Что такое модуль поверхности бетона
Как сделать расчет модуля поверхности бетона и для чего нужен показатель?
Качество уложенного покрытия оценивают, используя модуль поверхности бетона, а именно соотношения бетонной площади к ее внутреннему объему. При неправильном определении этого параметра и несоблюдении температурного режима при твердении, как следствие, возникают различные дефекты в конструкции. Контакт поверхности с неблагоприятной средой может вызывать также коррозию и трещины внутри строительного материала, а в результате этого состав быстрее разрушается.
Модуль поверхности конструкции из бетона
Большинство строительных мероприятий выполняется на открытой местности в теплое время года. Строители зачастую не дожидаются весны, чтобы начинать строительство. Если бетонирование происходит при минусовой температуре окружающей среды, то необходимо создать такие условия, при которых бетонная смесь может набрать свою прочность до начала в заполненных водой порах процесса кристаллизации льда. Обычно для этого обеспечивают равномерный и постоянный подогрев опалубки или нагревают непосредственно сам раствор. Главным параметром при определении метода поддержания тепла является скорость, при которой смесь в опалубке начинает остывать. Этот параметр и называется модулем поверхности бетона.
Расчет показателя определяет степень массивности ЖБ конструкций, а именно площадь, которая подвергается нагреванию или же охлаждению, и находится в прямой зависимости от количества использованных строительных материалов. Этот модуль для колонн и балок определяется соотношением периметра их сечения под прямым углом к продольной оси площади этого сечения. А объем, в соотношении с площадью охлаждения самой поверхности, определяет ее показатели для бетонного массива.
Важность правильного определения
В бетонных и железобетонных конструкциях выделяют основные виды повреждений поверхности:
При неправильном расчете модуля будет увеличиваться перепад температур между слоями и температурой воздуха, что гарантировано создаст внутренние напряжения изделий. А так как бетон при укладке только начинает набирать прочность, то на нем при таких условиях появляются множественные трещины и дефекты. Главный фактор, определяющий качество — гладкая поверхность бетона. Самое важное при бетонировании — обеспечить стройматериалу набор прочности в первые дни после его укладки (особенно если местность открытая) путем обеспечения внутри конструкции постоянных значений выше 0 градусов.
Определение модуля и формула
Модуль для бетонной поверхности высчитывается по формуле: Mп=S1:V. Поэтому первым делом необходимо определить объем, перемножив между собой длину, высоту и ширину. При условии, что эти показатели раствора для бетонирования в холодное и теплое время года равны 2/3/1 соответственно, тогда объем равен 6 м3. Площадь рассчитывают следующим образом:
Площади разнятся в конечных цифрах за счет учета в расчете граней. Принято считать, что замерший или мокрый грунт вытягивает некоторое количество тепла из раствора, поэтому для охлажденной поверхности площадь одной грани добавлена в формулу 2 раза. Из этого следует:
Разница в модуле между теплым и холодным грунтом составляет 1 параметр при одном и том же объеме раствора. Расчет проводится, чтобы узнать скорость увеличения значения температуры в час и, соответственно, выполнить все методы для его прогрева. В зависимости от показателя, выбирается способ поддержания тепла. При значениях модуля поверхности бетона не более 6, используют «способ термоса». Основу опалубки теплоизолируют, плюс раствор самопроизвольно разогревается за счет химической реакции портландцемента с жидкостью.
Методы, которые используют для прогрева бетона: термос, подогрев с помощью трансформаторов, добавление добавок с эффектом ускорения твердения смеси, повышение температуры раствора дизельными обогревателями.
Как выполняется расчет модуля поверхности бетона для различных форм
Для куба с 4 равными сечениями сторон Мп=6:A. Для цилиндрической поверхности Мп=2:R+2:C. Для балок или колонн вычисление проводят по следующим формулам:
Чтобы сократить срок набора бетоном его прочности, создают при укладке температуру, которая подбирает нормальные условия твердения путем утепления опалубки и накрывания монолитной поверхности. Если расчет модуля поверхности проведен верно и все условия при заливке были выполнены, основание наберет максимальную прочность, исключая образование деформаций.
Модуль поверхности бетона (бетонной конструкции в м2, м3) — что это такое
Один из параметров, который оказывает существенное влияние на результат постройки — это модуль поверхности бетонной конструкции. Если рассчитать эту величину и учесть при возведении сооружения, то результат проявится в виде крепости и долговечности конструкции.
Что это такое
Основной сезон ведения строительных работ — лето. В этот период погодные условия в максимальной степени располагают к заготовке растворов, установке опор, и т.д. Но поставленной цели не всегда удается добиться в срок, поэтому процесс возведения сооружений может затянуться до поздней осени или даже зимы.
Из-за снижения температуры воздуха процессы работы с цементным раствором усложняются. Необходимо рассчитать время, за которое жидкость в смеси начнет замерзать, и создать условия, чтобы бетон оформился и приобрел крепость быстрее, чем вода в нем замерзнет. С этой целью была введена рассматриваемая величина.
Модуль поверхности бетона — это величина, выраженная через частное площади поверхности конструкции, имеющей контакт с воздухом, и объема смеси.
Определение
Здесь приведены формулы для вычисления величин прямоугольного параллелепипеда, т.к. в большинстве случаев раствор закладывают в такую форму. Идеальный вариант с точки зрения времени остывания — сфера, но ее использование не оправдано другими обстоятельствами.
Единицы измерения, полученные в результате вычислений, представляют собой м-1 или 1/м. Происходит это по той причине, что площадь измеряется в м², а объем — в м³. Путем деления первого на второе получается, что единица измерения модуля поверхности бетона = м2/м3 = м2-3 = м-1 = 1/м.
В условиях реальности невозможно представить метр, выраженный в минус первой степени. Это значение изменяется в последующих вычислениях в более понятные единицы измерения согласно законами физики. Практического применения величина не имеет, но при ведении записей отчетов принято записывать все вычисления в полной форме.
Примеры расчета
Для лучшего понимания того, как работает формула модуля поверхности бетона, необходимо увидеть ее в действии. В качестве примера можно взять плитный фундамент с длиной 12 м, шириной 8 м и толщиной 20 см. Единицы измерения лучше сразу подогнать под один стандарт, превратив 20 см в 0,2 м.
Если речь идет о сложных элементах конструкции, то для вычисления значений их модулей существуют упрощенные формулы.
Что с этим делать
После того как необходимая величина вычислена, нужно правильно ее применить. От верного использования зависит, получится ли в результате строительства крепкое надежное здание.
Скорость нагрева и охлаждения
Чем меньше полученная величина, тем большим количеством трещин будет покрыт бетон, если вовремя не принять меры, которые заключаются в поддержании температуры на едином уровне и постепенном охлаждении.
Выбор способа поддержания температуры
Существует несколько способов обеспечения постепенного охлаждения без использования электрических приборов. Уровень их эффективности зависит от значения модуля поверхности.
Распалубка
Процесс снятия поддерживающих конструкций после приобретения бетоном начального уровня крепости в условиях низкой температуры отличается от стандартного. При снятии опалубки и теплоизоляции те поверхности, что были под прикрытием, сталкиваются с холодным воздухом, что может сказаться в дальнейшем на уровне их крепости.
Значение в данном случае имеет не только величина модуля, но и коэффициент армирования. Это значение определяет количество арматуры относительно массы бетона. Для определения достаточно сложить сечение каждого прута и разделить сумму на площадь верхней части бетонной плиты. Значение выражается в виде процентов.
Обработка зимнего бетона
Работа с бетонной поверхностью, не достигшей полной крепости, в зимнее время имеет отличия от обработки летом или весной. Использование перфораторов и отбойных молотков в данной ситуации недопустимо, т.к. локальные воздействия вызовут трещины и нарушение структуры формирующегося бетона.
Создавать арки, выемки и подобные изменения формы следует заранее при помощи опалубки и дополнительных приспособлений. Тонкая обработка, создание мелких отверстий становится возможным при помощи алмазного бура, который не обеспечивает ударные действия.
Смежное понятие
Помимо уже введенных ранее понятий существует еще одна существенная величина, которая перекликается с модулем бетона, — модуль упругости (деформации). Установить значение можно путем проведения экспериментов с точными измерительными приборами.
Модуль может оказать влияние на крупные здания (с большим количеством этажей и малой площадью основания) и скорее играет ознакомительную роль, чем практическую. Величина упругости показывает, насколько сильно деформируется опора при воздействии на все здание механизмов или сильного ветра.
Заключение
При работе с бетоном в неподходящих условиях вводятся дополнительные величины, призванные учесть особенности новых факторов, оказывающих влияние на результат работы. Модуль поверхности бетона — одна из таких величин.
Формула расчета модуля поверхности бетона
Ошибки при расчете модуля поверхности бетона не позволяют точно определить методику прогрева материала. В результате возрастают риски появления в конструкции различных дефектов, например, трещин. Они могут появиться при избытке тепла. Особенно это актуально при работе с бетоном зимой, так как важно не только правильно выбрать методику укладки, но и необходимые присадки.
Особенности расчета
Лучше всего работать с бетоном на открытом воздухе в теплое время года. Однако это не всегда возможно, потому что строительство приходится продолжать зимой. Основной проблемой, возникающей при работе с бетонной смесью в зимнее время, является необходимость дать материалу набрать прочность до начала процесса кристаллизации воды в смеси. Для решения этой задачи приходится подогревать раствор либо теплоизолировать опалубку.
Выбирая один из этих методов, необходимо исходить из скорости остывания формы с материалом. Для определения показателя скорости, с которой массив отдает тепло, используется следующая формула:
Отношение площади охлаждаемой поверхности к ее внутреннему объему называется модулем поверхности бетона. Формула для его расчета имеет следующий вид:
На практике расчет модуля поверхности бетона – довольно трудоемкий процесс, так как конструктивные элементы здания могут иметь сложную геометрическую форму. Для упрощения задачи в строительстве принято использовать упрощенные формулы для расчета наиболее распространенных конструктивных элементов. Познакомиться с ними можно в таблице:
Практическое применение
Знать формулу для расчета параметра, влияющего на скорость остывания массива, мало. Важно понять, как применяется расчет модуля поверхности бетонной конструкции на практике.
Скорость остывания и нагрева
Вполне очевидно, что практически обеспечить одновременное остывание либо нагрев материала по всему объему строения невозможно. Все изменения условий приводят к появлению температурной разницы между ядром массива и его поверхностью. Следует заметить, что чем более массивной является конструкция, тем выше будет и температурная дельта.
На практике это приводит к увеличению внутренних напряжений в бетоне и появлению трещин в нем, так как материал еще не набрал необходимую прочность. Выход из сложившейся ситуации существует — необходимо замедлить скорость остывания поверхности конструкции.
Существует следующая зависимость скорости охлаждения от модуля поверхности:
Стабилизировать скорость охлаждения можно с помощью теплоизоляции конструкции, а нагрева — регулируя мощность тепловой пушки.
Способ поддержания температуры
Процедура распалубки
Когда температура была оптимизирована и бетонная смесь набрала минимальный запас прочности, необходимо снять опалубку и теплоизоляцию. Так как эти работы проводятся при низкой температуре, то большое значение имеет разница температур поверхности конструкции и окружающей среды.
Эта дельта также зависит от модуля поверхности материала и коэффициента армированности конструкции. Последний параметр представляет собой отношение сечения всей арматуры к сечению массива. Взаимосвязь этих показателей имеет следующий вид:
Если бетон не успел набрать необходимую прочность, то его нельзя дробить с помощью перфоратора либо отбойного молотка, так как на конструкции могут появиться трещины. Когда необходимо сделать проемы в конструкции, то они должны быть предусмотрены еще на стадии установки опалубки до заливки смеси. Если же без обработки поверхности обойтись нельзя, то допускается использование только алмазного инструмента.
Модуль поверхности бетона (бетонной конструкции в м2, м3) — что это такое
Что это такое
Основной сезон ведения строительных работ — лето. В этот период погодные условия в максимальной степени располагают к заготовке растворов, установке опор, и т.д. Но поставленной цели не всегда удается добиться в срок, поэтому процесс возведения сооружений может затянуться до поздней осени или даже зимы.
Из-за снижения температуры воздуха процессы работы с цементным раствором усложняются. Необходимо рассчитать время, за которое жидкость в смеси начнет замерзать, и создать условия, чтобы бетон оформился и приобрел крепость быстрее, чем вода в нем замерзнет. С этой целью была введена рассматриваемая величина.
Модуль поверхности бетона — это величина, выраженная через частное площади поверхности конструкции, имеющей контакт с воздухом, и объема смеси.
Определение
Площадь и объем смеси вычисляются с применением формул сферы:
Здесь приведены формулы для вычисления величин прямоугольного параллелепипеда, т.к. в большинстве случаев раствор закладывают в такую форму. Идеальный вариант с точки зрения времени остывания — сфера, но ее использование не оправдано другими обстоятельствами.
Единицы измерения, полученные в результате вычислений, представляют собой м-1 или 1/м. Происходит это по той причине, что площадь измеряется в м², а объем — в м³. Путем деления первого на второе получается, что единица измерения модуля поверхности бетона = м2/м3 = м2-3 = м-1 = 1/м.
В условиях реальности невозможно представить метр, выраженный в минус первой степени. Это значение изменяется в последующих вычислениях в более понятные единицы измерения согласно законами физики. Практического применения величина не имеет, но при ведении записей отчетов принято записывать все вычисления в полной форме.
Примеры расчета
Для лучшего понимания того, как работает формула модуля поверхности бетона, необходимо увидеть ее в действии. В качестве примера можно взять плитный фундамент с длиной 12 м, шириной 8 м и толщиной 20 см. Единицы измерения лучше сразу подогнать под один стандарт, превратив 20 см в 0,2 м.
Охлаждению подвержены в данной ситуации все поверхности фундамента кроме нижней, т.к. она соприкасается с основанием, обладающим достаточно высокой температурой для того, чтобы не брать эту сторону в расчет.
Вычисления бетонных элементов:
Если речь идет о сложных элементах конструкции, то для вычисления значений их модулей существуют упрощенные формулы.
Некоторые из них представлены ниже:
Поддержка температуры
О том, что это модуль поверхности бетона рассмотрим более подробно. Практически везде указывается информация о важности поддержки стабильной температуры. Для этого могут применяться различные методики.
Если модуль поверхности в диапазоне от 6 до 10 метров, то здесь смесь желательно разогревать перед укладкой в форму. При таком варианте увеличивается период охлаждения до критической температуры, горячий бетон быстрее схватывается и набирает нужную прочность. Это эффективный вариант для быстрой работы. Второй способ заключается в использовании дополнительных элементов, которые вводятся в смесь непосредственно перед кладкой и ускоряют ее затвердевание. Например, быстротвердеющий портландцемент высоких марок. Можно еще этого добиться увеличением количества бетона.
Что касается альтернативного подхода, то он сводится к понижению температуры с помощью кристаллизации воды. Сюда также добавляются специальные элементы, которые увеличивают прочность даже при отрицательных температурах. При правильном выборе способа затвердевания, исходя из отчислений модуля поверхности, можно получить качественный результат и долговечную поверхность без недостатков и трещин.
Что с этим делать
После того как необходимая величина вычислена, нужно правильно ее применить. От верного использования зависит, получится ли в результате строительства крепкое надежное здание.
Скорость нагрева и охлаждения
Чем меньше полученная величина, тем большим количеством трещин будет покрыт бетон, если вовремя не принять меры, которые заключаются в поддержании температуры на едином уровне и постепенном охлаждении.
Допустимая скорость охлаждения в зависимости от величины модуля:
Для реализации условий постепенного снижения температуры достаточно использовать тепловые пушки или греющие кабели, которые оснащены функцией постепенного снижения силы нагрева. Пушка подойдет для любых значений модуля.
Выбор способа поддержания температуры
Существует несколько способов обеспечения постепенного охлаждения без использования электрических приборов. Уровень их эффективности зависит от значения модуля поверхности.
Если значение модуля не поднялось выше 6, то в качестве меры хватит простой плотной теплоизоляции. Достаточное количество тепла будет выделяться изнутри, во время застывания смеси. Такое значение позволит сэкономить на электричестве и общем времени работы.
Если модуль равен 6 или превышает это значение, то помогут справиться с недостатком теплоты несколько вариантов событий:
Распалубка
Процесс снятия поддерживающих конструкций после приобретения бетоном начального уровня крепости в условиях низкой температуры отличается от стандартного. При снятии опалубки и теплоизоляции те поверхности, что были под прикрытием, сталкиваются с холодным воздухом, что может сказаться в дальнейшем на уровне их крепости.
Значение в данном случае имеет не только величина модуля, но и коэффициент армирования. Это значение определяет количество арматуры относительно массы бетона. Для определения достаточно сложить сечение каждого прута и разделить сумму на площадь верхней части бетонной плиты. Значение выражается в виде процентов.
Допустимы следующие перепады температур в разных условиях:
Важность правильного определения
В бетонных и железобетонных конструкциях выделяют основные виды повреждений поверхности:
Наиболее распространенными повреждениями бетонной поверхности являются трещины и коррозия.
При неправильном расчете модуля будет увеличиваться перепад температур между слоями и температурой воздуха, что гарантировано создаст внутренние напряжения изделий. А так как бетон при укладке только начинает набирать прочность, то на нем при таких условиях появляются множественные трещины и дефекты. Главный фактор, определяющий качество — гладкая поверхность бетона. Самое важное при бетонировании — обеспечить стройматериалу набор прочности в первые дни после его укладки (особенно если местность открытая) путем обеспечения внутри конструкции постоянных значений выше 0 градусов.
Обработка зимнего бетона
Работа с бетонной поверхностью, не достигшей полной крепости, в зимнее время имеет отличия от обработки летом или весной. Использование перфораторов и отбойных молотков в данной ситуации недопустимо, т.к. локальные воздействия вызовут трещины и нарушение структуры формирующегося бетона.
Создавать арки, выемки и подобные изменения формы следует заранее при помощи опалубки и дополнительных приспособлений. Тонкая обработка, создание мелких отверстий становится возможным при помощи алмазного бура, который не обеспечивает ударные действия.
Если есть необходимость в создании круглого отверстия, то в опалубку достаточно поместить пластиковую трубку, диаметр которой совпадает со значениями желаемой дыры.
Устранение дефектов
Если на поверхности имеются большие дефекты, то заливают часть конструкции заново. При этом дефектный участок зачищают до нормального бетона, после чего выполняют ремонт. Чаще для этих работ используют смеси, изготовленные на основе высокопрочных цементов или быстротвердеющие цементы, полимеррастворы и фибробетон.
Самое главное в этом процессе добиться прочного сцепления основания с заливаемым слоем, поэтому применяют специальные технологии, позволяющие усилить эту связь. Часто для этого заливают рубашки или наносят ремонтный слой толщиной >10 см.
Бетонируемый участок должен хорошо заглубляться, чтобы он был необходимой толщины. Хорошего результата позволяет добиться армирование с помощью стальной сетки. Её крепят к старому бетону дюбелями или другими способами. При этом предварительно основание очищают и промывают. Необходимо хорошо обнажить заполнитель, чтобы получилась шероховатая поверхность.
Подготавливают бетон к ремонту следующими способами:
Если на ЖБИ имеются участки дефектного бетон, то их вырубают так, чтобы в результате получилась шероховатая и рельефная поверхность, без пыли, крошек бетона и других факторов загрязнения. Проржавевшую арматуру вырезают и вяжут новую армирующую сетку. Иногда необходимо использовать комплексный подход.
Смежное понятие
Помимо уже введенных ранее понятий существует еще одна существенная величина, которая перекликается с модулем бетона, — модуль упругости (деформации). Установить значение можно путем проведения экспериментов с точными измерительными приборами.
Модуль может оказать влияние на крупные здания (с большим количеством этажей и малой площадью основания) и скорее играет ознакомительную роль, чем практическую. Величина упругости показывает, насколько сильно деформируется опора при воздействии на все здание механизмов или сильного ветра.
Как обеспечить требования к качеству бетонной поверхности
О смазке
При возведении монолитных бетонных конструкций качество бетонных поверхностей обеспечивают непосредственно в процессе бетонирования без применения специальных методов отделки. Исключение составляет только один способ отделки – железнение горизонтальных поверхностей, применяемый для поверхностей, которые должны отвечать требованиям низкой истираемости и высокой плотности. Этот метод подробно описан в статье «Цементное железнение».
Железнение бетонной отмостки
Для обеспечения качества поверхностей бетонируемых конструкций без применения специальных методов отделки необходимо:
Справиться с этой задачей помогают специальные смазки для опалубки. Качественная смазка обеспечивает хорошее сцепление (адгезию) к палубе опалубки и одновременно плохое сцепление к поверхности бетона. Выбор смазки зависит от:
Основная задача смазки – снизить усилия, необходимые для отрыва опалубки от бетона при распалубке конструкции. Раньше для этих целей применяли глиняные, известково-глиняные, меловые, тальковые составы. Однако их использование не исключало коррозию металлической опалубки, образование на бетонной поверхности жирных или ржавых пятен, не сокращало количество и размер воздушных пор. Кроме того опалубочные формы зарастали цементным камнем.
Позже стали использовать смазки на основе нефтепродуктов, в т.ч. на основе солярки и смазочных масел. Эти смазки были уже лучше, но при этом на бетоне от защемляемого воздуха образовывалось большое количество пор, появлялись темные масляные пятна, а в процессе эксплуатации здания в этом месте происходило отслоение и отшелушивание отделочного слоя. Поэтому стали использовать смазки на основе машинного, тормозного, веретенного масел в сочетании с солидолом, парафином, петролатумом.
Помимо использования смазки для опалубки хорошее качество бетонной поверхности обеспечивается вытеснением воздуха из опалубки в процессе подачи и уплотнения бетонной смеси. При бетонировании необходимо максимально исключить защемление воздуха на поверхности опалубки. Для этого важно соблюдать режим уплотнения и грамотно использовать пластифицирующие добавки.
Об уплотнении подвижных бетонных смесей
Подвижные и высокоподвижные бетонные смеси имеют в своем составе большое количество цементного клея и раствора, поэтому они быстро разжижаются и уплотняются. Уплотнение смесей марки П, П2, П3 производят вибрированием. Смеси марки от П4 и выше – самовыравнивающиеся, так как они растекаются и уплотняются под собственным весом, поэтому их только разравнивают и заглаживают.
Не допускаются участки неуплотненного бетона
В общем случае чем подвижнее бетонная смесь, тем больше вероятность её расслоения. С увеличением подвижности смеси вязкость входящего в её состав раствора падает и смесь хуже удерживает крупный заполнитель во взвешенном состоянии.
При бетонировании монолитных конструкций высокоподвижными и литыми смесями опалубку заполняют или с одного конца, или с середины. При таком заполнении происходит максимальное вытеснение воздуха из опалубки. При других схемах заполнения опалубки воздух может оставаться (защемляться) как внутри смеси, так и на опалубке.
Продолжительность вибрации подвижных бетонных смесей составляет: