混凝土蒸汽加热法计算

1、混凝土蒸汽加热法计算15.5.1蒸汽养护参数计算蒸汽养护一般分预养、升温、恒温及降温四个阶段。预养是为使构件具有一定的初始强度，以防升温时产生裂缝。升温的速度与预养时间、混凝土的干硬度及模板情况有关，见表15-1。此外还与构件的表面系数有关，表面系数6m-1时，升温速度不得超过15/h；表面系数6m-1时，升温速度不得超过10/h。蒸养时升温速度也可随混凝土初始强度的提高而增加，因此也可以采用变速（渐快）升温和分段（递增）升温。表15-1升温速度极限值参考表（/h）预养时间/h干硬度/S刚性模型密封养护带模养护脱模养护43030不限不限302520-43030不限不限201515-恒温温度及恒

2、温时间的确定，主要取决于水泥品种、水灰比及对脱模的强度要求，参见表15-2。1. 升温时间计算升温时间可由下式计算： （15-15）式中 T1升温时间（h）；t0恒温温度（）；t1车间温度（）；V1升温速度（/h）。表15-2 恒温时间参考表恒温温度958060水灰比0.40.50.60.40.50.60.40.50.6硅酸盐水 泥达设计强度70%达设计强度50%4.51.572.510.54941461810矿渣硅酸盐水泥达设计强度70%达设计强度50%52.573.5105831051481361792012火山灰硅酸盐水泥达设计强度70%达设计强度50%4263.5846.53.5951

3、16.5116.5138.51610.5注：1.当采用普通硅酸盐水泥时，养护温度不宜超过80。2.当采用矿渣硅酸盐水泥时，养护温度可提高到8595。2.降温时间计算降温时间可由下式计算： （15-16）式中 T2升温时间（h）；t0恒温温度（）；t2出坑允许最高温度（）；V2坑内降温速度（/h），表面系数6m-1，取V210/h；表面系数6m-1，取V25/h。3.出坑允许最高温度计算出坑允许最高温度t1（），一般可按下式计算： （15-17）式中 t2车间内温度（）；构件与车间的允许最大温度（）。对采用密封养护的构件，取40；对一般带模养护构件，取30；对脱模养护构件，取20；对厚大构件或薄

4、壁构件，取值壁以上值再低510。4养护制度的确定蒸汽养护制度一般用简式表达，成为蒸汽养护制度表达式。如预养3h，恒温5h（恒温温度95），降温2h，则蒸汽养护制度表达式为：3+3+5（95）+2【例15-9】 混凝土构件采用硅酸盐水泥配置，水灰比为0.5，干硬度40S，经预养h后带模进行蒸养，出坑强度要求达到设计强度的70，已知坑内的降温速度为15/h，车间温度20，试拟定蒸汽制度的试验方案。【解】 （1）确定升温速度：查表15-1升温速度V1为20/h；（2）确定恒温温度及恒温时间：查表15-2，取恒温温度T0=80,恒温时间为7h；（3）确定升温时间（T1）：按式（15-15）得：（4）确

5、定降温时间（T2）：构件与车间的允许最大温度差t取30，则出坑允许最高温度，由式（15-16）得： 于是可得到一个蒸养制度方案，即： 为在试验中进行比较，再拟定两个方案。一般是在原方案的基础上只改变恒温时间，如果恒温温度为80，应增减恒温时间2h，如恒温温度为95，则增减恒温时间1h。本例所拟定的另外两个蒸养制度方案是：按上述三个方案进行比较试验，选取最佳方案，如果三个方案均还不理想，则可对恒温温度在5范围内调整，此时用补插法查表15-2。如果调整后还不理想，则应在调整混凝土的配合比后重新试验。15.5.2蒸汽热模法计算蒸汽热模法系使用特制空腔式钢模板，将蒸汽通入模板的空腔中，将模板加热后，再

6、由模板将热量传给混凝土，以达到加热混凝土的目的。空腔式模板系用L50×5角钢作骨架，在紧贴混凝土的一面满焊3mm厚钢模板，另一面满焊1.5mm厚钢板,在中间的角钢肋上钻10mm孔连通,使在模板内部形成一个不透气的空腔,送汽时汽和回水均通过这个空腔.在模板外面嵌以厚度为50mm的聚苯乙烯板作为保温层，并用薄铁皮围护，使用时将模板组合成型。采用蒸汽热模法时，每立方米混凝土的耗气量约为300400kg。蒸汽热模法计算包括：蒸汽耗用量计算和煤耗用量计算等。1、 蒸汽耗用量计算（1） 加热混凝土所需热量 （15-18）式中 Q1加热混凝土所需热量（KJ）；混凝土表观密度，取2400kg/m3；

7、混凝土比热容，取1.0kJ/kg·K；V混凝土体积（m3）；Th混凝土恒温温度（）；T0混凝土浇筑完毕时的温度（）。（2）加热模板和保温层所需热量 （15-19）式中 Q2加热模板和保温层所需热量（kJ）； G1 、G2分别为模板、保温层的重量（kg）;c1、c2模板、保温层的比热容（kJ/kgK）;Ta环境温度；其它符号意义相同。（3）在周围环境中散失的热量 (15-20)式中 Q3在周围环境中散失的热量（KJ）； A散热面积（m2）; K维护层的传热系数（W/m2K）按上篇式（15-20）计算； 透风系数按上篇表15-14取用； Tp混凝土平均温度（）； T1升温阶段所经历的时间

8、（h）； T2恒温阶段所经历的时间（h）。（4）蒸汽充满自由空间的耗热量Q41256Vs （15-21）式中 Q4蒸汽充满自由空间的耗热量（KJ）； 1256每立方米蒸汽的热容量（KJ/m3）; Vs自由空间体积（m3）.（5）蒸汽用量 （15-22）式中 GZ蒸汽用量（kg）; 损失系数，取1.31.5； 2500蒸汽含热量（kJ/kg）。2.煤耗用量计算煤耗用量根据蒸汽用量按下式计算： （15-23）式中 Gm耗热量（kg）; 1管道效率系数，取0.8； 2锅炉效率系数，取0.6； R煤发热量，取2500kJ/kg；其他符号意义同前。【例15-10】 商住楼混凝土柱，截面尺寸为0.6m&#

9、215;0.8m，高5.5m，采用空腔钢模板通蒸汽加热，钢模板重800kg，聚苯乙烯板重23kg，环境气温Ta=-10,混凝土浇注完毕时的温度T015，升温时间T18h，达到Th=75，保持恒温T220h,试求蒸汽需求量和耗热量。【解】 加热混凝土所需热量由式（15-18）得： kJ kJ 加热模板和保温层所需热量由式（15-19）得： kJ kJ在环境中散失的热量由式（15-20）得：蒸汽充满自由空间的耗热量由式（15-21）得：蒸汽需要量由式（15-22）得：耗煤量由式（15-23）得：故知需耗蒸汽456kg、耗煤95kg。15.5.3 蒸汽套法计算蒸汽套法是在混凝土模板外再设一层紧密不透

10、气得外套，其间通入蒸汽来加热混凝土，下部蒸汽套在浇筑混凝土前装设，上部蒸汽套随浇随设。在下部蒸汽套内设通气主管，主管上每隔2.53.0m设一根直径19mm喷汽段管，或在汽管上每隔1.5m开一直径36mm的喷汽孔。管道保持一定坡度，以便冷凝水的排出。蒸汽通过在混凝土板上留设的50mm×50mm（间距1.5m）或100mm×100mm（1015m2设一个）送汽孔进入上层汽套，加热温度一般能保持在3040，耗汽量一般为6001200kg/m3。加热整体浇筑的结构时，其温度升降速度不得超过表15-8中的数据。本法适用于平面结构，如梁、楼板的加热。蒸汽套法计算包括：加热时间计算和所需

11、热量计算两部分。1.加热时间计算（1）混凝土的升温时间t1 （15-24）式中 T混凝土的恒温温度（）： T0混凝土的初温（）； V混凝土升温速度（/h）。（2）混凝土的恒温加热时间t2 （15-25）式中 t0混凝土在+20养护条件下达到要求强度的时间，可由表15-3查得；m1、m2分别为温度在和T的当量系数，可由上篇表15-8查出；其他符号意义同前。蒸汽养护的混凝土强度增加百分率见表15-4。表15-3 自然养护不同温度与龄期的混凝土强度增长百分率（）水泥品种和等级硬化龄期/d混凝土硬化时的平均温度/1510152025303532.5级普通水泥2357101528142432425268

12、203040506378192536465871862532445466809430375062748810035435768784048637382455266768632.5级矿渣水泥、火山灰质水泥23571015281218253248172434466411223244578315172838526792182234455874100242639506380303244556786353852637592表15-4 蒸汽养护的混凝土强度增长百分率 （%）养护时间/h普通水泥矿渣水泥火山灰水泥混凝土硬化时的平均温度/40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 9040 5

13、0 60 70 80 90812162024 24 28 3520 27 32 39 4425 32 40 45 5029 40 47 51 5834 45 50 56 62 32 35 40 26 32 43 50 6320 30 40 53 62 7527 39 48 60 70 8330 46 54 66 77 90 30 40 53 72 22 38 52 67 8216 28 45 60 75 9022 35 50 67 83 9627 40 56 70 88 10028323640444839 50 55 61 6842 52 60 66 7146 58 64 70 7550 60

14、 68 73 8054 65 70 75 8257 66 72 80 8536 50 60 71 83 9440 55 65 75 87 9743 60 68 80 90 10048 63 70 83 93 51 66 75 86 96 53 70 80 90 100 30 43 60 75 90 35 47 63 80 93 39 50 67 82 96 42 53 70 85 100 44 55 73 87 46 58 76 90 52566064687260 68 74 82 8763 70 77 83 8866 73 80 84 8968 76 81 85 9069 77 82 86

15、9070 79 83 87 9057 71 82 91 59 75 84 93 61 77 87 91 63 80 89 99 66 81 90 100 67 82 91 50 60 78 90 51 62 80 92 52 64 82 93 55 66 83 95 56 68 84 95 58 69 85 95 （3）混凝土的总加热时间t (15-26)2.所需热量计算（1）混凝土及蒸汽套的吸热量Q1（KJ） （15-27）式中 2510混凝土比热容和密度的乘积（KJm3·K）；vA空气层体积（m3）；vB保温层体积（m3）；保温材料比热容和密度的乘积（KJm3·K）；温

16、度系数，采用一种保温材料为0.5，采用二种以上保温材料为0.7；1.256空气的容积比热（KJm3·K）；Ta室外气温（）；其他符号意义同前。（2）蒸汽套散失的热量Q2（kJh） ) (15-28)式中 A冷却面积（m2）；K2、K2上、下层汽套的传热系数（Wm2·K）、上、下层汽套的透风系数；n每小时换气次数，一般取1.01.5；其他的符号意义同前。（3）每立方米混凝土总需热量Q（KJ） （15-29）折合蒸汽量 (15-30)式中 蒸汽含热量（kJ/kg）； 损失系数，一般取0.20.3。 【例15-11】 钢筋混凝土现浇楼板厚120mm,采用混凝土等级C20,用32.

17、5级普通水泥配置，混凝土初温=15，恒温加热温度T=40,室外气温=-20，外套构造：下层为草袋二层厚30 mm，水泥袋纸二层，木版一层和空气层250 mm，上层为锯屑厚150 mm，二层草袋厚30 mm，一层木板厚25mm和空气层150mm要求加热到混泥土强度达到70%,试计算每立方米混泥土需要的总热量。 【解】 1、计算加热时间 （1）因，取 (2)查表15-3知在+20养护9d可达到70%f,则 查上篇表15-8，时，当量系数；T=40时，当量系数m=2.3。（3）总加热时间 2.计算所需热量（1）混凝土及汽套的吸热量因下层汽套已预先加热，因此只计算上层汽套吸热量。每立方米混凝土折算面积

18、 为：木板草袋锯屑所以（2）汽套散失的热量取；则取，所以（3）每立方米混凝土总需热量取折合蒸汽量：15.5.4构件内部通汽法计算内部通汽法是在混凝土内部留设孔道或埋管，徐徐通入蒸汽来加热混凝土。预留孔径一般为2550mm。加热混凝土的温度一般控制在3045，升温速度保持在58/h。所用蒸汽一般采用温度不超过60的湿饱和蒸汽，如采用高温高压蒸汽时，应设减压装置。根据试验，在温度3045养护24h可达设计强度的40。耗汽量为200300kg/m3。内部通气法计算包括预留孔数量的计算和耗气量计算。1.预留孔壁面积及留孔数量计算结构内部通气在混凝土构件中需留孔的数量，可从留孔内蒸汽冷凝经孔壁散发出的热

19、量，等于由混凝土经过围壁（模板、围护层）向空气中散发出的热量，按下式计算： （15-31）式中 Ar预留孔道（埋管）围壁面积（m2/m）；Ap混凝土围壁面积（m2/m）;透风系数，按上篇表1514取用；T混凝土恒温加热温度（）；Ta大气温度（）；Kr孔道壁混凝土的传热系数，取23；Tk蒸汽温度（）；Kp混凝土围护层（模板及保温层）的总传热系数，按下式计算： （15-32）围护各层的厚度（m）；围护各层的热导率。根据孔壁面积并设定孔道直径后，构件内需要留孔数量，按下式计算： （15-33）式中 n每个构件内留孔数（个）；d孔道直径（m）；L孔道长度（m）。根据实践经验，合理的留孔数量，其留孔道的总截面率以不大于2.5为宜。2.耗蒸汽量计算（1）内部通蒸汽总加热时间计算混凝土的升温时间 （15-34）混凝土的恒温时间 （15-35）混凝土总加热时间为： （1