Поверхностное покрытие бетонируемой в зимний период конструкции

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сооружению монолитных бетонных и железобетонных конструкций при отрицательных температурах окружающего воздуха.
Известно поверхностное покрытие бетонируемой в зимний период конструкции (патент RU №861521, «Шатер для бетонирования массивных сооружений», заявлено 04.06.79, опубликовано 07.09.81). Оно выполнено в виде шатра над бетонируемой конструкцией.
Недостатком указанного выше покрытия бетонируемых в зимний период конструкций является большой расход материалов, в том числе частично невозвратных, а также расход дизельного топлива, электроэнергии или пара.
Наиболее близким к заявляемому является поверхностное покрытие бетонируемой в зимний период конструкции, содержащее слой теплоизоляции, непосредственно примыкающий к поверхности бетонируемого массива. Свойства теплоизоляции и ее толщина обеспечивают безобогревное изготовление монолитных конструкций за счет использования теплоты уложенной бетонной смеси и тепла, которое выделяется при гидратации цемента (Руководство по зимнему бетонированию с применением метода термоса. НИИЖБ, М., Стройиздат, 1975, с. 93-96, 122-127, 130-164, 173-181).
Недостаток поверхностных покрытий, разработанных в данном руководстве по зимнему бетонированию, в том что их свойства и толщина назначаются, исходя из минимально возможной температуры окружающего воздуха за весь расчетный период выдерживания конструкции под покрытием. В результате избыточная теплоизоляция отодвигает сроки распалубки. Кроме того, избыточная поверхностная теплоизоляция ухудшает начальное термонапряженное состояние конструкции в момент формирования кристаллизационной структуры бетона, что может привести к возникновению температурных трещин сразу после распалубки или в результате резких понижений температуры воздуха в процессе эксплуатации.
Задача предлагаемой полезной модели состоит в обеспечении трещиностойкости за счет поддержания гарантированного значения температуры поверхностных слоев бетона конструкции в течение расчетного периода выдерживания независимо от погодных условий, включая непредвиденные резкие похолодания, и тем самым обеспечении высокого качества за счет полезного начального термонапряженного состояния забетонированной конструкции.
Для достижения указанного технического результата поверхностное покрытие бетонируемой в зимний период конструкции, представляет собой слой теплоизоляции, примыкающий к поверхности бетонируемого массива. Теплоизоляция выполнена в виде емкости с водой, в которой вода образует непрерывный слой, соответствующий площади поверхности бетонируемого массива. Сущность полезной модели поясняется чертежом, где
на фиг. 1 схематически изображен разрез забетонированной конструкции с поверхностным покрытием;
на фиг. 2 приведено распределение температур по толщине поверхностного покрытия и бетонируемого массива.
Кроме того, для пояснения текста описания приведено Приложение.
Поверхностное покрытие бетонируемой в зимний период конструкции 1 представляет собой слой теплоизоляции, выполненный в виде емкости 2 с водой 3, которая примыкает к бетонируемой поверхности конструкции 1. Емкость 2 может быть единой по всей бетонируемой конструкции 1, а может иметь водонепроницаемые перегородки 4. Емкости 3 могут контактировать как с горизонтальными, так и с вертикальными поверхностями. В случае вертикальной поверхности емкости имеют развитые по высоте стенки и узкое дно. Емкости 2 при бетонировании могут применяться самостоятельно, а могут усиливаться теплоизоляционными матами верхними 5 и (или) нижними 6. Емкость с водой может содержать воздушный промежуток 7 между поверхностью воды и теплоизоляцией 5.
Поверхностное покрытие бетонируемой конструкции работает следующим образом.
в
н.в.
в
Бетонная смесь твердеет и набирает прочность только при положительной температуре. Поэтому при бетонировании на морозе поверхность бетона защищается поверхностным покрытием. При отсутствии теплоизоляции 5 (фиг. 1) сразу начинает замерзать слой 3 воды. При очень низкой температуре воздуха для увеличения продолжительности замерзания слоя 3 воды укладывается дополнительная теплоизоляция 5. Но в любом случае (при наличии или отсутствии теплоизоляции 5 температура t замерзающей воды будет равна постоянной величине, равной 0°С, до тех пор, пока весь слой воды не замерзнет. После окончания бетонирования тепло, которое выделяет твердеющий в конструкции цемент, начинает поступать к поверхности соприкосновения бетона 1 с дном емкости 2 и, проходя через него, попадает в воду 3. Вода, обладающая скрытой теплотой льдообразования, поглощает это тепло, сохраняя температуру 0°С, несмотря на то, что сверху через слой теплоизоляции 5 из внешней среды поступает холод. В результате длительное время, несмотря на отрицательные значения температуры наружного воздуха (t на фиг. 2), температура воды остается постоянной (t = const на фиг. 2). Бетон конструкции вначале достигает максимальных значений температуры, затем, когда тепловыделение уменьшается, температура бетона снижается, однако, поскольку скрытая теплота льдообразования все еще не исчерпана, температура бетона остается положительной от нескольких суток до нескольких недель, и за это время конструкция приобретает заданную прочность и одновременно трещиностойкость. Сформированная таким образом теплофизическая система на длительный период (от нескольких суток до нескольких недель) обеспечивает тепловое равновесие между хаотичным (см. рис. 1 Приложения) изменением температуры атмосферного воздуха и предсказуемым (поддающимся расчету) экзотермическим процессом гидратации цемента в бетоне забетонированной конструкции.
п
Важным обстоятельством при бетонировании является следующее: бетон обычно набирает прочность при положительной температуре, а температура замерзающей воды 0°С, следовательно, бетон на контакте с дном емкости 2 должен иметь положительную температуру t>0. Это достигается термическим сопротивлением дна емкости и наличием воздушного промежутка между дном емкости и поверхностью бетона (емкости могут укладываться на бетон с помощью промежуточных реек). Может быть уложен слой теплоизоляции 6. Но в случае применения противоморозных добавок необходимость в наличии термического сопротивления между водой 3 и поверхностным бетоном отпадает.
в
В предлагаемом техническом решении два существенных признака: теплоизоляция и ее выполнение в виде емкости 2 со слоем 3 воды. Слой 3 воды является главной составляющей, поскольку именно он обеспечивает постоянство температуры t на границе бетонируемого массива и тем самым обеспечивает возможность прогнозирования устойчивого температурного режима.
Указанные существенные признаки введены в формулу и являются необходимыми и достаточными для достижения заявляемого технического результата - обеспечения трещиностойкости.
Эффективность предлагаемого технического решения заключается в обеспечении надлежащего качества бетонируемой в зимний период конструкции за счет гарантированной температуры твердения и выдерживания в течение расчетного периода независимо от погодных условий, включая непредвиденные резкие понижения отрицательных температур, и одновременном обеспечении высокого качества за счет полезного начального термонапряженного состояния и в результате в обеспечении трещиностойкости.