Глава 14. Теоретические основы определения требований к технологии бетонных работ
14.1. Температурный режим блоков бетонирования
Процесс твердения бетонной смеси происходит с выделением тепла. Вначале под влиянием тепла экзотермии бетонный блок после укладки смеси разогревается, а затем под воздействием внешних условий (воздух, вода) бетон будет остывать. При этом можно выделить четыре характерных периода (рис.14.I): 1) период экзотермического разогрева; 2) период снижения температуры в блоке до средней эксплуатационной; 3) переходный период; 4) эксплуатационный.
Рис. 14.1. Изменение температурного режима бетона в блоках бетонирования (в блоках внутренней части массивных сооружений)
I – температура в центре блока (точка I); 2 – температура у наружной грани (точка 2); 3 – средняя температура бетона в блоке; 4 – средняя температура бетона в блоке в период эксплуатации сооружения; 5-8 – продолжительности первого-четвертого периодов
В первый период наблюдается значительный подъем температуры в блоке за счет тепла, выделяемого при гидратации цемента. Максимальная интенсивность тепловыделения наблюдается в первые сутки, и основное выделение тепла происходит в первую неделю (7 дней), а к месячному возрасту выделение тепла настолько ничтожно, что может практически не учитываться. Интенсивность тепловыделения и общее количество тепла зависят от марки и типа цемента (рис. 14.2).
Рис.14.2. Тепловыделение цементов и бетона: а – интенсивность тепловыделения различных марок, б – интегральные кривые тепловыделения в бетоне при температурах бетонной смеси 7 и 14°С для шлакопортландцемента марки 250
Во второй период под воздействием температуры окружающего воздуха (среды) происходит остывание блока до эксплуатационных температур. Установлено, что внутри сооружений с течением времени устанавливается температура, близкая к среднемноголетней температуре воздуха. Эта температура является той температурой, при которой необходимо омоноличивать все строительные швы, чтобы в будущем не наблюдалось их раскрытие. Продолжительность этого периода зависит от массивности сооружения и колеблется от нескольких месяцев до года и более.
В третий период температура в блоках колеблется в зависимости от условий теплообмена с наружным воздухом и готовности сооружения в целом. В блоках, расположенных внутри массива сооружения и не подвергающихся уже открытому воздействию воздуха, колебания температуры в этот период небольшие и, как правило, не опускаются ниже среднегодовой. В отдельных же точках и даже блоках, расположенных на наружной грани, возможны в этот период значительные колебания от существенного разогрева в летний период до глубокого промерзания зимой. Если строительные швы уже омоноличены, то такое промерзание блоков в зимний период уже вредно, и для его исключения необходимо предусматривать соответствующую теплозащиту. Продолжительность этого периода обычно несколько лет до момента полного окончания сооружения и установления в нем эксплуатационного температурного режима.
Четвертый период – эксплуатационный, изменение температуры бетона в этот период происходит закономерно с колебаниями по сезонам года вокруг средней эксплуатационной с большей или меньшей амплитудой колебаний в зависимости от условий теплообмена. Внутри массивных сооружений колебания температур практически равны нулю, и только в зоне 3-5 м от наружной грани сказываются сезонные колебания наружного воздуха.
Определение температурного режима блоков на различных этапах с учетом всех факторов производится на основе выполнения специальных теплотехнических расчетов. Не останавливаясь здесь на методах расчетов и отсылая заинтересованных к специальной литературе, укажем здесь, что существуют специальные программы для расчета температурного режима на ЭВМ