Moduł powierzchni betonu: definicja, przykłady obliczeń.

Jaki jest ten parametr - moduł powierzchni? Musimy zapoznać się z nową koncepcją dla siebie i zbadać sposoby obliczania jej wartości dla prawdziwych struktur. Ponadto omówimy podstawy betonowania zimą i wpływ modułu powierzchni na metody pracy stosowane w tym procesie.

Co to jest

Definicja

Idealny czas na betonową pracę na świeżym powietrzu to ciepły sezon. Niestety, nie zawsze można czekać na wiosnę: w niektórych przypadkach monolityczna konstrukcja jest wykonywana w ujemnych temperaturach.

Ponadto: w niektórych regionach kraju ciepły sezon jest po prostu zbyt krótki. W Jakucku średnia miesięczna temperatura powyżej zera to tylko pięć miesięcy w roku.

Podczas betonowania na mrozie głównym problemem jest nadanie betonu mocy, zanim zacznie się krystalizacja wody. Główne metody jego rozwiązania są ograniczone do izolacji termicznej szalunku lub ogrzewania ułożonej mieszanki. Wybór konkretnego rozwiązania zależy przede wszystkim od tego, jak szybko ostygnie forma z betonem.

Szybkość, z jaką dana struktura traci ciepło, zależy od stosunku powierzchni jej schłodzonej powierzchni do objętości.

Moduł powierzchni бетонной конструкции - это, собственно, и есть отношение ее охлаждаемой площади к внутреннему объему. Формула модуля поверхности бетона предельно проста: Мп = S/V, где Мп - модуль поверхности; S - площадь поверхности конструкции, контактирующая с холодным воздухом, грунтом или охлажденными ниже нуля прочими элементами конструкции; V - полный объем монолита.

Ponieważ w liczniku formuły wartość jest wskazywana w metrach kwadratowych (m2), aw mianowniku - w jednostkach sześciennych (m3), pożądany parametr będzie mierzony w dziwnych jednostkach, określanych jako 1 / m lub m ^ -1.

Ważny punkt: ponieważ proces uzyskiwania wytrzymałości betonu praktycznie kończy się po ochłodzeniu do 0 stopni (temperatura krystalizacji wody), tylko te części powierzchni monolitu, które stykają się z zimniejszym powietrzem, podstawa lub elementy konstrukcyjne są uważane za chłodzone.

Przykłady obliczeń

Obliczmy parametr, który nas interesuje dla fundamentu stropowego o wymiarach 6x10 mi grubości 0,25 m, ułożonego w ujemnej temperaturze otoczenia na rozmrożonej glebie.

1. Oczywiste jest, że wszystkie powierzchnie płyty będą chłodzone, z wyjątkiem dna: ponieważ styka się z ziemią, która ma temperaturę powyżej zera. Sumujemy ich obszary: (6 x 0,25) x 2 + (10 x 0,25) x 2 + 6 x 10 = 3 + 5 + 60 = 68 m2.
2. Oblicz objętość płytki. Jest równy, jak pamiętamy ze szkolnego kursu geometrii, do iloczynu boków prostokątnego równoległościanu: 10 x 6 x 0,25 = 15 m3.
3. Oblicz moduł powierzchni: 68 m2 / 15 m3 = 4,5 (3) 1 / m.

W praktyce obliczenia belek, cylindrów z przejściami o średnicach i innych strukturach mogą być dość skomplikowane i zajmować dużo czasu. Jak wszyscy ludzie, budowniczowie mają tendencję do upraszczania swojego życia, gdy tylko jest to możliwe; W tym celu istnieje kilka uproszczonych wzorów obliczeniowych dla głównych elementów konstrukcyjnych.

Co z tym zrobić

Nauczyliśmy się więc obliczyć pewien parametr, który wpływa na szybkość chłodzenia matrycy na zimno. A jak zastosować go w prawdziwej konstrukcji?

Szybkość ogrzewania i chłodzenia

Ponieważ niemożliwe jest zapewnienie jednoczesnego ogrzewania lub chłodzenia betonu w całej objętości układu, każda zmiana warunków będzie, chcąc nie chcąc, prowadzić do pojawienia się delta temperatur między rdzeniem a powierzchnią.

Ostrzeżenie: ta delta będzie większą, masywniejszą strukturą. Oznacza to, po prostu, mniejszy stosunek jego powierzchni do objętości.

Wzrost różnicy temperatur między rdzeniem a powierzchnią nieuchronnie prowadzi do zwiększenia wewnętrznych naprężeń w materiale; ponieważ mówimy o betonie, który nie zyskał siły, pęknięcia są nie tylko możliwe - gwarantowane.

Wyjdź Sprowadza się to do spowolnienia zmiany temperatury powierzchni tablicy w jak największym stopniu.

Stabilność temperatur podczas chłodzenia zapewniona jest z reguły przez izolację cieplną monolitu; po podgrzaniu - regulowany kabel zasilający do betonu lub opalarki.

Wybór sposobu na utrzymanie temperatury

Takie wykorzystanie uzyskanej wartości modułu powierzchni jest bezpośrednio związane z obliczeniem szybkości grzania / chłodzenia: na podstawie przeprowadzonych obliczeń wybrana została metoda stabilizacji temperatury w celu uzyskania wytrzymałości betonu.

Dla modułu o powierzchni nie wyższej niż 6, wystarcza tak zwana metoda termosu. Forma jest po prostu jakościowo izolowana termicznie, co znacznie zmniejsza przenoszenie ciepła.

Ponadto: w procesie hydratacji (reakcje chemiczne cementu portlandzkiego z wodą) uwalniana jest dość znaczna ilość ciepła, co przyczynia się do samo-ogrzewania mieszaniny.

Dla MP w zakresie 6 - 10 1 / m możliwe są różne rozwiązania:

• Mieszaninę ogrzewa się przed ułożeniem w formie. W tym przypadku przy właściwej izolacji wzrasta okres chłodzenia do temperatury krytycznej (0 stopni); co więcej, gorący beton chwyta się i zyskuje znacznie szybciej.

• Do mieszaniny dodaje się dodatki, aby przyspieszyć jej twardnienie. Opcjonalnie stosuje się szybko utwardzające się cementy portlandzkie o wysokim stopniu twardości, które oprócz przyspieszonego utwardzania są przydatne, ponieważ w procesie hydratacji uwalniają więcej ciepła.
• Alternatywnym podejściem jest obniżenie temperatury krystalizacji wody w mieszaniu zestalającego się betonu. Dzięki odpowiednim dodatkom utwardzanie trwa w niskich temperaturach.

Jest to użyteczne: warto ostrzec przed użyciem soli do tego celu. Ich cena jest naprawdę niższa niż specjalistyczne dodatki syntetyczne; jednak jest on niwelowany przez wysoką (od 5%) zawartość soli w wodzie do mieszania. Jednocześnie wysoka zawartość soli zmniejsza ostateczną wytrzymałość betonu i przyczynia się do przyspieszonej korozji zbrojenia.

Wreszcie, w przypadku modułu powierzchniowego powyżej 10, jedynym sensownym rozwiązaniem jest podgrzanie betonu za pomocą kabla grzejnego lub opalarek do określonego procentu wytrzymałości konstrukcyjnej. Wartość minimalnej wytrzymałości przed zamarzaniem zależy od klasy betonu i obszaru działania monolitu; pełne instrukcje dotyczące wyboru wartości zawarte są w SNiP 3.03.01-87.

Demontaż

Po zestawie minimalnej wymaganej wytrzymałości i stabilizacji temperatury monolitu, usuwa się szalunek i usuwa izolację. Ponieważ ma to miejsce w ujemnych temperaturach, różnica między powierzchnią betonu a otaczającym powietrzem jest również ważna i jest również powiązana z modułem powierzchni.

• Gdy Mp leży w przedziale 2-5, a współczynnik zbrojenia (stosunek całkowitego przekroju zbrojenia do przekroju monolitu) do 1% maksymalnej dopuszczalnej delty temperatury wynosi 20 C.
• Przy współczynniku zbrojenia wynoszącym od 1 do 3 procent maksymalna delta temperatury wynosi 30 stopni.
• Przy współczynniku zbrojenia wynoszącym ponad 3% powietrze może być o 40 stopni chłodniejsze niż beton.
• W przypadku modułu powierzchniowego większego niż 5 1 / m, maksymalne dopuszczalne spadki temperatury dla różnych współczynników wzmocnienia wynoszą odpowiednio 30, 40 i 50 stopni.

Przetwarzanie zimowego betonu

Jeśli po kompletnie pełnej wytrzymałości, zimowy beton i monolity z nieprzygotowanego betonu o normalnej wilgotności są przetwarzane dość tradycyjnie, wówczas perforacja i urządzenie otworów w monolicie mają swoją specyfikę, zanim zyskają siłę.

Po prostu nie zyskuj siły marki, a mrożonego betonu nie miażdżyć za pomocą młotka i perforatora. W tym przypadku pojawienie się pęknięć.

Najlepszym sposobem ustawiania otworów jest formowanie deskowania nawet na etapie wylewania monolitu. Między innymi w tym przypadku możliwe jest całkowite zakotwiczenie krawędzi zbrojenia na krawędziach otworu. Tam, gdzie nie jest to możliwe i trzeba będzie wyciąć otwór, stosuje się zbrojenie faliste: rowek na jego powierzchni służy jako kotwica dla pręta.

Jest to użyteczne: przy układaniu dziury (np. Nadmuch powietrza lub wchodzenie w komunikację na fundamencie listwy), podczas wylewania jej własnymi rękami wystarczy ułożyć w szalunku cement azbestowy lub plastikową rurę o odpowiedniej średnicy.

Do rzeczywistego przetwarzania, gdzie nie można tego zrobić bez niego, preferowane są narzędzia diamentowe. Diamentowe wiercenie otworów w betonie nie wymaga użycia trybu perkusyjnego; w rezultacie prawdopodobieństwo pęknięć i zrębków jest mniejsze. Cięcie betonu zbrojonego diamentami pozostawia krawędzie cięcia idealnie gładkie i, co jest bardzo wygodne, nie wymaga zmiany koła tnącego podczas cięcia zbrojenia.

Powiązana koncepcja

Prosty łańcuch asocjacyjny zmusi nas do dotknięcia innej koncepcji związanej z betonowymi strukturami. Jest to tak zwany moduł Younga dla betonu (jest to także moduł sprężystości lub moduł odkształcenia).

Wartość modułu jest określana doświadczalnie, w oparciu o wyniki testu próbki, mierzone w paskach (częściej, biorąc pod uwagę wysokie wartości, w megapaskalach) i oznaczane symbolem E. Szczerze mówiąc, ten parametr jest interesujący tylko dla specjalistów i nie jest brany pod uwagę przy budowie niskich budynków.

Mówiąc najprościej, ten parametr opisuje zdolność materiału do krótkotrwałego odkształcania pod znacznym obciążeniem bez nieodwracalnego uszkodzenia wewnętrznej struktury. Czy jeszcze łatwiej? Proszę: im wyższy moduł sprężystości, tym mniej prawdopodobne jest, że jeśli uderzysz młotkiem, kawałek betonu oderwie się od fundamentu.

Po takim ustaleniu logiczne jest założenie, że moduł sprężystości (lub odkształcenie) jest związany z wytrzymałością na ściskanie i odpowiednio marką (klasą) materiału.

W rzeczywistości zależność jest prawie liniowa.

• W przypadku ciężkiego betonu o klasie utwardzenia naturalnego B10 moduł odkształcenia wynosi 18 MPa.
• Klasa B15 odpowiada wartości 23 MPa.
• B20 - 27 MPa.
• Moduł odkształcenia betonu B25 wynosi 30 MPa.
• Klasa B40 - 36 MPa.

Wniosek

Mamy nadzieję, że nie zmęczyły czytelnika mnóstwem nudnych definicji i suchych liczb. Jak zwykle, dodatkowe informacje tematyczne można znaleźć w załączonym filmie w tym artykule. Sukcesy!