Module de surface de béton: définition, exemples de calcul.

Quel est ce paramètre - module de surface? Nous devons nous familiariser avec un nouveau concept et explorer des moyens de calculer ses valeurs pour des structures réelles. De plus, nous aborderons les principes fondamentaux du bétonnage hivernal et l'influence du module de surface sur les méthodes de travail utilisées dans ce processus.

C'est quoi

La définition

Le temps idéal pour le travail concret à l'extérieur est une saison chaude. Hélas, il n'est pas toujours possible d'attendre le printemps: dans certains cas, la construction monolithique est réalisée à des températures négatives.

De plus, dans certaines régions du pays, la saison chaude est tout simplement trop courte. À Yakutsk, par exemple, la température moyenne mensuelle au-dessus de zéro n’est que de cinq mois par an.

Lors du bétonnage dans le gel, le problème principal est de concrétiser pour gagner en résistance avant que ne commence la cristallisation de l'eau. Les principales méthodes de sa solution sont réduites à l'isolation thermique du coffrage ou au chauffage du mélange posé. Dans ce cas, le choix d'une solution particulière dépend principalement de la vitesse de refroidissement du moule avec le béton.

La vitesse à laquelle une structure particulière perd de la chaleur est déterminée par le rapport de la surface de sa surface refroidie au volume.

Module de surface бетонной конструкции - это, собственно, и есть отношение ее охлаждаемой площади к внутреннему объему. Формула модуля поверхности бетона предельно проста: Мп = S/V, где Мп - модуль поверхности; S - площадь поверхности конструкции, контактирующая с холодным воздухом, грунтом или охлажденными ниже нуля прочими элементами конструкции; V - полный объем монолита.

Etant donné que dans le numérateur de la formule, la valeur est indiquée en mètres carrés (m2) et dans le dénominateur - en cube (m3), le paramètre souhaité sera mesuré en unités étranges, décrites par 1 / m ou m ^ -1.

Un point important: étant donné que le processus de résistance du béton cesse pratiquement lorsqu'il est refroidi à 0 degré (température de cristallisation de l'eau), seules les parties de la surface du monolithe qui sont en contact avec de l'air plus froid sont considérées comme refroidies.

Exemples de calcul

Calculons le paramètre qui nous intéresse pour une fondation de dalle de 6 x 10 m et d'une épaisseur de 0,25 m, posée à une température ambiante négative sur un sol dégelé.

1. Il est évident que toutes les surfaces de la dalle refroidiront sauf le fond: car il est en contact avec le sol, qui a une température supérieure à zéro. Nous plions leurs surfaces: (6 x 0,25) x 2 + (10 x 0,25) x 2 + 6 x 10 = 3 + 5 + 60 = 68 m2.
2. Calculer le volume de la plaque. Il est égal, comme nous le rappelons du cours de géométrie scolaire, au produit des côtés d'un parallélépipède rectangulaire: 10 x 6 x 0,25 = 15 m3.
3. Calculer le module de surface: 68 m2 / 15 m3 = 4,5 (3) 1 / m.

En pratique, les calculs de poutres, de cylindres avec des transitions de diamètres et d'autres structures peuvent être assez compliqués et prendre beaucoup de temps. Comme tout le monde, les constructeurs ont tendance à simplifier leur vie chaque fois que cela est possible. À cette fin, il existe plusieurs formules de calcul simplifiées pour les principaux éléments structurels.

Que faire avec

Nous avons donc appris à calculer un certain paramètre qui affecte le taux de refroidissement de la matrice par temps froid. Et comment l'appliquer en construction réelle?

Taux de chauffage et de refroidissement

Puisqu'il est impossible de chauffer ou de refroidir simultanément le béton dans tout le volume de la structure, toute modification des conditions de vol entraînera, bon gré mal gré, l'apparition d'un delta de température entre le noyau et la surface.

Attention: ce delta sera le plus grand, plus la structure sera massive. Autrement dit, plus le rapport surface / volume est faible.

Une augmentation de la différence de température entre le noyau et la surface entraînera inévitablement une augmentation des contraintes internes dans le matériau; Puisque nous parlons de béton qui n’a pas gagné en résistance, les fissures ne sont pas seulement possibles, c’est garanti.

Sortie Cela revient au maximum à ralentir le changement de température de la surface de la matrice.

La stabilité en température pendant le refroidissement est généralement assurée par l'isolation thermique du monolithe en béton; lorsqu'il est chauffé - câble d'alimentation réglable pour pistolet à béton ou à chaleur.

Choisir un moyen de maintenir la température

Cette utilisation de la valeur obtenue du module de la surface est directement liée au calcul du taux de chauffage / refroidissement: sur la base du calcul effectué, la méthode de stabilisation de la température à un ensemble de résistance du béton est choisie.

Pour un module de surface non supérieur à 6, la méthode dite thermos est suffisante. La forme est simplement isolée thermiquement et qualitativement, ce qui réduit considérablement le transfert de chaleur.

De plus, au cours du processus d'hydratation (réactions chimiques du ciment Portland avec de l'eau), une quantité de chaleur plutôt importante est libérée, ce qui contribue à l'auto-échauffement du mélange.

Pour des PM compris entre 6 et 10 1 / m, plusieurs solutions sont possibles:

• Le mélange est chauffé avant la pose sous la forme. Dans ce cas, avec une bonne isolation, la période de refroidissement jusqu'à une température critique (0 degré) augmente; de plus, le béton chaud s'empare et gagne en résistance beaucoup plus rapidement.

• Des additifs sont ajoutés au mélange pour accélérer son durcissement. En option, on utilise des ciments Portland de haut grade à durcissement rapide, qui, outre le durcissement accéléré, sont utiles car, lors du processus d'hydratation, ils dégagent plus de chaleur.
• Une approche alternative consiste à réduire la température de cristallisation de l'eau dans un mélange de béton en cours de solidification. Grâce aux additifs correspondants, le durcissement se poursuit à basse température.

Utile: il convient de mettre en garde contre l'utilisation de solution saline à cette fin. Leur prix est vraiment inférieur à celui des additifs synthétiques spécialisés; cependant, il est nivelé par une teneur en sel élevée (à partir de 5%) dans l'eau du mélange. Dans le même temps, une teneur élevée en sel réduit la résistance finale du béton et contribue à la corrosion accélérée des armatures.

Enfin, pour un module de surface supérieur à 10, la seule solution judicieuse consiste à chauffer le béton avec un câble chauffant ou des pistolets thermiques jusqu'à un certain pourcentage de résistance nominale. La valeur de la résistance minimale avant la congélation dépend de la classe de béton et de la zone d’opération du monolithe; Des instructions complètes sur la sélection des valeurs figurent dans le SNiP 3.03.01-87.

Mise au rebut

Après un ensemble de résistance minimale requise et de stabilisation de la température du monolithe, le coffrage est retiré et l'isolant est retiré. Comme cela se produit à des températures négatives, le delta entre la surface du béton et l'air environnant est également important et est également lié au module de surface.

• Avec MP, compris entre 2 et 5, et le coefficient de ferraillage (rapport de la section totale du ferraillage à la section du monolithe) à 1%, le delta de température maximal admissible est de 20 ° C.
• Avec un taux de renforcement de 1 à 3%, le delta de température maximal est de 30 degrés.
• Avec un taux de renforcement supérieur à 3%, l'air peut être 40 degrés plus froid que le béton.
• Avec un module de surface supérieur à 5 1 / m, les chutes de température maximales admissibles pour différents facteurs de renforcement sont respectivement de 30, 40 et 50 degrés.

Traitement du béton d'hiver

Si, après un ensemble de résistance maximale, le béton d'hiver et les monolithes fabriqués à partir de béton non préparé d'humidité normale sont traités de manière assez conventionnelle, la perforation et le dispositif des ouvertures dans le monolithe ont leurs spécificités avant de gagner en résistance.

En termes simples, ne pas gagner en force et le béton gelé ne doit pas être écrasé avec un marteau perforateur ou un perforateur. Dans ce cas, l'apparition de fissures.

La meilleure façon de créer des ouvertures est de former le coffrage pour elles, même au stade de la coulée du monolithe. Entre autres choses, dans ce cas, il est possible d'ancrer complètement les bords du renforcement aux bords de l'ouverture. Lorsque cela n'est pas possible et que l'ouverture devra être découpée sur place, une armature ondulée est utilisée: la rainure sur sa surface sert elle-même d'ancre à la tige.

C'est utile: pour arranger un trou (par exemple, souffler de l'air ou entrer des communications dans une fondation en bande), il suffit de poser un tuyau en amiante-ciment ou en plastique de diamètre approprié dans le coffrage.

Pour le traitement proprement dit, où il est impossible de s'en passer, les outils diamantés sont préférables. Le forage au diamant de trous dans le béton ne nécessite pas l'utilisation d'un mode de percussion; en conséquence, la probabilité de fissures et de copeaux est moindre. La coupe du béton armé avec des cercles de diamant laisse les bords de la coupe parfaitement lisses et, ce qui est très pratique, ne nécessite pas de changement de la molette de coupe lors de la coupe des armatures.

Concept associé

Une simple chaîne associative nous obligera à aborder un autre concept lié aux structures en béton. C'est ce qu'on appelle le module de Young pour le béton (c'est aussi le module élastique ou module de déformation).

La valeur du module est déterminée expérimentalement, en fonction des résultats du test de l'échantillon, mesurée en pascals (le plus souvent, en tenant compte des valeurs élevées, en mégapascals) et est représentée par le symbole E.

En termes simples, ce paramètre décrit la capacité d'un matériau à se déformer brièvement sous des charges importantes sans dommage irréversible à la structure interne. Plus facile encore? S'il vous plaît: plus le module d'élasticité est élevé, moins il est probable que lorsque vous frappez avec une masse, un morceau de béton se détache de la fondation.

Après une telle détermination, il est logique de supposer que le module d'élasticité (ou déformation) est associé à la résistance à la compression et, par conséquent, à la marque (classe) du matériau.

En effet, la dépendance est presque linéaire.

• Pour le béton lourd de classe de durcissement naturel B10, le module de déformation est égal à 18 MPa.
• La classe B15 correspond à une valeur de 23 MPa.
• B20 - 27 MPa.
• Le module de déformation du béton B25 est de 30 MPa.
• Classe B40 - 36 MPa.

Conclusion

Nous espérons qu'ils n'ont pas fatigué le lecteur d'une profusion de définitions ennuyeuses et de chiffres secs. Comme d’habitude, vous trouverez des informations thématiques supplémentaires dans la vidéo ci-jointe. Des succès!