Выбор опалубки и определение параметров бетонирования при зимних условиях.

     Условием задания определено производство бетонных работ в зимних условиях, что требует применения специальных методов бетонирования. Наиболее простой и экономичный – метод термоса. Целью метода является набор бетоном критической прочности (см. табл.2.17 приложения 2). Суть метода: подогретая бетонная смесь укладывается в опалубку и за время остывания до температуры замерзания воды набирает заданную прочность (не ниже критической). После чего конструкция распалубливается. Задачей расчета параметров метода термоса является определение параметров бетонирования и необходимого коэффициента теплопередачи опалубки, позволяющих обеспечить набор прочности бетона к концу остывания, и выбор соответствующей конструкции опалубки. Применение метода термоса рекомендуется для конструкций с модулем поверхности не более 10 м^-1. При этом учитывается технология укладки бетонной смеси: фундаменты высотой до 3 м бетонируются на всю высоту конструкции за один раз, фундаменты высотой свыше 3 м во избежании выдавливания смеси через открытые поверхности могут бетонироваться последовательно ступенями. При этом ранее забетонированная ступень выдерживается термосом до набора распалубочной (критической) прочности. Параметры утепления опалубки рассчитываются по ступени с наибольшим модулем поверхности и применяются для всей конструкции. Для примера расчета примем двухступенчатый фундамент: размеры первой ступени 2,5х2,5х0,5 м, наружные размеры подколонника (со стаканом) 1,5х1,5х1,2 м, глубина стакана 0,8 м, среднее сечение стакана 0,6х0,5 м. Полная высота фундамента составляет 1,7 м – бетонируем за один прием на всю высоту. Расчет ведется в следующей последовательности:

1. Определяется объем бетона конструкции:

V=2,5х2,5х0,5+1,2х1,5х1,5-0,6х0,5х0,8=5,585 м³;

2. Рассчитывается площадь поверхности теплоотдачи конструкции (при этом не учитывается площадь контакта конструкции с основанием – площадь подошвы фундамента): F=2,5х0,5х4+1,5х1,2х4+2,5х2,5+0,8х(0,6+0,5)х2=20,21 м²;

3. Находится модуль поверхности конструкции: М_п=F/V=20,21/5,585=3,62 (м^-1)

4. Определяется средняя температура бетона за время остывания:

,

где t_б.к – конечная температура бетона к концу остывания (t_б.к=0^оС, если не используются добавки, понижающие температуру замерзания воды);

t_б.н= t_н-Dt – температура бетона после укладки в опалубку,

где t_н – начальная температура бетона, при отгрузке с бетонорастворного узла t_н=25…45 ^оС, при форсированном разогреве на строительной площадке t_н=60…70 ^оС;

Dt – потери температуры при укладке бетонной смеси, выгрузке и уплотнении, принимаются в зависимости от ветровых условий равными: +5 ^оС – при ветре 0…5 м/с, +7 ^оС – при ветре 5…10 м/с, +10 ^оС – при ветре 10…15 м/с.

В примере поставка товарного бетона осуществляется с БРУ, отпускная температура – 45 ^оС

5. Определяется время набора прочности бетона (табл. 2.16 приложения 2) в зависимости от класса применяемого бетона и марки цемента. В нашем случае применяется бетон В15 на портландцементе М300. Время набора критической прочности, равной 40% - трое суток или 72 часа.

6. Находим необходимый коэффициент теплопередачи опалубки:

,

где a - поправочный коэффициент на силу ветра и другие условия производства работ (см. табл. 2.19 приложения 2);

С_б =1,05 кДж/кг^оС – удельная теплоемкость тяжелого конструкционного бетона;

g_б =2400 кг/м³ – плотность тяжелого конструкционного бетона;

Ц – расход цемента на 1 м³ бетонной смеси (принимается в пределах 250…400 кг/ м³;

Э – тепловыделение цемента за время остывания бетона (см. табл. 2.18 приложения 2);

t_н.в. – заданная температура наружного воздуха (в примере -10^оС);

7. С полученным расчетным коэффициентом теплопередачи сравнивают коэффициент теплопередачи опалубки К_оп (см. табл. 2.19 приложения 2) который должен удовлетворять условию: К³К_оп. В нашем примере подойдут не утепленные опалубочные щиты из доски толщиной 25 мм (К_оп=2,44 Вт/м^2оС) или иные с К_оп<4,94 Вт/м^2оС. Кроме того предусматривается укрытие не опалубленных поверхностей утеплителем с К³К_оп (табл. 2.20 приложения 2).