Страница 6: ТР 80-98. Технические рекомендации по технологии бетонирования безобогревным способом монолитных конструкций с применением термоса и ускоренного термоса (30106)

Приложение 2

ТАБЛИЧНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА ВЫДЕРЖИВАНИЯ БЕТОНА И ВЫБОР ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ КОНСТРУКЦИЙ РАЗЛИЧНОЙ МАССИВНОСТИ

Метод расчета позволяет решать задачу термосного выдерживания бетонов марок 200, 300 и 400 на портландцементах марок 400 и 500, а также бетона марки 300 на шлакопортландцементе марки 400 для конструкций с 2 ?? Мп ?? 10.

Расчет выдерживания бетона основан на использовании таблиц основных параметров (табл. 18 - 20), вспомогательной таблицы 16, а также номограммы (рис. 9).

Таблицы основных параметров получены расчетным способом (по методу В.С. Лукьянова) для тел классической формы (неограниченный цилиндр, неограниченная пластина, шар). Однако в представленном варианте таблиц геометрия конструкции в явном виде не фигурирует, а учитывается при подсчете модуля поверхности, что позволяет сократить их объем.

В случае несоответствия формы бетонируемой конструкции ни одному из перечисленных классических тел необходимо воспользоваться методами приведения тел произвольной формы к телам классической формы (табл. 21). Для этого по сочетанию реальных размеров необходимо определить, к какой группе перечисленных в табл. 21 тел относится данная конструкция.

К телам типа пластины относятся все изделия, у которых два измерения из трех в 5 - 6 раз превышают третье. К телам типа цилиндр относятся все изделия, у которых одно измерение «бесконечно большое», а два других конечны.

К телам типа «шар» относятся все изделия, у которых все три размера близки по величине.

Конструкции особо сложной формы следует рассматривать как состоящие из простейших элементов.

Рис. 9. Номограмма для определения термического сопротивления теплоотдаче опалубки в зависимости от расчетной скорости ветра и термических сопротивлений слоев опалубки соответствующих толщин и коэффициентов теплопроводности.

Приведение тел произвольной формы к телам классической формы заключается в расчете по реальным размерам тела произвольной формы модуля поверхности соответствующего классического тела, определении по полученному модулю поверхности (в сочетании с другими известными параметрами) по табл. 18 - 20 полного термического сопротивления опалубки и перемножения его значения на коэффициент формы (коэффициент L табл. 21). Для тел классической формы коэффициент L = l.

В случае, если рассматриваемая конструкция по сочетанию своих размеров не может быть непосредственно отнесена ни к одной из перечисленных в табл. 21 групп тел, необходимо подсчитать модуль ее поверхности по всем трем приведенным в табл. 21 формулам и выбрать максимальное значение. При этом при производстве работ необходим более строгий термометрический контроль за выдерживанием бетона и соблюдением условий распалубки таких конструкций (см. п. 1.12.).

Рекомендуемый порядок расчета термосного выдерживания бетона следующий:

а) по геометрии и реальным размерам конструкции определяется, к какой группе тел она относится;

б) по табл. 21 подсчитывается модуль поверхности;

в) в зависимости от типа и марки цемента и требуемой конечной относительной прочности выбирается одна из табл. 18 - 20;

г) по найденной таблице и известным параметрам определяется величина полного термосопротивления опалубки Rт (м2·°С/Вт) - верхняя строка, температура окончания выдерживания бетона (tбk) - средняя строка и время выдерживания (??) - нижняя строка;

д) по формулам табл. 21 подсчитывается коэффициент формы L для группы, принятой в подпункте «а»;

е) определяется расчетное значение полного термосопротивления

R1 = Rт·L

ж) по номограмме рис. 9 (нижняя кривая) в зависимости от расчетной скорости ветра определяется сопротивление теплоотдаче Rн (м2·°С/Вт) в окружающую среду;

з) определяется суммарное сопротивление собственно опалубки и тепловой изоляции Rиз:

Rоп + Rиз = R1-Rн

и) по табл. 16 выбирается конструкция опалубки и тип засыпки для открытых поверхностей;

к) для материалов, выбранных в подпункте «и», выбирается значение коэффициентов теплопроводности λ (Вт/м2·°С);

л) по номограмме рис. 9 по известным коэффициентам теплопроводности подбираются толщины опалубки и изоляции таким образом, чтобы соответствующие им значения термосопротивлений в сумме дали величину Rоп + Rиз, найденную в подпункте «з».

Аналогично подбирается толщина засыпки.

Примеры ориентировочных расчетов

1. Необходимо определить принципиальную возможность выдерживания бетона марки 300 на шлакопортландцементе марки 400 (расход цемента 400 кг/м3) при температуре наружного воздуха -30 °С в конструкции колонны с металлической обечайкой диаметром 1 м и высотой 5 м. Температура уложенной бетонной смеси может быть обеспечена 25 °С.

Расчет. Конструкция соответствует II группе табл. 21 (цилиндр):

= 4 м-1

Для получения 40, 70 и 100 % от R28 по табл. 20, 20а и 20б соответственно имеем:

RT40 = 0,53 м2·°С/Вт; RT70 = 1 м2·°С/Вт; RT100 = 2,37 м2·°С/Вт

??40 = 77 ч; ??70 = 174 ч; ??100 = 404 ч.

Для изоляции типа шлаковаты толщина слоев в м составит:

δ40 = RT40·λш = 0,53·0,058 = 0,0308;

δ70 = RT70·λш = 1·0,058 = 0,058;

δ100 = RT100·λш = 2,37·0,058 = 0,13746;

Из анализа полученных величин, видимо, следует, что термосный метод при заданных условиях может быть рекомендован для получения 40 и 70 %-ной прочности от марки.

2. Какую прочность и в какие сроки можно получить при термосном выдерживании бетона марки 200 на портландцементе марки 400 при следующих условиях:

расход цемента - 230 кг/м3;

конструкция - колонна 0,354??0,354??3 м;

район строительства - Москва;

период строительства - декабрь.

Расчет. Длина колонны превышает два других размера более чем в шесть раз, следовательно, ее можно отнести к группе цилиндров:

= 10 м-1

Расчетная температура наружного воздуха -19,1 °С.

Для портландцемента марки 400 по табл. 18 и 18а при расходе цемента 226 кг/м3 основные параметры будут иметь следующие значения:

для получения 40 % от R28:

RT40 = 0,815 м2·°С/Вт; tбк = 5 °C; ??40 = 47,5 ч

для получения 70 % от R28:

RТ70 = 1,91 м2·°С/Вт; tбк = 5 °С; ??70 = 122 ч.

Выдерживание при заданных условиях до получения 100 % от R28 не рекомендуется.

Пересчет полученных значений термосопротивлений на условные толщины изоляции (например, шлаковаты) показывает реальную возможность осуществления этих режимов выдерживания:

δ40 = 0,815·0,058 = 0,04727 м;

δ70 = 1,91·0,058 = 0,11078 м.

Уточненный вариант расчета (условия соответствуют предыдущей задаче).

Необходимо определить величину тепловой изоляции и время выдерживания бетона колонны сечением 0,354??0,354 м, длиной 3 м до приобретения 40 %-ной прочности от R28 при ведении работ в Москве в декабре.

Бетон марки 200 на портландцементе марки 400, расход цемента - 230 кг/м3 бетона. Температура бетонной смеси при укладке - 25 °С.

1. Поскольку длина колонны превышает два других размера более чем в шесть раз, рассчитываем ее как бесконечный цилиндр.

2. Расчетная температура воздуха по табл. 3 составляет -19,1 °С, расчетная скорость ветра - 4,9 м/с.

3. По табл. 18 находим полное термическое сопротивление опалубки RТ = 0,815 м2·°С/Вт и время выдерживания бетона в конструкции (до момента распалубки) - 47,5 ч.

4. Коэффициент формы по табл. 21 равен:

= 1,13.

5. Расчетное значение полного термического сопротивления (с учетом коэффициента формы) равно:

R1 = RтL2 = 0,815·1,13 = 0,921 м2·°С/Вт.

6. По номограмме рис. 9 для скорости ветра 4,9 м/с находим сопротивление теплоотдаче Rн = 0,049 м2·°С/Вт.

7. Термическое сопротивление опалубки с изоляцией равно:

Rоп + Rиз = R1-Rн = 0,921-0,049 = 0,872 м2·°С/Вт.

8. Выбираем по табл. 16 конструкцию опалубки: доска-пенопласт-фанера.

9. Находим коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов: λд, λл, λф.

10. По номограмме рис. 9 при найденных значениях коэффициентов теплопроводности подбираем соответствующие толщины слоев.

Если принять толщину доски δд = 0,025 м, фанеры δф = 0,005 м, а пенопласта δп = 0,033 м, имеем:

Rд + Rп + Rф = 0,145 + 0,71 + 0,0234 = 0,878 м2·°С/Вт,

что соответствует с некоторым запасом величине, полученной в п. 7 настоящего расчета.

В таблицах 18 - 20б для каждого расхода цемента приведены значения трех параметров:

верхняя строка - термическое сопротивление опалубки, м2·°С/Вт;

средняя строка - температура окончания выдерживания бетона, °С;

нижняя строка - время выдерживания, ч.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕРМОСНОГО ВЫДЕРЖИВАНИЯ БЕТОНА

Таблица 18

Портландцемент 400, конечная прочность 40 % от R28