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 - tс= tн/2;
для 8 <М<12 - tс= tн/3;
для М>12 - tс= tн/4.
Для М=6 - tс=40/2=20оС.
Средняя температура наружного воздуха tвс за время охлаждения бетона принимается по прогнозу погоды. Для данного случая по условиям задачи tвс= -10оС.
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 0оС.
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(tн-tк) + ЦDЭ/ [tМ (tс-tвс) ].
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 - tс=36/4=9 оС.
Тепловыделение шлакопортландцемента DЭМ400 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·м2·К)=
=0,11 Вт/(м2·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 cб(tк-tн), (3.4)
где Q- количество теплоты, кДж;
V- объем бетонной смеси, м3,
cб- удельная теплоемкость бетонной смеси, ориентировочно принимаемая равной 1,05 кДж/(кг ·К);
tк,tн - 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
Rпр=[(130+Rсж)/(145+3Rсж)]·Rсж (3.5)
Rпр=[(130+20)/(145+3·20)]·20=14,6 МПа.
Предел прочности на растяжение при изгибе ориентировочно можно вычислить по формуле ЦНИИСК
Rри=1,25 Rпр (3.6) Rри=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
_________
Rри=0,05 (3Ö100 Rсж2) (3.7)
________
Rри=0,05 (3Ö100 ·202)=1,7МПа.
Прочность сцепления бетона с арматурой составляет 15 -20 % от предела прочности при сжатии, т.е. в интервале:
Rар=0,15Rсж¸0,2Rсж (3.8)
Для бетона М200 прочность сцепления составит:
Rар=0,15Rсж¸0,2Rсж=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.