Termika betonów hydrotechnicznych

Przy tego rodzaju rozmiarach bloków i tempie ich betonowania zaczyna odgrywać ogromną rolę termika procesów chemicznych, zachodzących przy wiązaniu i twardnieniu betonu (program uprawnienia budowlane na komputer). Jak wiadomo, reakcja rozpuszczania cementu w wodzie jest reakcją egzotermiczną, przy czym ilość ciepła wydzielonego w ciągu 3 pierwszych dni przebiegu reakcji wynosi dla normalnych cementów portlandzkich ok. 70 kcal/kg.

W konstrukcjach żelbetowych oraz w niewielkich masywach betonowych o niedużych przekrojach stosunek powierzchni zewnętrznych do objętości jest na tyle wielki, że chłodzenie przebiega bardzo szybko, zaś cement o wysokiej kaloryczności Q jest szczególnie ceniony, gdyż zapewnia szybszy przyrost wytrzymałości betonu, a więc i możliwość wcześniejszego rozdeskowania, oraz poprawia warunki wiązania i tężenia betonu w temperaturach bliskich 0°C w okresach chłodów i sporadycznych przymrozków (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
W wielkich masywach betonowych sytuacja przedstawia się zupełnie inaczej, gdyż stosunek powierzchni chłodzonej do kubatury betonu jest wielokrotnie mniejszy, wobec czego oddawanie ciepła do atmosfery odbywa się powoli, zaś maksymalne przyrosty temperatur we wnętrzu bloków osiągają wartości niewiele mniejsze od wyliczonych z wzorów.

Trzeba wyjaśnić, że badania były prowadzone na wolnostojącej ścianie betonowej o grubości 2 m chłodzonej obustronnie powietrzem, a więc w warunkach nieco korzystniejszych, bowiem stosunek powierzchni chłodzącej do kubatury betonu wynosił 1 m2/m3; zaś w typowych blokach budownictwa wodnego spada on nierzadko do wartości 0,74-0,6 mVm3. Ponadto trzeba zwrócić uwagę, że najniższy przyrost temperatury zaobserwowano w betonie na cemencie hutniczym Hoesch (poz. D), co wynika oczywiście z niższej kaloryczności tych cementów w porównaniu ze zwykłym cementem portlandzkim (uprawnienia budowlane).
Wreszcie warto podkreślić, że maksymalny przyrost temperatury obserwowano po 2-3 dobach od momentu ułożenia masy betonowej, potem zaś następował jej spadek, zaś wyrównanie temperatury do temperatury otaczającego powietrza następowało po 12 dobach.

W dużych blokach betonowych okres podwyższania się temperatury trwa zazwyczaj nieco dłużej, zaś jeszcze większe wydłużenie obserwuje się w czasie chłodzenia, a to ze względu na duże rozmiary bloków.
Jest rzeczą prawdopodobną, że wydłużenie okresu przyrostu temperatury może wynikać z samego przebiegu betonowania w czasie (program egzamin ustny).

Zrównanie temperatur

Mianowicie jeśli na blok betonowy, który jest już w fazie powolnego oziębiania, nałożyć z góry beton następnego bloku, to przebieg zjawisk termicznych ulega dość istotnej komplikacji. Na początku dolny beton oddaje część swego ciepła wierzchniej warstwie, potem następuje zrównanie temperatur, zaś w dalszym okresie górny blok zaczyna oddawać swe ciepło dolnemu, co zarówno podwyższa jego aktualną temperaturę o wielkość At, jak i opóźnia dalszy proces jego chłodzenia.

Z wzoru tego wynika, że największy przyrost temperatury (na kontakcie) nie przekracza 16°C, zaś wpływ górnego bloku zanika na głębokości x = 1,90 m, przy której At = 0.
Jeśli chodzi o czasowy przebieg zjawiska, to owo wtórne podwyższenie maksymalnej temperatury zachodzi wg Kratochvila w lecie po 3-P5 dobach, zaś w zimie po ll-13 dobach licząc od momentu rozpoczęcia betonowania górnej fazy (opinie o programie).
Dalsze przykrywanie bloków z góry i ewentualnie z boków opóźnia więc proces stygnięcia betonu. I tak, gdy dla opisywanej zapory Kratochvil ocenił czas osiągnięcia przez beton średniej temperatury rocznej (8°C) na ok. 6 miesięcy, to w zaporze Vranov (CSRS) oceniono go na 4 lata, na zaporze Komaki (Japonia) na 4’/2 roku, zaś na zaporach Bleiloch i Barberine nawet na 6 lat. Oczywiście mowa tu o punktach najbardziej oddalonych od lica budowli, gdyż w bliższych punktach wyrównanie to następuje znacznie szybciej (segregator aktów prawnych).

Mówiąc, iż beton osiąga średnią temperaturę roczną właściwą dla danego klimatu, rozumiemy pod tym pojęciem średnią temperaturę betonu z okresu rocznego. W miarę zmian temperatury powietrza związanych z przebiegiem pór roku, także i beton wykazuje okresowe zmiany temperatur. Ich amplituda jest jednak w miarę zagłębiania się w beton coraz mniejsza, ponadto następuje opóźnianie w czasie, które na głębokości 9-MO m wynosi ok. V2 roku, tzn. najwyższe temperatury betonu obserwuje się w zimie, zaś najniższe w lecie. Na głębokości ok. 19-f-20 m opóźnienie wynosi już ok. 1 roku, czyli fazy zmienności temperatur betonu pokrywają się z fazami klimatu (promocja 3 w 1).