Расчет параметров инфракрасной установки для термообработки железобетонной стены, возводимой в скользящей опалубке

Исходные данные. Стена толщиной 0,16 м. Бетон объемной массы γ_б = 2400 кг/м³, удельной теплоемкости C _б = 1,05 · 10³ Дж/(кг · °С). Арматура удельной теплоемкости C _а = 0,48 × 10³ Дж/(кг · °С), расход арматуры на 1 м³ бетона 180 кг.

Стена обогревается с помощью инфракрасной установки типа «короб» толщиной h = 0,25 м под тепляком (рис. 83). Отражатель выполнен из оцинкованного железа.

Рис. 83. Схема к расчету параметров инфракрасной установки для обогрева стены, возводимой в скользящей опалубке

1 - инфракрасный излучатель; 2 - короб-отражатель; 3 - бетон

Начальная температура бетона t _н = 10 °С;

Температура изотермического прогрева на облучаемой поверхности t _и = 80 °С.

То же, на необлучаемой поверхности t _и = 60 °С.

Температура воздуха на наружных подвесных лесах t _н.в = 15 °С.

То же, на внутренних подвесных лесах t _в.в = 7 °С.

Коэффициент теплоотдачи открытой поверхности стены примем α = 20 Вт/(м² · °С).

Скорость подъема опалубки v = 2,4 м/сут = 0,1 м/ч.

Продолжительность периода разогрева τ_п = 3 ч.

То же, изотермического прогрева τ_и = 7 ч.

Ход расчета

1. Высота зоны разогрева [формула (77)]

h _п = 0,1 · 3 = 0,3 м;

высота зоны изотермического прогрева [формула (78)]

h _и = 0,1 · 7 = 0,7 м.

2. Объем прогреваемого бетона в зонах:

разогрева V ^н_б = 0,3 · 0,16 = 0,048 м³;

изотермического прогрева V ^н_б = 0,7 · 0,16 = 0,112 м³.

3. Масса арматурной стали в зонах:

разогрева m ^п_а = Δ m _а V ^п_б = 180 · 0,048 = 8,64 кг;

изотермического прогрева m ^и_б = 180 · 0,112 = 20,16 кг.

4. Средняя температура бетона в период:

разогрева [формула (69)]

изотермического прогрева [формула (70)]

5. Температура стенок установки в зонах:

разогрева [формула (71)]

изотермического прогрева [формула (72)]

6. Коэффициент теплоотдачи облучаемой поверхности [формула (68)] в зонах:

разогрева

изотермического прогрева

7. Мощность, требуемая для:

разогрева [формула (66)]

изотермического прогрева [формула (67)]

P _и = 5,95 · 0,7(80 - 15) + 20 · 0,7(70 - 7) = 1153 Вт.

8. По табл. 56 для бетона принимаем ε = 0,7.

9. Энергетическая освещенность [формула (65)] в зонах:

разогрева

изотермического прогрева

10. Зададимся следующими параметрами инфракрасной установки. Диаметр излучателей примем равным d = 18 мм, расстояния между ними S = 250 мм.

Тогда , а отношения длины (a ₁) и ширины (a ₂) к высоте h:

в зоне разогрева

в зоне изотермического прогрева

По табл. 57, используя правило интерполяции, получим:

По табл. 58 получим аналогично для зон:

разогрева φ_о-п = 0,259;

изотермического прогрева φ_о-п = 0,307.

11. По табл. 56 находим для оцинкованного железа ε₀ = 0,23.

12. По формуле (75) находим для зон:

разогрева

φ = 0,481 + [(1 - 0,23)0,481 · 0,259 - 0,121] = 0,456;

изотермического прогрева

φ = 0,481 + [(1 - 0,23)0,481 · 0,307 - 0,121] = 0,474.

13. Минимальная мощность инфракрасной установки в зонах:

разогрева

изотермического прогрева

14. Общая мощность инфракрасной установки на 1 м длины периметра сооружения составит

P ^общ_уст = P ^п_уст + P ^и_уст = 1,97 + 4,06 = 6,03 кВт.

ПРИЛОЖЕНИЕ 19

Примеры расчета толщины оттаиваемой прослойки грунта

Пример 1. Определить толщину оттаивания вечномерзлого суглинка, характеризующегося t _г = -2 °С, W = 21 %, W _н = 16 %, γ_ск = 1750 кг/м³, при бетонировании столбчатого фундамента сечением 1×1,5 м в плане и с глубиной заложения 3,5 м. Используется электропрогрев бетона на глубину 2 м. Бетон марки М200 на портландцементе марки 400. Состав бетона Ц: П: Щ = 1:2,6:3,1. Расход цемента 320 кг/м³.

γ_б = 2350 кг/м³; В / Ц = 0,6; Ц = 10 °С.

Глубина сезонного оттаивания 2 м.

По формуле (82) находим относительный радиус оттаивания

b = 1:2 = 0,5; Δ = 0,5 (2,5 - 1) = 0,75 м.

Пример 2. Определить толщину оттаивания вечномерзлого грунта в примере 1, если температура уложенного бетона равна 10 °С.

По формуле (82) находим

Δ = 0,5 (1,92 - 1) = 0,46 м.

Если использовать теплоизолирующую прослойку в виде деревянной плиты толщиной 10 см (λ = 0,35 Вт/(м · °С)), то:

при использовании электропрогрева бетона по формуле (83) получим

без использования электропрогрева

Пример 3. Определить прочность бетона в конструкции при бетонировании по способу термоса без использования добавок-ускорителей твердения. Срок выдерживания бетона 1 и 6 мес. Проектная марка бетона М200.

По табл. 62 принимаем значения технологических коэффициентов. Тогда прочность бетона в месячном возрасте составит 200 × 0,65 = 130 кгс/см², в шестимесячном - 200 · 0,75 = 150 кгс/см².

ПРИЛОЖЕНИЕ 20