Расчет теплового баланса бетонной смеси

Кафедра «ТПГС»

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1

Область применения опускных колодцев.

Опускной колодец — пустотелая (полая) конструкция-оболочка, погружаемая в грунт. Такая конструкция применяется для строительства заглублённых в грунт сооружений (иногда называемых опускными), а также для устройства опор (фундаментов) глубокого заложения, которые передают давление на нижние слои грунта, обладающие большей прочностью. Также опускные колодцы могут являться фундаментами опор железнодорожных мостов в случае их возведения в дисперсных грунтах.

Изготавливаются преимущественно из бетона или железобетона (как монолитного, так и сборного), в редких случаях — из стали.

Технология впервые была описана в американском штате Аризона в октябре 1908 года^[

Опускной колодец применяется в том случае, если грунты, обладающие достаточной для реализации конкретного проекта несущей способностью, расположены на глубине более 5-8 метров; тем не менее, при глубине, превышающей 20-25 метров (особенно в случае водонасыщенных грунтов), их применение не рекомендуется. Как правило, диаметр опускного колодца не превышает 80 метров, в большинстве случаев он меньше. Иногда во внутренней полости крупных опускных колодцев возводятся специальные разделительные перегородки, создающие в ней своего рода отсеки, — это делается с целью обеспечения жёсткости.

В зависимости от конкретного типа грунта технология возведения опускных колодцев имеет свои особенности. Например, в песках и малосвязных грунтах для их устройства применяются виброустановки, а в глинистых грунтах — так называемые тиксотропные рубашки (нагнетание глинистого раствора между стенкой колодца и окружающим грунтом, выполняющего роль «смазки» и впоследствии, после добавления в него цемента, затвердевающего). Технология возведения опускного колодца в железнодорожном строительстве также имеет отличия от «традиционной».

Главным достоинством опускных колодцев в качестве фундаментов является отсутствие необходимости в каком-либо сложном оборудовании для их возведения. Тем не менее, подобный способ устройства фундаментов имеет и множество недостатков — одним из главных является риск его отклонения от вертикальной оси при погружении, который устраняется дополнительной пригрузкой колодца сверху или же односторонним подмывом грунта снизу. К другим недостаткам относятся большой объём кладки и повышенная сложность (в ряде случаев невозможность) возведения подобных фундаментов в скальных и водонасыщенных грунтах: в первом случае из-за неровной поверхности, во втором — из-за часто большого количества всевозможных препятствий при опускании, таких как валуны.

Расчет теплового баланса бетонной смеси.

Для приготовления бетонной смеси в зимнее время используют подогретую воду и оттаявшие или даже подогретые заполнители. Если допускает тепловой баланс бетонной смеси, сухие заполнители, не содержащие наледи, могут загружаться в смеситель в неподогретом состоянии.

На выходе из смесителя температура бетонной смеси должна быть: при использовании портландцемента, шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента марок ниже марки 600 - 35°С, портландцемента марки 600 и выше, а также быстротвердеющего - 30°С, глиноземистого - 25°С. Время транспортировки разогретой бетонной смеси и ее укладки в конструкцию не должно превышать времени до начала схватывания бетона.

Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или прогрева должна быть не ниже 5°С при применении бетона с противоморозными добавками и 2°С при тепловой обработке бетона. При применении метода термоса температуру определяют расчетом. Укладку бетонной смеси ведут непрерывно, а при неизбежных перерывах бетон укрывают или утепляют и обогревают поверхность.

При выдерживании бетона в тепляках температура воздуха, соприкасающегося с бетоном, должна быть не ниже 5°С.

Прочность бетона без противоморозных добавок к моменту замерзания (или охлаждения ниже расчетной температуры) должна составлять не менее 50, 40 и 30% проектной для бетонов классов соответственно В12,5; В15-В22.5 и В30-В40, а для конструкций, подвергающихся после окончания выдерживания попеременному замораживанию и оттаиванию и преднапряженных, - 80% независимо от проектной марки.

При использовании противоморозных добавок прочность бетона к моменту охлаждения до расчетной может составлять 30, 25 и 20% проектной для бетонов классов соответственно В15, В22,5 и В30.

В зимнее время конструкции, с которых снята опалубка, укрывают, если разница температур поверхности бетона и воздуха превышает 25°С.

Бетонные работы в вечномерзлых грунтах должны производиться в соответствии с мерзлотогрунтовыми условиями, а также с учетом влияния на остывание надземной части забетонированной конструкции жестких температурно-ветровых условий. Особые требования к бетонированию в этих грунтах не распространяются на конструкции, для которых предусматривается оттаивание основания в период эксплуатации сооружений, а также при бетонировании на непросадочных скальных и сыпучемерзлых грунтах.

Подбирая состав бетона, необходимо учитывать влияние на активность цемента и других составляющих бетона сезонности их завоза и длительности хранения на складах.

В мерзлых грунтах к производству бетонных работ приступают, когда мерзлотогрунтовые условия основания соответствуют указанным в проекте. Подготовленное под бетонирование основание летом защищают от оттаивания, зимой - от промерзания.

Температура бетонной смеси, укладываемой непосредственно на мерзлое основание, не должна превышать 10°С, она определяется теплотехническим расчетом, не допускающим оттаивания грунтов.

Если необходимо укладывать бетонную смесь с температурой выше 10°С при выдерживании по способу термоса или применении электропрогрева, между грунтом и бетоном устраивают термоизоляционную подушку из слоя песка, имеющего положительную температуру. Песок уплотняют и промораживают, после чего на него укладывают верхний слой песка или другого материала, гидроизоляцию и бетонную смесь. Толщина теплоизоляционной подушки устанавливается проектом производства работ.

Чтобы ускорить твердение бетона, укладываемого в распор с вечномерзлым грунтом, применяют ускорители твердения и противоморозные добавки. Количество добавок не должно вызывать размораживания грунта.

При устройстве гидроизоляции или использовании опалубки, исключающих проникновение солей из бетона в вечномерзлый грунт, допускается применение бетонов с повышенным содержанием противоморозных добавок.

Чтобы получить проектную прочность бетона в 28-суточном возрасте при электротермообработке бетонов без добавок-ускорителей твердения, проектный класс бетона должен быть повышен с В12,5; В15; В22,5 соответственно, до В20; В22,5; В35. При необходимости достижения бетоном проектной прочности не ранее 180-суточного срока повышать проектный класс нет необходимости.

Если конструкции рассчитаны на передачу нагрузки на вечномерзлый грунт за счет смерзания бетона с грунтом, применение бетонов с противоморозными добавками сверх пределов, вызывающих размораживание грунта, не допускается.

3. Виды арок и их технические параметры.