混凝土蒸汽加热法计算

混凝土蒸汽加热法计算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﹥4﹥30﹤30不限不限302520-﹤4﹥30﹤30不限不限201515-恒温温度及恒温时间的确定，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。升温时间计算升温时间可由下式计算：（15-15）Φ10mm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300～400kg。蒸汽热模法计算包括：蒸汽耗用量计算和煤耗用量计算等。蒸汽耗用量计算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；——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/kg•K）;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/m2•K）按上篇式（15-20）计算；ω——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（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Q4＝1256Vs（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）;β——损失系数，取1.3～1.5；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）;η1——管道效率系数，取0.8；η2——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×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T0＝15℃，升温时间T1＝8h，达到Th=75℃，【解】加热混凝土所需热量由式（15-18）得：kJkJ加热模板和保温层所需热量由式（15-19）得：kJkJ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。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2.5～3.0m设一根直径19mm喷汽段管，或在汽管上每隔1.5m开一直径3～6mm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（10～15m2设一个）送汽孔进入上层汽套，加热温度一般能保持在30～40℃，耗汽量一般为600～1200kg蒸汽套法计算包括：加热时间计算和所需热量计算两部分。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2357101528—142432425268—20304050637819253646587186253244546680943037506274881003543576878——4048637382——4552667686——32.5级矿渣水泥、火山灰质水泥2357101528——1218253248——1724344664—11223244578315172838526792182234455874100242639506380—303244556786—353852637592—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/℃4050607080405060708090405060708090812162024——2428352027323944253240455029404751583445505662———323540—2632435063203040536275273948607083304654667790——30405372—2238526782162845607590223550678396274056708810028323640444839505561684252606671465864707550606873805465707582576672808536506071839440556575879743606880901004863708393—5166758696—53708090100—3043607590—3547638093—3950678296—42537085100—44557387——46587690——52566064687260687482876370778388667380848968768185906977828690707983879057718291——59758493——61778791——63808999——668190100——678291———50607890——51628092——52648293——55668395——56688495——58698595——（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（KJ∕m3·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（KJ∕m3·K）；——温度系数，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（KJ∕m3·K）；Ta——室外气温（℃）；其他符号意义同前。（2）蒸汽套散失的热量Q2（kJ∕h）)(15-28)式中A——冷却面积（m2）；K2、K2——上、下层汽套的传热系数（W∕m2·K）、——上、下层汽套的透风系数；n——每小时换气次数，一般取1.0～1.5；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0.2～0.3。【例15-11】钢筋混凝土现浇楼板厚120mm,采用混凝土等级C20,用32.5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30mm，水泥袋纸二层，木版一层和空气层250mm，上层为锯屑厚150mm，二层草袋厚30mm，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25～50mm。加热混凝土的温度一般控制在30～45℃，升温速度保持在5～8℃/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30～45℃养护24h可达设计强度的40％。耗汽量为200～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15－14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：（15-36）式中T——混凝土恒温加热温度（K）；T0——混凝土初温（K）；——混凝土升温速度（K/h）；t0——混凝土在20养护条件下达到要求强度的时间，可由上篇图15-