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 （℃） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 混合物中饱和蒸汽的分压力 （Pa） 620 1250 2380 4320 7520 12570 20310 31780 48290 71490 103320 密度（kg/m3） 干空气 1.293 1.248 1.205 1.165 1.128 1.093 1.060 1.029 1.000 0.973 0.947 饱和的蒸汽空气混合物 1.290 1.242 1.195 1.146 1.097 1.043 0.983 0.912 0.826 0.724 0.599 饱和混合物中的蒸汽含量 （％） 0.37 0.75 1.45 2.65 4.61 7.94 13.2 21.6 35.4 58.1 100 饱和混合物中的含热量 （kJ/kg） 9.38 29.22 56.65 97.13 157.42 252.46 397.75 624.25 989.76 1590.57 2676.20 饱和蒸汽含热量 （kJ/kg） 2501.6 2520.0 2538.0 2556.5 2574.5 2592.0 2609.6 2626.8 2643.5 2660.3 2676.2 养护混凝土的蒸汽需用量按下式计算：
W?Q(1??) （22-32） i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；
α——损失系数，取0.2～0.3。 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%，温度95℃，压力0.05～0.07MPa。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1.5～2m分段通入蒸汽，垂直构件（柱）应沿构件每3～4m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800～1200kg。
图22-54 梁的汽套构造示意图
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20～25cm，用厚为0.5～2mm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2.5～3.5m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400～500kg。
图22-56 柱毛管模板
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13～50mm。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200～400kg。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-φ18冷凝水排出管
（1）孔道的设计计算 1）孔壁面积
Ar?Ap?Kp??(Td?Tq)Kr(Tk?Td) （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/（m2·K）]；
Kp?1??0.04?1???n?1?n （22-34）
λ1——围护各层的导热系数[W/（m2·K）]； δ1——围护各层的厚度（m）； α——透风系数，见表22-37；
Kr——孔壁的传热系数，取23W/（m2·K）； Td——混凝土恒温温度（℃）； Tq——环境气温（℃）；
混凝土工程之蒸汽加热法
