Пример расчета медота горячего термоса

Исходные данные

Определить начальную температуру бетона t_б.н. и температуру разогрева бетонной смеси t_р при выдерживании конструкции (столбчатый фундамент) с предварительным разогревом смеси. Произвести конструирование бадьи для разогрева и определить продолжительность разогрева τ_р. Бетон класса В25на портландцементе марки М 400с расходом последнего 285 кг/м³. Требуемая к моменту остывания до 0 ^оС прочность бетона составляет 50 % от проектной. Опалубка стальная с минераловатным утеплением 40 мм и фанерным кожухом 3 мм. Температура наружного воздуха t_н.в.= - 10^оС.

1. Площадь поверхности и объем конструкции:

F = 0,35·1,1·4 + 1,1·1,1 + 2,1·0,4·4 + 2,1·2,1 + (2,1·2,1 – 1,1·1,1) = 13,72 м²

V_б= 1,1 · 1,1 · 0,35 + 2,1 · 2,1 · 0,4 = 2,19 м³.

2. Модуль поверхности конструкции: М_п = = = 6,26 м^-1.

3. Коэффициент теплопередачи опалубки К = 3,44 Вт/м²·^оС (табл. П3.1 приложения 3).

4. Определяем начальную температуру бетона t_б.н., обеспечивающую набор бетоном требуемой прочности R_тр = 50% :

а) задаёмся начальной температурой бетона t_б.н¹ = 35^оС, по формуле (1.4) определяем среднюю температуру бетона t_б.ср¹:

t_б.ср.= t_б.к. + , ^оС

t_б.ср¹ = 0 + = 14,7 ºС

где t_б.к.= 0^оС – температура бетона к концу остывания;

б) продолжительность остывания бетона в конструкции рассчитывается по формуле (1.5):

t_о = , ч

t_о¹ = = 66,0 ч = 2,75 суток

где С_б =1,05 кДж/кг·^оС – удельная теплоёмкость бетона; g = 2400 кг/м³ – плотность бетона; Ц = 285 кг/м³ – удельный расход цемента; Э¹ =134 кДж/кг – тепловыделение цемента за время остывания бетона (по табл. приложения 5 для условной продолжительности остывания 2 суток при температуре 14,7 ^оС );

в) прочность к концу остывания составит R¹= 40% от проектной (приложение 6);

г) принимаем t_б.н²_. = 45 ^оС, тогда:

t_б.ср ² = = 18,5 ^оС

t_о ² = = 75,7 ч = 3,15 суток

гдеЭ² =189 кДж/кг для времени остывания 2,75 суток и средней температуры 18,5^оС (приложение 5);

прочность за время остывания до 0 ^оС составит R² = 49,1% (приложение 6);

д) принимаем t_б.н³ = 50 ^оС, тогда:

t_б.ср ³ = = 20,3 ^оС

t_о ³ = = 79,7 ч = 3,32 суток

гдеЭ³ =215 кДж/кг для времени остывания 3,15 суток и средней температуры 20,3^оС (приложение 5);

прочность за время остывания до 0 ^оС составит R³ = 52,5% (приложение 6);

е) аналитическими расчетами (возможны и графические построения, рис. 1.2) получаем начальную температуру t_б.н= 45,6 ^оС, при которой бетон к концу остывания набирает 50% проектной прочности.

Для найденного значения уточняем величины t_б.ср. и t_о:

t_б.ср.= = 18,7 ^оС

t_о = = 78,0 ч = 3,25 суток

гдеЭ =206 кДж/кг для времени остывания 3,32 суток и средней температуры 18,7^оС (приложение 5).

5. По формуле (1.6) определяем потери температуры бетонной смесью за счет теплообменных процессов с арматурой и опалубкой:

Dt_т.о. = t_б.н – t_н.в), ^оС

Dt_т.о= ×

×(45,6-(-10)) = 4,31ºС

где С_i , g_i , d_i – соответственно удельная теплоемкость (кДж/кг· ^°С), плотность (кг/м³) и толщина (м) слоев опалубки: сталь 2 мм, минеральная вата 40 мм, фанера 3 мм (приложение 4); С_А – удельная теплоемкость стали, кДж/кг·^оС; р – удельный расход арматуры в бетоне (принят равным 200 кг/м³); t_{н. в.}– температура наружного воздуха, °С.

6. По формуле (1.8) определяем потери температуры бетонной смеси в процессе укладки в опалубку:

Dt_укл = = = 2,08 ºС

где τ_укл – время укладки бетонной смеси (принимаем равной 12 мин); К_укл = 0,003 – коэффициент потерь температуры бетонной смеси при укладке в опалубку (принимается в зависимости от толщины конструкции).

7. Температура разогрева бетонной смеси составит:

t_р = t _б.н. + ∆t_т.о + ∆t _укл = 45,6 + 4,31 +2,08 = 52,0 ºС

8. Для разогрева бетона принимаем бадью емкостью 1,2 м³ (приложение 12). Конструирование бадьи выполняется по формулам (1.15):

а) расстояние между электродами: В_эл= = = 0,28 м

б) расстояние от борта бадьи до крайнего электрода:

В_о = = = 0,16 м

в) расстояние от днища бадьи до электродов:

а = 0,52·В_эл = 0,52·0,28 = 0,15 м

г) минимальная площадь одного электрода определяется по формуле:

S_эл. = = 0,71 м²

где V_ем. – объем разогреваемой в емкости порции бетонной смеси, м³;

n – количество электродов.

С учетом габаритных размеров бадьи и минимальной площади одного электрода назначаются длина электрода 2,4 м, ширина – 0,75 м.

9. Электрическая мощность, требуемая при разогреве бетона в бадье, формула (1.17):

= = 315,7 кВт

где U – рабочее напряжение, 380В; ρ_min = 7 Ом·м – минимальное удельное электрическое сопротивление бетона на цементе Ангарского завода (приложение 8).

10. Продолжительность разогрева порции бетона в бадье до расчетной температуры, формула (1.18):

τ _р = =

= = 7,8 мин

где С_б = 1,05 кДж/ кг·^оС – удельная теплоемкость бетона,; γ_б =2400 кг/м³ – плотность бетона; V_ем =1,2 м³ – объем разогретой порции бетона (объем бадьи); t_p= 52 ^оС– температура разогрева бетонной смеси; t_o = 10 ^оС – температура доставленной на площадку бетонной смеси.

11. Максимальная сила тока для выбора типа и сечения подводящих кабелей, формула (1.19):

= = 480 А

Приложение 16