Аналитический расчет параметров кладки твердения при отрицательных температурах
Автор: Потехенченко Н.В.
Журнал: Теория и практика современной науки @modern-j
Рубрика: Основной раздел
Статья в выпуске: 4 (46), 2019 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена исследованию прочности кладки при отрицательных температурах. На основе экспериментальных данных выявлена зависимость набора прочности. На примере жилого кирпичного дома проведен вероятностный расчет трехпараметрической сетевой модели.
Кирпичная кладка, отрицательные температуры, противоморозные добавки, прочность кладки
Короткий адрес: https://sciup.org/140274451
IDR: 140274451
Текст научной статьи Аналитический расчет параметров кладки твердения при отрицательных температурах
На сегодняшний день изучение технологий строительства в зимнее время, новых приемов ведения кладки имеет ведущее направление. Исключение этапа "замораживания" стройки и контроля качества кладки, сокращение технологических простоев на твердение кладки в зимнее время позволит прогрессировать строительной индустрии.
История изучения методов введения зимней кладки берет свое начало в Руководстве 1913 г, разработанном инженерами Института Николая I, которое содержало методы возведения кладки с примесь соли в растворе. По мере развития науки стали исследоваться и внедряться методы замораживания, возведение в тепляках, возведения с применением противоморозных добавок.
«Технология строительного производства в зимних условиях» содержит существующие на тот момент методы производства работ по возведения кладки в зимнее время. В тоже время отражается возможность ускоренного набора прочности кладки при введении противоморозных добавках и использованного стационарного отопления или иного источника обогрева кладки внутри. Для расчета прочности кладки при пониженной температуры твердения авторами "Руководство по возведению в зимнее время стен кирпичных гражданских зданий высотой до 12 этажей безообгревным способом" предложен расчет прочности на типовом этаже с применением различных противоморозных добавок.
В.А.Титаев в своей работе "Определение механических характеристик зимней каменной кладки с противоморозными химическими добавками" опубликованной в издании «Исследование работы и совершенствование методов расчёта строительных конструкций", 2001 г, приводит расчетные данные необходимые для учета при определении параметров кладки для ППР. Коллектив ученых г. Уфа в 2012 году внедряет изобретение «Способ возведения кирпичных стен многоэтажного жилого здания в зимних условиях», основанного на комплексном применений противоморозных добавок при возведении кирпичных стен и ведении параллельного потока монтажа локального отопления, на примере 20-ти этажного кирпичного дома.
Таким образом, накопленные знания на сегодня, позволяют аналитически определить прочность кладки с учетом влияния отрицательных температур. Изучение влияния обогрева поверхности кирпичных стен на прочность при возведении кладочных процессов в зимнее время, описание математической модели набора прочности позволит накопить знания, получить достоверные данные.
Исследование вопроса набора прочности при пониженных температурах основывается на проведении эксперимента. Для корректного определения необходимо получить экспериментальные значения набора прочности кладки с применением противоморозных добавках при действии постоянной отрицательной температуры. Исследование проводилось в соответствии с ГОСТ 32047-2012 Кладка каменная. Метод испытания на сжатие. Образцы набирали прочность при действии постоянной отрицательной температуры, каждый день проверялась прочность образца. По истечению 12 дней образцы поместились в теплое помещение с постоянной температурой внутреннего воздуха. Параметры воздуха контролировались приборами.
Для прослеживания изменения параметров кладки при твердении и во времени необходимо создать модель стеновой конструкции в программе, проследить степень прогрева для требуемой температуры. Для исследований применялась программа, предусматривающие расчеты теплопередачи. Тип задачи: нестационарная теплопередача. Интегрирование по времени обозначена до 3 х суток, шаг выбран автоматически программой. Параметры кладка заданы в соответствии со значениями теплопроводности нелинейного материала. Результата расчета представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Решение задачи теплопередачи стеновой конструкции
В работе [3] предложена зависимость для определения прочности раствора каменной кладки с химическими добавками при отрицательных температурах. В этом выражении форма функции набора прочности принята аналогичной, но с добавлением члена отвечающего за изменение интенсивности набора прочности раствором в зависимости от температуры, при которой твердел раствор
R = a • е ( t ) a = 09 T • e /50 • R™
2t t 14 + T 2,28
Аналитическое описание набора прочности кладки при введении химических добавок и локального отопления будет иметь вид
R(t) = R 28 • a • е ( t) a • y(t)
Исходными данными для вычисления зависимости «y» служат данные эксперимента. В результате сравнения значений прочности кладки, рассчитанных по выражению (1) и экспериментально сделаны следующие выводы:
-
- коэффициент коллинеарности равен 0,99, что говорит о высокой линейной связи параметров;
-
- имитационное моделирование подтверждено экспериментальными значениями, значения прочности экспериментальные превышают расчетные по выражению (1) по истечении 3-х дней ввода образца в тепло;
-
- зависимость прочности кладки от внутреннего обогрева определяется полиномиальной зависимостью, которая отражается на графике. Аппроксимация числового ряда составляет 1
Сетевая модель возведения на противоморозных добавках и локального отопления выполнена на примере 6-ти этажного кирпичного дома.
Полученные экспериментальные данные дают возможность рассчитать вероятностные характеристики сетевой трехпараметрической модели. Ожидаемое время - 129 дней с вероятностью 77%. Гарантированный интервал 129±8 дней с вероятностью 0,997. Максимально возможный срок выполнения проекта в период 123 - 135 дн.
Полученная зависимость позволят получить уточненные значения прочности кладки при возведении методом локального обогрева и химических добавок, что дает возможность контролировать процесс набора при различной температуре наружного воздуха зимой, предусмотреть проектирование ведения кладки в зимнее время, тем самым не приостанавливая строительную деятельность, и конечно, исключать технологические простои.
Список литературы Аналитический расчет параметров кладки твердения при отрицательных температурах
- Руководство по возведению в зимнее время стен кирпичных гражданских зданий высотой до 12 этажей безобогревным способом//Сиб.зон. н. - и. и проектный ин-т топового и эксперим. проектирования жилых и обществ. зданий ГОС-ГРАЖДАНСТРОЯ. - М.:Стройиздат, 1979 - 39 с.
- СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции // Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко) - институт ОАО «НИЦ «Строительство». - Минрегион России, 2012. - 60.
- Титаев В.А. Определение механических характеристик зимней каменной кладки с противоморозными химическими добавками// Исследование работы и совершенствование методов расчёта строительных конструкций зданий и сооружений: Межвуз. сб. науч. тр./ Под ред. В.А. Титаева. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. - с.29.