混凝土工程蓄热法养护方案.docx

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混凝土工程蓄热法养护方案

混凝土工程蓄热法养护方案

1．工艺特点

将混凝土的组成材料进行加热然后搅拌，在经过运输、振捣后仍具有一定温度，浇筑后的混凝土周围用保温材料严密覆盖。

利用这种预加的热量和水泥的水化热量，使混凝土缓慢冷却，并在冷却过程中逐渐硬化，当混凝土温度降至0℃时可达到抗冻临界强度或预期的强度要求。

蓄热法具有经济、简便、节能等优点，混凝土在较低温度下硬化，其最终强度损失小，耐久性较高，可获得较优质量的制品。

但用蓄热法施工，强度增长较慢，因此宜选用强度等级较高、水化热较大的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或快硬硅酸盐水泥。

同时选用导热系数小、价廉耐用的保温材料。

保温层敷设后要注意防潮和防止透风，对于构件的边棱、端部和凸角要特别加强保温，新浇混凝土与已硬化混凝土连接处，为避免热量的传导损失，必要时应采取局部加热措施。

2．适用范围

当结构表面系数较小或气温不太低时，应优先采用蓄热法施工。

蓄热法的适用范围大致如表22-35所示。

蓄热法适用范围表22-35

室外平均气温

（℃）

结构表面系数

5～7.5

7.5～10

10～12.5

12.5～15

0

蓄热法

蓄热法

蓄热法

蓄热法

-2

蓄热法

蓄热法

蓄热法

综合蓄热法

-5

蓄热法

蓄热法

综合蓄热法

综合蓄热法

-8

蓄热法

综合蓄热法

综合蓄热法

-10

综合蓄热法

综合蓄热法

注：

综合蓄热法即在蓄热法工艺的基础上，在混凝土中掺入防冻剂，以延长硬化时间和提高抗冻害能力。

3．热工计算

蓄热法热工计算的依据是热量平衡原理，即每立方米混凝土从浇筑完毕时的温度下降到0℃的过程中，透过模板和保温层所放出的热量，等于混凝土预加热量和水泥在此期间所放出的水化热之和。

当施工条件（结构尺寸、材料配比、浇筑后的温度和养护期间的预测气温）确定以后，先初步选定保温材料的种类、厚度和构造，然后计算出混凝土冷却到0℃的延续时间和混凝土在此期间的平均温度。

据此再用成熟度方法估算出混凝土可能获得的强度。

如所得结果达不到抗冻临界强度值或预期的强度要求，则需调整某些施工条件或修改保温层设计，再进行计算，直至符合要求为止。

蓄热法的热工计算按以下方法进行：

（1）混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的温度，可按下式计算：

（22-17）

（2）混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的平均温度，可按下式计算：

（22-18）

其中θ、φ、η，为综合参数，按下式计算：

式中T——混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的温度（℃）；

Tm——混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的平均温度（℃）；

t——混凝土蓄热养护开始到任一时刻的时间（h）；

Tm，a——混凝土蓄热养护开始到任一时刻t的平均气温（℃）；

ρc——混凝土的质量密度（kg/m3）；

mce——每立方米混凝土水泥用量（kg/m3）；

Qce——水泥水化累积最终放热量（kJ/kg）；

vce——水泥水化速度系数（h-1）；

ω——透风系数；

M——结构表面系数（m-1）；

K——结构围护层的总传热系数[kJ/（m2·h·K）]；

e——自然对数底，可取e=2.72。

注：

①结构表面系数M值可按下式计算：

M＝A/V

式中A——混凝土结构表面积（m2）；

v——混凝土结构的体积（m3）。

②结构围护层总传热系数可按下式计算：

di——第i层围护层厚度（m）；

λi——第i层围护层的导热系数[W/（m·K）]。

③平均气温Tm,a取法，可采用蓄热养护开始至t时气象预报的平均气温，亦可按每时或每日平均气温计算。

④水泥水化累积最终放热量Qce、水泥水化速度系数vce及透风系数ω取值见表22-36和表22-37。

水泥水化累积最终放热量Qce和水化速度系数vce表22-36

水泥品种及强度等级

Qce（kJ/kg）

vce（h-1）

52.5号硅酸盐水泥

400

52.5号普通硅酸盐水泥

360

42.5号普通硅酸盐水泥

330

0.013

42.5号矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐水泥

240

透风系数ω表22-37

围护层种类

透风系数

小风

中风

大风

围护层由易透风材料组成

2.0

2.5

3.0

易透风保温材料外包不易透风材料

1.5

1.8

2.0

围护层由不易透风材料组成

1.3

1.45

1.6

注：

小风—风速vw＜3m/s；中风—风速3≤vw≤5m/s；大风—风速vw＞5m/s。

（3）当需要计算混凝土蓄热养护冷却至0℃的时间时，、可根据公式（22-17）采用逐次逼近的方法进行计算。

如果蓄热养护条件满足

，且KM≥50时，也可按下式直接计算：

（22-19）

式中t0——混凝土蓄热养护冷却至0℃的时间（h）。

混凝土冷却至0℃的时间内，其平均温度可根据公式（22-18）取t＝t0进行计算。

（4）混凝土蓄热养护的有关参数，也可用图22-29和表22-38查得。

各种保温模板的传热系数表22-38

保温模板构造

传热系数K[W/（m2·K）]

钢模板，区格间填以聚苯乙烯板50mm厚

3.0

钢模板，区格间填以聚苯乙烯板50mm厚，外包岩棉毡30mm厚

0.9

钢模板，外包毛毡三层20mm厚

3.5

木模板25mm厚，外包岩棉毡30mm厚

1.1

木模板25mm厚，外包草帘50mm厚

1.0

图22-29用普通42.5级水泥拌制的混凝土蓄热计算图

（入模温度：

20℃）

【例】一批钢筋混凝土柱，断面为300mm×400mm，用普通42.5号水泥拌制，混凝土浇筑后的温度为20℃，预计养护期间室外平均气温为-10℃，要求混凝土温度降至0℃时达到50%的设计强度。

求保温条件和构件冷却时间、平均温度。

【解】先计算构件的表面系数：

使用图22-29中M＝12.5的一栏。

在“达到设计强度的百分率”中找出50％的强度线与-10℃的气温线相交，在纵坐标上查得K＝0.9W/（m2·K），然后在K＝0.9的水平线与-10℃气温线相交处分别查得冷却时间为5d，平均温度为10℃。

根据K值在表22-38“各种保温模板的传热系数”中选用：

钢模板，在钢模板的区格间填以聚苯乙烯板50mm厚，外包岩棉毡30mm厚。

但在构件的自由端应将岩棉毡加厚至100mm，构件的根部与原有混凝土连接处应局部短期加热。

4．施工注意事项

（1）混凝土浇筑后要在裸露的混凝土表面先用塑料薄膜等防水材料覆盖，然后铺设保温材料。

对于端部其厚度要增大到面部的2～3倍。

（2）混凝土浇筑后应有一套严格的测温制度，如发现混凝土温度下降过快或遇寒流袭击，应立即采取补加保温层或人工加热措施。

（3）采用组合钢模板时，宜采用整装整拆方案，并确保模板保温效果和减少材料消耗。

为了便于脱模，可在混凝土强度达到1N/mm2后，使侧模板轻轻脱离混凝土再合上继续养护到拆模。