵1、两个散热器风扇工作，使室内空气温度均匀下降至你所需要的温度时，关掉电源开关K1，水泵3、冷/热水机、水泵1、两个散热器风扇停止工作。

手动加热：先将（手动制冷-全自动-手动加热）开关K2掷手动加热方向→开起电源开关K1→水泵3、冷/暖水机、冷/暖换向阀、电热管、水泵1、两个散热器风扇工作，使室内空气温度均匀上升至你所需要的温度时，关掉电源开关K1，水泵3、冷/暖水机、冷/暖换向阀、电热管、水泵1、两个散热器风扇停止工作。

5 支架结构设计

混凝土标准试件立方体有100×100×100，150×150×150，200×200×200三种规格，经过一定的计算及试件的实际存放，满足三种规格试件都能在同一支架上存放养护，制作支架结构的几何尺寸如下示意图，每个支架能存放25组标准试件（一组为3个立方体）。支架的4个立柱及每层的前后、左右横梁均采用1.2×38×38的不锈钢空心方管材料，每层中间10根放置试件的采用1.0×25×25的不锈钢空心方管材料；用此两种规格的材料及下面示意图标注的尺寸制作出的支架相当美观，牢固，且养护的试件组数最多；用户可根据标养室的面积及需标养组数，计划制作支架的个数。

6 结语

此设计方案的显著优点是：白天和夜晚温差大的地区（白天需制冷、夜晚需加热），季节交换期，它可实现制冷/加热的自动转换；散热器采用不锈钢湿膜散热器，制冷/加热的同时还兼具很强的加湿功能（无雾状加湿）；通过几年的使用证明，完全能够满足标准养护要求，故障率低，经久耐用。