Trang chủ | Đào tạo | Thư viện | Tuyển sinh | Sinh viên
Trang Chủ Đăng Kí Hỏi/Đáp Thành Viên Lịch Tìm Kiếm Bài Trong Ngày Đánh Dấu Đã Đọc

Quay Lại   Diễn đàn Sinh viên > Khoa chuyên ngành > Khoa Công Trình > Tài liệu - Giáo trình
Ký danh
Mật khẩu

Gởi Chủ Ðề Mới  Gửi trả lời
 
Công Cụ Xếp Bài
Cũ 19-08-2009, 08:19 PM   #1
Hồ sơ Cá nhân
BuiThiThuyDuyen
Thành viên mới gia nhập
 
Avatar của BuiThiThuyDuyen
 
Thành viên thứ: 10000166
Nhóm: 2
Gia nhập: May 2009
Nơi cư ngụ: Tp.HCM Việt Nam
Tên Thật: K12D2
Công việc: Khoa Công Trình
Sở thích: dulich
Nơi ở: Tp.HCM Việt Nam
Tiểu sử: Congtrinhthuy
Bài viết: 9
Cảm ơn: 0
Được cảm ơn 9 lần trong 5 bài viết
HP: 0 / 21
MP: 3 / 343
EXP: 86%
Dấu hiệu đồng ý Giải pháp hạn chế ứng suất nhiệt khi đổ bê tông khối tích lớn

Bài này vô tình tìm được trên Internet, gửi đến các bạn tham khảo.(Nguồn tin: T/C Sài Gòn đầu tư & xây dựng, số 5/2007)
Giải pháp hạn chế ứng suất nhiệt khi đổ bê tông khối tích lớn
1. Đặt vấn đề
Về mùa hè ở các tỉnh phía Bắc nhiệt độ không khí ngoài trời trên 32oC chiếm khoảng 800giờ/ năm. Vào khoảng thời gian nói trên khi đổ bê tông có khối tích lớn từ 1000 đến 2000m3, trong giai đoạn đầu nếu không có giải pháp làm mát thì nhiệt độ ở vùng trung tâm có thể lên tới 70 - 80oC do nhiệt độ thừa của quá trình nhiệt thủy hóa xi măng. Hiện tượng này gây ra ứng suất nhiệt có thể dẫn đến sự suy giảm chất lượng bê tông do ảnh hưởng của những lỗ rỗng, vết nứt tạo nên trong quá trình đóng rắn bê tông. Để khắc phục hiện tượng trên, có thể hạ nhiệt độ bê tông tươi bằng cách dùng nước lạnh từ 2-7oC làm mát đá dăm và trộn bê tông.

2. Tính toán nhiệt thủy hóa xi măng
Nhiệt lượng nhả ra trong quá trình thủy hóa xi măng Qx là nguyên nhân làm tăng nhiệt độ khối bê tông trong khoảng thời gian 72 giờ đầu.
Nhiệt lượng Qx do Gx kg xi măng thủy hóa được xác định theo công thức:
Qx = qx.Gx (kCal)
Trong đó: qx – nhiệt lượng thủy hóa của một kg xi măng xác định như sau:
Qx = 0.0023.qXM28.TBT.τ.(N/X)0.44(kCal/kg)
qXM28 – (kCal/kg): nhiệt lượng do xi măng tỏa ra trong 28 ngày tuổi.
tBT - (oC): nhiệt độ trung bình của bê tông trong quá trình đóng rắn
τ – (h) – khoảng thời gian đóng rắn.
N/X – (kg/kg): tỷ lệ nước và xi măng.
Khi thành phần khoáng của xi măng thay đổi thì nhiệt lượng thủy hóa qXM28 cũng thay đổi và được xác định theo công thức:
qXM28 – thay đổi không nhiều theo thành phần khoáng của xi măng vì vậy có thể lấy giá trị qXM28 = 100kCal/kg đối với xi măng Portland M300 khi đóng rắn ở điều kiện tự nhiên t=20 ± 5oC và độ ẩm > 95%.
Ví dụ: nhiệt thủy hóa xi măng cho 1m3 bê tông M300 sử dụng 340kg xi măng có nhiệt độ 50oC, nhiệt độ bê trong khối bê tông sau 1 h là 42oC, áp dụng công thức:
qx = 0.0023.100.(50+42)/2.1.(200/340)0.44 = 8,36 (kCal/kg).
Qx = 8,36.340 = 2842,4 (kCal/m3h).
Nhiệt thủy hóa xi măng Qx sẽ làm tăng nhiệt độ không đồng đều trong khối bê tông tạo nên Gradient nhiệt độ và sự dãn nở nhiệt thể tích được tính theo công thức:
VT+DT = VT ( 1+3χ. t)
VT-(m3): thể tích khối bê tông ở nhiệt đô t
Vt+ t – (m3): thể tích khối bê tông ở nhiệt độ t + t
Dt-(K): độ tăng nhiệt độ;
a-(1/K): hệ số dãn nở nhiệt khối bê tông:
χ = 1,1.10-5-1,2.10-5
Ví dụ khi nhiệt độ tăng 40K thì thể tích khối bê tông 90m3 sẽ tăng 12,42%. Do sự dãn nở thể tích không đồng đều sẽ tạo nên vết nứt hoặc sự biến dạng khối bê tông.
3. Ví dụ tính toán khi đổ bê tông khối tích lớn
3.1. Điều kiện tính toán
Nhiệt độ không khí: tkk = 32 (oC)
Tốc độ không khí : v= 2(m/s)
Kích thước cấu kiện bê tông: (a x b x h) = (6000 x 6000 x 2500)mm
Vật liệu cho 1 m3 bê tông: xi măng 340kg, cát 800kg, đá 1240kg, nước 20kg.
Khối lượng riêng bê tông: pBT = 2380 (kg/m3).
Nhiệt dung riêng của các vật liệu khô: CVLK = 0,2 (kCal/kg.K).
Nhiệt độ của vật liệu khô : tVLK = 32 (oC)
Nhiệt độ nước: tn = 30(oC)
Hệ số dẫn nhiệt bê tông: χBT = 1,75 (kCal/m.h.k)
Nhiệt dung riêng bê tông: CBT = 0,22 (kCal/kg.k)
Hệ số trao đổi nhiệt trong không khí: χ = 14,3 (kCal/m2.h.k)
Ghi chú: (oC) – Nhiệt độ bách phân
(K) – Độ chênh nhiệt độ t = t2 – t1
3.2 Tính tỏa nhiệt của khối bê tông
Nếu giả thiết nhiệt độ bề mặt khối bê tông tBT = 37oC thì nhiệt truyền vào môi trường do dẫn nhiệt và đối lưu của khối bê tông sẽ tính theo công thức:
QTN = QĐL + QDN
QĐL = {a.b+2a.h+2.b.h}χ. (tBT - tkk)
= (6x6+2x6x2,5+2x6x2,5)x14,3x(37-32) = 6864 (kCal/h)
QDN = a.b.(tBT-tVLK).χBT/d
= 6x6x(37 32)x1.75/0,2=1575 (kCal/h)
QTN = 6864 + 1575 = 8439 (kCal/h)
3.3 Cân bằng nhiệt trong khối bê tông
Trong mực 2 đã tính toán nhiệt thuỷ hoá xi măng: Qx = 2842,4 x90 = 255816 (kCal/h)
Trong 1 giờ thì tổng lượng nhiệt sinh ra trong khối bê tông là:
QT = (Qx- QTN) = 255816 – 8439) = 247377 (kCal/h)
Nếu không có giải pháp làm mát thì lượng nhiệt này sẽ làm tăng nhiệt độ toàn khối bê tông sau 1 h là:
t = QT/(CBT. VVT.rBT)
= 247377/(0,22.90.2380)=5.3 (K/h)
Do hệ số dẫn nhiệt của bê tông thấp: 1,75 (kCal/m.h.K) nên nhiệt thuỷ hoá xi măng ở phần giữa khối bê tông khó có thể dẫn đến bề mặt khối bê tông để truyền vào môi trường, vì vậy với độ tăng nhiệt độ 5,2K/h có thể làm nhiệt độ ở giữa khối bê tông lên tới 70-80oC sau 5-6 h.
3.4. Giải pháp hạ nhiệt độ bê tông tươi
Để giảm biến thiên nhiệt độ trong khối bê tông (gradient nhiệt độ - K/m) là một nguyên nhân làm giảm chất lượng bê tông chúng ta có thể sử dụng các biện pháp sau:
Gia nhiệt bề mặt bê tông bằng cách tưới nước nóng;
Sử dụng hệ thống ống nước làm mát trong khối bê tông;
Sử dụng nước lạnh 7oC để hạ nhiệt độ đá dăm xuống dưới 25oC;
Sử dụng nước lạnh 4oC để trộn bê tông.
Trong các giải pháp trên, việc gia nhiệt bằng nước nóng và dùng ống nước làm mát chỉ có thể áp dụng đối với khối bê tông vừa và nhỏ do những khó khăn về mặt kỹ thuật. Giải pháp sử dụng nước lạnh để trộn bê tông tươi và làm mát đá dăm là có ý nghĩa thực tiễn nhất, phù hợp với đặc tính dẫn nhiệt kém của bê tông và kỹ thuật sản xuất nước lạnh hiện nay.
3.5. Tính toán nhiệt độ bê tông sau khi trộn có sử dụng nước lạnh
Đá dăm có khối lượng riêng lớn và chiếm trên 50% trọng lượng khối bê tông, vì vậy khi hạ nhiẹt độ đá dăm khoảng 8-10K mới có thể hạ thấp nhiệt độ bê tông tươi xuống dưới 28oC.
Phương trình cân bằng nhiệt xác định nhiệt độ bê tông sau khi trộn:
MXMCXM(tXM – tBT) + MCCC(tc – tBT) + MNCCNC(tN- tBT)
= (MNĐCN+MĐCĐ)(tBT- tĐ) + MN CN (tBT – tNL)
tBT - Nhiệt độ bê tông sau khi trộn
MXM CXM tXM : khối lượng , nhiệt dung riêng, nhiệt độ xi măng.
MC CC tc : Khối lượng, nhiệt dung riêng, nhiẹt độ nước trong đá.
MN CN tNL: Khối lượng, nhiệt dung riêng, nhiệt độ nước lạnh trộn bê tông.
Từ đó có thể tính được nhiệt độ bê tông sau khi trộn có sử dụng nước lạnh để hạ nhiệt độ đá dăm và để trộn bê tông tBT = 23,5oC.
Trong quá trình vận chuỷen bê tông đến nơi độ nhiệt độ bê tông có thể tăng lên khoảng 2-4K do đó nhiẹt độ bê tông khi đổ sẽ là 26-27oC.
Sau khi đổ, nhiệt độ khối bê tông tiếp tục tăng trong khoảng 72h đầu do nhiệt thuỷ hoá xi măng với tốc độ khoảng 5,2K/h, nhưng sau đó sẽ giảm dần do nhiệt thuỷ hoá xi măng giảm va trao đổi nhiệt giữa khối bê tông với môi trường tăng.
4. Sơ đồ cung cấp nước lạnh cho quá trình đổ bê tông khối tích lớn
Tổng năng suất lạnh Q0 cần thiết cho trạm trộn bê tông bao gồm: Năng suất lạnh cho nước làm mát đá dăm và nước lạnh trộn bê tông.
Q0 = (axbxh) {(MNĐCN + MĐCĐ)+ MN CN (tN – tNL)}
Q0 = 566640kcal/h
Nếu tính tổn thất 5% có thể chọn thiết bị như sau:
02 máy lạnh;
Công suất lạnh: 300.000kCal/h
Công suất điện: 80kW
Lưu lượng nước lạnh: 60m3/h (khi độ chênh lệch nhiệt độ t=5K)
01 bơm nước lạnh: 60m3/h 7,5kW
02 bơm nước giải nhiẹt: 78m3/h 7,5kW
01 bơm nước lạnh trộn bê tông 12m3/h 1,5 kW
01 bơm nước tuần hoàn làm mắt đá 15m3/h 1,5kW.
02 tháp giải nhiệt:
Công suất giải nhiệt : 390000 kCal/h
Công suất điện: 2,25KW
Tổng tiêu thụ điện trong 1h là P = {2 x (80+7.5+2.25+1.5)+7.5} x 1h = 190 kWh.
Chi phí chạy hệ thống cấp nước lạnh cho trạm trộn bê tông vào khoảng 3300 VNĐ/m3 bê tông.
5. Kết luận
Khi đổ bê tông khối tích lớn thì vấn đề làm giảm Gradient nhiệt độ trong khối bê tông là rất cần thiết. Để thu nhiệt sinh ra trong quá trình nhiệt thuỷ hoá xi măng có thể sử dụng nước lạnh 4oC để làm mát đá dăm và trộn bê tông. Đây là vấn đề khó khăn về mặt kỹ thuật do những nguyên nhân sau:
Lượng nước lạnh bị hạn chế theo tỷ lệ cấp phối bê tông.
Nhiệt độ nước lạnh bị hạn chế do nước đóng băng ở 0oC;
Hệ số dẫn nhiệt của bê tông thấp ( αBT = 1.75 kCal/mhK)
Nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của bê tông khá lớn nên phí tổn nhiều công suất lạnh để hạ nhiệt của toàn bộ khối bê tông.
Trong sơ đồ hê thống cấp nước lạnh cần có đường ống bypass và bình nước lạnh 20m3 có thể hạ nhiệt độ nước tự nhiên xuống 4oC. Với hệ thống cung cấp nước lạnh đã trình bày có thể hạ nhiệt độ bê tông sau khi trộn xuống <28oC. Nhiệt lượng trong quá trình thuỷ hoá xi măng sẽ tiếp tục làm nhiệt độ khối bê tông tăng lên khoảng 50oC trong thời gian 4 - 6h.
Trong quá trình thi công cần theo dõi gradient nhiệt độ trong khối bê tông Nếu độ chênh nhiệt độ trong và ngoài khối bê tông quá lớn thì phải điều chỉnh tiến độ và biện pháp thi công để gradient nhiệt độ khối bê tông không vượt quá giá trị cho phép.
TS. Lê Nguyên Minh - Trường Đại học Xây dựng
BuiThiThuyDuyen không trực tuyến   Trả lời ngay kèm theo trích dẫn này
Có Thành viên gửi lời cảm ơn đến BuiThiThuyDuyen cho bài viết hữu ích này:
biencanthangbay_1987 (13-09-2009), huyhoang87 (13-11-2010), ngocbinh_hero (03-09-2009)
Gởi Chủ Ðề Mới  Gửi trả lời


(Hiện tất cả Thành viên đã đọc bài này từ 17-10-2014, 09:58 AM (Đặt) (Xóa)
Không có tên nào để hiển thị.
Công Cụ
Xếp Bài

Quyền Hạn Của Bạn
Bạn không thể gửi bài mới.
Bạn không thể đăng bài trả lời.
Bạn không thể gửi file đính kèm.
Bạn không thể chỉnh sửa bài viết.

BB code is Mở
Mặt cảm xúc đang Mở
Mã [IMG] đang Mở
Mã HTML đang Tắt

Chuyển đến

Diễn đàn Sinh viên - Trường ĐH GTVT Tp.HCM
:: Trang chủ :: Giới thiệu :: Thư điện tử :: Liên hệ :: Developed by: Trường Đại học GTVT Tp.Hồ Chí Minh.