Расчет основных параметров интенсификации бетонных работ при отрицательной температуре

4. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ БЕТОННЫХМ РАБОТ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ, ВЫБОР МЕТОДА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

4.1 Расчет основных параметров.

Для бетонирования перекрытия в зимних условиях при температуре наружного воздуха –15,5°С применим инфракрасный метод обогрева бетона.

Исходные данные для расчета:

толщина перекрытия      h=0,24 м;

плотность бетона    g_б=2300 кг/м³;

удельная теплоемкость бетона   С_б=1,05×10³ Дж/(кг×°С);

удельная теплоемкость арматуры С_а=0,48×10³ Дж/(кг×°С);

расход арматуры   Dm_а=150 кг/м³;

опалубка металлическая толщиной  d=0,004 м;

плотностью g_с=7800 кг/м³;

удельной теплоемкостью С_оп=0,46×10³ Дж/(кг×°С);

коэффициент теплопередачи к=9,7 Вт/(м²×°С);

начальная температура бетона  t_бн=+10°С.

Плита обогревается с помощью инфракрасных установок типа «короб» размерами в плане 0,931,12 м и высотой h=012 м. Отражатель выполнен из полированного алюминия; температура бетона на стадии изотермического прогрева на облучаемой поверхности t_из=80°С, на опалубочной поверхности t_из’=70°С; температура наружного воздуха t_нв=-15,5°С; продолжительность периода изотермического прогрева t_из=8 часов; режим термообработки принят из условия обеспечения прочности бетона, равной 70% от проектной.

Продолжительность периода разогрева 4 часа. Экзотермия цемента в виду малой массивности плиты в расчетах не учитывается.

Расчет:

1. Средняя температура бетона за период разогрева:

 °С;

за период изотермического прогрева:

 °С.

2. Температура стенок инфракрасной установки в период разогрева:

 °С;

в период изотермического прогрева:

 °С.

3. Коэффициент теплоотдачи облучаемой поверхности в период разогрева:

Вт/(м²×°С)

в период изотермического прогрева:

Вт/(м²×°С)

4. Объем прогреваемого бетона одним коробом:

м³.

5. Площадь конструкции, обогреваемой одним коробом:

 м².

6. Масса арматурной стали в прогреваемом объеме:

 кг.

7. Мощность, требуемая на период разогрева бетона одним коробом:

;

 Вт.

8. Мощность, требуемая на период изотермического прогрева бетона одним коробом:

;

 Вт.

9. По таблице 2 [  ] находим, что степень черноты e=0,65-0,85. Принимаем 0,7.

10. Энергетическая освещенность, требуемая на стадиях разогрева и изотермического прогрева, кВт/м²:

,

где Р – требуемая мощность, Вт.

На стадии разогрева:

Вт/м²;

на стадии изотермической выдержки:

Вт/м²;

11. Зададимся следующими параметрами инфракрасной установки. Разместим под коробом три ТЭНы диаметром d=18 мм с интервалом 300 мм. Тогда S/d=300/18=16,7; d/h=900/0,24×1000=3,75; d₂/h=1120/240=5.

Рисунок 3.1 – Схема к расчету и конструированию инфракрасной установки для обогрева плит перекрытия.

1.-плита; 2.-трубчатые инфракрасные излучатели; 3.-короб-отражатель; 4.-полимерная пленка; 5.-металлическая опалубка.

Определим долю лучистого потока, передаваемую от излучателей на облучаемую (j_а-п) и отражающую поверхности (j_п-0), а также долю лучистого потока, передаваемую от отражения на облучаемую (j_0-п) поверхность и излучателя (j^’_0-п).

Значение коэффициентов лучистого потока j_а-п, j_п-0 и j_0-п берутся по таблице 3 [ 4 ] в зависимости от геометрических параметров S и d элементов инфракрасной установки.

По таблице 3 [4] определяем e₀ полированного алюминия e₀=0,04-0,06. Принимаем e₀=0,05.

12. По формуле:   определим коэффициент облучения

13. По формуле   определим мощность инфракрасной установки необходимую для создания требуемой освещенности на облучаемой поверхности конструкции:

кВт.

14. Принимаем ТЭНы с погонной мощностью:

 кВт/м

4.2 Технология ведения работ.

Метод обогрева инфракрасными лучами применяется при возведении горизонтальных и вертикальных конструкций. Инфракрасные лучи являются основной составной частью спектра электромагнитных волн, они имеют способность поглощаться телами и трансформироваться в тепловую энергию.

При термообработке бетона часть энергии излучения поглощается и переходит в тепловую, часть отражается и уходит в окружающую среду, а остальная энергия проходит через тело бетона.

Для создания направленного потока инфракрасных лучей применяют различные системы отражателей параболического, сферического и трапециидального типов.

При прогреве плит перекрытий используются излучатели с отражателями трапециидального типа, которые устанавливают на бетонную поверхность, или подвешивают на некотором расстоянии от нее. Чтобы предотвратить быстрое испарение влаги, поверхность бетона покрывают пленкой.

Температура бетона поддерживается в пределах 70-80°С, режим термообработки ведется из условия прочности бетона, равной 70% от проектной.

Перекрытие обогревается с не опалубленной стороны.

Обогревающие установки следует снимать с разрешения технического персонала после достижения бетоном необходимой критической прочности при температуре бетона 0°С. Опалубку следует снимать до примерзания ее к бетону.