Модуль поверхности бетона: Модуль поверхности бетона (бетонной конструкции в м2, м3) — что это такое

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.

Читайте также: про строительство и ремонт.

Что это такое

Содержание статьи:

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:

S = AB.
S общ. = S1+S2+S3+S4+S5+S6.
V = ABH.

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:

Вычислить площадь каждой из сторон:

8х0,2х2 = 3,2;
12х0,2х2 = 4,8;
12х8 = 96;

Найти сумму площадей: 96+3,2+4,8 = 104.
Вычислить объем поверхности: 8х12х0,2 = 19,2.
Вычислить значение модуля: 104/19,2 = 5,41(6).

Если речь идет о сложных элементах конструкции, то для вычисления значений их модулей существуют упрощенные формулы.

Некоторые из них представлены ниже:

Прямоугольные блоки и колонны = 2/A + 2/B.
Квадратные балки = 4/A.
Куб = 6/A.
Цилиндр = 2/R+2/H.

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:

меньше 4 м-1 — до 5°C в час;
от 5 до 10 м-1 — до 10°C в час;
более 10 м-1 — до 15°C в час включительно.

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:

Разогревать раствор непосредственно перед укладкой в форму. Если смесь будет обладать высокой температурой, то получившийся бетон будет гораздо крепче, чем при стандартных условиях. Структура успеет устояться прежде, чем все остынет.
Вводить в раствор помимо основных компонентов специальные катализаторы, которые ускоряют процесс затвердевания бетона. Использование дополнительных средств повысит крепость конструкции и количество тепла, выделяемого внутренними процессами.
Другой вариант добавок, связанный со снижением уровня кристаллизации жидкости в застывающем растворе. Уровень теплоты не повышается, но бетон будет продолжать набирать крепость при температуре ниже 0°C.

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:

Если модуль не превышает значения 5 м-1, коэффициент армирования меньше 1%, то снимать опалубку стоит лишь при разнице в температуре бетона и воздуха менее 20°C.
При модуле меньше 5 м-1, но коэффициенте 1-3% допустимая разница повышается на 10°C.
Если арматуры много, коэффициент выше 3%, то ощутимых повреждений не будет, при снятии опалубки с разницей температур воздуха и раствора в 40°C.
При модуле поверхности выше 5 м-1 используются те же значения, но на 10°C выше:

меньше 1% — 30°C;
от 1% до 3% — 40°C;
больше 3% — 50°C.

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.

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.

Источник

Модуль поверхности бетонных смесей

Для начала немного теории. Вообще, метод поверхности бетона – есть отношение размеров поверхности конструкции из бетона к объему. Обязательно необходимо учесть, куда будет заливаться смесь:  На промерзшую поверхность грунта или на теплую, на утепленный бетон или холодную каменную кладку и т п Также важно, какой температуры бетон будет использоваться при заливке. Чтобы в холодное время года бетонная смесь дольше не замерзала, на стройплощадках используется тара для раствора зима утепленная. 

Чтобы показать это на практике, приведем пример расчета модуля поверхности для поверхности габаритами L=2м,B= 3м,H=1м, при укладке бетонной смеси как на холодный грунт,так и на оттаявший.

Итак, для начала рассчитаем объем:

V=2*3*1=6м3                                     

Площадь охлажденной пов-ти при замерзшем грунте:

S1=2*1*2+3*2*1+2*3*2=22м2

Та же площадь для подтаявшей поверхности:

S2=2*1*2+3*2*1+2*3=16м2

Как видно из формулы разница между этими площадями состоит в том, что в первом случае площадь одной грани учтена дважды, т.к. будем считать, что замерзший грунт также забирает тепло из бетонной смеси.

Итого, модуль поверхности бетона для замерзшего грунта будет составлять :

M п = S1/V = 22/6 м-1 = 3,67 м-1

для теплого  грунта:

M п = S2/V = 16/6 м-1 = 2,67 м-1

Как видно из расчетов , модуль поверхности бетонной смеси одного и того же объема отличается в 1,37 раз.

По этому параметру подбирается не только то, как мы будем укладывать бетонную смесь, но и то, как изменятся основные параметры конструкции при применении конкретного метода. Важный параметр — скорость увеличения значения температуры в час. Так, если модуль поверхности будет меньше 4м-1, то максимальную скорость увеличения температуры будет составлять 50градС в час. От 5 до 10 м-1 – 100градС в час, от 10м-1 — 150 градС в час

Для других форм модуль рассчитывается по следующим формулам:

Балка или колонна с сечением в виде прямоугольника. а и b – его стороны.

М п = 2/a+2/b,

Балка или колонна с сечением в виде квадрата со стороной а, м:

М п = 4/a,

Куб со стороной a, м:

М п = 6/a,

Параллелепипед прямоугольный  со сторонами a, b, c, м:

Если он стоит отдельно 

М п = 2/a+2/b+2/c,

Если он прилегает к массиву стороной c

М п = 2/a+2/b+1/c,

Если это плита толщиной a, м:

М п = 2/a

для цилиндра радиуса R и высотой c, м:

М п = 2/R+2/c

Если модуль поверхности будет рассчитан неверно , то это может привести к неправильному выбору технологии прогрева бетона, и в итоге, к появлению дефектов конструкции, например, трещине из-за термонапряжения.

Главный принцип методов укладки бетонных смесей в зимний период – обеспечить бетону возможность затвердеть в условиях, при которых бетон набрал все свои характеристики. Прочность бетонных смесей, заложенных в проекте, происходит в течение 28 дней, но самое ответственное время – первые 3-4 дня. Это означает, что именно в эти дни необходимо создать внутри конструкции плюсовую температуру. Основные методы для  прогрева бетона: “термос”, применение трансформаторов для прогрева бетона, добавление присадок, утепление тепловыми пушками дизельными.

Модуль поверхности бетона: формула, как выполняется расчет

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:

Наиболее распространенными повреждениями бетонной поверхности являются трещины и коррозия.

• трещины;
• коррозия элементов;
• увеличенные поры или каверны в бетоне;
• деформации, обусловленные температурными изменениями при усадке температурных швов;
• повреждения в виде вздутий и трещин в каркасе или на ограждающих конструкциях.

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:

• S=4+6+12=22 м2, — для замерзшего грунта;
• S2=4+6+6=16 м2, — в теплом грунте.

Для мерзлой и теплой поверхности площадь разнится, так как мокрый грунт вытягивает температуру из раствора.

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:

• Mп1=S/V=3,67, — для охлажденного грунта;
• Mп2=S2/V=2,67, — на теплой поверхности.

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:

• Мп=2:A+2:B, — с поперечным сечением прямоугольной формы, м;
• Мп2=4:A, — с одной стороной, для сечения с одинаковыми отрезками, м.

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.

особенности и формула расчета, практическое применение и процедура распалубки

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:

Единицей измерения этого показателя является м^-1 или 1/м. Следует заметить, что бетон прекращает набирать прочность при температуре около 0 градусов. Охлаждаемыми частями конструкции являются те, что вступают в контакт с более холодным воздухом или другими элементами строения.

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:

• Параметр Мп не превышает 4 м^-1 — скорость составляет менее 5 градусов/час.
• Мп находится в диапазоне от 5 до 10 м^-1 — скорость остывания не должна превышать 10 градусов/час.
• Показатель Мп превышает 10 м^-1 — максимум 15 градусов/час.

Стабилизировать скорость охлаждения можно с помощью теплоизоляции конструкции, а нагрева — регулируя мощность тепловой пушки.

Способ поддержания температуры

После выполнения всех необходимых расчетов требуется выбрать способ оптимизации температурного режима для набора материалом заданной прочности. Если показатель Мп не превышает 6 м^-1, то чаще всего используется метод «термоса». Для этого достаточно сделать качественную теплоизоляцию конструкции, в результате чего теплоотдача значительно снизится.

Если же Мп находится в диапазоне от 6 до 10 м^-1, то можно использовать одно из нескольких решений:

1. После разогрева бетонная смесь помещается в форму. Если теплоизоляция опалубки качественная, то время остывания материала до критической температуры значительно повышается. Кроме этого, разогретый бетон способен быстрее набирать прочность.
2. В бетон добавляются специальные присадки для ускорения затвердевания смеси.
3. Использование портландцементов высоких марок. Эти материалы не только быстрее набирают прочность, но и в процессе гидратации выделяют дополнительное тепло.
4. С помощью специальных добавок можно снизить температуру кристаллизации воды в материале.

Если показатель Мп превышает 10 м^-1, то единственным способом снижения скорости остывания являются тепловые пушки либо нагревающие кабели.

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:

1. Если при коэффициенте армирования не более 1%, Мп находится в диапазоне от 2 до 5 м^-1 — максимально допустимая температурная разница не должна превышать 20 градусов.
2. Коэффициент армированности составляет 1−3% – дельта не должна превышать 30 градусов.
3. Показатель армированности превышает 3% – температура воздуха может быть на 40 градусов ниже бетона.
4. Мп превышает 5 м^-1 при любом коэффициенте армированности — дельта равна 40−50 градусов.

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, особенности бетонных конструкций

Бетонные модули

Модульные монолитные железобетонные блоки «Трансформер» производства компании «Мультиблок» позволяют в короткие сроки возводить строительные конструкции различного назначения. Представляют собой конструкцию, которая используется в качестве готовой строительной части для быстрого возведения объектов различного назначения.

Применение блоков «Трансформер»

Основные характеристики бетонных модулей

Толщина стен	100 мм.
Длина конструкции	от 3,2 до 7,5 м. 18 ступеней с шагом 200 или 300 мм.
Ширина конструкции	2,3 — 2,5 — 3,0 м.
Высота внутри помещения	от 2,48 до 2,9 м.
Высота подвала	от 0,8 до 1,9 м.шаг 10 мм.
Высота крыши	от 0,28 до 0,42 м.двускатная / односкатная
Срок службы	30 лет

Всего 64 типоразмера. Подробнее о габаритах и весе железобетонных блочных конструкций можно узнать в отделе продаж

Преимущества модулей «Трансформер»

Универсальность

Возможность создавать одно- или многоблочные сооружения, одно- или двухэтажные здания, помещения любой планировки и компоновки.

Удобство применения

100% заводская готовность, быстрый монтаж, возможность демонтажа и последующей сборки, полностью соответствуют действующим нормам и правилам, любые виды отделки.Производятся по технологии, позволяющей изготовить инженерный блок нужной конфигурации с требуемым расположением дверных и оконных проемов, технологических отверстий и т. д.

Модульность

Конструкции можно собирать и разбирать, а также комбинировать друг с другом, соединять последовательно или параллельно, создавать двухуровневые конструкции, расширять сооружение. Система стыковки унифицирована, пол не имеет перепадов по высоте.

Надежность

Долговечны, пожаробезопасны, сейсмостойки, экологичны. Толстые стены, двойное армирование и применение высококачественного бетона обеспечивают прочность конструкции. Кабины устойчивы к землетрясениям до 9 баллов по шкале MSK-64, способны локализовать внутренний взрыв и действие дуги КЗ. Отсутствие швов в монолитной конструкции защищает помещение от проникновения влаги, пыли, насекомых.

Комплектность

Конструкции под ключ, возможна поставка металлоизделий (ворота, двери, жалюзийные решетки, козырьки, нащельники и др.).

Простота и удобство

Размеры бетонных конструкций позволяют перевозить их как автомобильным транспортом с низкой платформой, так и по железной дороге. Для подъема конструкций предусмотрены закладные детали. Используется замковая система соединений, не требующая дополнительных сварочных и отделочных работ. Крупное оборудование устанавливается и меняется через съемную крышу. Минимальный объем строительных и монтажных работ.

trf-ural.ru

Смежное понятие

Несложная ассоциативная цепочка заставит нас затронуть еще одно понятие, относящееся к бетонным конструкциям. Это так называемый модуль Юнга для бетона (он же — модуль упругости или модуль деформации).

Наглядное представление смысла термина.

Значение модуля определяется экспериментально, по результатам испытания образца, измеряется в паскалях (чаще, с учетом высоких значений, в мегапаскалях) и обозначается символом Е. Честно говоря, этот параметр интересен лишь специалистам и при малоэтажном строительстве не учитывается.

Упрощенно говоря, этот параметр описывает способность материала кратковременно деформироваться при значительных нагрузках без необратимых нарушений внутренней структуры. Еще проще? Пожалуйста: чем выше модуль упругости, тем меньше вероятность, что при ударе кувалдой от фундамента отколется кусок бетона.

После такого определения логично предположить, что модуль упругости (или деформации) связан с прочностью на сжатие и, соответственно, маркой (классом) материала.

Действительно, зависимости практически линейная.

• Для тяжелого бетона естественного твердения класса В10 модуль деформации равен 18 МПа.
• Классу В15 соответствует значение в 23 МПа.
• В20 — 27 МПа.
• Модуль деформации бетона В25 равен 30 МПа.
• Класс В40 — 36 МПа.

Полная таблица значений для разных видов бетона.

Реклама

Модуль — поверхность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Модуль — поверхность

Cтраница 1

Модули поверхностей одного наименования могут различаться по размерам поверхностей, расположением на детали, требованиями к точности обработки, качеством поверхностного слоя. Это разнообразие приводит к тому, что для изготовления МП одного наименования может быть несколько технологических процессов.  [1]

Модуль поверхности М — отношение площади поверхности конструкции к ее объему.  [3]

Модулем поверхности называется отношение охлаждаемой поверхности конструкции к объему конструкции.  [5]

Модулем поверхности называется отношение охлаждаемой поверхности к объему бетона.  [6]

Увеличение модуля поверхности ( отношение поверхности образца к его объему) и соответствующее увеличение поверхности соприкосновения с агрессивной средой влечет за собой более быстрое изменение состава агрессивной среды и более быстрое разрушение образцов, что и является основой ускоренного метода исследования. Скорость процесса коррозии определяют после известного срока обработки порошка преимущественно на основании: 1) изменения веса, 2) химического анализа количества перешедших в раствор компонентов, 3) определения веса сухого остатка вытяжки, 4) измерения электропроводности полученного раствора. Таким образом, этот метод учитывает только химическую сторону воздействия среды, в то время как оно является следствием совокупности химических, физико-химических и чисто физических ( механических) явлений. Трудно ожидать, чтобы физико-химические явления при испытаниях порошка в достаточной мере соответствовали явлениям, происходящим в монолитных керамических образцах.  [7]

Модуль поверхности Мп железобетонной или бетонной конструкции

Модуль поверхности (Мп) железобетонной или бетонной конструкции — характеризует площадь ее поверхности (м2), приходящейся на единицу ее объема (м3), выражается в условных единицах (м1).

[Ушеров-Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы.- 2009. – 112 с.]

Рубрика термина: Общие термины, бетон

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

construction_materials.academic.ru

Обработка зимнего бетона

Если после набора полной прочности зимний бетон и монолиты из неподготовленного бетона нормальной влажности обрабатываются вполне традиционно, то перфорация и устройство проемов в монолите до набора им прочности имеет свою специфику.

Проще говоря, не набравший марочную прочность и замерзший бетон не стоит дробить отбойным молотком и перфоратором. В этом случае возможно появление трещин.

До набора полной прочности бетон легко трескается.

Оптимальный способ устройства проемов — формирование опалубки для них еще на стадии заливки монолита. Среди прочего, в этом случае возможна полноценная анкеровка краев арматуры по краям проема. Там, где это невозможно и проем придется вырезать по месту, применяется рифленая арматура: рифление на ее поверхности само по себе служит анкером для прутка.

Полезно: для устройства отверстия (например, продуха или ввода коммуникаций в ленточном фундаменте) при его заливке своими руками достаточно заложить в опалубку асбестоцементную или пластиковую трубу соответствующего диаметра.

На фото — простейший способ устройства продухов.

Для собственно обработки там, где без нее не обойтись, предпочтителен алмазный инструмент. Алмазное бурение отверстий в бетоне не требует использования ударного режима; как следствие — меньше вероятность трещин и сколов. Резка железобетона алмазными кругами оставляет края реза идеально ровными и, что очень удобно, не требует смены режущего круга при резке армирования.

Выдерживание бетона методом термоса

Способ термоса применяют в основном при бетонировании массивных конструкций. Для легких каркасных конструкций этот способ не применяют, так как утеплять их трудно и неэкономично.

Массивность конструкции характеризуется отношением суммы охлаждаемых (наружных) поверхностей к ее объему. Это отношение называется модулем поверхности М_п. который определяют по формуле

М_п = F/V

где F — поверхность, м 2 V — объем, м 3 .

При определении модуля поверхности не учитывают поверхности конструкций, соприкасающиеся с немерзлым грунтом или хорошо прогретой бетонной или каменной кладкой. Чем меньше М_п. тем конструкция массивнее.

Для колонн и балок модуль поверхности определяют как отношение периметра элемента к площади его поперечного сечения. Способом термоса обычно пользуются при выдерживании конструкций с модулем поверхности до 6. Часто способ термоса для таких конструкций сочетают с периферийным электропрогревом конструкций. Но, как указывалось выше, для расширения области применения способа применяют предварительный электроразогрев бетонной смеси или приготовляют бетонную смесь с добавками-ускорителями, ускоряющими твердение бетона и снижающими температуру замерзания бетонной смеси. В этих случаях возможно применять способ термоса в конструкциях с М_п = 8—10.

При выдерживании конструкций с М_п до 20 способом термоса необходимо применять быстротвердеющие цементы высоких марок (не ниже 500) и глиноземистые цементы, которые не только быстро набирают прочность, но и выделяют при твердении большое количество тепла. В результате сокращается время, в течение которого бетон должен быть предохранен от замерзания, а также повышается запас тепла в нем, т. е. облегчаются условия термосного выдерживания бетона.

Для сокращения срока получения бетоном критической прочности бетонную смесь укладывают с максимально допустимой температурой, опалубку утепляют, а уложенный в конструкцию бетон укрывают.

Утепление опалубки назначается по расчету и должно быть выполнено без зазоров и щелей, особенно в углах и местах стыкования теплоизоляции. Для уменьшения продуваемости опалубки и предохранения теплоизоляционных материалов (например, войлока, опилок) от увлажнения по обшивке и опалубке прокладывают слой толя или пергамина.

Если опалубка состоит из железобетонных плит-оболочек, утепление к ним прикрепляют с наружной стороны, а с внутренней стороны, соприкасающейся с бетонной смесью, их предварительно отогревают. Выступающие углы, тонкие элементы и другие части, остывающие быстрее основной конструкции, дополнительно утепляют на длине участка, назначаемого проектом производства работ.

Поверхности ранее забетонированных блоков и основания, подверженные воздействию наружного воздуха в местах примыкания к свежеуложенному бетону, утепляют на полосе шириной 1-1,5 м. Все работы по утеплению опалубки должны быть обязательно закончены до начала бетонирования.

Схема утепления блока

Модуль — поверхность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Модуль — поверхность

Cтраница 3

Дальнейшую классификацию осуществляют по конструктивным и геометрическим признакам, когда множество каждого класса модулей поверхностей делится на подклассы модулей по однотипности сочетающихся поверхностей и далее на группы и подгруппы.  [31]

При проектировании модульного технологического процесса предполагается, что уже имеется разработанная технология изготовления модуля поверхностей каждого наименования ( назовем ее технологическим блоком), которая хранится в картотеке или памяти ЭВМ. Рассмотрим каждый из перечисленных этапов.  [33]

Режим электропрогрева назначается в зависимости от заданного процента прочности бетона, характера ( модуля поверхности) конструкции, вида опалубки ( толщина, утеплитель), возможности учета увеличения прочности бетона за время его остывания, а также от вида, активности и содержания цемента в бетоне.  [34]

В результате проектирования операции должна быть выбрана схема базирования заготовки, определена последовательность обработки модулей поверхностей, рассчитаны затраты штучно-калькуляционного времени и составлена технологическая карта. Проектирование операции предполагает, что известны МП, которые необходимо обрабатывать, и имеется технология изготовления каждого модуля поверхностей.  [35]

При выдерживании бетона по способу термоса ориентировочные сроки охлаждения бетона до 0 в конструкциях с модулем поверхности ( отношение поверхности охлаждения в квадратных метрах к объему в кубических метрах) более 2 — 3 определяются по формуле проф.  [36]

Так, из плоских поверхностей и поверхностей вращения, рабочих и связующих поверхностей следует стремиться сформировать модули поверхностей таким образом, чтобы их можно было отнести к какой-либо подгруппе класса МПБ.  [37]

Так продолжается до тех пор, пока не будут определены все МТБ, обеспечивающие изготовление всех модулей поверхностей.  [38]

Основным принципом построения маршрута модульного технологического процесса является формирование операций по обработке не отдельных поверхностей, а модулей поверхностей.  [39]

Режим электропрогрева при электродном способе назначается в зависимости от требуемой прочности бетона к моменту окончания прогрева, от модуля поверхности конструкции, вида и активности цемента, а также величины дополнительной прочности, накапливаемой во время остывания прогретой конструкции.  [40]

Принимая во внимание все МТБ, их очередность, МП и МПИ, изготовляемые от каждого МТБ и уровень качества модулей поверхностей, устанавливается ориентировочная последовательность изготовления последних.  [41] . Скорость подъема температуры в бетонных конструкциях с модулем поверхности менее 6 и три большой их протяженности не должна превышать 5 в 1 час, а в железобетонных конструкциях с модулем поверхности более 6 — 8 в 1 час

Для тонких конструкций, сильно армированных, небольшой протяженности ( 6 — 8 м) допускается увеличение скорости повышения температуры до 15 в 1 час. Скорость остывания бетона по окончании прогрева не должна превышать 8 в 1 час.  [42]

Скорость подъема температуры в бетонных конструкциях с модулем поверхности менее 6 и три большой их протяженности не должна превышать 5 в 1 час, а в железобетонных конструкциях с модулем поверхности более 6 — 8 в 1 час. Для тонких конструкций, сильно армированных, небольшой протяженности ( 6 — 8 м) допускается увеличение скорости повышения температуры до 15 в 1 час. Скорость остывания бетона по окончании прогрева не должна превышать 8 в 1 час.  [42]

К таким в первую очередь относятся детали, выполняющие роль кинематических звеньев ( зубчатые колеса, червяки, рейки, винты, рычаги и т.п.), различного рода инструмент ( режущий мерительный слесарный), копиры, шаблоны и др. Представляет большой научный и практический интерес статистическое исследование модулей поверхностей. Принадлежность модуля поверхностей к тому или иному классу тем самым в значительной степени предопределяет уровень требований к качеству и технологии изготовления.  [44]

К таким в первую очередь относятся детали, выполняющие роль кинематических звеньев ( зубчатые колеса, червяки, рейки, винты, рычаги и т.п.), различного рода инструмент ( режущий мерительный слесарный), копиры, шаблоны и др. Представляет большой научный и практический интерес статистическое исследование модулей поверхностей. Принадлежность модуля поверхностей к тому или иному классу тем самым в значительной степени предопределяет уровень требований к качеству и технологии изготовления.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Выдерживание бетона способом термоса

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

Бетонные работы в зимних условиях

Способ термоса применяют в основном при бетонировании массивных конструкций. Для легких каркасных конструкций этот способ не применяют, так как утеплять их трудно и неэкономично.

При определении модуля поверхности не учитывают поверхности конструкций, соприкасающиеся с немерзлым грунтом или хорошо прогретой бетонной или каменной кладкой. Чем меньше Мп, тем конструкция массивнее.

Для колонн и балок модуль поверхности определяют как отношение периметра элемента (в плоскости поперечного сечения) к площади поперечного сечения.

Способом термоса обычно пользуются при выдерживании конструкций с модулем поверхности до 6. Часто способ термоса для таких конструкций сочетают с периферийным электропрогревом.

Для использования способа термоса в конструкциях с более высокими значениями модуля поверхности применяют предварительный электроразогрев бетонной смеси или в бетонную смесь при приготовлении вводят добавки—ускорители твердения бетона, которые одновременно снижают температуру замерзания бетона. В этих случаях можно применять способ термоса в конструкциях с модулем поверхности, равным 8—10.

При выдерживании способом термоса конструкций с модулем поверхности более 3 применяют быстротвердеющие портландце-менты и портландцементы высоких марок (не ниже 400), которые не только быстро набирают прочность, но и выделяют при твердении повышенное количество тепла. В результате сокращается время, в течение которого бетон должен быть предохранен от замерзания, а также повышается запас тепла в нем, т. е. облегчаются условия термосного выдерживания бетона.

Рис. 71. Схема утепления блока:1 — блок, подготовленный к бетонированию, 2 — утепленная опалубка, 3 — ранее уложенный бетон

Для сокращения срока получения бетоном критической прочности бетонную смесь укладывают с максимально допускаемой температурой, опалубку утепляют, а уложенный в конструкцию бетон укрывают.

Утепление опалубки должно быть выполнено без зазоров и щелей, особенно в углах и местах стыкования теплоизоляции. Для уменьшения продуваемости опалубки и предохранения теплоизоляционных материалов от увлажнения по обшивке опалубки прокладывают слой толя.

Если опалубка состоит из железобетонных плит-оболочек, утепление к ним прикрепляют с наружной стороны, а с внутренней стороны, соприкасающейся с бетонной смесью, их предварительно отогревают. Выступающие углы, тонкие элементы и другие части, остывающие быстрее основной конструкции, дополнительно утепляют на длине участка, назначаемого проектом производства работ.

Поверхности ранее забетонированных блоков и оснований, подверженных воздействию наружного воздуха в местах примыкания к свежеуложенному бетону, утепляют на полосе шириной 1 —1,5 м (рис.71).

После окончания бетонирования немедленно утепляют верхнюю грань блока теплоизоляцией, которая по своим качествам не уступает утепленной опалубке. Опалубку и утепление снимают с разрешения технического персонала после достижения бетоном необходимой критической прочности при остывании бетона в наружных слоях до 0°С. Опалубку следует снимать до примерзания ее к бетону.

После распалубливания бетон следует временно укрывать теплоизоляционным материалом во избежание его растрескивания, если разность температур поверхностного слоя бетона и наружного воздуха превышает 20 °С для конструкций с модулем поверхности от 2 до 5 и 30 °С — для конструкций с модулем поверхности 5 и выше.

Массивные блоки с модулем поверхности менее 2 и блоки гидротехнических сооружений распалубливают, учитывая заданные проектом наибольшие допускаемые температурные перепады между ядром блока и его поверхностью и между поверхностью блока и наружным воздухом.

Читать далее: Применение бетонов с противоморозными добавками

Категория: —
Бетонные работы в зимних условиях

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

• Земляное полотно это
• Грузовая платформа
• Конвейер ленточный чертеж
• Иэ 5708an
• Типы мостов
• Используется для переработки в сталь
• Гидравлический мотор
• Фреоновые холодильные установки
• Тягач маз фото
• Установка топливного насоса

Бетон и зима Суровые будни начальника лаборатории

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

• Мы в большинстве своем научились,славно тепляки для бетона зимой  строить,это уровень 1956,года.только прежде зимой для бетона  на севере мы еще печки строили, и воду ставили для увлажнения воздуха в тепляке  ,и теплотехнический  расчет для зимнего бетонирования делали и бетонные образцы знали куда ставить по уму при бетонировании зимой ,а не для показателей прочности бетона  и распалубку производили по температуре твердения бетона при зимнем бетонировании  и где контрольные точки размещать при зимнем бетонировании
• . Правила размещения контрольных точек измерения температуры в монолитных конструкциях при зимнем  бетонировании
• Руководство по зимнему бетонированию НИИЖБ
• Поверхность бетона определяется модулем поверхности конструкции .Для расчета модуля поверхности геометрически сложных конструкций необходимо произвести разбивку сложного тела на простейшие (куб,параллелипипед, цилиндр ,пластина и определить отдельно модуль поверхности куба ,модуль поверхности цилиндра ,модуль поверхности пластины ,
• Формула для определения модуля поверхности имеет следующий вид Мп=F/V
• Для колонн и балок прямоугольного сечения со сторонами а,b,м    Модуль поверхности равен 2/а+2/b
• Для колонн и балок квадратного сечения со стороной а , модуль поверхности Мп =4/аДля куба со стороной а ,м модуль поверхности Мп=6/а
• А) Отдельно стоящего модуль поверхности 2/а+2/b+2/c
• b)прилегающего к массиву модуль поверхности МП=2/а+2/b+1/c
• для плит и стен толщиной а,м  модуль поверхности Мп=2/а

• Для цилиндра с радиусом R и высотой с ,м модуль поверхности Мп=2/R+2/c

• Все о зимнем бетонировании

• Как найти модуль поверхности бетона  Зимнее бетонирование  тсн 12-336-2007
• Этот документ дает четкое и ясное понимание,что есть зимнее бетонирование, что есть модуль поверхности конструкции ,модуль поверхности бетона подсчет модуля поверхности,формулы для определения модуля поверхности должен знать каждый строитель участвующий при производстве бетонных работ < ,фактический режим твердения бетона представлен в рекомендациях . ТСН регламентирует требования к процессу бетонирования при производстве бетонных работ зимой .Позволяет определиться с выбором наиболее эффективного способа обогрева и приготовления бетона в зависимости от способа приготовления бетонной смеси ,транспортирования и укладки бетона.Способы зимнего бетонирования  необходимы для получения прочности,выдерживание бетона в конструкциях,особенности выдерживания бетона,метод термоса, обеспечение твердения бетона с противоморозными добавками,метод электропрогрева,предварительный разогрев бетона,обгрев бетона в греющей опалубке,воздушный обогрев бетона,контроль за производством работ, пример технического задание на проектирование состава бетона,Модуль поверхности и формулы для определения модуля поверхности,методика определения электрического сопротивления бетона,мощность греющего провода пнсв,Пример для определения прочности бетона с использованием графика нарастания прочности и фактического температурного режима,форма температурного листа,форма журнала бетонных работ Модуль поверхности равен отношению суммы охлаждаемых площадей поверхности конструкции  к ее объему ,при уладке бетонной смеси на талое основание поверхность конструкции,соприкасающаяся с ним в ?F в расчете модуля поверхности конструкции не учитываютДля параллелепипеда со сторонами а,b b c в м

Модульные бетонные

Модульный бетонный завод, HZS180

Модульный бетонный завод HZS180 станет отличным решением для крупных проектов строительства, для которых требуется большое количество готовой бетонной смеси. При их разработке и производстве были применены как передовые технологии, так и накопленные за годы работы методики, что обеспечило высокую производительность и высокие эксплуатационные показатели. Со скоростью производства 180 м3/ч наши заводы по производству бетона нашли широкое применение при строительстве дорог, мостов, дамб, аэропортов, пристаней и других сооружений.

Запрос от

Основные особенности модульных бетонных заводов
Простота установки и транспортировки
Благодаря модульному исполнению бетонного завода дозатор, ленточный конвейер, смеситель, винтовой конвейер и силос для хранения цемента представляют собой независимые модулями. При необходимости это позволяет установить или разобрать завод в кратчайшие сроки, а также значительно упрощает процесс транспортировки между стройплощадками. Кроме того, в зависимости от типа и размера объекта допускаются различные схемы размещения.

Отличные экологические показатели
Подача, взвешивание, перемешивание и выгрузка всех порошкообразных материалов осуществляется в закрытой среде, что в значительной степени сокращает количество пыли и снижает уровень шума.

www.etwinternational.ru

Модуль поверхности — это.

.. Что такое Модуль поверхности?

Модуль поверхности – отношение охлаждаемой (нагреваемой) площади по­верхности конструкции к ее объему.

[Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]

Модуль поверхности (Мп) железобетонной или бетонной конструкции – характеризует площадь ее поверхности (м2), приходящейся на единицу ее объема (м3), выражается в условных единицах (м1).

[Ушеров-Маршак А. В. Бетоноведение: лексикон. М.: РИФ Стройматериалы.- 2009. – 112 с.]

Рубрика термина: Теория и расчет конструкций

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград.
Под редакцией Ложкина В.П..
2015-2016.

определение, формула, расчет, типовая технологическая карта на бетонные работы

Использование строительных материалов позволяет за короткий промежуток времени создать нужный элемент. Наиболее качественным и долговечным считается бетон. Из этого материала можно возводить дома, заливать полы, создавать технические сооружения. Основным параметром, который определяет качество материала, относится модуль поверхности бетона.

Описание понятия

Модулем поверхности называется отношение охлаждаемой или нагреваемой площади с использованием строительного материала к его объему. Этот параметр важен как для строительства, так и для процесса эксплуатации, поскольку определяет условия применения и долговечность материала.

Мп = S/V – формула:

• Мп – модуль поверхности;
• S – площадь конструкции;
• V – объем монолита.

Существует несколько способов расчета его значений, которые предназначены для реальных конструкций. Также при составлении формулы учитывается и способ заливки и наличие дополнительных элементов, толщина слоя, условия, в которых происходит просушивание основы. При неверных расчетах поверхности бетона, это может привести к неправильному выбору технологии прогрева, появление дефектов на поверхности, трещин и разломов.

Перед строителями при укладке смеси в зимний период стоит главная задача – обеспечить бетону возможность быстро затвердеть в условиях, при которых он бы набрал все свои характеристики. При частых осадках, низких температурах, климатических перепадах делать укладку бетона не рекомендуется.

Определение качества

Если говорить об идеальном времени для проведения бетонных работ на открытом воздухе, то это, безусловно, теплый сезон. В такой период, как правило, преобладает положительная температура, нет большого количества осадков, стабильное солнце, благодаря прогреванию которого текстура материала быстро твердеет. К сожалению, не всегда есть возможность работать при таких условиях, чаще всего строительство осуществляется при низких температурах.

В процессе бетонирования под морозом появляется основная проблема, суть которой заключается в наборе прочности бетона и начала кристаллизации воды в нем. К основным методам ее решения относят создание теплоизоляции опалубки или специального подогрева уложенной смеси.

Выбор решения зависит от того, насколько быстро форма с вложенным материалом будет застывать. Определить это можно с помощью специальных формул и отношением площади к охлаждаемой поверхности и ее объему. Модуль поверхности бетона помогает решить ряд вопросов и определить как быстро, контактируя с холодным воздухом, данная площадь сможет затвердеть.

При вычислении модуля в зимнее время надо учитывать тот фактор, что процесс набора бетоном прочности прекращается при охлаждении температуры до 0 градусов. Охлаждаемыми считаются только те части поверхности, которые контактируют с более холодным воздухом.

Мастера советуют применять дополнительные нагревающие элементы, которые помогут быстрее решить проблему с затвердеванием уложенного монолита.

Параметры расчета

Если говорить о практической стороне, то расчет балок, цилиндров, дополнительных переходов в диаметре может быть достаточно сложным. Поэтому мастера упрощают это и используют несколько формул для основных конструктивных элементов.

При отчислении используются такие хитрости, как длина балки или высота колонны, другие показатели не влияют на модуль поверхности и не учитываются в расчетах. При расчетах принимается во внимание вся поверхность. Правда, этот расчет будет актуальным только в том случае, если она максимально быстро охлаждается.

То есть бетонная поверхность стоит на мерзлом грунте или постоянно контактирует с холодным воздухом. В противном случае его элементы в расчет не берутся. Строители советуют использовать модуль поверхности бетона при составлении проекта здания.

Это поможет вычислить нужные данные и принять меры, благодаря которым процесс затвердевания будет быстрым и качественным.

Нагревание и охлаждение

К сожалению, обеспечить качественный одновременный нагрев или охлаждение бетона по всему периметру монолита нереально. Любое изменение условий в плюс или минус может привести к появлению дельта температур между ядром и поверхностью.

Если дельта небольшая, то конкретного влияния на поверхность не будет, бетон постепенно затвердеет, потом проявятся его основные качества. Но если температура будет очень резкой, то на поверхности могут образоваться трещины или сколы. Что касается расчета на практике, то он будет тем больше, чем массивнее конструкция и, наоборот. Если увеличение перепада температур будет резким, то это приведет к росту внутренних напряжений в материале.

Для того чтобы избежать этого, строители советуют делать укладку шарами, заливая бетон постепенно. Температура во всех его участках должна быть приблизительно одинаковой. Этот указатель также берется в расчет при составлении формулы модуля поверхности бетона.

При модуле поверхности до 4 метров изменение температуры не должно быть больше 5 градусов в час. Если он лежит в диапазоне от 5 до 10 метров, то скорость изменения не должна превышать 10 градусов в час. Если модуль более 10 метров, то скорость изменения не больше 15 градусов в час.

Что касается обеспечения стабильности температур, то этот фактор возможен при использовании теплоизоляции бетонного монолита. При качественном нагреве должна осуществляться постоянная регулировка мощности кабеля для бетона или использования тепловой пушки. Без этого образуются сколы в случае перегревания и быстрой кристаллизации воды на поверхности бетона.

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.

Технологическая карта

Это основной документ, в котором имеются сведения об укладке бетона, его технические характеристики, перечисление людей, принимающих участие в кладке. Еще в нем указан температурный режим, при котором затвердевание будет максимальным. Технологическая карта считается важным документом для инженерно-технических работников, строительных и проектных организаций.

Также она может использоваться производителями работ, мастерами и бригадиром в процессе кладки материалов. Обязательным является указание авторства технологической карты.

Она состоит из нескольких категорий. К основным относятся: область применения, организация и технология выполнения работ с указанием требования к качеству, потребность в материально-технических ресурсах, а также перечисление необходимых элементов, которые будут использоваться при кладке материала.

Обязательным элементом технологической карты является наличие решения по технике безопасности, а также технико-экономические показатели. Хотя этот документ составляется под конкретную область, здесь также считаются обязательными примеры определения модуля поверхности, пользования технологической картой и определения прочности бетона.

Технологическая карта является документом, по которому будет определяться уровень практичности и качественности бетона. Обязательным ее элементом считается расчет модуля поверхности бетона.

Наличие распалубки

После того как залитый бетон начинает набирать минимально необходимую прочность, температура на поверхности и возле ядра стабилизируется, снимается опалубка и убирается созданная теплоизоляция. Это должно происходить при отрицательных температурах. Если температурный режим в процессе не соблюдается, это приводит к расколу поверхности.

Если коэффициент армирования превышает 3 %, воздух может быть на несколько градусов холоднее бетона. Если же модуль поверхности более 5 метров, максимально допустимые перепады температур принимают значение 30, 40 или 50 градусов. Это обязательно нужно учитывать. Если говорить о том, что это модуль поверхности бетонной конструкции, то его понятие близко к модулю бетона. Но сюда включаются значения дополнительных элементов, которые используются в процессе кладки.

Фактор зависит от наличия добавок в основную смесь.

Обработка бетона зимой

Если говорить об обработке бетона после того, как он набрал нужную прочность, то здесь нет ничего особенного. Но что касается устройства проема в монолите до набора им прочности, здесь выделяется ряд специфических факторов.

Специалисты советуют не использовать отбойный молоток или перфоратор на поверхности, которая еще не набрала нужной прочности. Иными словами, бетон, который еще не набрал нужной марочной прочности, лучше не трогать, поскольку это чревато появлением трещин и недостатков на поверхности.

Оптимальным вариантом устройства проемов является формирование опалубки и дополнительных для нее элементов на стадии, которая начинается перед заливкой монолита. В таком случае поверхность не будет разрушаться под воздействием механической нагрузки.

Существуют места, в которых невозможно добавить опалубку, там применяется рифленая арматура. Рифление на поверхности само по себе служит анкером для дальнейших работ. В процессе создания технологической карты также учитывается модуль поверхности плиты перекрытия.

Советы специалистов

Строители и мастера советуют проводить технологическую подготовку перед укладкой бетона, уточнять его марку, наличие добавок и хорошо просчитывать модуль поверхности. Если работы будут проводиться в зимнее время, обязательно учитывать дельту температуры и наличие дополнительных средств, которые будут обеспечивать надежную теплоизоляцию и защиту от механических повреждений.

Модуль упругости — интерактивное покрытие

Модуль упругости иногда называют модулем Юнга в честь Томаса Янга, который опубликовал эту концепцию еще в 1807 году. Модуль упругости (E) может быть определен для любого твердого материала и представляет собой постоянное соотношение напряжения и деформации (жесткость):

Материал является эластичным, если он может вернуться к своей первоначальной форме или размеру сразу после растяжения или сжатия. Почти все материалы в той или иной степени эластичны, если приложенная нагрузка не вызывает их постоянной деформации.Таким образом, «гибкость» любого объекта или конструкции зависит от его модуля упругости и геометрической формы.

Модуль упругости материала — это, по сути, наклон его графика зависимости деформации от напряжения в пределах диапазона упругости (как показано на рисунке 1). На рисунке 2 показана кривая зависимости напряжения от деформации для стали. Начальная прямолинейная часть кривой — это диапазон упругости стали. Если в этой части кривой материал нагружается до любого значения напряжения, он вернется к своей исходной форме.Таким образом, модуль упругости представляет собой наклон этой части кривой и равен примерно 207 000 МПа (30 000 000 фунтов на квадратный дюйм) для стали. Важно помнить, что показатель модуля упругости материала не является показателем прочности . Прочность — это напряжение, необходимое для разрыва или разрыва материала (как показано на рисунке 1), тогда как эластичность — это мера того, насколько хорошо материал возвращается к своей первоначальной форме и размеру.

Рис. 1. График «напряжение-деформация», показывающий диапазон упругости

Фигура 2.Пример графика зависимости деформации от напряжения для стали

Номенклатура и условные обозначения

Номенклатура и символы из 1993 AASHTO Guide обычно используются для обозначения модулей дорожного покрытия. Например:

• E _AC = модуль упругости асфальтобетона

• E _BS = модуль упругости основного слоя

• E _SB = модуль упругости основного слоя

• M _R (или E _SG ) = модуль упругости грунта дорожного полотна (земляного полотна) (взаимозаменяемо)

Чувствительность модулей к напряжению

Изменения напряжения могут иметь большое влияние на модуль упругости.«Типичные» отношения показаны на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3. Модуль упругости в зависимости от объемного напряжения для нестабилизированных крупнозернистых материалов.

Рисунок 4. Модуль упругости в зависимости от напряжения девиатора для нестабилизированных мелкозернистых материалов.

Типичные значения

В таблице 2 приведены типичные значения модуля упругости для различных материалов.

Таблица 2. Типичные значения модуля упругости для различных материалов

(PDF) Эквивалентный модуль упругости слоев асфальтобетона

Civil Engineering Journal Vol.4, No. 10, October, 2018

2273

, чтобы привести характеристики смеси в зону нелинейного поведения, а при очень высоких температурах может быть трудно полагаться на этот метод при оценке MR из-за отсутствия -линейное поведение.

5. Выводы

Восемь образцов с сердцевиной со скоростной автомагистрали № 1 были испытаны для определения модуля упругости для всей конструкции дорожного покрытия

, а затем для каждого слоя в образце с сердцевиной. Для оценки MR конструкции

всего дорожного покрытия был предложен новый подход, который сравнивался с результатами анализа KENPAVE.Результаты этой статьи можно заключить как:

 Предлагаемый подход может дать разумные результаты по сравнению с результатами лабораторного MR и

KENPAVE анализа

 Ошибка в результатах, полученных с помощью предлагаемого метода, по сравнению с результатами из KENPAVE составлял менее

1% для критического прогиба и деформации сжатия земляного полотна при двух температурах, в то время как для деформации при растяжении асфальта

точность снизилась до 6 и 4% при 25 и 40 ° C соответственно

 Предлагаемый подход может легко использоваться в полевых условиях для оценки характеристик покрытия, если свойства

каждого слоя изначально известны.Этот метод считается более простым решением, чем использование измерителя отклонения падающего груза

(FWD).

 Метод использовался при высокой температуре испытаний (40 ° C) и также дал хорошие результаты. Высокая температура испытания

приводит к нелинейному поведению дорожного покрытия, что обычно является реальным поведением в полевых условиях.

6. Список литературы

[1] Хазанович, Лев, и Цян (Чак) Ван. «MnLayer». Отчет об исследованиях в области транспорта: Journal of the Transportation

Research Board 2037, no.1 (январь 2007 г.): 63–75. DOI: 10.3141 / 2037-06.

[2] Далла Валле, Паола и Ник Том. «Надежность конструкции дорожного покрытия». Материалы 6-го Конгресса Eurasphalt & Eurobitume

(30 июня 2016 г.). DOI: 10.14311 / ee.2016.033.

[3] Аль-Мосаве, Хасан. «Прогнозирование остаточной деформации асфальтобетонных смесей». Доктор философии, Ноттингемский университет, (2016).

[4] Ахмед, Месбах У. и Рафикул А. Тарефдер. «Включение GPR и FWD в механико-эмпирический дизайн дорожного покрытия.»

Construction and Building Materials 154 (2017): 1272-1282.

[5] Шафи, Мохаммад Хоссейн, Лейла Хашимиан и Алиреза Баят.» Сезонный анализ реакции гибкого покрытия на падение

грузодефлектометр. «International Journal of Pavement Research and Technology 8, № 5 (2015): 346-352.

[6] Варма, Судхир и М. Эмин Кутай. «Обратный расчет вязкоупругих и нелинейно-гибких свойств слоя дорожного покрытия при падении

отклонений веса.»Международный журнал по проектированию дорожных покрытий 17, № 5 (2016): 388-402.

[7] Уллидц, Пер.» Анализ дорожной одежды. Развитие гражданского строительства «. Elsevier, Amestrdam 3, № 5556 (1987): 034.

[8] Subagio, Bambang S., Hernadi T. Cahyanto, Arif Rachman и Siti Mardiyah. «Анализ конструкции многослойного дорожного покрытия с использованием метода

эквивалента. Пример толщины: Джакарта — платная дорога Чикампек ». Журнал Транспортного общества Восточной Азии

Исследования 6 (2005): 55-65.

[9] Сенсени, Кристофер Т. и Майкл А. Муни. «Определение характеристик двухслойной почвенной системы с помощью легкого дефлектометра

с радиальными датчиками». Отчет об исследованиях в области транспорта: Журнал Совета по исследованиям в области транспорта, 2186, вып. 1

(январь 2010 г.): 21–28. DOI: 10.3141 / 2186-03.

[10] Краудер, Джесси и П. Энг. «Оценка ограничений пружинной нагрузки с использованием моделей изменения климата и механистически-эмпирического воздействия

».»(2008).

[11] Кафисо, Сальваторе и Алессандро Ди Грациано. «Оценка характеристик гибкого армированного покрытия методом неразрушающего контроля». В TRB,

82-е ежегодное собрание, Вашингтон (2003 г.).

[12] Витчак М. В., Андрей Д. и Хьюстон В. Н. «Руководство по механико-эмпирическому проектированию нового и отремонтированного покрытия.

Конструкции

». Совет по исследованиям транспорта Национального исследовательского совета, (2004): 1-91.

[13] Эль-Бадави, Шериф М., Мён Гу Чон и Мохамед эль-Басюни.«Методика прогнозирования усталостного растрескивания аллигатора

, основанная на динамическом модуле упругости асфальтобетона». Отчет об исследованиях в области транспорта: журнал исследований в области транспорта

Board 2095, no. 1 (январь 2009 г.): 115–124. DOI: 10.3141 / 2095-12.

[14] Сотил, Андрес. «Использование испытания на динамический модуль упругости E в качестве критерия характеристик устойчивости к деформации для систем с асфальтовым покрытием

». (2006): 6139-6139.

[15] Лу, Цин, Пер Уллидц, Имад Башир, Халид Гузлан и Джеймс М.Синьор. «CalBack: Улучшение Caltrans Mechanistic-

Эмпирический процесс проектирования дорожного покрытия с помощью нового программного обеспечения для обратных расчетов». Журнал транспортного машиностроения 135, вып. 7 (

,

, 2009 г.): 479–488. DOI: 10.1061 / (asce) te.1943-5436.0000010.

[16] Пологруто, Майкл. «Процедура использования дефлектометра падающего груза для определения коэффициентов слоя AASHTO».

Отчет об исследованиях в области транспорта: журнал Совета по исследованиям в области транспорта 1764 (январь 2001 г.): 11–19.DOI: 10.3141 / 1764-02.

Глава 2 (продолжение) — Руководство пользователя для бетонного материала LS-DYNA, модель 159, май 2007 г.

Глава 5 (продолжение) — NHI-05-037 — Geotech — Мосты и конструкции

Справочное руководство по геотехническим аспектам дорожных покрытий

Глава 5.0 Геотехнические данные для проектирования дорожного покрытия (продолжение)

5.4.5 Коэффициенты структурного слоя

Качество материала гранулированного основания и слоев основания охарактеризовано в процедурах проектирования гибкого покрытия AASHTO с точки зрения коэффициентов структурного слоя , _и (см. Раздел 3.5.2). Эти коэффициенты были полностью эмпирическими в версии Руководства 1972 года. Начиная с Руководства 1986 года, рекомендуемая процедура для оценки коэффициентов структурного слоя основана на корреляциях с модулем упругости.

Следует подчеркнуть, что коэффициенты структурного слоя не являются фундаментальными инженерными свойствами материала. Не существует лабораторных или полевых процедур для прямого измерения коэффициентов структурного слоя. Коэффициенты структурного слоя изначально были определены как простые коэффициенты замены — , то есть , сколько дополнительной толщины зернистого основания при заданной эталонной жесткости необходимо добавить, если убрать единицу толщины асфальтобетона заданной жесткости, чтобы сохранить ту же жесткость. прогиб поверхности под стандартной нагрузкой? Эти коэффициенты замещения были оценены в 1986 AASHTO Guide ¹ посредством параметрического аналитического исследования для ограниченного диапазона гибких геометрических форм и жесткости слоев.При таком подходе значение коэффициента структурного слоя для данного материала также зависит не только от присущей ему жесткости, но и от расположения материала в структуре дорожного покрытия (, например, , , _{, 2,} , , значение для данного материал при использовании в базовом слое отличается от значения a ₃ для того же материала при использовании в качестве подосновы). Последующие корреляции между коэффициентами структурного слоя и другими инженерными свойствами, такими как модуль упругости и CBR, являются полностью эмпирическими.Коэффициенты структурного слоя не используются в механистически-эмпирических процедурах проектирования, таких как Руководство по проектированию NCHRP 1-37A.

Новостройка / Реконструкция

Взаимосвязь в Руководстве AASHTO 1993 г. между коэффициентом структурного слоя a ₂ и модулем упругости E _BS (в фунтах на кв. Дюйм) для сыпучих материалов основы дается как:

(5.16)

a ₂ = 0,249 лог ₁₀ E _BS — 0,977

Значение для E _BS в уравнении.(5.16) будет функцией напряженного состояния внутри слоя. Взаимосвязь, предложенная в Руководстве AASHTO 1993 г., составляет:

(5.17)

E _BS = k ₁ θ ^{k ₂}

, в котором

Типичные значения свойств материала (см. также Таблицу 5-39):

Значения E _BS для базовых слоев в исходном дорожном испытании AASHO приведены в таблице 5-40. Обратите внимание, что значения E _BS зависят не только от влажности, но и от напряженного состояния θ, которое, в свою очередь, зависит от конструкции дорожного покрытия — , то есть , модуля упругости земляного полотна и толщины поверхностного слоя. Типичные значения θ, рекомендованные в Руководстве AASHTO 1993 года для использования в базовой конструкции, приведены в Таблице 5-41.

Рисунок 5-19 суммирует корреляции между коэффициентами структурного слоя и ₂ для нестабилизированных зернистых базовых слоев и соответствующими значениями CBR, R-Value, трехосной прочности Техаса и модуля упругости. Аналогичные корреляции между , ₂ и различными показателями прочности и жесткости для гранулированных оснований, обработанных цементом и битумом, приведены на рисунках 5-20 и 5-21.

Рисунок 5-19. Корреляция между коэффициентом структурного слоя a ₂ и различными параметрами прочности и жесткости для несвязанных зернистых оснований (AASHTO, 1993).
Щелкните здесь, чтобы просмотреть текстовую версию изображения

Рисунок 5-20. Корреляция между коэффициентом структурного слоя a ₂ и различными параметрами прочности и жесткости для гранулированных оснований, обработанных цементом (AASHTO, 1993).
Щелкните здесь, чтобы просмотреть текстовую версию изображения

Рисунок 5-21. Корреляция между коэффициентом структурного слоя a2 и различными параметрами прочности и жесткости для битумно-обработанных гранулированных оснований (AASHTO, 1993).
Щелкните здесь, чтобы просмотреть текстовую версию изображения

• * Диапазон в k ₁ и k ₂ зависит от качества материала
• ** 1 фунт / кв. Дюйм = 6.9 кПа

0,6

псa

900

* 1 дюйм = 25.4 мм; 1 фунт / кв. Дюйм = 6,9 кПа

Взаимосвязь в Руководстве AASHTO 1993 г. между коэффициентом структурного слоя a ₃ и модулем упругости E _SB (в фунтах на кв. Дюйм) для сыпучих материалов основания дается как:

(5.18)

a ₃ = 0,227 лог ₁₀ E _SB — 0,839

Модуль упругости E _SB для гранулированных слоев основания подвержен влиянию напряженного состояния аналогично тому, как это сделано для основного слоя, как показано в формуле.(5.17). Типичные значения свойств материала k ₁ и k ₂ для гранулированных подоснов:

• к ₁ = от 1500 до 6000
• к ₂ = от 0,4 до 0,6

Значения E _SB из слоев основания в исходном дорожном испытании AASHO приведены в таблице 5-42. Обратите внимание, что значения E _SB зависят не только от влажности, но и от напряженного состояния θ, которое, в свою очередь, зависит от конструкции дорожного покрытия — i.е. , толщина поверхностного слоя асфальтобетона. Типичные значения θ, рекомендованные в Руководстве AASHTO 1993 года для использования при проектировании подоснов, приведены в Таблице 5-43. На рис. 5-22 показаны взаимосвязи между коэффициентами структурного слоя и ₃ для гранулированных слоев основания и соответствующими значениями CBR, R-Value, трехосной прочности Техаса и модуля упругости.

* 1 фунт / кв. Дюйм = 6,9 кПа

* 1 дюйм = 25,4 мм; 1 фунт / кв. Дюйм = 6,9 кПа

Рисунок 5-22. Корреляция между коэффициентом структурного слоя a ₃ и различными параметрами прочности и жесткости для несвязанных гранулированных подоснов (AASHTO, 1993).
Щелкните здесь, чтобы просмотреть текстовую версию изображения

Реабилитация

В зависимости от типов и степени имеющегося износа значения коэффициента слоя, присвоенные материалам в существующих покрытиях, находящихся в эксплуатации, в большинстве случаев должны быть меньше значений, которые были бы присвоены тем же материалам для нового строительства. Исключения из этого общего правила будут включать несвязанные гранулированные материалы, которые не показывают признаков разложения или загрязнения.

Доступны ограниченные инструкции по выбору коэффициентов слоя для материалов дорожного покрытия в процессе эксплуатации.Рекомендации из Руководства по проектированию дорожных покрытий AASHTO 1993 г. представлены в Таблице 5-44. В дополнение к свидетельствам откачки, отмеченным во время визуального обследования состояния, образцы материалов основания и основания должны быть получены и исследованы на предмет признаков эрозии, деградации и загрязнения мелкими частицами, а также оценены на дренируемость, и коэффициенты слоя должны быть соответственно уменьшены. . Отбор кернов и тестирование рекомендуются для оценки всех материалов и настоятельно рекомендуются для оценки стабилизированных слоев.

5.4.6 Модуль реакции грунтового основания

Механические решения для напряжений и деформаций в жестких покрытиях исторически характеризовали жесткость грунта основания с точки зрения модуля реакции грунтового основания k (Рисунок 5-23). Однако модуль реакции земляного полотна не является истинным инженерным свойством грунта основания, потому что он зависит не только от жесткости грунта, но также от размера и жесткости плиты (или основания).В качестве примера квадратного фундамента на однородном изотропном упругом грунте основания k может быть выражено как:

(5.19)

в котором

Для данного размера плиты / опоры и жесткости k прямо пропорционален эффективному модулю упругости грунта основания в формуле.(5.19).

Эффективный модуль реакции земляного полотна является прямым входом в процедуры проектирования AASHTO для жестких покрытий (см. Раздел 3.5.2). Модуль реакции земляного полотна был впервые введен в версии Руководства 1972 года с рекомендацией определять его значение на основе испытаний на нагрузку плиты. Начиная с Руководства 1986 года, рекомендуемая процедура для оценки k для новых / реконструируемых проектов заключается в корреляции с земляным полотном M _R плюс различные корректировки жесткости и толщины основного слоя, наличия мелкой породы, потенциальной потери опоры плиты из-за эрозии и сезонных колебаний ² .Рекомендуемая процедура для определения k для планов реабилитации — это обратный расчет по результатам теста FWD.

Рисунок 5-23. Коэффициент реакции земляного полотна k (Йодер, Витчак, 1975).

Значения модулей упругости земляного полотна, основания и основания являются прямыми входными данными в методологии проектирования NCHRP 1-37A. Эти значения корректируются внутри программного обеспечения NCHRP 1-37A Design Guide для воздействия на окружающую среду, а затем преобразуются в среднемесячное эффективное значение k для расчета реакции конструкции и анализа повреждений.

Подробные процедуры, использованные в Руководствах по проектированию AASHTO и NCHRP 1-37A 1993 года для определения k для новых / реконструируемых и реабилитационных проектов, описаны в следующих подразделах.

1993 Руководство AASHTO

Новое строительство / Реконструкция

Шаги, рекомендованные в Руководстве по проектированию AASHTO 1993 года для определения эффективного модуля реакции земляного полотна для новых / реконструируемых проектов, следующие:

1. Укажите типы земляного полотна и основания, толщину и другие свойства.
2. Определите значения модуля упругости земляного полотна M _R для каждого сезона. Соответствующие методы для этого аналогичны методам, описанным ранее в Разделе 5.4.3.
3. Определите подоснову ³ Модуль упругости E _SB для каждого сезона (аналогично шагу 2). Руководство AASHTO Guide 1993 рекомендует следующие пределы модуля упругости основания:
   (5.20)

   15000 (весеннее оттепель) SB (фунт / кв. Дюйм) <50000 (зимние заморозки)

   (5.21)

   E _SB <4 M _R (фунт / кв. Дюйм)

4. Используя рисунок 5-24, определите составное значение k для каждого сезона, которое представляет собой комбинированную жесткость земляного полотна и основания. Рисунок 5-24 основан на следующей модели (см. Приложение LL в томе 2 AASHTO, 1986):
   (5,22)

   ln k ∞ =

   -2,807 + 0,1253 (пер. D SB ) 2 + 1,062 (пер. M R ) + 0.1282 (ln D SB ) (ln E SB ) — 0,4114 (ln D SB ) — 0,0581 (ln E SB ) — 0,1317 (ln D SB ) (ln M R )

   в котором

   k ∞	=	составной модуль реакции земляного полотна (pci) при условии полубесконечного грунта дорожного полотна
   D SB	=	Толщина основания (дюймы)
   E SB	=	Модуль упругости основания (psi)
   M R	=	Модуль упругости земляного полотна (psi)

5. Используя рисунок 5-25, скорректируйте составные значения k из шага 4 для любых эффектов неглубокой коренной породы.Рисунок 5-25 основан на следующей модели (см. Приложение LL в томе 2 AASHTO, 1986):
   (5,23)

   ln k rf =

   5,303 + 0,0710 (ln D SB ) (ln M R ) + 1,366 (ln k ∞ ) — 0,9187 (ln D SG ) — 0,6837 (ln M R )

   в котором

   k rf	=	композитный модуль реакции земляного полотна (pci) с учетом влияния жесткого фундамента у поверхности
   D SG	=	глубина до жесткого основания (дюймы)

   , а другие члены определены ранее в формуле.(5.22).

6. Определите среднесезонное составное значение k, используя следующую процедуру:
   • Оцените расчетную толщину плиты и используйте Рис. 5-26, чтобы определить относительное повреждение u _ri для каждого сезона. Рисунок 5-26 основан на следующей упрощенной модели повреждений (см. Приложение HH в томе 2 AASHTO, 1986):
     (5,24)

     u _ri = [D ^0,75 — 0,39 k _i ^0,25 ] ^3.42

     , где D — толщина плиты (дюймы), а k _i — модуль реакции земляного полотна для каждого сезона.

   • Вычислите средний относительный урон и как сумму значений относительного ущерба для каждого сезона, деленную на количество сезонов.
   • Определите сезонно усредненный композит k из рисунка 5-26, используя u и оценочную толщину плиты. Этот усредненный по сезонам композит k называется эффективным модулем реакции земляного полотна k _eff .
7. Используя рисунок 5-27 и таблицу 5-45, скорректируйте эффективный модуль реакции земляного полотна k _eff с учетом потери опоры из-за эрозии основания. Это скорректированное значение k _eff и будет использоваться для расчета. В Таблице 5-46 приведены рекомендуемые расчетные значения модуля реакции земляного полотна для участка дороги с малым объемом, приведенного в Руководстве по проектированию 1993 года.

Рисунок 5-24. Диаграмма для оценки композитного модуля реакции земляного полотна k _∞ , предполагая полубесконечную глубину земляного полотна (AASHTO, 1993).

Рисунок 5-25. Схема изменения модуля реакции земляного полотна с учетом воздействия жесткого фундамента вблизи поверхности (в пределах 10 футов) (AASHTO, 1993).

Рисунок 5-26. Диаграмма для оценки относительного повреждения жестких покрытий на основе толщины плиты и лежащей в основе опоры (AASHTO, 1993).

Рисунок 5-27. Корректировка эффективного модуля реакции земляного полотна на потенциальную потерю опоры основания (AASHTO, 1993).
Нажмите здесь, чтобы увидеть текстовую версию изображения

Реабилитация

Для проектов реабилитации модуль реакции земляного полотна k может быть определен в результате испытаний на прогиб существующего покрытия PCC.Рекомендуется передний привод с радиусом нагрузочной пластины 5,9 дюйма и величиной нагрузки 9000 фунтов, с отклонениями, измеренными датчиками, расположенными в 0, 12, 24 и 36 дюймах от центра нагрузки вдоль внешней траектории колеса. Для каждой испытанной плиты динамическое значение k _{, динамическое} (pci) может быть определено из рисунка 5-28 на основе прогиба в центре нагружающей пластины, d ₀ (дюймы) и ПЛОЩАДИ прогиба. бассейн, рассчитанный по ⁴ :

(5.25)

, в котором значения d _i являются прогибами на i дюйма от центра пластины.Статическое значение k _eff для расчета затем определяется как:

(5,26)

Как и в случае нового / реконструируемого, это значение k _eff может потребоваться корректировка с учетом сезонных эффектов.

Рисунок 5-28. Определение эффективного динамического значения k из d ₀ и AREA (AASHTO, 1993).
Нажмите здесь, чтобы увидеть текстовую версию изображения

NCHRP 1-37A Руководство по проектированию

Новое строительство / Реконструкция

Все слои земляного полотна и несвязанные слои покрытия для всех типов покрытия характеризуются с использованием M _R в методологии проектирования NCHRP 1-37A.Модель реакции покрытия для конструкции жесткого покрытия, однако, основана на модели фундамента с пружинным основанием Винклера, которая требует значения модуля реакции земляного полотна k _{динамический} (более подробную информацию о модели реакции жесткого покрытия см. В Приложении D) . Модуль реакции земляного полотна получается из значений земляного полотна и основания M _R и толщины основания посредством процесса преобразования, который преобразует фактическую структуру многослойного покрытия в эквивалентную трехслойную структуру, состоящую из плиты PCC, основания и эффективная динамика k , как показано на рисунке 5-29.Это преобразование выполняется внутри программного обеспечения NCHRP 1-37A Design Guide как часть обработки ввода.

Процедура получения эффективного значения k _dynamic для каждого временного приращения в анализе может быть сведена к следующим этапам:

1. Назначьте начальные оценки параметров жесткости M _R и n каждому несвязанному слою в конструкции дорожного покрытия.
2. Используя теорию многослойной упругости, смоделируйте нагрузку FWD и вычислите напряжения в земляном полотне и основании.
3. Отрегулируйте значения земляного полотна и основания M _R с учетом напряженных состояний, определенных на этапе 2.
4. Используя теорию многослойной упругости, снова смоделируйте нагрузку FWD, используя обновленные значения земляного полотна и основания M _R из шага 3. Рассчитайте прогибы поверхности PCC на заданных радиусах от центра нагрузочной плиты.
5. Используя модель реакции жесткого покрытия, определите значение k _dynamic , которое наилучшим образом соответствует прогибам поверхности PCC из шага 4.

Значение k _dynamic представляет сжимаемость всех слоев под базовым слоем.

Это расчетная величина, а не прямой ввод в процедуру проектирования NCHRP 1-37A для новых / реконструкций. Также обратите внимание, что k _dynamic — это динамическое значение, которое следует отличать от традиционных статических значений k , используемых в предыдущих процедурах проектирования.

Значение k _dynamic рассчитывается для каждого месяца года.Он используется непосредственно при вычислении критических напряжений, деформаций и прогибов для алгоритмов накопления дополнительных повреждений в процедуре прогнозирования характеристик NCHRP 1-37A. Факторы окружающей среды, такие как глубина водного зеркала, глубина до коренных пород и замерзание / оттаивание, которые могут существенно повлиять на значение k _{динамический} , все учитываются в расчетах NCHRP 1-37A с помощью расширенной интегрированной климатической модели (EICM). Дополнительные сведения об этих алгоритмах приведены в Приложении D.

Рисунок 5-29. Структурная модель для расчета структурной реакции жесткого покрытия.

Реабилитация

Модуль реакции земляного полотна является прямым входом для проектов восстановления жесткого покрытия в процедуре NCHRP 1-37A. Измеренные отклонения поверхности при испытаниях FWD используются для обратного расчета k _dynamic для расчета. Среднее обратное вычисленное значение k _{, динамическое} для данного месяца вводится в программное обеспечение NCHRP 1-37A Design Guide, а значения k _dynamic для оставшихся месяцев года являются сезонными поправочными коэффициентами, рассчитанными EICM.

5.4.7 Трение интерфейса

1993 Руководство AASHTO

Расчет армирования соединенных железобетонных покрытий (JCRP) зависит от сопротивления трения между нижней частью плиты и верхней частью нижележащего основания или земляного полотна. Это сопротивление трения характеризуется в 1993 AASHTO Guide коэффициентом трения F , который связан (но не равен) коэффициенту трения между плитой и нижележащим материалом. Рекомендуемые значения для естественного земляного полотна и различных материалов основания представлены в Таблице 5-47.Коэффициент трения требуется только для проектирования JCRP.

NCHRP 1-37A Порядок действий

Процедура NCHRP 1-37A для гибких покрытий позволяет определять степень сцепления между каждым слоем и слоем непосредственно под ним. Степень сцепления характеризуется коэффициентом границы раздела фаз, который варьируется в пределах от 1 для условий полного сцепления до 0 для границы раздела полного скольжения.В настоящее время в процедуре NCHRP 1-37A не дается никаких указаний по определению промежуточных значений для коэффициента поверхности раздела, чтобы представить условия частичного соединения между слоями в гибких покрытиях.

Процедура NCHRP 1-37A для соединенных гладких бетонных покрытий (JPCP) требует указания полностью сцепленных для условий полностью несвязанных границ раздела между нижней частью плиты и нижележащим слоем. Условия промежуточных облигаций не предусмотрены. Условия трения в основании непрерывно армированного бетонного покрытия (CRCP) указываются в терминах коэффициента трения основание / плита.Рекомендации по определению этого коэффициента приведены в Таблице 5-48. Расчет железобетонного покрытия с соединением не входит в процедуры проектирования НЧРП 1-37А.

* Базовый тип не существовал или не учитывался в процессе калибровки NCHRP 1-37A.

5.4.8 Характеристики остаточной деформации

Характеристики остаточной деформации несвязанных материалов используются в эмпирических моделях колейного повреждения в методологии проектирования NCHRP 1-37A. Эта информация не требуется для проектирования жестких покрытий в Руководстве по проектированию NCHRP 1-37A или вообще в методике проектирования AASHTO 1993 года.Характеристики остаточной деформации измеряются с помощью трехосных повторных нагрузочных испытаний, проводимых в течение многих циклов нагружения; На рис. 5-30 схематически показано типичное поведение, измеренное в этом типе испытаний. Испытания на постоянную деформацию при повторной нагрузке очень похожи на циклические трехосные испытания, используемые для измерения модуля упругости (см. 5.4.3), за исключением того, что величина напряжения циклического девиатора остается постоянной на протяжении всего испытания. В настоящее время нет спецификаций испытаний ASTM или AASHTO для испытания на постоянную деформацию при многократной нагрузке.Однако первые 1000 циклов кондиционирования процедуры испытания модуля упругости AASHTO T307-99 часто используются для моделирования остаточной деформации.

Методология проектирования NCHRP 1-37A характеризует поведение при постоянной деформации несвязанных материалов основания, основания и земляного полотна с использованием модели, основанной на работе Ценга и Литтона (1989):

(5,27)

в котором

Ценг и Литтон предоставляют уравнения регрессии для членов ε _o / ε _r , ρ и β.Эти уравнения регрессии были существенно пересмотрены во время разработки методологии проектирования NCHRP 1-37A. Пересмотренные уравнения, реализованные в процедуре NCHRP 1-37A, следующие:

(5,28)

(5,29)

log β = -0,61119 — 0,017638 Вт _c

(5.30)

log ρ = 0,622685 + 0,541524 Вт _c

В формуле. (5.28) через уравнение. (5.30), M _R — модуль упругости в фунтах на квадратный дюйм, а W _c — оценка среднего гравиметрического содержания воды на месте в процентах. Процедура NCHRP 1-37A предлагает следующее уравнение для определения W _c при отсутствии измеренных значений:

(5,31)

W _c = 51,712 (CBR) ^{-0,3586 (GWT) 0.1192} Вт _c ≤ W _сат

В формуле. (5.31), GWT — это глубина до уровня грунтовых вод в футах, а CBR можно оценить по модулю упругости, используя:

(5,32)

W _{удовлетворял предел} в уравнении. (5.31) можно определить из

(5,33)

где SPG — удельный вес насыщенного грунта. Для условий лабораторных испытаний значение W, _c предположительно равно проверенному содержанию воды.

Хотя точная настройка калибровки все еще продолжается, и поэтому выражения для ξ ₁ , ξ ₂ могут еще измениться, текущие наилучшие оценки следующие:

(5.34)

ξ ₁ = 1,2 — 1,39 e ^{-0,058 (M _R /1000)} ≤ 1 × 10 ^-7

(5,35)

ξ ₂ = 0,7

В формуле. (5.34) нижняя граница 2,6 установлена ​​для M _R /1000.

Рисунок 5-30. Накопление остаточных деформаций при многократном циклическом нагружении (ЛТПП, 2003).

5.4.9 Коэффициент бокового давления

Коэффициент бокового давления грунта K ₀ определяется как отношение горизонтального к вертикальному действующему напряжению на месте:

(5.36)

Коэффициент бокового давления грунта вводится в процедуру проектирования NCHRP 1-37A. Он используется для расчета комбинированного напряженного состояния на месте и вызванного напряжения в системе дорожного покрытия.

Теория упругости может быть использована для оценки K ₀ на основе ограниченного расширения Пуассона:

(5,37)

, в котором ν — коэффициент Пуассона. Значения K ₀ предсказываются уравнением. (5.37) для типичных геоматериалов находится в диапазоне от 0,4 до 0.6.

Общей эмпирической корреляцией для K ₀ для несвязных и нормально консолидированных связных грунтов является соотношение Жаки:

(5,38)

К ₀ = 1 — sin φ

, где φ — угол трения. Избыточное уплотнение в связных грунтах увеличит значение для K ₀ выше, чем указано в уравнении. (5.38). На рисунке 5-31 показано типичное соотношение между K ₀ , коэффициентом переуплотнения OCR и индексом пластичности PI .

Погрузка с последующей разгрузкой и повторной загрузкой, например, при уплотнении несвязанных материалов в дорожном покрытии, часто приводит к увеличению K ₀ . Относительные величины горизонтального и вертикального напряжения во время пути нагрузка-разгрузка-перезагрузка схематично показаны на Рисунке 5-32. Mayne и Kulhawy (1982) предложили следующую модель для K ₀ после загрузки-разгрузки-перезарядки:

(5,39)

, где OCR _max — это максимальный коэффициент избыточного уплотнения, достигаемый на пути нагрузки, а остальные термины определены ранее.

Рисунок 5-31. Корреляция между коэффициентом бокового давления грунта и коэффициентом переуплотнения для глин с различными показателями пластичности (Carter, Bentley, 1991).
Нажмите здесь, чтобы увидеть текстовую версию изображения

Рисунок 5-32. Горизонтальные и вертикальные напряжения на месте во время пути нагрузки-разгрузки-перезагрузки (Mayne и Kulhawy, 1982).

Банкноты

1. См. Приложение GG в томе 2 AASHTO (1986). Вернуться к тексту
2. Дополнение 1998 г. к Руководству AASHTO 1993 г. предлагает альтернативный подход к определению эффективного модуля реакции земляного полотна для жестких покрытий.Вернуться к тексту
3. В терминологии Руководства AASHTO 1993 г. основание определяется как зернистый слой между плитой PCC и грунтом дорожного полотна (земляного полотна). В дополнении 1998 г. к Руководству 1993 г. этот слой называется базовым. Вернуться к тексту
4. Для нагрузок в пределах 2000 фунтов, более или менее желаемого значения 9000 фунтов, прогибы могут быть линейно масштабированы до эквивалентных 9000 фунтов прогибов. Вернуться к тексту

Бетон или асфальт? — Замедлитель.com

С тех пор, как я стал триатлетом, я осознавал предполагаемую опасность бега по бетонному покрытию, избегая более безопасных тротуаров для бега по обочине дороги против движения, прыгая по бордюрам, как будто каждый шаг по бетону мог быть моим последним. Как могли заметить читатели моих прошлых статей, мне нравится бросать вызов некоторым широко распространенным убеждениям и подтверждать свою позицию научными доказательствами.

Так что я мог бы заранее сообщить вам, что разница в твердости между бетоном и асфальтом незначительна при беге в обуви, потому что амортизация, обеспечиваемая обувью, намного превосходит любую амортизацию, обеспечиваемую этими поверхностями.При движении по траве или грязи вклад этих поверхностей в снижение ударов по земле начинает играть гораздо большую роль. Также очевидно, что у бегунов есть много личного опыта бега по разным поверхностям, и при изучении этой статьи стало ясно, что некоторые бегуны убеждены, что они могут почувствовать разницу в ударе между бетоном и асфальтом.

В конце концов, решать вам, но наука утверждает, что наиболее вероятная травма при беге, которую вы получите в результате бега по дороге, — это попадание под машину, и что бетонные тротуары, вероятно, являются самыми безопасными, если вы будете осторожны. возможны неровные поверхности.

Твердость поверхности и измерения

Что делает одну поверхность «тверже» другой? Это сопротивление упругой деформации при приложении силы. Это непостоянная деформация, которая с научной точки зрения количественно определяется «модулем упругости». Модуль Юнга (E) описывает эластичность при растяжении или тенденцию объекта деформироваться вдоль оси, когда вдоль этой оси действуют противодействующие силы; он определяется как отношение растягивающего напряжения к растягивающей деформации.Его часто называют просто «модулем упругости».

В приведенной выше таблице приведены приблизительные значения модуля упругости для различных поверхностей. Что означают эти числа?

Математически бетон поглощает в 10 раз меньше энергии, чем асфальт, при 20 ° C. С типичным бегуном весом 70 кг, приземляющимся примерно в 3-5 раз сильнее, ни бетон, ни асфальт не сжимают сколько-нибудь измеримые величины. Практически нет никакой разницы в материалах, если начать рассматривать сжимаемость материала стопы и беговой обуви, как мы вскоре рассмотрим.Также стоит отметить, что хотя такие материалы, как бетон, подвержены разрушению под действием напряжения, должно быть очевидно, что нагрузки, которым эти материалы подвергаются бегуны, значительно ниже этого порогового значения, и для наших целей эти материалы можно рассматривать как эластичные. в этой части кривой напряжения-деформации. Также обратите внимание, что холодный асфальт примерно такой же твердости, как бетон. Резина по крайней мере в 14 000 раз меньше твердости, чем бетон.

Вот более простой тест, который вы можете попробовать сами: оттолкнитесь мячом для гольфа от бетона, асфальта и грязи.Расстояние отскока будет показывать, сколько энергии поглощается поверхностью и сколько энергии возвращается мячу для гольфа. Поверхность, которая возвращает больше энергии мячу, будет возвращать больше энергии вашим ногам и, следовательно, будет казаться «тверже». Если вы проделаете этот эксперимент, вы обнаружите, что асфальт и бетон заставляют мяч отскакивать почти на одинаковую высоту.

Амортизация обуви для бега: межподошва

Большинство бегунов склонны носить обувь, и все мы знаем, что дополнительный материал под нашими ногами действует как амортизирующий, наряду с естественной амортизацией подошв наших ног.В обуви обычно используются вязкоупругие материалы, присутствующие в межподошве. Эти материалы обычно известны в химическом отношении как полиэтилен, поливинилхлорид, полиуретан и другие. Как и другие эластичные материалы, эти вещества обеспечивают эффективное средство для перераспределения давления под ногами. Поскольку энергия не может быть «потеряна», происходит распространение энергии в течение большего количества времени и высвобождение некоторой энергии в виде звука и тепла. Снижение общего давления снижает локальное давление и нагрузку на стопу и другие скелетные структуры, поскольку ударная волна каждого шага распространяется вверх по телу.Эта ударная волна может повредить мягкие ткани. Было показано, что уменьшение тяжести воздействия улучшает травмы от перенапряжения, включая боли в суставах, стрессовые переломы и, возможно, даже остеоартрит. У здоровых людей слой жира толщиной 10-20 мм на подошве стопы действует как «вязкоупругий амортизатор». Возраст, болезнь и лекарства (например, инъекционные кортикостероиды) могут разрушить жировую подушку.

Искусственные вязкоупругие материалы могут заменить или улучшить амортизацию. Исследования показали, что более мягкие вспененные материалы эффективны, если они используются с большой толщиной, но имеют тенденцию быстро портиться при использовании и могут «иссякнуть» под нагрузкой.Было обнаружено, что стельки, в которых совместно используется несколько материалов, как правило, обеспечивают наилучшие общие характеристики.

С практической точки зрения, оценка сжатия жировой подушечки пятки во время удара пяткой колеблется от 3 до 8 мм. Также было отмечено, что сжатие пяточной жировой подушечки и сжатие промежуточной подошвы связаны, и что более толстая промежуточная подошва вызовет меньшее сжатие пяточной подушечки, поэтому абсолютные значения не складываются. Бег босиком в полной мере использует жировую подушку в нижней части стопы.Сравните комбинированный прогиб подошвы и стопы и деформацию для асфальта или бетона, и вы быстро увидите величину разницы, которую вкладывает стопа в целом — стелька и толстая подушка — по сравнению с сжатием твердых поверхностей для бега.

Воздействие на беговую форму

Исследователи сделали больше, чем просто количественно оценили различную твердость беговых поверхностей. Диксон и др. Протестировали бегунов на нескольких поверхностях и определили, что сама поверхность не изменяет пиковые ударные силы.То есть, «измеренная» сила бегунов не менялась в зависимости от поверхности, по которой они бежали. Изменилось то, как они бегали. Наблюдалось, что начальные углы суставов, максимальные углы суставов и максимальные угловые скорости суставов изменяются в зависимости от поверхности. Другое исследование (Феррис и др.) Показало, что изменение поверхности вызывает изменение жесткости ног. Регулируя жесткость ног с учетом жесткости поверхности, бегуны поддерживали схожую механику движения на разных беговых поверхностях.

Бишоп и др. Сравнили бег с обувью и бег босиком, а также относительную нагрузку на ноги.Они обнаружили, что у бегунов в обуви ноги гораздо жестче, чем у бегунов босиком, и что не было разницы между дорогой и недорогой обувью с точки зрения их влияния на механику тела (в этом конкретном исследовании). Их данные подтверждают предположение, что обувь вызывает изменения конечностей во время динамической задачи, такой как бег.

Прочие соображения

Есть и другие возможные различия между асфальтом и бетоном, которые могут сделать их разными беговыми поверхностями:

Температура асфальта: асфальт нагревается, он размягчается.Тем не менее, исследования показывают, что подвеска незначительна, пока температура поверхности не достигнет 70 по Цельсию, что случается только в жаркие дни. Бетон не размягчается от жары.

Изгиб поверхности: асфальтовые дороги увенчаны венцом, где центр дороги будет выше, чем по краям, для обеспечения дренажа. При беге по любой части дороги, кроме короны, одна нога всегда будет выше другой.

Гладкость поверхности: Старый асфальт обычно более шероховатая, чем бетон, тогда как свежий асфальт может быть более гладкой.Шероховатые поверхности, как правило, лучше поглощают звук, поэтому вполне возможно, что обувь на асфальте будет звучать тише, чем на бетоне, что создает впечатление, что она мягче. Кроме того, на асфальте отсутствуют компенсаторы и типичные дефекты поверхности, характерные для тротуаров с бордюрами и т. Д., Что может привести к более плавной и равномерной походке.

Заключение

Разница между бетоном и асфальтом немного похожа на разницу между стандартным HDTV и телевизором с более высоким разрешением, где ограничивающим фактором становится способность глаза видеть разницу.Разницу можно измерить, но она несущественна в более широком контексте ситуации. В случае бега и бетон, и асфальт очень твердые и очень мало прогибаются. Тот факт, что один из них отклоняется немного больше, чем другой, с научной точки зрения не означает заметной разницы в ударе, особенно когда считается, что бег включает в себя удар, поглощаемый кроссовкой и подошвой стопы.

Сжимаемость резины, этиленвинилацетата и носка имеют значительно больший вклад в удар, передаваемый на ступню в обуви, чем разница между бетоном и асфальтом.Учтите, что разница в твердости бетона и асфальта эквивалентна добавлению менее 1 мм дополнительной резины на подошву обуви.

Помимо этих твердых поверхностей, существуют значительные различия между дорогой и колеей, тропой, травой и песком. Поэтому я бы сказал, что цель бегуна, пытающегося уменьшить твердость поверхности, изучить эти другие варианты.

Например, грунтовые тропы имеют и другие преимущества: они воздействуют на проприоцепцию тела и динамические боковые движения, а также стимулируют мозг при изменении условий — некоторые могут сказать, что они воссоединяются с природой.Бег босиком по траве или песку — еще одна комбинация, которая обязательно уменьшит силовое воздействие и вызовет дальнейшие изменения в форме бега.

Как показали исследования, наш организм приспосабливается к беговым поверхностям. При сохранении хорошей биомеханической формы подойдет любая беговая поверхность. Кроме того, почти невозможно изменить чье-то мнение, если оно уже сделано. Вы можете не согласиться, основываясь на своем личном опыте — это нормально. Что касается меня, я буду придерживаться грунтовых троп и искать горных львов или оставлять следы на пляже.

Справочные материалы

Епископ М., Фиолковски П., Городиски М. J Athl Train. 2006 октябрь-декабрь; 41 (4): 387–392.

Диксон С.Дж., Коллоп А.С., Батт М.Э., Поверхностное воздействие на силы реакции земли и кинематику нижних конечностей при беге. Медицина и наука в спорте и физических упражнениях 2000, 32 (11): 1919-1926

Ferris D et al. Бег в реальном мире: регулировка жесткости ног для разных поверхностей. Proc.R.Soc.Lond.B (1998) 265, 980-994

Whittle M. Использование вязкоупругих материалов в обуви и стельках: обзор.Чаттануга, Теннесси www.impacto.ca

Обрзуд Р. Трути, А. МОДЕЛЬ УПЛОТНЕНИЯ ПОЧВЫ — ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО Отчет Z Soil.PC 100701, отредактированный 31.01.2012

Джонатан Токер — канадский бегун элитного уровня и триатлонист. Он получил степень доктора философии. получил степень бакалавра органической химии в Исследовательском институте Скриппса в 2001 году, участвовал в профессиональных соревнованиях триатлонистом в течение 5 лет, а теперь занимается трейлраннингом. Доктор Токер работал ученым в биотехнологической отрасли в течение 5 лет, прежде чем запустить свою уникальную линейку капсул и дозаторов SaltStick Electrolyte Capsule and Dispenser.

РОЛЬ УДОБСТВА MODULUS

Многие люди ошибаются, полагая, что весь бетон одинаков. В конце концов, бетон состоит из трех основных ингредиентов: цемента, заполнителя и воды. Однако одна конкретная партия бетона может сильно отличаться от другой в зависимости от количества и соотношений этих трех ингредиентов.
Один из наиболее важных способов, которыми подрядчик прогнозирует характеристики бетона, — это расчет модуля крупности. Модуль тонкости позволяет количественно определить средний размер частиц заполнителя в бетонной смеси.Размер частиц, в свою очередь, сильно влияет на то, насколько легко бетон льется и растекается, а также на его прочность и долговечность после отверждения.

Если вы хотите узнать больше о том, как определить лучший тип бетона для конкретной задачи, читайте дальше. В этой статье будет описана важная роль, которую модуль тонкости играет в характеристиках бетонной поверхности.

Гравийный заполнитель, используемый в бетоне, бывает самых разных размеров. Тем не менее, совокупность обычно обозначается просто как мелкая или грубая.Мелкозернистый заполнитель обычно имеет размер примерно с песок, в то время как крупный заполнитель состоит из более крупных кусков размером примерно до 80 мм. Отношение крупного и мелкого заполнителя определяет, сколько воды потребуется для адекватной гидратации, а также поведение бетона.

Тем не менее, в категориях мелкого и крупного заполнителя может существовать целый мир различий в размере частиц. Даже если подрядчик знает соотношение грубого и мелкого помола, проблемы могут возникнуть в результате различий в размерах внутри этих категорий.Расчет модуля дисперсности позволяет подрядчику гораздо точнее прогнозировать поведение бетона.

Процесс расчета Бетонщики рассчитывают модуль дисперсности, используя сита с отверстиями все меньшего размера. Для крупных и мелких заполнителей используются отдельные наборы сит. Сам процесс измерения будет одинаковым для обеих категорий агрегатов. Сначала сита необходимо расположить стопкой в ​​порядке убывания. Затем отбирают пробу заполнителя и тщательно взвешивают перед добавлением на верхнее сито.Затем рабочие помещают сита в механический встряхиватель. По мере того, как эта машина перемешивает сита, более мелкие куски заполнителя будут постепенно продвигаться вниз по штабелю. Встряхивание также можно производить вручную, хотя это не всегда дает точные результаты.

После встряхивания необходимо взвесить заполнитель на каждом из сит. Эти веса, если сложить их вместе, должны быть равны общему весу перед помещением заполнителя в сита. Подрядчик также рассчитает совокупный процент заполнителя, остающегося на каждом сите различного размера.

Проектирование смесей с высоким модулем упругости

Когда в Чикаго будет завершено строительство нового здания Wanda Vista Towers, его высота будет 1140 футов, а его высота составит 95 этажей. Площадь здания будет составлять примерно 350 на 150 футов, на первых 11 этажах будут располагаться гостиницы, а на верхних этажах — кондоминиумы. Необычным аспектом конструкции является то, что размеры напольных плит меняются с каждым этажом, самая маленькая из которых составляет 82 квадратных фута, а самая большая — 92 фута. Кроме того, большинство колонн не будет выровнено от нижнего этажа к верхнему.Ядро конструкции — там, где лифты, аварийные лестницы и инженерные коммуникации ограждены бетонными стенами — будет спроектировано таким образом, чтобы обеспечить основную прочность конструкции и минимизировать колебания здания из-за ветра. Для бетонной смеси, используемой в ядре, модуль упругости (также называемый модулем Юнга или буквой «E» или «MOE») является более важным фактором, чем прочность на сжатие. Вот почему.

Что такое модуль упругости?

Инженеры все чаще определяют требования MOE к бетону для сверхвысоких зданий, опор мостов и других структурных объектов, где жесткость материала имеет центральное значение.Для этого типа бетона существует взаимосвязь между высокой MOE и высокой прочностью на сжатие, но жесткость или прогиб бетона — его сопротивление изгибу — более важны, чем его прочность на сжатие, мера твердости или хрупкости. Проще говоря, модуль упругости — это число, представляющее жесткость материала. В США это число измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi) или в тысячах фунтов на квадратный дюйм (ksi). ASTM определяет MOE как график изменения длины цилиндра, когда в цилиндр добавляется сжатие до 40 процентов.Например, если бетон MOE 7000 тысяч фунтов на квадратный дюйм укорачивает 1-дюймовый образец на 0,001 дюйма при приложении нагрузки 7000 фунтов на квадратный дюйм, а бетон на 3500 тысяч фунтов на квадратный дюйм укорачивает вдвое больше при сжатии 7000 фунтов на квадратный дюйм. Для сверхвысокого здания эта разница может вызвать резкое изменение силы ветра.

Влияние ингредиентов смеси

В качестве композитного материала все ингредиенты в бетоне влияют на его MOE, и задача создания смеси, отвечающей указанным требованиям, включает исследование материалов и испытания.Этот процесс часто начинается за год или более до фактического начала строительства.

Кевин Макдональд, президент Beton Consulting Engineers, Мендота-Хайтс, Миннесота, говорит, что крупный заполнитель в бетоне является важным первым соображением, потому что его MOE обычно выше, чем у цементного теста. «Дробленый известняк, хоть и в изобилии по всей стране, часто бывает слишком мягким, поэтому« ловушка », базальт или другая мелкозернистая магматическая порода является более обычным выбором». MOE ловушки породы может достигать 17 000–18 000 фунтов на квадратный дюйм, но также важен способ ее добычи.Иногда можно использовать гранит, состоящий из слюды, полевого шпата и кварца, если содержание слюды низкое. Железный заполнитель будет обладать необходимой прочностью, но он слишком плотный и тяжелый, поэтому конструкции придется значительно увеличить, чтобы выдерживать нагрузку, что, вероятно, сведет на нет преимущества повышенной жесткости. Какой бы выбор ни был сделан, камень для такого бетона всегда дробится.

MOE цементного теста и крупного заполнителя имеет решающее значение. Цементная паста должна присутствовать в правильном количестве, чтобы обеспечить надлежащее сцепление с заполнителями, и наряду с прочностью бетона на сжатие, правильное водоцементное соотношение становится критическим элементом.Другие ингредиенты в бетоне могут включать пуццоланы, такие как летучая зола, микрокремнезем, шлак и добавки, в том числе высокодисперсные восстановители воды (суперпластификаторы), добавки для изменения вязкости и компенсации усадки — все они могут играть важную роль.

Чтобы определить MOE для бетона, бетонные цилиндры размером шесть на 12 или четыре на восемь дюймов отливают и отверждают под водой в резервуаре для отверждения. Затем их помещают в ту же машину, которая используется для определения прочности на сжатие. К образцу прилагается сила, чтобы сжать его, изменяя его длину и заставляя цилиндр вздуться по своему диаметру.Это изменение длины и ширины измеряется и вводится в формулу для MOE вместе с приложенной силой.

Проектирование смеси

«Лучший бетон с высокой молекулярной массой тела — это смесь с наименьшим пространством между крупными и мелкими заполнителями», — говорит Макдональд. Часто называемый «хорошо отсортированным», вы начинаете с самого большого размера заполнителя, а затем добавляете нужное количество следующего меньшего размера, чтобы заполнить пустоты между более крупными камнями. Этот процесс «упаковки частиц» продолжается до мелких размеров заполнителей и может даже включать использование вторичных вяжущих материалов (SCM), таких как летучая зола, плита или микрокремнезем с различными размерами частиц.Цель состоит в том, чтобы использовать как можно меньше цемента для покрытия заполнителей и их связывания.

Эти смеси почти всегда перекачиваются, поэтому они должны иметь возможность протекать по трубопроводу и быть размещенными. Чтобы это произошло, Макдональд говорит, что рассчитывает оптимальное количество вяжущего материала и добавляет пять процентов дополнительной пасты, которая служит смазкой для бетона и облегчает его правильную укладку.

Центральные бетонные заводы — лучший способ дозировать такие смеси.

Тестирование для MOE

Лаборатория

для испытаний на наводнение, расположенная в Чикаго, штат Иллинойс, является одной из четырех аккредитованных испытательных компаний в районе Чикаго, которые проводят испытания MOE. Их главный инженер, Уолтер Флуд, говорит, что они проводили тесты для проекта Wanda Vista в течение последнего года. Протокол тестирования для тестирования MOE определен в ASTM C469.

Испытания начинаются с цилиндров диаметром четыре дюйма и длиной восемь дюймов, взятых из карьера, где производится предлагаемый агрегат, и испытанных для проекта.Иногда в горных породах обнаруживаются невидимые дефекты, поэтому тестируют несколько кернов. На основе этой информации строятся пробные смеси.

Flood сообщает, что большая часть выполняемых ими тестов MOE предназначена для производителей готовых смесей для разработки, но их также нанимают владельцы для проведения тестирования во время размещения в производстве. Пробные партии создаются и тестируются из образцов смесей, которые компании представляют им для тестирования. Эти партии создаются в лаборатории, разливаются в цилиндры и отверждаются.Затем выполняются испытания на прочность на сжатие и MOE. Один комплект цилиндров помещается в машину для испытания бетона на сжатие и испытывается на прочность на сжатие. Когда эта сила известна, другой цилиндр вынимается из емкости для отверждения и закрепляется в клетке штифтами на образце для измерения прогиба. Затем его помещают в ту же испытательную машину, нагружают до известной силы и записывают величину отклонения по длине цилиндра. Тест занимает всего около 15 минут, и Flood говорит, что они обычно запускают тесты через 28 дней и через 56 дней, хотя иногда подтверждаются свойства 90 и 180 дней.–MOE увеличивается со временем, но не так, как прочность на сжатие. Флад добавляет, что испытания MOE проводятся на цилиндрах размером четыре на восемь дюймов в основном из-за ограничений производительности при разрушении шестидюймовых образцов при давлении 15000 фунтов на квадратный дюйм. В настоящее время в сотрудничестве с ASTM проводятся испытания, чтобы определить, соответствуют ли результаты испытаний цилиндров размером 6 на 12 дюймов аналогичным данным.

В процессе принятия решения, какой микс лучше всего использовать для такого проекта, как Wanda Vista, можно протестировать несколько сотен миксов.

Flood говорит, что транспортировка и перекачка также являются важными вопросами. Поэтому самокрепляющиеся бетонные смеси (SCC) часто используются для сверхвысоких зданий, потому что перед укладкой их необходимо перекачивать на высоту тысячи или более футов. Требуются размеры разброса примерно 27 дюймов, и для этого используются добавки. Без добавок эти бетонные смеси будет сложно укладывать или сгребать лопатой.

Чего хочет Wanda Vista

Дэвид Филдс, старший директор компании Magnusson Klemencic Associates (MKA), Сиэтл, Вашингтон, является менеджером проекта Wanda Vista.Его фирма является зарегистрированным инженером и отвечает за определение конкретных требований к бетону. Он говорит, что их спецификация для бетона в основной конструкции составляет 12000 фунтов на квадратный дюйм с требованием минимального давления в 7000 фунтов на квадратный дюйм. «Все высотные здания попадают в этот диапазон. Повышение прочности бетона на 10 процентов может привести к увеличению стоимости готовой смеси на целых 100 процентов », — говорит он. Некоторые спецификации требуют минимальных значений, что означает, что MOE не может опускаться ниже целевого значения, поэтому MKA решила указать «средние значения», что означает, что случайная нагрузка на бетон может упасть ниже спецификации на целых 300 тысяч фунтов на квадратный дюйм без вреда для структура.