Методика расчета прогрева бетона

Прогрев бетона зависит от многих параметров - температура окружающей среды, теплоизоляция, метод прогрева и т.д. Однако чтобы не испортить бетон, эти параметры нужно предварительно оценить, основываясь на расчетах. Мы предлагаем упрощенную схему действий, чтобы понять что вам нужно для прогрева. Итак,

  1. Фиксируем температуру окружающей среды Toutside, скорость ветра v
  2. Определяем модуль поверхности конструкции – отношение суммы площадей охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему, при укладке бетонной смеси на утепленное основание поверхность конструкции, соприкасающаяся с ним, в сумму площадей не входит

  1. Определяем режим прогрева – во многом он определяется модулем поверхности конструкции. Ориентировочно можно взять следующие режимы: а) разогрев и изотермический прогрев – Мп > 15 м-1; б) разогрев, изотермический прогрев и регулируемое остывание – Мп от 10 до 15 м-1; в) разогрев и регулируемое остывание – Мп от 6 до 10 м-1
  2. Максимальная допустимая скорость подъема температуры зависит от модуля поверхности и в среднем не должна превышать 10оС/ч
  3. Задаем температуру изотермического прогрева – Tp = 50 оС – 80оС. Эта температура зависит от метода прогрева. При использовании электродов температура прогрева может достигать 70 – 80оС (главное – следить за тем, чтобы не было закипания смеси), при использовании провода ПНСВ, где сила тока ограничена 15 – 20А (когда он находится в бетоне), температура задается в 50 – 60оС
  4. Определяем время разогрева, как отношение разности между заданной температурой и начальной к скорости подъема температуры
  5. Определяем время остывания по формуле (Скрамтаева-Миронова)

где C – удельная теплоемкость бетона, γ – плотность бетона, tinitial – начальная температура, q – тепловыделение цемента, w – расход цемента, K – коэффициент теплопередачи опалубочной системы, Мp – модуль поверхности, toutsideтемпература окружающей среды, <t> ‑ средняя температура

  1. По графику (см. рис внизу) интенсивности нарастания прочности бетона марки 500 определяем длительность изотермического прогрева
  2. Определяем удельную мощность изотермического прогрева

где обозначения – см выше, τp – время прогрева

  1. Определяем удельную мощность, требуемую на период разогрева

где обозначения – см. выше, индекс i относится к опалубочной системе с соответствующими значения параметров, τ – время разогрева

  1. Определяем максимальную мощность, необходимую для прогрева данной конструкции – это значение необходимо для нахождения количества трансформаторов
  2. Рассчитываем геометрические характеристики нагревательных элементов: электроды или провод ПНСВ – геометрические характеристики зависят от мощности, которая необходима для прогрева бетона. Как правило, расчет характеристик основан на уравнении теплового баланса – ток, протекающий через бетонную смесь или провод ПНСВ, нагревает окружающую среду. Для провода ПНСВ можно использовать простой закон Джоуля-Ленца, для более сложной системы, состоящей из электродов и бетонной смеси нужно решать систему уравнений
  3. Решаем численно систему уравнений Максвелла и теплопроводности для проверки выполнения условия теплового баланса, удовлетворяющего значениям потребной мощности:

  1. Повторить цикл вычислений для других значений температур и скоростей ветра

Формулы для расчета модуля поверхности

Колонны и балки прямоугольного сечения со сторонами a и b, м:

Мп = 2/а + 2/b

Для куба со стороной a, м:

Мп = 6/а

Для параллелепипеда со сторонами а, b и c, м:

отдельно стоящего:

Мп = 2/a + 2/b + 2/c

прилегающего к массиву стороной c:

Мп = 2/a + 2/b + 1/c

Для плит и стен толщиной a, м:

Мп = 2/a

Для цилиндра с радиусом R и высотой с, м:

Mп = 2/R + 2/c

Рис. 1 Детализированный график набора прочности бетона при различных температурах выдерживания бетона класса B25: а,в – на портландцеменете; б,г – на шлакопортландцементе;

Комментарии закрыты.