Расчёт параметров режима выдерживания бетона при отрицательных температурах способом термоса

Производство земляных работ в зимних условиях

Способы производства земляных работ в зимних условиях можно раз­делить на четыре группы: с предохранением грунта от промерзания; с рыхле­нием мерзлого грунта; с оттаиванием мерзлого грунта; разработка грунта в мерзлом состоянии.

Выбор способа разработки зависит от вида и размеров земляного со­оружения, вида грунта и его состояния, сроков производства работ.

В курсовом проекте необходимо разработать технологию производства земляных работ в зимних условиях при глубине промерзания грунта - 70 см.

При выборе комплекта машин производительность комплектующих машин должна быть на 10-15% больше производительности ведущей машины.

Чтобы избежать замерзания грунта в забое нужно вести разработку грунта круглосуточно или утеплять талый грунт в забое, а так же основание фундаментов. Основания котлованов и фундаментов должны предохраняться от промерзания путём недобора или укладкой утеплителя. Выполняя обратную засыпку котлованов, нужно соблюдать условие: количество мёрзлых грунтов не должно быть более 15% от общего объёма засыпки, запас на усадку грунта увеличивают.

Для предварительного разрыхления грунта будем использовать экскаватор Э-651 оборудованный клин-молотом.

Производство бетонных работ в зимних условиях

При возведении монолитных железобетонных конструкций в зимних условиях применяют следующие способы выдерживания бетона: термос, термос с применением ускорителей твердения и противоморозных добавок, электродный прогрев конструкций, обогрев в греющей опалубке, предвари­тельный разогрев бетонной смеси, обогрев греющими проводами и термоак­тивными гибкими покрытиями (ТАГП), индукционный прогрев.

Выбор способа зимнего бетонирования зависит, главным образом от вида конструкций, их модуля поверхности (М_п) и температуры наружного воздуха.

При устройстве монолитных фундаментов состояние основания, на ко­торое укладывается бетонная смесь, а также температура основания и способ укладки должны исключать возможность замерзания смеси в зоне контакта с основанием. При выдерживании бетона в конструкции методом термоса, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание (подготовку), если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания.

При невозможности соблюдения данного условия основание должно быть отогрето на глубину промерзания, либо на глубину 300 мм, если она более 300 мм. Пучинистые грунты основания отогревают во всех случаях на глубину промерзания, либо на 500 мм, если она более 500 мм.

Перед укладкой бетонной смеси поверхности арматуры и закладных деталей должны быть очищены от снега и наледи.

Неопалубленные поверхности конструкций следует укрывать паро- и теплоизоляционными материалами непосредственно по окончании бетониро­вания.

Температурный режим твердения бетона, а также конечную температу­ру бетона (к началу снятия опалубки) определяют в контрольной точке, рас­положенной на глубине 50 мм от поверхности бетона в среднем сечении по отношению к наибольшему размеру бетонируемой конструкции.

Расчет параметров режима выдерживания бетона монолитных фундаментов способом термоса

Бетонирование с применением способа термоса базируется на принци­пе использования тепла, введенного в бетон на стадии приготовления бетон­ной смеси и теплоты, выделяемой в процессе гидратации цемента (экзотермии цемента). При этом должны быть обеспечены условия твердения бетона при положительной температуре в его объеме в течении времени, достаточ­ного для достижения им критической прочности.

Критической прочностью называют прочность, при которой заморажи­вание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на конечную прочность.

Способ термоса рекомендуется применять при возведении массивных железобетонных фундаментов с модулем поверхности (М_п) до 6 и минималь­ной температуре наружного воздуха до минус 15°С.

1. Определяем модуль поверхности бетонируемой конструкции ,

Где Fохл — сумма площадей охлаждаемых поверхностей конструкции , м²

Fохл=3,15*2,9*2+3,15*0,5*2+2,9*0,5*2+2,15*0,5*2+1,9*2*0,5+1,15*1*2+0,9*2*1= =35,85 м²

V — объём конструкции

V=8.791 м³

2. Определяем начальную среднюю температуру бетона после укладки в опалубку , уплотнения и укрытия, Тб.н. , которое находится по формуле :

Тб.н.=Тсм-∑∆Ттр(Тсм-Тнв)

Где ∆Ттр — пооперационные относительные величины снижения температуры бетонной смеси, которое находится по формуле

∆Ттр=∆Т’*τтр

∆Тсм — расчетная температура смеси при выходе из бетоносмесителя

∆Тнв — расчетная температура наружного воздуха — -15 ˚C

τтр — время транспортировки (укладки, уплотнения, перегрузки бетонной смеси)

τтр =Lтр*60/Vср=8*60/30=16 мин

∆Ттр=16*0.0014=0.0224

τвыгр=5/2=2,5 мин

∆Твыгр=2,5*0,032=0,08

τу=V_б/П

П - производительность укладки бетонной смеси, м³ /мин.

При укладке и уплотнении бетонной смеси с использованием глубин­ных вибраторов производительность определяется по формуле

П = 2K_H*в*R*h*60/( τв +τпер), м³/мин,

где К_и - коэффициент использования вибратора, принимаемый равным 0,85;

в - ширина слоя уплотняемой смеси в опалубке, м (при в > R, при­нимают равным R);

R - радиус действия вибратора, м (в расчетах допускается прини­мать R ~ 0,3.. .0,5 м);

h - высота слоя уплотняемого бетона, м (в расчетах принимается 0,25 -0,3 м);

х_в - минимально необходимое время вибрирования (можно принять равным 25 с);

Тпер - время перестановки вибратора (5... 10 с).

П=2*0,85*0,5*0,5*0,25*60/(25+5)=0,21

τу=8,791/0,21=41,1

∆Ту=41,1*0,004=0,1644

Тб.н.=+25-(0,0224+0,08+0,1644)*(25+15)=14,328 ˚C

3. Определим среднюю температуру остывания бетонной смеси Тб.ср

Тб.ср=Тб.к.+[(Тбн-Тбк)/{1.03+0.18*Мп+0.006*(Тбн-Тбк)}]

Тб.ср=5+[(14,328-5)/{1.03+0.18*4,08+0.006*(14,328-5)}]

Тб.ср.т=10,12 ˚C

4) Определяется время, необходимое для набора бетоном требуемой прочности к моменту замерзания. Прочность бетона монолитных конструкций к моменту замерзания должна составлять для бетона без противоморозных добавок 40% проектной прочности.

τ=72ч

Определим коэффициент теплопередачи ограждения для метода термоса по формуле:

τ ост=[Cб*γб*(Тбн-Тбк)+Ц*Э]/3.6*Мп*(Тб.ср-Тнв)* К

Сб — удельная теплоёмкость бетона принимаемая равной 1.05 кДж/(кг*˚C)

γб — плотность бетона, =2400 кг/м³

Э — тепловыделение цемента за время твердения бетона, =146 кДж/кг

Ц — расход цемента в бетоне , =370 кг/м³

τ — продолжительность остывания бетона, в часах =72

τ ост=(1.05*2400(25-5)+370*146)/3.6*4.08*(14.328+15)*3.6=77.33 ч

Время остывания бетона т_ост > т, следовательно утепления опалубки не требуется.

Указания по контролю качества земляных и бетонных работ.

Контроль качества земляных работ

Мероприятия по контролю качества земляных работ должны включать проверку выполнения требований СНБ 5.01.01-99 «Основания и фундаменты зданий и сооружений» и СТБ 1164.0-99 «Основания и фундаменты зданий и сооружений. Контроль качества и приемка работ. Параметры контроля и со­став контролируемых показателей».

Состав операций и средства контроля при разработке выемок

Этапы работ	Состав контроля (что проверяется)	Метод контроля (объем)	Кто проверяет, сроки контроля, документация
Подготови­тельные работы	Выполнение вертикальной планировки поверхности строительной площадки (при необходимости). Выноска разбивочных осей и надежность их закрепления.	Визуальный Измерительный Визуальный	Мастер (прораб), геодезист - в процессе производства работ. Журнал производства работ
Устройство котлованов и траншей	Величина недоборов в котловане Мероприятия по недопущению промерзания грунтов	Измерительный, выборочный. Регистрационный, выборочный	Мастер (прораб), геодезист - эпи­зодически. Акт скрытых работ. Журнал произ­водства работ.
Приемка работ	Размеры котлована в плане. Отметка дна котлована (траншеи). Угол откоса котлована (траншеи). Угол въезда-выезда из котлована. Соответствие грунтов указанным в отчете об инженерно-геологическим изысканиям. Нарушение естественной структуры грунта при ручной срезке недоборов. Наличие переборов и нарушения естественной структуры грунта при ручной срезке.	Измерительный, сплошной Измерительный выборочный Тоже Тоже Тоже Визуальный, сплошной То же Измерительный, выборочный	Комиссия из представителей заказчика, под­рядчика, проек­тной органи­зации й организа­ции, выполняв­шей инженерно-геологические изыскания. Акт приемки с приложением: материалов испы­таний грунтов; акта скрытых работ; журнал производства работ
Контрольно-измерительный инструмент: нивелир, теодолит, рулетка, шаблон крутизны откосов

Состав операций и средства контроля при обратной засыпке

Этапы работ	Состав контроля (что проверяется)	Метод контроля (объем)	Кто проверяет, сроки контроля, документация
Подгото­ви­тельные работы	Проверить: - соответствие принятых в проектной документации и фактических показателей состава и состояния грунтов в котловане; - определение фактической плотности грунта; - настройка технологического процесса уплотнения грунтов(пробное уплотнение); - геодезическая разбивка.	Измерительный и регистрацион­ный Тоже Тоже Тоже	Мастер (прораб). Лаборатория (до начала работ). Ведомость свойств грунтов в резервах (карьерах). Журнал производства работ. Мастер (прораб). Лаборатория. Журнал производства работ. Геодезист. Акт геодезических работ.
Обратная засыпка	- плотность грунта - влажность грунта - толщина отсыпаемого слоя - количество ударов трамбовки в один след - величина отказа при уплотнении трамбовками	Измерительный выборочный. Измерительный, выборочный. Измерительный, выборочный. Регистрацион­ный, сплошной. Измерительный, выборочный.	Лаборатория. Мастер (прораб). Пери­одически. Ведомость контроля качества уплотнения грунтов. Лаборатория. Мастер (прораб). Периодически. Ведомость контроля качества уплотнения грунтов. Мастер (прораб). Непрерывно. Журнал производства работ. Мастер (прораб). Непрерывно. Журнал производства работ. Мастер (прораб). Непрерывно. Журнал производства работ. Лаборатория, мастер (прораб). Периодически. Журнал производства работ. Ведомость контроля качества уплотнения грунтов.
Приемка выполненных работ	- изменение плотности насыпных грунтов по высоте ; - модуль деформации грунтов; - суммарная осадка слабых грунтов.	Измерительный, выборочный	Комиссия с участием заказчика, подрядчика, а при необходимости -представителя проект­ной организации. Акт приемки выполненных работ.
Контрольно-измерительный инструмент в соответствии с приложением СНБ 5.01.01-99.

Контроль качества работ при устройстве монолитных фунда­ментов

Мероприятия по контролю качества работ при устройстве монолитных фундаментов включают: входной контроль качества материалов, поопераци­онный контроль качества выполняемых работ и приемочный контроль.

Требования к качеству монолитных конструкций изложены в СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».

Состав операций и средства контроля при опалубочных работах

Этапы работ	Состав контроля (что проверяется)	Метод контроля и объем	Кто проверяет, сроки контроля, документация
Под- готови- тель- ные работы	Проверить: - наличие документации о качестве на опалубку; - наличие ППР на установку и приемку опалубки; - качество подготовки и отметки несущего основания - наличие и состояние крепежных элементов	Визуальный Тоже Визуальный, изме­рительный, всей поверхности и всех отметок Визуальный, всего объема	Мастер (прораб). До начала работ. Документ о качестве, ППР. Общий журнал работ.
Сбор­ка опа­лубки	Контролировать: - соблюдение порядка сборки щитов опалубки, установки крепежных элементов, средств подмащивания. закладных элементов; - плотность сопряжения щитов опалубки между собой с ранее уложенным бетоном; - соблюдение геометрических размеров опалубки; - надежность крепления щитов опалубки	Технический осмотр регистрационной, всех элементов; Измерительный всех элементов Тоже Технический ос­мотр, всех щитов	Мастер (прораб), геодезист. В процессе производства работ. Общий журнал работ.
При­емка опалуб­ки	Проверить: - соответствие геометрических размеров опалубки проектным; - положение опалубки относительно разбивочных осей в плане и по вертикали, в т.ч. обозначение проектных отметок верха бетонируемой конструкции внутри поверхности опалубки; - правильность установки и надежность крепления пробок и закладных деталей, а также всей системы в целом	Измерительный, всех элементов. Измерительный, сплошной Тоже	Мастер (про­раб), работник службы качества, представитель технадзора заказ­чика. После окончания ра­бот. Акт прием­ки выполнен­ных работ. Общий журнал работ.
Контрольно-измерительный инструмент: отвес строительный, нивелир, теодолит, линейка и рулетка металлические.