К расчету термосного выдерживания бетона
Существующая «традиционная» методика приближенного термосного выдерживания проф. Б. Г. Скрамтасва, обилие аргументов требует отыскания их значений, разбросанных по разным руководствам н устаревшим инструкциям. Ее недостатком является также несоответствие современному уровню теории теплопередачи, что в ряде случаев приводит к ошибочным результатам.
Применение методов расчета проф. В. С. Лукьянова для разнообразных конструкций промышленного и гражданского строительства с модулем поверхности более 3 затруднительно из-за сложности и в большинстве случаев недоступности.
Достоверность расчета по этой методике объясняется тем, что нестационарный режим распространения тепла в бетонной конструкции определяется в конечном счете с помощью уравнения Фурье.
Остывание бетонной конструкции на морозе происходит только в нестационарном режиме по закону Фурье. Однако отметим, что аналитическая теория теплопередачи допускает применение закона Фурье к таким псевдоплотным средам, как бетон, с некоторой условностью.
Нестационарный процесс распространения тепла описывается в общем виде дифференциальным уравнением Фурье; на величину At с непременным условное пересечения оси абсцисс п топ же точке, где ее пересекает истинная кривая с учетом Э. Это допущение нельзя считать грубым, поскольку задача сводится к решению, связанному только с этой точкой, а с текущими координатами внутри области определения функции.
Как известно, при нестационарном режиме процесс остывания тел разделяется на три стадии [3]. Первая — стадия неупорядоченного режима (см. рис. I) зависит только от начальных условий и имеет кратковременный характер. Вторая — стадия регулярного режима, когда процесс характеризуется граничными условиями, физическими свойствами тела, геометрической формой н размерами конструкции. Третья — стадия охлаждения, когда процесс характеризуется тепловым равновесием и соответствует стационарному режиму. Рассматривать ее не имеет смысла.
Средний температуры от экзотермии легко определить из условий теплового баланса:
В целях удобства и сокращения вычислений таблица составлена нз условия тепловыделения на 100 кг цемента, а формула (12) при этом принята в виде:
Предлагаемая формула расчета термосного выдерживания бетона устанавливает оптимальные значения коэффициента неравномерности распределения температур и дает поправки на экзотермию.
Согласно теории теплопередачи величина изменяется в зависимости от критерия (Bi — 0) до 0° (Bi>100). В бетонных конструкциях средней массивности величина и будет находиться в нижней области значений Bi (1-г20). Поэтому значения будут близки к единице.
Теория теплопередачи располагает достаточными Средствами для определения с использованием графиков. Однако методологическое перенесение законов «чистой» теплопроводности на более сложный процесс теплообмена в среде бетонной смеси будет не совсем верным. В процессе остывания при твердении в бетоне имеется жидкая фаза, а поэтому теплообмен будет конвективным. Здесь представляется возможность компенсировать «условность» применения закона Фурье к бетону путем учета ее в комплексе. Величиной учитывается и форма конструкции, поскольку про одном и том же Afn параллелепипед, стена и цилиндр остывают по-разному. Следовательно, задача сводится к отысканию значений для разных конструкций путем накопления достаточно большого экспериментального ряда.
Табл. 2 составлена на основании многочисленных наблюдений в производственных и лабораторных условиях. Исчерпывающими их считать нельзя, но они дают более удовлетворительные результаты, чем по существующим приближенным методам.