Определение расчетной температуры твердения бетона, расчет утепления конструкции

Пример 1. Необходимо определить расчетную температуру твердения бетона марки М300, приготовленного на гранитном щебне и портландцементе марки М400 с расходом 350 кг/м³, если средняя температура воздуха в текущей декаде по данным месячного прогноза ожидается минус 21 °С, а скорость ветра 4 м/с. В качестве противоморозной добавки выбран нитрит натрия. Конструкцию с модулем поверхности 6 м^-1 намечается возводить в опалубке типа 6 (по табл. 18), а температура бетонной смеси после уплотнения будет около 10 °С.

Согласно п. 1.5 критическая прочность для бетона марки М300 составляет 25 %. Тогда, подставляя известные из условия задачи величины в формулы (7) и (17) и принимая t _б.к = -15 °С согласно п. 6.6а, находим:

По имеющимся экспериментальным данным, по интенсивности твердения бетона на применяемом на объекте строительства цементе, приведенным на рис. 76, находим, что при средней температуре твердения минус 4 °С за 9,3 сут бетон приобретет прочность около 40 % марочной.

Рис. 76. Нарастание прочности бетона с добавкой НН при 10 °С (1), 5 °С (2), 0 °С (3), -5 °С (4), -10 °С (5) и -15 °С (6)

Тогда уточненное время остывания бетона составит

За 11,5 сут, как это следует из рис. 76, бетон приобретает не 40, а 45 % марочной прочности. Тогда уточненное еще раз время остывания бетона до -15 °С составит

Принимая R = 50 % из-за несоответствия полученной по предыдущему расчету прочности с опытными данными, находим:

Сопоставляя эти расчетные данные с экспериментальными (по рис. 76), находим, что за 12,9 сут твердения при температуре минус 4 °С бетон действительно набирает прочность в размере 50 % марочной.

Для установления времени набора бетоном критической (или иной) прочности при остывании его до более высоких температур выполняются расчеты времени охлаждения бетона до -10; -5; 0 и 5 °С, сопоставляя каждый раз расчетные данные с опытными. Находим:

при t _б.к = -10 °С,

t ^-10_б.ср = -1 °С

τ^-10₂₅ = 6,7 сут,

τ^-10₄₀ = 8,5 сут,

τ^-10₄₅ = 9 сут;

при t _б.к = -5 °С;

t ^-5_б.ср = 1,8 °С

t ^-5_б.ср = 4,9 сут,

τ^-5₂₅ = 6,3 сут,

τ^-5₄₀ = 6,7 сут;

при t _б.к = 0 °С,

t ⁰_б.ср = 4,6 °С

τ⁰₂₅ = 3,4 сут,

τ⁰₃₅ = 4,2 сут,

τ⁰₄₀ = 4,6 сут;

при t _б.к = 5 °С,

t ⁵_б.ср = 7,3 °С

τ⁵₂₅ = 2,3 сут,

τ⁵₃₀ = 2,6 сут,

τ⁵₃₅ = 2,9 сут.

Из результатов расчетов, приведенных на рис. 77, следует, что в данном случае за расчетную температуру твердения бетона может быть принята температура минус 5, 10 или минус 15 °С, поскольку бетон набирает критическую прочность при остывании примерно до -2,5 °С.

Рис. 77. Нарастание прочности (1) и изменение температуры (2) в процессе выдерживания бетона с добавкой НН

Какую из указанных температур принять за расчетную с введением в состав бетонной смеси добавки нитрита натрия соответственно в количестве 4 - 6, 6 - 8 или 8 - 10 % массы цемента в зависимости от его минералогического состава, необходимо решить применительно к конкретным условиям производства исходя из нарастания прочности бетона и удорожания его стоимости с увеличением количества вводимой добавки.

При расчетной температуре -5 °С до замерзания бетон наберет прочность порядка 43 % марочной. В дальнейшем она будет заметно увеличиваться при оттаивании бетона до температуры -5 °С и выше. При расчетной температуре -10 °С к моменту замерзания бетон приобретет около 45 % марочной прочности и будет твердеть при оттаивании до -10 °С и выше, а прочность бетона к моменту замерзания при расчетной температуре -15 °С составит порядка 50% марочной с последующим заметным ее приростом с повышением температуры выше расчетной.

Однако при расчетной температуре -5 °С расход добавки на 1 м³ бетона составит в среднем 7 кг при удорожании его стоимости за счет этого на 0,9 руб., в то время как при расчетной температуре -15 °С расход добавки и удорожание бетона составят уже соответственно 21 кг и 2,7 руб.

Распалубливание конструкции в данном случае может производиться через 1,5 сут независимо от количества вводимой добавки, так как ко времени набора бетоном критической прочности он охладится примерно до -2,5 °С. Однако в случае распалубливания конструкции по достижении бетоном критической прочности время его остывания до -10, -15 °С не будет соответствовать установленному ранее расчетами из-за изменения величины K. Для его определения необходимо выполнить расчеты, учитывающие изменение коэффициента теплопередачи, используя описанный метод расчета.

Пример 2. Необходимо определить расчетную температуру твердения бетона при возведении конструкции с модулем поверхности 10 м^-1 при остальных условиях, соответствующих указанным в примере 1 данного приложения.

Принимая t _б.к = -15 °С, находим:

Сопоставляя расчетные данные с экспериментальными (по рис. 76), находим, что за 6,6 сут твердения при температуре -6,6 °С бетон действительно набирает прочность в размере 25 % марочной.

Следовательно, в данном случае за расчетную температуру твердения бетона следует принять -15 °С, а в состав бетонной смеси ввести добавку нитрита натрия в количестве 8 - 10 % массы цемента в зависимости от минералогического состава последнего.

Уложенный бетон к моменту остывания до -15 °С (через 6,6 сут) приобретает критическую прочность и в последующем будет заметно увеличивать свою прочность при температуре -15 °С и выше.

Пример 3. Для условий, идентичных указанным в примере 1, необходимо определить расчетную температуру твердения бетона при возведении конструкции с модулем поверхности 14 м^-1.

Принимая t _б.к = -15 °С, находим:

По рис. 76 находим, что за 5,3 сут твердения при температуре -8,3 °С бетон приобретет прочность порядка 15 % марочной, т.е. меньше критической.

Чтобы получить критическую прочность бетона к моменту остывания его до -15 °С, конструкцию необходимо дополнительно утеплить, тем самым увеличить время остывания бетона до расчетной температуры -15 °С, чтобы к моменту остывания бетон успел набрать критическую прочность.

По рис. 76 находим, что при температуре твердения -8,3 °С бетон может приобрести критическую прочность (25 % марочной) за 8 сут. Чтобы время охлаждения до -15 °С составило 8 сут, бетон необходимо выдерживать в опалубке с

При необходимости получения критической прочности в более короткие сроки расчет следует производить при более высоких значениях температуры t _б.к и в соответствии с нею назначать количество добавки в бетон.

Например, если принять t _б.к. = -10 °С (с введением в бетон 6 - 8 % нитрита натрия от массы цемента в зависимости от его минералогического состава), то

По рис. 76 находим, что при температуре твердения -4,6 °С бетон может приобрести критическую прочность за 5,4 сут, а чтобы остывание бетона до -10 °С продолжалось в течение этого времени, бетон необходимо выдерживать в опалубке, имеющей