14.5. Приближенный метод определения величины необходимого снижения максимальной температуры в блоке по условиям его трещиностойкости

Для инженера, занимающегося производством бетонных работ, зада­ча обеспечения трещиностойкости блока может быть сформулирована сле­дующим образом: на какую величину нужно снизить температуру в блоке за счет технологических мероприятий, чтобы в блоке не возникли тре­щины? Для этого необходимо знать максимальную возможную температуру в блоке при отсутствии каких-либо мероприятий и максимальную допусти­мую температуру в блоке исходя из условий обеспечения трещиностойкос­ти. Разница этих величин температур и дает искомую величину.

Приближенно эту задачу удобно решать, используя схему и обозна­чения рис.14.7.

Рис. 14.7. Расчетная схема к определению параметров допустимого температурного режима в блоках на жестком основании.

Чтобы определить максимальную температуру в блоке, примем допущение об отсутствии теплопотерь из блока, т.е. адиабатические условия повышения температуры. Тогда , (14.14)

где: – максимальная температура в блоке в период экзотермического разогрева в адиабатических условиях; – начальная температура бетона после укладки бетонной смеси в блок; – повышение температуры в блоке от экзотермического разогрева в адиабатических условиях.

Для известного состава бетонной смеси: . (14.15)

Здесь Ц – расход цемента, кг/м³; q – удельное тепловыделение цемента, ккал/кг; c – удельная теплоемкость свежеуложенного бетона, ккал/(кг·°C); γ – плотность бетонной смеси, кг/м³.

Максимально допустимая температура в блоке:

, (14.16)

где: – средняя эксплуатационная температура в блоке, до которой будет остывать бетон в блоке (сооружении); – допустимый максимальный перепад температур блока, определяемый согласно п. 14.3 и формуле (14.7).

Тогда необходимое снижение температуры в блоке за счет дополнительных технологических мероприятий для обеспечения отсутствия трещинообразования составит

. (14.17)

В зависимости от величины назначают комплекс технологических мероприятий, обеспечивающих такое снижение.

14.6. Принципиальные направления конструктивных и технологических мероприятий по обеспечению трещиностойкости и монолитности бетонных гидротехнических сооружений

Ранее отмечалось, что на трещиностойкость бетона влияет масса взаимосвязанных факторов, начиная от запроектированных конструкций, их размеров, состава бетона и всей технологической цепочки от приготовления бетона до ухода за уложенным бетоном. Следовательно, на всех этапах проектирования и возведения бетонных гидротехнических сооружений должны учитываться требования, вытекающие из необходимости обеспечения в конечном итоге монолитного сооружения без трещин, и назначаться соответствующие мероприятия и решения как конструктивно­го, так и технологического характера, обеспечивающие эти требования.

Конструктивные решения должны быть направлены на создание конструктивных форм, в наибольшей мере обеспечивающих благоприятное термонапряженное состояние как в период строительства, так и эксплуатации.

Технологические мероприятия должны быть направлены на повышение предельной растяжимости бетона εпр, на обеспечение условий приго­товления бетона с наименьшим расходом цемента, на повышение однородности бетона, на обеспечение необходимых темпов укладки бетона, на соблюдение необходимого температурного режима и других условий.

К конструктивным решениям относятся:

а) выбор типа сооружения или конструкции в зависимости от климатических и других местных условий;

б) разрезка сооружений постоянными температурными швами на от­дельные секции или части;

в) выбор соответствующих конструкций и их элементов, ис­ключающих резкие изменения сечений, и соответствующую им концентрацию температурных напряжений;

г) рациональное размещение и конструктивное оформление различных отверстий и полостей в сооружении;

д) армирование бетона.

К технологическим мероприятиям относятся:

в период заготовки заполнителей и приготовления бетона – заготовка и применение максимально возможного количества фракций крупных заполнителей с тщательным фракционированием, промывкой, хранением; применение контрольного грохочения; применение среднетермичных и малотермичных цементов; применение различных добавок, снижающих расход цемента; охлаждение или подогрев составляющих бетонной смеси; применение холодной воды затворения и льда; точное дозирование и тщательное перемешивание составляющих бетонной смеси с целью обеспечения ее однородности;

в период транспортирования и укладки бетонной смеси – применение транспортных средств и условий перегрузок, обеспечивающих нерасслаиваемость бетонной смеси; разбивка сооружения на блоки бетонирования с применением наиболее рациональной системы разрезки и размеров блоков; применение средств уплотнения, обеспечивающих требуемую плотность бетона и ее равномерность; ведение бетонных работ с интенсивностью, благоприятно влияющей на термонапряженное состояние;

в период набора прочности, экзотермического разогрева и охлаждния – применение трубного и поверхностного охлаждения уложенного бетона в летний период; защита бетона от прямого действия солнечных лучей; увлажнение бетона; применение шатров, теплой опалубки и электрообогрева в зимний период. Обеспечение оптимальных сроков опалубки для предохранения бетона от теплового удара при его распалубке; применение оптимальной системы и условий омоноличивания временных строительных швов.

Принципиально большинство из этих мероприятий намечается в период составления проекта. Практическая же их реализация осуществляется в процессе подбора состава бетона и выполнения всей технологии бетонных работ в период строительства.

Наибольшее количество мероприятий в период строительства связано с обеспечением нужного температурного режима. Для блоков на жестком основании (рис. 14.8) это можно сделать (при прочих равных условиях) за счет снижения начальной температуры бетонной смеси на бетонном заводе или за счет естественного или искусственного охлаждения бетонной кладки в блоке в период ее тверде­ния. (Рис. 14.8)

Рис. 14.8. Снижение максимальной температуры в блоке на скальном основании при применении различных технологических мероприятий

1 – изменение температуры без технологических мероприятий; 2 – влияние естественного и искусственного охлаждения; 3 – влияние снижения

Для блоков, удаленных от жесткого основания, как следует из 14.1, основной причиной трещинообразования являются перепады между центром блока и гранями . В этих условиях снижение возможно за счет искусственного охлаждения в центре блока и за счет снижения степени естественного охлаждения (увеличения теплозащитных свойств опалубки) (рис.14.9).

Рис. 14.9. Изменение температурного режима в блоке, удаленном от жесткого основания 1,2 – температуры в центре и на гранях блоков без искусственного охлаждения; 1’,2’ – то же при наличии искусственного охлаждения.