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:

t =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 = l ^· (1 / к - 0,05).

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

к = 2500 (t_н-t_к) + ЦDЭ / [ tМ (t_с-t_вс) ].

Продолжительность охлаждения бетона t =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.

Средняя температура бетона за время охлаждения для

М =12,1>12 - t_с =36/4=9 ^оС.

Тепловыделение шлакопортландцемента DЭ М400 за 28 суток твердения равно 251 кДж/кг (Приложение 2). Коэффициент теплопередачи

к =[2500 ^· (36-0)+300 ^· 251]/672 ^· 12,1 ^· (9-(-40))=0,41 кДж/(ч ^· м^{2 ·} К)=

=0,11 Вт/(м^{2 ·} К)

Толщина теплоизоляции из опилок:

h = 0,1 ^· (1 / 0,11 - 0,05)=0,9 м=90 см.

Задача 6.

Определить расход электроэнергии, необходимый для подогрева бетонной смеси плотностью 2300 кг/м³ в прогоне, размером 0,5´0,5´4 м от 5 ^оС до 85 ^оС.

Решение.

Количество теплоты, необходимое для подогрева бетона

Q=Vr c_б(t_к-t_н), (3.4)

где Q - количество теплоты, кДж;

V - объем бетонной смеси, м³,

c_б - удельная теплоемкость бетонной смеси, ориентировочно принимаемая равной 1,05 кДж/(кг ^·К);

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

 

Объем бетонной смеси в прогоне:

V = 0,5 ^· 0,5 ^· 4=1 м³.

 

Требуемое количество теплоты:

Q =1 ^· 2300 ^· 1,05 (85-5)=193200 кДж

 

Т.к. 1 кВт^·ч =3600 кДж расход электроэнергии на подогрев бетонной смеси составит:

W =193200/3600=53,6 кВт ^· ч.

Свойства бетона

Задача 7.

Для тяжелого бетона с пределом прочности при сжатии 20 МПа оценить призменную прочность, предел прочности на растяжение при изгибе, предел прочности при осевом растяжении, прочность сцепления бетона с арматурой.

 

Решение.

Определение призменной прочности и прочности на растяжение при изгибе проводят на образцах бетона размерами 100´100´400, 150´150´600, 200´200´800 мм. Оценить призменную прочность, исходя из предела прочности бетона при сжатии, можно по формуле Гвоздева

 

R_пр =[(130+ R_сж)/(145+3 R_сж)]^· R_сж (3.5)

R_пр =[(130+20)/(145+3^·20)]^·20=14,6 МПа.

Предел прочности на растяжение при изгибе ориентировочно можно вычислить по формуле ЦНИИСК

R_ри =1,25 R_пр (3.6) R_ри =1,25^·14,6=18,3 МПа.

Прочность бетона на осевое растяжение определяют испытанием образцов- восьмерок, изготовленных в специальных формах. Зная прочность бетона при сжатии, по уравнению Фере можно рассчитать предел прочности при осевом растяжении

_________

R_ри =0,05 (³Ö100 R_сж ²) (3.7)

 

________

R_ри =0,05 (³Ö100 ^·20²)=1,7МПа.

 

Прочность сцепления бетона с арматурой составляет 15 -20 % от предела прочности при сжатии, т.е. в интервале:

R_ар =0,15 R_сж ¸0,2 R_сж (3.8)

 

Для бетона М200 прочность сцепления составит:

R_ар =0,15 R_сж ¸0,2 R_сж =0,15 ^· 20 ¸ 0,2 ^· 20= 3 ¸ 4 МПа.

Приложение 1

Ориентировочный расход воды на 1 м³ бетонной смеси

Жесткость, с	Подвижность, см	Расход воды, л/м3, при крупности заполнителя, мм
гравия	щебня
>31 30 - 21 20 - 11 10 - 5 - - - -	- - - - 1- 4 5 - 9 10 - 15 16 - 20

Приложение 2

Экзотермия цемента

Вид цемента	Марка цемента	Тепловыделение цемента, кДж/кг, при продолжительности твердения в нормальных условиях
3 суток	7 суток	28 суток
Портландцемент     Быстротвердеющий портландцемент Шлакопортландцемент   Пуццолановый портландцемент Глиноземистый цемент

 

Рекомендуемая литература

1. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. - М.:Строй-

издат, 1986 - 688 с.

2. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы. - М.: АСВ, 1996. - 496 с.

3. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М.: Высшая школа, 1987. - 415 с.

4. Баженов В.К. Методика решения задач по строительным материалам. - М.: 1978. - 44 с.

5. Попов Л.Н. Лабораторный контроль строительных материалов и изделий. - М.: Стройиздат, 1986.- 349 с.

6. Попов Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и

изделий. - М.: Высшая школа, 1984.- с.