Блог о ремонте Строительство

Модуль поверхности бетона: определение, примеры расчета.

Что это за параметр - модуль поверхности? Нам предстоит познакомиться с новым для себя понятием и изучить методы расчета его значений для настоящих конструкций. Помимо этого, мы затронем базы зимнего бетонирования и влияние модуля поверхности на используемые наряду с этим способы проведения работ.

Тема статьи непосредственно связана с зимним бетонированием.

Что это такое

Определение

Совершенное время для цементных работ на открытом воздухе - теплый сезон. Увы, не всегда имеется возможность дождаться весны: во многих случаях монолитное строительство осуществляется и при отрицательных температурах.

Помимо этого: в ряде регионов страны теплый сезон просто-напросто через чур мал. В Якутске, к примеру, среднемесячная температура выше нуля только пять месяцев в году.

При бетонировании в холод главная неприятность - разрешить бетону набрать прочность до начала кристаллизации воды в нем. Главные способы ее решения сводятся к теплоизоляции опалубки либо подогреву уложенной смеси. Наряду с этим выбор конкретного решения определяется в первую очередь тем, как быстро форма с бетоном будет остывать.

Скорость же, с которой определенная конструкция будет терять тепло, определяется отношением площади ее охлаждаемой поверхности к объему.

Практический вывод: медленнее всего будет остывать идеальный шар.

Модуль поверхности цементной конструкции - это, фактически, и имеется отношение ее охлаждаемой площади к внутреннему объему. Формула модуля поверхности бетона предельно несложна: Мп = S/V, где Мп - модуль поверхности; S - площадь поверхности конструкции, контактирующая с холодным воздухом, грунтом либо охлажденными ниже нуля другими элементами конструкции; V - полный количество монолита.

Потому, что в числителе формулы значение указывается в квадратных метрах (м2), а в знаменателе - в кубических (м3), искомый параметр будет измеряться в необычных единицах, обрисовываемых как 1/м, либо м^-1.

Принципиальный момент: потому, что процесс комплекта бетоном прочности фактически заканчивается при охлаждении до 0 градусов (температуры кристаллизации воды), охлаждаемыми считаются только те части поверхности монолита, каковые контактируют с более холодным воздухом, основанием либо конструктивными элементами.

При укладке бетона на непромерзший грунт нижняя поверхность фундамента исключается из расчетов.

Примеры расчета

Давайте вычислим интересующий нас параметр для плитного фундамента размером 6х10 м и толщиной 0,25 м, укладываемого при отрицательной температуре окружающего воздуха на талый грунт.

  1. Разумеется, что охлаждаться будут все поверхности плиты, не считая нижней: она так как контактирует с грунтом, имеющим температуру выше нуля. Складываем их площади: (6 х 0,25) х 2 + (10 х 0,25) х 2 + 6 х 10 = 3 + 5 + 60 = 68 м2.
  2. Рассчитываем количество плиты. Он равен, как мы не забываем из школьного курса геометрии, произведению сторон прямоугольного параллелепипеда: 10 х 6 х 0,25 = 15 м3.
  3. Вычисляем модуль поверхности: 68 м2 / 15 м3 = 4,5(3) 1/м.

На практике расчеты балок, цилиндров с переходами прочих конструкций и диаметров смогут быть достаточно сложны и занимать большое время. Как и все люди, строители склонны по возможности упрощать себе жизнь; для данной цели существует пара упрощенных формул расчетов для главных конструктивных элементов.

Конструктивный элемент колонны расчета
и Формула Балки прямоугольного сечения со сторонами сечения, равными A и B Мп = 2/А + 2/В. Протяженность балки либо высота колонны не воздействует на модуль поверхности и не учитывается в расчетах.
колонны и Балки квадратного сечения со стороной сечения, равной А Мп = 4/А
Куб со стороной А Мп = 6/А. В этом случае учитываются все поверхности куба; расчет актуален для случая, в то время, когда все они охлаждаются (куб стоит на мерзлом грунте и контактирует с холодным воздухом).
Раздельно стоящий на мерзлом грунте параллелепипед со сторонами А, В и С Мп = 2/А + 2/В + 2/С
Параллелепипед со сторонами А, В и С, прилегающий одной из граней к теплому массиву Мп = 2/А + 2/В + 1/С
Цилиндр с радиусом R и высотой С Мп = 2/R + 2/С
Плита либо стенки толщиной А, охлаждаемая с обеих сторон Мп = 2/А
Наглядный пример: монолитная стена охлаждается с обеих сторон.

Что с этим делать

Итак, мы обучились вычислять некоторый параметр, который воздействует на скорость остывания массива на холоде. И как применить его в настоящем постройке?

охлаждения и Скорость нагрева

Потому, что обеспечить одновременный нагрев либо охлаждение бетона по всему объему массива нереально, любое изменение условий волей-неволей приведет к появлению дельты температур между поверхностью и ядром.

Внимание: эта дельта будет тем больше, чем более массивна конструкция. Другими словами, несложнее говоря, чем меньше отношение ее площади к объему.

Повышение перепада температур между поверхностью и ядром неизбежно приведет к росту внутренних напряжений в материале; потому, что речь заходит о бетоне, не собравшем прочность, трещины не просто вероятны - гарантированы.

Последствия быстрого охлаждения.

Выход? Он сводится к тому, дабы максимально замедлить изменение температуры поверхности массива.

Модуль поверхности Скорость трансформации температуры
Мп до 4 1/м Не больше 5 градусов/час
Мп лежит в диапазоне 5 - 10 1/м Не больше 10 градусов/час
Мп более 10 1/м Не больше 15 градусов/час

Стабильность температур при охлаждении обеспечивается, в большинстве случаев, теплоизоляцией цементного монолита; при нагреве - регулировкой мощности кабеля для бетона либо тепловой пушки.

Выбор метода поддержания температуры

Это применение взятого значения модуля поверхности имеет прямое отношение к расчету скорости нагрева/охлаждения: на базе выполненного расчета выбирается метод стабилизации температуры до комплекта бетоном прочности.

Для модуля поверхности не выше 6 достаточно так именуемого метода термоса. Форма просто-напросто как следует теплоизолируется, что значительно уменьшает теплоотдачу.

Помимо этого: в ходе гидратации (химических реакций портландцемента с водой) выделяется достаточно большое количество тепла, которое содействует саморазогреву смеси.

Для Мп в диапазоне 6 - 10 1/м вероятно пара решений:

Заливка горячим бетоном.

Полезно: стоит предостеречь от применения для данной цели солевых растворов. Их цена вправду ниже специальных синтетических добавок; но она нивелируется высоким (от 5%) содержанием соли в воде для затворения. Наряду с этим высокое содержание солей снижает итоговую прочность бетона и содействует ускоренной коррозии арматуры.

Наконец, для модуля поверхности более чем 10 единственное здравое решение - подогрев бетона греющим кабелем либо тепловыми пушками до комплекта определенного процента проектной прочности. Значение минимальной прочности до заморозки зависит от области эксплуатации и класса бетона монолита; полная инструкция по подбору значений содержится в СНиП 3.03.01-87.

Конструкция подогревается до набора полной или частичной прочности.
Конструкция, класс бетона Минимальная прочность
Монолиты, предназначенные для эксплуатации в зданий; фундаменты под промышленное оборудование, не подвергающиеся ударным нагрузкам; подземные сооружения 5 МПа
Монолитные конструкции из бетона В7,5 - В10, эксплуатирующиеся на открытом воздухе 50% марочной
Монолитные конструкции из бетона В12,5 - В25, эксплуатирующиеся на открытом воздухе 40% марочной
Монолитные конструкции из бетона В30 и выше, эксплуатирующиеся на открытом воздухе 30% марочной
Преднапряженные конструкции (изготовленные на базе растянутого армирующего каркаса из упругих сталей) 80% марочной
Конструкции, нагружаемые сразу после прогрева полной проектной нагрузкой 100% марочной

Распалубка

По окончании комплекта минимально стабилизации температуры и необходимой прочности монолита снимается опалубка и убирается теплоизоляция. Потому, что это происходит при отрицательных температурах, дельта между поверхностью бетона и окружающим воздухом также ответственна и также привязана к модулю поверхности.

С момента распалубки начинается стремительное охлаждение монолита.

Обработка зимнего бетона

В случае если по окончании комплекта полной прочности монолиты и зимний бетон из неподготовленного бетона обычной влажности обрабатываются в полной мере традиционно, то устройство и перфорация проемов в монолите до комплекта им прочности имеет свою специфику.

Несложнее говоря, не собравший марочную прочность и замерзший бетон не следует дробить перфоратором и отбойным молотком. В этом случае вероятно появление трещин.

До набора полной прочности бетон легко трескается.

Оптимальный метод устройства проемов - формирование опалубки для них еще на стадии заливки монолита. Среди другого, в этом случае вероятна полноценная анкеровка краев арматуры по краям проема. Там, где это нереально и проем нужно будет вырезать по месту, используется рифленая арматура: рифление на ее поверхности само по себе является анкером для прутка.

Полезно: для устройства отверстия (к примеру, продуха либо ввода коммуникаций в ленточном фундаменте) при его заливке своими руками достаточно заложить в опалубку асбестоцементную либо пластиковую трубу соответствующего диаметра.

На фото - простейший способ устройства продухов.

Для фактически обработки там, где без нее не обойтись, предпочтителен алмазный инструмент. Алмазное бурение отверстий в бетоне не требует применения ударного режима; как следствие - меньше возможность сколов и трещин. Резка железобетона алмазными кругами оставляет края реза идеально ровными и, что весьма комфортно, не требует смены режущего круга при резке армирования.

Смежное понятие

Несложная ассоциативная цепочка вынудит нас затронуть еще одно понятие, относящееся к цементным конструкциям. Это так называемый модуль Юнга для бетона (он же - модуль упругости либо модуль деформации).

Наглядное представление смысла термина.

Значение модуля определяется экспериментально, по итогам опробования примера, измеряется в паскалях (чаще, с учетом высоких значений, в мегапаскалях) и обозначается знаком Е. Честно говоря, данный параметр занимателен только экспертам и при малоэтажном постройке не учитывается.

Упрощенно говоря, данный параметр обрисовывает свойство материала краткосрочно деформироваться при больших нагрузках без необратимых нарушений внутренней структуры. Еще легче? Пожалуйста: чем выше модуль упругости, тем меньше возможность, что при ударе кувалдой от фундамента отколется кусок бетона.

По окончании для того чтобы определения логично высказать предположение, что модуль упругости (либо деформации) связан с прочностью на сжатие и маркой (классом) материала.

Вправду, зависимости фактически линейная.

Полная таблица значений для разных видов бетона.

Заключение

Сохраняем надежду, что не утомили читателя обилием неинтересных сухих цифр и определений. Как в большинстве случаев, дополнительную тематическую данные возможно отыскать в приложенном видео в данной статье. Удач!

Страница создана: 2017-03-10 06:10

Меню:

Рандомные ссылки этой категории: