книги из ГПНТБ / Зимнее бетонирование на Южном Урале

мальные отклонения от результатов натурных исследований (табл. 19).

Таким образом, температурные поля в реальных бетонных конструкциях удовлетворяют условиям ре­ гулярности по истечении определенного времени. Причем иррегулярный период при остывании составляет в зависимости от модуля поверхности и коэффициента теплопередачи (при погрешности в 1—2%) 0,1—0,25 всего времени остывания.

102

Все вышеизложенное позволяет применить теорию регулярного режима к расчету остывания реальных бетонных конструкций.

Известная в теории теплопередачи первая теорема Г. М. Кондратьева дает следующую зависимость:

т = б ^ , (П)

где m — темп охлаждения;

ф — коэффициент неравномерности распределе­ ния температуры в теле;

а — среднее значение коэффициента теплоот­ дачи;

F — поверхность тела;

С — полная теплоемкость.

Учитывая выражение темпа охлаждения при регу­ лярном режиме и C = c-(V = С0б-У, получим:

1п — In $2

т2 — Ч

Так как при расчете охлаждения бетона необходи­ мо учитывать опалубку, введем коэффициент теплопе­ редачи, полученный для этого случая,— а ПрИв. Заме­

нив F = Мп, получим следующее выражение:

V

В теории теплопередачи коэффициент неравномер­ ного распределения температуры ф дается для одно­ родного изотропного тела, и в стадии регулярного ре­ жима, как было показано, он принимает постоянное

значение при конечном Bi = — (критерий Био). Оп-

ределяется ф следующим образом:

tF- 0

сти тела в данный момент вре­ мени;

103

ления, влияющие на изменение температурного поля.

фб является практически непреодолимой задачей. По­ этому необходимо получение экспериментальных дан­ ных и сопоставление их со значениями, полученными по теории теплопроводности.

В. И. Мулин впервые ввел коэффициент неравно­ мерности распределения температуры ф для расчета остывания бетонных конструкций и предложил опре­ деленные значения ф, зависящие только от модуля поверхности, что, несомненно, должно отразиться на точности искомой функции. Поэтому вполне право­ мерна попытка выяснить влияние на величину ф таких факторов, как условия теплообмена, экзотермия и вид цемента, хотя эта попытка, естественно, связана с не­ обходимостью значительного усложнения проведения экспериментов.

Методика определения коэффициентов фб состояла в следующем. Сечение конструкции разбивалось на ряд элементарных площадей со своими температурами и определялось:

104

формулу (14) введена температура поверхностной зо­ ны, ибо при расчете бетонной конструкции необходимо знать минимальную среднюю прочность поверхност­ ной зоны. Такое допущение не ведет к увеличению рас­ четного времени остывания по сравнению с действи­ тельным, а напротив, создает определенный запас прочности, аналогичный коэффициентам запаса в те­ ории расчета бетонных и железобетонных конструк­ ций. Этот запас прочности достигается тем, что при учете температур поверхностной зоны определение ф намного достовернее. Кроме того, необходимость ре­ зерва, учитывающего все случайные комбинации, обу­ словливается невозможностью регулировать остыва­ ние конструкций: резкое понижение температуры на­ ружного воздуха может вызвать снижение качества и привести к большим дополнительным затратам.

Средние температуры tnB3 и tv находили, замеряя изменения температуры в реальных конструкциях че­ рез каждые три часа до того момента, пока любая по­ верхностная точка не достигла 0° С. Затем по форму­ лам (14, 16) определяли фб* и фб. Конечный результат

,i=i

=—п »

где фб! — коэффициент неравномерности распределе­ ния температуры в бетонной конструкции, определяемый через каждые три часа с на­ чала охлаждения последней;

п — количество определений. Экспериментальные данные, уточненные расчетами

по дифференциальным уравнениям Фурье, позволили предложить коэффициенты фб для конструкций раз­ личного геометрического очертания (табл. 20). В таб­ лице не показано влияние э-кзотермии на фб, так как выражение этой зависимости в аналитическом виде

Т а б л и ц а 20

Коэффициент неравномерности распределения температуры фб

крайне сложно. Для получения ее необходимы усилия многих исследователей и большой экспериментальный

материал.

В то же время из исследований видно, что экзотермия в условиях активного теплообмена с внешней средой довольно интенсивно влияет лишь в началь­ ный иррегулярный период, уменьшаясь затем по эк­ споненциальной зависимости. Учитывая, что иррегу-

1 - 1

лярныи период составляет лишь — — времени ос­

тывания, вряд ли целесообразно дополнительно выде­ лять влияние экзотермии на величину фб. Оно учиты­ вается косвенно, тем более, что при вычислении это­ го коэффициента был учтен и иррегулярный период.

Результаты проведенных исследований показали, что для конструкций с Мп >* 6 время остывания как

106

для поверхностных, так и центральных зон практиче­ ски одинаково (адиабатическое тепловыделение для М п = 8 и 10 составляет только 1 час).

Данные С. В. Александровского также показыва­ ют, что в среднемассивных конструкциях зкзотермию можно не учитывать.

Для конструкций же с М п < б в начальный период охлаждения в центральных зонах создаются адиаба­ тические условия тепловыделения бетона, а для этих условий ранее определены влияния различных факто­ ров на величину экзотермии (величина М п, начальная температура бетона, вид, активность, расход цемента и др.).

Таким образом, для конструкций с Мп >■ б время остывания всех точек конструкции может быть приня­ то одинаковым. Подставляя в полученное выражение (13) .соответствующие значения фб и граничные усло­

Для конструкций с Мп ^ б при учете экзотермии в центральных зонах можно определить:

Tmin — минимальное время остывания конструкции (точки поверхностной зоны);

Тщах — максимальное время остывания конструк­ ции (точки, расположенные в центре).

Граничные условия для таких конструкций при оп­ ределении tmin аналогичны вышеприведенным, поэтому ИTmin определится по выражению (18).

Для Ттах-

Г Л А В А III

ВЫБОР МЕТОДОВ ЗИМНЕГО БЕТОНИРОВАНИЯ

Совершенствовать технологию зимнего бетониро­ вания можно, используя новые технологические при­ емы, способы ведения работ, применяя новые механиз­ мы и т. д., а также путем экономической оценки уже разработанных методов. Одна из нерешенных проблем зимнего бетонирования — технико - экономическая оценка методов производства работ. В рекомендациях Красноярского совещания по совершенствованию ме­ тодов бетонирования конструкций, в том числе и в зимних условиях, также обращается внимание на не­ обходимость создания «нормативных документов, оп­ ределяющих область применения каждого из реко­ мендованных методов выдерживания в зимних усло­ виях».

Для определения величины удорожания зимних строительно-монтажных работ пользуются «Времен­ ными нормами дополнительных затрат при производ­ стве строительных работ в зимнее время», утвержден­ ными Госстроем СССР.

Нормы подразделяются на три группы: нормы по конструктивным элементам и видам работ (в % от сметной стоимости работ); нормы для временного ото­ пления строящихся зданий (в руб и кг условного топ­ лива); нормы по видам зданий и сооружений (в % от сметной стоимости зданий и сооружений, возведенных в летних условиях). Ясно, что такая структура норм не позволяет получить сравнительную оценку различных способов производства работ и выбрать наиболее эф­ фективный метод в каждом конкретном случае.

109

В«Методике определения расчетной себестоимости

итрудоемкости монолитных железобетонных кон­ струкций» (Свердловск, 1966) отсутствует поэлемент­ ный учет всех дополнительных затрат, связанных с

зимним бетонироЕанием, не оценены распространен­ ные современные технологические приемы.

В монографии И. Г. Галкина «Выбор эффективно­ го способа зимнего бетонирования» отмечается, что из всех видов зимних строительных работ бетонные и же­ лезобетонные — самые крупные по объему и требуют наиболее высоких дополнительных затрат. Последние могут быть разделены на две группы: затраты на воз­ ведение конструкций и дополнительные расходы по подготовке всего строительного хозяйства к работе в зимних условиях. Ко второй группе относятся также затраты на подогрев материалов до заданной темпера­ туры и те, которые связаны с осуществлением данного способа выдерживания бетона.

Однако невозможность количественного анализа удорожаний и постоянное совершенствование техноло­ гии бетонных работ вызывают необходимость разра­ ботки методики для количественной оценки того или иного способа.

Технико-экономический анализ, проведенный в строительных подразделениях «Главюжуралстроя», показал, что фактические данные по элементам за­ трат на зимнее бетонирование в большинстве случаев отсутствуют. Несовершенна также и система расчетов строительных управлений с энергокомбинатами за эксплуатацию оборудования: оплата осуществляется по стоимости машино-смены без учета количества про­ греваемого бетона и расхода электроэнергии. Это при­ водит к тому, что электромонтажники и температурщики не заинтересованы в экономии электроэнергии, в повышении темпов производства работ и т. д.

Даже для наиболее распространенного в «Главюжуралстрое» метода — электропрогрева — по отдель­ ным строительным управлениям одного треста нор­ мы времени и расценки на аналогичные работы су­ щественно отличаются. Между тем ясно, что нормы должны стимулировать внедрение прогрессивной тех­ ники и в то же время составляться на основе прог­ рессивной технологии.

110