Технология монолитного и приобъектного бетонирования

     При разработке технологии зимнего бетонирования  следует прежде всего выбрать  способ выдерживания бетона. Для обеспечения необходимых свойств бетона (морозостойкости, водонепроницаемости и др.) приходится прибегать либо к приготовлению бетона из подогретых материалов, чтобы обеспечить ему положительную температуру при укладке в конструкцию, либо к защите бетона, уже уложенного в конструкцию, от мороза теплоодеждой, либо к дополнительному обогреву его электричеством, паром и теплым воздухом, либо к укладке бетона с противоморозными добавками.

     В общем случае выбор метода зимнего  бетонирования зависит от размеров и назначения конструкции, от возможности изготовления их на заводах или полигонах, от ожидаемых наружных температур, применяемых цементов, наличия на строительстве источников тепла, химических добавок, теплоодежд и т.д.

1. Подбор  конструкции опалубки

     На  строй площадке производится бетонирование  фундаментов из бетона С^20/25 на портландцементе ЦЕМ-I 52,5Н с расходом стали 122 кг/м , при температуре наружного воздуха -22°С, при скорости ветра 5 м/с. Температура бетонной смеси в момент укладки в опалубку t₆.H.=30°C, габаритные размеры: фундамента указаны на рисунке 7.

     

     Рисунок 7 – Фундамент ФБ11-1

     Расчет  производим следующим образом.

     Определяем объем бетона в конструкции по формуле:

     V = 3*3,6*0,3+2,7*2,1*0,3+1,8*1,2*0,3+1,2*1,2*1,5=7,749 м³

     Затем определяем поверхность охлаждения конструкции:

     F=3*3,6*2+0,3*3,6*2+3*0,3*2+2,7*0,3*2+2,1*0,3*2+1,8*0,3*2+1,2*0,3*2+0,3*1,2*2+1,2*1,5*4+1,2*1,2=37,44 м²

     По [3, ф.4] находим модуль поверхности  конструкции:

      м^–1

     По [3, формула 5] 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'_6n=(1,047*2400*30 + 0,48*122*(-22))/(1,047*2400 + 0,48*122) =28,82 °С.

       Согласно графикам набора прочности  бетона при различной температуре  на рисунке 1 [3], находим среднюю  температуру твердения бетона t₆._cp., равную 15°С, при которой в течении суток бетон конструкции приобретает 70% прочности от марочной.

     По  формуле 6 [3] определяем коэффициент  теплоотдачи опалубки:

     

       кДж/(м²*ч*⁰С)=

     =0,715Вт/(м²*С)

     По  таблице 4 приложения [3] назначаем (ориентировочно) конструкции опалубки, состоящую  из доски толщиной 25 мм, слоя пенополистиролатолщиной 30 мм и слоя фанеры толщиной 4 мм, которые имеют при нормальной влажности и температуры равной 0°С расчетные физические показатели, приведенные в таблице 5 приложения 1 [3].

     Таблица 1 - Тип опалубки 

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

     С_{пенопласт}=1,26кДж/(кг • °С); б_{пенопласт}=0,03м; Y_{пенопласт}=75 кг/м³.

     С_доска=2,52кДж/(кг • °С); б_доска=0,025м; Y_доска=550 кг/м³.

     F_фанера=40,67 м²; F_{пенопласт}=40,45 м²; F_доска=38,8 м²;

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

     

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

     

       кДж/(м²*ч*⁰С)=

     =0,49 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 =4,25°С:

     Дерево:

      =0,17•(l+0,0025•4,25)=0,172 Вт/(м°С).

     минвата:

      =0,044•(l+0,0025•4,25)=0,044 Вт/(м°С).

     фанера:

      =0,17•(l+0,0025•4,25)=0,172Вт/(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 =75 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= = 6сут.

     Продолжительность остывания конструкции составила 6 суток, что удовлетворяет условию задачи. В итоге расчета установлено, что конструкция опалубки должна состоять из сосновой доски толщиной 25 мм, слоя пенопласта толщиной 75 мм и фанеры толщиной 4 мм. 

2. Проектирование  состава бетона (с  противоморозными добавками)

     Различают номинальный лабораторный состав бетона, рассчитанный для сухих материалов, и производственно-полевой — для материалов в естественно-влажном состоянии. Лабораторный состав бетона определяют расчетно-экспериментальным методом, для чего вначале рассчитывают ориентировочный состав бетона, а затем уточняют его по результатам пробных замесов и испытаний контрольных образцов.

     Исходные  данные для проектирования состава  бетонной смеси:

     Тяжелый бетон класса С^20/25; ; ;

     Портландцемент: ЦЕМ I 42,5Н; ; . 

     Песок:Мк=2; ; ; .

     Щебень: ; ; ;

     Качество  заполнителей: среднее;

     Химическая  добавка: противоморозная - поташ и замедлитель схватывания - СДБ.

1. Определение водоцементного отношения:

      ;

     где А₁– коэффициент учитывающий качество материалов, равный 0,6;

     R_б- предел прочности бетона на сжатие.

     

2. Определение расхода воды:

     Расход  воды назначаем в зависимости  от жёсткости бетонной смеси и  от наибольшей крупности щебня.

     В=155 л/м³.

3. Определение расхода цемента:

      кг/м³.

4. Сумма заполнителей на 1 м³ бетонной смеси определяется по формуле:

     П + Щ = 2400 – (Ц + В),

     где:  П – песок, кг;

     Щ – щебень, кг;

     2400 – принятая плотность бетонной  смеси, кг/м³;

     Ц – цемент, кг;

     В – вода, кг.

     П + Щ = 2400 – (352,3 +155)=1893,

5. Определяется расход песка на 1 м³ бетонной смеси:

     П = (П + Щ)*r,

     где: r – доля песка в сумме заполнителей назначается по таблице 2 в зависимости от расхода цемента.

     Таблица 2 – Доля заполнителей в зависимости от расхода цемента

 
     

6. Определение количества песка в 1 м³ бетонной смеси: 
   Долю песка в соответствии с таблицей 2 принимаем 0,42 
   Песок = 1893*0,42 = 795 кг
7. Определение количества щебня в 1 м³ бетонной смеси: 
   1893-816 = 1098 кг
8. В результате проведенных расчетов получен следующий номинальный состав бетона:

Цемент         352,3 кг/м³;