Результаты испытаний бетона III зоны на морозостойкость

Заданные классы или марки бетона	В/Ц для бетона зоны
	II	III
По прочности	0,5	0,48
По водонепроницаемости	0,7	0,66
По морозостойкости	-	0,46
Окончательно принимаем	0,5	0,46

Таким образом, запроектированные составы бетона характеризуются следующими параметрами (табл. 2.17).

Таблица 2.17

Результаты проектирования составов бетона

Параметры состава бетона	Номер зоны
	II	III
Расход цемента Ц, кг/м3	376	461
Водоцементное отношение В/Ц	0,5	0,46
Содержание фракций заполнителя, %
0-5 мм	30
5-10 мм	10
10-20 мм	15
20-40 мм	18
40-80 мм	27

Расходы материалов рассчитываем по объемной массе бетона, принимая _б=2400 кг/м³(табл. 2.18)

Таблица 2.18

Расходы материалов в бетоне

Показатели состава бетона	Номер зоны
	II		III
Расход цемента Ц, кг/м3	376		461
Расход воды В, кг/м3	188		212
Расходы фракций заполнителя, %
0-5 мм	551	518
5-10 мм	184	173
10-20 мм	275	259
20-40 мм	330	311
40-80 мм	496	466
Всего	2400	2400

2.5. Расчет тепловыделения и термической трещиностойкости бетона

Дано:

1. Состав бетона: Ц=320 кг/м³; В=195 кг/м³; П=728 кг/м³; Кр=1237 кг/м³

2. Вид цемента:шлакопортландцемент марки 300.

3. Химический состав:

Окислы	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	Проч.
Содержание, %	22,5	5,0	4,9	64,3	0,4	1,7	1,2

4. Вид заполнителей: песок из отсевов диорита, гравий кварцевый.

5. Температура наружного воздуха:t_ext = 10,6 °C.

Принимаем:

Начальные условия – начальная температура бетона равна температуре наружного воздуха (t₀=t_ext= 10,6 °C).

Граничные условия –температура поверхности бетона постоянна и равна температуре наружного воздуха (t_n=t_ext= 10,6C).

Определить:

1. Тепловыделение бетона.

2. Температурную деформацию.

3. Термическую трещиностойкость бетона.

Решение: 1) Минералогический состав портландцемента:

C₃S= 4,07С-7,6S-6,72A-1,42F=50,14 %

C₂S=8,6S+5,07A+1,07F-3,07C=26,69 %

C₃A=2,65(A-0,64F)=4,9 4%

C₄AF=3,04F=14,9%

CaSO₄=1,7SO₄ =2,89 %

MgO= 0,4 %

Итого 100 %

2) Результаты вычислений удельного тепловыделения портландцемента qв изотермическом режиме при 20 °Cприведены в табл. 2.19.

Таблица 2.19. Результаты расчета изотермического тепловыделения цемента

	τ, сут.	Q, кДж	τ/Q	(τ/Q)τ	τ2			a	b	Qmax, кДж	A20
	3	66432	0,000045	0,000135	9			0,0000085	0,00006892	117319	0,12
	7	76194	0,000092	0,000643	49
	28	88695	0,000316	0,008839	784
	90	98689	0,000912	0,082076	8100
	180	109474	0,001644	0,295961	32400
	360	116186	0,003098	1,115455	129600

суммы
τ	τ/Q	τ2	τ2/Q
668	0,006107397	170942	1,503111

qmax=Q_max/Ц =366,6кДж/кг

3) Результаты расчета тепловыделения бетона Q, повышения температурыt_ад–t₀иτ_ад выделения данного количества теплаQв адиабатическом режиме приведены в табл. 2.20.

Таблица 2.20. Результаты расчета адиабатического тепловыделения бетона

Изотермический режим при 20 °С					Адиабатический режим
τ. сут.	q. кДж/кг	qmax. кДж/кг	А20	Q. кДж/м3	tад-to. °С	ft	Аt	τад. сут.	Q. кДж/м3
3	207,6	366,6	0,12	66432	25,0	2,35	0,28	4,63	66432
7	238,1			76194	28,6	2,77	0,33	5,58	76194
28	277,2			88695	33,3	3,35	0,40	7,70	88695
90	308,4			98689	37,1	3,86	0,46	11,43	98689
180	342,1			109474	41,1	4,45	0,53	26,11	109474
360	363,1			116186	43,7	4,84	0,58	176,43	116186

Удельная теплоемкость бетона:

с =(c_цxЦ+с_вхВ+с_пхП+с_крхКр)/уб=(320*0.8+195*4.18+728*0.91+1237*0.75)/2400 = 1,11 кДж/кг °С

4. Рассчитываем бетонный массив в виде свободно стоящей стенки толщиной δ=5, высотой h=10 и длинойl= 25 м.

S=2x25x10x2x5x10x25x5=725м

V=5x10x25=1250м³

Р=4х10х2х5+2х25=100м

Ф=(S/2V)² –P/2V=0,04м^-2

Характеристика формы массива составляет Ф=0,04 м^-2.

5. Результаты расчета функции остывания uи температурного перепада θ в зависимости от времени остывания τ и координатыxприведены в табл.2.21

Таблица 2.21. Результаты расчета температурного перепада в массиве с Ф=0,04 м^-2

τад, сут.	Функция остывания u в точках с координатой x/δ				Температурный перепад θ, °С, при значениях х/δ
	0,125	0,25	0,375	0,5	0,125	0,25	0,375	0,5
4,63	0,382	0,706	0,923	0,999	9,54	17,63	23,03	24,94
5,58	0,382	0,706	0,923	0,999	10,94	20,21	26,41	28,59
7,70	0,382	0,706	0,922	0,998	12,73	23,52	30,73	33,27
11,43	0,382	0,705	0,921	0,997	14,15	26,14	34,16	36,99
26,11	0,380	0,703	0,918	0,994	15,64	28,91	37,77	40,90
176,43	0,368	0,680	0,888	0,962	16,06	29,67	38,77	41,98

7. Зависимости температурного перепада θ от времени и координат по данным табл. 2.21, показаны на рис. 2.7 и 2.8. Из приведенных графиков видно, что наибольшие значения θ наблюдаются при τ=176,43 сут.

8. Средняя по толщине температура в момент времени τ = 176,43 сут. составляет:

t_ср=0,125(16,06+29,67+38,77+41,98+38,77+29,67+16,06) = 26,37°С

9.Температурная деформация в вериткальном направлении в среднем равна

ε_t = βt_ср = 1,2 х 10^-5°С^-1* 26,37°С =31,64* 10^-5

10. Рассчитываем предельно-допустимую деформацию ε_пред, для нашего бетона класса В10, для которого можно принятьε_пл+ ε_пз = 5х10^-5, Е = 23,6 ГПа.

Предел прочности при растяжении

R_p1=10/0,78х1/9=1,42МПа

R_p2=10/0,78х1/15=0,85 МПа

0,85 МПа < Rp< 1,42МПа

ε_пред= 1,1/23600+5х10^-5=9,66х10^-5

11. Поскольку ε_t>ε_пред необходимо вести бетонирование стенки блоками небольших размеров. Разрезаем стенку по длине на 20 секций по 1,25 м. Бетонирование секций производим слоями толщиной не более 2,5 м. Таким образом, размеры блоков бетонирования составляют δ=1,25 м,h=2,5м,l= 5 м.

Характеристика формы блока составляет Ф=1,04 м^-2.

12. Результаты повторного расчета приведены в табл. 2.22

Таблица 2.22

Температурный перепад в блоках бетонирования с Ф=1,04 м^–2

τад, сут.	Функция остывания u в точках с координатой x/δ				Температурный перепад θ, °С, при значениях х/δ
	0,125	0,25	0,375	0,5	0,125	0,25	0,375	0,5
4,63	0,372	0,688	0,899	0,974	9,30	17,18	22,45	24,30
5,58	0,370	0,684	0,894	0,968	10,60	19,59	25,61	27,72
7,70	0,366	0,676	0,883	0,956	12,19	22,53	29,44	31,88
11,43	0,358	0,662	0,865	0,936	13,28	24,54	32,06	34,71
26,11	0,329	0,608	0,794	0,860	13,53	25,00	32,67	35,38
176,43	0,138	0,255	0,333	0,361	6,02	11,13	14,55	15,75

12. Из табл. 2.22 видно, что наибольшие значения θ наблюдаются при τ=26,11 сут..

13. Средняя по толщине температура в момент времени τ=26,11 сут. составляет:

t_ср=0,125(13,53+25,00+32,67+35,38+32,67+25,00+13,53)= 22,22 °С.

14. Температурная деформация в вертикальном направлении в среднем равна

ε_t = βt_ср = 1,2 х 10^-5°С^-1*22,22 °С =26,66 * 10^-5

Полученное значение ε_tбольше предельно-допустимой деформации ε_пред=9,66∙10^–5, полученной в п. 10.

В результате, следует либо уменьшить тепловыделение бетона, применяя более низкотермичный цемент или сокращая его расход в бетоне, либоувеличить теплопотери, уменьшая размеры блоков бетонирования, повышая тем самым Ф.