混凝土蒸汽加热法计算

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 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 情况有关，见表15-1。此外还与构件 -1的表面系数有关，表面系数?6m时，升温速度不得超过15?/h;表 -1面系数，6m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15-1升温速度极限值参考表(?/h) 干硬度 刚性模型密 预养时间/h 带模养护 脱模养护 /S 封养护 ，30 不限 30 20 ，4 ，30 不限 25 - ，30 不限 20 15 ，4 ，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: t,t01T, (15-15) 1V1 式中 T——升温时间(h); 1 t——恒温温度(?); 0 t——车间温度(?); 1 V——升温速度(?/h)。 1 表15-2 恒温时间参考表 恒温温度 95? 80? 60? 水灰比 0.4 0.5 0.6 0.4 0.5 0.6 0.4 0.5 0.6 硅酸盐 达设计强度70%达4.5 7 10.5 9 14 18 —— —— —— 水 泥 设计强度50% 1.5 2.5 4 4 6 10 矿渣硅酸盐达设计强度70%达5 7 10 8 10 14 13 17 20 水泥 设计强度50% 2.5 3.5 5 3 5 8 6 9 12 火山灰硅酸达设计强度70%达4 6 8 6.5 9 11 11 13 16 盐水泥 设计强度50% 2 3.5 4 3.5 5 6.5 6.5 8.5 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: t,t02T, (15-16) 2V2 式中 T——升温时间(h); 2 t——恒温温度(?); 0 t——出坑允许最高温度(?); 2 -1，V——坑内降温速度(?/h)，表面系数?6m取V?10?22 -1，/h;表面系数?6m取V?5?/h。 2 3.出坑允许最高温度计算 出坑允许最高温度t(?)，一般可按下式计算: 1 (15-17) t,t，,t21 式中 t——车间内温度(?); 2 ——构件与车间的允许最大温度(?)。对采用密封养护的,t 构件，取,40?;对一般带模养护构件，取,30?;,t,t 对脱模养护构件，取,20?;对厚大构件或薄壁构,t 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 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 【解】 (1)确定升温速度:查表15-1升温速度V为20?/h; 1 (2)确定恒温温度及恒温时间:查表15-2，取恒温温度T=80?,0恒温时间为7h; (3)确定升温时间(T):按式(15-15)得: 1 t,t80,2001T,,h,3h 1V201 (4)确定降温时间(T):构件与车间的允许最大温度差Δt取2 30?，则出坑允许最高温度，由式(15-16)t,t，,t,20:C，30:C,50:C21 得: t,t80,5002T,,h,2h 2V152 于是可得到一个蒸养制度方案，即: ，，，，3，3，780:C，2h 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: ，，，，3，3，580:C，2h ，，，，3，3，980:C，2h 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。 15.5.2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Φ10mm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 (15-18) ，，Q,,cVT,T1h0式中 Q——加热混凝土所需热量(KJ); 1 3——混凝土表观密度，取2400kg/m; , ——混凝土比热容，取1.0kJ/kg?K; c 3V——混凝土体积(m); T——混凝土恒温温度(?); h T——混凝土浇筑完毕时的温度(?)。 0 (2)加热模板和保温层所需热量 (15-19) Q,Gc(T,T)，Gc(T,T)211h,22h,式中 Q——加热模板和保温层所需热量(kJ); 2 G 、G——分别为模板、保温层的重量(kg); 12 c、c——模板、保温层的比热容(kJ/kg•K); 12 T——环境温度; a 其它符号意义相同。 (3)在周围环境中散失的热量 Q,AKT,(T,T)3.6，AKT,(T,T)3.6 31p,2h,(15-20) 式中 Q——在周围环境中散失的热量(KJ); 3 2 A——散热面积(m); 2 K——维护层的传热系数(W/m•K)按上篇式(15-20)计算; ω——透风系数按上篇表15-14取用; T——混凝土平均温度(?); p T——升温阶段所经历的时间(h); 1 T——恒温阶段所经历的时间(h)。 2 (4)蒸汽充满自由空间的耗热量 Q,1256V (15-21) 4s 式中 Q——蒸汽充满自由空间的耗热量(KJ); 4 3 1256——每立方米蒸汽的热容量(KJ/m); 3 V——自由空间体积(m). s (5)蒸汽用量 QQQQ(，，，),1234G ,z2500 (15-22) 式中 G——蒸汽用量(kg); Z β——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: ,(Q，Q，Q，Q)1234G, (15-23) m,,R12 式中 G——耗热量(kg); m η——管道效率系数，取0.8; 1 η——锅炉效率系数，取0.6; 2 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T=-10?,混凝土浇注完毕时的温度T,15?，升温a0时间T,8h，达到T=75?，保持恒温T,20h,试求蒸汽需求量和耗1h2 热量。 【解】 加热混凝土所需热量由式(15-18)得: Q,Gc(T,T)，Gc(T,T)111h,22h, kJ ，，,2400，1，0.6，0.8，5.575,15 ,380160 kJ 加热模板和保温层所需热量由式(15-19)得: Q,Gc(T,T)，Gc(T,T)211h,22h, kJ ，，，，,800，0.48，75，10kJ，23，1.47，75，10 ,35514 kJ 122K,Wm,K,2.23Wm,K 0.050.04，，0.1140.17 T，T75，15h0T,,:C,45:C p22 22 ，，A,0.6，0.8，2，5.5m,15.4m 在环境中散失的热量由式(15-20)得: ，， ，，Q,AKT,T,T3.6，AKT2,T,T3.631paha ，，，，,15.4，2.23，8，1.345，10，3.6kJ，15.4，2.23，20，1.375，10，3.6kJ ,343942kJ 蒸汽充满自由空间的耗热量由式(15-21)得: Q,1256V,1256，0.77kJ,967kJ4s 蒸汽需要量由式(15-22)得: ，，Q，Q，Q，Q,1234 G,z2500 380160，35514，343942，967，1.5，， ,kg2500 ,456kg 耗煤量由式(15-23)得: ,，，QQQQ，，，1234G, m,,R12 380160，35514，343942，967，1.5，， ,kg0.8，0.6，2500 ,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2.5,3.0m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 2上留设的50mm×50mm(间距1.5m)或100mm×100mm(10,15m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 3量一般为600,1200kg/m。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t 1 TT,0 (15-24) t,1v 式中 T——混凝土的恒温温度(?): T——混凝土的初温(?); 0 V——混凝土升温速度(?/h)。 (2)混凝土的恒温加热时间t 2 t,tm011t, (15-25) 2m2 式中 t——混凝土在+20?养护条件下达到要求强度的时间，可0 由表15-3查得; T，T0m、m——分别为温度在和T的当量系数，可由上篇表122 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15-3 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 硬化龄期 等级 /d 1 5 10 15 20 25 30 35 2 — — 19 25 30 35 40 45 3 14 20 25 32 37 43 48 52 5 24 30 36 44 50 57 63 66 32.5级 7 32 40 46 54 62 68 73 76 普通水泥 10 42 50 58 66 74 78 82 86 15 52 63 71 80 88 ——— 28 68 78 86 94 100 — — — 2 ——— 15 18 24 30 35 3 — — 11 17 22 26 32 38 32.5级 5 12 17 22 28 34 39 44 52 矿渣水泥、 7 18 24 32 38 45 50 55 63 火山灰质水泥 10 25 34 44 52 58 63 67 75 15 32 46 57 67 74 80 86 92 28 48 64 83 92 100 — — — 表15-4 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 养护时混凝土硬化时的平均温度/? 间 /h 40 50 60 70 80 40 50 60 70 80 90 40 50 60 70 80 90 8 — — 24 28 35 — — — 32 35 40 — — 30 40 53 72 12 20 27 32 39 44 — 26 32 43 50 63 — 22 38 52 67 82 16 25 32 40 45 50 20 30 40 53 62 75 16 28 45 60 75 90 20 29 40 47 51 58 27 39 48 60 70 83 22 35 50 67 83 96 24 34 45 50 56 62 30 46 54 66 77 90 27 40 56 70 88 100 28 39 50 55 61 68 36 50 60 71 83 94 30 43 60 75 90 — 32 42 52 60 66 71 40 55 65 75 87 97 35 47 63 80 93 — 36 46 58 64 70 75 43 60 68 80 90 100 39 50 67 82 96 — 40 50 60 68 73 80 48 63 70 83 93 — 42 53 70 85 100 — 44 54 65 70 75 82 51 66 75 86 96 — 44 55 73 87 — — 48 57 66 72 80 85 53 70 80 90 100 — 46 58 76 90 — — 52 60 68 74 82 87 57 71 82 91 — — 50 60 78 90 — — 56 63 70 77 83 88 59 75 84 93 — — 51 62 80 92 — — 60 66 73 80 84 89 61 77 87 91 — — 52 64 82 93 — — 64 68 76 81 85 90 63 80 89 99 — — 55 66 83 95 — — 68 69 77 82 86 90 66 81 90 100 — — 56 68 84 95 — — 72 70 79 83 87 90 67 82 91 — — — 58 69 85 95 — — (3)混凝土的总加热时间t t,t，t12 (15-26) 2.所需热量计算 (1)混凝土及蒸汽套的吸热量Q1(KJ) ，，Q,2510(T,T)，1.256V，,c,VT,T (15-27) ,1OABa 3式中 2510——混凝土比热容和密度的乘积(KJ?m?K); 3v——空气层体积(m); A 3v——保温层体积(m); B 3——保温材料比热容和密度的乘积(KJ?m?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; 31.256——空气的容积比热(KJ?m?K); Ta——室外气温(?); 其他符号意义同前。 (2)蒸汽套散失的热量Q(kJ?h) 2 Q,A(T,T)2A 98.42nVA(K，K，,,) (15-28) 1122273，T 2式中 A——冷却面积(m); 2K、K——上、下层汽套的传热系数(W?m?K) 22 、——上、下层汽套的透风系数; ,,21 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) (15-29) Q,Q，Qt12 折合蒸汽量 Q，， (15-30) ,1，,WIW 式中 ——蒸汽含热量(kJ/kg); Iww ——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T0T=40?,室外气温=-20?，外套构造:下层为草袋二层厚30 mm，Ta 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。 f28 【解】 1、计算加热时间 1 (1)因，取v,8:C/h M,,8.331，0.12 T,T40,150t,,h,3h 1,8 (2)查表15-3知在+20?养护9d可达到70%f,则 28 t,9，24h,216h0 T,T40，150 查上篇表15-8，,:C,27.5:C时，当量系数;m,1.451,2 T=40?时，当量系数m=2.3。 t,tm216,3，1.45011t,,,92h 2m2.32 (3)总加热时间 t,t，t,3h，92h,95h12 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 122 A,m,8.33m0.12 33 V,0.15，8.333m,1.25mA 0.65，4.186，650，(8.33，0.025),368.3c,V为:木板 ,B 0.36，4.186，280，(8.33，0.03),105.45草袋 0.60，4.186，250，(8.33，0.03),784.56锯屑 368.3，105.45，784.56,1258.3 所以 Q,2510(T,T)，1.256V，,,c,V(T,T) 10AB, ,2510(40,15)KJ，1.256，1.25KJ，0.7，1258.3(40，20)KJ 3,115.6，10KJ (2)汽套散失的热量 取; ,,1,,1.321 则 1K,,，1.3110.150.030.0250.04，，，，0.17 0.170.100.17 2,0.844W/m,K 1K,,，1.1220.130.0020.0250.04，，，，0.17 0.100.070.17 2,1.604W/m,K 33n,1V,(0.15，0.25)，8.33m,3.33m取， A 所以 96.42nVAQ,A(T,T)(K,，K,，,8.33(40，20) 2,1122273，T 98.42，1，3.33(0.844，1.604，)W,1746.8W 273，40 (3)每立方米混凝土总需热量 Q,Q，Qt 12 3,115.6，10J，1746.8，95，3.6J,713000J 3,713，10KJ 取 I,2675KJ/KgW 折合蒸汽量: QW,(1，,) IW 3713，10,(1，0.3)kg,346.5kg 2675 15.5.4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 3为200,300kg/m。 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: AKT,T，，,ppaA, (15-31) r，，KT,Trk 2式中 A——预留孔道(埋管)围壁面积(m/m); r 2A——混凝土围壁面积(m/m); p ,——透风系数，按上篇表15,14取用; :CT——混凝土恒温加热温度(); :CT——大气温度(); a 22，，Wm,KWm,KK——孔道壁混凝土的传热系数，取23; r :CT——蒸汽温度(); k K——混凝土围护层(模板及保温层)的总传热系数，按下p 式计算: 1,K (15-32) pddn10.04，，？，,,1n d？d——围护各层的厚度(m); 1n ,？,，，Wm,K——围护各层的热导率。 1n 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(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 t(h)混凝土的升温时间 1 TT,0t, (15-34) 1v t(h)混凝土的恒温时间 2 t,tm011t, (15-35) 2m2 t(h)混凝土总加热时间为: t,t，t (15-36) 12式中 T——混凝土恒温加热温度(K); T——混凝土初温(K); 0 v——混凝土升温速度(K/h); :Ct——混凝土在20养护条件下达到要求强度的时间，可由上篇图0 15-3查得。 (2)内部通蒸汽总需要量计算 ，，QkJ混凝土升温期间需要的热量 1 TT,,,0，，QcVTT3.6AKTt,,,，,,, (15-37) 10ppa12,, ，，QkJ混凝土恒温期间需要的热量: 2 ，，Q,3.6AKT,Tt (15-38) 2ppa2 ，，Wkg混凝土养护蒸汽总需要量; Q，，W,1，, (15-40) Iw c,式中 ——混凝土比热容和密度的乘积，取1.05×2400 3，，KJkg,K,kJm; 3V——混凝土体积(m); 1W,3.6kJkg3.6——换算系数，; 2675kJkgI——蒸汽含热量，取; w ,——损失系数，取0.2,0.3。 400mm，600mm 【例15-12】 混凝土柱高5m，截面为，采用内 :C部通汽法养护，已知预留孔芯管外径为50mm，蒸汽温度为70，恒 :C:C温加热温度拟取45，室外气温为-10，模板采用25mm厚木模板， ,,0.17Wm,K:C木材导热率，混凝土浇筑初温为10，升温速度 :C5/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 22，，A,0.4，0.6，2，1m,2m p 122K,Wm,K,5.34Wm,Kp 0.0250.043， 0.17 蒸汽直接由预留孔混凝土壁传导热量，故 122K,Wm,K,23.3Wm,K。 r0.043 AKT,T，，,2，5.3445，10，，ppa22A,,m,1.02m所以 r，，，，KT,T23.370,45rk 预留孔数量: A1.02rn,,,6.5 取6个孔。 ,dL3.14，0.05，1 预留孔数量占构件截面面积百分率 6，19.63,，100%,4.9%,2.5%留孔数不合适，故调整恒温温度，取40，60 2，5.34，，30，1022A,m,0.46m:CT,30，则。 r，，23.370,30 预留孔数量占构件截面面积百分比, 3，19.63，100%,2.4%,2.5% 40，60 :C故合适留孔数量为3孔，等温加热温度为30。 (2)加热时间计算 升温时间: T,T30,100t,,h,4h 1v5 :C恒温时间查上篇图15-3，在 +20养护5d可达50,强度，则 T，T30，100,:C,20:Ct,5，24h,120h，由上篇表15-8查得:时，022 :C当量系数m,1.0;T,30时，当量系数m,1.61。 12 t,tm120,4，101t,,h,72h 2m1.612 (3)加热所需热量计算 ，，A,0.4，0.6，2，5m,10m已知 p22 33V,0.40，0.6，5m,1.2m 2K,5.3Wm,K p 升温期间热量: TT,,,0，，QcVTT3.6AKTt,,,，,,, 10ppa12,, 30,10,,,1.05，2400，1.2(30,10)kJ，3.6，10，5.3，10，4kJ,, 2,, 3,76×10kJ 恒温期间热量: ，，Q,3.6AKT,Tt 2ppa2 3，，,3.6，10，5.3430，10，72kJ,549，10kJ 3每1m混凝土需要热量q: 3Q625，10333q,,kJm,521，10kJm V1.2 I,2675kJkg,,3取， w 则折合蒸汽量: 3q521，1033，，，，W,1，,,1，0.3kgm,253kgm I2675w 3253kgm故蒸汽量为。