5. Расчет тепловыделения бетона при тепловой обработке

Для проведения расчета с помощью номограммы определяют критерии подобия Био и Фурье:

I. В период подъема температуры

Bi_п = =Fo_п = =,

где α_п - средний за период прогрева коэффициент теплообмена между греющей средой и поверхностью изделий, Вт/м³ °С; R – характерный размер изделия, м; а – коэффициент температуропроводности. м²/ч: С – удельная теплоемкость изделия, кДж/ (кг°С).

Количество градусов-часов в период прогрева:

Ө_п ,

где - средняя температура бетона за период прогрева, °С.

,

где C2 = f (Fo_п, Bi_п) определяется по графикам [1, прил.23]

С₂ = 0,07 при F₀ = 0,19; Bi = 2,4;

= 20 + °С/ч

Ө_п = 313 = 93 °С

II. В период изотермической выдержки

Ө_из ,

где — сред, температура бетона в конце периода прогрева, ^оС:

= t₀ + 

С₁ = f(Fо_кп Вi_кп) определяется по графикам [1, прил.22]

Bi_{к.п .}= == 4,81Fo_к.п. = =

С₁ = 0,22

С₃ = f(Fо_из, Вi_из) определяется по графикам [1, прил.24]

Bi_из = == 7,2Fo_из = =

С₃ = 0,26

= 20 + = 55 °С

Количество градусо-часов в период изотермической выдержки:

Ө_из = 80·5 – (80 – 55) °С·ч

Количество градусо-часов за весь период тво:

Ө = Ө_из – Ө_п = 347,67 + 93 = 440,67 °С·ч

По номограмме определяем [1, прил.21]:

а) общее удельное тепловыделение цемента за весь цикл тепловой обработки q_э – по общему количеству градусо-часов Ө:

q_э = 66 ккал/кг = 276,54кДж/кг

б) удельное тепловыделение цемента в период подъема температуры q_э^п – по количеству градусо-часов, полученному бетоном за период подъема температуры Ө_п:

q_э^п = 20 ккал/кг = 83,8 кДж/кг

в) удельное тепловыделение цемента в период изотермического прогрева:

q_э^и = q_э – q_эⁿ = 276,54 – 83,8 = 192,74 кДж/кг

Соответствующие значения удельного тепловыделения бетона кДж/м³, будут равны:

Q_э = q_эЦ=276,54381,1 = 105389,39 кДж/м³

Q_э^п = q_э^п·Ц = 83,3·381,1 = 31745,63 кДж/м³

Q_э^и = q_э^иЦ = 192,74·381,1 = 73453,21 кДж/м³

Величина, характеризующая тепловыделение бетона:

_,

где А=0,0023Q_э28(B/Ц)- коэффициент, учитывающий водоцементное отношение. Для ПЦ 400 Q_э28 = 419кДж/кг; с = 0,84 кДж/кг·^оС; ρ = 2264 кг/м³

А = 0,0023 419 (0,47) ^0.44 = 0,69

m =

6. Расчет распределения температур в бетонных и железобетонных изделиях Период подъема температур

Если испарение влаги из бетона нет и начальная температура его равна начальной температуре среды, то температуру бетонного изделия в любой его точке в зависимости от продолжительности нагрева, теплофизических констант, скорости подъема температуры и тепловыделения бетона можно рассчитать по следующим формулам:

t(x,)=t₀+b- [R²(1+)-r_ц²] +

где r_ц – координаты точки рассматриваемого тела, A_n, _n – постоянные, зависящие от формы тела и критерия Bi. Так как Fo>0,2, то ограничиваемся только первым рядом суммы и соответственно значениями A₁ и ₁[1, прил. 32].

A₁ = 1,25; ₁ = 1,42

Температура центра изделия (х=0)

t(0,) = ·[0,15²(1+]+ · = 49,3°C

Температура поверхности изделия (x=R=0,09 м)

t(x,) = 20 +20·3 – · [0,15²·(1 + ] +0,15² = 66,7°C

Период изотермической выдержки

Для определения температур по сечению изделия служат те же дифференциальные уравнения, что и для периода подъема, но при других начальных условиях. За начало отсчета времени следует брать время конца периода прогрева. При этом изделия будут иметь начальное распределение температур, определяемое вышеприведенными уравнениями, в которых следует положить  = _под. Величину m_из рассчитываем по формуле:

m_из=

где Q₃ - тепловыделение 1 м³ бетона в зависимости от , кДж/м

m_из= ^оС/ч

Таким образом, получаем решения, которые удобно представить в следующем виде:

A_ц =

B_ц =

Для центра (A₁ = l,26 и ₁ = 1,37)

A_ц =

B_ц=

= 80+14,99=94,99 °C

Для поверхности изделия (A₁=l,26 и ₁ =1,37)

A_ц = [

B_ц =

=82 °C

Определим средние температуры изделий в начале и конце каждого периода:

С

С

С

С