Автобетоновоз – 0,00022

ТЕРМОСНЫЕ МЕТОДЫ

 

Метод термоса

Метод термоса основан в 1910 году русским профессором Киреенко И.А., является наиболее простым и экономичным методом зимнего бетонирования.

Сущность метода заключается в следующем. Бетонная смесь нагревается в процессе приготовления или на посту разогрева БРУ до температуры 15-45°С, транспортируется на объект и укладывается в утепленную опалубку. За время остывания до 0°С бетон набирает определенную прочность, которая должна быть не менее критической.

Метод основан на использовании внесенного при изготовлении тепла, а также экзотермического тепловыделения цемента. Общий запас тепла в бетоне должен соответствовать его потерям при остывании конструкции до набора бетоном заданной прочности.

Чем выше средняя температура и продолжительность остывания до 0°С, тем выше набранная прочность бетона. Это требует принятия определенных мер по снижению теплопотерь:

– бетон следует укладывать на предварительно отогретое основание;

– опалубка должна быть утеплена и иметь коэффициент теплопередачи в пределах К = (1-5) Вт/м2 ·°С;

– открытые поверхности бетона следует защищать паро- и теплоизоляционными материалами;

– при снижении температуры наружного воздуха в период выдерживания бетона относительно расчетной, следует принимать меры по дополнительному утеплению конструкции.

В период выдерживания необходимо вести контроль температуры бетона. Результаты температурного контроля заносятся в специальный журнал и сравниваются с расчетными данными. Контроль температуры ведется на глубине 50-80 мм в центрах охлаждаемых поверхностей с использованием термометров, термопар или термодатчиков. При использовании термометров снятие показаний ведется в предварительно установленных в бетон и заполненных водой или минеральным маслом трубках с заглушенным нижним концом.

Возможность применения метода термос определяется массивностью бетонируемой конструкции, активностью и тепловыделением цемента, температурой уложенного бетона и температурой наружного воздуха, скоростью ветра. Сочетание этих факторов устанавливает область применения метода термос, за пределами которой невозможно обеспечить требуемую прочность бетона.

Область применения метода термос: бетонирование конструкций с модулем поверхности до Мп < 8 м-1 при требуемой прочности не выше критической. Использование высокоэкзотермичных цементов (например, быстротвердеющих) или добавок ускорителей твердения позволяет применять метод термоса для конструкций с Мп < 12 м-1. При температуре наружного воздуха ниже -15°С достижение критической прочности весьма проблематично.

График изменения температуры бетона при методе термоса представлен на рис. 1.1.

 

 

Рис. 1.1. Изменение температуры бетона при методе термос

τо– продолжительность остывания бетона; τтр – продолжительность транспортирования бетонной смеси; τукл– продолжительность укладки и уплотнения бетонной смеси;

tсм– температура бетонной смеси на выходе из БРУ; tбн– начальная температура бетона после укладки в опалубку; Δtтр, Δtукл, Δtт.о. – потери температуры бетонной смесью соответственно при транспортировании, укладке и за счет теплообменных процессов с опалубкой и арматурной.

 

Существуют два подхода при расчете метода термоса:

вариант 1: расчет требуемых величин начальной температуры бетона tбн и температуры бетонной смеси tсм , обеспечивающих при выдерживании в опалубке с заданным коэффициентом теплопередачи набор бетоном критической прочности к моменту остывания до 0°С;

вариант 2: при заданных параметрах tбн и tсм подбор утепленной опалубки, обеспечивающей расчетную продолжительность остывания и набор бетоном критической прочности.

Порядок расчета метода термоса (вариант 1)

Исходными данными для расчета являются:

– тип и геометрические размеры возводимой конструкции;

– класс бетона и критическая прочность Rкр;

– марка и расход цемента на 1 м3 бетона Ц;

– коэффициент армирования или удельный расход арматуры на 1 м 3 бетона;

– вид и конструкция утепленной опалубки;

– расчетная температура наружного воздуха tн в;

– время транспортирования бетонной смеси τтр.

Расчет сводится к определению начальной температуры бетона tбн и температуры бетонной смеси tсм, при которых бетон к моменту остывания набирает критическую прочность.

Расчет ведется в следующей последовательности:

1. Определяется объем бетона возводимой конструкции Vб, м3.

2. Рассчитывается площадь поверхности конструкции F, м 2.

3. Находится модуль поверхности конструкции Мп:

 

,м-1 (1.1)

4. По таблицам П3.1-П3.3 приложения 3 находится коэффициент теплопередачи опалубки К(Вт/м2·°С). При отсутствии сходства с приведенными в таблицах конструктивными решениями, коэффициент теплопередачи опалубки (или утепления открытых поверхностей) Крассчитывается по формуле:

, Вт/м2·°С (1.2)

гдеλi- коэффициент теплопроводности материала i – го слоя опалубки (табл. приложения 4), Вт/м ·°С; δ- толщина i –го слоя опалубки, м; α - коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности опалубки, Вт/м2 ·°С (табл. П3.4).

Для укрытия не опалубленной поверхности возводимой конструкции рекомендуется принимать утепление с близким к опалубке коэффициентом теплопередачи.

Если коэффициенты теплопередачи опалубки и утепления открытых поверхностей существенно отличаются между собой, пользуются приведенным коэффициентом теплопередачи:

, Вт/м2·°С (1.3)

 

где Ко и Ку соответственно коэффициент теплопередачи опалубки и утепления открытой поверхности, Вт/м2·°С; Fо иFу – площадь опалубки и утепления открытой поверхности, м2.

5. Определяется начальная температура бетона tбн, обеспечивающая набор бетоном требуемой прочности.

Расчет ведется поэтапно с шагом изменения начальной температуры 5 °С. На первом этапе задаются начальной температурой бетонаtбн1 в пределах 15-30 °С и последовательно по формулам (1.4 и 1.5) определяют соответственно среднюю температуру бетона за время остывания tб.ср1и продолжительность остывания τо1, а по табл. приложения 6 прочность бетона R1 к моменту остывания (для промежуточных значений τоi и tб.срi прочность бетона определяется интерполяцией).

 

tб.ср.= tб.к + , оС (1.4)

 

tо = , ч (1.5)

где tб.к. – температура бетона к концу остывания (принимается равной 0°С);

Сб – удельная теплоёмкость бетона, принимаемая равной 1,05 кДж/кг·оС; g = 2400 кг/м3 – плотность бетона; Ц – удельный расход цемента, кг/м3; Э – тепловыделение цемента за время остывания бетона (принимается по табл. приложения 5 в зависимости от марки цемента, средней температуры остывания, продолжительности остывания), кДж/кг.

На первом этапе расчета тепловыделение принимается исходя из условной продолжительности остывания равной 2-3 суткам.

Если полученная на первом этапе прочность бетона R1 к моменту остывания оказалась меньше Rкр, то на втором этапе начальную температуру бетона tбн2 увеличивают на 5°С и наоборот. При этом также определяют tб.ср2, τо2, R2.

Расчёты продолжаются до тех пор, пока при смежных значениях начальной температуры не будет получено два значения прочности бетона, одно из которых больше, а другое меньше Rкр.

На каждом этапе величину тепловыделения цемента Ц корректируют в зависимости от средней температуры бетона на рассчитываемом этапе и продолжительности остывания на предыдущем этапе.

Начальная температура tбн, при которой бетон к моменту остывания наберет требуемую прочность, определяется графически (рис. 1.2) или аналитически.

6. Для графически найденного значения начальной температуры, при которой бетон к концу остывания набирает требуемую прочность, по формулам 1.4 и 1.5 уточняют значения tб.ср и τо.


 

 

 

 

Рис. 1.2. Графический способ определения tбн.

 

7. Определяются потери температуры бетонной смесью за счет теплообменных процессов с арматурой и опалубкой:

Dtт.о. = , оС (1.6)

где Сi , gi , di – соответственно удельная теплоемкость (кДж/кг·°С), плотность (кг/м3) и толщина (м) i-го слоя опалубки (приложение 4); СА – удельная теплоемкость стали, кДж/кг·°С; р – удельный расход арматуры в бетоне (при отсутствии данных условно принимается равным 200 кг/м3); tн в.– температура наружного воздуха, °С.

8. Потери температуры бетонной смесью при транспортировании находятся по формуле:

Dtтр= , оС (1.7)

где τтр – время транспортирования, мин; Ктр – коэффициент потерь температуры при транспортировании.

Коэффициент потерь температуры при транспортировании (Ктр) зависит от способа транспортирования и конструкции емкости под бетон:

Ктр

Автосамосвал ГАЗ – 0,0037

Автосамосвал ЗИЛ – 0,003

Автосамосвал МАЗ – 0,0025

Автобетоновоз – 0,00022

Автобадьевоз – 0,0009

 

9. Потери температуры бетонной смесью в процессе укладки в опалубку находятся по формуле:

Dtукл = , оС (1.8)

где τукл – время укладки бетонной смеси, мин; Кукл – коэффициент потерь температуры бетонной смеси при укладке в опалубку (принимается в зависимости от толщины конструкции).

Продолжительность укладки бетонной смеси в опалубку при отсутствии конкретных сведений принимается в пределах от 10-15 мин.

Коэффициент потерь при укладке принимается в зависимости от толщины конструкции:

Толщина конструкции, мм Кукл

60 0,03

100 0,018

150 0,012

200 0,009

300 0,007

400 0,005

500 0,004

600 и выше 0,003

10. Требуемая температура бетонной смеси tсм по выходе ее из бетоносмесителя на БРУ завода-изготовителя определяется как сумма начальной температуры бетона и потерь температуры на всей технологической цепочке:

tсм = tб.н. + Dtт.о. + Dtтр + Dtукл , о С(1.9)

При решении практических задач полученную расчетом tсмследует сопоставить с возможностями завода, поставляющего бетонную смесь. В случае не соответствия следует предусмотреть более эффективное утепление опалубки, применение добавок ускорителей твердения или рассмотреть возможность реализации других методов зимнего бетонирования.

Порядок расчета метода термоса (вариант 2)

В случае отсутствия возможности заказа бетонной смеси с требуемой по расчету температурой, регулирование процесса остывания бетона возможно только путем подбора опалубки с расчетным коэффициентом теплопередачи.

Задача расчетов сводится к определению коэффициента теплопередачи опалубки К и подбору соответствующей конструкции опалубки, позволяющей обеспечить бетону набор критической прочности к концу остывания.

Исходными данными для расчета являются:

– тип и геометрические размеры возводимой конструкции;

– класс бетона и критическая прочность Rкр;

– марка и расход цемента на 1 м3 бетона Ц;

– коэффициент армирования или удельный расход арматуры на 1 м 3 бетона;

– температура поставляемой на площадку бетонной смеси tсм.п;

– расчетная температура наружного воздуха tн в.

Последовательность расчетов такова:

1. По формуле (1.1) находится модуль поверхности конструкции Мп, -1).

2. По формуле (1.8) определяются потери температуры бетонной смесью в процессе укладки в опалубку Dtукл,(°С).

3. По формуле (1.6) рассчитываются потери температуры бетонной смесью за счет теплообменных процессов с арматурой и опалубкой Dtт.о, (о С).

4. Находится начальная температура бетонной смеси tбн (о С ):

tбн = tсм.п. –Dtт.о. – Dtукл, ,о С(1.10)

5. По формуле (1.4) находится средняя температура бетона tб.ср(о С) за период остывания.

6. По табл. приложения 6 определяется необходимая для набора Rкр продолжительность твердения τо при tб.ср.

7. Рассчитывается требуемый коэффициент теплопередачи опалубки:

К = , Вт/м2 ·°С (1.11)

где Сб = 1,05 кДж/кг·°С – удельная теплоёмкость бетона; g = 2400 кг/м3 – плотность бетона; Ц – удельный расход цемента, кг/м3; Э – тепловыделение цемента за время остывания бетона (принимается по табл. приложения 5 в зависимости от марки цемента, средней температуры остывания и продолжительности остывания), кДж/кг.

8. По табл. П3.1-П3.3 приложения 3 подбирается утепленная опалубка с требуемым коэффициентом теплопередачи.








Дата добавления: 2016-04-06; просмотров: 1643;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.03 сек.