материалы ТВЗ папка ДИПЛОМ-2014 / зим бед / УП Зимнее-бетонирование-2011

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Примеры расчета остывания бетона конструкций различной массивности табличным методом

Задача 1. Определить возможность выдерживания бетона класса В22,5 на портландцементе М400 (расход цемента 500 кг/м3) при температуре наружного воздуха –40 °С в конструкции фундамента под турбокомпрессор высотой 3,5 м, сече-

нием (2 2) м. Опалубка металлическая, температура уложенного бетона tб.н равна 25 °С.

Решение. По табл. П.3.5 определяем, к какой группе расчетных форм относится данная конструкция. Учитывая, что размеры нашей конструкции конечны и близки по величине, модуль поверхности ее находим по III группе (шар).

Для получения 70 и 100 % от R28 (см. табл. П.3.1, П.3.2) соответственно имеем:

Принимая изоляцию из минеральной ваты ( Wб) равной 5 % влажности (см. табл. П.3.7), найдем толщину слоя

70 RT70 ш 0,397 0,049 0,019 м;

100 RT100 ш 0,73 0,049 0,035м.

Произведя анализ полученных величин, узнаем, что термосный метод при заданных условиях может быть рекомендован для получения 70 и 100%-й прочности бетона.

Задача 2. Определить прочность и время ее набора при термосном выдерживании бетона класса В15 на шлакопортландцементе М400 при следующих условиях: расход цемента –

401

390 кг; конструкция – колонна (0,4 0,6 4 м); район строительства – г. Томск; период строительства – декабрь.

Решение. Длина колонны превышает поперечные размеры более чем в шесть раз, следовательно, колонну можно отнести к группе цилиндров

Расчетная температура воздуха (см. табл. 43) для г. Томска в декабре равна –30,5 °С.

Для шлакопортландцемента М400 (см. табл. П.3.3, П.3.4) при расходе цемента 390 кг и tб.н = +25 °С конструкции с Мп более 6 м–1 изготавливать не рекомендуется.

Для обеспечения прочности 70 или 100 % от R28 при заданных условиях необходимо повысить начальную температуру бетона до +50° С. Тогда основные параметры будут иметь следующие значения:

– для получения 70 % от R28

Произведем пересчет полученных значений термосопротивлений на условные толщины изоляции (например, пенопласт плиточный с 10%-й влажностью)

δ70 = 1,12 · 0,043 = 0,048 м; δ100 = 3,6 · 0,043 = 0,1548 м.

Для получения прочности 100 % от R28 необходимо экономически обосновать целесообразность устройства утеплителя из пенопласта толщиной 15 см.

Уточним расчет (условия соответствуют предыдущей задаче). Необходимо определить величину тепловой изоляции

и время выдерживания бетона колонны сечением (0,4 0,6 4 м) до приобретения прочности 70 % от R28 при ведении работ

402

в г. Томске в декабре. Использован бетон класса В15 на шлакопортландцементе М400. Расход цемента 390 кг, температура бетона при укладке +50 °С.

Колонна, имеющая вышеуказанные размеры, рассчитывается как бесконечный цилиндр (см. табл. П.3.5).

2.Расчетная температура воздуха (см. табл. 43) составляет –30,5 °С, расчетная скорость ветра 5,6 м/с.

3.По табл. П.3.3 находим полное термическое сопротив-

ление опалубки (R = 0,96 (м2 °С)/Вт) и время выдерживания бетона в конструкции 77 ч (до момента распалубки).

4. Коэффициент формы (см. табл. П.3.5) равен:

5. Расчетное значение полного термического сопротивления (с учетом коэффициента формы) будет:

R ' RT L2 0,96 1,12 0,97 м2 С /Вт.

6. По номограмме (рис. П.3.1) для скорости ветра 5,6 м/с находим сопротивление теплоотдачи

1/ = 0,048 (м2 °С)/Вт.

7. Термическоесопротивлениеопалубки с изоляцией равно:

Roп Rиз R ' 1 0,97 0,048 0,92 м2 С /Вт.

8.Выбираем по табл. П.3.6 конструкцию опалубки (тип 3) доска-пенопласт-фанера.

9.По табл. П.3.7 находим коэффициенты теплопроводно-

сти соответствующих материалов:

д 0,17 Вт/м2 С; п 0,043 Вт/м2 С;ф 0,17 Вт/м2 С.

403

10. По номограмме (рис. П.3.1) при найденных значениях коэффициентов теплопроводности подбираем соответствующие толщины слоев.

Принимая λд = 0,04 м; λф = 0,005 м; а для пенопласта λп = 0,03 м, будем иметь:

что соответствует величине, полученной в п. 7 настоящего расчета.

Расчет времени остывания и набора прочности бетона

Пример расчета

Исходные данные. Железобетонный фундамент под

опору имеет размеры (1,4 2,1 1,8) м, изготовлен из бетона класса В15 на портландцементе М400 с расходом 360 кг/м3. Расход стали при этом составил 180 кг/м3. Бетонируется в условиях строительной площадки при температуре наружного воздуха –15 °С и скорости ветра 5 м/с. Температура бетона в момент укладки составляет +40 °С, удельная теплоемкость бетона

и арматуры соответственно равна 1,047 и 0,48 кДж/(кг °С), объемная масса бетона составляет 2400 кг/м3, а арматурной ста-

ли – 7800 кг/м3.

Необходимо подобрать опалубку и утеплитель, которые бы обеспечили набор прочности 70 % от R28 в течение 7 сут остывания.

Расчет. 1. Определяем объем бетона в конструкции

V = 1,4·2,1·1,8 = 5,29 м3.

2.Рассчитываем поверхность охлаждения конструкции

F = 2(1,4 · 2,1 + 1,4 · 1,8+2,1 · 1,8) = 18,48 м2.

3.Модуль поверхности конструкции будет равен:

404

Mп 18,5, 2948 3, 49 м 1.

4. Определяем температуру бетона с учетом нагрева арма-

туры

2,39 кДж/(м2 ч С) 0,66 Вт/(м2 С).

7.По табл. 45 назначаем (ориентировочно) конструкцию опалубки, которая имеет коэффициент теплопередачи, близкий

к0,66 Вт/(м2 °С) (доска 25 мм, пенопласт 30 мм, фанера 4 мм).

8.Определяем удельный тепловой поток через опалубку

По графику (см. рис. 36) находим коэффициент конвективной теплоотдачи опалубки при скорости ветра 5 м/с

k 21 Вт/(м2 С).

9.Определяем коэффициент теплоотдачи излучения, зная, что лицевая сторона опалубки выполнена из фанеры, для кото-

рой (см. табл. 95) коэффициент излучения равен примерно

4,44 Вт/(м2 °С). Зададимся температурой на наружной поверхности опалубки 12 °C

405

Проверим правильность заданной температуры на наружной стороне опалубки

В данном случае температура выбрана правильно.

10. Определяем среднюю температуру нагрева опалубки:

11. Определяем количество тепла, идущего на нагрев опалубки:

Qoп 2,51 0,025 550 12,6 1,34 0,03 100 15,540,04 600 2,51 12,6 13 15

561 28 11013 кДж.

12.Определяем температуру бетона с учетом потерь тепла, затраченных на нагрев арматуры и опалубки:

1,047 2400 40 5, 29 0, 48 180 38 15 5,29 16013 tб.н 1,047 2400 5,29 0, 48 180 5, 29 2,51 12,6

0,025 550 1,34 0,03 100 15,54

37 С.

13.Уточняем значение коэффициента теплопередачи опа-

лубки

406

Полученный коэффициент теплопередачи опалубки несколько отличается от такового для принятой ранее конструкции опалубки. Уточним требуемую толщину слоя теплоизоляции (пенопласта).

14. Уточним коэффициент теплопроводности материалов опалубки, нагретых до –13 °С:

t 0 1 0,0025toRп .

Для доски он будет:

15. Определяем требуемую толщину изоляции из пенопласта

0,065 мм 65 мм.

16.Уточняем удельный тепловой поток, теряемый бетоном через опалубку:

17. Окончательно определяем температуру наружной поверхности опалубки

407

18. Определяем температуру бетона к концу выдерживания

19. Производим окончательную проверку продолжительности остывания бетона

Итак, время остывания фундамента составляет 15 сут, что вполне удовлетворяет условиям задачи.

408

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Рис. П.5.1. Номограмма для определения длительности остывания бетона до 0 °С и прочности его к этому моменту при термосном выдерживании немассивных монолитных конструкций из бетона класса В15 на шлакопортландцементе марки 300

409

Рис. П.5.2. Номограмма для определения длительности остывания бетона до 0 °С и прочности его к этому моменту при термосном выдерживании немассивных монолитных конструкций из бетона классов В15, В22,5 на портландцементе марки 400

410