книги / Проектирование железобетонных работ

подъема темпер лтуры и периода изотермического прогрева. Согласно 122] оо время подъема температуры удельная теллоцан мощность

нагревания самого бетона, опалубки и восполнения теплопотерь л ок­ ружающую среду, кВт/м*; Р 4 — удельная мощность, соответствую­ щая интенсивности тепловыделения при твердении цемента, осреднен­ ие принятая равной 0,8 кВт/ма; С е— удельная теплоемкость бетона, принимается равной 1,05 кДж/(кг • °С); у<з — плотность бетона, кг/м*;

жают на коэффициент^, равный при одностороннем прогреве конструк­ ции толщиной от 0,2 и 0,2—0,3 м соответственно Ги 0,95, при двух­ стороннем прогреве конструкции толщиной 0,4; 0,4—0,6; 0,6—0,8 и 0,8—1,0 м — соответственно 0.97; 0,9; 0,82 и 0,75. Скорость подъемп температуры опалубки в формуле (5,1) приближенно принимается равной половине скорости подъема температуры бетона.

Значения удельной тепловой мощности при подъеме темпер лтуры бетонов на плотных заполнителях (с плотностью 2400 кг/м3) и разных скорости подъема, утеплении опалубки, температуре наружного воз­ духа и модуле поверхности конструкции, скорости ветра 5 м/с приве­ дены в грмл. 4, табл. 4.26—4.28.

Для пористых заполнителей удельная тепловая мощность о пери­

,б — объемная масса легкого бетона на пористых заполнителях, кг/м3. Величины требуемой тепловой мощности при подъеме температуры бетонов на пористых заполнителях в деревянной опалубке и скорости ветра 5 м/с, рассчитанные по приведенным вышеформулам, приведены

Ш

Величины Р я не зависят от объемной массы бетона. Их значения при скорости остра 5 м/с приселены в прия. 4, табл. 4.29.

Удельный расход электроэнергии во время электротермообработки бетона

Здесь И? — расход электроэнергии. кВт - ч/ма; т„, тн — соответст­ венно продолжительность подъема температуры и изотермического лрогреоа. ч.

$.2. Выбор способа выдерживания бетона

Переход бетонной смеси в камнеобразное состоялне представляет собой сложный физико-химический процесс, при котором цемент, взаимо­ действуя с водой, образует новые соединения. Взаимодействие проте­ кает постепенно и неравномерно. Длительность процесса зависит от ряда условий — температуры и влажности окружающей среды» со­ става и содержания поеденных добавок, массивности бетонируемой конструкции и лр. В свою очередь, продолжительность твердении имеет большое практическое значение, от нее зависят темпы возведепня объекта, стоимость выполняемых работ и их качество.

Известны следующие способы выдерживания бетона в зимнее время года: способ термоса, способ применения протнвоморозных добавок, элсктротсрмообработка бетона (предварительный электрора*

Т а б л и ц а 5.1. Предварительный оыбор способа выдерниванни бетона

зогрсв бетонной смеси, электродный прогрев, обогрев в греющей опалубке, инфракрасный и индукционный нагревы), обогрев бетона паром, горячим воздухом и в тепляках.

Для предварительного выбора способа выдерживания бетона можно использовать рекомендации, приведенные в табл. 6.1. Окоина­ гельный выбор способа зависит от конкретных условий строительства и экономического сравнения возможных вариантов.

1.3, М етод термоса

Метод заключается в использовании тепла, выделяющегося в процес­ се гидратации цементных зерен, а также тепла, внесенного в бетон в момент его приготовления (нагрев воды и заполнителей).Этот метод эффективен только тогда, когда массивные конструкции. Массивность определяется модулем поверхности — отношением суммарной пло­ щади охлаждающейся поверхности бетона к его объему:

М я = /?/К.

Для колонн п балок модуль поверхности можно определять как отношение периметра к площади поперечного сечсннл: Л/л = Р/5, где Р — периметр; 5 — площадь поперечного сечения.

Чем меньше ДГП. тем конструкция массивней. Накопленный науч­ ный ]| практический опыт зимнего бетонировання позволяет рекомен­ довать метод термоса при М а = & -г 8 и меньше. В таких конструкциях бетон успевает набрать необходимую прочность к моменту сто остывания.

При термосном выдерживании бетона можно решить следующие за­ дачи;

]) определить продолжительность остыпания бетона и величину

130

Здесь а — коэффициент теплопередачи у наружной поверхности ограж* дения, Вт/(ма °С), зависящий от скорости остра (табл. 5,2); $ — тол­ щина каждого слоя огражленнп, м; — коэффициент теплопровод­ ности материала каждого слоя ограждении, Вг/(ы2 • *С) (принимается по прял. 4, табл. 4.1).

Если коэффициенты теплопередачи бетона в окружающую среду через ограждения с разный утеплением (например, через деревянную опалубку или неона лубиенную поверхность, укрытую толем, минераловатиыми материал они) существенно различаются между собой, можно суммировать теплопотерн через все поверхности или пользо­ ваться приведенным коэффициентом теплопередачи

„З Д + М . + — + Г Л

Средняя температура за время остывания бетона определяется по

собу термоса, рекомендуется использовать данные нарасталля проч­ ности бетона различных марок на портландцементе и шлакопортландцементе (ярил. 4, табл. 4.4—4.10).

С целью ускорения твердения бетона в его состав вводят добавки — ускорители твердения] сульфат натрия (СН), хлорид кальция (ХК), нитрат кальция (НК), иитриг-ннтрлт хлорида кальция (ННХК).

При введении добавок их количество ле должно превышать массу цемента: СН — ла 2 54; Н К и ННХ К — 4 ; ХК л бетоне лрмироваи-

111

них конструкций — 2 ?6, а в бетоне неармировяииых конструкций — 3 % . Коэффициенты увеличении прочности бетона на портландце­ менте и шлаконорглаидцементе в зависимости от оноднмых добавок

приведены о прил, 4, тлбл. 4,31.

Дли решения первой задачи термосного выдерживания бетон обходимо рассчитать:

I)объем бетонируемой конструкции, и1;

где С* — удельная теплоемкость дерева, из которого выполнена опа­ лубка, кДж/(кг • °С), (см. нркл. 4, тлбл. 4.1); РохЛ— площадь охлаж­

ш

Здесь й .к — температура бетона к копну остыва­ ния, °С, задается условном задачи;

11)значение коэффициента теплопер сдачи опа­

13)величину (си. прял. 4, табл. 4.2) тепловыделения (Э) цемента за время -Г при средней температуре твердения бетона *в1(р;

14)продолжительность остывания конструкции с учетом влн экзотермин цемента

15) прочность бетона, которую он наберет за время т при средней температуре твердения бетона /о)С^(см. прлл. 4, табл. 4.4—4.8).

Пример. Железобетонный фундамент (рис. Б.2) иэ бетона МЗРКК ЭОО на портландцементе зорки 400 с раскодом цемента 300 кг/м1 и стала 100 кг/м3 бето­ нируют в зимнее время. Температур» наружного воздуха во время тперденнн

-3) модуль поверхности бетонируемого фундамента

I»

к = 1/ (ж Т Т + 5 $ ) " *'77 Вт'(“' ‘ "С):

12) продолжительность остывания конструкции без учета влияния экзотер* мин цемента

1,05 • 2500<05,42— Б)

/?,$, что выше значения критической прочности. Поэтому набор бетоном требуе­ мой прочности и его сохранность будут обеспечены.

При решении второи задачи термосного оыдермшшшя бетон последовательно определяют)

]) объем бетона в бетонируемой конструкции V, мэ;

2) поверхность охлаждения беюнируемой конструкции р , и2;

3) модуль поверхности бетонируемой конструкции М п = Р1У\

4) температуру бетона с учетом тепла, израсходованного бетоном и нагрев арматуры, °С, согласно формуле (5.10)

примере, или по прнл. 4, табл. 4.4—4.8, зная требуемую прочность бетона в конце остывания и время его твердения; 6) экзотернию цемента по известным данным о средней температуре

III

8) ориснгиропочно назначают конструкцию опалубки (см. прнл. 4, табл. 4.3), соблюдая условие К Р > Кпбя\ 9) если расчетный коэффициент тепл опередачи значительно отличается

от табличного, то требуемую толщину слоя теплоизоляции находят по формуле

Здесь — коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вг/(м • вС): /( р — расчетный коэффициент теплопередачи, Вт/(ма * *С); боП и *оп — соответственно толщина и коэффициент теплопроводности отдельных слоен опплубкп.

Например, опалубка может состоять из слоя досок, прокладки толя, слон минеральной оаты к слоя фанеры. В таком случае нужно суммировать отношения толщин соответствующих слоев к их коэф­ фициентам Т СИЛОНРОПОД1юстп

О.С. Вллсопа, учитывающую повышение теплопроводности материа­

лов конструкции опалубки, нагретых теплом бетона, укладываемого п опалубку. Расчетная температура нагрева опалубки определяется как среднеарифметическое значение температуры наружного воздуха и начальной температуры бетона

Лриигр. Железобетонная балк» размером 0.5 X 1,2 X 6.0 м из Сетона марки 400 на портландцементе марки 500 с расходом цемента 300 хг/и* и стали 200 иг/м* бетонируется в зимнее время в условиях стройплощадки при температуре на­ ружного воздуха —25 °С II скорости остра 16 мАс. Температура бетонпоП смеси в момент укладки ес п опалубку состаолпст СО СС. К моменту остывания балки до температуры + 5°С через трое суток прочность бетона должна составлять 70 Подобрать конструкцию опалубки для обеспечения требуемых усло­

вий.

Для решения ладачи нужно определить следующие величины:

4) температуру бетона с учетом тепла, израсходованного бетоном иа нагрев арматуры,

1,062500 • СО — 0,«18 ■200 - 26

Ш

5.4. Паропрогрев бетона

Если с осжсуложен пому бетону создать тенлонлажиостные условия с помощью пара, то твердение его ускоряется. Паропрогрев осуществля­ ется с искал ьзова пнем специальных устройств: паровых рубашек, капиллярной опалубки, паровых бань или труб, находящихся внутри железобетонных конструкций. Обычно применяют пар низкого дав­ ления.

Температура бетона при паронрогревс может достигать 95 ®С. Ее величина зависит от лида цемента, па котором приготовлена бе­ таинал смесь (например, на Б Т Ц 70вС; портландцементе 80вС; шлако- и пуццоланоиом цементе до 95 °С). Более высокие температуры не ре­ комендуются, так как при нормальном давлении среды, окружающей бетон, станет возможным переход воды затворення в пар, что приведет к нарушению структуры бетона и снижению его прочности.

На ряста и не прочности бетонов, изготовленных на различных це­ ментах. л процессе пропаривания и после него нс одинаковое. Так, прочность бетонов на обычных портландцемента* наиболее интенсив­ но возрастает и.течение 8—12 ч, а сразу после пропаривания, как пра­ вило, составляет 60—70 % Я*,. Бетон на шлакопортландцемеите в про­ цессе пропаривания может получить марочную (и даже выше) проч­ ность (130—140 % от /?ц), но для этого потребуется более продолжи­ тельное пропар ивацие. Прочность бетона на пуццолаковом цементе нарастает посконном в первые 10—12 ч, а после 20—24 ч прогрева она практически не изменяется. Таким образом, пропаривание бетонов на пуццоллиош»! и шлакопортландцемеите (твердеющие медленно в нормальных условиях н особенно при пониженных температурах) даст результаты по прочности лучшие, чем на портландцементе.

Чтобы избежать сильного высушивания бетона и образования уса­ дочных и температурных трещин, снижать температуру прогрева сле­ дует постепенно — для монолитных конструкций не более Ю7ч. Паропрогрев конструкций с модулем поверхности М „ < 5 нсразрешен.

Паровал рубашка. Паровой рубашкой (рис. 5.3, о, г) называется такая конструкции опалубки, когда вокруг пропариваемого бетона создается замкнутое пространство, в которое пускают пар. Паровые рубашки устр«пшают до бетонированин. Конструкция их должна быть плотной, паронепроницаемой, малотсплолроводной и отстоять от бетона не Солсе чем на 15 см. Чтобы температура обогрева паром была по осей обогреваемой площади равномерной, полости паровых рубашек делят на отдельные отсеки. Например, в вертикальных кон­ струкциях полость рубашки разделяют через 3—4 м специальными дипфрагмлми и одводяг пар в нижнюю часть каждой из них; при бето­ нировании арок и балок длина отсеков не превышает 2—3 м подлине,

ав рубашках плит каждый отсек делается площадью 5—8 и*. Капиллярная опядубкя. Паропрогрев вертикально расположенных

элементов целесообразно осуществить итак называемой капиллярной опалубке, предложен ной инж. А. А. Вацуро (рис. 5.3, б). В обычной опалубке из досок толщиной 38 ми со стороны, обращенной к бетону, у досок скашивают кромки и получают узкие треугольные пазы — капилляры, перекрываемые полосками кровельной стали. Последние

137