混凝土蒸汽加热法计算

1、混凝土蒸汽加热法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。此外还与构件的外表系数有关，外表系数?6m-1时，升温速度不得超过15C/h ;外 表系数v 6vm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> 4> 30v 30不限不限302520v 4> 30v

2、30不限不限201515恒温温度及恒温时间确实定，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：T1 15-15V1to 恒温温度C； ti车间温度C；V升温速度c /h表15-2恒温时间参考表恒温温度95 C80 C60 C水灰比硅酸盐达设计强度70泌791418水泥设计强度50%44610矿渣硅酸盐达设计强度70泌571081014131720水泥设计强度50%53586912火山灰硅酸达设计强度70泌468911111316盐水泥设计强度50%245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

3、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，外表系数?6m1，取V2< 10C/h ;外表系数w 6m1，取 V2>5C/h。出坑允许最高温度t1C，一般可按下式计算:t2 ti t 15-17式中t 2车间内温度C；t构件与车间的允许最大温度C。对采用密封养护的构件，取t = 40C;对一般带模养护构件，取t = 30C;对脱模养护构件，取t取值壁以上值再低4.养护制度确实定蒸汽养护制度一般用简式表达， 养3h,恒温5h恒温温度95C, 为：3+3+5 95C+2

4、t = 20C;对厚大构件或薄壁构件，5 10C。成为蒸汽养护制度表达式。如预降温2h,那么蒸汽养护制度表达式【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，出坑强度要求到达设计强度 的70%，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15-1升温速度V1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:按式15-15丨得：T1t0t1V180 20, “ h 3h204确定降温时间T2：构件与车间的允许最

5、大温度差厶t取30C,那么出坑允许最高温度t2 t1 t 20 C 30 C 50 C，由式15-16得:注h152h于是可得到一个蒸养制度方案，即:3 3 7 80 C 2 h为在试验中进行比拟，再拟定两个方案。一般是在原方案的 根底上只改变恒温时间，如果恒温温度为80C,应增减恒温时间2h, 如恒温温度为95C，那么增减恒温时间1h。本例所拟定的另外两个蒸养制度方案是：3 3 5 80 C 2 h 3 3 9 80 C 2 h按上述三个方案进行比拟试验，选取最正确方案，如果三个方案 均还不理想，那么可对恒温温度在 5 C范围内调整，此时用补插法查表 15-2。如果调整后还不理想，那么应在调

6、整混凝土的配合比后重新试验。 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，以到达加热混凝土 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，另一面满焊厚钢板，在中间的角钢肋上钻10mm50mr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Q1 cV Th T0式中 Q 1加热混凝土所需热量 KJ；混凝土表观密度，取 24

7、00kg/m3；cK;V混凝土体积m3;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 G1c1Th T G2c2 Th T 式中 Q 2加热模板和保温层所需热量kJ；G i、G2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 ?KTa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 AKT 1 Tp T 3.6 AKT 2 Th T 3.6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15-1815-19 (15-20)15-20 计算；3透风系数按上篇表15-14取用；T p

8、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耗热量15-21Q4= 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(Qi Q 2 Q3 Q4)250015-22 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.煤耗用量计算煤耗用量根据蒸汽用量按下式计算:Gm(Q1Q2 Q3Q4)1 2R15-23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

9、符号意义同前。【例15-10 商住楼混凝土柱，截面尺寸为X,高，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 To= 15 C,升温时间Ti = 8h,到 达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丨得：Qi G1C1 Th T G2C2Th T2400 1 0.6 0.8 5.5 75 15 kJ380160 kJ加热模板和保温层所需热量由式15-19丨得:Q2 GGTh T G2C2Th T 800 0.4875 10 kJ 23 1.4775 10 kJ

10、35514 kJ0.040.05K2.23W m2 K0.170.114TpThT。245 C2 2A 0.6 0.82 5.5m15.4m在环境中散失的热量由式15-20丨得:Q3 AKT1 Tp Ta 3.6 AKT2 Th Ta 3.615.4 2.23 8 1.3 45 103.6kJ 15.4 2.23 20 1.375 103.6kJ343942kJ蒸汽充满自由空间的耗热量由式15-21丨得:Gz耗煤量由式Gm故知需耗蒸汽蒸汽需要量由式15-22得：Qi Q2 Q3 Q42500380160355143439429671.5,kg2500456 kg15-23得：Q1 Q2 Q3

11、Q41 2 R380160355143439429671.5,kg0.8 0.6 250095kg456kg、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2.53.0m设一 根直径19mnfl贲汽段管，或在汽管上每隔开一直径 36mnt勺喷汽孔。 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 50mim< 50mm间距或 100mim< 100m 1015nm设一个送汽孔 进入上层汽套，加热温度一般能保持在3040

12、 C,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热量计算两局部1.加热时间计算1混凝土的升温时间tlti 0 15-24v式中 T 混凝土的恒温温度C：To混凝土的初温C;V混凝土升温速度C /h。2混凝土的恒温加热时间t2t2 to timi 15-25m2式中t o混凝土在+20C养护条件下到达要求强度的时间，可由表15-3查得；m、m分别为温度在 L工 和T的当量系数，可由上篇表215-8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

13、水泥品种和等级硬化龄期/d混凝土硬化时的平均温度/C1510152025303521925303540453142025323743485252430364450576366普通水泥73240465462687376104250586674788286155263718088286878869410021518243035311172226323851217222834394452矿渣水泥、71824323845505563火山灰质水泥1025344452586367751532465767748086922848648392100养护时普通水泥矿渣水泥火山灰水泥混凝土硬化时的平均温度/C间/

14、h40 50 60 70 8040 50 60 70 80 9040 50 60 70 80 90824 28 3532 35 4030 40 53 721220 27 32 39 4426 32 43 50 6322 38 52 67 821625 32 40 45 5020 30 40 53 62 7516 28 45 60 75 902029 40 47 51 5827 39 48 60 70 8322 35 50 67 83 962434 45 50 56 6230 46 54 66 77 9027 40 56 70 88 1002839 50 55 61 6836 50 60 71

15、83 9430 43 60 75 903242 52 60 66 7140 55 65 75 87 9735 47 63 80 933646 58 64 70 7543 60 68 80 90 10039 50 67 82 964050 60 68 73 8048 63 70 83 9342 53 70 85 1004454 65 70 75 8251 66 75 86 9644 55 73 874857 66 72 80 8553 70 80 90 10046 58 76 905260 68 74 82 8757 71 82 9150 60 78 905663 70 77 83 8859 7

16、5 84 9351 62 80 926066 73 80 84 8961 77 87 9152 64 82 936468 76 81 85 9063 80 89 9955 66 83 956869 77 82 86 9066 81 90 10056 68 84 957270 79 83 87 9067 82 9158 69 85 953混凝土的总加热时间tt ti t2(15-26)15-27kj/ m K；kj / m k；1丨混凝土及蒸汽套的吸热量Q1 KJQi 2510(T To) 1 .256Vac Vb T Ta式中 2510 混凝土比热容和密度的乘积va空气层体积m；Vb保温层体积

17、m；-保温材料比热容和密度的乘积空气的容积比热kj / m k；Ta室外气温C;其他符号意义同前。2蒸汽套散失的热量 Q kJ / hQ2 A(T Ta)(K11K2 298.42 nVA273 T(15-28)式中a 冷却面积m；2K2、K2上、下层汽套的传热系数W/ m 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折合蒸汽量W 1(15-30)1 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

18、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 泥土强度到达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因 M-一1 0.128.33，取 v 8 C/ht1T T040 15 h 3h8 查表15-3知在+20C养护9d可到达70%f28,那么t09 24h216h查上篇表15-8 ,但5 C 27.5 C时，当量系数m1 1.45 ;2T=40C

19、时，当量系数 m=2.3。t° 帥1m2216 3 1.452.392h3总加热时间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丄 m28.33m20.12Va0.15 8.333m31.25m3c Vb为：木板0.654.186650 (8.33 0.025)368.3草袋0.36 4.186280(8.330.03)105.45锯屑0.60 4.186250(8.330.03) 784.56368.3 105.45 784.561258.3所以Q12510(T T。) 1 .256Vac Vb(T T )2510(40 15)KJ1

20、.2561.25KJ0.7 1258.3(40 20)KJ115.6 103 KJ2汽套散失的热量1.3 ；2 1K 1 31 10.150.030.0250.040.170.170.100.170.844W/m2 KK2 20.04 竺 0002 0025 0.170.100.070.171.11.604W/m2 K取 n 1 , VA (0.15 0.25) 8.33m3=3.33m3所以Q2 A(T T )(K1 1 K2 2 9：芽¥ 8.33(40 20) 2/3 I98 4213 33(0. 844 1.604)W 1746.8W273 403每立方米混凝土总需热量Q Q

21、1 Q?t3115.6 103J 1746.8 95 3.6J713000J713 103 KJ取 I w 2675KJ / Kg折合蒸汽量：W (1)Iw713 103(10.3) kg 346.5kg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3045C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

22、和耗气量计算。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：m/m；15-31A ApKp T Ta A KrTk T式中A r预留孔道埋管围壁面积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；«混凝土围护层模板及保温层的总传热系数，按下式计算：Kp10.04 d11dnn15-32d1 dn围护各层的厚度m；围护各层的热导率W m K根据孔壁面

23、积并设定孔道直径后，构件内需要留孔数量，按下式计算:n 15-33dL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。1内部通蒸汽总加热时间计算混凝土的升温时间t,h)t 二Liv混凝土的恒温时间t2(h)tto tigt2m2混凝土总加热时间t(h)为：t ti t2式中T 混凝土恒温加热温度K;To混凝土初温K；v 混凝土升温速度K/h；15-3415-3515-36to混凝土在20 C养护条件下到达要求强度的时间，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 kJQi c V T To 3.6ApKpTati 15-37混凝土恒温期间需要的热量 Q2 kJ :Q2 3.6ApKp T Ta t2 15-38混凝土养护蒸汽总需要量W kg ;QW 1 15-40w式中 c x 2400 KJ kg K kJ m3 ；v混凝土体积m；换算系数，1W 3.6kJ kg ;Iw蒸汽含热量，取2675kJkg ;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，预留孔芯管外径为 50mm蒸汽温度为70 C ,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 0.1