Пояснительная записка ВКР (1191877), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рис. 1.1 Графики набора прочности в зависимости от срока замерзания: 1- не замороженный бетон; 2 - бетон, замороженный в возрасте 7 суток; 3 - бетон, замороженный в возрасте от 3 до 4 суток; 4 - бетон, замороженный в возрасте 1 суток.
В современном строительстве применяют комплекс методов ускорения твердения бетона при низких положительных и отрицательных температурах наружного воздуха, обеспечивающих достижение бетоном требуемых прочностных показателей, надежности и долговечности конструкций к моменту замерзания или загрузки проектной нагрузкой. Выделяют основные две группы методов зимнего бетонирования – беспрогревные и прогревные.
К беспрогревным методам относятся методы, использующие тепловую энергию, внесенную в бетонную смесь до ее приготовления и выделяемую за счет экзотермии цемента и методы понижающие температуру замерзания воды за счет применения противоморозных добавок.
К прогревным относятся методы с внесенной извне тепловой энергией – электропрогрев, индукционный, инфракрасный, паро- и воздухопрогрев и др.
В практике строительства также применяются различные комбинации указанных методов.
В диссертации рассмотрены наиболее распространенные следующие методы зимнего бетонирования:
- метод «термоса»;
- использование добавок противоморозного действия;
- инфракрасный прогрев бетона;
- использование термоматов;
- электрический прогрев бетона;
- метод греющей опалубки (термоактивная опалубка);
- индукционный нагрев.
Возможность применения тех или иных способов зимнего бетонирования в различные периоды года определяется температурой твердения бетона в установленные сроки при обеспечении критической прочности бетона к сроку их распалубки и зависит от степени массивности конструкции.
Степень массивности конструкций характеризуется модулем ее поверхности 
, который определяется по формуле [7]:
(1.1)
где F - площадь охлаждаемой поверхности конструкции, м2;
V - объем охлаждаемой поверхности конструкции, м3.
Конструкция считается массивной при 
менее 6, средней массивности при равной от 6 до 9 и ажурной при более 9.
При определении не учитывается площадь поверхностей конструкций, соприкасающихся с талым грунтом, хорошо прогретой бетонной поверхностью или каменной кладкой. Для длинномерных изделий и конструкций (колонн, балок) определяют отношением периметра их поперечного сечения к его площади.
Основным нормативным документом, в котором изложены требования к параметрам процесса прогрева бетона при низких температурах наружного воздуха, является СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции [8]. Требования к параметрам смеси и к параметрам технологического процесса бетонирования, начиная с укладки бетона и заканчивая распалубкой прогреваемой конструкции, определяемые СНиПом, приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1 - Таблица параметров бетонирования при низких температурах
| Наименование параметра | Величина параметра |
| 1.Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку к началу прогревания | Не ниже t 0C |
| 2.Температура бетонной смеси, в процессе прогрева на портландцементе | Не выше 86 0C |
| 3.Скорость подъема температуры при прогреве для модулей поверхности конструкции: М п ≤4 М п =5-10 М п >10 | Не более 5 0C/ час Не более 10 0C/ час Не более 15 0C/ час |
| 4.Минимальная прочность бетона к моменту замерзания: - конструкции, эксплуатирующиеся внутри зданий, фундаменты под оборудование без динамического воздействия, подземные конструкции; - конструкции, подвергающиеся атмосферным воздействиям, класса бетона: В 7,5 – В 10 В 12,5 – В 25 В 30 и выше - конструкции преднапряженные; - конструкции, загружаемые проектной нагрузкой сразу после прогрева | 5 МПа 50% проектной прочности 40% проектной прочности 30% проектной прочности 80% проектной прочности 100% проектной прочности |
| 5. Скорость остывания бетона после окончательной тепловой обработки конструкций с модулем поверхности М п ≤4 М п =5-10 М п >10 | По расчету Не более 5 0C/ час Не более 10 0C/ час |
При распалубке должна контролироваться разность температур наружных слоев бетона и воздуха во избежание температурных деформаций прогретой конструкции.
При модуле поверхности Мп от 2 до 5 эта разность должна быть для конструкций с коэффициентом армирования до 1 процента не более 20 градусов Цельсия, с коэффициентом армирования до 3 процентов не более 30 градусов Цельсия, с коэффициентом армирования более 3 процентов – не более 40 градусов Цельсия.
Для конструкций с модулем поверхности Мп свыше 5 разность должна быть соответственно 30, 40 и 50 градусов Цельсия [8].
1.1 Обзор методов зимнего бетонирования
Все методы зимнего бетонирования можно разделить на четыре группы:
- Беспрогревные – основаны на сохранении начального тепла, введённого в бетонную смесь при изготовлении, тепла выделяющегося в результате гидратации цемента а также тепла введённого в бетонную смесь до укладки в опалубку (метод «термоса»);
- Прогревные – основаны на введение тепла в бетон в процессе его твердения: электропрогрев (электроды, греющий провод, индукционный прогрев, термоматы), воздухопрогрев (инфракрасный);
- Методы, использующие эффект понижения температуры замерзания воды в бетоне с помощью противоморозных добавок;
- Комбинированные методы.
1.1.1 Метод «термоса»
Для достижения бетоном прочности, требуемой проектом при твердении в зимних условиях без искусственного обогрева, технологически наиболее простым и экономичным является метод «термоса», основанный на принципе использования тепла, введенного в бетон путем прогрева бетонной смеси до укладки ее в опалубку, и экзотермического тепла, выделяемого цементом в процессе твердения бетона [26]. Общий запас тепла в бетоне должен соответствовать его потерям при остывании конструкции до набора бетоном заданной прочности.
Достаточность начального запаса тепла проверяют по уравнению теплового баланса:
(1.2)
где 
- начальный запас тепла, кДж;
- количество тепла выделяемого бетоном в процессе твердения, кДж;
- количество тепла, которое будет рассеяно в окружающее пространство за время остывания, кДж [9].
Температура внутри конструкции начинает подниматься примерно от 10 до 16 часов и может достигать 60 градусов Цельсия, так как каждый килограмм цемента при гидратации выделяет 80 ккал тепла.
Продолжительность остывания бетона в значительной мере зависит от начальной температуры бетонной смеси tнач.бет. Повышение температуры бетонной смеси при ее приготовлении в зимнее время ограничено, с одной стороны, возможностями бетоносмесительных установок и, с другой стороны, необходимостью сохранения подвижности бетонной смеси до момента укладки.
С учетом потерь тепла в процессе транспортировки и укладки бетонной смеси температура ее в слое составит от плюс 10 до 12 градусов Цельсия, а иногда и ниже. Такого запаса тепла недостаточно для набора прочности в короткие сроки.
Развитием метода термоса явился электроразогрев смеси в бадье от плюс 50 до 70 градусов Цельсия перед укладкой. В этом случае важно обеспечить кратковременность прогрева, чтобы бетонная смесь резко не загустела, а это связано с необходимостью кратковременной подачи достаточно большого количества электроэнергии. Кроме того, бетонная смесь должна быть подвижной, чтобы ее удельное электрическое сопротивление было достаточно низким и подогрев мог осуществляться на приемлемом напряжении питания.
Метод «термоса» (рис 1.2) применяют при бетонировании массивных конструкций, а также в тех случаях, когда к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости. Это обусловлено тем, что применение этого метода позволяет получить наиболее благоприятный режим твердения бетона в конструкциях.
Общий запас тепла должен соответствовать его потерям при остывании конструкции (при соответствующем утеплении) до набора бетоном критической прочности. Существенную роль в термосном выдерживании бетона играет утепление конструкции путѐм использования специальной «утеплѐнной» опалубки и теплоизоляции открытых горизонтальных поверхностей.
В качестве защитных слоев паро- и теплоизоляции применяют толь, картон, фанеру, по которым могут быть уложены опилки, шлак, стекловата.
Рис. 1.2. Схема выдерживания бетона методом «термоса»: 1- опалубка, 2 - бетон, 3 - пароизоляция, 4 - теплоизоляция, 5 - температурная кривая разогрева бетона.
Опалубка может быть двойной, тогда промежутки между ее щитами засыпают опилками, шлаком или заполняют минеральной ватой, пенопластом. Опалубку из железобетонных плит утепляют с наружной стороны, навешивая на них маты. Разновидностью метода «термоса» являются тепляки – искусственные укрытия, изолирующие бетон от внешней среды и позволяющие проводить мероприятия по дополнительному прогреву воздуха. В комбинации с таким методом на практике часто применяют обогрев потоком воздуха из тепловой пушки.
Производство бетонных изделий и конструкций методом «термоса» нашло широкое применение при строительстве Магнитогорского и Нижнетагильского металлургических комбинатов, канала Москва-Волга, завода в Краматорске, Цимлянского гидроузла, Днепростроя. При сооружении объектов космодрома «Восточный» при зимнем бетонировании был применен метод «термоса» [10].
Преимущества метода «термоса»:
- низкая себестоимость;
- простой технологический процесс.
Недостатки метода «термоса»:
- неэффективность при особо низких температурах;
- невозможность использования для сложных и нетиповых конструкций;
- подходит лишь для конструкций с небольшой площадью охлаждения.
В ООО «Стройсервис» метод «термоса» нашел применение при бетонировании плитных фундаментов коттеджей, таунхаусов поселка «Бирград» (рис. 1.3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
