2 часть тетради ТМА / № 9 Зимнее бетон / 9

53

Работа №9. Зимнее бетонирование.

9.1. Общие положения.

При каких температурах наружного воздуха бетонирование считается зимним? ______________________________________________________________________________

Какие явления происходят в свежеуложенном бетоне при отрицательных температурах? _____________________________________________________________________________

Что такое критическая прочность бетона?__________________________________________

Перечислите наиболее распространенные способы зимнего бетонирования и области их применения. Отметьте достоинства и недостатки этих методов

9.2. Выдерживание бетона способом термоса.

9.2.1. Ознакомиться с общими положениями способа термосного выдерживания бетона.

Способ термосного выдерживания конструкций состоит в том, что уложенный в утепленную опалубку бетон при строго определенных условиях (начальной температуре, бетона, температуре наружного воздуха, скорости ветра, коэффициенте теплоотдачи опалубки) приобретает заданную прочность за время своего остывания.

Метод термоса обеспечивает замедленное остывание бетона. При этом методе используется тепло подогретых составляющих бетонной смеси (кроме цемента, он не подогревается) и экзотермическое тепло, выделяемое цементом в процессе гидратации.

Количество тепла в бетоне должно быть не менее теплопотерь при остывании конструкции до конечной температуры, т.е. до получения заданной прочности бетона.

Количество тепла в бетоне за счет подогрева составляющих и экзотермии:

Q₁= c_ _ ( _бн -  _бк) + ЦЭ кДж/м³ (9.1)

где c_ - удельная теплоемкость бетона, кДж/(кг·К); _ - плотность бетона, кг/м³; _бн,_бк – температура бетона начальная и конечная, соответственно, С; Ц – расход цемента, кг/м³; Э – тепловыделение цемента, кДж/кг – приведено в табл. 9.1.

Теплопотери бетона при остывании до температуры _бк:

Q₂ = МК_Т ( _б.ср. –  _нв) кДж/м³ (9.2)

где М – модуль поверхности, 1/м; К_Т – коэффициент теплоотдачи опалубки, Вт/(м²К) – приведен в таблице 9.2;  - время остывания бетона от _бн, до _бк, час.; _б.ср. – средняя температура бетона за время остывания, град.; _нв – температура наружного воздуха, град.

Средняя температура бетона за время его остывания в конструкции определяется по следующей эмпирической формуле:

(9.3)

Приравнивая уравнения 9.1 и 9.2, определяется продолжительность остывания бетона τ.

Если теплотехнический расчет не удовлетворяет требованиям производства работ, т.е. расчетное время остывания бетона не обеспечивает необходимой прочности конструкции, то расчет повторяют, варьируя следующими параметрами: изменяют конструкцию опалубки, уменьшая значение коэффициента теплоотдачи К_т , увеличивают расход цемента на 1 м³ бетона или принимают другой вид цемента с большим экзотермическим тепловыделением, повышают начальную температуру бетона в пределах допустимых значений.

9.2.2. Рассчитать модуль поверхности и определить время остывания τ забетонированной конструкции, тип которой принят в лабораторной работе №1.

Варианты задания:

номер варианта опалубки: 1; 2; 3; 4; 5; 6.

_ : 1800; 1850; 1900; 2000; 2050.

c_ : 1.05 кДж/(кг·К);

ц: 250; 300; 350; 400; 450; 500.

_бн,: 30; 32; 35; 37; 40; 42; 45.

_бк : 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10.

_нв : -5; -10; -15; -20; -25; -30.

τ =

Оценить полученный результат. Если τ ≥ 120ч., то изменить расчетные параметры и провести теплотехнический расчет повторно.

Таблица 9.1.

Тепловыделение цемента в зависимости от температуры твердения бетона и его возраста.

Вид и марка цемента	Температура, град.	Тепловыделение Э, ккал/кг в возрасте, сут.
		0,25	0,5	1	2	3	7	14	28
Портланд-цемент 300	5 10 20 40 60	-	-	6	14	21	40	49	56
		2	5	10	20	30	47	55	65
		7	10	18	30	40	55	60	70
		12	20	35	48	55	60	70	-
		20	35	46	58	63	70	-	-
Портланд-цемент 400	5 10 20 40 60	-	-	7	15	20	40	50	60
		3	6	12	25	33	50	60	70
		11	16	25	40	50	65	75	80
		13	30	45	55	65	75	80	-
		25	40	55	65	75	80	-	-
Портланд-цемент 500	5 10 20 40 60	3	5	10	20	30	45	55	60
		5	10	15	25	38	50	68	75
		12	20	30	45	60	70	80	90
		25	40	50	64	70	85	90	-
		45	55	65	75	83	90	-	-

Примечание: при расчетах в системе СИ следует принимать 1 ккал = 4.2 кДж.

Таблица 9.2.

Величина коэффициента теплоотдачи опалубки.

№ вар.	Тип и конструкция опалубки или укрытия	Материал опалубки	Толщина слоя, мм.	Кт, ккал/(м2∙град∙ч) при скорости ветра м/с.
				0	5	15
1		Доска	25	2,1	4,5	5,15
2		Доска	40	1,73	3,1	3,4
3		Доска Толь Доска	25 25	1,55	2,6	2,8
4		Доска Пенопласт Фанера	25 30 4	0,58	0,69	0,71
5		Доска Толь Минвата Фанера	25 50 4	0,75	0,92	0,95
6		Металл Минвата Фанера	3 50 4	0,86	1,1	1,15

9.3. Электротермообработка бетона.

9.3.1. Ознакомиться с общими положениями электротермообработки бетона.

Электротермообработка бетона относится к методу искусственного прогрева, суть которого сводится к повышению температуры свежеуложенного бетона до максимально допустимой и поддержанию ее в течение времени, за которое конструкция наберет критическую или заданную в проекте прочность.

Электротермообработка бетона при возведении монолитных конструкций в зимних условиях применяется для предотвращения замораживания бетона и ускорения его твердения при любой температуре наружного воздуха.

Электротермообработку бетона наиболее эффективно производить до приобретения им прочности 50-60% проектной. Дальнейшая тепловая обработка малоэффективна, т.к. нарастание прочности идет медленно, а расход электроэнергии значительно возрастает.

Температурные режимы электротермообработки бетона характеризуются: скоростью подъема температуры, температурой изотермического выдерживания и его продолжительностью, скоростью остывания разогретой конструкции.

Для массивных конструкций в зависимости от модуля поверхности скорость подъема температуры 8-10˚С в час. В тонкостенных конструкциях и конструкциях, возводимых в скользящей опалубке, скорость подъема температуры - 15˚С в час.

Изотермический прогрев производится при максимально допустимой температуре: при модуле поверхности до 10 и в зависимости от вида цемента от 75 до 90˚С, а при М > 10 - в пределах 70-80˚С.

Наиболее эффективным методом электропрогрева является электродный прогрев. Он применяется при возведении монолитных конструкций при любой температуре наружного воздуха.

При этом методе бетонная конструкция включается в электрическую цепь переменного тока как сопротивление, в результате чего электрическая энергия внутри бетона преобразуется в тепловую.

По виду и способу укладки электроды могут быть внутренними и поверхностными.

В первом случае используются внутренние электроды – стержневые и струнные. Стержневые электроды (рис. 9.1, а) выполняются из круглой арматурной стали диаметра 6 – 10 мм., которые устанавливаются в конструкцию через отверстия в опалубке или забиваются в момент бетонирования или после окончания укладки бетона.

После прогрева такие электроды не извлекаются и остаются в конструкции, что ведет к перерасходу металла.

Струнные электроды выполняются также из арматурной стали, как и стержневые, и применяются для слабоармированных конструкций.

С

Рис. 9.1. Виды электродов

а – стержневые; б – струнные.

а)

б)

трунные электроды (рис. 9.1, б) представляют собой отдельные прутки, устанавливаемые в бетоне вдоль оси конструкции. Применяются такие электроды для колонн, прогонов, балок и тому подобных конструкций. Струнные электроды остаются в забетонированной конструкции.