Бетонирование в зимнее время — полезная статья от компании «БетонТрансСтрой»

Сложно представить себе строительство дома или ремонт без использования бетона. Строительные работы проходят как в летнее, так и в зимнее время, как в теплую, так и в холодную погоду. Бетонирование зимой доставляет работникам много проблем: из-за низкой температуры скорость загустевания бетона значительно уменьшается, и при отсутствии источника тепла из-за замерзания воды он может сохнуть несколько недель. Именно поэтому при температуре ниже 4 °С рекомендуется прекращать бетонирование или принимать меры по его обогреву и защите. Для лучшего результата проводить прогрев бетона необходимо правильно, зная нормы и технологии.

Подготовка к зимней укладке бетона

Перед тем, как заливать смесь, необходимо прогреть опалубку, арматуру, а также сам бетон и обеспечить хорошую теплоизоляцию, чтобы задержать тепло. Внутреннюю сторону опалубки стоит очистить от льда, инея и снега, то же самое следует сделать с арматурой, закладными частями.

Иногда при не очень сильном морозе бывает достаточно установить жаровни рядом с опалубкой. Если уложить бетон на промерзшее основание, после оттаивания грунт осядет, поэтому его также необходимо прогреть.

Способы прогрева бетона

Температура смеси в бетономешалке не должна быть ниже 10 °С, а при укладке – не ниже 4,5 °С. Обеспечить это можно благодаря подогреву бетономешалки или заполнителей. Самый простой способ – нагрев воды, он же является наиболее популярным. Уже уложенный бетон также нуждается в тепле для более быстрого затвердевания. Существует несколько способов его прогрева:

• метод термоса. Нагретый бетон укладывается в теплую палубу, температура которой составляет 20–25 °С;
• противоморозные добавки. В состав добавляются вещества, не дающие воде замерзнуть даже при низкой температуре и обеспечивающие быстрое загустевание;
• технологический прогрев. В данном случае обогрев происходит при помощи провода или кабеля, установленного на конструкцию и подключенного к трансформатору;
• другие варианты. Существуют и другие, менее распространенные методы обогрева бетона, например электродный и инфракрасный.

Благодаря использованию одного из перечисленных методов Вам наверняка удастся получить качественную и прочную бетонную конструкцию даже в холодное время года.

Как выполнять прогрев бетона? – СтройМастерская

На сегодняшний день есть разработанные технологии бетонирования в холодное время года, строительство зимой выполняется без уменьшения темпов и качества.

Итак, для чего же необходим прогрев бетона? Для бетонирования любых объектов зимой необходимо обеспечение идеальных температурных условий высыхающему бетону.

Самым главным условием во время выполнения работ зимой — не позволять объекту остывать ниже определенного минимума.

Чтобы обеспечить прочность, требуется температурный режим, в котором необходимо выдерживать бетон, пока он застывает — прогрев бетона зимой.

Для чего зимой нужно прогревать бетон?

При низких температурах происходит замерзание воды, которая имеется в растворе. Из-за этого появляются кусочки льда и начинается развитие сильного давления в порах цемента. Затем начинается разрушение структуры мягкого бетона и сильное уменьшение его окончательной прочности. Слишком опасно замерзание при схватывании. Чтобы обеспечить хорошую прочность, важен идеальный режим температур. При них и нужно выдерживать материал в процессе затвердевания.

Что необходимо учитывать во время прогрева бетона?

Поверхность конструкции, которую нужно прогревать, необходимо укрыть материалами, которые уменьшают тепловые потери. Можно применять опилки, пленку, рубероид. Если этого не сделать, то выполнение прогрева не будет иметь смысла.

Уменьшения энергетических затрат можно добиться путем ввода в раствор добавок-пластификаторов, которые увеличивают скорость твердения бетона.

При малых объемах заливки рекомендуется применять сварочные трансформаторы как источник напряжения.

Через некоторые промежутки времени необходимо выполнять замеры температуры. Для этого нужно проделывать «шурфы».

Забудьте об использовании напряжении больше 60 В, если в качестве электродов используются прутья арматурного каркаса.

Методы прогрева бетона зимой

Метод прогрева — нагревательные провода

На сегодняшний день использование такого метода хорошо освоено и активно применяется строителями. Данный способ заключается в укреплении на арматурном каркасе нагревательного провода перед осуществлением укладки массы в опалубку. Используют провод ПНСВ, у которого стальная оцинкованная жила диаметром 1,2 мм.

Когда по этим проводам проходит ток, они выделяют тепло, которое начинает передаваться бетону и хорошо распределяется. Такие провода подпитывают подстанцией.

Чтобы прогреть 1 м.куб., нужно около 60 м нагревательного провода.

Таким способом можно обогревать объекты при температуре не ниже -30°С.

Следующий метод — метод термоса

Он заключается в следующем: смесь бетона вначале нужно уложить в утепленную опалубку, ее температура должна составлять от 15° до 25°. Объект начинает образовывать требуемую прочность благодаря теплу и исходящих от материала экзотермических выделений. Для этого способа рекомендуется использовать быстротвердеющий портландцемент.

Еще лучше, если в составе будут содержаться добавки, которые увеличивают скорость твердения. У этого способа есть разновидность, называемая «горячий термос». Вначале бетон прогревают до отметки температуры 70° и потом он заливается в утепленную опалубку.

Еще один метод — метод прогрева

Его осуществляют несколькими методами: трансформаторным, электродным, инфракрасным прогревом. Трансформаторный метод: перед заливкой в опалубку нужно положить трансформаторы. Смесь так прогревается примерно до 50°. Это самый распространенный метод.

Электродный метод заключается в прогреве смеси с помощью электротока до 60°. Инфракрасный метод выполняется с помощью тепловой энергии, исходящей от излучателей. Такой способ подойдет для труднодоступных мест.

Теперь известно о том, как прогреть бетон. Надеемся, что вышеописанные советы и рекомендации помогут сделать прочный бетон. Желаем успехов в работе!

Источник материалов tolkobeton.ru

Другие материалы по теме:

Как сделать тротуарную плитку своими руками

Садовые дорожки, бетонные дорожки, своими руками

Показать еще статьи из рубрики — Технологии

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

Универсальный интерьер для бренда G-star в Джакарте, Индонезия Каждый день в Мире открывается дюжина различных магазинов и дизайн интерьера этих заведений иногда впечатляет, а иногда заставляет задуматься… Подробнее

Трубы ПНД: виды, область применения, преимущества Пластиковые трубы успешно вытесняют стальные изделия. Рассмотрим преимущества использования таких конструкций. Подробнее

Конструкции траверс Что такое траверсы? Какие бывают виды траверс и для каких типов грузов они предназначаются… Подробнее

Интерьер рабочей зоны в квартире Сегодня так много людей, которым не хватает времени выполнить свои дела на работе и приходится брать её домой. Чтобы было комфортно работать, каждый создает свою рабочую обстановку… Подробнее

Потолочные светильники — тренды 2018 года С приходом нового 2018 года, приходят и новые тренды в дизайне интерьеров, которые отражаются и в осветительных приборах. Подробнее

Виды дренажных труб Дренаж является необходимым элементом любого участка. Реализация дренажной системы представляет из себя ряд действий, направленных на удаление излишней влаги из грунта. .. Подробнее

От чего зависят цены на остекление лоджий: обзор рынка Если в квартире есть балкон или лоджия, рано или поздно владелец начинает задумываться об остеклении… Подробнее

Ремонт в квартире: отделка потолков Фактура поливинилхлоридной пленки для натяжного потолка может быть матовая, глянцевая, с тиснением, под дерево, мрамор или перфорированная. Многообразие цветов и оттенков достигает ста градаций. Подробнее

Токарные работы. Обработка металла Металлическая продукция может обрабатываться несколькими методами, среди наиболее распространенных — токарная обработка изделий. Подробнее

Плодово-ягодные культуры, польза плодов и ягод Плодово – ягодные культуры составляют основу практически каждого садового участка. На территории России трудно представить садовые участки без растущих на них яблонь, вишен, груш, слив. Подробнее

Электропрогрев бетона с помощью передвижной установки КТПТО

Электропрогрев применяется при бетонировании конструкций при температуре наружного воздуха ниже -5 °С, а так же при положительных («плюсовых») температурах наружного воздуха, когда имеется необходимость резко ускорить процесс бетонирования здания или сооружения. Как правило, целью электропрогрева является получение 50% марочной прочности бетона по окончании электропрогрева.

При отрицательных температурах не прореагировавшая с цементом вода переходит в лед и не вступает в химическое соединение с цементом. В результате этого прекращается реакция гидратации и, следовательно, бетон не твердеет. Одновременно в бетоне развиваются значительные силы внутреннего давления, вызванные увеличением (примерно на 9%) объема воды при переходе ее в лед .

При раннем замораживании бетона его неокрепшая структура не может противостоять этим силам и нарушается. 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, то все упомянутые выше процессы не оказывают на него неблагоприятного воздействия. Минимальную прочность, при которой замораживание для бетона не опасно, называют критической.

Величина нормируемой критической прочности зависит от класса бетона, вида и условий эксплуатации конструкции и составляет: для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой — 50% проектной прочности для В7,5. ..В10, 40% для В12,5… В25 и 30% для В 30 и выше; для конструкций с предварительно напрягаемой арматурой — 80 % проектной прочности; 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.

Продолжительность твердения бетона и его конечные свойства в значительной степени зависят от температурных условий, в которых выдерживают бетон. По мере повышения температуры увеличивается активность воды, содержащейся в бетонной смеси, ускоряется процесс ее взаимодействия с минералами цементного клинкера, интенсифицируются процессы формирования коагуляционной и кристаллической структуры бетона. При снижении температуры, наоборот, все эти процессы затормаживаются и твердение бетона замедляется. Поэтому при бетонировании в зимних условиях необходимо создать и поддерживать такие температурно-влажностные условия, при которых бетон твердеет до приобретения или критической, или заданной прочности в минимальные сроки с наименьшими трудовыми затратами. Для этого применяют специальные способы приготовления, подачи, укладки и выдерживания бетона.

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.

Указанные 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. При выполнении строительных работ в зимних условиях приходится применять искусственный прогрев бетона. Для этих целей широко используется электрическая энергия. Электротермообработка бетона оказывается в ряде случаев более выгодной, чем другие способы прогрева (паром, горячим воздухом и т.п.).

Электротермообработка бетона основана на преобразовании электрической энергии в тепловую непосредственно внутри бетона путем пропускания через него переменного электрического тока с помощью электродов (электродный прогрев), нагревательных проводов либо в различного рода нагревательных устройствах. В качестве источника электроэнергии используется специальные трансформаторы.

В  целях экономии электроэнергии следует проводить электропрогрев в наиболее короткие сроки на максимально-допустимой для данной конструкции температуре и выдерживать бетон под током только до приобретения им 50% проектной прочности.

Выбор способа электропрогрева бетона зависит от характера и массивности конструкций, определяемой модулем поверхности МП, равным отношению охлаждаемой поверхности конструкции в м² к ее объему в м³, а так же от сроков работ, вида цемента и утеплителей. Областью применения электрообогрева нагревательными проводами являются монолитные железобетонные конструкции, электродного прогрева – монолитные фундаменты, бетонные подготовки и другие неармированные конструкции с модулем поверхности выше 6.

Сущность электрообогрева нагревательными проводами заключается в передаче выделенного проводами тепла в бетон контактным путем. Контактный способ электропрогрева бетона основан на передаче тепла бетону от поверхности заложенных в бетон греющих проводов, нагреваемых сильным током до температуры 80°С. Тепло распространяется, т.к. бетон имеет хорошую теплопроводность. Наибольшая эффективность достигается при использовании проводов со стальной жилой 1,2 – 3 мм. Они допускают прогонную нагрузку на 1 м от 80 до 160 ватт, в зависимости от электрического сопротивления и диаметра жилы. Этот способ позволяет обогреть бетон до требуемой прочности. Нагревательные провода закладываются непосредственно в массив монолитной конструкции, иначе они сгорят! В зависимости от технологии производства работ нагревательные провода раскладываются во время или после выполнения арматурных работ. В качестве нагревательных проводов применяют специальные провода марки ПНСВ со стальной оцинкованной жилой диаметром от 1,2 до 3,0 мм в поливинилхлоридной изоляции. Электропитание нагревательных проводов осуществляют через понижающие трансформаторные подстанции типа КТПТО, которые имеют несколько ступеней пониженного напряжения, что позволяет регулировать тепловую мощность, выделяемую нагревательными проводами при изменении температуры наружного воздуха. Одной подстанцией можно обогреть 20-30 м³ бетона. Нагревательными проводами можно обогревать любые монолитные конструкции при температуре наружного воздуха до -30°С. В среднем для обогрева 1м³ монолитного бетона требуется 60 м нагревательного провода марки ПНСВ-1,2.

При электродном способе электропрогрева обогреваемый бетон включается в электрическую цепь как сопротивление, при помощи электродов из арматурной или сортовой стали, накладываемых внутрь бетона или располагаемых на его поверхности. Так как постоянный ток вызывает электролиз воды, то для электродного прогрева применим только переменный ток.

Для электродного метода прогрева применяется переменное напряжение (49-121 В) обеспечивающее более точное соблюдение заданного режим выдерживания бетона. Применение повышенного напряжения (до 220 В) допускается при прогреве неармированного бетона и в исключительных случаях при прогреве малоармированных конструкций, содержащих не более 50 кг. арматуры на 1 м бетона. Применение постоянного тока при этом не допускается, так как он вызывает электролиз воды и других компонентов, содержащихся в бетоне.

При электродном прогреве бетон с помощью стальных электродов включается в цепь переменного тока. Одним из основных исходных параметров при расчете электродного прогрева бетона является его удельное электрическое сопротивление. Величина удельного электрического сопротивления бетона определяется главным образом количеством воды, концентрацией в ней электролитов и температурой.

В  течение первых 2-5 часов прогрева бетона его начальное удельное электрическое сопротивление снижается до минимального значения, а в дальнейшем повышается. Величина начального удельного электрического сопротивления бетона колеблется в пределах от 400 до 2500 Ом/см (минимального — от 200 до 1800 Ом/см).

Выдерживание температуры бетона в соответствии с заданным режимом электротермообработки может осуществляться следующими способами:

• изменением величины напряжения, подводимого к электродам или электронагревательным устройствам;
• отключением электродов или электронагревателей от сети по окончании подъема температуры;
• периодическими включением или отключением напряжения на электродах или электронагревателях.

Перечисленные способы выдерживания заданного режима могут осуществляться как автоматически, так и вручную.

Для этих целей используется передвижная установка для прогрева бетона типа КТПТО, которая помимо трансформатора содержит распределительный щит с коммутационной, защитной и измерительной аппаратурой. Распределительный щит рассчитан на присоединение нескольких отходящих линий к софитам — устройствам, служащим для присоединения электродов.

Прогрев бетона необходимо выполнять при низком напряжении и высокой силе тока в греющих элементах. Для этого рекомендуем использовать специальные подстанции для прогрева бетона типа КТПТО-80-11-У1 и КТПТО-50-12-У1 производства ОАО «Минский электротехнический завод им. В.И.Козлова». Установочная мощность в подстанциях зависит от напряжения при обогреве бетона.

Количество греющих элементов, которые необходимо заложить в конструкцию, зависит от объема прогреваемого бетона и требуемой для этого электрической мощности. Для каждой конструкции необходимо выдавать технологическую карту. Продолжительность прогрева и выдерживание бетона с учетом фактического времени его остывания можно определить в результате регулярных замеров его температуры и силы тока в греющих элементах, заносимых в журнал производства бетонных работ и графику твердения бетона. Необходимы регулярные лабораторные наблюдения!

Прогрев бетона в Твери | Услуги от компании «Конкрит»

Зимой строительство не останавливается, а вода, содержащаяся в бетоне и растворе, начинает замерзать непосредственно при бетонировании. Поэтому при низких температурах воздуха для набора прочностных характеристик бетон необходимо прогревать. Если этого не делать, в готовых бетонных конструкциях могут появиться трещины, а это снизит надежность строительства. 

Как прогревается бетон

Для нагрева бетонной массы используют провод ПНСВ, который по сути является электронагревателем. Это стальной провод в виниловой оболочке, рассчитанный на температуры от -60 до +50 градусов Цельсия. Перед укладкой греющих петель ПНСВ на площадке производится расчет необходимого количества нагревательных элементов, чтобы обеспечить нужный уровень итоговой температуры. Чтобы провода не перегорели в процессе, необходимо убедиться в целостности изоляции на каждом элементе.

Напряжение на кабель идет от трансформатора. С помощью понижающего трансформатора напряжение держится в пределах 70 В. Данная методика применяется для стен, перекрытий и прочих конструктивных элементов при температуре воздуха на улице ниже +5˚C. Качество прогрева зависит от профессионализма инженеров, которые проводят расчет, и монтажников, которые укладывают петли ПНСВ и обеспечивают подачу напряжения. Поэтому доверять этот процесс можно только профессионалам.

Расходы на данную процедуру повышают окупаемость строительства. 

Какие преимущества получают строители при заказе услуги прогрева бетона:

• бетонная масса затвердевает равномерно, что гарантирует одинаковые показатели прочности по всему объему опалубки;
• процесс укладки бетона ускоряется в несколько раз, что важно при низких температурах;
• возможность проводить бетонирование при любой температуре наружного воздуха;
• прогрев позволяет работать на слабых грунтах и подвозить бетонный раствор по замерзшим грунтовым дорогам.

Зимой стоимость стройматериалов снижается, что позволяет уменьшить расходы на строительство. А прогрев бетона позволяет проводить работы при любой температуре, не теряя времени и исключая простои.

Цены на прогрев бетона в Твери

Стоимость прогрева бетона рассчитывается индивидуально. Она зависит от размеров площадки и дальности расположения объекта. Если вы планируете заказать бетон, а погода обещает быть холодной, нужно заранее договориться о предоставлении услуг прогрева бетонного состава на объекте.

Бетонное строительство в жаркую погоду

Что следует учитывать при бетонировании в жаркую погоду

Когда температура свежезамешанного бетона приближается примерно к 77 градусам по Фаренгейту, неблагоприятные условия на площадке могут повлиять на качество бетона. Температура окружающей среды выше 90 градусов по Фаренгейту и отсутствие защищенной среды для укладки и отделки бетона (закрытое здание) могут усложнить производство качественного бетона.

Использование жидкого азота является одним из способов снижения температуры бетона при бетонировании в жаркую погоду.

Меры предосторожности, необходимые для обеспечения качества конечного продукта, будут варьироваться в зависимости от фактических условий во время укладки бетона и конкретного применения, для которого будет использоваться бетон. В общем, если температура во время укладки бетона превысит 77 градусов по Фаренгейту, следует разработать план, чтобы свести на нет последствия высоких температур.

Меры предосторожности могут включать некоторые или все из следующих действий:

1. Увлажнение основания, стальной арматуры и опалубки перед укладкой бетона.
2. Установка временных ветрозащитных экранов для ограничения скорости ветра и солнцезащитных навесов для снижения температуры поверхности бетона.
3. Охлаждающие заполнители и вода для затворения добавляются в бетонную смесь для снижения ее начальной температуры. Влияние горячего цемента на температуру бетона минимально.
4. Используйте бетонную консистенцию, обеспечивающую быстрое размещение и укрепление.
5. Защитите бетонную поверхность во время укладки пластиковой пленкой или замедлителями испарения, чтобы сохранить исходную влажность бетонной смеси.
6. Обеспечить достаточное количество рабочей силы, чтобы свести к минимуму время, необходимое для укладки и отделки бетона, поскольку жаркие погодные условия значительно сократили время до начального и окончательного схватывания.
7. Рассмотрите возможность туманообразования области над укладкой бетона для повышения относительной влажности и удовлетворения потребности во влаге окружающего воздуха.
8. Обеспечьте соответствующие методы отверждения как можно скорее после завершения процессов отделки бетона.
9. В экстремальных условиях рассмотрите возможность корректировки времени укладки бетона, чтобы воспользоваться более низкими температурами, например, укладка ранним утром или ночью.

При правильном планировании и выполнении бетон может быть успешно уложен и обработан для производства высококачественного прочного бетона при температуре 95 градусов по Фаренгейту и выше.

Время схватывания

Влияние высоких температур окружающей среды и высокотемпературных компонентов бетона на время схватывания бетонных смесей является предметом беспокойства из-за сокращения времени, за которое бетон должен быть уложен, закреплен и обработан; повышенный потенциал пластического растрескивания, термического растрескивания и холодных соединений; возможное снижение прочности из-за высокого водопотребления и высоких температур отверждения; сложность в контроле содержания воздуха; и повышенная актуальность применения соответствующего метода лечения в раннем возрасте.

Как правило, повышение температуры на 20 градусов по Фаренгейту сокращает время схватывания бетонной смеси на целых 50 процентов. Например, бетонная смесь, которая достигает окончательного схватывания за три часа при 60 градусах по Фаренгейту, может достичь окончательного схватывания всего за полтора часа при 80 градусах по Фаренгейту. По мере повышения температуры бетона время схватывания еще больше сокращается. Фактическая температура бетонной смеси в состоянии доставки зависит от температуры материалов, используемых в смеси, содержания вяжущего вещества в смеси, температуры оборудования, используемого для замеса и транспортировки бетона, а также температуры окружающей среды и условий на месте. Сайт проекта.Бетонные изделия можно считать бетоном для жаркой погоды при температуре от 77 до 95 градусов по Фаренгейту в зависимости от конкретного применения. Меры предосторожности должны быть спланированы заранее, чтобы противостоять воздействию высокой температуры задолго до исполнения, чтобы противостоять этим воздействиям.

Меры предосторожности могут включать использование материалов с хорошей историей эксплуатации в условиях высоких температур, охлаждение бетонных материалов или бетонной смеси, обеспечение консистенции бетона и оборудования для укладки и бригады для быстрой укладки, сокращение времени транспортировки, планирование укладки для ограничения воздействия атмосферных условий (ночное размещение или более благоприятная погода), спланируйте ограничение быстрой потери влаги (солнцезащитные экраны, ветрозащитные экраны, запотевание или запотевание) и рассмотрите возможность использования ингибитора испарения.Запланируйте совещание перед началом строительства, включающее всех участников, для обсуждения плана контроля эффектов, характерных для проекта, и ожидаемых условий.

Дополнительная информация

« Бетонирование в жаркую погоду», глава 13 документа «Разработка и контроль бетонных смесей» , EB001.15, Portland Cement Association.

ACI 305R-10, Руководство по   Бетонирование в жаркую погоду   Бетонирование в жаркую погоду .

Почему бетон нагревается? Лечение и солнце

Бетон нагревается по двум основным причинам: затвердевание и солнце. Бетон производится из песка, цемента и заполнителя. Когда вы смешиваете эти 3 ингредиента вместе и добавляете воду, происходит химическая реакция, в результате которой бетон высыхает и затвердевает, а также выделяется тепло. Этот процесс называется отверждением и обычно занимает 28 дней. По мере застывания бетон набирает прочность и выделяет тепло.После завершения отверждения бетон остывает. Второй наиболее распространенной причиной нагревания бетона является солнце. Как и все изделия из каменной кладки, бетон отлично поглощает и удерживает энергию.

Бетон — отличный материал для поглощения и хранения солнечного тепла. Когда люди спрашивают, почему бетон нагревается, они обычно имеют в виду горячую поверхность патио, тротуаров и бетон вокруг бассейна летом. Если вы когда-нибудь ступите на бетонный внутренний дворик с травы или деревянной террасы, вы сразу почувствуете разницу. Бетон может сильно нагреваться. И так может оставаться в течение нескольких часов после захода солнца. Но почему?

Далее мы обсудим, почему бетон так сильно нагревается на солнце, и более подробно рассмотрим процесс отверждения.

Солнечный свет

Наиболее распространенной причиной горячего бетона является солнце. Отверждение длится всего 28 дней, но солнце может нагревать бетон каждый день в году. Солнечный свет является основным источником тепла для всей земли и оказывает сильное воздействие на бетон.

Бетон обладает очень высокой способностью сохранять тепло. Это означает, что он может нагреваться до более высоких температур, чем большинство других материалов, и выделяет тепло медленнее. В жаркий летний день даже бетон, находящийся в тени, может легко нагреться до 70 ° F, однако бетон, находящийся под прямыми солнечными лучами, может достигать 135 ° F. Строители проверяют это с помощью устройства, называемого инфракрасным термометром.

Бетон обладает очень высокой теплоемкостью . Во многом это связано с двумя основными факторами.

1. Бетон имеет очень матовую поверхность, которая плохо отражает свет.Скорее, солнечный свет, попадающий на бетон, поглощается.
Состав бетона
2. отлично подходит для хранения энергии, которая, по сути, является теплом. Это форма энергии, выделяемая солнцем.

Вместе эти два фактора объясняют, почему бетон так хорошо поглощает и сохраняет тепло, а летом в нем так жарко.

Бетон в конечном итоге излучает это тепло обратно в атмосферу, когда он охлаждается, что повышает температуру воздуха вокруг него. Вот почему в городах ночью бывает на несколько градусов жарче, чем в окружающих сельских районах.Тепло, поглощенное бетоном днем, медленно выделяется ночью, согревая город. Это также играет роль зимой, хотя, когда на улице холодно, люди не обращают на это особого внимания.

Бетон сильно нагревается

Бетон не только сохраняет тепло в течение длительного времени, но и нагревается сильнее, чем большинство других материалов. Когда строители тестируют траву, которая весь день находится под прямыми солнечными лучами, она редко нагревается выше 80°F. Дерево может нагреваться до 90°F, композитный настил — 100°F, а бетон может нагреваться до 175°F.Это слишком жарко для большинства людей, чтобы ходить босиком. Вы когда-нибудь видели жареное яйцо на горячем бетоне? Это можно сделать в таких штатах, как Аризона и Невада.

Вы мало что можете сделать, чтобы бетон не нагревался летом, кроме тени. Предотвратить впитывание бетоном солнечных лучей — это действительно все, что вы можете сделать. На бетон нельзя наносить добавки или герметики, которые препятствуют его нагреву.

Охлаждение поверхности водой очень помогает, но только до тех пор, пока поверхность влажная.

Температура воздуха и Земля

Не только солнечные лучи нагревают бетон. Температура воздуха и земли также влияет на температуру вашего бетона.

Летом, когда воздух жаркий, но пасмурный, бетон еще может быть горячим. Это связано с тем, что бетон поглощает не только солнечные лучи, но и окружающее тепло из воздуха и земли. Бетон редко бывает более чем на несколько градусов холоднее или горячее средней температуры вокруг него из-за того, насколько хорошо он поглощает энергию.Например, если поставить бетонную плиту в тени рядом с деревом, землей, травой и плиткой, бетон будет самым теплым. Зимой бетон остается теплее других материалов, а летом нагревается сильнее.

Температура Земли проникает в бетон и проходит сквозь него. Вот почему в пустынных районах, таких как Аризона, бетон может сильно нагреваться даже в тени. Комбинация горячей земли, смешанной с горячим воздухом, нагревает бетон независимо от того, что вы делаете.

Преимущества горячего бетона

Бетон, нагретый солнцем, может быть очень кстати.В то время как многие люди жалуются на то, что летом в их бетонных патио становится слишком жарко, многие строители используют высокую энергоемкость бетона для обогрева дома.

В сверхэнергоэффективных домах, называемых пассивным домом. Бетонные полы и стены, а также большие утепленные окна используются для обогрева дома. Днем окна пропускают солнечный свет, который поглощается бетоном. Ночью бетон выделяет накопленное тепло в дом. Поскольку пассивный дом использует чрезвычайно высокий уровень изоляции и почти непроницаемое для воздуха уплотнение, все это тепло остается внутри дома.

Отопление дома горячим бетоном — очень энергоэффективный способ жизни. Он считается экологичным, ежемесячно экономит деньги на счетах за электроэнергию и работает до тех пор, пока светит солнце, независимо от времени года и температуры наружного воздуха. Хотя, когда солнце садится или его закрывают облака, вам нужно добавить еще один источник тепла.

Бетон с искусственным подогревом

Из-за того, что бетон отлично поглощает и сохраняет тепло, из него получаются отличные полы с подогревом как внутри, так и снаружи дома.

Лучистый теплый пол – отличный способ обогреть дом. Трубы, заполненные горячей водой, или электрические змеевики помещаются внутрь бетонной плиты. При необходимости элементы нагреваются, что нагревает бетон. Эта энергия равномерно нагревает весь пол и весь день излучает воздух. Это очень комфортное тепло, стабильное и комфортное. И как только бетон достигает нужной температуры, он часами отдает тепло, не нуждаясь в постоянной подаче горячей воды или электричества.

Эта же форма лучистого обогрева плит может использоваться на открытом воздухе на таких объектах, как внутренние дворики, подъездные пути, пешеходные дорожки и тротуары.Нагрев бетонной плиты на открытом воздухе — отличный способ растопить снег и лед, и это делается точно так же, как и в помещении.

Хотя многие люди считают, что горячий бетон — это плохо, и иногда по нему определенно неудобно ходить, у него есть и большие преимущества.

Отверждение

Бетон проходит два процесса после заливки. Первый – сушка. Вода испаряется, что затвердевает и укрепляет бетон.

Однако бетон не высыхает полностью.Для отверждения требуется некоторое количество воды, поэтому в некоторых очень жарких районах каменщики смачивают поверхность бетона по мере его отверждения. Вода и цемент вступают в химическую реакцию и связываются друг с другом в течение длительного периода времени, что укрепляет бетон.

За пределами строительной отрасли мало кто знает, что в процессе отверждения выделяется тепло. Это происходит из-за химической реакции между цементом и водой, которая называется гидратацией . Во время этих реакций выделяется тепло, поскольку бетон продолжает затвердевать в течение примерно 28 дней.

Отверждение – очень важная часть строительства из бетона. Без него бетон никогда не достигнет своего полного потенциала. Прочность бетона измеряется в фунтах на квадратный дюйм или psi. Когда на мешке с бетоном Quikrete написано 3500, это число означает 3500 фунтов на квадратный дюйм. Чем выше число, тем прочнее бетон. Число также означает, что после полного отверждения произошло. Число — это потенциальная сила, а не абсолютная. Через 10 дней бетон с давлением 3500 фунтов на квадратный дюйм составляет всего около 1500. Только после 28 дней надлежащего отверждения он достигает этих полных 3500 фунтов на квадратный дюйм.

В небольших строительных проектах тепло, выделяемое при отверждении, обычно не является проблемой. Но для крупномасштабных строительных проектов, таких как заливка дамбы или фундамента моста. Бетон должен быть залит особым образом, чтобы управлять его теплом.

Сколько тепла выделяется при отверждении бетона?

Обычно на каждые 100 фунтов используемого цемента температура бетона во время отверждения увеличивается от 10 до 15 градусов по Фаренгейту. Очень важно контролировать температуру бетона во время его затвердевания, чтобы обеспечить его затвердевание в течение достаточно длительного периода времени.Если отверждение остановить до 28 дней, бетон может стать более слабым и хрупким. Факторами, влияющими на отверждение, являются внутреннее тепло, внешняя температура и влажность.

В идеале бетон следует заливать и затвердевать при внутренней температуре от 50 до 90 градусов по Фаренгейту. В холодный день это означает, что вам, возможно, придется нагреть бетон согревающим одеялом. В жаркий день бетон необходимо охлаждать, смачивая поверхность.

В идеале не следует заливать бетон, когда слишком жарко или слишком холодно.Зимой бетон следует заливать в самое теплое время дня, когда светит солнце. Затем его следует согреть до захода солнца. Летом заливайте бетон после полудня, когда солнце садится, и держите его как можно прохладнее.

Почему при отверждении выделяется тепло

Гидратация бетона представляет собой экзотермический процесс, при котором выделяется тепло в результате химических реакций. Гидратация выделяет тепло по мере того, как она схватывается и затвердевает с течением времени.

Большинство людей думают, что бетон со временем просто высыхает, но это верно лишь отчасти. На самом деле он проходит через химическую реакцию, которая изменяет молекулы воды и создает твердые вещества. Эффект сухого бетона, но не из-за испарения.

Побочным продуктом этой продолжающейся химической реакции является тепло. Пока идет реакция, тепло будет выделяться постоянно.

Для большинства жилых бетонных работ, таких как тротуары, внутренние дворики, ступени и основные фундаменты, тепло не является серьезной проблемой. Строители сохраняют бетон теплым зимой и прохладным летом. Но при крупномасштабном промышленном строительстве, таком как заливка бетонной дамбы и огромного фундамента, управление теплом требует некоторых дополнительных мер.Если температура бетона становится слишком высокой, конструкция может треснуть.

Тепло вызывает внутреннее расширение, которое бетон не может выдержать без разрушения. В больших конструкциях максимальная разница температур между бетоном внутри и снаружи не должна превышать 36°F.

Почему важна температура затвердевания бетона

Причина, по которой важна температура отверждения бетона, проста: прочность.

Если бетон становится слишком горячим, он может слишком быстро затвердевать и набирать прочность, что снижает его окончательное давление в фунтах на квадратный дюйм.Если бетон останется холодным, он может не схватиться, и, опять же, бетон не достигнет полной прочности. Отверждение между идеальными температурами от 50 до 90 градусов приводит к получению самого прочного бетона. Затвердевание бетона должно происходить медленно в течение длительного периода времени. Если это происходит в спешке или прерывается, в результате получается более слабый бетон.

Помимо использования внешних методов, таких как смачивание бетона, когда он слишком горячий, или его изоляция, когда он слишком холодный, на тепло, выделяемое при гидратации, также могут влиять ингредиенты бетона.Различные комбинации заполнителя, песка и цемента могут изменить количество выделяемого тепла во время затвердевания и схватывания бетона. Из-за этого формула бетона также играет роль в обеспечении прочности конечного продукта в зависимости от объема работы и состояния погоды.

Когда вы покупаете готовые мешки, такие как Quikrete, или заказываете бетон с грузовика, формула создается для вас и в целом неизменна. Но когда вы смешиваете свой собственный бетон на месте, вы должны корректировать свои ингредиенты по мере необходимости.

Почему жаркая погода является проблемой

Когда дело доходит до отверждения бетона, жаркая погода вызывает быстрое испарение воды. Это слишком быстро высыхает бетон, что влияет на отверждение. Вода является важной частью химической реакции, которая отвердевает и укрепляет бетон. Если воды недостаточно для реакции с цементом, бетон будет ослаблен.

Возможно, потребуется добавить дополнительное количество воды, чтобы произошло отверждение. Скорость изменения температуры, тип заполнителя и соотношение ингредиентов могут влиять на отверждение бетона при более высоких температурах.Чтобы решить эту проблему, каменщики заливают бетон, когда воздух прохладнее, и распыляют воду поверх бетона, чтобы он оставался влажным. Они также покрывают бетон пластиком, который помогает удерживать испаряющуюся воду на поверхности.

Внезапные перепады температуры могут привести к растрескиванию бетона из-за так называемого теплового удара. При работе с бетоном важно следить за испарением воды из-за температуры и солнечного света. Без достаточного количества воды цемент не может связываться с заполнителем, что означает более слабый бетон и более низкое давление на квадратный дюйм.

Почему холодная погода является проблемой

Заливка и отверждение бетона в слишком холодную погоду так же плохо, как и в слишком жаркую. Когда бетон затвердевает, ему требуется определенное количество тепла, чтобы произошла химическая реакция. Это означает, что при слишком низкой температуре окружающей среды процесс отверждения практически замерзнет, ​​потому что одним из ключевых компонентов является вода. Обычно это происходит при температуре около 50°F.

Очень важно заливать бетон при подходящей температуре окружающей среды. Как слишком жарко, так и слишком холодно очень плохо влияют на процесс отверждения и могут привести к ослаблению бетона.

Когда нет выбора и вам нужно заливать бетон при температурах ниже оптимальных, можно использовать одеяла для обогрева бетона, чтобы поддерживать нужную температуру бетона. Убедитесь, что они у вас есть под рукой при заливке бетона на холоде.

Виды цемента

Одним из самых больших факторов, влияющих на количество тепла, выделяемого во время отверждения, является тип используемого цемента. Ниже мы рассмотрим три наиболее часто используемых типа цемента.

Цемент типа 1. Это стандартная цементная смесь, используемая в большинстве видов бетона. Он не содержит каких-либо специальных ингредиентов для уменьшения количества тепла, выделяемого при отверждении.

В большинстве строительных проектов используется цемент типа 1, если они не хотят изменить процесс отверждения.

Цемент типа 2. Эта смесь предназначена для производства меньшего количества тепла в течение большего периода времени. Он обычно используется в больших конструкциях, таких как фундаменты и тяжелые стены.

Цемент типа 4. Тип 4 выделяет минимальное количество тепла во время отверждения. Обычно он используется в крупных проектах, таких как строительство плотин. В огромных бетонных конструкциях, таких как гравитационные плотины, тепла, выделяемого во время отверждения, может быть достаточно, чтобы разрушить всю плотину. В таких крупных проектах очень важно управлять внутренними уровнями тепла.

Резюме: Почему бетон нагревается?

Бетон нагревается по двум основным причинам: затвердевание и солнце. Бетон производится из песка, цемента и заполнителя.Когда вы смешиваете эти 3 ингредиента вместе и добавляете воду, происходит химическая реакция, в результате которой бетон высыхает и затвердевает, а также выделяется тепло. Этот процесс называется отверждением и обычно занимает 28 дней. По мере застывания бетон набирает прочность и выделяет тепло. После завершения отверждения бетон остывает. Второй наиболее распространенной причиной нагревания бетона является солнце. Как и все изделия из каменной кладки, бетон отлично поглощает и удерживает энергию.

Бетон — отличный материал для поглощения и хранения солнечного тепла.Когда люди спрашивают, почему бетон нагревается, они обычно имеют в виду горячую поверхность патио, тротуаров и бетон вокруг бассейна летом. Если вы когда-нибудь ступите на бетонный внутренний дворик с травы или деревянной террасы, вы сразу почувствуете разницу. Бетон может сильно нагреваться. И так может оставаться в течение нескольких часов после захода солнца. Но почему?

Далее мы обсудим, почему бетон так сильно нагревается на солнце, и более подробно рассмотрим процесс отверждения.

Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, напишите нам в любое время.Мы хотели бы услышать от вас.

Изменение цвета нагретого бетона

В области пожарной науки существует несколько областей исследований, в которых используется колориметрия и физическое явление изменения цвета твердых тел в результате нагревания. В литературе по лесным пожарам (например, [4, 5]) сообщалось, что физические и химические превращения, происходящие на поверхности почвы во время пожара, вызывают изменение цвета. Максимальную температуру и продолжительность воздействия оценивали по цветовому анализу.В этом исследовании колориметр CR-300 использовался вместе с цветовой системой Munsell для оценки изменений цветности и оттенков нагретых почв [4]. Изменение цвета в результате воздействия тепла на строительные материалы является хорошо известным явлением, широко описанным в литературе по этому вопросу. Цвет природных камней меняется, как было показано в исследованиях, проведенных Институтом строительных исследований ([5], обобщено в [6]), и сообщалось о значительных изменениях цвета камней, содержащих минералы с соединениями железа.Изменение цвета исторических памятников, сложенных из песчаника, при воздействии на них огня недавно подтвердил и Хайпал [7].

Интенсивность изменения цвета нагретого бетона в свою очередь зависит от типа заполнителей, выбранных для его производства. Принято считать [8], что бетон, содержащий силикатные заполнители (кварц, кремень), краснеет при нагреве в диапазоне от 300°С до 600°С. Кроме того, цементная матрица при температуре от 600°С до 900°С становится беловато-серой, а при нагревании до температуры от 900°С до 1000°С дает желтовато-коричневый цвет.Изменения цвета, вызванные температурой в строительном бетоне, легко определить путем визуального сравнения с бетоном, не подвергшимся воздействию высокой температуры [9].

Существующая методика приблизительной оценки температуры, которой подвергался бетон, по своей сути включает субъективный визуальный анализ цвета. Для более точного описания конкретных изменений цвета используются различные методы описания цвета [8, 10, 11, 12]. В испытаниях Фора и Хемонда (описанных в LCPC [1, 13]) спектрофотометр применялся непосредственно на поверхности образцов бетона.Точно так же спектрофотометр использовался в исследовании Annerel et al. [12] для анализа цвета измельченного в порошок нагретого бетона. Метод, использованный Шортом [8], заключался в наблюдении за образцами через поляризационный микроскоп, оснащенный программным обеспечением для анализа цвета. В методике, предложенной Феличетти [10], используется цифровая камера общего назначения для фотографирования и анализа изменения цвета бетона в зависимости от достигнутой температуры. Последний метод, однако, требует постоянного освещения, чего добиться непросто.Требуется темная комната, и необходимо отрегулировать баланс белого камеры [11].

Недавно автор предложил методику [14], в которой планшетный сканер используется для получения постоянных условий освещения при съемке образцов бетона. Для выполнения этих наблюдений не требуется дорогостоящее измерительное оборудование и/или компьютерное программное обеспечение для анализа цвета. В этом методе снимки делаются с помощью планшетного сканера общего назначения (HP Scanjet G2410) и анализируются с помощью пакета программного обеспечения для анализа изображений (Scion Image, версия 4. 0.3, Scion Corporation ©, США).

Упомянутые выше публикации [1, 2, 8, 10, 11, 12, 13] согласны с тем, что изменение цвета материала является ценным источником информации о максимальном температурном воздействии и предлагает альтернативный подход к оценке бетона. повреждения в результате действия огня.

В целом предлагается два различных подхода [14] при использовании анализа цвета для оценки температуры воздействия бетона после пожара. Во-первых, можно осмотреть внешнюю поверхность элемента; это включает наблюдение за внешними стенками элемента (в частности, за цементным тестом).Изучая степень изменения цвета поверхности элемента, можно оценить идентификацию температурного поля. Однако этот метод невозможен, если поверхность задымлена или покрыта копотью.

Другой вариант — наблюдать за бетонной поверхностью, где виден заполнитель. Наблюдение заключается в осмотре поверхности среза, полученной в результате вырезания керна или распиловки. В этих процессах выявляются зерна заполнителя, которые при нагревании часто значительно переходят в более интенсивную красную или розовую окраску [8]. Этот метод также применим для поверхностей бетонных элементов, на которых происходит выкрашивание или отслаивание.

Тем не менее, изменение цвета не связано напрямую с изменениями механических и физических свойств бетона, но является показателем температуры, достигнутой бетоном во время пожара. На практике необходимо комбинировать несколько методик, чтобы получить достаточно полную и точную картину повреждения рассматриваемого бетонного элемента [3]. Правильно проведенный процесс оценки необходим для принятия правильного решения об усилении или проведении ремонта элементов конструкции, пострадавших от пожара.

Бетонирование в жаркую погоду — Национальная ассоциация производителей сборного железобетона

Как продолжать заливку при высокой температуре.

Эван Герли

Жаркая погода создает особые трудности для производителей сборных железобетонных изделий, и с технической точки зрения при укладке бетона в жаркую погоду приходится преодолевать больше препятствий, чем в более прохладное время года. Понимая, как высокая температура, влажность и ветер влияют на отверждение бетона, вы можете скорректировать свою смесь и компенсировать это множеством других способов, чтобы поддерживать высокие стандарты качества.

Хотя вам, скорее всего, не потребуется принимать все рекомендуемые меры предосторожности, изложенные ниже, каждый сценарий жаркой погоды должен анализироваться индивидуально квалифицированным персоналом, который должен найти оптимальное сочетание качества, практичности и экономичности.

Что нового?
Для неопытного сборщика сборных железобетонных изделий ярлык «бетонирование в жаркую погоду» может ввести в заблуждение. Если температура окружающей среды не «жаркая», то почему мы должны беспокоиться о проблемах с бетонированием в жаркую погоду? Дело в том, что, возможно, потребуется внести коррективы в ваш микс, когда погода станет немного теплее, поскольку ваш повседневный микс может начать работать по-другому, когда температура поднимется выше 75 F (23. 9 С).

Согласно стандарту ACI 305 «Бетонирование при жаркой погоде», высокая температура окружающей среды является лишь одним из факторов, указывающих на условия бетонирования в жаркую погоду. Любая комбинация высокой температуры окружающей среды, низкой относительной влажности, солнечной радиации и ветра определяет жаркую погоду согласно ACI 305.

Ветер, например, обычно не ассоциируется с жаркой погодой, но является важным фактором, поскольку ветер ускоряет процесс отверждения в сочетании с температурой, влажностью и солнечным излучением.Усилия по сохранению качества бетона в ветреные и солнечные дни более важны, чем в безветренные и влажные дни, даже если температура окружающего воздуха одинакова (см. рис. 1).

Влияние жаркой погоды на свойства бетона
Жаркие погодные условия могут привести к проблемам при смешивании, укладке и отверждении гидроцементного бетона, что может неблагоприятно сказаться на свойствах и пригодности бетона к эксплуатации. Если меры предосторожности не будут эффективно реализованы в жаркую погоду, бетон может быть поврежден из-за растрескивания при пластической усадке, термического растрескивания и снижения 28-дневной прочности.После повреждения бетон невозможно полностью восстановить.
Повышенная скорость гидратации цемента при повышенных температурах и повышенная скорость испарения влаги из свежезамешанного бетона являются причинами большинства проблем, связанных с бетонированием в жаркую погоду. Способность смеси достигать проектной прочности определяется эффективностью химической реакции, протекающей между водой и цементом. Эта реакция отвечает за затвердевание всей бетонной массы.По мере затвердевания бетона говорят, что цемент гидратируется, а бетон затвердевает. В принципе, отверждение относится к увеличению прочности бетона, но с технической точки зрения скорость гидратации цемента может отрицательно сказаться на жаркой погоде.
Потенциальные проблемы, связанные с жаркой погодой, можно разделить на три разные группы: проблемы для бетона в свежезамешанном состоянии; проблемы для бетона в затвердевшем состоянии; и проблемы, связанные с другими факторами (см. Таблицу 1).

Температура, вода и осадка
В то время как повышенная температура бетона обеспечивает более высокую начальную прочность, 28-дневная прочность бетона ниже, и конечный продукт может никогда не достичь своей оптимальной проектной прочности, как показано на рис. 2. Мы знаем, что когда бетон отверждается, процесс гидратации создает дополнительное тепло и повышает температуру бетона, но чрезмерно высокая температура окружающей среды и солнечная радиация также способствуют нагревающему эффекту.
Вода, безусловно, является важнейшим компонентом, который необходимо тщательно регулировать в любой конструкции сборного железобетона, но это особенно актуально для жарких погодных условий.Чем выше температура бетона, тем больше воды требуется для требуемой осадки (увеличивается со временем). Если в смесь не добавить воду, это может отрицательно сказаться на операциях по укладке и перемещению.
Увеличение количества воды должно быть компенсировано пропорциональным увеличением количества вяжущего материала, что приведет к увеличению производственных затрат. Если в смесь просто добавить воду без добавления вяжущего материала, соотношение вода/цемент в смеси будет нарушено, что приведет к снижению водонепроницаемости, прочности и долговечности конечного продукта.Суть в том, что если для данного состава смеси требуется дополнительная вода, эту воду необходимо учитывать при дозировании смеси.
В жаркую погоду смесь схватывается быстрее, чем ожидалось. Время схватывания будет уменьшаться примерно на 30 процентов при повышении температуры бетона на каждые 10 F (5,5 C), как показано на рис. 2.

Это сокращение времени схватывания может затруднить обработку, укрепление и отделку бетона. Когда уменьшение начального времени схватывания коррелирует с уменьшением осадки, имеет место потеря осадки.Как указано в ACI 305, осадка изменяется примерно на 1 дюйм (25 миллиметров) на каждые 20 F (11 C) повышения температуры бетона.

Растрескивание и усадка
Даже если вы планируете заранее и поддерживаете водоцементное (в/ц) соотношение на приемлемом уровне, растрескивание в жарких погодных условиях все же может произойти, что еще больше подчеркивает необходимость сохранения полного контроля над вашим смешиванием , практика размещения и отверждения. Наиболее распространены три вида взлома:

Сушка Растрескивание. Усадка при высыхании обычно происходит, когда содержание воды в смеси увеличивается без корректировки количества вяжущего материала, изменяя соотношение вода/цемент.

Термический крекинг. Термическое растрескивание может произойти, когда колебания температуры окружающей среды (например, жаркий день сменяется прохладной ночью) вызывают быстрое падение температуры бетона во время набора начальной прочности. Термическое растрескивание также может быть вызвано повышением температуры бетона в более крупных элементах. В более крупных сборных железобетонных элементах наблюдается повышенная скорость гидратации и тепловыделения, что увеличивает диапазон температур между внутренним и внешним бетоном, увеличивая вероятность термического растрескивания.

Растрескивание пластика. Растрескивание пластика при усадке обычно считается проблемой засушливого климата, но влажность не является единственным определяющим фактором. Низкая относительная влажность в сочетании с высокой скоростью ветра и/или высокой температурой бетона может вызвать проблемы со свежезамешанными/уложенными бетонными элементами. Эти факторы вызывают ускоренное испарение поверхностной влаги и становятся проблемой, когда скорость испарения превышает скорость просачивания (скорость, с которой вода поднимается на поверхность из бетонной смеси).Наиболее часто используемое значение скорости кровотечения составляет 0,2 фунта на квадратный фут (ACI 305). Возможность усадки увеличивается, когда скорость испарения превышает скорость кровотечения. Неправильное введение дополнительных материалов в бетонную смесь, а также жаркие погодные условия увеличивают вероятность образования трещин при пластической усадке и растрескивании при высыхании. Летучая зола, микрокремнезем и мелкий цемент имеют низкую скорость уноса. Это делает бетонную смесь очень чувствительной даже в умеренно засушливых условиях, увеличивая возможность пластической усадки.При добавлении этих материалов в смесь следует соблюдать дополнительные меры предосторожности, учитывая, что трещины, образовавшиеся в результате усадки пластика, трудно ремонтировать.

Предотвращение потери влаги
Любое сочетание высокой температуры окружающей среды, высокой температуры бетона, низкой относительной влажности, солнечной радиации и ветра может вызвать потерю влаги. В ветреном и сухом климате потеря влаги в свежеуложенном бетоне может ускориться и вызвать испарение воды из бетонного элемента. В результате в бетонной смеси остается меньше воды, чем предусмотрено проектом.Без надлежащих мер предосторожности вода, оставшаяся в смеси, не может полностью гидратировать цемент, что приводит к менее чем оптимальной экономической эффективности и снижению прочности и долговечности конечного продукта.
Вот несколько мер предосторожности, помогающих предотвратить потерю влаги; большинство производителей сборных железобетонных изделий выберут комбинацию этих мер предосторожности, исходя из местных условий и прогноза погоды:

Вода . В то время как вода, по-видимому, вызывает большинство проблем при бетонировании в жаркую погоду, контроль температуры воды легче выполнить, и он оказывает наибольшее влияние на единицу веса на температуру бетона. Это связано с тем, что удельный вес воды в четыре-пять раз больше, чем у заполнителей или цемента. Как правило, добавление холодной воды в смесь снижает общую температуру бетона, но обычно не более чем на 8 F (4,4 C). Согласно оценке документа ACI 305, снижение температуры затворной воды на 3,5–4 F (1,9–2,2 C) снизит температуру бетона примерно на 1 F (0,5 C).

Лед. Добавление ледяной крошки в бетонную смесь должно быть эффективным.Перед добавлением в миксер лед необходимо растолочь, расколоть или нарезать стружкой. Для максимальной эффективности лед не должен таять до того, как его поместят в бетономешалку, но лед должен полностью растаять до завершения перемешивания бетона. Когда лед тает, он поглощает тепло из бетона с расчетной скоростью 144 БТЕ на фунт и снижает общую температуру бетона. Лед не должен составлять более 75 процентов воды замеса. При соблюдении надлежащих процедур лед потенциально может снизить температуру бетона до 20 F (11 C).Если снижения температуры на 20 F по-прежнему недостаточно, впрыскивание жидкого азота в смеситель является еще одним вариантом.

Цемент. Чем больше цемента в бетонной смеси, тем выше повышение температуры от гидратации. Поэтому количество цемента, используемого в вашей смеси, должно быть ограничено тем, что отвечает требованиям прочности и долговечности. Также учтите, что если на ваш завод доставляется вновь изготовленный цемент, его температура может быть повышенной. Согласно ACI 305, бетонные смеси состоят примерно из 10-15 процентов цемента.Используя эту оценку, каждое повышение температуры цемента на 8 F (4,4 C) увеличивает температуру бетона примерно на 1 F (0,5 C).

Агрегаты . Если учесть, что большинство составов смесей содержат от 60 до 80 процентов заполнителей, то температура и содержание влаги в заполнителях должны оказывать наиболее существенное влияние на бетон. Снижение температуры бетона на 1 F может быть достигнуто за счет снижения температуры заполнителя, например, на 2 F. Следовательно, необходимо приложить дополнительные усилия для охлаждения заполнителей в жаркую погоду.
Совокупные факторы, такие как форма, размер и классификация, влияют на количество воды, необходимое в смеси для получения требуемой осадки. Измельченные крупные заполнители обеспечивают лучшую устойчивость к растрескиванию, чем круглые заполнители, но они также требуют дополнительного количества воды. Смешивание двух или более заполнителей может снизить потребность в воде для смешивания и повысить удобоукладываемость.

Вяжущие материалы . Добавление дополнительных вяжущих материалов (зольной пыли, шлака и т. д.) следует рассматривать, когда необходимо отсрочить время схватывания или уменьшить повышение температуры из-за гидратации.

Опалубка/Армирование . Опрыскивание форм и армирования непосредственно перед укладкой может помочь охладить их и предотвратить нежелательное повышение температуры. Тем не менее, следите за тем, чтобы антиадгезионные средства не подвергались неблагоприятному воздействию, и всегда избегайте скопления воды внутри форм.

После заливки . После укладки и отделки бетона вы можете предотвратить потерю влаги, немедленно покрыв свежий бетон любым влагоудерживающим материалом, таким как мешковина или отвердитель, описанный в ACI 306.Удержание влаги оптимизирует процесс гидратации цемента и позволит бетону полностью раскрыть свой прочностной потенциал. Если не уберечь открытые поверхности от слишком быстрого высыхания, это может привести к растрескиванию и усадке, а также поставить под угрозу целостность продукта.

Содержание воздуха и температура
По мере повышения температуры бетона количество вовлеченного воздуха уменьшается. Уменьшение содержания вовлеченного воздуха обычно является результатом оползня. Повышение температуры бетона потребует дополнительных воздухововлекающих добавок для поддержания содержания воздуха в смеси.

В общем, нецелесообразно устанавливать максимальную температуру окружающей среды в качестве верхнего предела для производственной практики из-за других факторов, влияющих на смесь – температуры бетона, солнечной радиации, относительной влажности и ветра. Растения в помещениях с климат-контролем, очевидно, серьезно не страдают от этих факторов. Если на вашем предприятии нет климат-контроля, ACI 305 советует создать набор мер, который будет включать все факторы и проверять ваши пределы.

Температурные характеристики пористого портландцементного бетона в период жаркой летней сессии

Тротуарная плитка нагревает приповерхностный воздух и влияет на тепловой комфорт организма человека в жаркое лето.Из-за большой связанной пористости пористого портландцементного бетона (ППБК) тепловые параметры ППБК сильно отличаются от параметров традиционного портландцементного бетона (ПКБ). Характеристики изменения температуры PPCC и воздействия на окружающую среду также различны. Жарким летом на открытом воздухе регистрировали непрерывный 48-часовой лаг температуры ПКК и пяти видов ПКК различной пористости. Температуры воздуха на разной высоте над образцами бетона измерялись в самодельных закрытых боксах для анализа характеристик приповерхностной температуры воздуха. Рассчитан выходной тепловой поток различных образцов бетона. Результаты показывают, что PPCC имеет более высокую температуру в дневное время и более низкую температуру в ночное время и больший температурный градиент, чем PCC. Температура воздуха над ППКК ниже, чем над ППК после снижения солнечной радиации ночью до нуля. Суммарный выходной тепловой поток ППК днем ​​несколько меньше, а ночью значительно меньше, чем ППК. Результаты испытаний и расчетов свидетельствуют о том, что ППК способствует смягчению нагревательного воздействия дорожной одежды на приповерхностный воздух.

1. Введение

Пористый бетон на портландцементе (PPCC), также известный как проницаемый бетон, представляет собой пористый материал, смешанный и сформованный с оптимальным процентным содержанием воды, цемента, крупного заполнителя и добавок. Диапазон содержания воздушных пустот PPCC составляет от 15% до 25% [1]. В последние годы, с улучшением требований к функциональной диверсификации, инженеры стали уделять больше внимания механическим характеристикам, водопроницаемости, противоскользящим свойствам и снижению шума PPCC. Исследования показали, что PPCC может не только удовлетворять базовым требованиям прочности, но и выполнять функции воздухопроницаемости, проницаемости, противоскольжения и шумоподавления [2–6].

Температура дорожного покрытия периодически изменяется под влиянием солнечной радиации, температуры воздуха и ветра. На него также существенное влияние оказывают свойства материалов дорожного покрытия. Таким образом, изменение температуры различных дорожных покрытий сильно различается даже в одних и тех же условиях окружающей среды. Ли и др. обнаружили, что альбедо поверхности дорожного покрытия оказывает существенное влияние на температуру поверхности.Увеличение альбедо может резко снизить температуру поверхности дорожного покрытия в летние дни [7]. Гуи и др. проанализировали среднюю максимальную и минимальную температуру поверхности материала дорожного покрытия с различными теплофизическими свойствами и обнаружили, что фактором, вызывающим наибольшее снижение максимальной температуры дорожного покрытия, является альбедо, за которым следуют температуропроводность, теплопроводность, коэффициент излучения и объемная теплоемкость, в то время как снижение в дорожном покрытии на минимальную температуру больше всего влияют излучательная способность, альбедо, объемная теплоемкость, проводимость и диффузионная способность в указанном порядке. Теплопроводность, температуропроводность и теплоемкость оказывают положительное влияние только на максимальную температуру дорожного покрытия, но не на минимальную температуру при увеличении значений [8]. Были проанализированы температуры поверхности и дна плит асфальтобетонных смесей с различным содержанием воздушных пустот в стационарном режиме. Хассн и др. Установлено, что с увеличением содержания воздушных пор увеличивается температура поверхности и дна плит асфальтобетонных смесей, а также увеличивается максимальная температура плит асфальтобетонных смесей [9].Поскольку PPCC содержит больше воздушных пустот, чем традиционный PCC, между ними существуют очевидные различия. Исследования Haselbach et al. и Чжан и др. показали, что PPCC имеет более шероховатую поверхность и более низкое альбедо, чем традиционное покрытие из PCC, поэтому PPCC может поглощать больше солнечной радиации [10, 11]. Кеверн и др. собрали данные о температуре проницаемого покрытия и традиционного покрытия на разной глубине, соответственно, и обнаружили, что температура на среднем уровне (8  см ниже поверхности) в обоих типах бетона всегда была выше, чем температура воздуха. Температура на среднем уровне проницаемого покрытия была выше, чем у традиционного покрытия, примерно на 5°C в дневное время. Однако ночью температура на среднем уровне в обоих покрытиях будет снижаться и достигать одинаковой температуры [12]. Тем не менее, исследования характеристик изменения температуры покрытия PPCC все еще ограничены, и необходимы дальнейшие исследования.

Изменение температуры дорожного покрытия влияет на окружающую среду и температуру приповерхностного воздуха, влияет на тепловой комфорт тела человека.Ради защиты окружающей среды исследователи уделяют больше внимания этой области и проводят больше исследований в этой области. Бенразави и др. наблюдали тепловые характеристики двух видов полов из полированного гранита, цементобетона и асфальтобетона в трех разных средах, а именно на открытом пространстве, у воды и в тени. Они обнаружили, что между поверхностью и воздухом происходит постоянный теплообмен. Кроме того, важное влияние на изменение приповерхностной температуры воздуха оказывала температура поверхности дорожного покрытия [13]. Анализируя характеристики изменения температуры воздуха на высоте 1,5 м над поверхностью непроницаемых асфальтовых и бетонных покрытий, водопроницаемой кирпичной брусчатки и травы, Guan et al. обнаружили, что температура поверхности показывает положительную и умеренно сильную корреляцию с температурой воздуха, когда температура поверхности повышается. Тем не менее, температура воздуха над различными материалами не соответствовала тенденции, показанной в поверхностных температурах [14]. Лин и др. также обнаружили, что температура поверхности асфальтобетонного покрытия имеет положительную корреляцию с температурой воздуха летом, и предположили, что теплоотдача покрытия значительно влияет на температуру воздуха и среднюю лучистую температуру [15].Розенфельд и др. установили, что локальная температура воздуха снижается на 0,6°С при увеличении альбедо дорожной одежды с 0,05 до 0,30 [16]. Что касается влияния PPCC на температуру окружающей среды, исследования Цинь и Хиллера показали, что проницаемое дорожное покрытие может увеличивать альбедо поверхности и испарение, что может способствовать охлаждающему эффекту дорожного покрытия [17]. Исследование Li et al. и Кеверн и др. показали, что проницаемые бетонные покрытия сохраняют меньше энергии, чем традиционные покрытия, которые оказывают меньшее тепловое воздействие на приповерхностный воздух и могут смягчить эффект городского острова тепла [7, 12].Однако исследования в этой области все еще относительно недостаточны.

PPCC имеют меньшую плотность и хорошую проницаемость из-за пористости от 15% до 20%. При использовании в качестве материала дорожного покрытия PPCC значительно отличается от PCC по тепловым свойствам, таким как излучение, конвекция и теплопроводность, из-за шероховатой поверхности и внутреннего воздуха. Чтобы понять характеристики изменения температуры PPCC и влияние изменения температуры на окружающую среду, были зарегистрированы данные о поверхностной и внутренней температуре пяти видов PPCC и PCC в качестве эталона в жаркую погоду летом.Их влияние на приповерхностную температуру воздуха изучалось путем сравнения ППВК и ППВ. Тепловая мощность различных видов бетона рассчитана на основе модели энергетического баланса дорожной одежды. Результаты исследования будут способствовать дальнейшему пониманию закономерности взаимовлияния КППК и внешней среды.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

Шесть типов образцов бетона были разработаны в этом исследовании, которые были одним типом PCC и пятью типами PPCC.Для получения PPCC использовали различные заполнители с одинаковым размером частиц. Размеры образцов составляли 30 см (длина) × 30 см (ширина) × 15 см (толщина). Параметры этих бетонов приведены в табл. 1. Альбедо – отношение отраженного лучистого потока к падающему солнечному лучистому потоку, характеризующее способность покрытия поглощать и отражать солнечное излучение [8]. Альбедо и коэффициент накопления тепла рассчитывали по ссылкам [9, 11, 18].

Типы бетона Размер частиц / мм пористость /% Кажущаяся плотность / кг · м -3 Albedo Emsitivity Теплопроводность ·м −1 ·°C −1 Удельная теплоемкость/Дж·кг −1 ·°C −1 Коэффициент накопления тепла/Вт·м −2 ·°C −1 0. 075-16.0 0.8 0.8 2100 0.4320 0,96 0,96 1.40 [9, 19] 1050 [9, 18] 14.99 2.36-4.75 151 2048 2048 0.3557 0,95 1,28 920 13,25 4.75-9.50 18,2 1974 0,3401 0,94 1,26 900 12.77 9.50-13.2 20,1 1928 0,3305 0,94 1,23 870 12,26 13.2-16.0 21,8 1887 0,3219 0.93 1.22 860 12.01 12.01 16.0-19.0 24.9 182 1812 0.3063 0,92 1.20 840 11,53 2. 2. Контроль температуры бетона Температура дорожного покрытия изменяется под воздействием факторов окружающей среды. Поскольку PPCC содержит определенную пористость, характеристики изменения температуры PPCC сильно отличаются от PCC. Для получения характеристик изменения температуры ППСС регистрировали данные температур на поверхности, внутри (на глубинах 5 см и 10 см) и на дне образцов.В природном глинистом грунте вырыто шесть ям длиной 30 см, шириной 30 см и глубиной 15 см. После уплотнения грунта на дне котлованов был засыпан и утрамбован фракционированный щебень размером 15  см в качестве основания в котлованах, а шесть образцов были помещены на слой фракционированного щебня для имитации конструкций дорожного покрытия. Схематическое изображение образцов плит представлено на рисунке 1 (а). Температурные датчики термосопротивления из ПТ100 с точностью 0,1°С заделывались в каждый образец на глубину 0 см, 5 см, 10 см и 15 см от поверхности.В качестве сборщика данных применялся DT85G производства Datataker в Канаде, данные о температуре которого автоматически записывались каждые 15 мин. Во избежание влияния окружающего воздуха на результаты испытаний образцы плотно оборачивали пенопластовыми плитами. Погодная станция также была размещена рядом с образцами для регистрации данных о погодных условиях. Фотография экспериментальной установки показана на рис. 1(б). 2.3. Мониторинг приповерхностной температуры воздуха Изменение температуры дорожного покрытия влияет на приповерхностную температуру воздуха и влияет на комфорт человека.Для изучения влияния нагретого дорожного покрытия на приповерхностную температуру воздуха образцы нагревали путем выдержки под солнечным излучением с 9:00 до 15:15, а затем исследовали приповерхностную температуру воздуха с помощью пяти температурных режимов. датчики, установленные на высоте 25 см, 50 см, 75 см, 100 см и 130 см от поверхности образца. Поскольку размеры образцов малы, трудно проверить влияние образцов на приповерхностную температуру воздуха.Кроме того, на приземную температуру воздуха легко влияет температура окружающего воздуха. Для увеличения влияния нагретых образцов на приповерхностную температуру воздуха и исключения влияния окружающего воздуха над ними устанавливали ящики из пенокартона размерами 150 см (высота) × 30 см (длина) × 30 см (ширина). образцы. Схема устройства контроля приповерхностной температуры воздуха показана на рис. 2(а). Данные о температуре автоматически регистрировались Datataker каждые 15 минут.Фотография прибора контроля приповерхностной температуры воздуха представлена ​​на рис. 2(б). 2.4. Расчет теплоотдачи дорожного покрытия Влияние дорожного покрытия на окружающую среду тесно связано с тепловыделением и тепловыделением дорожного покрытия. Чтобы дополнительно проиллюстрировать влияние различных образцов бетона на окружающую среду, характеристики теплоотдачи различных бетонов были рассчитаны и проанализированы в соответствии с изменениями температуры поверхности образцов. На рис. 3 показана модель энергетического баланса дорожной одежды и покрытия. Уравнение баланса энергии дорожной одежды и покрытия выглядит следующим образом: где – изменение энергии дорожной одежды; солнечное излучение; – коротковолновая солнечная радиация, отраженная поверхностью дороги; – конвективное тепло между поверхностью и воздухом; – длинноволновое чистое излучение; теплопроводность тротуар-поверхность-вниз. Рассчитан тепловой поток от поверхности дорожного покрытия к наружному воздуху, который включает конвективное тепло между поверхностью дорожного покрытия и наружным воздухом, длинноволновое чистое излучение и коротковолновое солнечное излучение, отраженное поверхностью дороги.Общий выходной тепловой поток, равный , является суммой трех видов теплового потока. , , [15], и рассчитываются следующим образом: где – коэффициент конвективной теплоты воздуха, [8], – теплопроводность воздуха; – число Прандтля; – кинематическая вязкость; длина; скорость ветра; температура поверхности; – коэффициент обзора неба; значение установлено равным единице, потому что конструкция тротуара полностью открыта небу. — коэффициент излучения поверхности в инфракрасном диапазоне, — постоянная Стефана-Больцмана, 5.67 × 10 −8  Wm −2  K −4 ; – температура неба, которую можно оценить по [8]; – температура атмосферы по сухому термометру; – точка росы, ед. К; это альбедо. 3. Результаты и обсуждение 3.1. Характеристики изменения температуры бетона Данные о температуре воздуха и солнечном излучении на полигоне регистрировались непрерывно с 9:15 18 июня 2016 г. до 9:15 20 июня 2016 г. метеостанцией. Кривые температуры воздуха и солнечной радиации представлены на рис. 4.Погода на полигоне 18 июня 2016 года была преимущественно облачной. Максимальная температура 36,5°C была достигнута в 15:30, а наибольшее солнечное излучение 881 Вт/м 2 было достигнуто в 12:45. Солнечное излучение продолжалось до 19:30. Погода на полигоне 19 июня 2016 г. была преимущественно солнечной. Максимальная температура 39,2 ° C была достигнута в 16:30, а наибольшее солнечное излучение 979  Вт / м 2 было достигнуто в 13:00. Солнечное излучение продолжалось до 19:45. Пики температуры были достигнуты позже, а затем были достигнуты пики солнечной радиации.Пики температуры и солнечной радиации 19 июня были выше, чем 18 июня. Солнечная радиация 19 июня имела большую продолжительность. Данные о температуре шести типов бетона на разных глубинах были зарегистрированы с 9:15 18 июня 2016 г. до 9:15 20 июня 2016 г. с помощью Data Collector. Кривые температуры показаны на рис. 5. Как показано на рис. 5, кривые на разных глубинах колебались так же, как и кривые температуры воздуха. Температура каждого бетона на поверхности (глубина 0 см) изменялась в основном синхронно с температурой воздуха.Оба они достигли максимума около 15:00 и достигли минимума около 5:00 следующего дня. Однако изменения температуры на глубинах -5 см, -10 см и -15 см отставали от изменений температуры воздуха и явно увеличивались с глубиной. Кроме того, отставание температуры ПКК в каждой точке измерения было более значительным, чем у ПКК. Кривые температуры ПКПК колебались более резко, чем кривые ПКК. ППКК имеет меньшую удельную теплоемкость из-за пористой структуры, причем удельная теплоемкость ППКК уменьшается с увеличением пористости [9, 18, 20]. Удельная теплоемкость ПКК примерно на 12,4-20,0% ниже, чем у ПКК. Удельная теплоемкость влияет на поглощение и выделение тепла материалами, тем самым влияя на изменение температуры материалов. Кроме того, коэффициент накопления тепла оказывает аналогичное влияние на материалы. Температура материала с меньшей удельной теплоемкостью и коэффициентом накопления тепла более чувствительна к внешней среде, что является причиной значительно большей флуктуации температурных изменений ППК, чем ППК при одинаковых условиях испытаний. Сравнение различных образцов бетона на разной глубине для максимальной дневной температуры и минимальной ночной температуры показано на рисунках 6(a) и 6(b) соответственно. Видно, что температуры ПКК были в основном выше, чем температуры ПКК на соответствующих позициях в дневное время. Ночью минимальные температуры ПКК были ниже минимальных температур ПКК на соответствующих позициях. Как показано на рисунке 6, изменения температуры различных PPCC связаны с размерами частиц агрегатов. PPCC с большим размером частиц заполнителя имел относительно более высокую максимальную температуру и минимальную температуру. Солнечное излучение является основным фактором, способствующим нагреванию поверхности цементобетона. Как правило, чем выше альбедо поверхности, тем сильнее отражается солнечное излучение, чтобы уменьшить повышение температуры, вызванное поглощением солнечного излучения. Пять видов PPCC содержат большое количество крупных заполнителей, а текстура поверхности после формования становится шероховатой. Альбедо PPCC меньше на 17.от 7% до 29,1%, чем у PCC, при этом альбедо PPCC увеличивается с увеличением размера частиц агрегата. Кроме того, площадь поверхности PPCC увеличивается из-за неровной поверхности, так что PPCC имеет большую площадь приема солнечного излучения. В то же время ПКПК имеет меньшие удельную теплоемкость и коэффициент накопления тепла, что делает скорость нагрева ПКПК более высокой, а максимальную температуру ПКК выше, чем у ПКК в дневное время. Температуры ПКПК ниже, чем у ПКК в ночное время, тесно связаны с меньшей удельной теплоемкостью и коэффициентом накопления тепла ПКПК, а большое количество сообщающихся между собой пор ПКПК способствует быстрому выделению тепла. Вертикальный перепад температур в бетоне под влиянием внешней среды называется температурным градиентом. Градиент температуры можно рассчитать по формуле: где = температура на поверхности образца, °С; = температура на дне образца, °С; = толщина образца, см. Градиенты температуры бетона рассчитывались по максимальной температуре поверхности в дневное время и минимальной температуре в ночное время.Градиенты температуры различных бетонов показаны на рисунке 7. Из рисунка 7 видно, что градиенты температуры PPCC составляли от 0,7 до 1,2°C/см, когда поверхности достигали максимальной температуры в течение дня. Градиент температуры увеличивался с увеличением размера частиц заполнителя. Градиент температуры ПКК составил 0,7°С/см и значительно меньше, чем у ПКК. Когда температура поверхности образцов соответственно достигала минимальной температуры ночью, температурный градиент PCC был меньше, чем у 5 видов PPCC.Но температурный градиент ночью намного меньше, чем днем. Теплопроводность является важным параметром для измерения способности объектов к внутренней теплопередаче. PPCC содержит больше крупного заполнителя, чем PCC. Точечные контакты между частицами заполнителя ослабляют теплопроводность, что приводит к тому, что теплопроводность ПКК меньше, чем у уплотненного ПКК. Теплопроводность PPCC ниже на 8,5–14,3%, чем у PCC в этом исследовании, и теплопроводность PPCC снижается с увеличением размера частиц заполнителя.Чем меньше теплопроводность, тем обычно больше разница температур между поверхностью и внутренней поверхностью. Поэтому малая теплопроводность ППСС увеличивает разницу между температурой поверхности и температурой дна. Это основная причина того, что температурный градиент PPCC больше, чем у PCC. 3.2. Анализ характеристик по изменению приповерхностной температуры воздуха бетона Приповерхностные температуры воздуха были испытаны 17 июля 2016 г. и данные температуры воздуха на высотах 25 см, 50 см, 75 см, 100 см и 130 см выше поверхность образцов начали регистрировать в 15:45.В 15:45 температура воздуха составляла 33,9°С. Начальная температура поверхности , , , , , и составляла 40,5°С, 41,7°С, 42,0°С, 42,7°С, 43,0°С и 42,5°С соответственно. Кривые приповерхностной температуры воздуха и температуры поверхности показаны на рис. 8. Из рис. 8 видно, что горячие образцы начинали нагревать воздух в боксе после того, как образцы были накрыты пенопластовым боксом. Температура воздуха на высоте 25 см, 50 см, 75 см, 100 см и 130 см над поверхностью образца сначала увеличивалась со временем и достигала максимума примерно через 60 мин после начала испытаний.Затем температуры воздуха на разных высотах медленно снижались после пиков и со временем выравнивались. Температура поверхности и накопление тепла образца в боксе являются ключевыми факторами, влияющими на приповерхностную температуру воздуха. Поскольку коробка блокировала солнечное излучение, температура поверхности образца постепенно снижалась. В течение начальных 240 мин температура поверхности ПКК была выше температуры поверхности ПКК, а температуры воздуха на разных высотах над ПКПК в боксах были выше температуры ПКК в соответствующих положениях.Температура воздуха в каждом боксе достигала пика в 16:45 (через 60 мин после начала испытаний). Приповерхностные температуры воздуха над различными бетонами представлены на рисунке 9. Из рисунка 9 (а) видно, что температуры воздуха в разных местах над образцами PPCC были выше, чем над образцом PCC в соответствующем положении. Приповерхностные температуры воздуха в соответствующих позициях по сравнению с разными ППКК увеличивались с увеличением размера частиц агрегатов. Кроме того, с высотой уменьшалась приповерхностная температура воздуха. Примерно через 240 мин после начала испытаний температура поверхности образцов PPCC постепенно снижалась, чем у PCC, что связано с удельной теплоемкостью и коэффициентом накопления тепла PPCC меньше, чем у PCC, и PPCC легче охлаждается когда он теряет источник тепла солнечного излучения. Из рисунка 9(b) видно, что температура воздуха в разных местах над пятью видами образцов PPCC была ниже, чем над образцом PCC в соответствующем положении в 6:45. Результаты испытаний показали, что ПППК повышает приземную температуру воздуха в течение короткого времени после затенения солнечной радиации жарким летом; однако ситуация, наоборот, со временем меняется. В связи с тем, что мощность тепловыделения ППКВ меньше, чем у ППК, температура воздуха над ППК ниже, чем над ППК после пика температуры воздуха. 3.3. Анализ теплоотдачи Температура дорожного покрытия зависит от условий окружающей среды.В то же время теплоотдача от дорожного покрытия влияет на температуру воздуха, особенно приповерхностную. Существует три типа теплоотдачи от дорожного покрытия: первый — конвективный тепловой поток, второй — отраженный коротковолновый тепловой поток солнечного излучения, и последний — длинноволновый чистый радиационный тепловой поток. Значения тепловой мощности этих трех типов для разных видов бетона в течение 48 ч рассчитываются в соответствии с (2)–(4). Результаты расчета показаны на рисунках 10(а), 10(б) и 10(в) соответственно. Как показано на рис. 10, в дневное время конвективное тепло и длинноволновая результирующая радиация PPCC выше, чем у PCC. Отраженная коротковолновая солнечная радиация ПКПК меньше, чем ПКК. Тепловой поток имеет очевидную разницу между различными PPCC. Конвективное тепло и длинноволновая результирующая радиация увеличиваются, а отраженная коротковолновая солнечная радиация уменьшается с увеличением размера частиц заполнителя. Кроме того, из-за влияния смены ветра в дневное время кривые конвективного тепла имеют явный пилообразный характер. Конвективное тепло и длинноволновое чистое излучение в основном связаны с температурой поверхности образцов. Таким образом, последовательность конвективного тепла и длинноволнового чистого излучения различных PPCC в основном соответствует температуре поверхности PPCC соответственно. Отраженное коротковолновое солнечное излучение в основном связано с альбедо вещества. Температура поверхности PCC ниже из-за его более высокого альбедо. Однако больше солнечной радиации будет отражаться в окружающий воздух ПКК одновременно, что является причиной того, что коротковолновая солнечная радиация ПКК значительно выше, чем у ПКК.Результаты расчетов также показывают, что теплоотдача отраженного коротковолнового солнечного излучения значительно превышает теплоотдачу конвективного тепла и длинноволнового суммарного излучения. Ночью из-за исчезновения солнечной радиации значения отраженной коротковолновой солнечной радиации некоторых конкретных типов равны нулю. Следовательно, температура поверхности образцов PCC постепенно выше, чем у пяти видов PPCC. При этом тренды изменения конвективного тепла и длинноволновой радиации ряда конкретных видов противоположны таковым в дневное время.То есть конвективное тепло и длинноволновое чистое излучение пяти видов PPCC ниже, чем у PCC. И чем крупнее размер частиц заполнителя PPCC, тем больше соответствующее конвективное тепло и длинноволновое чистое излучение. Воздействие бетона на окружающий воздух зависит от его суммарного выходного теплового потока. Полная выходная величина теплового потока представляет собой сумму конвективного теплового потока, отраженной коротковолновой солнечной радиации и длинноволновой результирующей радиации [15]. Кривая зависимости общего выходного теплового потока от времени показана на рисунке 11. Из рисунка 11 видно, что в дневное время суммарный выходной тепловой поток ПКК несколько больше, чем ППКК. Например, максимальный суммарный выходной тепловой поток , , , , , и 19 июня составляет 618,6, 591,8, 590,1, 603,1, 616,9 и 610,8 Вт/м 2 соответственно. Среднее значение суммарного выходного теплового потока этих шести типов бетона составляет 320,9, 295,6, 292,6, 303,2, 311,6 и 317,6 Вт/м 2 соответственно. Расчеты показывают, что суммарный выходной тепловой поток шести видов бетона и влияние на приземную температуру воздуха мало различаются, хотя поверхностные температуры ППСС выше, чем у ПЧК в дневное время. Ночью общий выходной тепловой поток бетона относится только к конвективному тепловому потоку и длинноволновому чистому излучению в ночное время, поскольку солнечного излучения нет. Суммарный выходной тепловой поток всех видов бетона резко уменьшается. Взяв и в качестве примера, средний суммарный выходной тепловой поток в ночное время для двух видов бетона составляет 17,5 % и 11,7 % от дневного. Кроме того, суммарный выходной тепловой поток ПКК явно больше, чем у ПКК в ночное время.На примере расчетов суммарного теплового потока на выходе в ночное время 19 июня среднее значение суммарного теплового потока на выходе , , , и уменьшается на 86,0 %, 68,6 %, 58,6 %, 43,0 % и 33,3 % по сравнению с с 56,0 Вт/м 2 , что показывает, что ППВК оказывает меньшее влияние на температуру наружного воздуха по сравнению с КПВ в ночное время. Это также может объяснить с точки зрения теплоотдачи, почему приповерхностная температура воздуха над ПППК обычно ниже, чем температура над ОКК после того, как образцы были закрыты ящиком. Суммарный выходной тепловой поток в дневное и ночное время учитывается комплексно; по сравнению с PCC, PPCC способствует смягчению воздействия нагревания дорожного покрытия на приповерхностный воздух. 4. Выводы Тепловые параметры PPCC, такие как альбедо, теплопроводность, удельная теплоемкость, коэффициент излучения и коэффициент накопления тепла, сильно отличаются от параметров PCC. Основные выводы настоящей работы были сделаны на основе контрастных экспериментов и расчетов в жаркую погоду.(1) PPCC имеет более высокую температуру в солнечный день и более низкую температуру в ночное время и больший температурный градиент, чем PCC. Поверхностная и внутренняя температура PPCC повышаются быстрее в солнечное дневное время и также быстрее снижаются в ночное время, чем у PCC. (2) Различные типы бетона по-разному влияют на приповерхностную температуру. После того, как образцы бетона, подвергнутые воздействию того же солнечного излучения, прогрелись, а затем были покрыты ящиками, приповерхностные температуры воздуха ППК в короткий период вначале выше, а затем ниже, чем в ППК. (3) Суммарный тепловой поток на выходе ППВК немного меньше, чем у ПВК днем ​​и значительно меньше в ночное время. PPCC может способствовать снижению теплового воздействия дорожного покрытия на приповерхностный воздух. Конкурирующие интересы Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов. Благодарности Эта работа финансировалась Министерством науки и технологий Китая (2014BAG05B04). Этот проект также был поддержан Специальным фондом фундаментальных научных исследований Центрального колледжа Чанъаньского университета, Китай (310821153308, 310821153202). Метод мгновенной оценки температуры поврежденных огнем железобетонных конструкций с использованием титана Abstract Когда бетонная конструкция подвергается воздействию огня, ее конструктивная безопасность значительно снижается из-за выкрашивания элементов и окалины бетона . Кроме того, его долговечность существенно снижается из-за определенных химических изменений, таких как дегидратация Ca(OH) 2 , основного продукта гидратации бетона, и регидратация CaO. Таким образом, при повреждении железобетонного (ЖБ) здания пожаром требуются методы быстрой диагностики и оценки для немедленного ремонта и усиления, требующие решающего этапа количественного определения температуры нагрева. Это исследование направлено на то, чтобы продемонстрировать метод оценки температуры нагрева в пострадавших от пожара зданиях из железобетона. В экспериментах использовались два коротких образца железобетонных колонн с закладными титановыми полосами. Характеристики обесцвечивания титана при высоких температурах обеспечили быстрый, точный и простой механизм для оценки температуры нагрева по глубине.Были получены эмпирические уравнения для оценки температуры нагрева в зависимости от характеристик обесцвечивания титана. После этого сравнение этой расчетной температуры с фактической температурой нагрева, измеренной с помощью термопар, выявило среднюю погрешность менее 20 °С, тем самым продемонстрировав достаточно хорошую корреляцию и чрезвычайно высокую надежность предлагаемого метода. Ключевые слова: бетон марки , температура нагрева, мгновенная оценка температуры нагрева 1.Введение и общая информация Бетон, который является наиболее широко используемым конструкционным материалом для зданий, обычно считается огнестойким из-за его значительно более низкой теплопроводности и коэффициента термической диффузии по сравнению с другими конструкционными материалами. Однако известно, что деградация бетона под воздействием высоких температур является серьезной из-за быстрого снижения его прочности при воздействии температур выше 600 °C [1,2].В частности, когда бетонная конструкция подвергается воздействию огня, могут возникнуть прямые повреждения, такие как оголение основной арматуры из-за выкрашивания элементов и окалины бетона, кроме того, ее структурная безопасность может быть значительно снижена из-за некоторых дополнительных повреждений, таких как деформация балок, коробление колонн и образование трещин при сдвиге за счет теплового расширения [3]. Кроме того, цементная паста оказывает серьезное влияние на долговечность бетона, претерпевая химические изменения, такие как дегидратация Ca(OH) 2 примерно при 500 °C и разложение геля C–S–H примерно при 700 °C. °С.Даже после воздействия огня обезвоженный CaO реагирует с влагой воздуха и регидратируется до Ca(OH) 2 , в расширенном объеме которого образуются микротрещины [4,5,6,7]. По этим причинам при повреждении железобетонной конструкции огнем требуется своевременный ремонт и усиление. Однако не существует установленного критерия оценки, который бы четко определял степень ухудшения характеристик бетонных конструкций после пожара. Поэтому требуется быстрая и точная диагностика и методы оценки, для которых важна количественная оценка температуры нагрева. Ранее сообщалось о нескольких исследованиях по оценке температуры нагрева бетона, поврежденного огнем. Самый простой метод — визуально наблюдать за изменением цвета и свойствами пораженной поверхности. При воздействии высоких температур бетон приобретает розовый или фиолетовый цвет при 300–600 °С, бледно-серый при 600–900 °С и бледно-желтый при 900–1000 °С за счет окисления соединений железа [8]. ,9,10]. Хотя приведенные выше наблюдения позволяют оценить температуру нагрева бетона путем количественной оценки характеристик обесцвечивания бетонной поверхности при высоких температурах, этот метод ограничен случаями, состоящими из 100% обычного портландцемента (OPC).В последнее время, когда увеличилось использование добавок к бетону и композиционных цементов, этот метод очень непрактичен, поскольку характеристики обесцвечивания должны калиброваться индивидуально для каждой смеси. Кроме того, изменение цвета бетонных поверхностей не наблюдается во время пожара из-за черного дыма и копоти. Таким образом, в пожарном проектировании Еврокода 2 [11] метод изотермы 500 °C применяется как упрощенный метод оценки, который игнорирует прочность и эластичность детали, превышающей отметку 500 °C. Архитектурный институт Японии [12] также представил метод простой оценки того, превышала ли температура нагрева бетона 500 °С, используя метод измерения глубины нейтрализации раствором фенолфталеина. Однако, согласно предыдущему исследованию, для полного пиролиза Ca(OH) 2 требуется продолжительность огня более трех часов при температуре 500 °C, что приводит к занижению температуры нагрева при воздействии менее трех часов. так как раствор фенолфталеина реагирует с оставшимися следами Ca(OH) 2 и дает обесцвечивание [13]. Другие методы оценки температуры нагрева включают метод ультрафиолетового (УФ) спектра и метод измерения скорости ультразвукового импульса. Ёсида. М и др. сообщили о методе оценки максимальной температуры поврежденного огнем бетона путем измерения изменений в соединениях, присутствующих в бетоне после пожара, с использованием УФ-спектра [14]. Бо-Цун Чен и др. сообщили о методе оценки температуры нагрева бетона через прочность на сжатие и прочность бетона на растяжение при разделении, а также с использованием машины опорных векторов (SVM) по данным скорости ультразвукового импульса [15]. Ян Хан и др. сообщил о методе оценки максимальной температуры, испытываемой поврежденным огнем бетоном, путем измерения акустического разрушения жидких включений в природном кварцевом песке, используемом в качестве мелкого заполнителя в бетоне, с использованием характеристики жидких включений, которые не могут быть восстановлены после повреждения огнем. [16]. Тем не менее, приведенные выше методы оценки при тщательном анализе обнаруживают некоторые ограничения в их применении в полевых условиях, поскольку значительные усилия и время, которые требуются для оценки температуры нагрева по глубине после отбора образцов керна со всех мест, подвергшихся воздействию пожара, когда область, пораженная огнем, широкий.Более того, при оценке температуры нагрева в поврежденном пожаром сооружении с использованием в качестве индикаторов изменений в составе бетона оценка может быть неточной, поскольку происходит регидратация бетонных смесей из-за воды, орошаемой для тушения пожара. Таким образом, сложно и ненадежно оценить реальную температуру нагрева с помощью вышеперечисленных методов [17]. Сообщалось об определенных исследованиях поведения стальной арматуры, а не бетона, при высоких температурах для оценки температуры нагрева поврежденных огнем железобетонных конструкций.Роберто Феличетти и др. сравнили и оценили остаточную производительность различных типов стальной арматуры через оболочку M-N [18]. Они могли аппроксимировать температуру нагрева на определенной глубине железобетонной конструкции, где располагалась стальная арматура, но не могли определить температуру нагрева бетона по глубине. Поэтому количественная оценка температуры прогрева по глубине необходима для своевременного ремонта и усиления железобетонных зданий, пострадавших от пожара.В частности, принимая во внимание температуру пиролиза гидроксида калия, которая составляет 450–550 °C, и метод изотермы 500 °C по Еврокоду 2, это исследование направлено на предложение нового метода быстрой и точной оценки путем установки 400–600 °C. как основная цель оценки температуры нагрева. 1.1. Характеристики обесцвечивания титана Металлический титан в нормальных условиях имеет серебристо-белый цвет. Сообщается, что при воздействии высоких температур на его поверхности появляются разные цвета в зависимости от температуры.Это связано с тем, что толщина пленки на поверхности титана изменяется, и свет, отраженный от поверхности металла, вызывает интерференцию. Сообщалось, что цвет поверхности металла становится желтым при 300 °C, пурпурным при 400 °C, синим при 500 °C, серым при 600–800 °C и белым при 900–1000 °C [19, 20]. ,21]. Это исследование было направлено на использование этих характеристик обесцвечивания для оценки температуры нагрева бетона по глубине. 1.2. Анализ цвета Существуют различные методы выражения цветов, но в целом их можно разделить на два метода; во-первых, метод выражения в сочетаниях красного, зеленого и синего (RGB), а во-вторых, в терминах оттенка, насыщенности и яркости (HSB). Координаты RGB выражают цвета путем смешивания трех основных цветов, т. е. красного, зеленого и синего. Они выражают каждый из этих цветов с помощью чисел от нуля до 255 в зависимости от их соответствующей яркости. Этот метод называется «аддитивным смешением цветов», поскольку смешивание трех цветов увеличивает яркость. Однако он имеет ограничения в количественном выражении взаимосвязи между температурой и характеристиками обесцвечивания, поскольку пропорции смешанных цветов могут быть разными даже для сходных цветов. С другой стороны, координаты HSB выражаются оттенком, насыщенностью и яркостью, где оттенок количественно определяется углом, насыщенность представляет собой степень смешивания чистых цветов с белым, а яркость представляет интенсивность света отражения от материала, т. е. относительная яркость и темнота [22]. Следовательно, чем выше насыщенность, тем ближе отображаемый цвет к исходному цвету; чем ниже насыщенность, тем ближе цвет к белому. Кроме того, чем выше яркость, тем ближе цвет к исходному цвету; чем ниже яркость, тем темнее становится [8]. Таким образом, в этом исследовании был принят метод анализа цвета HSB, поскольку он позволяет количественно выразить взаимосвязь между температурой и характеристиками обесцвечивания титана. 2. Материалы и методы В этом исследовании характеристики обесцвечивания металлического титана в зависимости от температуры были впервые количественно определены для титана в атмосфере с использованием метода цветового анализа HSB. Далее были выведены уравнения регрессии для определенных температурных диапазонов для оценки температуры нагрева титана, залитого в бетон. Для оценки применимости оценочных значений в полевых условиях были изготовлены короткие образцы колонн (размеры: 600 × 600 × 1500 мм) с закладным металлическим титаном, и было проведено испытание на огнестойкость в течение трех часов в соответствии со стандартом ISO 834. кривая время-температура. Затем оценивали температуру нагрева посредством анализа цвета восстановленного металлического титана. 2.1. Характеристики обесцвечивания титана в атмосфере 2.1.1. Обзор эксперимента и метод В этом исследовании 99.Использовался 5% чистый титан марки 2. Характеристики обесцвечивания при высоких температурах исследовали с помощью электрической печи. Целевой диапазон температур был установлен на 300–700 °C, учитывая, что бетон обычно демонстрирует значительное снижение прочности с точки зрения структурной безопасности и долговечности при температурах выше 500 °C, так как коэффициент остаточной прочности на сжатие падает ниже 0,5 и нейтрализуется под действием тепла происходит за счет пиролиза Ca(OH) 2 . В эксперименте с электрической печью были исследованы характеристики обесцвечивания металлического титана, когда его нагревали в течение одного часа при заданной температуре. Для количественного исследования характеристик обесцвечивания верхняя поверхность металла была расположена на высоте 50 см от пола в условиях непрямого источника света высотой 270 см (люминесцентный свет с освещенностью 870 л×). Изображения металла были сняты с помощью камеры, установленной на высоте 80 см по вертикали, а значения цветовых координат HSB были измерены с использованием метода анализа цвета HSB. 2.1.2. Результаты эксперимента показывают результаты визуального наблюдения за характеристиками обесцвечивания титана в эксперименте с электрической печью и показывают результаты количественного анализа, проведенного с использованием метода анализа цвета. Поверхность металлического титана становилась желтой при 300 °С, пурпурной при 400 и 450 °С, синей при 500 °С, светло-голубой при 550 °С, темно-серой при 600 °С и черной при 700 °С. Изменения цветовых координат HSB в зависимости от температуры. Таблица 1 Изменение цвета металлического титана при повышении температуры. На основе результатов анализа цвета HSB можно получить корреляцию первого порядка между оттенком (H), который представляет угол оттенка, и температурой нагрева. В частности, значение H продемонстрировало четкую корреляцию первого порядка в диапазоне 400–600 °C, что свидетельствует о возможности количественной оценки температуры прогрева бетона по глубине. Кроме того, при температурах выше 600 °C, при которых проявляются серые цвета, характеристики обесцвечивания могут быть определены количественно с помощью насыщенности (S), отражающей видимость цвета, и яркости (B), отражающей интенсивность света, что указывает на то, что метод анализа цвета HSB является оптимальным. подходит для оценки температуры нагрева. Таким образом, в случае уравнения регрессии, полученного для оценки температуры нагрева металлического титана, температура нагрева оценивалась через угол оттенка, классифицируемый по оттенку в диапазоне температур менее 600 °С, и через яркость , при этом цвет металлического титана темнеет от серого до черного в диапазоне температур 600 °С и выше. Для оценки температуры нагрева были выведены эмпирические уравнения, каждое для отдельного температурного диапазона, как показано на рис.Уравнения были составлены для следующих шести диапазонов: 300–400 °С, 400–450 °С, 450–500 °С, 500–550 °С, 550–600 °С и 600–700 °С. Таблица 2 Изменение цвета металлического титана в зависимости от температуры. 2 Диапазон температуры 300-400 ° C 400-450 ° C 450-500 ° C 500-550 ° C 550-600 ° C 600-700 ° C Уравнение Т=1700−20х4 Т=38250-50H57 Т=27450−50х43 Т=61450−50х201 Т=18975−25ч39 T=6400−50S9 Состояние Н<60 252 219 130 60 S<20 и B<30 2.2. Оценка температуры нагрева бетона 2.2.1. Экспериментальный план и метод После изготовления коротких образцов колонн (600 × 600 × 1500 мм) с закладным металлическим титаном проводили отверждение на воздухе в течение 91 дня. В возрасте 91 дня было проведено испытание на огнестойкость в течение трех часов на основе стандартной кривой время-температура ISO 834 для оценки температуры нагрева бетона по глубине. Температура нагрева металлического титана, определенная с помощью анализа цвета HSB, сравнивалась с температурной историей термопары, встроенной в то же место, чтобы проверить их корреляцию. 2.2.2. Спецификации образцов Были изготовлены образцы размером 600 × 600 × 1500 мм, как показано на рис. В качестве основной арматуры использовалась арматура D22, а в качестве затяжек – арматура D10. Толщина покрытия составила 5 см. ( a ) Технические характеристики образца железобетонной колонны; ( b ) установка металлического титана. Четыре термопары К-типа были установлены по углам каждого образца и в центре основной арматуры.Металлический титан устанавливали в пятнадцати позициях на глубине 3, 5 и 7 см от передней поверхности каждого образца. 2.3. Пропорции смеси бетона показывают пропорции смеси бетона, используемые в этом исследовании. В качестве цемента для бетонных смесей использовали ОПЦ (тип 1); его свойства и состав перечислены в . В качестве добавок использовали порошок доменного шлака (ДШ) (тип 3) и золу-унос (ЗШ) (тип 2); их свойства и состав представлены в . Кроме того, прочность наиболее часто используемого бетона нормальной прочности и бетона высокой прочности была установлена ​​​​на уровне 24 МПа и 60 МПа соответственно, чтобы исследовать общую применимость оценки температуры металлического титана.Для обеспечения высокой прочности и огнестойкости добавлялись полипропиленовые волокна в пропорции 1,0 кг/м 3 для образца на 60 МПа. показаны свойства полипропиленового волокна, использованного в данном исследовании. Таблица 3 Пропорция бетона. 5 7 2 90 5 6 Образцы (MPA) W / B (%) S / A (%) W (кг / м 3 ) Вес (кг / м 3 ) OPC BS FA G S1 S2 PP 53,9 177 180 96 44 845 765 60 32,1 44,8 180 365 112 84 894 290 434 1,0 Таблица 4 Физические и химические свойства OPC . 2 ol 2 O 2 O 3 O 3 O 3 E 2 O 3 O 3 Физические свойства Химическая пропорция (%) плотность (G / CM 3 ) Blaine (CM 2 / G) Потеря зажигания (%) SIO 2 MGO MGO 3 5 3 3.14 39376 3149 0.79 22.0376 22.0 5.27 3.44 634 63.4 63.4 2.13 1.96 Таблица 5 Физические и химические свойства минеральной добавки. 2 Тип Плотность (G / см 3 ) Коэффициент активности (%) Компонент Потеря зажигания (%) Blaine (см 2 / г) 7 d Возраст 28 d Возраст 91 d FA 2.20 — 90 96 СаО SiO 2 2.8 3707 BS 2,89 86,9 110 111 MgO SO 3 0,75 4231 Таблица 6 Свойства полипропиленового волокна. 6,760 мм Длина Диаметр Удельный вес Температура плавления Прочность на растяжение 20 мкм 0,91 160–170 °C 500 МПа и более 2.4. Испытание на огнестойкость Испытание на огнестойкость проводилось в течение трех часов в соответствии со стандартной кривой время-температура ISO 834, показанной на рис. Каждый образец короткой колонны помещали внутрь горизонтальной печи металлическим титаном, обращенным к нагревательным элементам, как показано на рис. Стандартная кривая время-температура ISO 834. Размещение образца короткой колонны внутри горизонтальной печи. 2.5. Измерение характеристик обесцвечивания металлического титана По завершении испытания на огнестойкость внедренный металлический титан был восстановлен; это показано в . Для количественного исследования характеристик обесцвечивания металлического титана верхняя поверхность металла была расположена на высоте 50 см от пола в условиях непрямого источника света высотой 270 см (флуоресцентный свет с освещенностью 870 люкс) после испытания, и изображения металлического титана были получены с помощью камеры, закрепленной на высоте 80 см по вертикали.Для количественного извлечения значений цветовых координат к захваченным изображениям был применен эффект Мозаика популярного программного обеспечения Photoshop, который отображает средний цвет пикселей вокруг обозначенного пятна, и были измерены значения цветовых координат HSB, соответствующие полученное среднее значение. Металлический титан в бетонной колонне. На основе измеренных значений цветовых координат температура нагрева была оценена с использованием ранее полученных уравнений регрессии.Чтобы проверить точность этой оценки, температуры нагрева, измеренные термопарами ST1 и ST2, которые были установлены на глубине 5 см, как показано на рис. , были непосредственно сопоставлены с оценками для титановых зондов C2 — 5 см и C3 — 5 см. , соответственно. 3. Результаты и обсуждение 3.1. Результаты испытания образца на давление 24 МПа показывают расчетную температуру нагрева металлического титана, встроенного в образец с короткой колонной класса 24 МПа, на основе его характеристик обесцвечивания и анализа цвета.На глубине 3 см металлический титан становится серым или черным во всех положениях рядов от А до Е. На глубине 5 см углы становятся синими или зелеными, а центры становятся фиолетовыми или синими. На глубине 7 см в центре цвет не меняется, но углы становятся фиолетовыми или желтыми. Таблица 7 Результаты обесцвечивания металлического титана по глубине — образец 24 МПа. 5 ​​33, 21, 22 Толщина крышки бетона 5 см 7 см 7 9 5 2 3 1 2 3 1 2 3 А Изображение HSB 25, 7, 30 28, 5, 32 27, 7, 32 200, 9, 29 237, 34, 45 93, 9, 25 241 , 42, 67 45, 6, 67 38, 31, 49 38, 31, 49 Температура тепла 700 ° C 700 ° C 700 ° C 700 ° C 600 ° C 469 ° C 600 °C 466 °C 200 °C 305 °C B Изображение HSB 243, 7, 27 110, 3, 27 235, 4, 35 183, 20, 30 223, 28, 36 205, 28, 57 37 , 29, 32 45, 14, 56 33, 21, 22 Температура тепла 700 ° C 700 ° C 700 ° C 530 ° C 480 ° C 500 °C 310 °C 200 °C 320 °C C Изображение 7 HSB 236, 7, 24 30, 4, 32 228, 6, 29 186, 25, 40 290, 24, 30 123, 10, 31 39 , 29, 43 50376 50, 12, 60 39, 25, 53 39, 25, 53 Тепловая температура 700 ° C 700 ° C 700 ° C 530 ° C 530 ° C 546 °C 302 °C 200 °C 302 °C D Изображение HSB 232, 5, 23 234, 3, 24 229, 7, 32 223, 16, 45 208, 22, 30 69, 10, 42 35 , 25, 29 33, 29, 43 5, 25, 27 Температура тепла 700 ° C 700 ° C 700 ° C 497 ° C 495 ° C 550 °C 316 °C 320 °C 399 °C F Изображение HSB 14, 2, 36 17, 8, 34 232, 7, 32 224, 34, 47 120, 25, 50 250, 47, 51 34 , 20, 37 42, 20, 52 312, 23, 28 Температура тепла 700 ° C 700 ° C 700 ° C 481 ° C 481 ° C 557 ° C 453 °C 317 °C 200 °C 400 °C При исследовании значений цветовых координат металлического титана почти все зонды металлического титана на глубине 3 см показали значения насыщения менее 8 и значения яркости менее 30.На их основе была оценена температура нагрева с использованием уравнений регрессии. Подразумевалось, что температура нагрева достигает 700 °C, что является максимальной температурой, определяемой по обесцвечиванию металлического титана. На глубине 5 см значения угла оттенка варьировались от 35 до 270. Исходя из этого, температура нагрева оценивалась в пределах от 320 до 600 °C. На глубине 7 см значения угла оттенка варьировались от 5 до 260, и, таким образом, температура нагрева оценивалась в пределах от 200 до 500 °C. Когда была исследована температура нагрева образца, оцененная с помощью обесцвечивания титана, было обнаружено, что верхние секции показали более высокие температуры бетона для ряда 1, который был расположен на левом краю. Однако в нижних секциях наблюдались более высокие температуры для ряда 2, расположенного по центру, и ряда 3, расположенного у правого края. Распределение внутренней температуры внутри ряда было выше для других рядов по сравнению с рядом 1. Это, по-видимому, связано с потерей некоторой толщины покрытия для рядов D и E из-за частичной потери материала, вызванной растрескиванием, как показано на рис. Таблица 8 Результаты расчетного распределения температуры внутри образца по глубине – образец 24 МПа. 3.2. Результаты испытания образца на давление 60 МПа показывают расчетную температуру нагрева металлического титана, встроенного в образец короткой колонны класса 60 МПа, на основе его характеристик обесцвечивания и анализа цвета. На глубине 3 см металлический титан становится серым или черным во всех положениях рядов от А до Е. На глубине 5 см углы становятся синими или зелеными, а центры становятся желтыми или фиолетовыми.В случае A1 — 5 см, A3 — 5 см и C3 — 5 см одна полоска металлического титана имеет различные цвета, такие как фиолетовый, синий и зеленый. На глубине 7 см большая часть металлических полос титана желтеет. А3—7 см и D3—7 см становятся темно-синими с фиолетовым оттенком или голубыми, а Е3—7 см — фиолетовыми. Таблица 9 Результаты обесцвечивания металлического титана по глубине — образец 60 МПа. 99, 45, 45 9 99, 9, 525 ​​300, 16, 34 Толщина крышки бетона 5 см 7 см 7 9 5 2 3 1 2 3 1 2 3 А Изображение HSB 112, 3, 14 68, 2, 16 67, 2, 19 98, 28, 53 122, 29, 47 73, 17, 46 33 , 24, 29 44, 38, 55 219, 23, 29 219, 23, 29 Тепловая температура 700 ° C 700 ° C 700 ° C 700 ° C 577 ° C 545 ° C 599 °C 351 °C 316 °C 494 °C B Изображение HSB HSB 36, 4, 19 68, 2, 16 45, 2, 25 89, 12, 58 41, 41, 45 179, 9, 36 33 , 24, 29 43, 26, 46 43, 26, 46 33, 56, 40 Температура тепла 675 ° C 700 ° C 700 ° C 585 ° C 326 ° C 600 °C 355 °C 300 °C 351 °C C Изображение HSB 26, 3, 33 25, 20, 34 38, 18, 44 202, 15, 40 266, 17, 33 111, 12, 88 27 , 21, 40 38, 23, 52 39, 45, 45 Тепловая температура 687 ° C 649 ° C 700 ° C 700 ° C 502 ° C 439 ° C 555 °C 362 °C 316 °C 332 °C D Изображение HSB 112, 2, 14 68, 7, 16 67, 8, 19 278, 23, 32 300, 19, 23 179, 9, 39 33 , 24, 29 43, 26, 46 228, 25, 43 228, 25, 43 Тепловая температура 675 ° C 637 ° C 700 ° C 425 ° C 425 ° C 401 ° C 511 °C 355 °C 320 °C 483 °C F Изображение HSB HSB 34, 5, 25 39, 9, 52 40, 2, 15 278, 23, 32 253, 47, 51 61, 17, 59 33 , 24, 29 42, 22, 56 300, 16, 34 Температура тепла 662 ° C 612 ° C 700 ° C 700 ° C 425 ° C 445 ° C 545 °C 355 °C 325 °C 400 °C значения меньше 20.На основании этого была оценена температура нагрева с использованием уравнений регрессии, и было обнаружено, что большинство позиций имеют температуру нагрева между 650 и 700 °С. На глубине 5 см большинство полос титана имели значения угла оттенка от 50 до 300. Исходя из этого, температура нагрева оценивалась в пределах от 400 до 550 °C. Кроме того, для случаев, когда металлический титан проявлял различные цвета, например, при А1 — 5 см, С3 — 5 см, анализировался каждый цвет, и в качестве предполагаемой температуры нагрева использовалась самая высокая температура. На глубине 7 см значения угла оттенка варьировались от 30 до 40. Исходя из этого, температура нагрева оценивалась в пределах от 300 до 350 °C. В случае A3-7 см температура нагрева оценивается в 498 °C, поскольку значение угла цветового тона составляет 220. Температура нагрева D3-7 см оценивается в 486 °C, поскольку значение угла цветового тона составляет 228. В случае E3-7 см значение угла оттенка составляло 300, и, таким образом, температура нагрева оценивалась в 407 °C. Было замечено, что распределение внутренней температуры в ряду 3 было выше, чем в ряду 1.По-видимому, это произошло из-за трещины шириной 24,68 мм, возникшей на поверхности образца, где расположен ряд 3 (см. ), и пламя, возможно, проникло через трещину. Таблица 10 Результаты расчетного распределения температуры внутри образца по глубине – образец 60 МПа. 3.3. Сравнение расчетной и измеренной температур Температурная история основной арматуры (на глубине 5 см от поверхности) каждого образца была получена в результате трехчасового испытания на огнестойкость, проведенного на основе стандарта ISO 834. температурная кривая.показывает основную историю изменения температуры арматуры, полученную от термопар. История температуры основной арматуры ( и ) 24 МПа; ( б ) 60 МПа. При изучении температурной истории образца 24 МПа температура основного армирования в положении ST1 составляет 624 °C, а расчетная температура нагрева металлического титана C3—5 см в том же положении составляет 600 °C, что свидетельствует о разница примерно 24°С. Кроме того, температура основного армирования в положении ST2 составляет 428 °C, в то время как расчетная температура нагрева металлического титана C2-5 см в том же положении составляет 420 °C, демонстрируя разницу примерно в 8 °C. При изучении температурной истории образца 60 МПа температура основного армирования в положении ST1 составляет 577 °C, в то время как расчетная температура нагрева металлического титана C3—5 см в том же положении составляет 550 °C, демонстрируя разница примерно 27°С. Температура основного армирования в положении ST2 составляет 454 °C, а расчетная температура нагрева металлического титана C2-5 см в том же положении составляет 439 °C, что свидетельствует о разнице примерно в 15 °C. Для обоих образцов разница температур в положении ST1 больше, чем в положении ST2. Это, по-видимому, связано с тем, что основная арматурная термопара (ST1) расположена относительно ближе к краю, чем металлический титан C3 — 5 см, и, таким образом, приращение температуры больше. Кроме того, при сравнении температур основного армирования бетона результат подтверждает, что разница между двумя образцами 24 МПа и 60 МПа незначительна. По мере увеличения прочности бетона теплопроводность увеличивается, поскольку пористая структура становится более плотной. Однако в случае фибробетона, как и в результате исследования Won, JP. и другие. [23], разница температур незначительна, так как теплопроводность уменьшается из-за плавления волокна при высоких температурах. Советы по бетонированию в жаркую и холодную погоду В любое время года всегда бывают короткие периоды погоды, когда укладка бетона нецелесообразна или нецелесообразна.К счастью, в Висконсине они обычно не длятся слишком долго. Немного здравого смысла, общение между всеми вовлеченными сторонами, талант и забота позволят получить качественный бетонный продукт. Неблагоприятные условия не обязательно означают конец строительного проекта. Однако это заставляет строителей, подрядчиков и архитекторов принимать дополнительные решения в зависимости от рабочей среды. Одной из областей, которую часто упускают из виду или неправильно понимают, является взаимосвязь между температурой и бетоном. Сложная погода не обязательно означает прекращение укладки бетона. Висконсин с его теплым и нежным летом и мягкой осенью часто обеспечивает идеальную погоду для укладки бетона. Температуры часто колеблются между 50 ° F и 70 ° F и не создают проблем для бетона. Тем не менее, высокая температура, порывистый ветер или предельные температуры создают непростые условия для укладки бетона. В зависимости от погоды, подготовки и отделки температура может повлиять на прочность, внешний вид и цену бетона — факторы, важные для процесса принятия решений.Тем не менее, с базовым пониманием правильных бетонных практик бетон можно успешно укладывать в далеко не идеальных ситуациях. Укладка бетона в холодную погоду Если температура свежего бетона составляет 55° F или выше, и если температура бетона поддерживается на уровне 55° F или выше, то зимнее бетонирование должно быть безотказным. Приблизительное время схватывания бетона при температуре 70 ° F составляет шесть часов. Установленное время увеличивается до чуть более 14 часов, если температура бетона падает до 40°F.Если она упадет ниже этой точки и бетон действительно замерзнет в самом начале процесса, потеря прочности до 50% приведет к увеличению проницаемости и снижению устойчивости к атмосферным воздействиям. Суть в том, чтобы начать с теплого бетона и поддерживать его в тепле. Внутреннее тепло бетонной смеси может быть повышено за счет нагрева материалов, использования дополнительных или специальных цементов или добавления ускорителей. Окружающая среда также может быть изменена путем применения ограждений и влажного тепла, применения изолирующих одеял, листов полистирола и оставления опалубки на месте. Основные указания по зимнему бетонированию Планируйте заранее. Подготовьте оборудование и материалы до наступления холодов. Комплектоваться вереском, изоляционными материалами и ограждениями. Используйте воздухововлекающий бетон Не укладывайте бетон на промерзшее основание. Убедитесь, что весь лед, снег и иней удалены с поверхностей, с которыми соприкасается бетон. Для долговечности свежий бетон должен храниться при температуре 55 ° F или выше для тонких срезов.Рассмотрите возможность использования бетона с высокой начальной прочностью . Укрепите бетон, чтобы предотвратить потерю влаги. При использовании отапливаемых корпусов обеспечьте дополнительное увлажнение путем разбрызгивания или используйте пар для обогрева. Вентиляционные саламандры и другие обогреватели, работающие на топливе. Бетону следует дать медленно остыть, чтобы предотвратить термическое растрескивание. Не используйте «антифриз» для снижения температуры замерзания бетона Оставьте формы на месте, пока позволяет график работы.Подкрепление необходимо до тех пор, пока бетон не достигнет требуемой проектной прочности. Ведите учет условий работы. Запись не менее двух раз в день: Погодные условия Температура воздуха и бетонной поверхности Если бетон должен затвердевать при температуре ниже 60°F, водоразбавители или замедлители схватывания могут продлить срок схватывания Использование хлорида кальция или добавок, содержащих растворимые хлориды, не рекомендуется при определенных условиях: В бетоне, содержащем алюминий или предварительно напряженную арматуру из-за коррозии Там, где недопустимо обесцвечивание затертых поверхностей Где оцинкованная сталь остается в постоянном контакте с бетоном В бетоне, подверженном щелочно-агрегатной реакции или контактирующем с почвой или водой, содержащей сульфаты Будьте особенно осторожны при защите цилиндров для испытаний на прочность Бетон, уложенный поздней осенью или зимой, не должен подвергаться воздействию солей, применяемых в качестве антиобледенителей, или солей, капающих с припаркованных транспортных средств Для получения дополнительной информации см. раздел PCA «Проектирование и контроль бетонных смесей», глава 12 . Укладка бетона в жаркую погоду Необходимо соблюдать осторожность при укладке бетона в жаркую погоду.Без надлежащего ухода бетон может иметь пониженную прочность и будет очень склонен к растрескиванию из-за быстрого высыхания. Он также может быстро затвердевать, что затрудняет отделку. В какой-то момент, обычно между 75°F и 100°F, могут начаться проблемы с жаркой погодой для бетона. Комбинация, обычно вызывающая большинство проблем, — это низкая относительная влажность и высокая скорость ветра. Эти условия в сочетании с солнцем и высокими температурами создают очень высокий потенциал для проблем. Существует несколько методов охлаждения бетона.Наиболее эффективным способом является охлаждение заполнителей, что можно сделать так же просто, как сбрызнуть их водой и позволить процессу испарения охладить их. Другие методы охлаждения бетона включают использование льда или введение в смеситель жидкого азота. Однако оба метода увеличивают стоимость бетона. Подрядчик также должен подготовить солнцезащитные зонты, ветрозащитные экраны и другие средства для предотвращения быстрого высыхания. Основные указания по бетонированию в жаркую погоду Планируйте заранее.Подготовьте оборудование и материалы до наступления жаркой погоды Держите основание и опалубку во влажном состоянии, чтобы они не впитывали воду из смеси Имейте в наличии солнцезащитные зонты и ветрозащитные экраны и используйте их, когда это возможно Подготовить все до прибытия грузовика со смесью. Не заставляйте грузовик ждать вас Поддерживайте постоянную связь с поставщиком товарного бетона. Координация между подрядчиком и производителем имеет ключевое значение Бетон должен быть уложен, снят и зашпаклеван немедленно Используйте замедлители испарения, запотевание или обрызгивание водой или накройте паронепроницаемым листом после стяжки.Это поможет предотвратить быстрое высыхание, образование корки, пластическую усадку и набор резины . Временные покрытия, такие как постоянно увлажненная мешковина, могут быть уложены поверх свежего бетона и удалены небольшими участками непосредственно перед отделочными работами Замена отделки мешковиной или щеткой позволит исключить другие методы отделки с высоким риском, такие как гладкая отделка шпателем Отверждение следует проводить, когда поверхности станут достаточно твердыми, чтобы противостоять царапанию Запечатайте качественным герметиком минимум через 30 дней после нанесения и отверждения Не забывайте защищать экипаж при высоких температурах.Пейте много жидкости и будьте осторожны при длительном пребывании на солнце Для получения дополнительной информации см. PCA Design and Control of Concrete Mixers, Chapter 11 Здравый смысл, общение и забота В любое время года всегда бывают короткие периоды погоды, когда укладка бетона нецелесообразна или нецелесообразна. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт 2019 © Все права защищены.