混凝土工程之蒸汽加热法

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1、混凝土工程之蒸汽加热法 1工艺特点 混凝土工程的蒸汽加热分为两种情况，一种是让蒸汽与混凝土直接接触，利用蒸汽的湿热作用来养护混凝土。另一种是将蒸汽作为热载体，通过某种形式的散热器，将热量传导给混凝土使混凝土升温。前者有蒸汽室和蒸汽套法以及内部通汽法，而毛管法和热模法则属于后者。蒸汽养护法的主要优点是：蒸汽含热量高，湿度大，成本较低。缺点是：温度、湿度难以保持均匀稳定，热能利用率低，现场管道多，容易发生冷凝和冰冻。2作用机理 利用蒸汽的湿热作用来养护混凝土时，由于蒸汽温度高于混凝土温度，蒸汽压高于混凝土内气压，所以蒸汽就要在混凝土表面发生凝结，依靠凝结放热来将蒸汽热传导给混凝土。从锅炉出来的湿饱

2、和蒸汽进入蒸汽室后，要和空气相混合变成蒸汽空气混合物，其主要参数见表22-47。蒸汽空气混合物在 1 个大气压并饱和状态下的若干参数 表 22-47 混合物温度 混合物中饱和蒸汽的分压力 密度（kg/m3）饱和混合物中的蒸汽含量 饱和混合物中的含热量 饱和蒸汽含热量 干空气 饱和的蒸汽空气混合物（）（Pa）（）（kJ/kg）（kJ/kg）0 620 1.293 1.290 0.37 9.38 2501.6 10 1250 1.248 1.242 0.75 29.22 2520.0 20 2380 1.205 1.195 1.45 56.65 2538.0 30 4320 1.165 1.146

3、 2.65 97.13 2556.5 40 7520 1.128 1.097 4.61 157.42 2574.5 50 12570 1.093 1.043 7.94 252.46 2592.0 60 20310 1.060 0.983 13.2 397.75 2609.6 70 31780 1.029 0.912 21.6 624.25 2626.8 80 48290 1.000 0.826 35.4 989.76 2643.5 90 71490 0.973 0.724 58.1 1590.57 2660.3 100 103320 0.947 0.599 100 2676.20 2676.2

4、 养护混凝土的蒸汽需用量按下式计算：)1(iQW （22-32）式中 W耗汽量（kg）；Q耗热量、包括混凝土、模板和保温材料升温所需热量以及通过围护层散失的热量（kJ）：i蒸汽发热量，取 2500kJ/kg；损失系数，取 0.20.3。3基本要求（1）由于矿渣硅酸盐水泥对蒸汽养护的适应性较好，养护后的最终强度损失小。因此，当用蒸汽直接加热混凝土时，宜优先选用矿渣硅酸盐水泥。（2）引气型的减水剂或引气剂掺入混凝土后，在蒸汽作用下，会增加含气量，推迟凝结时间，降低强度，因此不宜用于蒸汽养护。（3）基土为不得受水浸的土，不宜采用蒸汽加热。（4）用于蒸汽加热的低压湿饱和蒸汽，要求相对湿度 100%，温

5、度 95，压力 0.050.07MPa。当使用高压蒸汽时，应通过减压阀或过水装置方可使用。（5）蒸汽养护的混凝土，采用普通硅酸盐水泥时最高养护温度不应，超过80，采用矿渣硅酸盐水泥时可提高到 85。但采用内部通汽法时，最高加热温度不应超过 60。4蒸汽室法 在结构物的周围制作能拆卸的蒸汽室，通入蒸汽以加热混凝土。如在地槽上部盖简单的盖子（图 22-53）或在预制构件周围用保温材料（木材、砖、篷布等）做成密闭的蒸汽室通汽加热，在室内应设置排除冷凝水的沟槽，在室外沿蒸汽室四周用锯末或泥土将缝隙封闭严密，以减少热损失。本法适用于加热地槽中的混凝土结构及地面上的小型预制构件。图 22-53 利用地槽作

6、蒸汽室 1-脚手杆；2-篷布、油毡或草袋；3-进气管 5蒸汽套法 在结构物与模板外面用一层紧密不透气的木板或其他围护材料做成蒸汽套，中间留出约 150mm 的空隙，通入蒸汽来加热混凝土，如图 22-54 和图 22-55。当加热肋形楼板时，在楼板的下面做蒸汽套，楼板的上面用保温材料覆盖。覆盖层与混凝土之间可以留出空隙通汽，也可直接覆盖在混凝土表面。为了加热均匀，水平构件（梁）应沿构件每 1.52m 分段通入蒸汽，垂直构件（柱）应沿构件每34m 分段通汽。蒸汽由每段的下部通入汽套中。本法适用于现浇柱、梁及肋形楼板等整体结构的加热。每立方米混凝土的耗汽量约为 8001200kg。图 22-54 梁

7、的汽套构造示意图 图 22-55 柱的汽套构造示意图 6毛管模板法 在混凝土结构的木模板上预设通汽沟槽，沟槽断面可做成三角形、矩形或半圆形，间距 2025cm，用厚为 0.52mm 的薄铁皮盖上，使成为通蒸汽的毛管（图 22-56）。在浇筑混凝土前，为了避免落入砂浆，须用木塞将沟槽上端堵严。蒸汽经过蒸汽分配箱自毛管下部进入，再通过模板上部所钻孔眼排于大气中。垂直方向每隔 2.53.5m 增设 1 个蒸汽分配箱，如为水平方向通汽则不能超过 2m。本法仅适用于以木模板浇筑的结构，对于柱、墙等垂直构件加热效果好，对于平放的构件加热不易均匀。每立方米混凝土耗汽量约 400500kg。图 22-56 柱

8、毛管模板 1-进汽管；2-分汽管；3-出汽孔；4-毛管；5-铁皮；6-木板条 7内部通汽法 在混凝土结构内部预埋钢管或胶皮管（内部充水使其鼓胀），待混凝土浇筑后抽出，然后在一端孔内插入短管，徐徐通入蒸汽加热混凝土。当混凝土达到要求强度后排除冷凝水，把砂浆灌入孔内将通汽孔封闭。预埋管子的管径为 1350mm。在 1 个构件内放有几根管子时，它们应连接成梳形，共用 1 个蒸汽入口。为排出冷凝水，送汽水平管道应设置 1/1000 的回水坡度，支汽管道应设置 2/1000的回水坡度，埋设于梁内的水平管道应设置 5/1000 的回水坡度。在构件外面应加保温覆盖以防止遭冻。每立方米混凝土的耗汽量约为 20

9、0400kg。图 22-57和图 22-58 为梁、柱留孔的形式。图 22-57 梁留孔的两种形式 1-孔道；2-短管；3-胶皮连接管 图 22-58 柱留孔的两种形式 1-孔道；2-短管；3-胶皮连接管；4-18 冷凝水排出管（1）孔道的设计计算 1）孔壁面积)()(dkrqdpprTTKTTKAA （22-33）式中 Ar孔壁面积（m2）；Ap混凝土围护面积（m2）；Kp混凝土围护层（模板及保温层）的传热系数W/（m2K）；nnpK1104.01 （22-34）1围护各层的导热系数W/（m2K）；1围护各层的厚度（m）；透风系数，见表 22-37；Kr孔壁的传热系数，取 23W/（m2K）

10、；Td混凝土恒温温度（）；Tq环境气温（）；Tk蒸汽温度（）。2）留孔数量 LRAnr （22-35）式中 n构件内留孔数；R孔直径（m）；L孔道长度（m）。为了不削弱构件的承载能力，孔道的总截面积以不超过构件截面积的 2.5%为宜。【例】某工程钢筋混凝土柱截面为 400mm600mm，高 8m，采用内部通汽法养护。选定留孔抽芯钢管的外径为 50mm，蒸汽温度为 80，恒温加热温度为30，室外气温为-8，围护层为 25mm 厚木模板外包 10mm 厚的毛毡，求留孔数。【解】在 1m 高范围内：Ap（0.40.6）212m2 核算孔洞面积占构件截面积的百分率：可以满足要求。（2）蒸汽需要量计算

11、1）升温期需要的热量 （22-36）式中 Q1混凝土升温期间共需热量（kJ）；V混凝土体积（m3）；c混凝土比热容，取 1.05kJ/（kgK）；混凝土质量密度，取 2400kg/m3；Td混凝土恒温温度（）；T混凝土初温（）；Tq室外大气温度（）；Ap混凝土外围面积（m2）；Kp混凝土围护层的传热系数W/（m2K）；t1升温时间（h）；3.6换算系数，1Wh3.6kJ。2）恒温期需要的热量 Q2APKP（TdTq）t23.6 （22-37）式中 Q2混凝土恒温期间共需热量（kJ）；t2恒温时间（h）。3）蒸汽需要量)1(21iQQW （22-38）式中 W混凝土养护蒸汽总需要量（kg）；i蒸

12、汽含热量，取 2500kJ/kg;损失系数，取 0.20.3。【例】施工条件同上例，设混凝土初温 20，恒温 30，经 2h 升温后达到恒温温度，然后保持 80h，求蒸汽需要量。【解】每根柱：V0.40.681.92m3 Ap（0.40.6）2816m2 Kp2.83W/（m2K）（计算见上例）则：每立方米混凝土的蒸汽需要量：288/1.92150kg 8热模法 采用特制的空腔式模板或排管式模板作为散热器，蒸汽通过钢模内的空腔或焊于钢模上的排管，向混凝土进行间接加热。空腔式模板由 50505 的角钢和 10 号槽钢组成骨架，内侧为3mm 钢板，外侧为 1.5mm 钢板，形成空腔。中间角钢打出1

13、0mm 小孔通汽。外面再加一层 50mm 厚的聚苯乙烯板作保温层，构造如图 22-59。图 22-59 空腔式热模示意 排管式模板的基本构造与空腔式相同，只是在空腔内增加3根30mm钢管，蒸汽在钢管内通过，同时将热量传导给混凝土。9液压滑模的蒸汽养护 在最低温度为-10的条件下进行滑模施工。滑模外挑架和外挂架周围围一层尼龙编织布，上至养护栏杆，下至挂架脚手板底。提升架下挂排管散热器，通入 0.3MPa 的高压蒸汽（图 22-60）。为确保滑出的筒壁不立即受冻，外壁包 3m高、5cm 厚的岩棉保温被，周围连成一体。为避免被大风吹起，用钢筋围圈两道箍栏。围布加上岩棉被，内有排管供热，可保证滑出模板的混凝土在 2 昼夜内不受冻。混凝土压光后表面涂刷 2 遍薄膜养生液，形成一层薄膜，可兼起挡风和保温作用。混凝土拌合物中掺入适当的防冻剂，可以使混凝土到了负温环境下强度仍能继续增长。图 22-60 液压滑模的蒸汽养护