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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15-1升温速度极限值参考表（℃/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
2520
-﹤4﹥30
﹤30不限
不限20
1515
-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。
升温时间计算
升温时间可由下式计算：
（15-15）
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15-2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
1.57
2.510.5
49
414
618
10矿渣硅酸盐水泥达设计强度70%达设计强度50%5
2.57
3.510
58
310
514
813
617
920
12火山灰硅酸盐水泥达设计强度70%达设计强度50%4
26
3.58
46.5
3.59
511
6.511
6.513
8.516
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：
（15-16）
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：
（15-17）
式中t2——车间内温度（℃）；
——构件与车间的允许最大温度（℃）。对采用密封养护的构件，取＝40℃；对一般带模养护构件，取＝30℃；对脱模养护构件，取＝20℃；对厚大构件或薄壁构件，取值壁以上值再低5～10℃。
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：

（4）确定降温时间（T2）：构件与车间的允许最大温度差Δt取30℃，则出坑允许最高温度，由式（15-16）得：

于是可得到一个蒸养制度方案，即：

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：

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。
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。
蒸汽耗用量计算
加热混凝土所需热量
（15-18）
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；
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