混凝土工程之蓄熱法養(yǎng)護(hù)

混凝土工程之蓄熱法養(yǎng)護(hù)1．工藝特點(diǎn)將混凝土的組成材料進(jìn)行加熱然后攪拌，在經(jīng)過運(yùn)輸、振搗后仍具有一定溫度，澆筑后的混凝土周圍用保溫材料嚴(yán)密覆蓋。利用這種預(yù)加的熱量和水泥的水化熱量，使混凝土緩慢冷卻，并在冷卻過程中逐漸硬化，當(dāng)混凝土溫度降至o°c時(shí)可達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度或預(yù)期的強(qiáng)度要求。蓄熱法具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，混凝土在較低溫度下硬化，其最終強(qiáng)度損失小，耐久性較高，可獲得較優(yōu)質(zhì)量的制品。但用蓄熱法施工，強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢，因此宜選用強(qiáng)度等級(jí)較高、水化熱較大的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或快硬硅酸鹽水泥。同時(shí)選用導(dǎo)熱系數(shù)小、價(jià)廉耐用的保溫材料。保溫層敷設(shè)后要注意防潮和防止透風(fēng)，對(duì)于構(gòu)件的邊棱、端部和凸角要特別加強(qiáng)保溫，新澆混凝土與已硬化混凝土連接處，為避免熱量的傳導(dǎo)損失，必要時(shí)應(yīng)采取局部加熱措施。2．適用范圍當(dāng)結(jié)構(gòu)表面系數(shù)較小或氣溫不太低時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用蓄熱法施工。蓄熱法的適用范圍大致如表22-35所示。蓄熱法適用范圍表22-35室外平均氣溫(C)結(jié)構(gòu)表面系數(shù)5—7.57.5?1010?12.512.5?150蓄熱法蓄熱法蓄熱法蓄熱法-2蓄熱法蓄熱法蓄熱法綜合蓄熱法-5蓄熱法蓄熱法綜合蓄熱法綜合蓄熱法-8蓄熱法綜合蓄熱法綜合蓄熱法-10綜合蓄熱法綜合蓄熱法注：綜合蓄熱法即在蓄熱法工藝的基礎(chǔ)上，在混凝土中摻入防凍劑，以延長(zhǎng)硬化時(shí)間和提高抗凍害能力。3．熱工計(jì)算蓄熱法熱工計(jì)算的依據(jù)是熱量平衡原理，即每立方米混凝土從澆筑完畢時(shí)的溫度下降到oc的過程中，透過模板和保溫層所放出的熱量，等于混凝土預(yù)加熱量和水泥在此期間所放出的水化熱之和。當(dāng)施工條件(結(jié)構(gòu)尺寸、材料配比、澆筑后的溫度和養(yǎng)護(hù)期間的預(yù)測(cè)氣溫)確定以后，先初步選定保溫材料的種類、厚度和構(gòu)造，然后計(jì)算出混凝土冷卻到oc的延續(xù)時(shí)間和混凝土在此期間的平均溫度。據(jù)此再用成熟度方法估算出混凝

土可能獲得的強(qiáng)度。如所得結(jié)果達(dá)不到抗凍臨界強(qiáng)度值或預(yù)期的強(qiáng)度要求，則需調(diào)整某些施工條件或修改保溫層設(shè)計(jì)，再進(jìn)行計(jì)算，直至符合要求為止。蓄熱法的熱工計(jì)算按以下方法進(jìn)行：（1）混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的溫度，可按下式計(jì)算：T=平-小T=平-小J-bF+Tm(a(22-17)2）混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的平均溫度，可按下式計(jì)算：■uc：-討T■uc：-討T+卄|(22-18)其中。n，為綜合參數(shù)，按下式計(jì)算:式中T――混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的溫度（°C）；Tm――混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的平均溫度（C）；t――混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻的時(shí)間（h）；Tma——混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)開始到任一時(shí)刻t的平均氣溫（C）；m，aPc 混凝土的質(zhì)量密度（kg/m3）；mce 每立方米混凝土水泥用量（kg/m3）；Qce——水泥水化累積最終放熱量（kJ/kg）；vce 水泥水化速度系數(shù)（h-1）；3——透風(fēng)系數(shù)；M 結(jié)構(gòu)表面系數(shù)（m-1）；K——結(jié)構(gòu)圍護(hù)層的總傳熱系數(shù)［kJ/（m2?h?K）］；e——自然對(duì)數(shù)底，可取e=2.72。注：①結(jié)構(gòu)表面系數(shù)M值可按下式計(jì)算:M=A/V式中A 混凝土結(jié)構(gòu)表面積（m2）；v 混凝土結(jié)構(gòu)的體積（m3）。結(jié)構(gòu)圍護(hù)層總傳熱系數(shù)可按下式計(jì)算3.6d— 第i層圍護(hù)層厚度（m）；入i——第—層圍護(hù)層的導(dǎo)熱系數(shù)［W/（m?K）］。平均氣溫Tma取法，可采用蓄熱養(yǎng)護(hù)開始至t時(shí)氣象預(yù)報(bào)的平均氣溫，亦m,a可按每時(shí)或每日平均氣溫計(jì)算。水泥水化累積最終放熱量Qce、水泥水化速度系數(shù)vce及透風(fēng)系數(shù)3取值見表22-36和表22-37。水泥水化累積最終放熱量Qce和水化速度系數(shù)vce 表22-36水泥品種及強(qiáng)度等級(jí)Qce(kJ/kg)vce(h-1)52.5號(hào)硅酸鹽水泥40052.5號(hào)普通硅酸鹽水泥36042.5號(hào)普通硅酸鹽水泥3300.01342.5號(hào)礦渣、火山灰、粉煤灰硅酸鹽水泥240透風(fēng)系數(shù)3表22-37圍護(hù)層種類透風(fēng)系數(shù)小風(fēng)中風(fēng)大風(fēng)圍護(hù)層由易透風(fēng)材料組成2.02.53.0易透風(fēng)保溫材料外包不易透風(fēng)材料1.51.82.0圍護(hù)層由不易透風(fēng)材料組成1.31.451.6注：小風(fēng)一風(fēng)速vV3m/s；中風(fēng)一風(fēng)速3WvW5m/s；大風(fēng)一風(fēng)速v>5m/s。w w w（3）當(dāng)需要計(jì)算混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至0°C的時(shí)間時(shí),、可根據(jù)公式（22-17）

采用逐次逼近的方法進(jìn)行計(jì)算。如果蓄熱養(yǎng)護(hù)條件滿足丄'1.5，且KM250Tm,a時(shí)，也可按下式直接計(jì)算：t=丄In— （22-19）0vT

ce m,a式中t0——混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)冷卻至0C的時(shí)間（h）?；炷晾鋮s至0C的時(shí)間內(nèi)，其平均溫度可根據(jù)公式（22-18）取t=tQ進(jìn)行

計(jì)算。計(jì)算。4）混凝土蓄熱養(yǎng)護(hù)的有關(guān)參數(shù),也可用圖22-29和表22-38查得。各種保溫模板的傳熱系數(shù)表22-38保溫模板構(gòu)造傳熱系數(shù)K[W/(m2?K)]鋼模板，區(qū)格間填以聚苯乙烯板50mm厚3.0鋼模板，區(qū)格間填以聚苯乙烯板50mm厚，外包巖棉氈30mm厚0.9鋼模板，外包毛氈三層20mm厚3.5木模板25mm厚，外包巖棉氈30mm厚1.1木模板25mm厚，外包草簾50mm厚1.05 10 15 200 5 10 15Q 30 科淌裨卻時(shí)間（曲 混凝上閤度，（.C） 達(dá)到設(shè)iT強(qiáng)麼的!i分執(zhí)翔I圖22-29用普通42.5級(jí)水泥拌制的混凝土蓄熱計(jì)算圖（入模溫度：20°C）【例】一批鋼筋混凝土柱，斷面為300mmX400mm,用普通42.5號(hào)水泥拌制，混凝土澆筑后的溫度為20C，預(yù)計(jì)養(yǎng)護(hù)期間室外平均氣溫為-10C，要求混凝土溫度降至0°C時(shí)達(dá)到50%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。求保溫條件和構(gòu)件冷卻時(shí)間、平均溫度。解】先計(jì)算構(gòu)件的表面系數(shù)：=(0.3+0.4)x2=]]70.3x0.4使用圖22-29中M=12.5的一欄。在“達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的百分率”中找出50%的強(qiáng)度線與-10C的氣溫線相交，在縱坐標(biāo)上查得K=0.9W/(m2?K),然后在K=0.9的水平線與-10C氣溫線相交處分別查得冷卻時(shí)間為5d,平均溫度為10C。根據(jù)K值在表22-38“各種保溫模板的傳熱系數(shù)”中選用：鋼模板，在鋼模板的區(qū)格間填以聚苯乙烯板50mm厚，外包巖棉氈30mm厚。但在構(gòu)件的自由端應(yīng)將巖棉氈加厚至100mm,構(gòu)件的根部與原有混凝土連接處應(yīng)局部短期加熱。4．施工注意事項(xiàng)(1)混凝土澆筑后要在裸露的混凝土表面先用塑料薄膜等防水材料覆蓋，然后鋪設(shè)保溫材料。對(duì)于端部其厚度要增大到面部的2?3倍