Файл: Проектирование железобетонной монолитной подпорной стенки в г. Оха Сахалинской области.docx
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 132
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4.2 Методы зимнего бетонирования
Зимние условия начинаются, когда среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +5°С, а в течение суток имеет место падение температуры ниже 0°С.
При отрицательных температурах не прореагировавшая с цементом вода переходит в лед и не вступает в химическое взаимодействие с цементом. В результате этого прекращается реакция гидратации и, следовательно, бетон не твердеет. Одновременно в бетоне развиваются значительные силы внутреннего давления, вызванные увеличением объема воды при переходе ее из жидкого состояния в твердое.
При раннем замораживании бетона неокрепшая структура цементной матрицы не может противостоять этим силам и претерпевает разрушения. При последующем оттаивании замерзшая вода вновь превращается в жидкость и процесс гидратации цемента возобновляется, однако разрушенные структурные связи в бетоне полностью не восстанавливаются.
Замораживание свежеуложенного бетона сопровождается также образованием вокруг арматуры и зерен заполнителя ледяных пленок, которые благодаря притоку воды из менее охлажденных зон бетона увеличиваются в объеме и отжимают цементное тесто от арматуры и заполнителя.
Все эти процессы значительно снижают прочность бетона и его сцепление с арматурой, а также уменьшает его плотность, стойкость и долговечность.
Если бетон до замерзания приобретает определенную начальную прочность (критическую прочность), то все упомянутые выше процессы не оказывают на него неблагоприятного воздействия.
Величина нормируемой критической прочности зависит от класса бетона, вида и условий эксплуатации конструкции и составляет (извлечение из СП435.13330.2018):
40% для В12,5 - В25
для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или расположенных в зоне сезонного оттаивания вечномерзлых грунтов - 70% проектной прочности;
для конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой - 100% проектной прочности.
Строительное производство располагает обширным арсеналом эффективных и экономичных методов выдерживания бетона в зимних условиях, позволяющих обеспечить высокое качество конструкций.
Эти методы можно разделить на три группы:
метод, предусматривающий использование начального теплосодержания, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении или перед укладкой в конструкцию, и тепловыделение цемента, сопровождающее твердение бетона - так называемый метод «термоса»;
методы, основанные на искусственном прогреве бетона, уложенного в конструкцию - электропрогрев, контактный, индукционный и инфракрасный нагрев, конвективный обогрев;
методы, использующие эффект понижения эвтектической точки воды в бетоне с помощью специальных противоморозных химических добавок.
Вышеперечисленные методы можно комбинировать.
Выбор того или иного метода зависит от вида и массивности конструкции, вида, состава и требуемой прочности бетона, метеорологических условий производства работ, энергетической оснащенности строительной площадки и т.д.
Наиболее распространенными способами зимнего бетонирования являются метод термоса, предварительного разогрева, электропрогрева и обогрев в греющей опалубке.
4.2.1 Метод термоса
Возведение монолитных конструкций без искусственного прогрева является наиболее экономичным способом зимнего бетонирования.
Технологическая сущность метода «термоса» заключается в том, что имеющая положительную температуру (обычно в пределах 15-30°С) бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку. В результате этого бетон конструкции набирает заданную прочность за счет начального теплосодержания и экзотермического тепловыделения цемента за время остывания до 0°С.
В процессе твердений бетона выделяется экзотермическая теплота, количественно зависящая от вида применяемого цемента и температуры выдерживания.
При применении метода «термоса» рекомендуется применять бетонную смесь на высокоэкзотермичных портланд- и быстротвердеющих цементах, укладывать с повышенной начальной температурой и тщательно утеплять.
В свете вышеизложенного метод термоса не применив, ввиду малого срока сохранения потребительских свойств бетонной смесью, приготовленной на высокоэкзотермичных портланд- и быстротвердеющих цементах, а также отрицательными температурами наружного воздуха и дальностью перемещения смеси.
4.2.2 Предварительный электроразогрев
Электроразогрев бетонной смеси осуществляют при напряжении тока 380 и реже 220В, в бадьях или в кузовах автосамосвалов, в течение 10-15мин до температуры смеси на портландцементах 70°С. Для разогрева смеси до столь высоких температур за короткий промежуток времени требуются большие электрические мощности. Так, для разогрева 1м3 смеси до 60°С за 15мин требуется 240кВт, а за 10мин - 360кВт установленной мощности.
Данный метод также не применим, в связи со способом подачи смеси к месту укладки посредством автоботононасоса.
4.2.3 Электропрогрев
Сущность способа заключается в кондуктивной передаче тепла контактной зоне бетона от нагретого провода, находящегося в теле прогреваемой конструкции и дальнейшему распределению тепла по ее сечению вследствие теплопроводности.
Образующаяся теплота расходуется на нагрев бетона и опалубки до заданной температуры и возмещение теплопотерь в окружающую среду, происходящих в процессе выдерживания. Температура бетона при электропрогреве определяется величиной выделяемой в бетоне электрической мощности, которая должна назначаться в зависимости от выбранного режима термообработки и величины теплопотерь, имеющих место при электропрогреве на морозе.
К конструкциям греющих проводов и схемам их размещения предъявляются следующие основные требования:
мощность, выделяемая в бетоне при электропрогреве (определяется по тепловому расчету);
электрическое и, следовательно, температурное поля должны быть по возможности равномерными.
Рис.2 График электропрогрева по схеме «разогрев, изотермическое выдерживание, контролируемое остывание»
Электропрогрев ведут на пониженных напряжениях в пределах 50-127В. Усредненно удельный расход электроэнергии составляет 60-80кВт/ч на 1м3 железобетона.
Нагревательные провода расчетной длины закладываются в конструкцию до начала бетонирования. Отклонение длины провода от расчетной не допускается, поскольку излишняя длина нагревательного провода приводит к его перерасходу и необходимости более плотной навивки в теле конструкции, что ведет к увеличению трудоемкости работ. Одновременно уменьшается погонная нагрузка на провод, что приводит к снижению скорости прогрева бетона и увеличению продолжительности работ. С другой стороны, уменьшение длины греющего провода ведет к его чрезмерному нагреву, что влечет перегрев бетона в контактной зоне и возможному расплавлению изоляции с последующим коротким замыканием жилы на арматуру.
Данный метод имеет ограничение по максимально достигаемой прочности в 70% от проектной, ввиду того что, в процессе гидратации цемента расходуется введенная в смесь вода, по мере формирования цементной матрицы свободная вода запирается в отдельных порах и избыточное воздействие электродного прогрева может привести к локальному закипанию воды и разрушению цементного камня под действием расширяющегося водяного пара. Также при применении данного метода термообработки не допустим контроль температуры контактными термометрами, ввиду опасности поражения электрическим током, рекомендуется применение пирометров для конструкций с Мп>6, для конструкций с Мп<6, при применении метода электропрогрева следует использовать гибкие термопары, монтируемые совместно с опалубкой, оснащенные съемными многоканальными электронными термометрами.
4.2.4 Обогрев в греющей опалубке
Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы. В современных опалубках в качестве нагревателей применяют греющие провода и кабели, сетчатые нагреватели, углеродные ленточные нагреватели, токопроводящие покрытия и др.
В греющую опалубку может быть переоборудована любая инвентарная с палубой из стали или фанеры. В зависимости от конкретных условий (темпа нагрева, температуры окружающей среды, мощности тепловой защиты тыльной части опалубки) потребная удельная мощность может колебаться от 0,5-2кВА/м2. Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании узлов сборных железобетонных элементов.
Описание метода зимнего бетонирования, а также электротехнический расчет приводятся в разделе 6.
5 Выбор основных машин и механизмов
Подбирается два комплекта машин. Один комплект – для выполнения арматурных и опалубочных работ, второй – для выполнения бетонных работ.
Для арматурных и опалубочных работ назначим кран КС-3577, грузоподъемностью 12,5т на шасси автомобиля МАЗ-5337, оснащен двухсекционной телескопической стрелой длиной 8м, которая при выдвижении головной секции увеличивается до 14м. Изменение длины телескопической стрелы производится механизировано с помощью гидроцилиндров из кабины машиниста. Совмещение операций подъема (опускания) стрелы с подъемом (опусканием) груза не допускается. Кран оборудован гидравлическими выносными опорами, управляемыми с уровня земли.
При выполнении погрузочно-разгрузочных для обеспечения надежного захвата груза, его стабильной ориентации в пространстве и для равномерного распределения динамических нагрузок между его элементами, их испытывающими, используются съемные грузозахватные приспособления (СГП).
Для выполнения бетонных работ выбраны следующие машины: автобетононасос, автобетоносмеситель (по заданию) и вибратор глубинного действия.
Принимаем автобетоносмеситель 58149Y на шасси КамАЗ 6540 полезной емкостью 9м3, в зимнем исполнении.
Принимаем глубинный вибратор ИВ-117А, как основной инструмент уплотнения бетонной смеси.
Для осуществления электрообогрева принята электроподстанция
КТПТО-150А, блок регулирования температуры АРТ-2, нагревательный провод ПНСВ-1,2.
5.1 Определение объема бетона, укладываемого в смену
Расчет объема бетонной смеси, уложенной в смену, определяется по формуле:
Vсм = 8*n/Нвр, где
n = 3 – состав звена;
= 0,167 чел.-ч. – норма времени на укладку бетона;Vсм = 8*3/0,167=144м3/см.
5.2 Расчет ведущей машины
Расчет автобетононасоса осуществляется по двум параметрам: вылету стрелы и производительности насоса.
Требуемый вылет стрелы при движении крана по бровке котлована рассчитывается по формуле:
LТР = A+B+C+S+D/2, где
А = 2,8м – ширина плиты,
В = 5м – горизонтальная проекция откоса при крутизне откоса 1:0,75 (для суглинков, СНиП 12-04-2002, часть 2).
С = 4,75 – В = -0,25м – расстояние по горизонтали от основания откоса выемки до ближайшей опоры машины (Табл. 1 СП49.13330.2010).
S = 0,7м – расстояние от края конструкции до основания откоса выемки.
D = 2,3м – ширина автобетононасоса в рабочем положении (с выносными опорами).
LТР = 2,8+5-0,25+0,7+2,3=5,3м
Требуемая производительность автобетононасоса определяется по выработке бригады бетонщиков, обслуживающих эту машину и равна объему бетона, укладываемого в смену.
Пабс.см. = Vсм = 144м3/см.
Производительность в час: V=144/8=18м3/ч.