Форма журнала контроля температуры бетона

Форма обложки журнала

 

ЖУРНАЛ

Контроля температуры бетона

 

Производитель работ _____________________________________________________________________________________________________

 

Лаборант _________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Начат_______________________________________     Окончен_________________________________________________________________

 

 

 

Форма первой и последующих страниц журнала

Наименование бетонируемой части сооружения и конструктивных элементов

Объем бетона, м^3

Модуль поверхности, м^–1

Метод выдерживания бетона

Дата укладки

Номер температурных скважин

Данные замеров температуры бетона

Продолжительность выдерживания, ч

Число градусо­часов

Средняя температура выдерживания, °С

Маркировка контрольных образцов

Условия выдерживания образцов

Прочность образцов, МПа (кгс/см^2)

Месяц, число, время

Температура бетона, °С

Приложение Б

(справочное)

 

Пример расчета параметров транспортирования бетонной смеси

 

Б.1 Необходимо выполнить расчет температуры бетонной смеси на выходе из бетоносмесителя.

Исходные данные:

— температура бетона после укладки в опалубку t _б.н = 3 °С;

— средняя температура наружного воздуха t _н.в = –10 °С;

— расстояние транспортирования (мягкое покрытие) L = 20 км;

— объем бетона, перевозимого автобетоносмесителем,  = 4 м³;

— объем смесителя бетоносмесительного узла  = 1,5 м³;

— прием смеси (подвижность — 6–7 см) на объекте — выгрузка за два приема в поворотные бадьи; длительность ожидания на выгрузке — 8 мин;

— подача смеси в бадье краном на высоту H = 15 м;

— укладка в опалубку несущей стены с размерами в плане 7,5´0,3 м;

— уплотнение бетонной смеси производят глубинным вибратором (ИВ-47Б, d _в = 0,8 м) при высоте укладываемого слоя бетона h» 0,4 м;

— твердение бетона — электродный прогрев; электроды установлены во время производства арматурных работ, поэтому финишные работы включают заглаживание поверхности, гидро- и теплоизоляцию бетона с одновременным подключением электродов к питающей сети.

Б.2 Пооперационный график производства работ в настоящем примере опускается.

Б.3 Последовательность и результаты расчета

Б.3.1 Производительность смесителя БСУ при  (см. поз. 3 таблицы 4) и  (см. поз. 1 таб­лицы 4) определяют по формуле (4):

Б.3.2 Продолжительность приготовления и загрузки смеси определяют по формуле (3):

Б.3.3 Количество замесов для загрузки автобетоносмесителя вычисляют по формуле (6):

Б.3.4 Продолжительность загрузки смеси в автобетоносмеситель определяют по формуле (5):

Б.3.5 Продолжительность транспортирования смеси определяют по формуле (7):

Б.3.6 По формуле (8) определяют общую продолжительность транспортирования смеси с учетом ожидания при загрузке и выгрузке:

Б.3.7 Продолжительность выгрузки смеси находят по формуле (9):

Б.3.8 Относительное снижение температуры бетонной смеси при подаче к опалубке при  (поз. 3 таблицы 3) рассчитывают по формуле (11):

Б.3.9 По формуле (15) производят расчет производительности укладки и уплотнения бетона глубинным вибратором при d _в» 0,8 м, » 25 с, » 5 с:

Б.3.10 Продолжительность укладки и уплотнения бетона

t₅ = 4/0,218» 18 мин.

Б.3.11 Относительное снижение температуры на финишных работах при площади заглаживаемой гидро- и теплоизолируемой поверхности бетона  и продолжительности подключения электродов к питающей сети  находят по зависимости (16):

Б.3.12 Суммарное относительное снижение температуры на всех технологических пределах транспортирования и укладки бетона

Б.3.13 Требуемая температура бетонной смеси на выходе из смесителя по формуле (1) составит:

которая обеспечит к началу прогрева (подачи электрической энергии) свежеуложенного бетона температуру 3 °С.

Приложение В

(справочное)

 

Пример расчета параметров твердения бетона методом термоса

 

В.1 Требуется определить параметры режима твердения бетона методом термоса с предварительным разогревом бетонной смеси перед укладкой в опалубку при устройстве монолитного железобетонного фундамента для монолитной колонны с подколонником по следующим исходным данным:

— конструкция — трехступенчатый железобетонный фундамент (подошва 1,8´1,8 м, высота
и шаг ступени — 0,3 м) с подколонником (сечение 0,6´0,6 м при высоте 1,5 м) с объемом бетона
 = 2,6 м³, общей площадью поверхности

— то же, при отогреве основания, т. е. без его учета:

— бетон тяжелый класса С²⁰/₂₅, портландцемент марки 400, расход бетона — 370 кг/м³, содержание С₃А — менее 7 %;

— расход арматурной стали — 35 кг на 1 м³ бетона при коэффициенте армирования менее 1 %;

— опалубка — стальная блок-форма. На период твердения бетона укрывается стегаными минерало­ватными матами с общим коэффициентом теплопередачи = 1,27 (при скорости ветра = 5 м/с); расчетное сечение — сталь d = 3 мм, вата минеральная d = 55 мм (соответствует типу V таблицы 9). Планируемая оборачиваемость опалубки — 2 сут;

— расчетная температура наружного воздуха = –15 °С;

— предварительный разогрев бетона производят электротоком при U = 200 В в специальных поворотных бадьях. Подача к опалубке бетонной смеси выполняется краном на расстояние L = 6 м. Уплотнение осуществляют глубинным вибратором типа ИВ-47В (d _в = 0,8 м) при расчетной высоте слоя
h = 0,3 м (по высоте ступеней) и продолжительности вибрирования на одной постановке вибратора  с;

— основание — уплотненная подготовка из песчано-гравийной смеси (ПГС) при W_п» 10 %.

В.2 Расчет производят по методике раздела 6.

В.2.1 Определяют расчетное значение критической прочности бетона класса С²⁰/₂₅ *, которая, согласно таблице 2, для рассматриваемого случая должна быть не менее 40 % от проектной прочности, т. е. = 0,4 , или (при обеспеченности 0,95 и коэффициенте вариации 13,5 %)

 ³

В.2.2 Определяют среднюю температуру твердения бетона С²⁰/₂₅ по таблице 4, необходимую для обеспечения прочности = 0,4  которая при планируемой оборачиваемости 2 сут соответствует » 20 °С.

В.2.3 Определяют конечную температуру бетона к моменту снятия опалубки, которая должна обеспечивать безопасный перепад температур не более 20 °С при < 5 м^–1 в соответствии с таблицей 2.

При  температура бетона  не должна превышать 5 °С.

В.2.4 Определяют снижение температуры разогретой бетонной смеси при подаче, укладке и уплотнении в опалубке и выполнении финишных работ (укрытие гидро- и теплоизолирующим покрытием) по разделу 5.

В.2.4.1 Относительное снижение температуры смеси при подаче к опалубке определяют по формуле (11) и данным таблицы 3, поз.3:

В.2.4.2 Производительность работ по укладке и уплотнению бетона одного слоя h = 0,3 м глубинным вибратором при  рассчитывают по формуле (15):

В.2.4.3 Продолжительность укладки и уплотнения бетона ( = 2,6 м³) в конструкции определяют
по формуле (12):

В.2.4.4 По данным таблицы 3, поз.5 находят относительное снижение температуры на финишных работах при площади поверхности бетона F = 12 м²:

В.2.4.5 Суммарное относительное снижение температуры при укладке смеси составит:

В.2.4.6 Снижение температуры бетонной смеси определяют по формуле (1):

В.2.5 По формуле (19) рассчитывают температуру предварительного разогрева бетонной смеси:

В.2.6 Производят уточнение температуры разогрева бетонной смеси с учетом ее потерь на нагрев опалубки, арматуры и отогрев основания по формуле (21).

В.2.6.1 Тепловые затраты на нагрев опалубки площадью F = 12 м² (сталь d = 3 мм,   с = 0,48 кДж/(кг·°С)) с гидротеплоизолирующим покрывалом из прошивных минераловатных матов
(d = 55 мм,   с = 0,76 кДж/(кг·°С) определяют по формуле (22):

В.2.6.2 Определяют тепловые затраты на отогрев основания площадью F = 3,24 м² — подготовка из ПГС с » 10 %, средней плотностью   с» 1,15 кДж/(кг·°С) (см. таблицу 7), при отогреве на h = 0,3 м до положительной температуры (например, до = 20 °С), по формуле (23):

Q _осн = 1,15 × 1600 × (3,24 × 0,3) × [5 – (–15)] = 35 770 кДж.

В.2.6.3 По формуле (21) определяют уточненное значение температуры бетонной смеси с учетом общих тепловых потерь:

В.2.6.4 Уточненное значение температуры бетонной смеси с учетом потерь на нагрев арматуры
и опалубки (без отогрева основания) составит:

В.2.6.5 Для компенсации потерь тепла бетонной смеси на нагрев опалубки и арматуры следует увеличить температуру ее предварительного разогрева по формуле (25):

и отогреть основание перед укладкой бетона в опалубку.

В.2.6.6 Если по условиям производства работ отогреть основание не представляется возможным, температуру разогрева бетонной смеси следует увеличить:

Учитывая, что при указанном повышении температуры предварительного разогрева бетонной смеси обеспечивается условие поддержания ее средней за период твердения бетона на расчетном уровне (t _ср³ 20 °С), необходимо проверить продолжительность остывания бетона  по формуле (27) без учета экзотермии цемента [17]:

т. е.  ³ 3 сут, что больше расчетного  При этом обеспечивается температурный режим твердения бетона для достижения расчетной прочности ³ 0,4 f _ст.

В.3 При необходимости определяют возможность твердения бетона без увеличения температуры предварительного разогрева смеси. Для этого уточняют продолжительность остывания бетона в опалубке по формуле (27) и ожидаемую прочность бетона.

В.3.1 В случае если основание отогревают, а температуру разогрева (t _раз= 33 °С) бетонной смеси не увеличивают, т. е. пренебрегают потерями тепла на нагрев арматуры и опалубки, по формуле (26) рассчитывают среднюю температуру бетона:

°С.

По формуле (27) вычисляют продолжительность остывания бетона:

Условие  выполняется, что обеспечивает в период  твердение бетона при положительной температуре (выше 5 °С).

По таблице 5 путем интерполяции уточняют расчетное значение прочности бетона, обеспечиваемое за требуемое по условию время  при . Оно составляет:

%, что меньше требуемых 40 %.

Уточняем продолжительность твердения бетона при , обеспечивающую достижение требуемой критической прочности.

Прочность бетона за время твердения 3 сут при температуре  составит:

%,

тогда требуемая продолжительность выдерживания бетона до f_{с m ,кр} = 40 % составит:

В.3.2 В случае если пренебрегают общими потерями тепла на нагрев арматуры и опалубки и отогрев основания, средняя температура бетона

Продолжительность остывания бетона

В этом случае за 1 сут твердения прочность бетона достигнет примерно 14 %, т. е. требуемая прочность не будет обеспечена.

В.4 Рассмотренные варианты режимов твердения бетона характеризуются следующими параметрами.

В.4.1 При производстве работ без предварительного отогрева основания и обогрева опалубки и арматуры температура предварительного разогрева бетонной смеси перед укладкой должна быть:
 ³ 46 °С для обеспечения за 48 ч твердения прочность f_{с m} ³ 0,4 f_{с m}.

В.4.2 В случае отогрева основания, но без предварительного обогрева опалубки и арматуры
 ³ 35 °С.

В.5 В случае отогрева основания, опалубки и арматуры  ³ 33 °С.

В.6 Вариант производства работ без отогрева основания, опалубки и арматуры при разогреве бетонной смеси до  = 33 °С неприемлем, т. к. не обеспечивает достижение расчетной прочности бетона за требуемый период твердения.

В.7 Расчет энергетических затрат, параметров тока и основного оборудования для разогрева бетонной смеси при расстоянии между пластинчатыми электродами b = 0,3 м и температуре бетонной смеси к началу разогрева около 5 °С (крупность зерен заполнителя — до 20 мм), принятая продолжительность разогрева — 10 мин, напряжение U = 220 В.

В.7.1 Затраты электрической энергии на разогрев порции бетонной смеси объемом V _б = 2,6 м³ определяют по формуле (31):

— для температуры разогрева  = 46 °С при К₁ = 0,415 (см. таблицу 11)

— для температуры разогрева  ³ 35 °С при К₁ = 0,25

— для температуры разогрева  = 33 °С при К₁ = 0,22

В.7.2 Расчетные электрические параметры разогрева бетонной смеси:

— максимальная удельная мощность для разогрева по формуле (32)

— требуемую мощность трансформатора определяют по формуле (33):

— максимальную силу тока для выбора (или оценки применимости) типа и сечения подводящих кабелей определяют по формуле (34):

В.8 В случае использования добавок — ускорителей твердения бетона рассмотренная методика расчета изменится в следующем.

В.8.1 При сохранении значения требуемой прочности бетона  и средней температуры его твердения, равной принятой  уточняют продолжительность выдерживания бетона в опалубке  путем интерполяции данных таблицы 5, с учетом повышения темпа роста прочности бетона с ускорителем твердения (см. таблицу 6).

Так, в случае применения добавки (например, Na₂SO₄ — 1 % от массы цемента) относительная прочность бетона возрастает:

— за 24 ч      — 23 ´ 1,6» 36 %;

—   “ 48 ч     — 40 ´ 1,4» 56 %.

Тогда интервал времени  за которое относительная прочность будет соответствовать 40 % от  будет равен:

В.8.2 При сохранении значения требуемой прочности бетона с добавкой на уровне  
и продолжительности выдерживания его в опалубке  = 48 ч, уточняют необходимую среднюю температуру бетона

С учетом данных таблиц 5 и 6 определяют, что за 48 ч твердения бетона с добавкой в опалубке относительная прочность возрастает:

— при  = 10 °С     — 25 ´ 1,4» 35 %,

—    “  = 20 °С     — 40 ´ 1,4» 56 %.

Тогда средняя температура при твердении бетона, которая обеспечит относительную прочность
40 % от  за 48 ч:

Полученные по В.8.1 или В.8.2 данные вводят в расчет, который в остальном осуществляют по приведенной ранее методике.

 

Приложение Г

(справочное)

 

Пример расчета параметров электродного прогрева бетона

 

Г.1 Требуется определить параметры режима твердения бетона монолитной железобетонной несущей внутренней стены здания при электродном прогреве по следующим исходным данным:

— конструкция стены (захватка): длина L = 6,0 м, высота Н = 3,2 м, толщина В= 0,25 м; объем бетона V _б= 4,8 м³; модуль поверхности М_п= 7,1 м^–1; степень (коэффициент) армирования — менее1 %;

— опалубка МОДОСТР-КОМБИ с палубой из водостойкой ламинированной фанеры толщиной
d = 12 мм, плотностью r = 700 кг/м³; расчетный коэффициент теплопередачи К_т» 7,0 Вт/(м²·°С) при скорости ветра v _max= 5 м/с;

— бетон тяжелый класса С¹⁶/₂₀ на портландцементе марки 400 (С₃А < 7 %) 2 группы по эффективности пропаривания;

— температура бетона к началу прогрева t _б.н = 3 °С;

— температура наружного воздуха t _н.в = –10 °С;

— требуемая по проектной документации распалубочная прочность бетона — не менее 70 % от проектной (f_{c m ,расп} ³ 70 % f_{c m});

— планируемый период твердения бетона в опалубке — 2 сут;

— используют электроды диаметром d = 6 мм, которые устанавливают в процессе армирования конструкции с токоизоляцией от арматуры.

Г.2 Расчет выполняют по методике раздела 8.

Г.2.1 Требуемая распалубочная прочность бетона по проектной документации f_{c m ,расп} ³ 70 % f_{c m}, что превышает минимально необходимое значение критической прочности.

Контролируемое значение прочности бетона класса С¹⁶/₂₀ (при обеспеченности 0,95 и коэффициенте вариации 13,5 %) к моменту распалубки

f_{c m ,расп} ³ 0,7 · 20/0,7786 ³ 18 МПа.

Г.2.2 Определяют температуру прогрева бетона.

Учитывая, что требуемый оборот опалубки — 2 сут, по данным таблицы 18 принимают температуру прогрева t _п = 50 °С как обеспечивающую за 48 ч прочность бетона на уровне 75 % от проектной.

Г.2.3 Рассчитывают время подъема температуры t_под до 50 °С, приняв скорость ее подъема
v _t = 10 °С/ч при М_п = 7,1 м^–1, по формуле (52):

Г.2.4 Определяют продолжительность изотермического прогрева t_избетона, интерполируя данные таблицы 18, с учетом t _п = 50 °C и f_{c m ,расп}»70 % f_{c m}.

Продолжительность изотермического прогрева

Г.2.5 Определяют температуру бетона при распалубке t _расп, при которой обеспечивается безопасный перепад температуры  между ним и наружным воздухом при t _н.в = –10 °С.

Безопасный перепад температуры по таблице 2 при коэффициенте армирования 0,92 % (ме­нее 1 %) и модуле поверхности М_п > 7,1 м^–1 (более М_п = 5 м^–1) должен быть не более 30 °С.

По формуле (56) в рассматриваемом случае (М_п = 7,1 м^–1; v _mах = 5 м/с) перепад температуры

Для дальнейшего расчета принимаем меньшее значение  = 18 °С.

Тогда требуемая (рекомендуемая) температура бетона при распалубке

t _расп = –10 + 18 = 8 °С.

Г.2.6 Определяют продолжительность остывания бетона  приняв допустимую скорость остывания v _ост = 5 °С/ч для М_п = 7,1 м^–1, по формуле (54):

 

Г.2.7 Определяют общую продолжительность выдерживания бетона в опалубке  по формуле (59):

Таким образом, режим твердения (прогрева) бетона включает подъем температуры, изотермичес­кий прогрев и остывание конструкции в соотношении 4,7 + 33,6 + 8,4 ч при общей продолжитель­ности около 47 ч, что удовлетворяет заданию расчета.

Г.2.8 Определяют соответствие расчетной продолжительности остывания конструкции условиям производства работ.

Для этого определяют значение ожидаемой средней температуры бетона по формуле (58):

Тогда  при К_т= 7,0 Вт/(м²·С) по формуле (27):

Поскольку продолжительность естественного остывания бетона с учетом D t» 18 °С в опалубке превышает расчетную по режиму твердения  = 8,4 ч), определяют продолжительность естественного остывания бетона в опалубке до допускаемого значения температуры бетона при перепаде температуры

Тогда:

t _расп = –10 + 30 = 20 °С,

И в этом случае продолжительность естественного остывания бетона в опалубке несколько превышает расчетную, что свидетельствует о возможной деструкции (появление трещин) бетона из-за превышения температурного перепада со средой.

Для обеспечения надлежащих условий распалубки, безопасной для структуры бетона, следует за 6–8 ч до нее (после отключения подачи электроэнергии на электроды) перевести конструкцию в режим охлаждения. В рассматриваемом случае достаточно отсоединить опалубку от поверхности бетона (ослабив крепежные элементы) и, не снимая гидро- и теплоизоляции с неопалубленной поверх­ности, дать остыть в течение расчетного времени (не превышая скорость охлаждения бетона 5 °С/ч).

Г.2.9 Определяют требуемую удельную мощность на подъем температуры бетона (в рассматриваемом случае — железобетона) по формуле (61) при удельной теплоемкости фанерной палубы опалубки
с _оп = 2,3 кДж/(кг·°С), плотности кг/м³ и толщине d = 0,012 м:

Г.2.10 Определяют схему и шаг расстановки электродов.

Г.2.10.1 Вариант 1. Определяют шаг b расстановки электродов диаметром d = 0,006 м в один ряд по оси конструкции стены толщиной В= 0,25 м и длиной L = 6 м.

Например, принимают шаг электродов кратным b = 0,25 м (23 электрода по длине конструкции).

Определяют удельную мощность Р _уд принятой схемы расстановки электродов (см. рисунок 1е) по формуле (50) для расчетного напряжения U = 80 В, расчетного электрического сопротивления бетона R _б = 8 Ом·м; подключение электродов к трем фазам (z = 1,5):

Удельная мощность принятой схемы расстановки электродов не обеспечивает условие
Р _уд³

Г.2.10.2 Вариант 2. Изменяют шаг расстановки электродов до b = 150 мм (0,15 м).

Тогда

В этом случае Р _уд> и есть возможность увеличить расстояние между электродами.

Путем дальнейшего подбора устанавливают, что при принятых параметрах прогрева расстояние между электродами, расположенными в вертикальной плоскости по оси конструкции стены, и примерном равенстве Р _уд»  соответствует 0,2 м. Для прогрева бетона необходимо 32 электрода
с подключением поочередно к первой (1ф), второй (2ф) и третьей (3ф) фазам.

Г.2.11 Определяют требуемую мощность для поддержания температуры при изотермическом прогреве бетона по формуле (62):

Г.2.12 Рассчитывают затраты электрической энергии на прогрев по расчетному режиму бетона захватки объемом V _б = 4,8 м³ по формуле (63):

Г.2.13 Рассчитывают параметры мощности станции (понижающего трансформатора) и параметры электрического тока для прогрева бетона.

Г.2.13.1 Требуемую мощность станции определяют по формуле (64):

Г.2.13.2 Требуемую силу тока при К = 0,75 определяют по формуле (65):

Г.2.13.3 Необходимым параметрам отвечают станции прогрева КТП-ТО 80-86, КТП-63-ОБ, понижающий трансформатор ТМОБ-63 (см. таблицу 17).

Г.2.14 В случае использования добавки — ускорителя твердения бетона рассмотренная мето­дика расчета изменяется в следующем.

Г.2.14.1 При сохранении значений требуемой прочности бетона  и продолжитель­ности планируемого твердения бетона в опалубке  уточняют температуру прогрева бетона (ее снижение) и соответствующие изменения в режиме его твердения (продолжительность подъема температуры, изотермического прогрева, остывания бетона), а также изменения в электрофизических аспектах прогрева: электрическое сопротивление бетона, расстановку электродов, удельную мощность Р _уд, снижение энергетических затрат на прогрев бетона.

Для этого по данным таблиц 5 и 6 определяют, что для рассматриваемого случая может быть принят прогрев бетона с добавкой — ускорителем твердения (например, Na₂SO₄, — 1 % от массы цемента) при температуре t _п = 30 °С, обеспечивающей за  = 48 ч твердения прочность

 от

Дальнейший расчет осуществляют по ранее изложенной методике с учетом соответствующих изменений, например:

1)

2) продолжительность изотермического прогрева составит:

3) продолжительность остывания конструкции при v _ост = 5 °С/ч и безопасном перепаде температуры D t £ 30 °С и t _н.в = –10 °С составит:

4) общая продолжительность выдерживания бетона в опалубке

5) режим твердения бетона с добавкой, включающий подъем температуры, изотермический прогрев при t _п = 30 °С, остывание — 2,7 + 41,6 + 2 ч при общей продолжительности около 46,3 ч, удовлетворяет заданию расчета.

6) учитывают повышение удельной мощности принятой схемы расстановки электродов, так как
с введением добавки, являющейся электролитом, в 2–4 раза снижается электрическое сопротивление свежеуложенного бетона; в расчете принимаем  или  и тогда

что обеспечивает условие  при шаге b = 0,25 м электродов c d = 0,006 м в один ряд по оси конструкции стены толщиной В = 0,25 м.

Последующий расчет осуществляют по приведенной ниже методике с учетом установленных изменений.

Г.2.14.2 При сохранении значения требуемой прочности бетона с добавкой на уровне  и сохранении продолжительности твердения бетона в опалубке принимают рекомендуемую для цемента 2 группы по эффективности пропаривания температуру прогрева t _п = 45 °С и осуществляют расчет режима твердения бетона и его электрофизических параметров по приведенной ранее методике с учетом следующих изменений.

Интерполяцией данных таблиц 18 и 19 определяют, что для рассматриваемого случая, т. е. t _п= 45 °С, продолжительность прогрева, обеспечивающая  может быть принята t_пр» 16 ч, так как

Дальнейший рост осуществляют по ранее изложенной методике с учетом соответствующих изменений, например:

1)