Что такое модуль поверхности бетона

Как сделать расчет модуля поверхности бетона и для чего нужен показатель?

Качество уложенного покрытия оценивают, используя модуль поверхности бетона, а именно соотношения бетонной площади к ее внутреннему объему. При неправильном определении этого параметра и несоблюдении температурного режима при твердении, как следствие, возникают различные дефекты в конструкции. Контакт поверхности с неблагоприятной средой может вызывать также коррозию и трещины внутри строительного материала, а в результате этого состав быстрее разрушается.

Модуль поверхности конструкции из бетона

Большинство строительных мероприятий выполняется на открытой местности в теплое время года. Строители зачастую не дожидаются весны, чтобы начинать строительство. Если бетонирование происходит при минусовой температуре окружающей среды, то необходимо создать такие условия, при которых бетонная смесь может набрать свою прочность до начала в заполненных водой порах процесса кристаллизации льда. Обычно для этого обеспечивают равномерный и постоянный подогрев опалубки или нагревают непосредственно сам раствор. Главным параметром при определении метода поддержания тепла является скорость, при которой смесь в опалубке начинает остывать. Этот параметр и называется модулем поверхности бетона.

Расчет показателя определяет степень массивности ЖБ конструкций, а именно площадь, которая подвергается нагреванию или же охлаждению, и находится в прямой зависимости от количества использованных строительных материалов. Этот модуль для колонн и балок определяется соотношением периметра их сечения под прямым углом к продольной оси площади этого сечения. А объем, в соотношении с площадью охлаждения самой поверхности, определяет ее показатели для бетонного массива.

Важность правильного определения

В бетонных и железобетонных конструкциях выделяют основные виды повреждений поверхности:

Наиболее распространенными повреждениями бетонной поверхности являются трещины и коррозия.

  • трещины;
  • коррозия элементов;
  • увеличенные поры или каверны в бетоне;
  • деформации, обусловленные температурными изменениями при усадке температурных швов;
  • повреждения в виде вздутий и трещин в каркасе или на ограждающих конструкциях.

При неправильном расчете модуля будет увеличиваться перепад температур между слоями и температурой воздуха, что гарантировано создаст внутренние напряжения изделий. А так как бетон при укладке только начинает набирать прочность, то на нем при таких условиях появляются множественные трещины и дефекты. Главный фактор, определяющий качество — гладкая поверхность бетона. Самое важное при бетонировании — обеспечить стройматериалу набор прочности в первые дни после его укладки (особенно если местность открытая) путем обеспечения внутри конструкции постоянных значений выше 0 градусов.

Определение модуля и формула

Модуль для бетонной поверхности высчитывается по формуле: Mп=S1:V. Поэтому первым делом необходимо определить объем, перемножив между собой длину, высоту и ширину. При условии, что эти показатели раствора для бетонирования в холодное и теплое время года равны 2/3/1 соответственно, тогда объем равен 6 м3. Площадь рассчитывают следующим образом:

  • S=4+6+12=22 м2, — для замерзшего грунта;
  • S2=4+6+6=16 м2, — в теплом грунте.

Для мерзлой и теплой поверхности площадь разнится, так как мокрый грунт вытягивает температуру из раствора.

Площади разнятся в конечных цифрах за счет учета в расчете граней. Принято считать, что замерший или мокрый грунт вытягивает некоторое количество тепла из раствора, поэтому для охлажденной поверхности площадь одной грани добавлена в формулу 2 раза. Из этого следует:

  • Mп1=S/V=3,67, — для охлажденного грунта;
  • Mп2=S2/V=2,67, — на теплой поверхности.

Разница в модуле между теплым и холодным грунтом составляет 1 параметр при одном и том же объеме раствора. Расчет проводится, чтобы узнать скорость увеличения значения температуры в час и, соответственно, выполнить все методы для его прогрева. В зависимости от показателя, выбирается способ поддержания тепла. При значениях модуля поверхности бетона не более 6, используют «способ термоса». Основу опалубки теплоизолируют, плюс раствор самопроизвольно разогревается за счет химической реакции портландцемента с жидкостью.

Методы, которые используют для прогрева бетона: термос, подогрев с помощью трансформаторов, добавление добавок с эффектом ускорения твердения смеси, повышение температуры раствора дизельными обогревателями.

Как выполняется расчет модуля поверхности бетона для различных форм

Для куба с 4 равными сечениями сторон Мп=6:A. Для цилиндрической поверхности Мп=2:R+2:C. Для балок или колонн вычисление проводят по следующим формулам:

  • Мп=2:A+2:B, — с поперечным сечением прямоугольной формы, м;
  • Мп2=4:A, — с одной стороной, для сечения с одинаковыми отрезками, м.

Чтобы сократить срок набора бетоном его прочности, создают при укладке температуру, которая подбирает нормальные условия твердения путем утепления опалубки и накрывания монолитной поверхности. Если расчет модуля поверхности проведен верно и все условия при заливке были выполнены, основание наберет максимальную прочность, исключая образование деформаций.

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.

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.

Читать еще:  Что такое ПМД в бетоне

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.

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.

  • 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.

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.

Заключение

Сохраняем надежду, что не утомили читателя обилием неинтересных сухих цифр и определений. Как в большинстве случаев, дополнительную тематическую данные возможно отыскать в приложенном видео в данной статье. Удач!

Модуль поверхности бетона: определение, примеры расчета. Скорость нагрева и охлаждения

Что это за параметр — модуль поверхности? Нам предстоит познакомиться с новым для себя понятием и изучить способы расчета его значений для реальных конструкций. Кроме того, мы затронем основы зимнего бетонирования и влияние модуля поверхности на применяемые при этом методы проведения работ.

Тема статьи непосредственно связана с зимним бетонированием.

Что это такое

Определение

Идеальное время для бетонных работ на открытом воздухе — теплый сезон. Увы, не всегда есть возможность дождаться весны: в ряде случаев монолитное строительство осуществляется и при отрицательных температурах.

Кроме того: в ряде регионов страны теплый сезон просто-напросто слишком короток.
В Якутске, например, среднемесячная температура выше нуля лишь пять месяцев в году.

При бетонировании в мороз основная проблема — дать бетону набрать прочность до начала кристаллизации воды в нем. Основные методы ее решения сводятся к теплоизоляции опалубки или подогреву уложенной смеси. При этом выбор конкретного решения определяется прежде всего тем, насколько быстро форма с бетоном будет остывать.

Скорость же, с которой определенная конструкция будет терять тепло, определяется отношением площади ее охлаждаемой поверхности к объему.

Практический вывод: медленнее всего будет остывать идеальный шар.

Модуль поверхности 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.

Поскольку в числителе формулы значение указывается в квадратных метрах (м2), а в знаменателе — в кубических (м3), искомый параметр будет измеряться в странных единицах, описываемых как 1/м, или м^-1.

Важный момент: поскольку процесс набора бетоном прочности практически прекращается при охлаждении до 0 градусов (температуры кристаллизации воды), охлаждаемыми считаются лишь те части поверхности монолита, которые контактируют с более холодным воздухом, основанием или конструктивными элементами.

При укладке бетона на непромерзший грунт нижняя поверхность фундамента исключается из расчетов.

Примеры расчета

Давайте рассчитаем интересующий нас параметр для плитного фундамента размером 6х10 м и толщиной 0,25 м, укладываемого при отрицательной температуре окружающего воздуха на талый грунт.

  1. Очевидно, что охлаждаться будут все поверхности плиты, кроме нижней: она ведь 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 объем плиты. Он равен, как мы помним 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 диаметров и прочих конструкций могут быть достаточно сложны и занимать значительное время. Как и все люди, строители склонны по возможности упрощать себе жизнь; для этой цели существует несколько упрощенных формул расчетов для основных конструктивных элементов.

Читать еще:  Что такое бетон контакт

Наглядный пример: монолитная стена охлаждается с обеих сторон.

Что с этим делать

Итак, мы научились вычислять некий параметр, который влияет на скорость остывания массива на холоде. И как применить его в реальном строительстве?

Скорость нагрева и охлаждения

Поскольку обеспечить одновременный нагрев или охлаждение бетона по всему объему массива невозможно, любое изменение условий волей-неволей приведет к появлению дельты температур между ядром и поверхностью.

Внимание: эта дельта будет тем больше, чем более массивна конструкция.
То есть, проще говоря, чем меньше отношение ее площади к объему.

Увеличение перепада температур между ядром и поверхностью неизбежно приведет к росту внутренних напряжений в материале; поскольку речь идет о бетоне, не набравшем прочность, трещины не просто возможны — гарантированы.

Последствия быстрого охлаждения.

Выход? Он сводится к тому, чтобы максимально замедлить изменение температуры поверхности массива.

Стабильность температур при охлаждении обеспечивается, как правило, теплоизоляцией бетонного монолита; при нагреве — регулировкой мощности кабеля для бетона или тепловой пушки.

Выбор способа поддержания температуры

Это использование полученного значения модуля поверхности имеет прямое отношение к расчету скорости нагрева/охлаждения: на основе выполненного расчета выбирается способ стабилизации температуры до набора бетоном прочности.

Для модуля поверхности не выше 6 достаточно так называемого способа термоса. Форма просто-напросто качественно теплоизолируется, что существенно уменьшает теплоотдачу.

Кроме того: в процессе гидратации (химических реакций портландцемента с водой) выделяется довольно значительное количество тепла, которое способствует саморазогреву смеси.

Для Мп в диапазоне 6 — 10 1/м возможно несколько решений:

  • Смесь разогревается перед укладкой в форму. В этом случае при должной теплоизоляции увеличивается период ее охлаждения до критической температуры (0 градусов); мало того — горячий бетон схватывается и набирает прочность гораздо быстрее.

Заливка горячим бетоном.

  • В смесь вводятся добавки, ускоряющие ее затвердевание. Как вариант — применяются быстротвердеющие портландцементы высоких марок, которые, кроме ускоренного набора прочности, полезны тем, что в процессе гидратации выделяют больше тепла.
  • Альтернативный подход сводится к понижению температуры кристаллизации воды в застывающей бетонной смеси. Благодаря соответствующим добавкам набор прочности продолжается при отрицательных температурах.

Полезно: стоит предостеречь от использования для этой цели солевых растворов.
Их цена действительно ниже специализированных синтетических добавок; однако она нивелируется высоким (от 5%) содержанием соли в воде для затворения.
При этом высокое содержание солей снижает итоговую прочность бетона и способствует ускоренной коррозии арматуры.

Наконец, для модуля поверхности свыше 10 единственное здравое решение — подогрев бетона греющим кабелем или тепловыми пушками до набора определенного процента проектной прочности. Значение минимальной прочности до заморозки зависит от класса бетона и области эксплуатации монолита; полная инструкция по подбору значений содержится в СНиП 3.03.01-87.

Конструкция подогревается до набора полной или частичной прочности.

Распалубка

После набора минимально необходимой прочности и стабилизации температуры монолита снимается опалубка и убирается теплоизоляция. Поскольку это происходит при отрицательных температурах, дельта между поверхностью бетона и окружающим воздухом тоже важна и тоже привязана к модулю поверхности.

С момента распалубки начинается стремительное охлаждение монолита.

  • При Мп, лежащем в диапазоне 2-5, и коэффициенте армирования (отношении общего сечения арматуры к сечению монолита) до 1% максимально допустимая дельта температур составляет 20 С.
  • При коэффициенте армирования от 1 до 3 процентов максимальная дельта температур — 30 градусов.
  • При коэффициенте армирования свыше 3% воздух может быть на 40 градусов холоднее бетона.
  • При модуле поверхности свыше 5 1/м максимально допустимые перепады температур для разных коэффициентов армирования принимают значения 30, 40 и 50 градусов соответственно.

Обработка зимнего бетона

Если после набора полной прочности зимний бетон и монолиты из неподготовленного бетона нормальной влажности обрабатываются вполне традиционно, то перфорация и устройство проемов в монолите до набора им прочности имеет свою специфику.

Проще говоря, не набравший марочную прочность и замерзший бетон не стоит дробить отбойным молотком и перфоратором. В этом случае возможно появление трещин.

До набора полной прочности бетон легко трескается.

Оптимальный способ устройства проемов — формирование опалубки для них еще на стадии заливки монолита. Среди прочего, в этом случае возможна полноценная анкеровка краев арматуры по краям проема. Там, где это невозможно и проем придется вырезать по месту, применяется рифленая арматура: рифление на ее поверхности само по себе служит анкером для прутка.

Полезно: для устройства отверстия (например, продуха или ввода коммуникаций в ленточном фундаменте) при его заливке своими руками достаточно заложить в опалубку асбестоцементную или пластиковую трубу соответствующего диаметра.

На фото — простейший способ устройства продухов.

Для собственно обработки там, где без нее не обойтись, предпочтителен алмазный инструмент. Алмазное бурение отверстий в бетоне не требует использования ударного режима; как следствие — меньше вероятность трещин и сколов. Резка железобетона алмазными кругами оставляет края реза идеально ровными и, что очень удобно, не требует смены режущего круга при резке армирования.

Смежное понятие

Несложная ассоциативная цепочка заставит нас затронуть еще одно понятие, относящееся к бетонным конструкциям. Это так называемый модуль Юнга для бетона (он же — модуль упругости или модуль деформации).

Наглядное представление смысла термина.

Значение модуля определяется экспериментально, по результатам испытания образца, измеряется в паскалях (чаще, с учетом высоких значений, в мегапаскалях) и обозначается символом Е. Честно говоря, этот параметр интересен лишь специалистам и при малоэтажном строительстве не учитывается.

Упрощенно говоря, этот параметр описывает способность материала кратковременно деформироваться при значительных нагрузках без необратимых нарушений внутренней структуры. Еще проще? Пожалуйста: чем выше модуль упругости, тем меньше вероятность, что при ударе кувалдой от фундамента отколется кусок бетона.

После такого определения логично предположить, что модуль упругости (или деформации) связан с прочностью на сжатие и, соответственно, маркой (классом) материала.

Действительно, зависимости практически 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.

Полная таблица значений для разных видов бетона.

Заключение

Надеемся, что не утомили читателя обилием скучных определений и сухих цифр. Как обычно, дополнительную тематическую информацию можно найти в приложенном видео в этой статье. Успехов!

Модуль поверхности бетона (бетонной конструкции в м2, м3) — что это такое

Один из параметров, который оказывает существенное влияние на результат постройки — это модуль поверхности бетонной конструкции. Если рассчитать эту величину и учесть при возведении сооружения, то результат проявится в виде крепости и долговечности конструкции.

Что это такое

Основной сезон ведения строительных работ — лето. В этот период погодные условия в максимальной степени располагают к заготовке растворов, установке опор, и т.д. Но поставленной цели не всегда удается добиться в срок, поэтому процесс возведения сооружений может затянуться до поздней осени или даже зимы.

Из-за снижения температуры воздуха процессы работы с цементным раствором усложняются. Необходимо рассчитать время, за которое жидкость в смеси начнет замерзать, и создать условия, чтобы бетон оформился и приобрел крепость быстрее, чем вода в нем замерзнет. С этой целью была введена рассматриваемая величина.

Модуль поверхности бетона — это величина, выраженная через частное площади поверхности конструкции, имеющей контакт с воздухом, и объема смеси.

Определение

Здесь приведены формулы для вычисления величин прямоугольного параллелепипеда, т.к. в большинстве случаев раствор закладывают в такую форму. Идеальный вариант с точки зрения времени остывания — сфера, но ее использование не оправдано другими обстоятельствами.

Единицы измерения, полученные в результате вычислений, представляют собой м-1 или 1/м. Происходит это по той причине, что площадь измеряется в м², а объем — в м³. Путем деления первого на второе получается, что единица измерения модуля поверхности бетона = м2/м3 = м2-3 = м-1 = 1/м.

В условиях реальности невозможно представить метр, выраженный в минус первой степени. Это значение изменяется в последующих вычислениях в более понятные единицы измерения согласно законами физики. Практического применения величина не имеет, но при ведении записей отчетов принято записывать все вычисления в полной форме.

Примеры расчета

Для лучшего понимания того, как работает формула модуля поверхности бетона, необходимо увидеть ее в действии. В качестве примера можно взять плитный фундамент с длиной 12 м, шириной 8 м и толщиной 20 см. Единицы измерения лучше сразу подогнать под один стандарт, превратив 20 см в 0,2 м.

Вычисления бетонных элементов:

  1. Вычислить площадь каждой из сторон:
    • 8х0,2х2 = 3,2;
    • 12х0,2х2 = 4,8;
    • 12х8 = 96;
  2. Найти сумму площадей: 96+3,2+4,8 = 104.
  3. Вычислить объем поверхности: 8х12х0,2 = 19,2.
  4. Вычислить значение модуля: 104/19,2 = 5,41(6).
Читать еще:  Чем клеить пенопласт к бетону

Если речь идет о сложных элементах конструкции, то для вычисления значений их модулей существуют упрощенные формулы.

Некоторые из них представлены ниже:

  1. Прямоугольные блоки и колонны = 2/A + 2/B.
  2. Квадратные балки = 4/A.
  3. Куб = 6/A.
  4. Цилиндр = 2/R+2/H.

Что с этим делать

После того как необходимая величина вычислена, нужно правильно ее применить. От верного использования зависит, получится ли в результате строительства крепкое надежное здание.

Скорость нагрева и охлаждения

Чем меньше полученная величина, тем большим количеством трещин будет покрыт бетон, если вовремя не принять меры, которые заключаются в поддержании температуры на едином уровне и постепенном охлаждении.

Допустимая скорость охлаждения в зависимости от величины модуля:

  • меньше 4 м-1 — до 5°C в час;
  • от 5 до 10 м-1 — до 10°C в час;
  • более 10 м-1 — до 15°C в час включительно.

Выбор способа поддержания температуры

Существует несколько способов обеспечения постепенного охлаждения без использования электрических приборов. Уровень их эффективности зависит от значения модуля поверхности.

Распалубка

Процесс снятия поддерживающих конструкций после приобретения бетоном начального уровня крепости в условиях низкой температуры отличается от стандартного. При снятии опалубки и теплоизоляции те поверхности, что были под прикрытием, сталкиваются с холодным воздухом, что может сказаться в дальнейшем на уровне их крепости.

Значение в данном случае имеет не только величина модуля, но и коэффициент армирования. Это значение определяет количество арматуры относительно массы бетона. Для определения достаточно сложить сечение каждого прута и разделить сумму на площадь верхней части бетонной плиты. Значение выражается в виде процентов.

Допустимы следующие перепады температур в разных условиях:

  1. Если модуль не превышает значения 5 м-1, коэффициент армирования меньше 1%, то снимать опалубку стоит лишь при разнице в температуре бетона и воздуха менее 20°C.
  2. При модуле меньше 5 м-1, но коэффициенте 1-3% допустимая разница повышается на 10°C.
  3. Если арматуры много, коэффициент выше 3%, то ощутимых повреждений не будет, при снятии опалубки с разницей температур воздуха и раствора в 40°C.
  4. При модуле поверхности выше 5 м-1 используются те же значения, но на 10°C выше:
    • меньше 1% — 30°C;
    • от 1% до 3% — 40°C;
    • больше 3% — 50°C.

Обработка зимнего бетона

Работа с бетонной поверхностью, не достигшей полной крепости, в зимнее время имеет отличия от обработки летом или весной. Использование перфораторов и отбойных молотков в данной ситуации недопустимо, т.к. локальные воздействия вызовут трещины и нарушение структуры формирующегося бетона.

Создавать арки, выемки и подобные изменения формы следует заранее при помощи опалубки и дополнительных приспособлений. Тонкая обработка, создание мелких отверстий становится возможным при помощи алмазного бура, который не обеспечивает ударные действия.

Смежное понятие

Помимо уже введенных ранее понятий существует еще одна существенная величина, которая перекликается с модулем бетона, — модуль упругости (деформации). Установить значение можно путем проведения экспериментов с точными измерительными приборами.

Модуль может оказать влияние на крупные здания (с большим количеством этажей и малой площадью основания) и скорее играет ознакомительную роль, чем практическую. Величина упругости показывает, насколько сильно деформируется опора при воздействии на все здание механизмов или сильного ветра.

Заключение

При работе с бетоном в неподходящих условиях вводятся дополнительные величины, призванные учесть особенности новых факторов, оказывающих влияние на результат работы. Модуль поверхности бетона — одна из таких величин.

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector