混凝土蒸汽加熱法計(jì)算

1、混凝土蒸汽加熱法計(jì)算蒸汽養(yǎng)護(hù)參數(shù)計(jì)算蒸汽養(yǎng)護(hù)一般分預(yù)養(yǎng)、升溫、恒溫及降溫四個(gè)階段。預(yù)養(yǎng)是為使構(gòu)件具有一定的初始強(qiáng)度，以防升溫時(shí)產(chǎn)生裂縫。升溫的速度與預(yù)養(yǎng)時(shí)間、混凝土的干硬度及模板情況有關(guān)，見表15-1。此外還與構(gòu)件的表面系數(shù)有關(guān)，表面系數(shù)6m-1時(shí)，升溫速度不得超過15/h；表面系數(shù)6m-1時(shí)，升溫速度不得超過10/h。蒸養(yǎng)時(shí)升溫速度也可隨混凝土初始強(qiáng)度的提高而增加，因此也可以采用變速（漸快）升溫和分段（遞增）升溫。表15-1升溫速度極限值參考表（/h）預(yù)養(yǎng)時(shí)間/h干硬度/S剛性模型密封養(yǎng)護(hù)帶模養(yǎng)護(hù)脫模養(yǎng)護(hù)43030不限不限302520-43030不限不限201515-恒溫溫度及恒溫時(shí)間的確定

2、，主要取決于水泥品種、水灰比及對(duì)脫模的強(qiáng)度要求，參見表15-2。1. 升溫時(shí)間計(jì)算升溫時(shí)間可由下式計(jì)算： （15-15）式中 T1升溫時(shí)間（h）；t0恒溫溫度（）；t1車間溫度（）；V1升溫速度（/h）。表15-2 恒溫時(shí)間參考表恒溫溫度958060水灰比0.40.50.60.40.50.60.40.50.6硅酸鹽水 泥達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%4.51.572.510.54941461810礦渣硅酸鹽水泥達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%52.573.5105831051481361792012火山灰硅酸鹽水泥達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%4263.5846.53.595116.511

3、6.5138.51610.5注：1.當(dāng)采用普通硅酸鹽水泥時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度不宜超過80。2.當(dāng)采用礦渣硅酸鹽水泥時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度可提高到8595。2.降溫時(shí)間計(jì)算降溫時(shí)間可由下式計(jì)算： （15-16）式中 T2升溫時(shí)間（h）；t0恒溫溫度（）；t2出坑允許最高溫度（）；V2坑內(nèi)降溫速度（/h），表面系數(shù)6m-1，取V210/h；表面系數(shù)6m-1，取V25/h。3.出坑允許最高溫度計(jì)算出坑允許最高溫度t1（），一般可按下式計(jì)算： （15-17）式中 t2車間內(nèi)溫度（）；構(gòu)件與車間的允許最大溫度（）。對(duì)采用密封養(yǎng)護(hù)的構(gòu)件，取40；對(duì)一般帶模養(yǎng)護(hù)構(gòu)件，取30；對(duì)脫模養(yǎng)護(hù)構(gòu)件，取20；對(duì)厚大構(gòu)件或薄壁構(gòu)件，取值

4、壁以上值再低510。4養(yǎng)護(hù)制度的確定蒸汽養(yǎng)護(hù)制度一般用簡(jiǎn)式表達(dá)，成為蒸汽養(yǎng)護(hù)制度表達(dá)式。如預(yù)養(yǎng)3h，恒溫5h（恒溫溫度95），降溫2h，則蒸汽養(yǎng)護(hù)制度表達(dá)式為：3+3+5（95）+2【例15-9】 混凝土構(gòu)件采用硅酸鹽水泥配置，水灰比為0.5，干硬度40S，經(jīng)預(yù)養(yǎng)h后帶模進(jìn)行蒸養(yǎng)，出坑強(qiáng)度要求達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70，已知坑內(nèi)的降溫速度為15/h，車間溫度20，試擬定蒸汽制度的試驗(yàn)方案。【解】 （1）確定升溫速度：查表15-1升溫速度V1為20/h；（2）確定恒溫溫度及恒溫時(shí)間：查表15-2，取恒溫溫度T0=80,恒溫時(shí)間為7h；（3）確定升溫時(shí)間（T1）：按式（15-15）得：（4）確定降溫時(shí)間（

5、T2）：構(gòu)件與車間的允許最大溫度差t取30，則出坑允許最高溫度，由式（15-16）得： 于是可得到一個(gè)蒸養(yǎng)制度方案，即： 為在試驗(yàn)中進(jìn)行比較，再擬定兩個(gè)方案。一般是在原方案的基礎(chǔ)上只改變恒溫時(shí)間，如果恒溫溫度為80，應(yīng)增減恒溫時(shí)間2h，如恒溫溫度為95，則增減恒溫時(shí)間1h。本例所擬定的另外兩個(gè)蒸養(yǎng)制度方案是：按上述三個(gè)方案進(jìn)行比較試驗(yàn)，選取最佳方案，如果三個(gè)方案均還不理想，則可對(duì)恒溫溫度在5范圍內(nèi)調(diào)整，此時(shí)用補(bǔ)插法查表15-2。如果調(diào)整后還不理想，則應(yīng)在調(diào)整混凝土的配合比后重新試驗(yàn)。蒸汽熱模法計(jì)算蒸汽熱模法系使用特制空腔式鋼模板，將蒸汽通入模板的空腔中，將模板加熱后，再由模板將熱量傳給混凝土，

6、以達(dá)到加熱混凝土的目的?？涨皇侥０逑涤肔50×5角鋼作骨架，在緊貼混凝土的一面滿焊3mm厚鋼模板，另一面滿焊1.5mm厚鋼板,在中間的角鋼肋上鉆10mm孔連通,使在模板內(nèi)部形成一個(gè)不透氣的空腔,送汽時(shí)汽和回水均通過這個(gè)空腔.在模板外面嵌以厚度為50mm的聚苯乙烯板作為保溫層，并用薄鐵皮圍護(hù)，使用時(shí)將模板組合成型。采用蒸汽熱模法時(shí)，每立方米混凝土的耗氣量約為300400kg。蒸汽熱模法計(jì)算包括：蒸汽耗用量計(jì)算和煤耗用量計(jì)算等。1、 蒸汽耗用量計(jì)算（1） 加熱混凝土所需熱量 （15-18）式中 Q1加熱混凝土所需熱量（KJ）；混凝土表觀密度，取2400kg/m3；混凝土比熱容，取1.0k

7、J/kg·K；V混凝土體積（m3）；Th混凝土恒溫溫度（）；T0混凝土澆筑完畢時(shí)的溫度（）。（2）加熱模板和保溫層所需熱量 （15-19）式中 Q2加熱模板和保溫層所需熱量（kJ）； G1 、G2分別為模板、保溫層的重量（kg）;c1、c2模板、保溫層的比熱容（kJ/kgK）;Ta環(huán)境溫度；其它符號(hào)意義相同。（3）在周圍環(huán)境中散失的熱量 (15-20)式中 Q3在周圍環(huán)境中散失的熱量（KJ）； A散熱面積（m2）; K維護(hù)層的傳熱系數(shù)（W/m2K）按上篇式（15-20）計(jì)算； 透風(fēng)系數(shù)按上篇表15-14取用； Tp混凝土平均溫度（）； T1升溫階段所經(jīng)歷的時(shí)間（h）； T2恒溫階段所

8、經(jīng)歷的時(shí)間（h）。（4）蒸汽充滿自由空間的耗熱量Q41256Vs （15-21）式中 Q4蒸汽充滿自由空間的耗熱量（KJ）； 1256每立方米蒸汽的熱容量（KJ/m3）; Vs自由空間體積（m3）.（5）蒸汽用量 （15-22）式中 GZ蒸汽用量（kg）; 損失系數(shù)，取1.31.5； 2500蒸汽含熱量（kJ/kg）。2.煤耗用量計(jì)算煤耗用量根據(jù)蒸汽用量按下式計(jì)算： （15-23）式中 Gm耗熱量（kg）; 1管道效率系數(shù)，取0.8； 2鍋爐效率系數(shù)，取0.6； R煤發(fā)熱量，取2500kJ/kg；其他符號(hào)意義同前?！纠?5-10】 商住樓混凝土柱，截面尺寸為0.6m×0.8m，高5.

9、5m，采用空腔鋼模板通蒸汽加熱，鋼模板重800kg，聚苯乙烯板重23kg，環(huán)境氣溫Ta=-10,混凝土澆注完畢時(shí)的溫度T015，升溫時(shí)間T18h，達(dá)到Th=75，保持恒溫T220h,試求蒸汽需求量和耗熱量?！窘狻?加熱混凝土所需熱量由式（15-18）得： kJ kJ 加熱模板和保溫層所需熱量由式（15-19）得： kJ kJ在環(huán)境中散失的熱量由式（15-20）得：蒸汽充滿自由空間的耗熱量由式（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 蒸汽套法計(jì)算蒸汽套法是在混凝土模板外再設(shè)一層緊密不透氣得外套，其間通入蒸汽來

10、加熱混凝土，下部蒸汽套在澆筑混凝土前裝設(shè)，上部蒸汽套隨澆隨設(shè)。在下部蒸汽套內(nèi)設(shè)通氣主管，主管上每隔2.53.0m設(shè)一根直徑19mm噴汽段管，或在汽管上每隔1.5m開一直徑36mm的噴汽孔。管道保持一定坡度，以便冷凝水的排出。蒸汽通過在混凝土板上留設(shè)的50mm×50mm（間距1.5m）或100mm×100mm（1015m2設(shè)一個(gè)）送汽孔進(jìn)入上層汽套，加熱溫度一般能保持在3040，耗汽量一般為6001200kg/m3。加熱整體澆筑的結(jié)構(gòu)時(shí)，其溫度升降速度不得超過表15-8中的數(shù)據(jù)。本法適用于平面結(jié)構(gòu)，如梁、樓板的加熱。蒸汽套法計(jì)算包括：加熱時(shí)間計(jì)算和所需熱量計(jì)算兩部分。1.加熱

11、時(shí)間計(jì)算（1）混凝土的升溫時(shí)間t1 （15-24）式中 T混凝土的恒溫溫度（）： T0混凝土的初溫（）； V混凝土升溫速度（/h）。（2）混凝土的恒溫加熱時(shí)間t2 （15-25）式中 t0混凝土在+20養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到要求強(qiáng)度的時(shí)間，可由表15-3查得；m1、m2分別為溫度在和T的當(dāng)量系數(shù)，可由上篇表15-8查出；其他符號(hào)意義同前。蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土強(qiáng)度增加百分率見表15-4。表15-3 自然養(yǎng)護(hù)不同溫度與齡期的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)百分率（）水泥品種和等級(jí)硬化齡期/d混凝土硬化時(shí)的平均溫度/1510152025303532.5級(jí)普通水泥2357101528142432425268203040506378

12、192536465871862532445466809430375062748810035435768784048637382455266768632.5級(jí)礦渣水泥、火山灰質(zhì)水泥23571015281218253248172434466411223244578315172838526792182234455874100242639506380303244556786353852637592表15-4 蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)百分率 （%）養(yǎng)護(hù)時(shí)間/h普通水泥礦渣水泥火山灰水泥混凝土硬化時(shí)的平均溫度/40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 9040 50 60 70 80 9

13、0812162024 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 68 73 8054

14、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 9070 79 83 8

15、7 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）混凝土的總加熱時(shí)間t (15-26)2.所需熱量計(jì)算（1）混凝土及蒸汽套的吸熱量Q1（KJ） （15-27）式中 2510混凝土比熱容和密度的乘積（KJm3·K）；vA空氣層體積（m3）；vB保溫層體積（m3）；保溫材料比熱容和密度的乘積（KJm3·K）；溫度系數(shù)，采用一種保溫材料

16、為0.5，采用二種以上保溫材料為0.7；1.256空氣的容積比熱（KJm3·K）；Ta室外氣溫（）；其他符號(hào)意義同前。（2）蒸汽套散失的熱量Q2（kJh） ) (15-28)式中 A冷卻面積（m2）；K2、K2上、下層汽套的傳熱系數(shù)（Wm2·K）、上、下層汽套的透風(fēng)系數(shù)；n每小時(shí)換氣次數(shù)，一般取1.01.5；其他的符號(hào)意義同前。（3）每立方米混凝土總需熱量Q（KJ） （15-29）折合蒸汽量 (15-30)式中 蒸汽含熱量（kJ/kg）； 損失系數(shù)，一般取0.20.3。 【例15-11】 鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板厚120mm,采用混凝土等級(jí)C20,用32.5級(jí)普通水泥配置，混凝土

17、初溫=15，恒溫加熱溫度T=40,室外氣溫=-20，外套構(gòu)造：下層為草袋二層厚30 mm，水泥袋紙二層，木版一層和空氣層250 mm，上層為鋸屑厚150 mm，二層草袋厚30 mm，一層木板厚25mm和空氣層150mm要求加熱到混泥土強(qiáng)度達(dá)到70%,試計(jì)算每立方米混泥土需要的總熱量。 【解】 1、計(jì)算加熱時(shí)間 （1）因，取 (2)查表15-3知在+20養(yǎng)護(hù)9d可達(dá)到70%f,則 查上篇表15-8，時(shí)，當(dāng)量系數(shù)；T=40時(shí)，當(dāng)量系數(shù)m=2.3。（3）總加熱時(shí)間 2.計(jì)算所需熱量（1）混凝土及汽套的吸熱量因下層汽套已預(yù)先加熱，因此只計(jì)算上層汽套吸熱量。每立方米混凝土折算面積 為：木板草袋鋸屑所以（

18、2）汽套散失的熱量??；則取，所以（3）每立方米混凝土總需熱量取折合蒸汽量：構(gòu)件內(nèi)部通汽法計(jì)算內(nèi)部通汽法是在混凝土內(nèi)部留設(shè)孔道或埋管，徐徐通入蒸汽來加熱混凝土。預(yù)留孔徑一般為2550mm。加熱混凝土的溫度一般控制在3045，升溫速度保持在58/h。所用蒸汽一般采用溫度不超過60的濕飽和蒸汽，如采用高溫高壓蒸汽時(shí)，應(yīng)設(shè)減壓裝置。根據(jù)試驗(yàn)，在溫度3045養(yǎng)護(hù)24h可達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的40。耗汽量為200300kg/m3。內(nèi)部通氣法計(jì)算包括預(yù)留孔數(shù)量的計(jì)算和耗氣量計(jì)算。1.預(yù)留孔壁面積及留孔數(shù)量計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)部通氣在混凝土構(gòu)件中需留孔的數(shù)量，可從留孔內(nèi)蒸汽冷凝經(jīng)孔壁散發(fā)出的熱量，等于由混凝土經(jīng)過圍壁（模板、圍護(hù)

19、層）向空氣中散發(fā)出的熱量，按下式計(jì)算： （15-31）式中 Ar預(yù)留孔道（埋管）圍壁面積（m2/m）；Ap混凝土圍壁面積（m2/m）;透風(fēng)系數(shù)，按上篇表1514取用；T混凝土恒溫加熱溫度（）；Ta大氣溫度（）；Kr孔道壁混凝土的傳熱系數(shù)，取23；Tk蒸汽溫度（）；Kp混凝土圍護(hù)層（模板及保溫層）的總傳熱系數(shù)，按下式計(jì)算： （15-32）圍護(hù)各層的厚度（m）；圍護(hù)各層的熱導(dǎo)率。根據(jù)孔壁面積并設(shè)定孔道直徑后，構(gòu)件內(nèi)需要留孔數(shù)量，按下式計(jì)算： （15-33）式中 n每個(gè)構(gòu)件內(nèi)留孔數(shù)（個(gè)）；d孔道直徑（m）；L孔道長(zhǎng)度（m）。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，合理的留孔數(shù)量，其留孔道的總截面率以不大于2.5為宜。2.耗蒸汽量計(jì)算（1）內(nèi)部通蒸汽總加熱時(shí)間計(jì)算混凝土的升溫時(shí)間 （15-34）混凝土的恒溫時(shí)間 （15-35）混凝土總加熱時(shí)間為： （15-