С.А.ХОЛМИРЗАЕВ, инж. (Наманганский инженерно-педагогический ин-т), Температурные изменения в керамзитобетонных колоннах в условиях сухого жаркого климата
Для конструкций, работающих в естественных климатических условиях, необходим правильный учет изменений температуры по сечению конструкций с течением времени. С целью изучения данного вопроса были изготовлены железобетонные колонны из керамзитобетона сечением 160x300 мм и высотой 1000 мм. Колонны ориентированы растянутой зоной, сжатой зоной и боковой стороной на юг.
Температуру керамзитобетона в колоннах замеряли при помощи хромель-копелевых термопар, присоединенных к переносному потенциометру типа ПП-63. Высокая точность прибора позволяла фиксировать температуру до 1- 2°С. Подключение термопар осуществлялось посредством двухполосного переключателя. Холодные спаи термопар помещались в тающий лед для того, чтобы начало отсчета температур совпало с 0°С (рис.1) влажностных условий среды, является период с 14 до 24 часов.
Термопары показывали приращение температуры в бетоне и арматуре по сравнению с температурой холодного спая. Каждая термопара пронумеровывалась и тарировалась в отдельности. Температуру керамзитобетона измеряли на уровне 1/2 и 1/4 высоты колонны. Измерения велись в течение 1,5 лет. В первые 30 сут. а также в летний период температуры замеряли ежедневно три раза в сутки (6, 15 и 21 ч). Дальнейшие измерения производились один раз в сутки (в 15 ч). со все возрастающими интервалами (но не реже двух раз в месяц).
Наблюдения за кинетикой изменения температуры керамзитобетона в железобетонном элементе показали, что при температуре внешней среды 40°С температура керамзитобетона под воздействием солнечной радиации доходит до 45°С при минимальной влажности воздуха 20%. С повышением температуры воздуха линейно повышается температура на поверхности элемента, обращенной в солнечную сторону.
Начиная с 11-12 часов температура воздуха повышается быстрее, а температура керамзитобетона в сечении отстает от температуры воздуха на 1-2°С. На обращенной к Солнцу поверхности элемента керамзитобетон нагревается быстрее, чем на теневой поверхности. В 14 часов эта разница составляет 2-3°С за счет солнечной радиации. Максимально зафиксированная температура
В осенний период также наиболее нагретой оказывается поверхность элемента, обращенная в сторону Солнца, что можно объяснить низким его горизонтом в этот период. В течение суток днем с 9 до 14 часов температура поднимается от 17 до 27°С, и перепад температуры составляет 10°С. Ночью с 21 до 9 часов утра температура керамзитобетона снижается с 21 до 17°С, при этом перепад составляет 4°С. Таким образом, в течение суток наиболее неблагоприятным временем для работы железобетонных элементов в условиях сухого жаркого климата, с точки зрения влияния температурного режима.
По данным опытов можно отметить, что от повышения температуры железобетонный элемент удлиняется на некоторую величину, которая меньше, чем удлинения арматуры. Деформации железобетонного элемента в таких условиях близки к деформациям бетона. Удлинение оси колонны от нагревания до расчетной температуры наружного воздуха определяют, как для бетонного элемента, соответственно по формуле
Закономерность изменения температуры воздуха в условиях сухого жаркого климата за период наблюдений совпадает с закономерностью изменения среднемесячной температуры воздуха по СНиП 2.01.07-85.
Изменение температуры керамзитобетона следует за изменением температуры среды и носит синусоидальный характер. Наибольшая температура керамзитобетона в железобетонном элементе наблюдается в летний период, а в течение суток в период от 15 до 18 часов, а наименьшая температура — с 22 до 6 часов. Для сжатых железобетонных элементов естественного твердения в условиях сухого жаркого климата температура на поверхностях керамзитобетона, обращенных к Солнцу, летом доходила до 45°С, а зимой опускалась до -4°С. Температура на поверхностях, подверженных воздействию прямой солнечной радиации, превышала температуру воздуха на 10-12°С, в то время как температура керамзитобетона теневой стороны превышала температуру воздуха не более чем на 6°С.
В условиях сухого жаркого климата железобетонные элементы нагреваются неравномерно. Под влиянием колебания температуры воздуха и интенсивности солнечной радиации температурное поле конструкций непрерывно изменяется во времени и является нестационарным. Распределение температуры по сечению элемента в любой момент времени нелинейно. Для практических расчетов перепад температуры по высоте сечения элемента можно считать по линейному закону. Линейное распределение температуры принимают для наиболее жаркого и холодного месяцев.
Бетон и железобетон, 2001 №2