Укладка бетонной смеси

Поэтому при применении метода «термоса»  рекомендуется применять бетонную смесь на высокоэкзотермичных портландских и быстротвердеющих цементах, укладывать с повышенной начальной температурой и тщательно утеплять.

Метод тем эффективней, чем массивнее  бетонируемая конструкция. Степень массивности конструкций характеризуется модулем ее поверхности, представляющим собой отношение площади охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему: М_п = А/V. Для колонн, балок и других линейных конструкций М_п определяют отношением периметра к площади поперечного сечения.

При применении метода «тедмоса^ невозможно активно регулировать процесс остывания выдерживаемой конструкции. Поэтому расчетом следует определять продолжительность этого остывания и строго соблюдать предусмотренные расчетом условия.

Расчет должен показать, что выдерживаемая  конструкция при принятых условиях (при данном виде, марке и расходе  цемента, утеплении опалубки и открытых поверхностей, начальной темпера- туре бетона и температуре наружного  воздуха) будет остывать до 0°С в  течение времени, необходимого для  приобретения им заданной прочности.

«Термос с добавками-ускорителями» Некоторые химические вещества (хлористый кальций CaCIf, углекислый калий — поташ К2СО3, нитрат натрия NaN03 и др),введенные в бетон в незначительных количествах (до 2% от массы цемента), оказывают следующее действие на процесс твердения: эти добавки ускоряют процесс твердения в начальный период выдерживания бетона. Так, бетон с добавкой 2%-ного хлористого кальция от массы цемента уже на третий день достигает прочности, в 1,6 раза большей, чем бетон того же состава, но без добавки (табл. 7 2) Введение в бетон добавок ускорителей, являющихся одновременно и противомороз- ными добавками, в указанных количествах понижает температуру замерзания до —3°С, увеличивая тем самым продолжительность остывания бетона, что также способствует приобретению бетоном большей прочности

Таблица 7.2 Увеличение прочности бетона с добавкой CaClz в количестве 2% от массы цемента

Возрас; бетона, сут	Увеличение прочности  бетона. %
	на портландцементе	на пуццолановом портландцементе
2	165	200
7	120	125
28	110	115

 

Бетоны с добавками-ускорителями готовят на подогретых заполнителях и горячей воде При этом температура бетонной смеси на выходе из смесителя колеблется в пределах 25 , 35°С, снижаясь к моменту укладки до 20°С. Такие бетоны применяют при температуре наружного воздуха —15 —20°С. Укладывают их в утепленную опалубку и закрывают слоем теплоизоляции Твердение бетона происходит в результате термосного выдерживания в сочетании с положительным воздействием химических добавок. Этот способ является простым и достаточно экономичным, позволяет применять метод «термоса» для конструкций с М_п < 8 (бетоны на обычных портландцементах)

«Горячий термос» заключается в кратковременном разогреве бетонной смеси до температуры 60. . 80°С, уплотнении ее в горячем состоянии и термосном выдерживании или с дополнительным обогревом

В условиях строительной площадки разогрев бетонной смеси осуществляют, как  правило, электрическим током. Для  этого порцию бетонной смеси с помощью электродов включают в электрическую цепь переменного тока в качестве сопротивления (рис 7 59). В результате в бетонной смеси выделяется мощность

Р= U²/(R 1000) = 1²Я/1000,

где Р — выделяемая мощность в порции бетонной смеси, кВт; U — напряжение на электродах, В; I— сила тока, A, R — омическое сопротивление прогреваемой порции бетонной смеси, Ом.

Выделяемая мощность, и количество выделяемой за промежуток времени теплоты зависят от подводимого к электродам напряжения (прямая пропорциональность) и омического сопротивления прогреваемой бетонной смеси (обратная пропорциональность).

 

Искусственный прогрев и нагрев бетона. Сущность метода искусственного прогрева и нагрева заключается в повышении температуры уложенного бетона до максимально допустимой и поддержании ее в течение времени, за которое бетон набирает критическую или заданную прочность.

Искусственный прогрев и нагрев бетона применяют при бетонировании конструкций с Мп > 10, а также и более массивных, если в последних невозможно получить в установленные сроки заданную прочность при выдерживании только способом термоса.

Физическая сущность электропрогрева (электродного прогрева) идентична рассмотренному выше способу электроразогрева бетонной смеси, т. е. используется теплота, выделяемая в уложенном бетоне при пропуске через него электрического тока.

Образующаяся теплота расходуется  на нагрев бетона и опалубки до заданной температуры и возмещение теплопотерь  в окружающую среду, происходящих в  процессе выдерживания. Температура  бетона при электропрогреве определяется величиной выделяемой в бетоне электрической  мощности, которая должна назначаться  в зависимости от выбранного режима термообработки и величины теплопотерь, имеющих место при электропрогреве на морозе.

Мощность, требуемая для разогрева  конструкции с заданной скоростью, складывается из мощности на разогрев бетона, на разогрев опалубки и для возмещения теплопотерь.

 

Для подведения электрической энергии  к бетону используют различные электроды: пластинчатые, полосовые, стержневые и  струнные.

К конструкциям электродов и схемам их размещения предъявляются следующие основные требования: мощность, выделяемая в бетоне при электропрогреве, должна соответствовать мощности, требуемой по тепловому расчету; электрическое и, следовательно, температурное поля должны быть по возможности равномерными; электроды следует располагать по возможности снаружи прогреваемой конструкции для обеспечения минимального расхода металла; установку электродов и присоединение к ним проводов необходимо производить до начата укладки бетонной смеси (при использовании наружных электродов).

В наибольшей степени удовлетворяют  изложенным требованиям пластинчатые электроды.

Пластинчатые электроды принадлежат к разряду поверхностных и представляют собой пластины из кровельного железа или стали, нашиваемые на внутреннюю, примыкающую к бетону поверхность опалубки и подключаемые к разноименным фазам питающей сети (табл. 7.3, п. 1). В результате токообмена между противолежащими электродами весь объем конструкции нагревается. С помощью пластинчатых электродов прогревают слабоармированные конструкции правильной формы небольших размеров (колонны, банки, стены и др.).

Полосовые электроды изготовляют из стальных полос шириной 20...50 мм и так же, как пластинчатые электроды, нашивают на внутреннюю поверхность опалубки.

При сложной конфигурации бетонируемых конструкций применяют стержневые электроды — арматурные прутки диаметром

6. . 12 мм, устанавливаемые в тело бетона.

Наиболее целесообразно использовать стержневые электроды в виде плоских  электродных групп (табл. 7.3, п. 4). В  этом случае обеспечивается более равномерное  температурное поле в бетоне.

При электропрогреве бетонных элементов  мачого сечения и значительной протяженности (например, бетонных стыков шириной до 3... 4 см) применяют одиночные стержневые электроды.

При бетонировании горизонтально  расположенных бетонных или имеющих  большой защитный слой железобетонных конструкций используют плавающие электроды — арматурные стержни

6...12 мм, втапливаемые в поверхность.

Струнные электроды применяют  для прогрева конструкций, длина  которых во много раз больше размеров их поперечного сечения (колонны, балки, прогоны и т. п.). Струнные электроды  устанавливают по центру конструкции  и подключают к одной фазе, а  металлическую опалубку (или деревянную с обшивкой палубы кровельной сталью) —кдругой (табл. 7.3, п. 6). В отдельных  случаях в качестве другого электрода  может быть использована рабочая  арматура.

Количество энергии, выделяемой в  бетоне в единицу времени, а следовательно, и температурный режим электропрогрева  зависят от вида и размеров электродов, схемы их размещения в конструкции, расстояний между ними и схемы  подключения к питающей сети. При  этом параметром, допускающим произвольное варьирование, чаще всего является подводимое напряжение.

Контактный (кондуктивный) нагрев. При данном методе используется теплота, выделяемая в проводнике при прохождении по нему электрического тока. Затем эта теплота передается контактным путем поверхностям конструкции. Передача теплоты в самом бетоне конструкции происходит путем теплопроводности. Для контактного нагрева бетона преимущественно применяют термоактивные (греющие) опалубки и термоактивные гибкие покрытия (ТАГП).

Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы. В современных опалубках в качестве нагревателей применяют греющие провода и кабели, сетчатые нагреватели (рис. 7.61, а, б), токопроводящие покрытия и др. Для обеспечения равномерного теплового потока кабель размешают на расстоянии 10. .. 15 см ветвь от ветви.

Сетчатые нагреватели (полоса сетки из металла) изолируют от палубы прокладкой асбестового листа, а с тыльной стороны опалубочного щита —также асбестовым листом и покрывают теплоизоляцией.  

 

Рис. 7.61. Технические средства для кондуктивного нагрева бетона. а —

термоактивная опалубка с греющим  кабелем; б—то же. с сетчатыми нагревателями; в термоактивное гибкое покрытие с греющими проводами; /—греющий кабель; 2 асбестовый лист; 3 —минеральная вата; 4 —защитный стальной лист; 5 — клемма; 6 палуба из фанеры, 7 — разводящие шины; 8—сетчатые нагреватели; 9—защитный чехол; 10—алюминиевая фольга, II —отверстия для крепления покрытия; 12 — утеплитель; 13—листовая резина; 14 греющий провод; 15 — коммутационные выводы

Углеродные ленточные нагреватели наклеивают специальными клеями на палубу шита. Для обеспечения прочного контакта с коммутирующими проводами концы лент подвергают меднению.

В феющую опалубку может быть переоборудована  любая инвентарная с палубой из стали или фанеры. В зависимости от конкретных условий (темпа нагрева, температуры окружающей среды, мощности тепловой защиты тыльной части опалубки) потребная удельная мощность может колебаться от 0,5 до 2 кВ ■ А/м². Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании узлов сборных железобетонных элементов.

Термоактивное покрытие (ТРАП) —легкое, гибкое устройство с углеродными ленточными нагревателями или греющими проводами (рис. 7.61, в), обеспечивающие нагрев до 50°С. Основой покрытия является стеклохолст, к которому крепят нагреватели. Для теплоизоляции применяют штапельное стекловолокно с экранированием слоем из фольги. В качестве гидроизоляции используют прорезиненную ткань.

Гибкое покрытие можно изготовлять  различного размера. Для крепления  отдельных покрытий между собой  предусмотрены отверстия для пропуска тесьмы или зажимов. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностях конструкций. По окончании работы с покрытием на одном месте его снимают, очишают и для удобства транспортировки сворачивают в рулон. Наиболее эффективно применять ТРАП при возведении 

плит перекрытий и покрытий, устройстве подготовок под полы и др. ТРАП изготовляют  с удельной электрической мощностью 0,25... 1 кВ А/м².

При инфакрасном нагреве используют способность инфракрасных лучей поглощаться телом и трансформироваться в тепловую энергию, что повышает теплосодержание этого тела.

Генерируют инфракрасное излучение  путем нагрева твердых тел. В  промышленности для этих целей применяют  инфракрасные лучи с длиной волны 0,76... 6 мкм, при этом максимальным потоком  волн данного спектра обладают тела с температурой излучающей поверхности 300... 2200°С.

Теплота от источника инфракрасных лучей к нагреваемому телу передается мгновенно, без участия какого-либо переносчика теплоты. Поглощаясь поверхностями облучения, инфракрасные лучи превращаются в тепловую энергию. От нагретых таким образом поверхностных слоев тело прогревается за счет собственной теплопроводности.

Для бетонных работ в качестве генераторов  инфракрасного излучения применяют  трубчатые металлические и кварцевые  излучатели. Для создания направленного лучистого потока излучатели заключают в плоские или параболические рефлекторы (обычно из алюминия).

Рис. 7.62. Схемы инфракрасного нагрева:

о—обогрев арматуры плиты; б, в—термообработка бетона плиты (сверху и снизу); г — локальная термообработка бетона при возведении высотных сооружений в скользящей опалубке; д, е—термообработка бетона стен; ж—тепловая защита укладываемой бетонной смеси; 1 — инфракрасная установка; 2 — арматура плиты; 3—синтетическая пленка; 4.—термообрабатываемый бетон; 5—теплоизолирующий мат; 6 —укладываемая бетонная смесь

 

Инфракрасный нагрев применяют  при следующих технологических процессах (рис. 7.62): отогреве арматуры, промороженных оснований и бетонных поверхностей; тепловой защите укладываемого бетона; ускорении твердения бетона при устройстве междуэтажных перекрытий, возведении стен и других элементов в деревянной, металлической или конструктивной опалубке, высотных сооружений в скользящей опалубке (элеваторы, силосы и т. п.).