— расчетная температура наружного воздуха

= –15°С;

Необходимо сравнить полученные данные при двух возможных вариантах:

1. В случае отогрева основания перед укладкой бетонной смеси её начальная температура составит 35 °С.

2. В случае если прогреть основание не представляется возможным необходимо увеличить начальную температуру до 46 °С.

Вариант 1:

По формуле 5[3] вычисляем температуру бетона с учетом нагрева арматуры

где С₂ - удельная теплоемкость арматуры, кДж/(кг • °С); Р₂ - расход арматуры, кг/м³. Значение С₂ берется из приложения 1 табл.5 [3], С₂=0,48 кДж/(кг • °С),

t'₆_n=(1,047*2400*35 + 0,48*35*(-15))/(1,047*2400 + 0,48*35) =34,67 °С.

Согласно графикам набора прочности бетона при различной температуре на рисунке 1 [3], находим среднюю температуру твердения бетона t₆._cp., равную 20°С, при которой в течении суток бетон конструкции приобретает 40% прочности от марочной.

По формуле 6 [3] определяем коэффициент теплоотдачи опалубки:

кДж/(м²*ч*⁰С)=

=2,5 Вт/(м²*С)

Определяем удельный тепловой поток через опалубку по формуле (7) [3]:

Вт/м²

По графику рис.2 [3] определяем коэффициент теплопередачи конвекции при скорости ветра, равной 5м/с, а_к=21,5 Вт/(м • °С). Коэффициент теплоотдачи излучения а_л=0. По формуле (8) [3] находим заданную температуру на наружной стороне опалубки.

⁰С

По [3] формуле (10) определяем температуру нагрева опалубки:

⁰С

По [3] формуле (11) определяем количество тепла, идущее на нагрев опалубки:

Дж

где Cj, Fj,бj, Yi - соответственно удельная теплоемкость, площадь, толщина, объемная масса материала опалубки. Значения 1 и 4 берутся из приложения 1 рисунок 1 [3]

С_фанера= 2,52 кДж/(кг • °С); б_фанера= 0,004м; Y_фанера=600 кг/м³.

С_{мв маты}=1,26 кДж/(кг • °С); б_{мв маты}=0,03м; Y_{мв маты}=100 кг/м³.

С_металл=0,48кДж/(кг • °С); б_металл=0,003м; Y_металл=7800 кг/м³.

По формуле (12) [3] находим температуру бетона с учетом потерь тепла, затраченных на нагрев арматуры и опалубки

Согласно расчёту по ТКП 45-5.03-21-2006 t_бн=31^оС.

Значение коэффициентов теплоотдачи опалубки уточняем по формуле (13) [3]:

кДж/(м²*ч*⁰С)=

=2,1 Вт/м^{2 0}С

В связи с тем, что найденный коэффициент теплоотдачи опалубки отличается от ранее полученного, для принятой ранее конструкции опалубки рассчитываем требуемую толщину слоя теплоизоляции (минваты). Для этой цели определяем коэффициент теплопроводности материалов опалубки, нагретых до t^p_on =12,8°С:

Сталь:

=0,17•(l+0,0025•12,8)=0,175 Вт/(м°С).

минвата:

=0,05•( l+0,0025•12,8)=0,052 Вт/(м°С).

фанера:

=0,17•( l+0,0025•12,8)=0,175 Вт/(м°С).

Находим толщину теплоизоляции по формуле (15) [3]:

где

из и

- коэффициент теплопроводности соответственно теплоизоляции и составляющих материалов опалубки при ton, Вт/(м-°С)

м =5 мм

По [3] формуле (16) уточняем удельный тепловой поток, теряемый бетоном через опалубку:

Вт/м²

Окончательно определяем температуру наружной поверхности опалубки по формуле (17) [3]:

⁰С

Определяем температуру бетона к концу выдерживания по формуле (19)[3]:

⁰С

Продолжительность остывания бетона окончательно проверяем по формуле (20) [3]:

ч=

=1,97сут.Согласно расчёту по ТКП 45-5.03-21-2006

2сут.

Продолжительность остывания конструкции составила 2 суток, что удовлетворяет условию задачи. В итоге расчета установлено, что конструкция опалубки должна состоять из стали толщиной 3 мм, минеральных матов толщиной 5 мм и фанеры толщиной 4 мм.

Вариант 2:

В случае если прогреть основание не представляется возможным необходимо увеличить начальную температуру до 46°С:

По формуле 5 [3] вычисляем температуру бетона с учетом нагрева арматуры

t'₆_n=(1,047*2400*46 + 0,48*35*(-15))/(1,047*2400 + 0,48*35) =45,6 °С.

По формуле 6 [3] определяем коэффициент теплоотдачи опалубки:

Проверим условие выполнения этой формулы:

Следовательно, данный вариант не может быть проверен с помощью этого метода.

Вывод: Рассмотренные методы имеют свои преимущества и недостатки. Так, способ расчёта по ТКП позволяет учесть снижение температуры бетонной смеси при подаче, укладке и уплотнении в опалубке и выполнении финишных работ и вести расчёт в зависимости от возможности разогрева площадки или повышения температуры бетонной смеси. Однако проверочный расчёт по ТР 80-98 указал на существенный недостаток предыдущего: расчёт по ТКП не учитывает толщину теплоизоляционного слоя, так в первом варианте расчёта толщина слоя минватных матов оказалась завышена на 50мм, что учитывая даже малый фронт работ приведёт к большим убыткам.

В качестве решения данной проблемы предлагаю вести расчёт начальной температуры бетонной смеси по способу, описанному в ТКП, а толщину теплоизоляционного слоя проверять по способу предлагаемому в ТР 80-98. Это незначительно увеличит сроки разработки и денежные затраты на стадии разработки проектно-сметной документации, но позволит избежать неоправданных материальных затрат.

Приложение А

Литература

1 А. А. Кольгин, Ф. Г. Сулейманов. Лабораторный практикум по технологии бетонных и железобетонных изделий. М. : 1994

2 Технология монолитного и приобъектного бетонирования / О.Е. Пантюхов, Т.В. Яшина – Гомель :БелГУТ, 2009. – 98с.

3 Сергеева О.Г. «Производство работ в зимних условиях» Часть 1. Гомель: БелИИЖТ, 1981 – 35 с.

4 Бороздин И.Г. Технико- экономическое обоснование выбора монтажных кранов и приспособлений. - М.: Стройиздат, 1973.- 175 с.

5 СТБ 1182-99 «Бетоны. Правила подбора состава». Мн., 2000 г.

6 ЕНиР. Сборник Е4. Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций. Вып. 1. Здания и промышленные сооружения / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1987 – 64 с.

7 ТР 80-98 «Технические рекомендации по технологии бетонирования безобогревным способом монолитных конструкций с применением термоса и ускоренного термоса». М., 1998

8 ТР 95.14-01 «Технологический регламент возведения фундаментов»

9 ТТК 4.01.01.61 «Типовая технологическая карта на бетонные и железобетонные работы (монолитный бетон) устройство столбчатых монолитных железобетонных фундаментов объемом 5, 10, 25 м3 и более под стальные колонны одноэтажных промышленных зданий с использованием разборно-переставной мелкощитовой опалубки». М., 1989.

10 ТКП 45-5.03-21-2006 «Бетонные работы при отрицательных температурах воздуха. Правила производства».

Технология монолитного и приобъектного бетонирования (стр. 8 из 8)

Приложение А

Литература