1、混凝土蒸汽加熱法計算蒸汽養護參數計算蒸汽養護一般分預養、升溫、恒溫與降溫四個階段。預養是為使構件具有一定的初始強度，以防升溫時產生裂縫。升溫的速度與預養時間、混凝土的干硬度與模板情況有關，見表15-1 o此外還與構件的表面系數有關， 表面系數6m-1時，升溫速度不得超過 15 C /h ;表面系數v 6m-1時，升 溫速度不得超過 10 C /h。蒸養時升溫速度也可隨混凝土初始強度的提高 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（C /h ）預養時間/h干硬度/S剛性模型密封養護帶模養護脫模養護> 4> 30不限3020v 30不限2

2、5-v 4> 30不限2015v 30不限15-恒溫溫度與恒溫時間的確定，主要取決于水泥品種、 水灰比與對脫模的強度要求，參見表15-2 o1. 升溫時間計算升溫時間可由下式計算:(15-15 )式中 Ti 升溫時間（h）;to恒溫溫度C）；ti車間溫度（C）；Vi升溫速度（C /h ）表15-2 恒溫時間參考表恒溫溫度95 C80 C60 C水灰比0.40.50.60.40.50.60.40.50.6硅酸鹽達設計強度70%4.5710.591418水泥達設計強度50%1.52.544610礦渣硅酸達設計強度70%571081014131720鹽水泥達設計強度50%2.53.553586

3、912火山灰硅達設計強度70%4686.5911111316酸鹽水泥達設計強度50%23.543.556.56.58.510.5注：1.當采用普通硅酸鹽水泥時，養護溫度不宜超過80 C2. 當采用礦渣硅酸鹽水泥時，養護溫度可提高到85 C95 C2.降溫時間計算(15-16 )降溫時間可由下式計算：式中 T2 升溫時間（h）;to恒溫溫度（C）;t2出坑允許最高溫度（C）V2坑內降溫速度c /h ）,表面系數6m-1，取 V <10 C/h ;表面系數< 6m -1，取 V2 >5 C /h。3. 出坑允許最高溫度計算出坑允許最高溫度 t1 （c） ，一般可按下式計算：t2

4、t1 t（ 15-17 ）式中t2 車間內溫度（C）；t構件與車間的允許最大溫度（C）。對采用密封養護的構件，取t = 40 C；對一般帶模養護構件，取t = 30 C；對脫模養護構件，取t = 20 C；對厚大構件或薄壁構件，t取值壁以上值再低510 Co4養護制度的確定蒸汽養護制度一般用簡式表達，成為蒸汽養護制度表達式。如預養3h，恒溫5h （恒溫溫度95 C），降溫2h，則蒸汽養護制度表達式為：3+3+5（ 95 C） +2【例 15-9 】 混凝土構件采用硅酸鹽水泥配置，水灰比為 0.5，干硬度40S，經預養h后帶模進行蒸養，出坑強度要求達到設計強度的70 %，已知坑內的降溫速度為15

5、 C /h，車間溫度20 C，試擬定蒸汽制度的試驗 方案。【解】（1 ）確定升溫速度：查表 15-1 升溫速度 V1 為 20C /h ；（2） 確定恒溫溫度與恒溫時間：查表15-2 ，取恒溫溫度 T0=80 C, 恒溫時間為 7h；（3）確定升溫時間（T1）:按式（15-15 ）得：tot1心h203h（4）確定降溫時間（T2）:構件與車間的允許最大溫度差厶t取30 °C,80 50, h 15則出坑允許最高溫度 t2 tit 20 C 30 C 50 C，由式（15-16 ）得:2h于是可得到一個蒸養制度方案，即:3 3 7 80 C 2 h為在試驗中進行比較，再擬定兩個方案。一

6、般是在原方案的基礎上只改變恒溫時間，如果恒溫溫度為80 C,應增減恒溫時間 2h，如恒溫溫度為95 C，則增減恒溫時間1h o本例所擬定的另外兩個蒸養制度方案是：3 3 5 80 C 2 h3 3 9 80 C 2 h按上述三個方案進行比較試驗，選取最佳方案，如果三個方案均還不理想，則可對恒溫溫度在 5 C范圍內調整，此時用補插法查表 15-2。如果 調整后還不理想，則應在調整混凝土的配合比后重新試驗。蒸汽熱模法計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，以達到加熱混凝土的目的。空 腔式模板系用L50 X5角鋼作骨架，在緊貼混凝土的一面

7、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, 使在模板內部形成一個不透氣的空腔，送汽時汽和回水均通過這個空腔.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， 使用時將模板組合成型。采用蒸汽熱模法時，每立方米混凝土的耗氣量約為300400kg。蒸汽熱模法計算包括：蒸汽耗用量計算和煤耗用量計算等。1、 蒸汽耗用量計算（1）加熱混凝土所需熱量Q1cV Th T0（ 15-18 ）式中Q1 加熱混凝土所需熱量（ KJ）；混凝土表觀密度，取 2400kg/m 3；c混凝土比熱容，取1.0kJ/kg K;V 混凝土體積（m3）;Th混凝

8、土恒溫溫度C）;To混凝土澆筑完畢時的溫度（C） o（ 2）加熱模板和保溫層所需熱量Q2 G1c1（Th T ） G2 c2 （Th T ）（15-19 ）式中Q2加熱模板和保溫層所需熱量（kJ）;Gi、G2 分別為模板、保溫層的重量（kg ）;ci、C2模板、保溫層的比熱容（kJ/kg ?K）;Ta環境溫度；其它符號意義相同。（3）在周圍環境中散失的熱量Q3 AKT i （Tp T ）3.6 AKT 2 （Th T ）3.6（i5-20）式中Q3在周圍環境中散失的熱量（KJ）;A散熱面積（m2）K維護層的傳熱系數（W/m 2?K）按上篇式（15-2000透風系數按上篇表 15-14取用；Tp

9、 混凝土平均溫度C）;Ti 升溫階段所經歷的時間（h）;T2恒溫階段所經歷的時間（h ）。（4）蒸汽充滿自由空間的耗熱量Q4 = 1256V s）計算;(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/m 3）Vs自由空間體積（m3）（5 ）蒸汽用量(Q1 Q 2 Q3 Q4)2500(15-22 )式中Gz蒸汽用量（kg）;B 損失系數，取1.31.5 ;2500 蒸汽含熱量（kJ/kg ）。2.煤耗用量計算煤耗用量根據蒸汽用量按下式計算：（Q1 Q2 Q3 Q4）G m1 2R(15-23 )式中 Gm耗熱量（kg）n管道效率系數，取 0.

10、8 ;n2鍋爐效率系數，取 0.6 ;R煤發熱量，取 2500kJ/kg ;其他符號意義同前。【例15-10】 商住樓混凝土柱，截面尺寸為0.6m X0.8m ,高5.5m , 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 境氣溫Ta=-10 C，混凝土澆注完畢時的溫度 T0 = 15 C，升溫時間Ti= 8h， 達到Th=75 C，保持恒溫T2 = 20h,試求蒸汽需求量和耗熱量。【解】加熱混凝土所需熱量由式（15-18 ）得：Q1 GcfTh T ） G2C2（Th T）2400 1 0.6 0.8 5.5 75 15 kJ380160 kJ加熱模板和保溫層所需

11、熱量由式（15-19 ）得:Q2 GG（Th T ） G2C2（Th T ）800 0.4875 10 kJ23 1.4775 10 kJ35514 kJ-W m2 K 2.23W m2 K0.040050.1140.17ThT。275 15 C45 C0.6 0.82 5.5m215.4m2在環境中散失的熱量由式（15-20 ）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 1.3 75 103.6kJ343942kJ蒸汽充滿自由空間的耗熱量由式（15-21 ）得:Q41256Vs 1256

12、0.77kJ967kJ蒸汽需要量由式（15-22 ）得：Q1 Q2 Q3 Q4G z2500380160355143439429671.5,kg2500456 kg耗煤量由式（15-23 ）得：Q1 Q2 Q3 Q4G m1 2 R380160355143439429671.5,kg0.8 0.6 250095kg故知需耗蒸汽456kg、耗煤95kg。蒸汽套法計算蒸汽套法是在混凝土模板外再設一層緊密不透氣得外套，其間通入蒸汽來加熱混凝土，下部蒸汽套在澆筑混凝土前裝設，上部蒸汽套隨澆隨設。在下部蒸汽套內設通氣主管，主管上每隔2.53.0m設一根直徑19mm噴汽段管，或在汽管上每隔1.5m幵一直徑

13、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的50mm X50mm （間距 1.5m ）或 100mm X100mm （10 15m 2 設一個）送汽孔 進入上層汽套，加熱溫度一般能保持在3040 C，耗汽量一般為 6001200kg/m 3。加熱整體澆筑的結構時，其溫度升降速度不得超過表15-8 中的數據。本法適用于平面結構，如梁、樓板的加熱。 蒸汽套法計算包括：加熱時間計算和所需熱量計算兩部分。 1.加熱時間計算（ 1）混凝土的升溫時間 t1（15-24 ）式中T混凝土的恒溫溫度C）:To 混凝土的初溫（C）;V混凝土升溫速度（C /h ）o（ 2）混凝

14、土的恒溫加熱時間 t2（ 15-25 ）式中to混凝土在+20 C養護條件下達到要求強度的時間，可由表15-3 查得；mi、m2分別為溫度在和 T的當量系數，可由上篇表 15-8查出；其他符號意義同前。蒸汽養護的混凝土強度增加百分率見表 15-4 o表15-3自然養護不同溫度與齡期的混凝土強度增長百分率(%)水泥品種和等級硬化齡期Id混凝土硬化時的平均溫度I C1510152025303521925303540453142025323743485232.5 級52430364450576366普通水泥73240465462687376104250586674788286155263718088

15、286878869410021518243035311172226323832.5 級51217222834394452礦渣水泥、71824323845505563火山灰質水泥1025344452586367751532465767748086922848648392100表15-4蒸汽養護的混凝土強度增長百分率(%)養護時間/h普通水泥.7T廣 諒寸53丿“山加八泥混凝土硬化時的平均溫度/ C40705080604080509060704090506070802428323040533535407282027323926324322385267445063821225324045203040

16、5316284560751650627590202940475127394860223550678324587083963445505630465466274056708862779010028323640444852566064683968505561368350946071304360759042526066405565753547638093718797465864704360688039506782967590 1005060687348637083425370851008093546570755166758644557387829657667280537080904658769085

17、10060687482577182915060789087 63707783597584935162809288 一667380846177879152648293896890768185638089996977828666819010090707983876782919072555658666869838485959595（3）混凝土的總加熱時間tt t1 t2（15-26）2.所需熱量計算（1）混凝土與蒸汽套的吸熱量 Q1 （KJ）Q! 2510（T To） 1 .256Vac Vb T Ta（ 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）

18、;VB 保溫層體積（m3）;c 保溫材料比熱容和密度的乘積（KJ m3 ）；溫度系數，采用一種保溫材料為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C）;其他符號意義同前(2) 蒸汽套散失的熱量Q2 ( kJ/)Q2A(T Ta)98.42nVA、(K1 1© 2(15-28)式中 A 冷卻面積(m2);K2、K2上、下層汽套的傳熱系數(w m2 K)1、2上、下層汽套的透風系數;n每小時換氣次數，一般取1.0 1.5 ;其他的符號意義同前。(15-29)(3) 每立方米混凝土總需熱量Q (KJ)QQiQ?t折合蒸汽量(15-30)

19、式中I ww蒸汽含熱量(kJ/kg )；損失系數，一般取 0.20.3 o【例15-11】 鋼筋混凝土現澆樓板厚120mm,采用混凝土等級C20, 用32.5級普通水泥配置，混凝土初溫 T°=15 C,恒溫加熱溫度 T=40 C , 室外氣溫Ta =-20 C,外套構造：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度達 到70% f28,試計算每立方米混泥土需要的總熱量。【解】1、計算加熱時間15 / 23ti TTo4LJ5h83h查表15-3知

20、在+20 C養護9d可達到70%f 28,則to 9 24h216h查上篇表 15-8T To4015 C227.5 C時，當量系數葉1.45;T=40 C時，當量系數 m=2.3t2t° tmm2216 3 14592h2.3(3)總加熱時間t t1 t2 3h 92h95h2.計算所需熱量(1) 混凝土與汽套的吸熱量因下層汽套已預先加熱，因此只計算上層汽套吸熱量。每立方米混凝土折算面積VA 0.15 8.333m31.25m3c VB 為：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

21、鋸屑 0.60 4.186 250 (8.33 0.03) 784.56368.3 105.45 784.561258.3所以Q1 2510(T T。) 1.256Vac Vb (T T )2510(40 15) KJ 1.256 1.25 KJ 0.7 1258.3(40 20) KJ115.6 103 KJ(2) 汽套散失的熱量1.3cc 0.150.030.025 門，0.040.170.170.100.17K1 1K2 20.844W/m2 K0.04 吐 02 哎5 0.170.100.070.171.604W/m2 K取n1，Va(0.150.25)8.33m3=3.33m3所以9

22、6.42 nVAq2A仃 T)(K1 1K2 2273 T8.33(40 20)98.421 3.33、(0.8441.604)W1746.8W27340(3) 每立方米混凝土總需熱量Q Q1 Q?t3115.6 103J 1746.8 95 3.6J713000J713 103 KJ取 I w 2675KJ / Kg折合蒸汽量:3713 1032675(10.3)kg346.5kg構件內部通汽法計算內部通汽法是在混凝土內部留設孔道或埋管，徐徐通入蒸汽來加熱混凝土。預留孔徑一般為 2550mm。加熱混凝土的溫度一般控制在 30 45 C,升溫速度保持在58 C /h。所用蒸汽一般采用溫度不超過

23、 60 C的 濕飽和蒸汽，如采用高溫高壓蒸汽時，應設減壓裝置。根據試驗，在溫度3045 C養護24h可達設計強度的40 %。耗汽量為200300kg/m 3。內部通氣法計算包括預留孔數量的計算和耗氣量計算。1.預留孔壁面積與留孔數量計算結構內部通氣在混凝土構件中需留孔的數量，可從留孔內蒸汽冷凝經孔壁散發出的熱量，等于由混凝土經過圍壁（模板、圍護層）向空氣中散 發出的熱量，按下式計算：（15-31 ）式中 Ar預留孔道（埋管）圍壁面積（m2/m ）;Ap混凝土圍壁面積（m2/m ）;透風系數，按上篇表15 - 14取用；T混凝土恒溫加熱溫度（C ）;Ta大氣溫度（C ）；Kr孔道壁混凝土的傳熱系

24、數W m2 K，取23 W m2 K ；Tk蒸汽溫度（C ）;Kp 混凝土圍護層（模板與保溫層）的總傳熱系數，按下式計算:Kp1d10.04 1dnn(15-32 )didn 圍護各層的厚度(m );in圍護各層的熱導率W m K 0根據孔壁面積并設定孔道直徑后， 構件內需要留孔數量，按下式計算：(15-33 )式中n每個構件內留孔數(個)；d孔道直徑(m );L孔道長度(m ) o根據實踐經驗，合理的留孔數量，其留孔道的總截面率以不大于2.5 %為宜。2.耗蒸汽量計算(1)內部通蒸汽總加熱時間計算混凝土的升溫時間h(h)(15-34 )混凝土的恒溫時間t2(h)(15-35 )混凝土總加熱時

25、間t(h)為：t t1 t2(15-36 )式中 T混凝土恒溫加熱溫度(K);To 混凝土初溫(K);v混凝土升溫速度（K/h ）;to混凝土在20 C養護條件下達到要求強度的時間，可由上篇圖15-3查得。（2）內部通蒸汽總需要量計算混凝土升溫期間需要的熱量Qi kJ(15-37)(15-38 )Qi c V T To3.6ApKp TTo Ta ti混凝土恒溫期間需要的熱量Q2 kJ :Q23.6ApKpT Ta t2混凝土養護蒸汽總需要量W kg ；(15-40)式中 c混凝土比熱容和密度的乘積，取1.05 X 2400KJ kg K kJ m3 ；V 混凝土體積（m3 ）；3.6換算系數，1W 3.6kJ kg ；Iw蒸汽含熱量，取2675kJ；kg ；損失系數，取 0.20.3【例15-12】 混凝土柱高5m，截面為400mm 600mm，采用內部通汽法養護，已知預留孔芯管外徑為 50mm，蒸汽溫度為70 C，恒溫加 熱溫度擬取45 C，室外氣溫為-10 C，模板采用25mm 厚木模板，木 材導熱率