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, (м-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;