Модуль поверхности бетонной конструкции это
795792.ru

Строительный портал

Модуль поверхности бетонной конструкции это

Формула расчета модуля поверхности бетона

Ошибки при расчете модуля поверхности бетона не позволяют точно определить методику прогрева материала. В результате возрастают риски появления в конструкции различных дефектов, например, трещин. Они могут появиться при избытке тепла. Особенно это актуально при работе с бетоном зимой, так как важно не только правильно выбрать методику укладки, но и необходимые присадки.

Особенности расчета

Лучше всего работать с бетоном на открытом воздухе в теплое время года. Однако это не всегда возможно, потому что строительство приходится продолжать зимой. Основной проблемой, возникающей при работе с бетонной смесью в зимнее время, является необходимость дать материалу набрать прочность до начала процесса кристаллизации воды в смеси. Для решения этой задачи приходится подогревать раствор либо теплоизолировать опалубку.

Выбирая один из этих методов, необходимо исходить из скорости остывания формы с материалом. Для определения показателя скорости, с которой массив отдает тепло, используется следующая формула:

Отношение площади охлаждаемой поверхности к ее внутреннему объему называется модулем поверхности бетона. Формула для его расчета имеет следующий вид:

Единицей измерения этого показателя является м -1 или 1/м. Следует заметить, что бетон прекращает набирать прочность при температуре около 0 градусов. Охлаждаемыми частями конструкции являются те, что вступают в контакт с более холодным воздухом или другими элементами строения.

На практике расчет модуля поверхности бетона – довольно трудоемкий процесс, так как конструктивные элементы здания могут иметь сложную геометрическую форму. Для упрощения задачи в строительстве принято использовать упрощенные формулы для расчета наиболее распространенных конструктивных элементов. Познакомиться с ними можно в таблице:

Практическое применение

Знать формулу для расчета параметра, влияющего на скорость остывания массива, мало. Важно понять, как применяется расчет модуля поверхности бетонной конструкции на практике.

Скорость остывания и нагрева

Вполне очевидно, что практически обеспечить одновременное остывание либо нагрев материала по всему объему строения невозможно. Все изменения условий приводят к появлению температурной разницы между ядром массива и его поверхностью. Следует заметить, что чем более массивной является конструкция, тем выше будет и температурная дельта.

На практике это приводит к увеличению внутренних напряжений в бетоне и появлению трещин в нем, так как материал еще не набрал необходимую прочность. Выход из сложившейся ситуации существует — необходимо замедлить скорость остывания поверхности конструкции.

Существует следующая зависимость скорости охлаждения от модуля поверхности:

  • Параметр Мп не превышает 4 м -1 — скорость составляет менее 5 градусов/час.
  • Мп находится в диапазоне от 5 до 10 м -1 — скорость остывания не должна превышать 10 градусов/час.
  • Показатель Мп превышает 10 м -1 — максимум 15 градусов/час.

Стабилизировать скорость охлаждения можно с помощью теплоизоляции конструкции, а нагрева — регулируя мощность тепловой пушки.

Способ поддержания температуры

После выполнения всех необходимых расчетов требуется выбрать способ оптимизации температурного режима для набора материалом заданной прочности. Если показатель Мп не превышает 6 м -1 , то чаще всего используется метод «термоса». Для этого достаточно сделать качественную теплоизоляцию конструкции, в результате чего теплоотдача значительно снизится.

Если же Мп находится в диапазоне от 6 до 10 м -1 , то можно использовать одно из нескольких решений:

  1. После разогрева бетонная смесь помещается в форму. Если теплоизоляция опалубки качественная, то время остывания материала до критической температуры значительно повышается. Кроме этого, разогретый бетон способен быстрее набирать прочность.
  2. В бетон добавляются специальные присадки для ускорения затвердевания смеси.
  3. Использование портландцементов высоких марок. Эти материалы не только быстрее набирают прочность, но и в процессе гидратации выделяют дополнительное тепло.
  4. С помощью специальных добавок можно снизить температуру кристаллизации воды в материале.

Если показатель Мп превышает 10 м -1 , то единственным способом снижения скорости остывания являются тепловые пушки либо нагревающие кабели.

Процедура распалубки

Когда температура была оптимизирована и бетонная смесь набрала минимальный запас прочности, необходимо снять опалубку и теплоизоляцию. Так как эти работы проводятся при низкой температуре, то большое значение имеет разница температур поверхности конструкции и окружающей среды.

Эта дельта также зависит от модуля поверхности материала и коэффициента армированности конструкции. Последний параметр представляет собой отношение сечения всей арматуры к сечению массива. Взаимосвязь этих показателей имеет следующий вид:

  1. Если при коэффициенте армирования не более 1%, Мп находится в диапазоне от 2 до 5 м -1 — максимально допустимая температурная разница не должна превышать 20 градусов.
  2. Коэффициент армированности составляет 1−3% – дельта не должна превышать 30 градусов.
  3. Показатель армированности превышает 3% – температура воздуха может быть на 40 градусов ниже бетона.
  4. Мп превышает 5 м -1 при любом коэффициенте армированности — дельта равна 40−50 градусов.

Если бетон не успел набрать необходимую прочность, то его нельзя дробить с помощью перфоратора либо отбойного молотка, так как на конструкции могут появиться трещины. Когда необходимо сделать проемы в конструкции, то они должны быть предусмотрены еще на стадии установки опалубки до заливки смеси. Если же без обработки поверхности обойтись нельзя, то допускается использование только алмазного инструмента.

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.

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.

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.

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

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.

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:

  • Смесь разогревается перед укладкой в форму. В этом случае при должной теплоизоляции возрастает период ее охлаждения до критической температуры (0 градусов); кроме того – тёплый бетон схватывается и набирает прочность значительно стремительнее.
Читать еще:  Дизайнерские изделия из бетона

  • В смесь вводятся добавки, ускоряющие ее затвердевание. Как вариант – используются быстротвердеющие портландцементы высоких марок, каковые, не считая ускоренного комплекта прочности, нужны тем, что в ходе гидратации выделяют больше тепла.
  • Другой подход сводится к понижению температуры кристаллизации воды в застывающей цементной смеси. Благодаря соответствующим добавкам комплект прочности длится при отрицательных температурах.

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, 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.

  • При Мп, лежащем в диапазоне 2-5, и коэффициенте армирования (отношении неспециализированного сечения арматуры к сечению монолита) до 1% максимально допустимая дельта температур образовывает 20 С.
  • При коэффициенте армирования от 1 до 3 процентов большая дельта температур – 30 градусов.
  • При коэффициенте армирования более чем 3% воздушное пространство возможно на 40 градусов холоднее бетона.
  • При модуле поверхности более чем 5 1/м максимально допустимые перепады температур для различных коэффициентов армирования принимают значения 30, 40 и 50 градусов соответственно.

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.

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.

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).

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.

  • Для тяжелого бетона естественного твердения класса В10 модуль деформации равен 18 МПа.
  • Классу В15 соответствует значение в 23 МПа.
  • В20 – 27 МПа.
  • Модуль деформации бетона В25 равен 30 МПа.
  • Класс В40 – 36 МПа.

Использование строительных материалов позволяет за короткий промежуток времени создать нужный элемент. Наиболее качественным и долговечным считается бетон. Из этого материала можно возводить дома, заливать полы, создавать технические сооружения. Основным параметром, который определяет качество материала, относится модуль поверхности бетона.

Описание понятия

Модулем поверхности называется отношение охлаждаемой или нагреваемой площади с использованием строительного материала к его объему. Этот параметр важен как для строительства, так и для процесса эксплуатации, поскольку определяет условия применения и долговечность материала.

Мп = S/V – формула:

  • Мп – модуль поверхности;
  • S – площадь конструкции;
  • V – объем монолита.

Существует несколько способов расчета его значений, которые предназначены для реальных конструкций. Также при составлении формулы учитывается и способ заливки и наличие дополнительных элементов, толщина слоя, условия, в которых происходит просушивание основы. При неверных расчетах поверхности бетона, это может привести к неправильному выбору технологии прогрева, появление дефектов на поверхности, трещин и разломов.

Перед строителями при укладке смеси в зимний период стоит главная задача – обеспечить бетону возможность быстро затвердеть в условиях, при которых он бы набрал все свои характеристики. При частых осадках, низких температурах, климатических перепадах делать укладку бетона не рекомендуется.

Определение качества

Если говорить об идеальном времени для проведения бетонных работ на открытом воздухе, то это, безусловно, теплый сезон. В такой период, как правило, преобладает положительная температура, нет большого количества осадков, стабильное солнце, благодаря прогреванию которого текстура материала быстро твердеет. К сожалению, не всегда есть возможность работать при таких условиях, чаще всего строительство осуществляется при низких температурах.

В процессе бетонирования под морозом появляется основная проблема, суть которой заключается в наборе прочности бетона и начала кристаллизации воды в нем. К основным методам ее решения относят создание теплоизоляции опалубки или специального подогрева уложенной смеси.

Выбор решения зависит от того, насколько быстро форма с вложенным материалом будет застывать. Определить это можно с помощью специальных формул и отношением площади к охлаждаемой поверхности и ее объему. Модуль поверхности бетона помогает решить ряд вопросов и определить как быстро, контактируя с холодным воздухом, данная площадь сможет затвердеть.

При вычислении модуля в зимнее время надо учитывать тот фактор, что процесс набора бетоном прочности прекращается при охлаждении температуры до 0 градусов. Охлаждаемыми считаются только те части поверхности, которые контактируют с более холодным воздухом.

Мастера советуют применять дополнительные нагревающие элементы, которые помогут быстрее решить проблему с затвердеванием уложенного монолита.

Параметры расчета

Если говорить о практической стороне, то расчет балок, цилиндров, дополнительных переходов в диаметре может быть достаточно сложным. Поэтому мастера упрощают это и используют несколько формул для основных конструктивных элементов.

При отчислении используются такие хитрости, как длина балки или высота колонны, другие показатели не влияют на модуль поверхности и не учитываются в расчетах. При расчетах принимается во внимание вся поверхность. Правда, этот расчет будет актуальным только в том случае, если она максимально быстро охлаждается.

То есть бетонная поверхность стоит на мерзлом грунте или постоянно контактирует с холодным воздухом. В противном случае его элементы в расчет не берутся. Строители советуют использовать модуль поверхности бетона при составлении проекта здания.

Это поможет вычислить нужные данные и принять меры, благодаря которым процесс затвердевания будет быстрым и качественным.

Нагревание и охлаждение

К сожалению, обеспечить качественный одновременный нагрев или охлаждение бетона по всему периметру монолита нереально. Любое изменение условий в плюс или минус может привести к появлению дельта температур между ядром и поверхностью.

Если дельта небольшая, то конкретного влияния на поверхность не будет, бетон постепенно затвердеет, потом проявятся его основные качества. Но если температура будет очень резкой, то на поверхности могут образоваться трещины или сколы. Что касается расчета на практике, то он будет тем больше, чем массивнее конструкция и, наоборот. Если увеличение перепада температур будет резким, то это приведет к росту внутренних напряжений в материале.

Для того чтобы избежать этого, строители советуют делать укладку шарами, заливая бетон постепенно. Температура во всех его участках должна быть приблизительно одинаковой. Этот указатель также берется в расчет при составлении формулы модуля поверхности бетона.

При модуле поверхности до 4 метров изменение температуры не должно быть больше 5 градусов в час. Если он лежит в диапазоне от 5 до 10 метров, то скорость изменения не должна превышать 10 градусов в час. Если модуль более 10 метров, то скорость изменения не больше 15 градусов в час.

Что касается обеспечения стабильности температур, то этот фактор возможен при использовании теплоизоляции бетонного монолита. При качественном нагреве должна осуществляться постоянная регулировка мощности кабеля для бетона или использования тепловой пушки. Без этого образуются сколы в случае перегревания и быстрой кристаллизации воды на поверхности бетона.

Поддержка температуры

О том, что это модуль поверхности бетона рассмотрим более подробно. Практически везде указывается информация о важности поддержки стабильной температуры. Для этого могут применяться различные методики.

Если модуль поверхности в диапазоне от 6 до 10 метров, то здесь смесь желательно разогревать перед укладкой в форму. При таком варианте увеличивается период охлаждения до критической температуры, горячий бетон быстрее схватывается и набирает нужную прочность. Это эффективный вариант для быстрой работы. Второй способ заключается в использовании дополнительных элементов, которые вводятся в смесь непосредственно перед кладкой и ускоряют ее затвердевание. Например, быстротвердеющий портландцемент высоких марок. Можно еще этого добиться увеличением количества бетона.

Что касается альтернативного подхода, то он сводится к понижению температуры с помощью кристаллизации воды. Сюда также добавляются специальные элементы, которые увеличивают прочность даже при отрицательных температурах. При правильном выборе способа затвердевания, исходя из отчислений модуля поверхности, можно получить качественный результат и долговечную поверхность без недостатков и трещин.

Читать еще:  Бетонные фасадные панели под кирпич

Технологическая карта

Это основной документ, в котором имеются сведения об укладке бетона, его технические характеристики, перечисление людей, принимающих участие в кладке. Еще в нем указан температурный режим, при котором затвердевание будет максимальным. Технологическая карта считается важным документом для инженерно-технических работников, строительных и проектных организаций.

Также она может использоваться производителями работ, мастерами и бригадиром в процессе кладки материалов. Обязательным является указание авторства технологической карты.

Она состоит из нескольких категорий. К основным относятся: область применения, организация и технология выполнения работ с указанием требования к качеству, потребность в материально-технических ресурсах, а также перечисление необходимых элементов, которые будут использоваться при кладке материала.

Обязательным элементом технологической карты является наличие решения по технике безопасности, а также технико-экономические показатели. Хотя этот документ составляется под конкретную область, здесь также считаются обязательными примеры определения модуля поверхности, пользования технологической картой и определения прочности бетона.

Технологическая карта является документом, по которому будет определяться уровень практичности и качественности бетона. Обязательным ее элементом считается расчет модуля поверхности бетона.

Наличие распалубки

После того как залитый бетон начинает набирать минимально необходимую прочность, температура на поверхности и возле ядра стабилизируется, снимается опалубка и убирается созданная теплоизоляция. Это должно происходить при отрицательных температурах. Если температурный режим в процессе не соблюдается, это приводит к расколу поверхности.

Если коэффициент армирования превышает 3 %, воздух может быть на несколько градусов холоднее бетона. Если же модуль поверхности более 5 метров, максимально допустимые перепады температур принимают значение 30, 40 или 50 градусов. Это обязательно нужно учитывать. Если говорить о том, что это модуль поверхности бетонной конструкции, то его понятие близко к модулю бетона. Но сюда включаются значения дополнительных элементов, которые используются в процессе кладки.

Фактор зависит от наличия добавок в основную смесь.

Обработка бетона зимой

Если говорить об обработке бетона после того, как он набрал нужную прочность, то здесь нет ничего особенного. Но что касается устройства проема в монолите до набора им прочности, здесь выделяется ряд специфических факторов.

Специалисты советуют не использовать отбойный молоток или перфоратор на поверхности, которая еще не набрала нужной прочности. Иными словами, бетон, который еще не набрал нужной марочной прочности, лучше не трогать, поскольку это чревато появлением трещин и недостатков на поверхности.

Оптимальным вариантом устройства проемов является формирование опалубки и дополнительных для нее элементов на стадии, которая начинается перед заливкой монолита. В таком случае поверхность не будет разрушаться под воздействием механической нагрузки.

Существуют места, в которых невозможно добавить опалубку, там применяется рифленая арматура. Рифление на поверхности само по себе служит анкером для дальнейших работ. В процессе создания технологической карты также учитывается модуль поверхности плиты перекрытия.

Советы специалистов

Строители и мастера советуют проводить технологическую подготовку перед укладкой бетона, уточнять его марку, наличие добавок и хорошо просчитывать модуль поверхности. Если работы будут проводиться в зимнее время, обязательно учитывать дельту температуры и наличие дополнительных средств, которые будут обеспечивать надежную теплоизоляцию и защиту от механических повреждений.

Модуль поверхности бетонной конструкции это

Модуль поверхности бетонных смесей

Для начала немного теории. Вообще, метод поверхности бетона – есть отношение размеров поверхности конструкции из бетона к объему. Обязательно необходимо учесть, куда будет заливаться смесь: На промерзшую поверхность грунта или на теплую, на утепленный бетон или холодную каменную кладку и т п Также важно, какой температуры бетон будет использоваться при заливке. Чтобы в холодное время года бетонная смесь дольше не замерзала, на стройплощадках используется тара для раствора зима утепленная.

Чтобы показать это на практике, приведем пример расчета модуля поверхности для поверхности габаритами L =2м, B = 3м, H =1м, при укладке бетонной смеси как на холодный грунт,так и на оттаявший.

Итак, для начала рассчитаем объем:

V =2*3*1=6м3

Площадь охлажденной пов-ти при замерзшем грунте:

S 1 =2*1*2+3*2*1+2*3*2=22м2

Та же площадь для подтаявшей поверхности:

S 2 =2*1*2+3*2*1+2*3=16м2

Как видно из формулы разница между этими площадями состоит в том, что в первом случае площадь одной грани учтена дважды, т.к. будем считать, что замерзший грунт также забирает тепло из бетонной смеси.

Итого, модуль поверхности бетона для замерзшего грунта будет составлять :

M п = S1/V = 22/6 м-1 = 3,67 м-1

для теплого грунта:

M п = S2/V = 16/6 м-1 = 2,67 м-1

Как видно из расчетов. модуль поверхности бетонной смеси одного и того же объема отличается в 1,37 раз.

По этому параметру подбирается не только то, как мы будем укладывать бетонную смесь, но и то, как изменятся основные параметры конструкции при применении конкретного метода. Важный параметр – скорость увеличения значения температуры в час. Так, если модуль поверхности будет меньше 4м-1, то максимальную скорость увеличения температуры будет составлять 50градС в час. От 5 до 10 м-1 – 100градС в час, от 10м-1 – 150 градС в час

Для других форм модуль рассчитывается по следующим формулам:

Балка или колонна с сечением в виде прямоугольника. а и b – его стороны.

М п = 2/a+2/b,

Балка или колонна с сечением в виде квадрата со стороной а, м:

Куб со стороной a, м:

Параллелепипед прямоугольный со сторонами a, b, c, м:

Если он стоит отдельно

М п = 2/a+2/b+2/c,

Если он прилегает к массиву стороной c

М п = 2/a+2/b+1/c,

Если это плита толщиной a, м:

для цилиндра радиуса R и высотой c, м:

Главный принцип методов укладки бетонных смесей в зимний период – обеспечить бетону возможность затвердеть в условиях, при которых бетон набрал все свои характеристики. Прочность бетонных смесей, заложенных в проекте, происходит в течение 28 дней, но самое ответственное время – первые 3-4 дня. Это означает, что именно в эти дни необходимо создать внутри конструкции плюсовую температуру. Основные методы для прогрева бетона: термос , применение трансформаторов для прогрева бетона, добавление присадок, утепление тепловыми пушками дизельными .

17. сущность зимнего бетонирования. Модуль поверхности конструкций, его влияние на выбор метода бетонирования. Понятие критической прочности.

Продолжительность твердения и конечные свойства бетона в значительной степени зависят от температурного режима и состава бетона (в том числе от вида цемента). Для твердения бетона наиболее благоприятной температурой является 15-28гр.С, при которой бетон на 28-е сутки практически достигает стабильной прочности. При снижении температуры процессы гидратации цемента замедляются. При отрицательных температурах не вступившая в реакцию с цементом вода переходит в лёд, и реакция гидратации прекращается.

Вода, замерзая, увеличивается в объёме примерно на 9%. В результате микроскопических образований льда в бетоне возникают силы давления, нарушающие образовавшиеся структурные связи, которые при твердении в нормальных температурных условиях уже не восстанавливаются. Кроме того, вода образует вокруг крупного заполнителя обволакивающую ледяную пленку, которая при оттаивании нарушает сцепление, монолитность бетона.

При раннем замораживании по тем же причинам резко снижается сцепление бетона с арматурой, увеличивается пористость, что влечёт за собой снижение прочности, морозостойкости и водонепроницаемости. При оттаивании замёрзшая свободная вода вновь превращается в жидкость, и процесс твердения бетона возобновляется. Однако из-за ранее нарушенной структуры конечная прочность такого бетона оказывается ниже прочности бетона, выдержанного в нормальных условиях, на 15-20 %. Особенно вредно попеременное замораживание и оттаивание бетона.

Зимние #150 условия при которых среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +5 градусов и в течение суток есть падение ниже 0градусов.

Классификация методов зимнего бетонирования:

    Прогревные #150 основаны на введение тепла в бетон в процессе его твердения: электропрогрев (электрод, греющий провод, индукция, термоактивная опалубка), воздухопрогрев (инфракрасный, тепляки), паропрогрев. Беспрогревные #150 основаны на сохранении начального тепла, введённого в бетонную смесь при изготовлении, тепла выделяющегося в результате гидратации цемента (экзотермия) а также тепла введённого в бетонную смесь до укладки в опалубку: термос, предварительный электроразогрев бетонной смеси, использование хим.добавок (ускорители твердения, противоморозные добавки)

Минимальная прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на его конечную прочность, называется критической. Для массивных конструкций R кр = 50% R расч. для тонкостенных R кр = 70% R расч. Для конструкций, поддвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию или воздействию воды, а также для всех конструкций со специальными требованиями по морозостойкости и водонепроницаемости R критическая = 100% R проектной

Поддержание оптимальных условий достигается применением различных методов укладки и выдерживания бетона.

Термос #150 основан на использовании тепла, введённого в бетон до укладки его в опалубочную форму #150 в момент приготовления на РБУ (растворобетонный узел), и тепла, выделяемого цементом в процессе твердения бетона. Как правило, бетонная смесь укладывается в утеплённую опалубочную форму. Общий запас тепла в бетоне должен соответствовать его потерям при остывании конструкции до 0градусов.

Электродный прогрев – основан на прекращении электрической энергии в тепловую при прохождении электрического тока через свежеуложенный бетон, который при помощи электродов включается в цепь электрического тока. Напряжение подаваемого тока 50-100 В, для чего применяют понизительные трансформаторы. В исключительных случаях для малоармированных конструкций допускается напряжение 120-220 В.

Предварительный электроразогрев #150 основан на кратковременном электроразогреве бетонной смеси от 0-5градусов до 70-90 градусов в специальных установках (бункер, кузов, опалубка) от сети 380 В. Укладка бетона в его опалубочной форме до начала схватывания. За счёт интенсивного тепловыделения цемента компенсируются теплопотери с поверхности бетона в окружающую среду, в результате чего обеспечивается постепенное остывание конструкций и благоприятное твердение бетона.

Введение противоморозных добавок #150 обеспечивает сохранение жидкой фазы в бетоне и твердение его при отрицательных температурах с достижением критической прочности в короткие сроки.

Модуль поверхности конструкции – отношение площади поверхности конструкции к ее объему. В зависимости от модуля ведётся выбор метода зимнего бетонирования.

Выдерживание бетона методом термоса

Способ термоса применяют в основном при бетонировании массивных конструкций. Для легких каркасных конструкций этот способ не применяют, так как утеплять их трудно и неэкономично.

Массивность конструкции характеризуется отношением суммы охлаждаемых (наружных) поверхностей к ее объему. Это отношение называется модулем поверхности Мп. который определяют по формуле

где F — поверхность, м 2 V — объем, м 3 .

При определении модуля поверхности не учитывают поверхности конструкций, соприкасающиеся с немерзлым грунтом или хорошо прогретой бетонной или каменной кладкой. Чем меньше Мп. тем конструкция массивнее.

Для колонн и балок модуль поверхности определяют как отношение периметра элемента к площади его поперечного сечения. Способом термоса обычно пользуются при выдерживании конструкций с модулем поверхности до 6. Часто способ термоса для таких конструкций сочетают с периферийным электропрогревом конструкций. Но, как указывалось выше, для расширения области применения способа применяют предварительный электроразогрев бетонной смеси или приготовляют бетонную смесь с добавками-ускорителями, ускоряющими твердение бетона и снижающими температуру замерзания бетонной смеси. В этих случаях возможно применять способ термоса в конструкциях с Мп = 8—10.

Читать еще:  Как разбить бетонный фундамент?

При выдерживании конструкций с Мп до 20 способом термоса необходимо применять быстротвердеющие цементы высоких марок (не ниже 500) и глиноземистые цементы, которые не только быстро набирают прочность, но и выделяют при твердении большое количество тепла. В результате сокращается время, в течение которого бетон должен быть предохранен от замерзания, а также повышается запас тепла в нем, т. е. облегчаются условия термосного выдерживания бетона.

Для сокращения срока получения бетоном критической прочности бетонную смесь укладывают с максимально допустимой температурой, опалубку утепляют, а уложенный в конструкцию бетон укрывают.

Утепление опалубки назначается по расчету и должно быть выполнено без зазоров и щелей, особенно в углах и местах стыкования теплоизоляции. Для уменьшения продуваемости опалубки и предохранения теплоизоляционных материалов (например, войлока, опилок) от увлажнения по обшивке и опалубке прокладывают слой толя или пергамина.

Если опалубка состоит из железобетонных плит-оболочек, утепление к ним прикрепляют с наружной стороны, а с внутренней стороны, соприкасающейся с бетонной смесью, их предварительно отогревают. Выступающие углы, тонкие элементы и другие части, остывающие быстрее основной конструкции, дополнительно утепляют на длине участка, назначаемого проектом производства работ.

Поверхности ранее забетонированных блоков и основания, подверженные воздействию наружного воздуха в местах примыкания к свежеуложенному бетону, утепляют на полосе шириной 1-1,5 м. Все работы по утеплению опалубки должны быть обязательно закончены до начала бетонирования.

Модуль поверхности бетона: определение, формула, расчет, типовая технологическая карта на бетонные работы

Использование строительных материалов позволяет за короткий промежуток времени создать нужный элемент. Наиболее качественным и долговечным считается бетон. Из этого материала можно возводить дома, заливать полы, создавать технические сооружения. Основным параметром, который определяет качество материала, относится модуль поверхности бетона.

Описание понятия

Модулем поверхности называется отношение охлаждаемой или нагреваемой площади с использованием строительного материала к его объему. Этот параметр важен как для строительства, так и для процесса эксплуатации, поскольку определяет условия применения и долговечность материала.

Мп = S/V – формула:

  • Мп – модуль поверхности;
  • S – площадь конструкции;
  • V – объем монолита.

Существует несколько способов расчета его значений, которые предназначены для реальных конструкций. Также при составлении формулы учитывается и способ заливки и наличие дополнительных элементов, толщина слоя, условия, в которых происходит просушивание основы. При неверных расчетах поверхности бетона, это может привести к неправильному выбору технологии прогрева, появление дефектов на поверхности, трещин и разломов.

Перед строителями при укладке смеси в зимний период стоит главная задача – обеспечить бетону возможность быстро затвердеть в условиях, при которых он бы набрал все свои характеристики. При частых осадках, низких температурах, климатических перепадах делать укладку бетона не рекомендуется.

Определение качества

Если говорить об идеальном времени для проведения бетонных работ на открытом воздухе, то это, безусловно, теплый сезон. В такой период, как правило, преобладает положительная температура, нет большого количества осадков, стабильное солнце, благодаря прогреванию которого текстура материала быстро твердеет. К сожалению, не всегда есть возможность работать при таких условиях, чаще всего строительство осуществляется при низких температурах.

В процессе бетонирования под морозом появляется основная проблема, суть которой заключается в наборе прочности бетона и начала кристаллизации воды в нем. К основным методам ее решения относят создание теплоизоляции опалубки или специального подогрева уложенной смеси.

Выбор решения зависит от того, насколько быстро форма с вложенным материалом будет застывать. Определить это можно с помощью специальных формул и отношением площади к охлаждаемой поверхности и ее объему. Модуль поверхности бетона помогает решить ряд вопросов и определить как быстро, контактируя с холодным воздухом, данная площадь сможет затвердеть.

При вычислении модуля в зимнее время надо учитывать тот фактор, что процесс набора бетоном прочности прекращается при охлаждении температуры до 0 градусов. Охлаждаемыми считаются только те части поверхности, которые контактируют с более холодным воздухом.

Мастера советуют применять дополнительные нагревающие элементы, которые помогут быстрее решить проблему с затвердеванием уложенного монолита.

Параметры расчета

Если говорить о практической стороне, то расчет балок, цилиндров, дополнительных переходов в диаметре может быть достаточно сложным. Поэтому мастера упрощают это и используют несколько формул для основных конструктивных элементов.

При отчислении используются такие хитрости, как длина балки или высота колонны, другие показатели не влияют на модуль поверхности и не учитываются в расчетах. При расчетах принимается во внимание вся поверхность. Правда, этот расчет будет актуальным только в том случае, если она максимально быстро охлаждается.

То есть бетонная поверхность стоит на мерзлом грунте или постоянно контактирует с холодным воздухом. В противном случае его элементы в расчет не берутся. Строители советуют использовать модуль поверхности бетона при составлении проекта здания.

Это поможет вычислить нужные данные и принять меры, благодаря которым процесс затвердевания будет быстрым и качественным.

Нагревание и охлаждение

К сожалению, обеспечить качественный одновременный нагрев или охлаждение бетона по всему периметру монолита нереально. Любое изменение условий в плюс или минус может привести к появлению дельта температур между ядром и поверхностью.

Если дельта небольшая, то конкретного влияния на поверхность не будет, бетон постепенно затвердеет, потом проявятся его основные качества. Но если температура будет очень резкой, то на поверхности могут образоваться трещины или сколы. Что касается расчета на практике, то он будет тем больше, чем массивнее конструкция и, наоборот. Если увеличение перепада температур будет резким, то это приведет к росту внутренних напряжений в материале.

Для того чтобы избежать этого, строители советуют делать укладку шарами, заливая бетон постепенно. Температура во всех его участках должна быть приблизительно одинаковой. Этот указатель также берется в расчет при составлении формулы модуля поверхности бетона.

При модуле поверхности до 4 метров изменение температуры не должно быть больше 5 градусов в час. Если он лежит в диапазоне от 5 до 10 метров, то скорость изменения не должна превышать 10 градусов в час. Если модуль более 10 метров, то скорость изменения не больше 15 градусов в час.

Что касается обеспечения стабильности температур, то этот фактор возможен при использовании теплоизоляции бетонного монолита. При качественном нагреве должна осуществляться постоянная регулировка мощности кабеля для бетона или использования тепловой пушки. Без этого образуются сколы в случае перегревания и быстрой кристаллизации воды на поверхности бетона.

Поддержка температуры

О том, что это модуль поверхности бетона рассмотрим более подробно. Практически везде указывается информация о важности поддержки стабильной температуры. Для этого могут применяться различные методики.

Если модуль поверхности в диапазоне от 6 до 10 метров, то здесь смесь желательно разогревать перед укладкой в форму. При таком варианте увеличивается период охлаждения до критической температуры, горячий бетон быстрее схватывается и набирает нужную прочность. Это эффективный вариант для быстрой работы. Второй способ заключается в использовании дополнительных элементов, которые вводятся в смесь непосредственно перед кладкой и ускоряют ее затвердевание. Например, быстротвердеющий портландцемент высоких марок. Можно еще этого добиться увеличением количества бетона.

Что касается альтернативного подхода, то он сводится к понижению температуры с помощью кристаллизации воды. Сюда также добавляются специальные элементы, которые увеличивают прочность даже при отрицательных температурах. При правильном выборе способа затвердевания, исходя из отчислений модуля поверхности, можно получить качественный результат и долговечную поверхность без недостатков и трещин.

Технологическая карта

Это основной документ, в котором имеются сведения об укладке бетона, его технические характеристики, перечисление людей, принимающих участие в кладке. Еще в нем указан температурный режим, при котором затвердевание будет максимальным. Технологическая карта считается важным документом для инженерно-технических работников, строительных и проектных организаций.

Также она может использоваться производителями работ, мастерами и бригадиром в процессе кладки материалов. Обязательным является указание авторства технологической карты.

Она состоит из нескольких категорий. К основным относятся: область применения, организация и технология выполнения работ с указанием требования к качеству, потребность в материально-технических ресурсах, а также перечисление необходимых элементов, которые будут использоваться при кладке материала.

Обязательным элементом технологической карты является наличие решения по технике безопасности, а также технико-экономические показатели. Хотя этот документ составляется под конкретную область, здесь также считаются обязательными примеры определения модуля поверхности, пользования технологической картой и определения прочности бетона.

Технологическая карта является документом, по которому будет определяться уровень практичности и качественности бетона. Обязательным ее элементом считается расчет модуля поверхности бетона.

Наличие распалубки

После того как залитый бетон начинает набирать минимально необходимую прочность, температура на поверхности и возле ядра стабилизируется, снимается опалубка и убирается созданная теплоизоляция. Это должно происходить при отрицательных температурах. Если температурный режим в процессе не соблюдается, это приводит к расколу поверхности.

Если коэффициент армирования превышает 3 %, воздух может быть на несколько градусов холоднее бетона. Если же модуль поверхности более 5 метров, максимально допустимые перепады температур принимают значение 30, 40 или 50 градусов. Это обязательно нужно учитывать. Если говорить о том, что это модуль поверхности бетонной конструкции, то его понятие близко к модулю бетона. Но сюда включаются значения дополнительных элементов, которые используются в процессе кладки.

Фактор зависит от наличия добавок в основную смесь.

Обработка бетона зимой

Если говорить об обработке бетона после того, как он набрал нужную прочность, то здесь нет ничего особенного. Но что касается устройства проема в монолите до набора им прочности, здесь выделяется ряд специфических факторов.

Специалисты советуют не использовать отбойный молоток или перфоратор на поверхности, которая еще не набрала нужной прочности. Иными словами, бетон, который еще не набрал нужной марочной прочности, лучше не трогать, поскольку это чревато появлением трещин и недостатков на поверхности.

Оптимальным вариантом устройства проемов является формирование опалубки и дополнительных для нее элементов на стадии, которая начинается перед заливкой монолита. В таком случае поверхность не будет разрушаться под воздействием механической нагрузки.

Существуют места, в которых невозможно добавить опалубку, там применяется рифленая арматура. Рифление на поверхности само по себе служит анкером для дальнейших работ. В процессе создания технологической карты также учитывается модуль поверхности плиты перекрытия.

Советы специалистов

Строители и мастера советуют проводить технологическую подготовку перед укладкой бетона, уточнять его марку, наличие добавок и хорошо просчитывать модуль поверхности. Если работы будут проводиться в зимнее время, обязательно учитывать дельту температуры и наличие дополнительных средств, которые будут обеспечивать надежную теплоизоляцию и защиту от механических повреждений.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector