蓄热法热工计算书
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综合蓄热法热工计算书
一、蓄热法
1、蓄热法的定义
混凝土浇筑后,利用原材料加热及水泥水化热的热量,通过适当保温延
缓混凝土冷却,使混凝土冷却到0℃以前达到预期要求强度的施工方法。
2、蓄热法的适用范围
蓄热法施工比较简单,混凝土养护不需要外加热源,冬施费用比较低廉,
故在冬期施工时应优先考虑采用。一般初冬或早春季节日平均气温为-10℃,最
低气温不低于-15℃的期间,根据日常记录,本工程考虑日平均气温为-5℃混凝
土表面系数不大于5或地面以下结构都适宜采用蓄热法施工。根据本工程情况为
冠梁表面系数为4.04、护坡桩为地面以下结构,宜采用此法进行混凝土养护。
3、蓄热法养护
蓄热法施工的混凝土养护,其关键是需要计算设计和确定混凝土冷却到
0℃时所需要的保温材料、冷却时间和所达到的强度.
(1)根据既定的保温模板、混凝土入模温度及室外气温来计算混凝土降到
0℃时所需要的时间。
(2)根据混凝土模温降至0℃这段时间及其平均气温来计算混凝土是否达
到要求的强度。
(3)如满足不了要求,再采取增加或改变保温材料品种或厚度,改变水泥
品种或提高入模温度等措施,使之达到要求。
二、计算公式
可用于蓄热法计算的斯克拉姆塔耶夫公式,采用单向稳定传热假设,计算简
便,我国冬期施工曾长期沿用这个公式
式中:
to——混凝土的冷却时间(h);
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Cc——混凝土的热容量(kJ/m3·K);
To——混凝土浇筑完毕时的温度(℃);
mce——每立方米混凝土所用的水泥量(kg/m3);
Cce——每千克水泥的水化热(kJ/kg);
M——结构的表面系数(m-1);
Tm——混凝土养护期间的平均温度(℃);
Tm,a——混凝土养护期间的室外平均温度(℃);
R ——模板及保温材料的总热阻(m2·K/W);
α——保温材料的透风系数。
注:① 结构表面系数M按下式计算:
式中:
M——结构表面系数(m-1);
Ac——结构的冷却表面积(m2);
Vc——结构的体积(m3)。
② 混凝土养护期间的平均温度Tm。
③ 凝土养护期间的室外平均温度Tm,a取法,亦可按照每时或每日平均气温
计算。
④ 保温材料的传热系数及热阻。蓄热法的保温外套一般由两层或多层不同
的材料组成,其总传热系数为K,热阻为R,因热阻与传热系数成反比,故可用下
式计算。
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式中:
R ——模板或保温材料的热阻(m2·K/W);
λ1……λn——模板或保温材料的导热系数(W/m·℃);
d1……dn——模板或保温材料的厚度(m)。
凝土养护期间的室外平均温度(℃);
⑤透风系数取值见下表:
模板或保温材料
透风系数α
小风 中风 大风
保温材料由易透风材料组成 易透风保温材料外包不易透风材料 保温层由不易透风材料组成 2.0 1.5 1.3 2.5 1.8 1.45 3.0
2.0
1.6
注:小风风速 Vw<3m/s
小风风速 3≤Vw<5m/s
小风风速 Vw>5m/s
三、计算参数
根据护坡装冠梁施工情况,以标准段侧墙计算,长1m,宽0.9m,高0.55m。
(1) 结构的表面系数M = 4.04(m-1);
① 结构的冷却表面积Ac = 2(m2);
② 结构体积Vc = 0.495(m3);
(2) 混凝土浇筑完毕时的温度To = 2(℃);
(3) 混凝土养护期间的平均温度Tm = 1(℃);
(4) 每千克水泥的水化热Cce = 270(kJ/kg);
(5) 每立方米的水泥用量mce = 300(kg/m3);
(6) 混凝土的热容重Cc = 2510(kJ/m3·K);
(7) 室外平均气温Tm,a = -5(℃);
(8) 保温材料透风系数α = 1.3;
(9) 模板及保温材料总热阻R =0.078(m2·K/W);
①保温材料各层厚度di =0.01(m);
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②保温材料各层导热系数λi = 0.15(W/m·℃)。
四、计算结果
混凝土冷却时间:
to =(2510*2+300*270)*0.078/(4.04*(1--5)*1.3)
=324.752h
五、当采用蓄热发养护时,亦可按如下步骤求算混凝土临界强度:
大量的研究证明, 对于同一种水泥配制, 同一标号的混凝土具有同一的强
度增长规律。其强度增长的两个主要影响因素是温度和时间(龄期)。也就是说
强度是温度及龄期两个变量的函数。根据斯克拉姆塔也夫所提出的表达式, 龄期
T与强度之间的关系可表示为:
根据我国规范的混凝土强度增长曲线, 考虑到温度的影响, 可转化为如下
近似公式:
硅酸盐水泥:
矿渣水泥:
根据设计要求,本工程使用商品混凝土均为硅酸盐水泥,因此
31.5%
即,混凝土浇筑入模后温度降至0℃这段时间强度能满足施工要求。
六、总结
上述计算方法由于受到混凝土外加剂、塌落度影响,不能作为施工的唯一依
据,实际施工中,应结合采用“混凝土强度增长曲线”进行推算。并保证混凝土
浇筑完毕后,及时封闭施工环境,及时采取蓄热保温养护。
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七、现场成立冬季施工领导小组,负责冬施期间的各项工作,明确分工、落实
责任。
组 长:任振鹏
组 员:马伟彤、刘毅、侯帅
后附测温记录表