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 5 115 5 1 蒸汽养护参数计算蒸汽养护参数计算 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 表表 15 115 1 升温速度极限值参考表 升温速度极限值参考表 h 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 30 25 20 4 30 30 不限 不限 20 15 15 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 1 升温时间计算 升温时间可由下式计算 15 1 10 1 V tt T 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 表表 15 215 2 恒温时间参考表恒温时间参考表 恒温温度 95 80 60 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 5 1 5 7 2 5 10 5 4 9 4 14 6 18 10 矿渣硅酸盐 水泥 达设计强度 70 达 设计强度 50 5 2 5 7 3 5 10 5 8 3 10 5 14 8 13 6 17 9 20 12 火山灰硅酸 盐水泥 达设计强度 70 达 设计强度 50 4 2 6 3 5 8 4 6 5 3 5 9 5 11 6 5 11 6 5 13 8 5 16 10 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 85 95 2 降温时间计算 降温时间可由下式计算 15 2 20 2 V tt T 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 V2 10 h 表面系数 6m 1 取 V2 5 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 ttt 12 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t 的构件 取 40 对一般带模养护构件 取t 30 对脱模养护构件 取 20 对厚大构t t 件或薄壁构件 取值壁以上值再低 5 10 t 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 hh V tt T3 20 2080 1 10 1 4 确定降温时间 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CCCttt 503020 12 15 16 得 hh V tt T2 15 5080 2 20 2 于是可得到一个蒸养制度方案 即 hC280733 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 hC280533 hC280933 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 5 215 5 2 蒸汽热模法计算蒸汽热模法计算 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 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 1 蒸汽耗用量计算 1 加热混凝土所需热量 15 01 TTcVQ h 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 c 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 T T 22112 hh TcGTcGQ 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 6 3TAKT6 3TAKT 213 hp TTQ 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 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 2500 QQQQ G 4321 z 22 式中 GZ 蒸汽用量 kg 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 R 21 4321 m QQQQ G 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 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 保持恒温 T2 20h 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 T T 22111 hh TcGTcGQ kJ 15755 58 06 012400 kJ 380160 加热模板和保温层所需热量由式 15 19 得 T T 22112 hh TcGTcGQ kJ 107547 1 23107548 0 800 kJ kJ35514 KmWKmWK 22 23 2 114 0 17 0 05 0 04 0 1 CC TT T h p 45 2 1575 2 0 22 4 155 528 06 0mmA 在环境中散失的热量由式 15 20 得 6 326 3 13ahap TTAKTTTAKTQ kJkJ6 310753 12023 2 4 156 310453 1823 2 4 15 kJ343942 蒸汽充满自由空间的耗热量由式 15 21 得 kJkJVQ s 96777 0 12561256 4 蒸汽需要量由式 15 22 得 2500 4321 QQQQ Gz kg 2500 5 196734394235514380160 kg456 耗煤量由式 15 23 得 R QQQQ Gm 21 4321 kg 25006 08 0 5 196734394235514380160 kg95 故知需耗蒸汽 456kg 耗煤 95kg 15 5 315 5 3 蒸汽套法计算蒸汽套法计算 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 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 v TT t 0 1 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 2 110 2 m mtt t 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 2 0 TT 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 表表 15 315 3 自然养护不同温度与龄期的混凝土强度增长百分率自然养护不同温度与龄期的混凝土强度增长百分率 混凝土硬化时的平均温度 水泥品种和 等级 硬化龄期 d 15101520253035 32 5 级 普通水泥 2 3 5 7 10 15 28 14 24 32 42 52 68 20 30 40 50 63 78 19 25 36 46 58 71 86 25 32 44 54 66 80 94 30 37 50 62 74 88 100 35 43 57 68 78 40 48 63 73 82 45 52 66 76 86 32 5 级 矿渣水泥 火山灰质水泥 2 3 5 7 10 15 28 12 18 25 32 48 17 24 34 46 64 11 22 32 44 57 83 15 17 28 38 52 67 92 18 22 34 45 58 74 100 24 26 39 50 63 80 30 32 44 55 67 86 35 38 52 63 75 92 表表 15 415 4 蒸汽养护的混凝土强度增长百分率蒸汽养护的混凝土强度增长百分率 普通水泥矿渣水泥火山灰水泥 混凝土硬化时的平均温度 养护时 间 h40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 9040 50 60 70 80 90 8 12 16 20 24 24 28 35 20 27 32 39 44 25 32 40 45 50 29 40 47 51 58 34 45 50 56 62 32 35 40 26 32 43 50 63 20 30 40 53 62 75 27 39 48 60 70 83 30 46 54 66 77 90 30 40 53 72 22 38 52 67 82 16 28 45 60 75 90 22 35 50 67 83 96 27 40 56 70 88 100 28 32 36 40 44 48 39 50 55 61 68 42 52 60 66 71 46 58 64 70 75 50 60 68 73 80 54 65 70 75 82 57 66 72 80 85 36 50 60 71 83 94 40 55 65 75 87 97 43 60 68 80 90 100 48 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 52 56 60 64 68 72 60 68 74 82 87 63 70 77 83 88 66 73 80 84 89 68 76 81 85 90 69 77 82 86 90 70 79 83 87 90 57 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 21 ttt 2 所需热量计算 1 混凝土及蒸汽套的吸热量 Q1 KJ 15 aBAO TTVcVTTQ 256 1 2510 1 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 c 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 2A TTAQ 15 28 T nV KK A 273 42 98 2211 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 1 2 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 tQQQ 21 29 折合蒸汽量 15 30 1 W I Q W 式中 蒸汽含热量 kJ kg w w I 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 0 T T 40 室外气温 20 外套构造 下层为草袋二层厚 30 mm a T 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 28 f 解 1 计算加热时间 1 因 取33 8 12 0 1 1 MhCv 8 hh TT t3 8 1540 0 1 2 查表 15 3 知在 20 养护 9d 可达到 70 f 则28 hht216249 0 查上篇表 15 8 时 当量系数 CC TT 5 27 2 1540 0 45 1 1 m T 40 时 当量系数 m 2 3 h m mtt t92 3 2 45 1 3216 2 110 2 3 总加热时间 hhhttt95923 21 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 22 33 8 12 0 1 mmA 33 25 1 333 8 15 0 mmVA 为 木板 B Vc 3 368 025 0 33 8 650186 4 65 0 草袋45 105 03 0 33 8 280186 4 36 0 锯屑56 784 03 0 33 8 250186 4 60 0 3 125856 78445 1053 368 所以 256 1 2510 01 TTVcVTTQ BA KJKJKJ 2040 3 12587 025 1 256 1 1540 2510 KJ 3 10 6 115 2 汽套散失的热量 取 3 1 1 1 2 则 3 1 17 0 17 0 025 0 10 0 03 0 17 0 15 0 04 0 1 11 K KmW 2 844 0 1 1 17 0 17 0 025 0 07 0 002 0 10 0 13 0 04 0 1 22 K KmW 2 604 1 取 1 n 33 33 333 8 25 0 15 0 mmVA 所以 20 40 8 33 273 42 96 22112 T nV KKTTAQ A WW8 1746 40273 33 3 142 98 604 1 844 0 3 每立方米混凝土总需热量 tQQQ 21 JJJ7130006 3958 174610 6 115 3 KJ 3 10713 取KgKJIW 2675 折合蒸汽量 1 W I Q W kgkg 5 346 3 01 2675 10713 3 15 5 415 5 4 构件内部通汽法计算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 300kg 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 TTK TTKA A kr app r 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 C Ta 大气温度 C Kr 孔道壁混凝土的传热系数 取 23 KmW 2 KmW 2 Tk 蒸汽温度 C 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 n n p dd K 1 1 04 0 1 围护各层的厚度 m n dd 1 围护各层的热导率 n 1 KmW 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 dL A n r 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 1 ht 15 34 v TT t 0 1 混凝土的恒温时间 2 ht 15 35 2 110 2 m mtt t 混凝土总加热时间为 ht 15 36 21 ttt 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 v 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C 15 3 查得 2 内部通蒸汽总需要量计算 混凝土升温期间需要的热量 kJQ1 15 37 1 0 01 2 6 3tT TT KATTVcQ app 混凝土恒温期间需要的热量 kJQ2 15 38 2 2 6 3tTTKAQ app 混凝土养护蒸汽总需要量 kgW 15 40 1 w I Q W 式中 混凝土比热容和密度的乘积 取 1 05 2400 c 3 mkJKkgKJ V 混凝土体积 m3 3 6 换算系数 kgkJW6 31 Iw 蒸汽含热量 取 kgkJ2675 损失系数 取 0 2 0 3 例 15 12 混凝土柱高 5m 截面为 采用mmmm 600400 内部通汽法养护 已知预留孔芯管外径为 50mm 蒸汽温度为 70 恒温加热温度拟取 45 室外气温为 10 模板采用C C C 25mm 厚木模板 木材导热率 混凝土浇筑初温为 10