6.1.1 Бетонирование с применением метода термоса базируется на принципе использования тепла, введенного в бетон на стадии приготовления бетонной смеси или при разогреве ее перед укладкой в опалубку, и тепловыделения цемента в процессе гидратации (экзотермии цемента) [2].
6.1.2 Устанавливают расчетное значение критической прочности бетона, которое должно быть
не ниже требований, изложенных в таблице 2, и соответствовать требованиям проектной документации к распалубочной прочности бетона конструкции.
6.1.3 Определяют значение средней температуры бетона за расчетный период твердения, которое обеспечивает достижение требуемой критической прочности бетона, в соответствии с данными таблицы 5.
При этом устанавливают рациональное для конкретных условий производства работ соотношение значения средней температуры t сри продолжительности его выдерживания (остывания) в опалубке tост.
Зависимость прочности бетона от возраста и средней температуры его твердения приведена
в таблице 5.
|
|
Таблица 5 — Зависимость прочности бетона от возраста и средней температуры его твердения
Бетон | Возраст, сут | Прочность бетона, % от проектной, для средней температуры твердения, °С | |||||
0 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | ||
С12/15–С20/25 на ПЦ 400 | 1 2 3 5 7 14 28 | 5 12 18 28 35 50 65 | 9 19 27 38 48 62 77 | 12 25 37 50 58 72 85 | 23 40 50 65 75 90 100 | 35 55 65 80 90 100 — | 45 65 77 90 100 — — |
С25/30 на ПЦ 500 | 1 2 3 5 7 14 28 | 8 16 22 32 40 57 70 | 12 22 32 45 55 70 80 | 18 32 45 58 66 80 90 | 28 50 60 74 82 92 100 | 40 63 74 85 92 100 — | 55 75 85 96 100 — — |
С30/37, С35/45 на ПЦ 600 | 1 2 3 5 7 14 28 | 8 17 23 34 42 58 71 | 13 25 35 47 57 73 83 | 21 36 45 58 68 82 92 | 32 52 62 75 85 95 100 | 45 65 75 83 90 100 — | 59 75 85 90 100 — — |
С12/15–С20/25 на ШПЦ 400 | 1 2 3 5 7 14 28 | 3 8 13 20 25 35 45 | 6 12 18 27 34 50 65 | 10 18 25 35 43 60 80 | 16 30 40 55 65 80 100 | 30 40 55 65 70 96 — | 40 60 70 85 100 — — |
Керамзитобетон С12/15 на ПЦ 400 | 1 2 3 7 28 | 3 9 18 35 65 | 5 14 23 48 79 | 10 24 37 58 63 | 25 50 63 80 100 | 50 63 73 91 — | 61 75 85 97 — |
Приведенные в таблице 5 значения нарастания прочности бетона классов С12/15–С35/45 могут быть использованы в расчетах, относящихся к бетону, полученному из низкопластичных смесей марок по подвижности П1 и П2 (осадка стандартного конуса в диапазоне 1–9 см по СТБ 1035) и приготовленных на цементе с содержанием С3Ане более 6 %, а также полученному из смесей марок
по подвижности П3 – П5 (ОК — 10–21 см и более), если повышение удобоукладываемости смеси достигнуто за счет использования в бетоне исходного состава пластифицирующих добавок первой и второй групп по П1 к СНиП 3.09.01 при одновременном снижении начального водосодержания в бетоне не менее чем на 5 %.
|
|
В случае применения добавок — ускорителей твердения: СаСl2, Na2SO4, ПВК по СТБ 1113 и других в соответствии с разделом 7 настоящего технического кодекса или по П1 к СНиП 3.09.01, а также цемента, содержащего С3А ³ 7 % или С3S + С3А ³ 60 %, прочность бетона принимают по таблице 5
с поправочным коэффициентом, приведенным в таблице 6.
Таблица 6 — Поправочный коэффициент прочности бетона
Вид бетона | Поправочный коэффициент при возрасте бетона, сут | ||||||
1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 14 | 28 | |
Использование добавок — ускорителей твердения при С3А < 7 % | 1,6 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,15 | 1,1 | 1,05 |
Использование цемента, содержащего С3А ³ 7 % | 1,2 | 1,15 | 1,1 | 1,08 | 1,07 | 1,06 | 1,05 |
6.1.4 Рассчитывают температуру предварительного разогрева t раз, °С, бетонной смеси, которая обеспечивает принятую по 6.1.3 t ср за планируемый период твердения бетона tост с учетом снижения температуры при укладке смеси в опалубку и конечной температуры бетона к моменту распалубки, по формуле
(19)
где Мп — модуль теплоотдающей поверхности бетонируемой конструкции, м–1, определяемый согласно 6.1.5;
t бк — температура бетона к началу снятия опалубки, °С;
t укл— снижение температуры при укладке бетонной смеси в опалубку, °С, определяемое по указаниям 6.1.6.
6.1.5 Модуль теплоотдающей поверхности бетонируемой конструкции Мп, м–1, определяют
как отношение площади теплоотдающей поверхности конструкции, F т, м2, к объему бетонной конструкции V, м3:
. (20)
При расчете F т не учитывают площадь оснований, отогретых перед укладкой бетона.
В случае укладки бетона на неотогретое основание (с учетом требований 4.4) по формуле (20) определяют модуль бетонируемой конструкции, а дополнительный расход тепла на нагрев основания учитывают по 6.1.7.
6.1.6 Снижение температуры бетона при подаче и укладке смеси в опалубку, включая операции заглаживания, гидро- и теплоизоляции поверхности конструкции, производят в соответствии с разделом 5.
6.1.7 В случае если отогрев арматуры, закладных деталей, опалубки, непучинистого грунтового основания (подготовки) или старого бетона перед укладкой бетонной смеси не производится, определяют температуру разогрева бетонной смеси °С, по формуле
, (21)
где с б, с ст, сi, с осн — соответственно, удельная теплоемкость уложенного бетона в сухом состоянии, стали, i -го слоя многослойной опалубки и материала основания конструкции, кДж/(кг·°С), определяемая по приложению А СНБ 2.04.01 для условий эксплуатации А и по таблице 7 настоящего технического кодекса;
rб — средняя плотность бетона, кг/м3;
V б — объем бетона, м3;
m cт — удельный расход арматурной стали, кг/м3;
Fi — площадь i -ой части опалубки (теплоотдающей поверхности), м2;
d i — толщина i -го слоя опалубки, м;
r i — плотность i -го слоя опалубки, кг/м3;
Q оп — тепловые затраты на нагрев опалубки, кДж, определяемые по формуле
Q оп = (t cр – t н.в) (22)
Q осн — тепловые затраты на отогрев основания, кДж, определяемые по формуле
Q осн = с оснρосн V осн(t cр– t н.в), (23)
здесь rосн — средняя плотность материала основания, кг/м3, принимаемая по фактическим данным или по таблице 7;
V осн— объем отогреваемого основания, м3, определяемый по формуле
V осн = F осн h осн, (24)
F осн— площадь отогреваемого участка старого бетона, грунта, подготовки, м2;
|
|
h осн — глубина (высота) отогреваемого основания, м, соответствующая глубине его промерзания (если она менее 300 мм), или h осн= 0,3 м, если глубина промерзания более 300 мм.
Таблица 7 — Теплотехнические параметры материалов
Материал | Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м3 | Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии l, Вт/(м×°С) | Коэффициент теплопроводности (расчетное значение) l, Вт/(м×°С) | Удельная теплоемкость в сухом состоянии с, кДж/(кг×°С) |
1 Фанера водостойкая ламинированная | 700 | 0,12 | 0,18 | 2,3 |
2 Этафом | 100 | 0,036 | 0,04 | 1,34 |
3 Снег рыхлый сухой | 300 | 0,29 | — | 2,1 |
4 Лед | 900 | 2,32 | — | 1,8 |
5 Песчаное и гравийное основание (мерзлое) при Wm = 5 %–25 % | 1600 | 1,10–2,73 | 1,10–2,73 | 1,05–1,47 |
6 То же, при Wm = 5 %–20 % | 1800 | 1,51–2,84 | 1,51–2,84 | 1,05–1,34 |
7 То же, при Wm = 5 %–10 % | 2000 | 2,14–2,90 | 2,14–2,90 | 1,05–1,13 |
8 Супеси пылеватые (мерзлые) при Wm = 5 %–30 % | 1600 | 0,87–1,97 | 0,87–1,97 | 1,05–1,55 |
9 То же, при Wm = 5 %–20 % | 1800 | 0,99–1,97 | 0,99–1,97 | 1,05–1,34 |
10 Суглинки и глины (мерзлые) при Wm = 5 %–30 % | 1600 | 0,64–1,86 | 0,64–1,86 | 1,05–1,55 |
11 То же, при Wm = 5 %–20 % | 1800 | 0,75–1,80 | 0,75–1,80 | 1,05–1,34 |
12 Бетон (тяжелый) мерзлый | 2400 | 1,6 | 1,9 | 1,05 |
Примечания 1 Wm — влажность материала, соответствующая нормальным и влажностным условиям эксплуатации. 2 Значения параметров поз. 3–12 приведены для расчета затрат теплоты на отогрев оснований. Промежуточные значения определяют интерполяцией. |
6.1.8 Уточненное значение температуры разогрева бетонной смеси °С, с учетом всех теплопотерь, определяют по формуле
. (25)
6.1.9 Уточняют значение средней температуры бетона за период твердения , °С, с учетом всех теплопотерь на отогрев по формуле
. (26)
6.1.10 Уточняют продолжительность остывания бетона в опалубке tост, ч, по формуле Б.Г. Скрамтаева — С.А. Миронова, в которой экзотермию (тепловыделение цемента) учитывают в варианте холодного термоса и не учитывают при предварительном разогреве бетонной смеси:
(27)
где и — уточненная температура разогрева и средняя температура бетона за период твердения, °С;
|
|
с б — удельная теплоемкость бетонной смеси, в расчетах принимают равной 1,05 кДж/кг·°С;
rб — средняя плотность бетона, принимаемая в соответствии с расчетом состава бетона или для тяжелого бетона — 2400 кг/м3;
Ц — содержание цемента в 1 м3 бетона, кг;
Э — удельное тепловыделение цемента при твердении бетона, кДж/кг (по данным таблицы 8);
Кт — коэффициент теплопередачи используемой опалубки, Вт/(м2·°С) (см. таблицу 9);
t н.в — температура наружного воздуха, °С.
Должно выполняться условие tост³tвыд, т. е. продолжительность остывания бетона, определенная по формуле (27), должна быть не менее планируемого периода выдерживания бетона в опалубке, обеспечивающего для конкретных условий производства работ достижение критической (распалубочной) прочности.
Таблица 8 — Тепловыделение 1 кг цемента при твердении бетона
Вид и марка цемента | Темпе-ратура, °С | Удельное тепловыделение цемента*, кДж/кг, за время твердения, сут | |||||||
0,25 | 0,5 | 1 | 2 | 3 | 7 | 14 | 28 | ||
Портландцемент | 5 | — | — | 29 | 63 | 109 | 188 | 209 | 251 |
10 | 12 | 25 | 50 | 105 | 146 | 209 | 251 | 293 | |
20 | 42 | 67 | 105 | 167 | 209 | 272 | 314 | 335 | |
40 | 84 | 134 | 188 | 230 | 272 | 314 | 335 | — | |
60 | 130 | 188 | 230 | 272 | 314 | 335 | — | — | |
Портландцемент | 5 | 12 | 25 | 42 | 125 | 89 | 188 | 230 | 272 |
10 | 25 | 42 | 63 | 105 | 167 | 251 | 293 | 314 | |
20 | 42 | 84 | 125 | 188 | 251 | 292 | 335 | 377 | |
40 | 105 | 167 | 209 | 272 | 293 | 356 | 377 | — | |
60 | 188 | 230 | 272 | 314 | 356 | 372 | — | — | |
Шлакопортландцемент марки 300 | 5 | — | 12 | 25 | 42 | 63 | 126 | 167 | 188 |
10 | — | 25 | 33 | 63 | 105 | 167 | 209 | 230 | |
20 | — | 33 | 62 | 125 | 147 | 209 | 251 | 272 | |
40 | 42 | 75 | 117 | 167 | 209 | 251 | 272 | — | |
60 | 63 | 105 | 147 | 209 | 230 | 272 | — | — | |
* При применении в бетоне химических ускорителей твердения (1 %–1,5 % от массы цемента) вводят поправочный коэффициент: 1,3; 1,2; 1,15; 1,1 для 1; 2; 3 и 7 сут, соответственно. |
6.1.11 Коэффициент теплопередачи опалубки бетонируемой конструкции Кт, Вт/(м2 × °С), если его значения отличаются для отдельных участков опалубки и укрытия неопалубленных поверхностей, определяют по формуле
, (28)
где F 1, F 2, …, Fn — площадь отдельных участков опалубки и неопалубленных поверхностей, м2;
Кт1, Кт2, …, Кт n — коэффициент теплопередачи соответствующих участков опалубки и неопалубленных поверхностей, Вт/(м2·°С).
6.1.12 Уточняют соответствие полученных значений t ср, обеспечивающих набор требуемой критической прочности бетона. При этом используют данные таблиц 5 и 6.
При необходимости ускорения набора прочности бетона корректируют состав бетона: используют другие материалы для бетона (например, цемент большей активности и экзотермии), увеличивают расход цемента и т. п., а также предусматривают отогрев основания (арматуры, опалубки) для снижения потерь тепла в бетоне, применяют опалубку с меньшим коэффициентом теплопередачи.