Производство бетонных работ в зимний период

Расчет технологических параметров для метода «термос»

 

Метод термоса является одним из самых недорогих методов выдерживания бетона на морозе. Сущность метода заключается в следующем: приготовленную на заводе или на приобъектном бетоносмесительном узле бетонную смесь доставляют к месту ее укладки с максимально возможной температурой, быстро укладывают в опалубку, уплотняют и укрывают паро-, теплоизоляцией. За счет теплоты, внесенной при изготовлении бетонной смеси, и экзотермической теплоты, выделяющейся в бетоне в процессе твердения, в конструкции длительное время поддерживается положительная температура, обеспечивающая твердение бетона и достижение им к моменту замерзания критической прочности. Температура внутри конструкции начинает подниматься примерно через 10-16 часов и может достигать 60°С, поскольку каждый килограмм цемента при гидратации выделяет 80 ккал тепла.

Выдерживание бетона разделяется на два этапа: при положительной и отрицательной температурах. Расчет производится в следующей последовательности:

1. Коэффициенты А, В, n для расчета прочности бетона на двух этапах выдерживания:

;                                                            (5.1)

;                                                     (5.2)

;                                                       (5.3)

где R₃ – трехсуточная прочность бетона нормального хранения R₃ (табл. 5.1).

 

Таблица 5.1 – Значения прочности бетонов R₃ в 3-суточном возрасте

Класс бетона	Вид и марка цемента	3 –суточная прочность бетона, % от 28-суточной прочности (R28)
В15	М300	27
В20	М400	33
В20	М400	44
В22,5	М400	45
В25	М400	47
В30	М400	38
В30	М400	47
В35	М500	56
В40	М500	59

2. Согласно СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» прочность бетона класса В30 к моменту замерзания должна быть не менее Rкр = 30%, нормальная температура бетонной смеси к моменту подачи с завода t_{б.см .}=+35ºС.

3. Начальная температура бетона в конструкции:

t_б.н. = t_б.см. – (t_б.см. – t_н.в.)·0,015×L_тр, ⁰С.                           (5.4)

где t_н.в. – температура наружного воздуха, ⁰С;

L_тр – длина транспортирования бетонной смеси, км

4. Модуль поверхности равен:

, м^-1,                                       (5.5)

где S_пов – площадь опалубливаемой поверхности, соприкасающейся с воздухом, м²;

V – объем конструкции, м³.

Таблица 5.2 – Определение модуля поверхности конструкций

5. Средняя температура бетона за период остывания до 0ºС:

, ºС.                    (5.6)

6. Время остывания бетона в конструкции, достаточное для набора Rкр

ч                       .                  (5.7)

7. Проверка выполнения условия времени остывания бетона

τ_ост <[ τ_ост]                                                             (5.8)

где [τ_ОСТ]=100 ч.

 

Расчет технологических параметров для метода «Предварительный электроразогрев»

 

Разогрев смесей осуществляется переменным электрическим током в специальных бункерах, оснащенных электродами, или в кузовах автосамосвалов с помощью опускных электродов. Чаще всего температура разогрева составляет 60-700ºС, при этом расходуется 40-60 кВт/ч электроэнергии на 1 м³ бетона. Вследствие интенсификации взаимодействия цемента с водой при повышении температуры выделение экзотермического тепла начинается раньше, чем при укладке неразогретой бетонной смеси, что приводит к значительному повышению начальной температуры. Предварительный разогрев эффективен не только с точки зрения расхода энергозатрат, но и качества возводимых конструкций. В этом случае в массивных монолитных конструкциях может формироваться благоприятное напряженное состояние, исключающее появление трещин.

Расчет производится в следующей последовательности:

1. Температуру разогрева бетонной смеси согласно СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции»:

- для портландцемента t_раз=80ºС;

- для шлакопортландцемента t_раз=90ºС.

2. Начальная температура бетона в конструкции:

t_б.н. = t_раз. – (t_раз. – t_н.в.)·0,01,ºС.                                               (5.9)

3. Средняя температура бетона за период остывания до 0ºС рассчитывается по формуле 5.6.

4. Время остывания бетона в конструкции, достаточное для набора Rкр определяется по формуле 5.7.

5. Коэффициент теплопередачи опалубки:

,Вт/м²ºС                    (5.10)

6. Толщина утеплителя в зависимости от К_треб. Состав конструкции опалубки включает фанеру (δ=0,012 м, λ=0,17Вт/м²ºС) и мин.материалы. Необходимо определить толщину утеплителя из мин.материалов (λ=0,046 Вт/м²ºС):

                            (5.11)

где α – коэффициент, зависящий от скорости ветра, Вт/м²ºС;

δ_i – толщина каждого слоя ограждения, м;

λ_i – коэффициент теплопроводности слоя.

Если толщина утеплителя менее 5 мм, то ей можно пренебречь, тогда опалубка не требует утепления.

 

Таблица 5.3 – Исходные данные по вариантам

Вариант	Параметры бетонируемой конструкции	Температура наружного воздуха, ⁰С	Дальность транспортировки, км
1	По условию лабораторной работы №1	-15,6	11
2		-12,4	4
3		-10,1	7
4		-14,4	18
5		-8,2	5,5
6		-16,3	8
7		-5,2	20
8		-3,4	23
9		-6,8	13
10		-10,8	15