Температура бетона при укладке: Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м? (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование – приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

• применение внутренней температуры бетона;
• дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители – до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере – использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды – для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

Оптимальная температура бетонной смеси при укладке

Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м³ (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.

Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной смеси.

Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.

Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование – приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:

• применение внутренней температуры бетона;
• дополнительная подача тепла.

В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.

Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).

Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители – до 40°С.

Обогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.

Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.

Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере – использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.

Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.

Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема процессов при твердении бетонной массы.

В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды – для обогрева колонн и балок.

На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.

Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.

Использование противоморозных добавок

Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.

Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.

Лучшая температура бетонной консистенции при укладке

Для того чтоб бетон не растрачивал свои характеристики, его необходимо транспортировать при помощи особых машин и поддерживать подходящую температуру. Правильное соблюдение температурного режима дозволит сделать подходящие условия твердения консистенции, предупредить опасное трещинообразование не только лишь в период выполнения строй работ, да и в предстоящей эксплуатации всего строения.

Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.

В материале данной статьи пойдет речь о том, какой обязана быть температура бетона для того, чтоб он сумел затвердеть и набрать нужную крепкость.

Содержание:

Температура свежеприготовленного бетона

Итак, свежеприготовленный бетон обязан иметь температуру менее 30°C. При укладке консистенции из бетона в критериях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура обязана быть не меньше +5°C. Тут следует учитывать, что данный температурный показатель, соответствующий для массы цемента как минимум 240 кг/м? (марка М200 и поболее), при использовании наименьшего количества цемента температура приготовленной консистенции обязана быть не меньше +10°C.

Соответственной температурной средой для твердения спецы считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое впрямую зависит от его температуры, можно поглядеть в таблице.

Схема твердения конуса бетонной консистенции.

Естественно, при укладке консистенции из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее крепкость наращивается намного медлительнее. А ежели температура ниже нуля, то твердение будет фактически прекращено, ежели лишь в смесь не включены соли, которые способны понизить точку замерзания воды.

Бетон, который начал уже твердеть, а после чего промерз, опосля оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть лишь в этом случае, ежели сначала его твердения не было повреждения замерзающей водой. По воззрению профессионалов, допускается разовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание лишь в этом случае, когда температурный режим бетонной консистенции в протяжении более 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.

При бетонировании с завышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного резвее, в особенности это типично в критериях завышенной влажности. Подогрев бетонной консистенции до температуры наиболее 80°C приводит к резвому ее высыханию. Исключением является только обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C либо изготовка изделий на заводах в автоклаве под давлением.

Зимний период

К укладке бетонной консистенции в прохладное зимнее время года есть одно основное требование – приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной либо частичной перегрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной консистенции в исходной стадии является существенное понижение ее прочности опосля того, как произойдет оттаивание.

Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре леденеет и расширяется, результатом этого становится разрыв связи меж слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью наполнителей.

График усадки при высыхании бетона.

Не считая того, при сооружении железобетонных конструкций преждевременное замораживание бетонной консистенции существенно понизит ее сцепление с железной арматурой.

При выполнении бетонных работ в зимний период необходимо обеспечить твердение бетонной консистенции во увлажненной и теплой среде в протяжении определенного времени. Этого можно достигнуть 2-мя методами:

применение внутренней температуры бетона; доборная подача тепла.

В первом методе необходимо применять быстротвердеющий и прочный портландцемент. Спецы советуют использовать разные ускорители твердения цемента, к примеру, хлористый кальций. Таковым образом, убыстрение твердения бетонной консистенции достигает методом уменьшения количества воды, прибавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, также внедрение при укладке частотного вибратора.

Выполнение всех этих мероприятий обязательно дозволит убыстрить твердение и даст возможность достигнуть достаточной прочности бетонной консистенции до этого, чем она промерзнет.

Припас внутренней теплоты создается методом нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, не считая того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в итоге хим реакции, которая происходит меж водой и цементом (экзотермия цемента).

Необходимо знать, что для замешивания бетонной консистенции подогревать можно лишь воду либо воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители – до 40°С.

Подогрев бетона

Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных консистенций.

Необходимо учитывать, что температура консистенции при выгрузке из бетономешалки обязана быть менее 30°С, потому что при большей температуре она просто застынет и растеряет нужную для укладки подвижность. Также необходимо знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, так как это приводит к понижению ее прочности.

Конкретно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в особом бункере – применять электропрогрев. Электронный ток просачивается через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.

Разогретая смесь обязана быть сразу уложена, потому что она довольно стремительно густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при всем этом бетон будет выделять значимое количество тепла. Для того чтоб на некое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места необходимо накрыть неплохим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т. д.). Данный метод именуется термос. Таковым методом подогрева бетонной консистенции спецы советуют воспользоваться для сооружения конструкций со средней шириной.

Существует подогрев бетона с внедрением пара. Водяной пар пропускается в центре двойной опалубки, которая его окружает, либо по трубкам, размещенным снутри бетонной консистенции. Пар может пропускаться и по каналам, которые заранее вырезаются на внутренней стороне опалубки. Обычно, температура пара колеблется в границах от 50 до 80°С.

Подогрев бетонной консистенции при помощи пара дозволяет достигнуть ее твердения в сравнимо куцее время (2 суток).

Пластинки-электроды

Схема действий при твердении бетонной массы.

В данном методе обогрева употребляется переменный ток. Особые пластинки-электроды из стали соединяются с электронными проводами и укладываются с боку либо сверху конструкции на исходном шаге схватывания бетона. Также могут быть применены продольные электроды либо недлинные стержни из стали, которые вбиваются в бетон с следующим подключением к электронным проводам. Опосля того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.

Пластинки-электроды используют, обычно, для прогрева плит и стенок, поперечные железные стержни и продольные электроды – для подогрева колонн и балок.

На исходной стадии прогрева нужно подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электро энергии подогревается и затвердевает. Следует учитывать, что обогрев необходимо делать чрезвычайно медлительно, это дозволит избежать раннего высушивания бетона и возникновения в нем трещинок. Температуру бетонной консистенции увеличивают не больше чем на 5°С/ч, таковым методом нужно довести его температуру до 60°С. При всем этом методе подогрева бетонной консистенции она в протяжении 1-2 дней твердения наберет нужную крепкость.

Подогрев бетонной консистенции можно выполнить методом нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого нужно сделать брезентовый либо фанерный тепляк, в каком сконструировать временную печь (газовая горелка, калорифер и т. д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для сотворения увлажненной среды. Таковой метод намного дороже предшествующего и употребляется при чрезвычайно низкой температуре и маленьких размерах бетонирования.

Внедрение противоморозных добавок

Существует и прохладный метод бетонирования в зимних критериях. Данный метод не предугадывает обогрев материалов бетонной консистенции. Сущность его заключается в добавлении в воду огромного количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны понизить точку замерзания воды и обеспечить бетонной консистенции нужные условия набора прочности на морозе. Но тут следует учитывать, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, чрезвычайно стремительно застывает, а резвое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Потому для удобства работы с бетоном, в каком находится данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка либо мылонафт.

Самым обычным и экономным вариантом использования бетона в зимнюю пору является замешивание бетонной консистенции с добавлением противоморозных добавок. Но тут есть и свои недочеты, например, огромное количество хим частей (соли) усугубляет структуру бетонной консистенции, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.

При эксплуатации конструкции во увлажненной среде может быть появление коррозии арматуры из-за действия на нее хлористых солей. Необходимо знать, что применение для замешивания бетонной консистенции нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.

Спецы не советуют применять бетон, в изготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во увлажненной среде.

Температура бетона

Бетонирование при отрицательной температуре — работа с бетоном при низкой температуре

Для получения качественной строительной конструкции или изделий из бетона необходимо, чтобы во время производства, транспортировки и заливки смеси соблюдался температурный режим. Оптимальная температура, при которой должно происходить схватывание и твердение бетона до критической прочности, составляет примерно +20 °C. Но в холодных регионах часто возникает необходимость продлить строительный сезон, чтобы сдать строящийся объект в назначенные сроки. В этом случае на помощь приходят современные технологические мероприятия, которые позволяют вести бетонные работы не только при температурах немного выше нуля, но даже до -25 °C.

Влияние температурных условий на поведение бетонной смеси

Бетон – это строительная смесь, в которую входят следующие основные компоненты: вяжущее (в рассматриваемых случаях – это цемент), крупный и мелкий заполнители, вода. При взаимодействии цемента и воды происходит гидратация вяжущего с выделением тепла. При этом осуществляются: схватывание цементного камня (процесс длится примерно сутки) и твердение (для набора марочной прочности в стандартных условиях нужно 28 дней).

Оптимальная температура окружающей среды – +20 °C. В таких условиях бетон достигает 70 % прочности в течение недели. Наименьшей допустимой (без применения спецмероприятий) является температура +5 °C. 70 % прочности в этом случае достигается в течение 3-4 недель. Заливка бетона при отрицательных температурах без специальных технологических приемов не проводится, поскольку в таких условиях процесс твердения смеси не происходит.

При минусовых температурах происходит еще один негативный процесс – внутри бетона развиваются силы внутреннего давления. Их появление объясняется тем, что вода при замерзании и превращении в лед увеличивается в объеме. В результате структура не отвердевшего бетона нарушается, прочностные характеристики бетонного продукта снижаются. Падение прочности тем больше, чем раньше произошло замерзание воды. Наиболее опасна ситуация, при которой вода замерзает на стадии схватывания смеси.

Специалисты считают, что смесь способна выдержать однократное замораживание при условии, что после размораживания температура воздуха в течение трех последующих суток будет +10 °С и выше. В любом случае бетон, прошедший через стадии замораживания-размораживания до достижения критической прочности, значительно уступает по прочности материалу, твердение которого проходило в нормальных условиях. Снижение температуры окружающей среды после набора материалом критической прочности на характеристики готового бетонного продукта не влияет.

Определение! Критической прочностью бетона в рядовых строительных конструкциях называют величину, равную 50 % от марочной прочности. Для ответственных конструкций этот показатель равен 70 %.

В каких случаях работы с бетоном при низких температурах оправданы и даже полезны?

Бетонирование при низких температурах имеет следующие преимущества:

• Возможность ведения строительства на сыпучих непрочных грунтах. При минусовых температурах прочность такого грунта повышается.
• Снижение сметной стоимости строительства. В холодный период года материалы обычно продаются с существенными скидками.
• Сокращение сроков строительства.

Если строительный объект расположен в регионе с суровыми климатическими условиями, то ведение бетонных работ при низких положительных и отрицательных температурах является вариантом, которого избежать практически невозможно.

Какие методы бетонирования применяют при низких положительных и отрицательных температурах

Существует несколько видов технологических мероприятий, позволяющих выполнять бетонирование в температурных условиях, далеких от оптимальных. Конкретный способ или комплекс мероприятий обеспечения качества зимнего бетонирования выбирают на основании сравнительных технико-экономических расчетов, которые обычно проводятся на стадии проектирования объекта.

Повышение температур компонентов перед замешиванием

Один из вариантов бетонирования при пониженных температурах – подогрев компонентов:

• крупного и мелкого заполнителей – до +60 °C;
• воды – до +90 °C;
• цемента – только до комнатных температур, выше его нагревать нельзя, поскольку он утратит свои вяжущие свойства.

Метод термоса

Разогрев компонентов может быть частью технологического приема, называемого «горячим термосом». В этом случае смесь заливается в утепленную опалубку. Благодаря начальному теплосодержанию смеси и выделению тепла при гидратации цемента, создаются приемлемые условия для схватывания продукта. Утепленная опалубка сохраняет выделенное тепло. Для теплоизоляции используются: сено, солома, ветошь. При зимнем бетонировании (при -5 °C и ниже) утепления опалубки недостаточно. В этом случае понадобится ее обогрев одним из ниже описанных способов, что повлечет дополнительные материальные затраты.

Внимание! Максимальное выделение тепла при гидратации обеспечивают высокомарочные портландцементы.

Наиболее эффективным является сочетание метода «термоса» и противоморозных добавок.

Обогрев тепловыми пушками или печами в «тепляках»

«Тепляками» называют временные сооружения по типу теплиц, внутри которых устанавливают тепловые пушки, работающие на дизтопливе или газе. При использовании этого метода требуется постоянное увлажнение поверхности бетонного элемента. Такой способ обогрева применяют на стройплощадках, удаленных от источников централизованного электроснабжения.

Технологии электрического подогрева

Один из способов подогрева твердеющего бетона – использование электрических термоматов, которые раскладывают по поверхности бетонного элемента и подключают к источнику электропитания. Температурный режим работы термоматов определяется в проектной документации.

Для вертикально расположенных и труднодоступных бетонных элементов используют инфракрасные излучатели. Интенсивность и направление нагрева регулируются отражателями.

Один из современных способов электроподогрева – использование специальных кабелей и электродов, которые укладывают в опалубку перед заливкой смеси. Это затратный способ, требующий предварительного определения его экономической целесообразности.

Противоморозные добавки для зимнего бетонирования

Распространенный способ укладки бетона при низких положительных и отрицательных температурах – применение противоморозных добавок. Противоморозные добавки могут использоваться самостоятельно или быть частью комплекса технологических мероприятий по зимнему бетонированию. Такие добавки делят на два основных типа.

Присадки для уменьшения температуры замерзания воды, используемой для затворения цемента

К составам, предотвращающим быструю кристаллизацию воды и ее превращение в лед, относятся: соли кальция, натрия, поташ. Реакция гидратации при этом протекает медленно. Для ее ускорения применяют различные способы подогрева смеси и обогрева опалубки.

Присадки для ускорения процесса твердения

Применение этих добавок сочетают с предварительным подогревом компонентов. Присадки сокращают период набора бетоном критической прочности, и вода просто не успевает трансформироваться в лед. К таким присадкам относятся: нитрит-нитрат кальция, поташ, смесь солей кальция и мочевины. Концентрация противоморозных присадок зависит от температуры, при которой осуществляется бетонирование, максимально возможная отрицательная температура – -25 °C:

• до -10 °C – содержание присадок составляет 5-8 % от массы вяжущего;
• -10…-15 °C – 10 %;
• -15…-25 °C – не менее 15 %.

Общие рекомендации по зимнему бетонированию

Перед началом работ необходимо точно знать, при каких температурных условиях они будут производиться. А также необходимо придерживаться следующих советов:

• Опалубка перед бетонированием должна быть очищена от снега и льда.
• Грунт и арматуру желательно прогреть с помощью тепловых пушек или инфракрасных излучателей. Тающий грунт будет источником дополнительного тепла для твердеющей смеси.
• Независимо от типа бетонируемой конструкции, важна непрерывность заливки смеси в опалубку.
• Особенное внимание необходимо уделять подогреву тонкостенных конструкций, в которых бетонная смесь остывает очень быстро.

Правильный выбор современных технологических мероприятий по обеспечению зимнего бетонирования позволит создать прочную и надежную строительную бетонную конструкцию c требуемой марочной прочностью.

Измерение температуры бетона при отверждении | Vacker UAE |

В условиях гражданского строительства необходимо измерить и записать температуру бетона во время процесса отверждения, чтобы оценить процесс отверждения и удаления каркаса после этого.

Такое измерение можно проводить разными методами:

1. Регистрация температуры бетона с помощью логгеров с термопарой

В этом процессе можно непрерывно регистрировать температуру.Существуют регистраторы данных температуры с внешними термопарными датчиками. Регистратор данных будет иметь возможность считывания, например, 8000 показаний для модели, поставляемой Cryopak, США, как показано на этом изображении. Если данные собираются каждые 10 минут, это означает, что емкость записи составляет 55 дней. Однако для отверждения бетона требуются только показания за 7-10 дней, и, следовательно, модели с 8000 показаниями более чем достаточно.

В регистратор данных можно вставить термопару. могут использоваться термопары любого типа и длины.Термопару можно вставить в бетон перед отверждением, чтобы начать запись на регистраторе данных. Текущая температура всегда будет отображаться на ЖК-экране, также будет происходить запись. Когда запись закончится, выньте термопару из регистратора данных. Вам придется оставить термопару в бетоне, поскольку ее нельзя будет удалить после того, как бетон затвердеет. Регистратор данных можно использовать повторно, используя новую термопару. Регистратор данных может быть подключен к компьютеру, и данные могут быть загружены.

2. Измерение температуры бетона с помощью термопары (без записи)

В этом методе записи не будет. Провода для термопар — это дешевые кабели, используемые для измерения температуры. Провода термопары бывают разной длины, например, 1 метр, 10 метров, 50 метров, 100 метров и т. Д. В процессе бетонирования термопару можно вставлять в бетон в различных точках. Термопара имеет два конца, а именно. один конец измеряет температуру, а другой конец состоит из штифта для вставки в измерительное устройство.Конец со шпильками следует держать вне бетонных сооружений. Всякий раз, когда необходимо проверить показания, можно вставить счетчик и снять показания.

В примере, показанном на этом изображении, датчики термопары вставляются на расстоянии 1, 10 и 20 метров. Соединительные штифты находятся вне бетона. Вы можете проводить измерения с помощью измерителя в разное время. После отверждения термопару нельзя вернуть обратно, потому что она глубоко вошла в бетон. Однако это не будет серьезной проблемой, поскольку проволока очень тонкая и очень дешевая.

Счетчик для измерения также показан здесь. Внизу есть небольшая заглушка t o, в которую можно вставить штифт. Селекторный переключатель на передней панели должен быть установлен в положение ° C, при котором температура бетона будет отображаться автоматически.

3. Регистрация температуры с использованием многоканальных регистраторов / регистраторов данных

Если вам необходимо одновременно регистрировать температуру в разных точках бетонного блока или балки и сравнивать температуру в разных точках одновременно, возможно, вам придется использовать многоканальный регистратор данных.Они способны снимать до 200 датчиков температуры или термопары из разных точек бетонного блока. Это особенно полезно, когда изготавливаются большие бетонные балки, и процесс отверждения должен быть равномерным по всей длине, в противном случае это повлияет на прочность. Многоканальные регистраторы данных могут хранить миллионы данных в регистраторах данных, а также могут быть подключены к компьютеру. Многоканальный регистратор данных имеет графический дисплей, на котором одновременно отображаются графики всех датчиков, и оператор может проверить, нет ли большого отклонения между различными точками

У нас есть различные инструменты для измерения температуры бетона сердцевины и обшивки.

См. Также нашу отдельную статью об измерении температуры бетона с помощью портативного принтера.

Мы поставляем различные модели продуктов и решений для контроля температуры в Дубаи, Абудаби, ОАЭ, Оман, Катар, Бахрейн, Кувейт, Египет, Ливан, Ирак, Иорданию и Саудовскую Аравию.

В Африке мы обслуживаем такие страны, как Кения, Алжир, Танзания, Джибути, Чад, Гана, Руанда, Уганда, Нигерия, Эфиопия, Марокко, Ангола, Южная Африка и т. Д.

Ознакомьтесь с полным ассортиментом логгеров температуры и влажности

Заявление об ограничении ответственности

.

Прогноз температуры бетона во время отверждения с использованием регрессии и искусственной нейронной сети

Гидратация цемента играет жизненно важную роль в изменении температуры бетона раннего возраста из-за тепловыделения. Температура бетона влияет на удобоукладываемость, и ее измерение является важным элементом любой программы контроля качества. В этом отношении очень ценен метод оценки температуры бетона во время отверждения. В этой статье для оценки конкретной температуры использовались методы многомерной регрессии и нейронной сети.Для достижения этой цели были подготовлены десять лабораторных цилиндрических образцов в контролируемой обстановке, а температура бетона измерялась термисторами, имеющимися в тензодатчиках с вибрирующей проволокой. Переменные входных данных включают время (час), температуру окружающей среды, соотношение воды и цемента, содержание заполнителя, высоту и диаметр образца. Температура бетона была измерена на десяти различных бетонных образцах. Нелинейная регрессия достигла определенного коэффициента () 0,873. Используя тот же набор входных данных, искусственная нейронная сеть предсказала конкретную температуру с более высоким значением 0.999. Результаты показывают, что метод искусственной нейронной сети может значительно использоваться для прогнозирования конкретной температуры, когда результаты регрессии не имеют надлежащей точности.

1. Введение

Прогноз температуры свежего бетона представляет большой интерес для проектировщиков и подрядчиков, потому что гидратация цемента — экзотермический процесс, а выделение тепла может привести к очень раннему возникновению термических трещин при отсутствии какой-либо нагрузки [1]. Поэтому использование метода оценки температуры во время отверждения очень полезно.

Гидратация цемента вызывает повышение внутренней температуры бетона. Повышение температуры зависит от многих параметров, включая состав цемента, крупность и содержание, заполнитель и КТР (коэффициент теплового расширения), геометрию секции, размещение и температуру окружающей среды [2]. После достижения максимальной температуры температура бетона снижается [3].

Заливки с большим отношением объема к площади поверхности более подвержены термическому растрескиванию. Цементы, используемые для массового бетона, должны иметь низкое содержание C ₃ S и C ₃ A для уменьшения чрезмерного нагрева во время гидратации.Цемент с более низкой крупностью и медленной гидратацией снижает повышение температуры. Массовые бетонные смеси должны содержать как можно меньше цемента для достижения желаемой прочности. Это снижает тепло гидратации и последующее повышение температуры. Более высокое содержание крупного заполнителя (70–85%) можно использовать для снижения содержания цемента и снижения повышения температуры. КТР (коэффициент теплового расширения) крупного заполнителя имеет основное влияние на КТР бетона. Агрегаты с более низким CTE имеют тенденцию иметь более высокую теплопроводность; таким образом, тепло от ядра быстро отводится.Более низкие температуры окружающей среды вызывают меньшее повышение температуры. Более низкое соотношение объема к поверхности приводит к меньшему повышению температуры. оказывает большое влияние на повышение температуры. Чем ниже, тем меньше поднимается температура [2].

Для измерения температуры бетона во время отверждения требуются инструменты и высокие затраты. Используемые методы прогнозирования температуры бетона обычно состоят из метода Portland Cement Association (PCA), графического метода ACI, метода Шмидта [4] и программного пакета ConcreteWorks [5].

Метод PCA рассчитывает повышение температуры на 10 ° F для каждых 100 фунтов цемента, не дает информации о времени достижения максимальной температуры, не позволяет количественно определить разницу температур и предполагает, что наименьший размер бетонного элемента составляет не менее 1,8 м (6 футов). Графический метод ACI использует диаграммы и уравнения, основанные на эмпирических данных и допущениях для граничных условий. Как правило, этот метод недооценивает максимальную температуру и плохо предсказывает время достижения максимальной температуры.Метод Шмидта мало помогает в определении граничных условий и его сложно моделировать. Более того, он может быть сложным и должен выполняться опытным инженером [5]. В дополнение к дефектам трех вышеупомянутых методов, они не предсказывают постоянную температуру бетона. Пакет программ ConcreteWorks, используемый для прогнозирования постоянной температуры бетона, должен измерять содержание воздуха в бетоне, осадку, заданную конечную прочность на сжатие (), коэффициент теплового расширения и тепловые свойства бетона.Этот тип измерения требует слишком много времени и затрат. Таким образом, использование быстрого и простого метода для прогнозирования постоянной температуры бетона, который измеряет входные параметры простым и недорогим способом, может быть очень полезным.

Целью данного исследования является прогнозирование температуры во время отверждения бетона с использованием времени (), температуры окружающей среды, отношения воды к цементу, содержания заполнителя, диаметра и высоты образца в качестве переменных. Необходимые данные являются результатом лабораторного эксперимента. Для прогнозирования использовались многомерная регрессия (программное обеспечение SPSS) и искусственная нейронная сеть (MATLAB).

2. Экспериментальные процедуры

Чтобы предсказать температуру во время отверждения бетона, необходимо постоянно измерять температуру с помощью термисторов, которые расположены внутри образцов бетона. Необходимые данные получены в результате десяти экспериментов, проведенных на различных цилиндрических образцах бетона в Институте геотехнической инженерии и маркшейдерского дела Технического университета Клаусталя, Германия. В каждом конкретном образце были установлены тензодатчики различных типов.Вибропроволочные тензодатчики оснащены термисторами, с их помощью измеряется температура бетона. На разных этапах бетонирования бетон надлежащим образом уплотнялся ручным вибратором.

Измерения начались сразу после бетонирования образца и в процессе его отверждения. Температуру фиксировали до 30 часов после бетонирования, при этом температурные изменения скорее прекратились.

Для более точного прогнозирования температуры в качестве температуры бетона использовалась измеренная температура бетона в образцах с аналогичной возможностью тензодатчиков.

Тип цемента, использованный в данном исследовании и производимый German Deuna Co., представляет собой портландцемент (CEM,).

Характеристики образцов представлены в таблице 1. Используемые агрегаты во всех образцах крупнозернистые и кремнеземистые. Образец № 9 был помещен в холодную погоду (от −2 ° C до +1,84 ° C) после бетонирования и в процессе отверждения. Для образцов с соотношением вода / цемент 50% и № образца 9 (бетонирование в холодную погоду) на каждый килограмм цемента было использовано 30 мл пластификатора.

Измеренные изменения температуры во время отверждения образцов представлены на Рисунке 1.

3. Анализ данных и результаты

3.1. Многопараметрическая регрессия

В этом исследовании линейные и нелинейные регрессии использовались для разработки уравнений между конкретной температурой и входными переменными. Для подготовки уравнений применялась пошаговая процедура выбора переменных. Статистические параметры входных переменных представлены в таблице 2.

При использовании математического метода наименьших квадратов взаимные корреляции времени (), температуры окружающей среды, отношения воды к цементу (), содержания заполнителя, высоты образца, и диаметр с температурой бетона были рассчитаны на 0,486, 0,704, 0,181, -0,617, 0,032 и 0,228, соответственно. Результаты показывают, что с повышением температуры окружающей среды и промежутком времени температура бетона повышается, а с увеличением содержания заполнителя температура бетона снижается.Влияние других параметров на температуру бетона незначительно.

Линейное уравнение между входными переменными и температурой бетона выглядит следующим образом:

.

Мониторинг температуры во время отверждения бетона

Влияние температуры на отверждение бетона

Влияние температуры на раннем этапе эксплуатации бетона может сильно повлиять на долгосрочную стабильность.
Как правило, максимальная температура бетона достигает 48 часов и остается постоянной в течение семи дней. Чем больше бетонная конструкция, тем больше тепла она будет выделять. Важными факторами являются перепад температуры, температура воздуха и температура бетонной смеси.Мониторинг температуры бетона во время процесса отверждения является критическим фактором для обеспечения полного схватывания продукта и определения того, когда его можно безопасно наращивать.

Отверждение — это твердение цемента с течением времени; это может занять три недели или дольше. Когда цемент смешивается с водой, происходит химическая реакция, известная как гидратация, во время которой выделяется тепло:

• Тепло задерживается и не может быстро уйти
• Ядро продолжает нагреваться, пока поверхность остывает.

Между ядром и поверхностью бетонной конструкции может образоваться большой перепад температур. Эти перепады температур могут привести к термическим трещинам, которые, в свою очередь, могут вызвать:

• Повышенную проницаемость для легкого проникновения воды и воздуха
• Снижение долговечности и структурной целостности.

Как правило, температура бетона должна поддерживаться выше 10 ° C для обеспечения достаточной прочности. Необходимо поддерживать равномерную температуру — проблема с экстремальными погодными условиями.

Проблемы с высокой температурой бетона

• Повышенная потребность в воде;
• Повышенная вероятность усадки, ведущей к растрескиванию
• Снижение прочности бетона через 28 дней
• Повышенный потенциал коррозии арматуры

Жаркая погода может ускорить процесс отверждения и привести к краткосрочному увеличению прочности, но чрезмерное нагревание в конечном итоге приводит к более слабому бетону.

Проблемы с низкой температурой бетона

• Вода замерзает в капиллярах бетона при -2 ° C; это может привести к образованию трещин, так как вода при замерзании расширяется.
• Снижение прочности до 50%, если бетон замерзает до давления 500 фунтов на квадратный дюйм.

Необходимость контроля температуры бетона в процессе отверждения

Контроль температуры бетона имеет решающее значение для обеспечения долговременной прочности и устойчивости бетонных конструкций. Мониторинг необходим для проверки:

• Температурные перепады не выходили за пределы безопасных
• Бетон не охладился более чем на 2,8 ° C в час в течение первых 24 часов
• Температуры сердцевины на различных стадиях, чтобы определить необходимые Необходимые стратегии контроля температуры
• В процессе отверждения поддерживалась постоянная температура.

Выдержка бетона в холодную погоду обходится дорого: реальные затраты связаны не только с арендуемым оборудованием, но и с топливом и рабочей силой для эксплуатации систем отопления. Точный контроль температуры во время отверждения помогает минимизировать расход топлива.

Огромная экономия затрат может быть реализована, если строительство можно будет ускорить на несколько дней, потому что вы знаете, что бетон достаточно затвердел.

Мониторинг температуры бетона с помощью регистратора данных, оснащенного термопарными зондами

Регистраторы данных и термопарные датчики (датчики)

Регистраторы данных с установленными термопарными датчиками температуры используются для точного контроля и регистрации температуры бетона в процессе отверждения.Зонды термопары типа K встроены в бетон, так что регистрируется фактическая внутренняя температура смеси, а не только температура окружающего воздуха. Комплект для контроля температуры бетона Tempcon разработан специально для этой цели. Комплекты можно настроить для удаленного мониторинга через Интернет или просто как автономные устройства с собственным экраном.

Некоторые из преимуществ регистраторов данных термопар:

• Экономичный и простой способ измерения на месте в бетоне при его отверждении
• Обеспечение круглосуточного измерения и составления отчетов о температуре в критических местах
• Подходит для широкого спектра датчиков термопар.
• Можно настроить и установить за считанные минуты.
• Отображение текущих температур, визуальных сигналов тревоги и т. Д.
• Предлагаются в одноканальном и многоканальном форм-факторах.

Развертывание регистратора термопар

• Частота дискретизации датчика температуры варьируется от каждых 10 минут до одного раза в час (при заливке бетона в холодную погоду обычно требуется более частый отбор проб).
• Период контроля температуры бетона обычно длится несколько дней.
• Для приложений с многоканальным регистратором термопары часто размещают внизу, посередине и вверху бетонной конструкции с дополнительным каналом для измерения температуры окружающего воздуха.

То, что измеряется, контролируется

Последствия знания (или незнания) того, правильно ли затвердевает бетон, могут быть огромными: экономия затрат за счет отсутствия ненужных задержек в строительстве, долгосрочная структурная целостность и наличие температурных записей для страхования целей. Предупреждение о температурах отверждения, выходящих за пределы безопасных параметров, позволяет вам предпринять корректирующие действия, пока у вас есть такая возможность.

Вас может заинтересовать: Защита от проблем с температурой во время отверждения бетона

Выбор профессионалов строительной индустрии

С 1980 года компания Tempcon является ведущим поставщиком профессиональных датчиков, термометров, средств мониторинга и регистрации данных оборудование.Их оборудование для контроля температуры бетона используется общенациональными строительными фирмами, в том числе Breedon Group, Mackley и Roadbridge; а также по крупным инфраструктурным проектам, включая Абердинский западный периферийный маршрут.

Компания больше, чем просто торговый посредник, предоставляет профессиональные консультации своим клиентам; plus, изготовление, ремонт термопар и калибровка температуры.

Связаться с нами

Оборудование, представленное на нашем веб-сайте, представляет собой лишь небольшую часть того, что мы можем сделать, поэтому мы рекомендуем вам взять трубку и обсудить с нашей дружной командой ваши требования.

Позвоните по телефону +44 (0) 1243 558270 , щелкните поле веб-чата ниже или заполните нашу контактную форму.

.

Анализ теплового растрескивания при охлаждении труб из массивного бетона с использованием кода потока частиц

Системы охлаждения труб являются одними из потенциально эффективных мер по контролю температуры массивного бетона. Однако, если не контролировать должным образом, в бетоне, особенно возле водопроводных труб, может произойти термическое растрескивание, которое наблюдается во многих конструкциях из массивного бетона. В этой статье новый численный подход к моделированию термического растрескивания на основе кода потока частиц используется, чтобы пролить больше света на процесс распространения термических трещин и влияние термических трещин на тепловые поля.Приведены основные детали моделирования, включая процедуру получения термических и механических свойств частиц. Важно отметить, что граница теплового потока, основанная на аналитическом решении, предлагается и используется в коде потока частиц в двух измерениях для моделирования эффекта охлаждения трубы. Результаты моделирования хорошо согласуются с данными мониторинга температуры и наблюдениями на образцах с керном от реальной бетонной гравитационной плотины, что дает уверенность в правильности принятого моделирования.Результаты моделирования также четко демонстрируют, почему возникают термические трещины и как они распространяются, а также влияние таких трещин на тепловые поля.

1. Введение

Массивный бетон играет важную роль в современной гражданской и гидроэнергетике. Американский институт бетона (ACI) [1] требует принятия искусственных мер для решения проблем, вызванных объемной деформацией и теплом гидратации во время строительства из массивного бетона. Из-за большого объема массивного бетона в бетон часто встраивают водопроводные трубы, чтобы контролировать температуру бетона.Однако, если система охлаждения труб не контролируется должным образом, могут возникнуть серьезные проблемы, включая растрескивание бетона. Для усиления контроля над системой была проведена серия численных расчетов [2–4]. Большинство современных моделей тепловых полей массивного бетона основаны на методе конечных элементов [5, 6] и методе составных элементов [7]. В последние несколько лет метод трубных элементов теплоносителя был создан как лучший метод моделирования [8]. Этот метод может отражать влияние потока воды и температуры воды на тепловые поля, поэтому распределение вблизи водопроводных труб можно точно смоделировать.Кроме того, с быстрым развитием технологии бетона, термическое растрескивание также стало широко обсуждаемой проблемой [9, 10]. В последнее время большинство исследований в этой области сосредоточено на изучении термического растрескивания, возникающего в раннем возрасте [11, 12]. Немногие исследователи обращают внимание на появление тепловых трещин возле водопроводных труб. Влияние термических трещин на тепловые поля также редко исследовалось.

Стремясь восполнить указанные выше пробелы в знаниях, в данной статье сообщается о результатах продолжающегося исследования термического растрескивания вблизи водопроводных труб и влияния термических трещин на тепловые поля.Хотя код потока частиц (PFC) широко используется для моделирования механического поведения горных пород и бетона [13–15], до сих пор существует несколько примеров, использующих его для решения тепловых проблем бетона. Код потока частиц в 2 измерениях (PFC2D) позволяет использовать частицы разных размеров для представления заполнителя и строительного раствора, а параллельные связи могут использоваться для имитации цементной пасты. Однако перед использованием PFC2D для моделирования термического растрескивания, вызванного охлаждением трубы, необходимо решить две ключевые проблемы: (i) подтверждение микропараметров бетона, включая термические и механические параметры, и (ii) моделирование температурной истории охлаждаемой трубы. бетон.Граница теплового потока на основе аналитического решения была предложена для моделирования температурной истории. Окончательные результаты моделирования показали, что полученная граница теплового потока доступна.

2. Базовая формула

2.1. Теплопроводность

Перед тем, как использовать PFC для моделирования теплопроводности, для упрощения моделирования делаются следующие предположения [16]. Во-первых, бетон упрощается как сеть тепловых резервуаров и тепловых труб, а тепловой поток происходит через теплопроводность в активных трубах, которые соединяют резервуары.При этом игнорируется излучение тепловых резервуаров и тепловая конвекция тепловых труб. Предполагается, что тепловые свойства частиц не зависят от температуры, но учитывается тепловое сопротивление тепловых труб. Каждый шар на Рисунке 1 представляет собой резервуар тепла, а каждая красная линия символизирует тепловую трубу. По умолчанию труба активна, если две частицы в контакте перекрываются или присутствует связь.

Управляющее уравнение теплопроводности [17], которое адаптируется для моделирования материала частиц, дается выражением где — вектор теплового потока; — объемная интенсивность источника тепла; — массовая плотность; — удельная теплоемкость; это температура; и пора.

После того, как бетон разделен на сеть тепловых резервуаров и тепловых труб, среднее значение отклонения в резервуаре может быть представлено как

.