3.2 Твердение бетона

Нормальной температурой твердения бетона условно считается 15- 20 ^оС. При понижении температуры скорость твердения уменьшается, а при температуре ниже 0 ^оС твердение практически прекращается. Твердение бетона в зимних условиях часто обеспечивают, применяя способ термоса и электроподогрев бетонной смеси.

Задача №4.

Определить продолжительность охлаждения до 0 ^оС бетона в прогоне размером 0,60,812 м при температуре окружающего воздуха -10 ^оС. Бетон находится в опалубке из 2 слоев сосновых досок толщиной 25 мм с 10-ти см слоем опилок между ними. Коэффициент теплопроводности сосны 0,175 Вт/(м^К), коэффициент теплопроводности опилок 0,1 Вт/(м^К). Температура свежеуложенного бетона 40 ^оС. Расход портландцемента М500 в бетоне составляет 280 кг/м³. До замерзания прочность бетона должна соответствовать 7-суточной прочности при твердении в нормальных условиях.

Решение.

По уравнению теплового баланса Б.Г. Скрамтаева продолжительность охлаждения

 =2500(t_н-t_к) + ЦЭ/ кМ(t_с-t_вс), (3.1)

где  - время охлаждения бетона, ч;

t_н;t_к - начальная и конечная температура бетона, ^оС;

Ц - расход цемента в бетоне, кг/м³;

Э - тепловыделение цемента за определенный срок твердения, кДж/кг;

к - коэффициент теплопередачи от бетона через опалубку в

окружающую среду, кДж/(ч^м^2К);

М - модуль поверхности конструкции, м^-1;

t_с - средняя температура бетона за все время охлаждения, ^оС;

t_вс - средняя температура наружного воздуха за все время

охлаждения бетона, ^оС.

Тепловыделение цемента Э за определенный срок твердения принимается по таблице (Приложение 2) в зависимости от вида и марки цемента. Тепловыделение портландцемента М500 за 7 суток твердения при нормальных условиях равно 272 кДж/кг.

Коэффициент теплопередачи к вычисляется по формуле

_n

к= 1 / 0,05+ (h_i/_i), (3.2)

ⁱ⁼¹

где h_i - толщина каждого слоя теплоизоляции, м;

_i - коэффициент теплопроводности каждого слоя, кДж/(ч^м^К).

Коэффициент теплопередачи для трехслойной опалубки из 2-х слоев сосновых досок и засыпки опилками составит

к= 1 / 0,05+ (0,025/0,175 +0,1/0,1 +0,025/0,175)=

=0,75 Вт/(м^2К)= 2,70 кДж/(ч ^м^{2 }К)

1 Вт/(м²_*К)=1Дж/(с^м^2К)= 3,6 кДж/(ч ^м^{2 }К)

Модуль поверхности конструкции

М=F / V, (3.3)

где F - поверхность охлаждения конструкции;

V - объем конструкции, м³.

Пусть охлаждение бетонного прогона происходит через все грани, тогда

М= 2^(0,8^0,6+0,6^12+0,8^12)/(0,6^0,8^12)=6.

Средняя температура охлаждения бетона принимается в зависимости от модуля поверхности конструкции:

для М8 - t_с= t_н/2;

для 8 М12 - t_с= t_н/3;

для М12 - t_с= t_н/4.

Для М=6 - t_с=40/2=20^оС.

Средняя температура наружного воздуха t_вс за время охлаждения бетона принимается по прогнозу погоды. Для данного случая по условиям задачи t_вс= -10^оС.

Подставляя в формулу Скрамтаева все известные величины, вычисляем продолжительность охлаждения бетона:

 =2500 ^(40-0) + 280^272 /2,70^6^(20-(-10)) =362,5 ч 15 суток

Задача №5.

Определить толщину теплоизоляции из древесных опилок, обеспечивающую твердение бетонной стойки железобетонного каркаса размером 0,30,44,8 м в течение 28 суток до замерзания при температуре наружного воздуха - 40 ^оС. Температура свежеуложенного бетона равна 35 ^оС. Расход шлакопортландцемента М400 в бетоне составляет 300 кг/м³. Коэффициент теплопроводности древесных опилок равен 0,1 Вт/(м^К). Температуру замерзания бетона принять 0^оС.

Решение.

Из формулы (3.2) определения коэффициента теплопередачи толщина слоя теплоизоляции:

h = ^ (1 / к - 0,05).

Из уравнения теплового баланса Б.Г. Скрамтаева (3.1) коэффициент теплопередачи:

к =2500(t_н-t_к) + ЦЭ/ М (t_с-t_вс) .

Продолжительность охлаждения бетона =28^24=672 ч.

Модуль поверхности (3.3) бетонной стойки:

М=F / V= 2 (0,3^0,4+0,3^4,8+0,4^4,8)/(0,3^0,4^4,8)=12,1 м^-1.