Расчет прочности бетона в зимнее время

 

В зимних условиях при замоноличивании стыков бетоном, воспринимающим расчетные усилия, необходимо: отогреть стыкуемые поверхности до положительной температуры +5…8°С; укладывать бетонную смесь подогретой до 30…40°С, выдерживать или прогревать уложенную смесь при температуре до 45°С, пока бетон не приобретет не менее 70% проектной прочности. Поверхности стыка колонны с фундаментом можно отогревать различными способами: паром низкого давления; водой (водой заполняют полость стыка и затем нагревают ее паром, подаваемым через шланг); стержневыми электродами при токе низкого напряжения; электронагревательными приборами. При отогреве водой необходимо следить за тем, чтобы после отогрева вода была полностью удалена из полости стыка.

Бетонную смесь, укладываемую в стык, приготовляют с прогревом составляющих либо разогревают в бункерах электрическим током до 60...80°С. Наряду с прогревом и электроразогревом при температуре наружного воздуха до — 15 °С в бетонную смесь для заделки стыков можно вводить противоморозные добавки. Стыки, бетон которых не воспринимает расчетных усилий, при температуре наружного воздуха до — 15°С могут замоноличиваться бетонной смесью (раствором) только с противоморозными добавками, поскольку такая смесь твердеет и при отрицательных температурах; при этом после укладки в стык смесь прогревать не нужно, в случае резкого понижения температуры наружного воздуха достаточно применить утепленную опалубку.

В качестве противоморозных добавок рекомендуются растворы солей хлористого кальция СаС12, хлористого кальция СаС12 с поваренной солью NaCI; хлористого кальция CaCl2 с поваренной солью NaCl и хлористым аммонием NH4C1; нитрита натрия NaNО2 и др. Запрещается применение противоморозных химических добавок хлористых солей при заделке стыков с металлическими закладными частями и арматурой.

При замоноличивании стыков бетонной смесью без противоморозных добавок необходим предварительный отогрев сопрягаемых элементов стыка и прогрев бетона до приобретения им требуемой прочности; расчетные стыки, загружаемые проектной загрузкой в зимнее время, необходимо прогревать до получения 100%-ной проектной прочности бетона в стыке и до получения 70%-ной прочности в остальных случаях. Прочность бетона, приготовленного на портландцементе, в зависимости от температуры и времени прогрева ориентировочно может быть определена по графику (рис.8.1).

Пример:

Определить прочность бетона заделки в стыке колонны с фундаментом стаканного типа (рис. 8.1) при следующих условиях:

- температура наружного воздуха t_н.в. = -15°С;

- бетонная смесь приготовлена на портландцементе М400 с добавкой хлористого кальция в количестве 5 % от веса цемента;

- начальная температура бетонной смеси при укладке в стык t_б.н.=+40°С;

- конечная температура бетонной смеси t_б.к.=-10°С;

- до укладки бетонной смеси полость стыка прогревается, поверхность свежеуложенной бетонной смеси утепляется слоем опилок толщиной 15 см, весь фундамент покрывается толем.

Принимаем одностадийный режим выдерживания стыка (рис. 8.2). Экзотермию цемента не учитываем. Продолжительность стадии охлаждения составит:

,                                                  (8.1)

где К – коэффициент теплоотдачи ограждения стыка (при засыпке описками слоем 20 см К=0,7 ккал/м²∙ч∙град) -;

М_п – модуль поверхности стыка. Принимаем в расчет поверхность бетона, непосредственно соприкасающуюся с наружной средой, и условно 25 % боковой поверхности прогретой полости стыка:

,м²/м³,                                                                            (8.2)

,м²/м³,

тогда

, ч.

Рисунок 8.1 – Температурный режим выдерживания бетонной смеси в стыке стаканного типа

Определяем среднюю температуру в стыке за рассматриваемую стадию выдерживания

,                                                          (8.3)

где

,                                                                              (8.4)

                                                                                   (8.5)

Графики определения величин y=e^-x  при x=0÷5 приведены на рис. 8.2.

 

Рисунок 8.2 – Графики значений величины y=e^-x  при x=0÷5 для определения температуры бетона заделки за время остывания или нагревания

 

.

.

Отсюда

°С.

Прочность стыка в процентах в процентах от R₂₈ к концу расчетного периода выдерживания

,                                                      (8.5)

где А и В – коэффициенты (для бетона приготовленного на портладцементе М400, А=12,65 В=0,48);

n – коэффициент учитывающий прирост прочности бетона, вызываемый противоморозной добавкой. Для бетона в возрасте z₃=211/24=8,8 суток с температурой t_б.ср=6,5°С n=1,6;

z₃ – продолжительность стадии выдерживания бетона, сут;

,%,

что больше 70%, требуемых нормами для стыков, которые воспринимают расчетные усилия (не загружаемых проектной нагрузкой).

 

Таблица 8.1 – Коэффициент теплоотдачи для минеральной ваты и пенополистирола

Материал	Толщина слоя теплоизоляции, мм	Коэффициент теплоотдачи, Вт/м2∙°С
Пенополистирол	40	0,83
	50	0,68
	60	0,58
	70	0,51
	80	0,45
Минеральная вата	50	1,0
	100	0,5

 

Задание

Решить вышеприведенную задачу с измененными условиями для вариантов (табл. 8.2)

Таблица 8.2 – Исходные данные по вариантам

Вариант	Температура наружного воздуха, °С	Начальная температура бетонной смеси, °С	Параметры заделки стыка рис. 8.3	Утеплитель
1	-10	+42	а=550 мм, h1=650 мм	м.в. 50мм
2	-18	+30	а=650 мм, h1=650 мм	п.п.50 мм
3	-12	+34	а=550 мм, h1=750 мм	п.п.60 мм
4	-14	+33	а=600 мм, h1=900 мм	м.в. 100 мм
5	-15	+29	а=500 мм, h1=650 мм	п.п. 40 мм
6	-17	+38	а=650 мм, h1=900 мм	п.п. 70 мм
7	-11	+36	а=500 мм, h1=750 мм	м.в. 100 мм
8	-14	+31	а=500 мм, h1=700 мм	п.п. 80 мм
9	-12	+37	а=600 мм, h1=800 мм	п.п.50 мм
10	-19	+41	а=550 мм, h1=850 мм	м.в. 50 мм

 

Рисунок 8.3 – Схема заделки стыка стаканного типа: 1 – бетонная смесь, 2 – слой утиплителя

 

Лабораторная работа №9