Пример подбора опалубки при прогреве

Рассмотрим пример определения параметров опалубки для бетона в условиях зимнего времени. Допустим, что у нас имеется бетонная конструкция размером 0,8х1,2х1,09 м. Бетон марки М200 на основе портландцемента марки М400. Расход цемента составляет 300 кг/м3, расход стали на арматуру – 150 кг/м3. Температура окружающей среды: -30оС, а скорость ветра – 15 м/сек. Бетонная смесь предварительно разогревается в бункере до температуры 75оС. К моменту остывания бетона (когда он приобретает температуру 0оС) его прочность должна составлять 70% от марочной, и время остывания не должно превышать 2 суток. Сделаем расчет опалубки для этих условий. Все основные формулы и методика изложены в статье здесь.

  1. Определяем объем бетона – произведение его линейных размеров V = 1,047 м3, рассчитываем охлаждаемую поверхность бетона – F1 = 6,29 м2 и находим модуль поверхности бетона Мп = 6 м-1
  2. Рассчитываем температуру бетона с учетом тепла необходимого для нагрева арматуры:

t’=(0,25·2400·75 – 0,115·150·30)/(0,25·2400+0,115·150) = 72оС

  1. По графику определяем среднюю температуру, необходимую для набора прочности в 70% от R28 за 2 суток tб.ср ≈ 55оС, определяем по таблице удельное тепловыделение цемента q = 65 ккал/кг и находим полное тепловыделение за счет экзотермии Qэ = 300·65 = 19500 ккал
  2. Из формулы

τ = (c1·γ1·t1+q·Ц)/(K·Мп[tб.ср-t4])

выражаем коэффициент теплопередачи опалубки K и находим его значение:

K = (0,25·2400·75+300·65)/(48·6·[55+30]) = 2,635 ккал/м2·ч·град

  1. По таблице значений коэффициента теплопередачи опалубки выбираем наиболее близкое к этому значение, например, Kтабл = 1,15 < 2,635 ккал/м2·ч·град. Однако выбранное значение обеспечивает требуемое с большим запасом и можно его несколько увеличить, чтобы сэкономить материал и уменьшить трудоемкость работ. Для этого зададим температуру на наружной поверхности опалубки t1оп к моменту начала остывания бетона: -24оС, тогда по графику определим коэффициент передачи тепла излучением опалубкой αи, который будет равен 2,5 ккал/м2·ч·град
  2. При скорости ветра, равной 15 м/сек, находим коэффициент теплопередачи конвекцией αk по графику. Значение этого коэффициента равно 37,5 ккал/м2·ч·град. Далее определяем полный коэффициент теплоотдачи опалубки αобщ = αи + αk = 40 ккал/м2·ч·град и вычисляем сопротивление теплоотдаче

Rн = 1/40 = 0,025 ккал/м2·ч·град

  1. Находим расчетное значение сопротивления теплоотдачи Rрасч = 1/2635 = 0,38 ккал/м2·ч·град и определяем термическое сопротивление материала опалубки Rоп = Rрасч – Rн = 0,38-0,025 = 0,355 м2·ч·град/ккал
  2. Вычисляем среднюю температуру материала опалубки tоп.ср = (72 – 24)/2 = 24оС
  3. Выбираем материал конструкции опалубки: доска (25 мм) из сосны – γд = 550 кг/м3, cд = 0,6 ккал/кг·град, λд = 0,15 ккал/м2·ч·град; клееная фанера (4 мм) из 4-х слоев – γф = 600 кг/м3, cф = 0,6 ккал/кг·град, λф = 0,15 ккал/м2·ч·град и слой минеральной ваты между фанерой и доской – γв = 200 кг/м3, cв = 0,18 ккал/кг·град, λв = 0,06 ккал/м2·ч·град;
  4. Вычисляем коэффициенты теплопроводности материалов опалубки по формуле:

λt = λ0·(1+0,0025·tоп.ср),

где λt – коэффициент теплопроводности при температуре t. Соответственно, для доски и клееной фанеры, мы имеем

λд = 0,15·(1+0,0025·24) = 0,159 ккал/м2·ч·град

для минеральной ваты

λв = 0,06·(1+0,0025·24) = 0,064 ккал/м2·ч·град

  1. Используя термическое сопротивление Kоп и материалы опалубки, находим толщину слоя минеральной ваты

δв =(0,355 – (0,025+0,004)/0,159)·0,064 = 11 мм

  1. Вычисляем расход каждого материала опалубки на 1 м3 бетона:

для доски pд = 0,025·550·6,5/1,047 = 85,36 кг/м3

для фанеры, толщиной 4 мм pф = 0,004·550·6,96/1,047 = 14,62 кг/м3

для ваты минеральной pв = 0,011·200·6,93/1,047 = 11,92 кг/м3

  1. По формуле

t’ =  (c1·γ1·t1+c3·p1·t4)/(c1·γ1 + c3·p1)

находим более точно значение средней температуры бетона с учетом теплопотерь на нагрев арматуры и опалубки t’ = 62,73оС и находим величину удельного теплового потока, теряемого через опалубку q = 2,635·[72,73 + 30] = 244,34 ккал/м2·ч

  1. Проверяем правильность назначенной температуры на наружной поверхности опалубки:

t1оп = t4 + q/(αи + αk) = -30 +244,34/(2,5+37,5) = -23,4оС,

что лежит в пределах погрешности в 5%. Полученное значение соответствует правильности выбора параметров опалубки.

Комментарии закрыты.