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15C/h ;表 面系数v 6m1时，升温速度不得超过10C/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C /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 30不限3020 4v 30不限25- 30不限201

2、5v 4v 30不限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：式中T 1升温时间（h）;T1 二to t1V1(15-15)to 恒温温度C）ti车间温度（C）；Vi升温速度（C /h ）表15-2恒温时间参考表恒温温度95 C80 C60 C水灰比0.40.50.60.40.50.60.40.50.6硅酸盐达设计强度70泌4.5710.591418水泥设计强度50%1.52.544610矿渣硅酸盐达设计强度70泌571081014131720水泥设计强度50%2.53.553586912火山灰硅酸达

3、设计强度70泌4686.5911111316盐水泥设计强度50%23.543.556.56.58.510.5注：1.当采用普通硅酸盐水泥时，养护温度不宜超过80C2.当采用矿渣硅酸盐水泥时，养护温度可提高到85C95C2. 降温时间计算降温时间可由下式计算:(15-16)to “2V2式中T 2升温时间（h）;to恒温温度（C）；t2出坑允许最高温度（C）；V2坑内降温速度（C /h ），表面系数6m1，取V25C/h。3. 出坑允许最高温度计算出坑允许最高温度t1 （C），一般可按下式计算：t2 * ：t(15-17)式中t 2车间内温度(C)；建一一构件与车间的允许最大温度 C)。对采用密

4、封养护的 构件，取 ：t = 40C;对一般带模养护构件，取.：t = 30C; 对脱模养护构件，取.：t = 20 C;对厚大构件或薄壁构 件，.1取值壁以上值再低510C。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95C),降温2h,则蒸汽养护制度表达式 为：3+3+5 (95C) +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15C /h，车间温度20C，试拟定蒸 汽制度的试验方案。【解(1)确定升温速度：查表1

5、5-1升温速度W为20 C /h ;(2) 确定恒温温度及恒温时间：查表15-2 ,取恒温温度T=80C , 恒温时间为7h;(3) 确定升温时间(T1):按式(15-15)得：t 7V120-3h(4) 确定降温时间(T2):构件与车间的允许最大温度差 t取30C,则出坑允许最高温度t2 7 t=20C 3050 C，由式(15-16)得:to - t280-5015h =2h于是可得到一个蒸养制度方案，即:3 3 7 80 C 2 h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80C,应增减恒温时间2h, 如恒温温度为95C，则增减恒温时间1h

6、。本例所拟定的另外两个蒸养制度方案是：3 3 5 80 C 2 h3 3 9 80 C 2 h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5C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 L50X 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

7、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QieV Th - To式中 Q i加热混凝土所需热量（KJ）;3混凝土表观密度，取2400kg/m ;e 混凝土比热容，取 1.0kJ/kg K;V混凝土体积（mi）;Th混凝土恒温温度（C）;To混凝土浇筑完毕时的温度（C）。（2）加热模板和保温层所需热量Q2- G1C1 （Th _ T ：） G2 C2

8、（Th - T ）式中 Q 2加热模板和保温层所需热量（kJ）;G i、G分别为模板、保温层的重量（kg）;ci、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Q3 二 AKTi，（Tp -）3.6 AKT （Th -T：）3.6(15-18)(15-19)(15-20)式中Q3在周围环境中散失的热量（KJ）;a 散热面积（m）；K 维护层的传热系数（W/m?K）按上篇式（15-20 ）3透风系数按上篇表15-14取用；T p混凝土平均温度C）;T i升温阶段所经历的时间（h）;T 2恒温阶段所经历的时间（h）。（4）蒸汽充满自由空间的

9、耗热量Q= 1256V式中 Q 4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（m）.（5）蒸汽用量（Q1 Q2 Q3 Q4）- G厂2500（15-22）式中 G z蒸汽用量（kg）;B 损失系数，取1.31.5 ;2500蒸汽含热量（kJ/kg ）。2.煤耗用量计算计算;(15-21 )Gm(Q1 Q2 Q3 Q4) 1vR(15-23)煤耗用量根据蒸汽用量按下式计算:式中 G m耗热量（kg）;n 1管道效率系数，取0.8 ; n 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

10、土柱，截面尺寸为 0.6mX 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 C,混凝土浇注完毕时的温度 T。= 15 C,升温 时间Ti= 8h,达到Th=75C，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：Q1 =GiCi（Th -）G2p2 （Th -）= 2400 1 0.6 0.8 5.5 75-15 kJ= 380160 kJ加热模板和保温层所需热量由式（15-19）得：Q2 = G1C1 （Th _ T ） G2C2（Th= 800 0.4875 10 kJ 2

11、3 1.4775 10 kJ= 35514 kJK 二 2.23W m2 KK =1W m20.040050.1140.17ThT0275 152=45 CA = 0.6 0.82 5.5m2 =15.4m2在环境中散失的热量由式（15-20）得：Q3 二 AKTTp -Ta 3.6 AKT2-Ta 3.6= 15.4 2.23 8 1.345 103.6kJ 15.4 2.23 20 1.375 103.6kJ二 343942kJ蒸汽充满自由空间的耗热量由式（15-21）得：Q4 =1256Vs =1256 0.77kJ = 967kJ蒸汽需要量由式（15-22）得:（Q1 + Q2 + Q

12、3 + Q4 卩Gz2500380160355143439429671.5,_二kg2500二 456kg耗煤量由式（15-23）得:GmQ1 Q2 Q3 Q4 :vZR380160355143439429671.5,kg0.8 0.6 2500二 95kg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贲汽段管，或在汽管上每隔1.5m开一直径36mml的喷 汽孔。管道保持一定坡度，

13、以便冷凝水的排出。蒸汽通过在混凝土板 上留设的 50mm上、下层汽套的传热系数(W/ m2 K)1、2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)2(15-29)w = Q 1 ：(15-30)I w式中Iww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32.5级普通水泥配置，混凝土初温T = 15C，恒温加热温度 T=40C ,室外气温Ta =-20 C,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

14、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%f28,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(1) 因 M 丄8.33，取 v =8 C/h10.12T -T040 -15t1h = 3hv8(2) 查表15-3知在+20C养护9d可达到70%f28,贝St0 =9 24h =216h查上篇表15-8 ,T -T040 15= 27.5 C时，当量系数m 1.45 ;T=40C时，当量系数 m=2.3to-tm /16-3 1.45= 92h m22.3(3)总加热时间t = J t2 =

15、3h 92h = 95h2.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1 2 2Am 8.33m0.12Va=0.15 8.333m3 =1.25m3 c：VB 为：木板 0.65 4.186 650 (8.33 0.025)=368.3草袋 0.36 4.186 280 (8.33 0.03)=105.45锯屑 0.60 4.186 250 (8.33 0.03)=784.56368.3 105.45 784.56 = 1258.3所以Q1 =2510(T -T。)1.256Va ：八 cbCT -T.)= 2510(40-1

16、5) KJ 1.256 1.25KJ0.7 1258.3(40 20) KJ = 115.6 103KJ(2)汽套散失的热量取-1 =1.3 ；1K1 1则一0.150.030.0251.30.040.170.170.100.172= 0.844W/m KK2 P2 =x 1 12 2 cc 0.130.0020.0250.04亠 亠 亠 亠0.170.100.070.17= 1.604W/m2 K取 n =1 , Va =(0.15 0.25) 8.33m -713 103KJ=3.33m3所以Q2 二 A仃-T )(K1 K2 29；72器 二 8.33(40 20)(0.844 1.60

17、498.42 1 3.33)W = 1746.8W273 + 40(3)每立方米混凝土总需热量取Iw-2675KJ/KgQ = Q1Q?t3-115.6 103J 1746.8 95 3.6J -713000J折合蒸汽量:W = 2 (1.：.)Iw；671503 d 0.3)kg= 346.5kg15.5.4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 C,升温速度保持在58C /h。所用蒸汽一般采用温度不超过60C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304

18、5C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A r预留孔道（埋管）围壁面积（m/m）；A混凝土围壁面积（m/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 ）;&孔道壁混凝土的传热系数 W m2 K，取23W m2 K ； Tk蒸汽温度（C ）;K.混凝土围护层（模板及保温层）的总传热

19、系数，按下 式计算：(15-32)10.04 虫d/ dn 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：Arn -（ 15-33）:dL式中n 每个构件内留孔数（个）；d孔道直径（m）；L孔道长度（mj）o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(15-34)混凝土的升温时间1（h）ti -v混凝土的恒温时间t2（h）(15-35)丄to-tmt2 =m2混凝土总加热时间t（h）为：(15-36)t = ti t2式中T 混凝土恒温加热温度（K）;To混凝土初温

20、（K）;v混凝土升温速度（K/h）;to混凝土在20 C养护条件下达到要求强度的时间，可由上篇图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 Qi kJ仃_T、Qi =cPV（T-T）+3.6ApKpTa ti（ 15-37）i 2丿混凝土恒温期间需要的热量 Q2 kJ :Q3.6ApKp T-Ta t?（ 15-38）混凝土养护蒸汽总需要量W kg ;QW = 1：（ 15-40）1 w式中 混凝土比热容和密度的乘积，取1.05 X 2400KJ kg K kJ m3 ；v混凝土体积（用）；3.6 换算系数，1W =3.6kJ kg ;Iw蒸汽含热量，取2675kJ kg

21、 ;:损失系数，取0.20.3。【例15-12混凝土柱高5m,截面为400mm 600mm，采用内部通汽法养护，已知预留孔芯管外径为 50mm蒸汽温度为70 9，恒 温加热温度拟取45 C ,室外气温为-10 C ,模板采用25mn厚木模板， 木材导热率 =0.17W m K，混凝土浇筑初温为 10 C，升温速度 5 C/h，试求合适的留孔数和等温加热温度以及蒸汽需要量。【解（1）留孔数量计算Ap 二 0.4 0.6 2 1m2 二 2 m2Kp而2評m2 K =5.34W：m2 K0.0430.17蒸汽直接由预留孔混凝土壁传导热量，故爲皿“2 K=100% =2.4% ： 2.5%40 60故合适留孔数量为3孔，等温加热温度为30 C（2）加热时间计算升温时间：.3W