Выдерживание бетона методом термоса

Метод термоса, наиболее простой и экономичный, нашел широкое распро­странение при бетонировании самых раз­личных конструкций.

Сущность выдерживания бетона по методу термоса состоит в следующем. Доставленную на площадку бетонную смесь температурой 25...45°С уклады­вают в опалубку. При большей темпера­туре подогрева бетонная смесь во вре­мя транспортирования быстро загусте­вает. Сразу после окончания бетониро­вания все открытые поверхности кон­струкции укрывают слоем теплоизоля­ционного материала. Изолированный от холодного воздуха бетон твердеет за счет тепла, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении, а также тепла, выделяемого в процессе экзотер­мической реакции твердения цементного теста.

Количество тепла, получаемое бето­ном от указанных двух источников, лег­ко подсчитать. По этой величине расче-

том подбирают слой утеплителя, тепло­изоляционные характеристики которого обеспечили бы в условиях, намечаемых прогнозом среднесуточных температур, выдерживание бетона при положитель­ной температуре до достижения им проч­ности критической или проектной, до­пускающей распалубливание.

Не все конструкции можно выдержи­вать методом термоса. Более всего он подходит для массивных конструкций с относительно небольшой площадью ох­лаждения .

Степень массивности конструкции оп­ределяют модулем поверхности, харак­теризующимся отношением площади ох­лаждаемых наружных поверхностей F, м², к объему уложенного бетона V, м³:

M_n = SF/V. (VII. 13)

Для колонн и балок величина М_п равна отношению их периметра к пло­щади поперечного сечения.

Если бетонная смесь приготовлена на портландцементах средней активности, методом термоса можно выдерживать бетон в конструкции с модулем поверх­ности до 8. Однако зимой эффективней применять высокоактивные быстротвер-деющие цементы, а также вводить в обычные цементы химические добавки — ускорители твердения. Это дает воз­можность применять метод термоса для конструкций с модулем поверхности 10...15.

Проектированию термосного выдержи­вания бетона предшествует теплотех­нический расчет. Количество тепла в бетоне должно соответствовать его рас­ходу (теплопотерям) при остывании за время т, в течение которого обеспечива­ется сохранение положительной темпе­ратуры в бетоне для достижения им требуемой прочности.

Продолжительность остывания бето­на т от начальной температуры до ко­нечной в конструкциях с модулем по­верхности М_п > 3 * определяют по фор­муле Б. Г. Скрамтаева:

* Для конструкций с М_п < 3 режим тер­мосного выдерживания рассчитывают по методу В. С. Лукьянова.

где с — удельная теплоемкость бетона, кДж/(кг • °С); у — плотность бетона, кг/м³; ^б.н — начальная температура бе­тона после укладки, °С; t₆,_K —■ тем­пература бетона к концу остывания (для бетонов без противоморозных добавок ее рекомендуется принимать не ниже +5 °С); q — тепловыделение 1 кг це­мента за время остывания бетона; Ц—■ расход цемента в бетоне, кг/м³; k — коэффициент теплопередачи опалубки для укрытия неопалубленных поверх­ностей, Вт/(м² • °С); fe.cp — средняя тем­пература бетона за время его остыва­ния, °С; /„.„ — температура наружно­го воздуха (средняя за время остыва­ния бетона), °С.

Коэффициент теплопередачи опалуб­ки или укрытия неопалубленных по­верхностей

где а„ — коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности ограждения, Вт/(м² • °С). При скорости ветра 1; 5 и 15 м/с значения а_п равны соответст­венно 6,79; 22,9 и 37,2, Вт/(м² • °С); 8_t — толщина каждого слоя ограждения, м; Х_с — коэффициент теплопроводности ма­териала каждого слоя ограждения, Вт/(м² • °С).

Для определения средней температу­ры бетона за время остывания пользу­ются эмпирической зависимостью

По приведенным формулам прибли­женно рассчитывают охлаждение бе­тонной конструкции в такой последова­тельности. На основе прогноза погоды или по таблицам расчетных температур наружного воздуха для зимнего периода на территории СССР по месяцам уста­навливают ожидаемый температурный режим наружного воздуха t_n._B, при котором будет выдерживаться бетон. Определив модуль поверхности, выби­рают наиболее подходящий способ тер­мосного выдерживания. Далее, пользуясь формулой (VI 1.16), вычисляют среднюю температуру бетона fe.cp за время остывания.

По справке бетонного завода уста­навливают, какой температуры товар­ную бетонную смесь в данных условиях он может поставлять и экзотермические характеристики цемента q. По фор­муле (VI 1.8) определяют теплопотери в пути и при перегрузках; вычисляют начальную температуру укладываемого бетона с учетом потерь тепла, идущего на нагрев арматуры и опалубки fe._H-По заданной прочности к концу выдер­живания устанавливают продолжитель­ность остывания бетона от fe._H ДО /а.к-

После этого приступают к расчету требуемых теплоизоляционных харак­теристик материалов укрытия, варьируя при этом рядом исходных данных — зна­чение начальной температуры fc._H, со­держание цемента и его свойства, сроки выдерживания бетона и т. д. Из урав­нения теплового баланса вычисляют ко­эффициент теплопередачи ограждения бе­тонной поверхности. Например, исходя из формулы (VI 1.15), для бетона плот­ностью 2400 кг/м³

Если для обеспечения срока выдер­живания бетона одной опалубки недо­статочно, расчетами подбирают слои ук­рытия.

Рассмотренный метод расчета прост и пригоден для прогнозирования дли­тельности остывания бетона, когда не требуется большой точности. Этот же метод, уточненный С. А. Мироновым, позволяет учитывать потери тепла на нагревание опалубки и арматуры, а так­же на излучение тепла с поверхности опалубки. Для аналогичных целей мож­но пользоваться номограммами и таб­лицами, данные для которых подготов­лены на ЭВМ.

В качестве утеплителей применяют доски с прокладкой толя, доски и фа­неру с прокладкой пенопласта, картон, опилки, шлаковату и др. Предпочтение отдают тюфякам, покрытым с двух сто­рон непродуваемым, водоотталкиваю­щим материалом.

Конструкции, имеющие сечения раз­личной толщины, тонкие элементы, уг­лы и другие быстро остывающие части,

следует утеплять особенно тщательно. Поверхность забетонированных блоков в местах примыкания к свежеуложен-ному бетону утепляют на ширину 1... ...1,5 м. Опалубку и теплозащитный слой снимают, когда бетон в наружных слоях остынет до 0 °С.