-
Электродный прогрев бетона
Рассчитывают параметры прогрева бетона, принимают схему расстановки и подключения электродов, выбирают соответствующее оборудование, приводят правила безопасности производства работ.
8.3.1. Определение температуры прогрева бетона
Температуру tn назначают, учитывая следующие основные факторы:
вид примененного цемента;
модуль поверхности, наличие и долю неопалубленной поверхности;
эксплуатационные требования к бетону;
значение прочности бетона к окончанию прогрева и время выдержки конструкции в опалубке (необходимое (допускаемое) по условиям производства работ).
Рекомендуемые значения tn :
до 70С для ШПЦ и ППЦ;
до 60С для ПЦ;
до 50С при наличии требований по морозостойкости (F) и водонепроницаемости (W) бетона;
до 40С при повышенных требованиях по “F” и “W”.
8.3.2. Расчет времени подъема температуры
, ч (36)
где Vt – скорость подъема температуры, С/ч (табл. 12).
Таблица 12
Значения Мn
|
4
|
4…6
|
6…10
|
>10
|
Для стыков
| РекомендуемаяVt, С/ч |
5
|
8
|
10
|
15
|
20
|
*При наличии требований по морозостойкости и водонепроницаемости бетона Vt 5С/ч.
8.3.3. Определение продолжительности выдержки бетона в опалубке.
Расчет начинают с определения требуемой распалубочной (Rрасп.) или критической прочности (Rкрит.) бетона, температуры и примерного времени его прогрева и остывания, которое устанавливают с учетом требуемой оборачиваемости опалубки.
Определяют время выдержки бетона до приобретения им заданной прочности Rрасп. или Rкрит при принятой расчетной температуре прогрева tn по данным табл. 6 или 13, либо по данным справочных пособий.
Таблица 13
Прочность бетона при различной температуре прогрева в %
от 28-суточной (для нормально-влажностных условий)
Вид цемента
|
Возраст
в часах
|
Температура изотермии, 0С
|
50
|
60
|
70
|
80
|
90
|
Портландцемент марок 400…500
|
8
|
30
|
38
|
50
|
60
|
-
|
16
|
44
|
55
|
65
|
74
|
-
|
24
|
55
|
65
|
75
|
-
|
-
|
32
|
66
|
72
|
-
|
-
|
-
|
48
|
76
|
84
|
-
|
-
|
-
|
Шлакопортландце-мент
марок 300…400
|
8
|
20
|
30
|
38
|
45
|
58
|
16
|
35
|
50
|
60
|
70
|
80
|
24
|
48
|
62
|
70
|
82
|
88
|
32
|
60
|
74
|
84
|
90
|
-
|
48
|
75
|
90
|
100
|
-
|
-
|
Рассчитывают время остывания бетона до температуры tб.к. , обеспечивающей безопасную распалубку конструкции (перепад температур между бетоном и окружающей средой по п. 8.2.2) по формуле (32).
Учитывают, что при температуре прогрева бетона tn , значение tср будет равно:
(37)
Определяют общую продолжительность выдержки бетона в опалубке
(38)
В случае, если второе слагаемое формулы (38), приведенное в скобках, имеет отрицательное значение, вполне достаточным является режим прогрева, который включает подъем температуры до расчетного значения tn и последующее остывание бетона в опалубке в течение времени . То есть, формула (38) преобразуется в вид:
, ч. (39)
Если такой режим твердения бетона, характеризующийся значительной продолжительностью, не устраивает по критерию оборачиваемости опалубки, общую продолжительность выдержки бетона в ней определяют по формуле (38), рассчитав время остывания бетона по зависимости
, ч (40)
где - температура прогрева бетона, 0С;
- скорость остывания бетона (0С/ч) для конструкций с Мп = 5…10 м-1 не более 5 0С/ч, при Мп 10 м-1 не более 10 0С/ч;
- температура бетона к началу распалубки, 0С, с учетом допускаемой разницы температур между бетоном и воздухом. Значение определяют по зависимости
, 0С . (41)
где - допускаемая разница температур между бетоном и воздухом, в указанных ранее пределах (п.8.2.2) или установленная расчетом при немедленном снятии опалубки по формуле
, 0С, (42)
и, в случае временного укрытия поверхности распалубливаемой конструкции после снятия опалубки, по формуле
, 0С, (43)
где - допускаемые деформации растяжения, принимаемые для тяжелого бетона: 0,11 мм/м, и для легкого бетона: 0,15 мм/м;
- эмпирический коэффициент, учитывающий геометрическую форму конструкций: для имеющих ребра = 132, для округлых = 380;
- максимальная скорость ветра на момент распалубки (ожидаемая по метеопрогнозу, но не менее 5 м/с);
- термическое сопротивление временного укрытия, (м2 . 0С)/Вт.
8.3.4. Расчет затрат электроэнергии на прогрев бетона
Требуемая мощность на подъеме температуры
(44)
, кВт/м3.
где - толщина (м) i-го слоя опалубки;
- удельная теплоемкость бетона и опалубки (i- относится к каждому слою многослойной опалубки) кДж/кг . м2 (см. табл.7);
- средняя плотность бетона и материалов опалубки, кг/м3;
- коэффициент теплопередачи опалубки, Вт/м2 . 0С (табл. 9).
Проверяют соответствие принятой схемы расстановки электродов конкретным условиям ведения работ, рассчитав величину удельной мощности, обеспечиваемой принятой схемой и параметрами тока при электродном прогреве. При этом необходимо, чтобы удельная мощность, обеспечиваемая принятой схемой электродного прогрева Руд , была не ниже требуемой мощности на подъеме температуры Рпод.
Удельная мощность Руд рассчитывается для схем расстановки электродов, приведенных на рис. 1, по следующим формулам
а) Руд = (45)
б); г) Руд = (46)
в) Руд = (47)
д) Руд = (48)
е) Руд = (49)
ж) Руд = (50)
где U – напряжение на электродах, В;
в – расстояние между электродами, м;
В – толщина прогреваемого слоя бетона (конструкции), м;
Rб – расчетное удельное электрическое сопротивление бетона, Ом . м;
z – коэффициент, равный при трехфазном токе 1,5, при однофазном токе 2;
а – ширина полосовых электродов, м;
d – диаметр стержневых и струнных электродов, м;
d1 – диаметр стержней арматуры, используемой в качестве фазного электрода, м.
При схеме размещения стержневых электродов в шахматном порядке с шагом «в» расчет Руд ведут по формуле схемы е).
При схеме ж) для струнных электродов расчет Руд осуществляется при использовании арматуры в качестве электрода, подключенного к фазе Ф2. Если арматура не используется в качестве электрода, то расчет Руд ведут по той же формуле при d и d1 - диаметрах струн, подключенных к разным фазам.
8.3.5. Требуемая мощность для поддержания температуры при прогреве
, кВт/м3 , (51)
8.3.6. Затраты электрической энергии на прогрев бетона
, кВт . ч. (52)
8.3.7. Выбор станции прогрева (понижающего трансформатора)
Выбирают станцию прогрева (или определяют возможность применения имеющейся) по критериям: Рном Ррасч , Iном Iрасч , при Рном (кВ А) и Iном(А) соответственно - мощность станции прогрева (понижающего трансформатора) и обеспечиваемая ей сила тока. Они должны быть не менее требуемой расчетной мощности Ррасч(кВ А) и силы тока Iрасч(А) для прогрева бетона захватки объемом Vб, м3.
Расчетную мощность определяют по формуле
Ррасч = кВ А, (53)
где Рпод – мощность, затрачиваемая при подъеме температуры, кВт/м3, рассчитанная по формуле (44);
Vб – объем бетона захватки, м3;
η·соsφ – коэффициент потерь мощности, принимаемый равным 0,9;
Кперегр– коэффициент кратковременной перегрузки, принимаемый в расчетах равным 1; допускается принимать Кперег = 1,05…1,5, если «пиковые» нагрузки не превышают 15 мин за 6 ч работы станции (трансформатора).
По формуле (53) можно посчитать объем бетона захватки, который может быть подключен к станции (трансформатору) с известной Рном, кВ А, подставив ее величину вместо Ррасч.
Расчетное значение требуемой силы тока на прогрев бетона захватки объемом Vб, м3, определяют по формуле
, А, (54)
где, - мощность, затрачиваемая при подъеме температуры, кВт/м3;
К – коэффициент, учитывающий изменение электрического сопротивления бетона при прогреве. Для бетона без добавок может быть принят К = 1…0,5. Рекомендуется в расчете принимать К = 1, а в случае применения противоморозных добавок и ускорителей твердения (сильных электролитов) – К = 1,2.
Vб – объем бетона захватки, м3;
U – напряжение на электродах, В.
-
Твердение бетона в термоактивной опалубке
Обосновывают целесообразность применения термоактивной опалубки, выбирают тип и дают эскизы основных элементов (устройств) принятого варианта, описывают порядок ведения работ. Разрабатывают (на базе данных таблиц 6, 13 и справочных данных) и приводят графики роста прочности бетона и температурного режима его прогрева.
Расчеты производят по п. 8.3 (формулы (36…44), (51, 52)) с учетом особенностей прогрева бетона в термоактивной опалубке:
допускаемые значения соответствуют до 90 0С для ШПЦ и ППЦ; до 80 0С – для ПЦ и до 70 0С при наличии требований по морозостойкости и водонепроницаемости бетона (до 40 0С при повышенных требованиях по «F» и «W»);
рекомендуемая скорость подъема температуры составляет 15; 20; 25; 30 0С/ч при модуле теплоотдающей поверхности до: 4; 6 ; 10 и более 10 соответственно и не должна быть выше 10 0С/ч при наличии требований по морозостойкости и водонепроницаемости бетона.
На основе полученных данных для термоактивной опалубки определяют удельную мощность нагревателей по зависимости
, Вт/м2 . (кВт/м2), (5)
где F – площадь термоактивных щитов опалубки для принятой захватки, м2.
При этом учитывают, что наиболее распространенные типы термоактивных опалубок характеризуются мощностью нагревателей в 200…1400 Вт/м2.
Общие затраты электрической энергии на термообработку бетона определяют по формуле (52).
9. Опалубка и опалубочные работы
Приводят данные о выбранном типе опалубки (с учетом ранее проведенных расчетов) применительно к конструктивным особенностям бетонируемого элемента здания (сооружения), погодно-климатическим условиям ведения работ.
Производят проверочный расчет опалубки по критериям прочности, жесткости и на опрокидывание для разрабатываемого варианта бетонирования; приводят эскизы расчетной схемы опалубки и свободного пролета палубы.
9.1. Методика проверочного расчета палубы опалубки
9.1.1. Максимальное удельное боковое давление бетонной смеси в статическом состоянии на опалубку
, Па, (56)
где - удельная сила тяжести (Н/м3) бетонной смеси средней плотности , при =9,80665. Значение соответствуют нормативным: тяжелый бетон – 2400 кг/м3, легкий – 1800 кг/м3 и т.д., если фактические ее значения не превышают нормативного показателя;
- расчетная высота слоя несхватившейся бетонной смеси, обладающей подвижностью и оказывающей боковое давление на опалубку:
, м, (57)
где - время схватывания бетонной смеси примененного состава в час;
- скорость бетонирования, т.е. скорость укладки смеси относительно высоты бетонируемой конструкции, м/ч.
В случае если больше, чем заданная высота опалубки , далее используют величину = ;
- коэффициент бокового давления (распора) бетонной смеси на опалубку.
Для литой бетонной смеси, т.е. при максимальной величине бокового давления, принимают по таблице 14.
Таблица 14
Коэффициент
Значения , м:
|
0,4
|
0,8
|
1,2
|
1,6
|
2,0
|
2,4
|
2,8
|
:
|
тяж.бетон
|
0,99
|
0,98
|
0,97
|
0,93
|
0,86
|
0,76
|
0,64
|
керамзитобетон
|
0,98
|
0,965
|
0,95
|
0,91
|
0,84
|
0,73
|
0,60
|
Поделитесь с Вашими друзьями: |