ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

Бетонирование при отрицательных температурах. В Советском Союзе в зимних условиях без снижения темпов и качества работ возводят самые разнообразные конструкции и сооружения из бе­тона и железобетона.

Широкому развитию зимнего бетонирования способствовали ис­следования советских ученых А. В. Барановского, А. В. Вавилова, Н. Н. Данилова, А. М. Зеленина, А. Е. Кириенко, Б. А. Крылова, С. А. Миронова, В. В. Михайлова, В. М. Москвина, В. Н. Сизова, Б. Г. Скрамтаева, И. Г. Совалова, В. Ф. Утенкова, С. В. Шесто — перова и др.

Как известно, бетон является искусственным камнем, получае­мым в результате твердения рационально подобранной смеси це­мента, воды н заполнителей. Согласно современным представлени­ям, образование н твердение цементного камня проходят через стадии формирования коагуляционной н кристаллических структур.

В стадии образования коагуляционной (связной) структуры вода, обволакивая мелкодисперсные частицы цемента, образует вокруг них так называемые сельватные оболочки, которыми части­цы сцепляются дург с другом. По мере гидратации цемента процесс переходит в стадию кристаллизации. При этом в цементном тесте возникают мельчайшие кристаллы, превращающиеся затем в сплош­ную кристаллическую решетку. Этот процесс кристаллизации и определяет механизм твердения цементного камня и, следовательно, нарастания прочности бетона.

Ускорение илн замедление процесса образования и твердения цементного камня зависит от температуры смеси и адсорбирующей способности цемента, определяемой его минералогическим составом.

Для твердения цементного камня наиболее благоприятная температура от 15 до 25°С, при которой бетон на 28-е сутки прак­тические достигает стабильной прочности. При отрицательных температурах вода, содержащаяся в капиллярах и теле, замерзая, увеличивается в объеме примерно на 9%. В результате микроско­пических образований льда в бетоне возникают силы давления, нарушающие образовавшиеся структурные связи, которые в даль­нейшем при твердении в нормальных температурных условиях уже не восстанавливаются. Кроме того, вода образует вокруг крупно­го заполнителя обволакивающую пленку, которая при оттаивании нарушает сцепление, т. е. монолитность бетона. При раннем замо­раживании по тем же причинам резко снижается сцепление бетона с арматурой, увеличивается пористость, что влечет за собой сни­жение его прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.

При оттаивании замерзшая свободная вода вновь превраща-і ется в жидкость и процесс твердения бетойа возобновляется. Од­нако из-за ранее нарушекной структуры конечная прочность такого бетона оказывается риже прочности бетона, выдержанного в нор­мальных условиях, на 15…20%. Особенно вредно попеоеменное замораживание и оттаивание бетона.

Прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на его конечную поочность, называют критической.

Таким образом, при бетонировании в зимних условиях техно­логическая задача в основном заключается в использований таких методов ухода за бетоном, которые обеспечили бы достижение пре­дусмотренных проектом конечных физико-механических характе­ристик (прочность, морозостойкость и др.) или критической проч­ности.

Критическая прочность для бетонов марок ниже М200 должна быть не менее 50% проектной и не ниже 5 МПа, для бетонов ма­рок М200…М300 — не ниже 40%, для бетонов марок М400…М500 — не ниже 30%. Для предварительно напряженных конструкций прочность бетона к моменту замораживания не. должна быть ниже 70% 28-суточной прочности.

Решению этой задачи должна быть подчинена технология всего цикла бетонирования, начиная от приготовления бетонной смеси и кончая выдерживанием бетона.

Приготовление и транспортирование бетонной смеси в зимних условиях. Температура бетонной смеси зимой при выгрузке ее из бетоносмесителя должна быть такой, чтобы после теплопотерь, свя­занных с перевозкой смеси от завода к объекту, она была не ниже расчетной температуры, необходимой для принятого режима выдерживания бетона. Например, минимально необходимая тем­пература бетонной смеси сразу же после ее укладки в конструкцию при применении электрического прогрева должна быть не менее 5°С; при использовании способа «термоса» — не менее 25°С; при применении бетонов с противоморозными добавками — не ниже 5°С и т. д.

При высокой температуре бетонной смеси снижается ее подвиж­ность. Поэтому при выходе смеси из бетоносмесителя его темпе­ратура не должна превышать следующих максимально допустимых значений, °С:

Портландцемент марки 250 и шлакопортландцемент марок 200 и 250 … 45 портландцемент марки 300 и пуццолановый портландцемент марки 200 . . 40 портландцемент марки 400 и пуццолановый портландцемент марки 250 . . 35

Для получения необходимой температуры смеси при ее приго­товлении подогревают воду до 50…90°С, а иногда — песок, щебень и гравий. За последние годы ряд отечественных организаций и зарубежных фирм пользуются способом прогрева острым паром непосредственно в бетоносмесителе при приготовлении смеси. После предварительного перемешивания смеси в течение пример­но 2 мин в барабан бетоносмесителя подают пар, который разо­гревает смесь со скоростью около 1°С/с. При расчетах следует учитывать, что 1 кг пара поднимает температуру 1 м3 смеси при­мерно на 1°С. При таком способе подогрева бетонной смеси сле­дует вводить соответствующие поправки при определении водо — цементного отношения, учитывая, что за счет конденсации пара уве­личивается водосодержание бетонной смеси. На крупных бетонных заводах, в том числе на заводах непрерывного действия, инертные материалы прогревают во вращающихся сушильных барабанах.

Принятый способ транспортирования бетонной смеси должен обеспечивать ее доставку к месту укладки в минимальные сроки, которые должны быть меньше начала ее схватывания или времени остывания смеси до температуры, которая требуется для принято­го режима выдерживания бетона. Обычно максимальную дальность перевозки бетонной смеси при температуре наружного воздуха ниже —15°С сокращают по сравнению с. временем перевозки в летнее время на 30…50%.

При перевозке бетонной смеси применяют различные способы утепления кузова автомобиля, включая использование тепла отра­ботанных газов, перевозят смесь и в утепленных бункерах, кон­тейнерах и т. д.

Для дальних перевозок целесообразно доставлять на объект сухую бетонную смесь в автобетоносмесителях, затворять ее го­рячей водой и перемешивать непосредственно перед укладкой в опалубку.

Способ выдерживания уложенного в опалубку бетона выбирают с учетом создания необходимой для его твердения тепловлажност — ной среды. Это может быть обеспечено благодаря:

Использованию эффекта экзотермического тепловыделения, воз­никающего в свежеуложенном бетоне в результате гидротации цемента;

Внесению в бетон тепла внешними источниками тепловой энер­гии.

В зависимости от типа бетонируемой конструкции и требуемых сроков ввода ее в эксплуатацию, наличия источников энергии и других местных условий можно пользоваться следующими основ­ными способами выдерживания бетона при отрицательных темпе­ратурах:

Бетонирование конструкций и выдерживание бетона в тепло — шатрах или других укрытиях, где создается тепловлажностный режим, необходимый для нормального твердения бетона (конвек­тивный способ);

Выдерживание бетона в утепленной опалубке с использованием эффекта экзотермии цемента (способ «термоса»);

Выдерживание бетона с прогревом внешними источниками теп­ловой энергии (электропрогрев, контактные методы электропро­грева, индукционные и радиационные эффекты и др.);

Выдерживание бетона с применением химических добавок, сни­жающих температуру замерзания воды и ускоряющих твердение бетона.

Указанные способы можно комбинировать.

Необходимо учитывать, что при зимнем бетонировании ускоре­ние процесса твердения зависит не только от выбранного способа выдерживания бетона, но и от ряда других технологических фак­торов, к которым относятся: применение высокоактивных цементов, вибрирования, позволяющего использовать более жесткие бетон­ные смеси, различного рода химических добавок; повышение ка­чества заполнителей; более технологичные методы приготовления, перевозки и укладки бетонной смеси.

Метод выдерживания бетона в искусственных укрытиях (теп­ляках) связан с дополнительными затратами, осложняет произ­водство смежных работ и не сокращает сроков строительства. По­этому его используют, когда это вызвано технологической необхо­димостью.

Конструкция тепляка обычно состоит из трубчатого каркаса, обшитого фанерой и легким утеплителем.

Для бетонирования линейных сооружений можно применять катучие тепляки, передвигающиеся по рельсовому пути.

Эффективность искусственных тепляков может быть повышена при использовании в качестве укрытий пневматических конструк­ций.

Метод «термоса» является безобогревным методом. Он заклю­чается в том, что бетон с заданной начальной положительной тем­пературой укладывают в утепленную опалубку. За счет тепла, внесенного в бетон, и тепла, выделенного цементом в процессе гид­ратации (явлейие зкзотермии), бетон набирает заданную прочность до того момента, когда температура в какой-либо части забетониро­ванной конструкции снизится до 0°С.

Чем бетонируемая конструкция массивнее и, следовательно, чем меньше площади ее охлаждаемых поверхностей, тем эффек­тивнее метод «термоса».

Степень массивности бетонной или железобетонной конструк­ции характеризуется модулем поверхности, который представляет собой отношение суммарной площади охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему:

П

ЛЇП = 2 F»V — (Х-8>

Г—1

Для колонн, балок и других линейных конструкций модуль по­верхности определяется отношением периметра к площади попе­речного сечения.

Теплотехнический расчет режима выдерживания бетона должен подтвердить, что в течение времени, необходимого для достижения бетоном заданной прочности, ни в одной точке конструкции темпе­ратура не опуститься ниже 0°С. При этом количество тепла, вне­сенное в бетон и выделенное в результате экзотермической реакции, должно быть сбалансировано с его расходом (теплопотери) при остывании.

Такой расчет может быть выполнен по формуле Б. Г. Скрам — таева

‘ tMn(i6cv-iHB) а=(т0Сіби + Ц9) Яобщ, (Х.9)

Откуда

Т =(т0С1б. н + ЦЭ) (Ro6Щ/«МП) (*б. ср-/в. в), (Х.10)

Где т — продолжительность остывания бетона до 0°С, ч; то — плотность бетона, кг/мЗ; С — удельная теплоемкость бетона, Дж/(кг-°С); tr> и— начальная темпе­ратура бетона, °С; Ц — расход цемента на 1 мз бетона, кг; Э — тепловыделение 1 кг цемента за і ч, Дж; Яобщ — общее термическое сопротивление опалубки н теплоизоляции; а — поправочный коэффициент продуваемости, зависящий от силы ветра; Мп — модуль поверхности; ^б. ср — средняя температура бетона за время остывания, °С; — температура наружного воздуха, "С.

При этом

Где /Сі—Л3 — коэффициенты (#1=1,03; #2 = 0,181; Kz = 0,006).

Общее термическое сопротивление

Hi ho ha hn

‘ = + …+— (X. 12)

, . Лі л2 Лз лл

Где Kt — коэффициент, равный 0,05; hi—hn — толщина слоев опалубки и тепло­изоляции, м; — Хп— коэффициенты теплопроводности соответствующих слоев опалубки, Вт/(м-°С).

Метод «термоса» наиболее эффективен для конструкции с мо­дулем поверхности меньше 6. Однако благодаря правильному вы­бору расчетных параметров процесса термосного выдерживания бе­тона область применения метода может быть значительно расши­рена. Так, например, как показывают исследования, для второй температурной зоны предельным модулем поверхности для немас­сивных конструкций, выдерживаемых методом «термоса», является Мл—16 м-1′. В этом случае бетон может набрать до замерзания проч­ность около 40% от R28-

Оптимальные значения расчетных параметров режима термос­ного выдерживания могут быть выбраны с помощью математи­ческого ‘моделирования. В данном случае математические модели могут быть представлены в виде системы взаимосвязанных пара­метров. При этом в качестве критерия оптимальности принимают минимальную себестоимость 1 м3 бетона монолитных конструкций.

Эффективность метода «термоса» в значительной мере зависит от температуры бетона в момент его укладки в опалубку. Во из­бежание потери подвижности температура бетона при выходе из бетоносмесительной машины не должна превышать 35…45°С. В Процессе перевозки и укладки смеси при температуре ниже —20°С бетонная смесь остывает на 15…20°С.

Между тем низкие температуры зимой, доходящие до —40°С, преобладают на 3А территории Советского Союза. В этих районах даже при перевозке на расстояние до 5 км и неизбежных одной — двух перегрузках применение метода «термоса» оказывается воз­можным лишь для очень массивных конструкций с модулем по­верхности 1,5…3.

В этих условиях особенно эффективен метод форсированного предварительного электроразогрева бетонной смеси (рис. Х.58). Сущность метода заключается в том, что бетонную смесь перед укладкой в опалубку в течение 5…15 мин интенсивно разогревают до 70…90°С в специальных бадьях, оснащенных электродами, или в кузовах автомобилей с помощью опускной гребенки электродов, сразу укладывают в неутепленную или малоутепленную опа­лубку и уплотняют до начала схватывания смеси.

Исследования показали, что электротепловой импульс, внесен» ный в смесь до начала структурообразования, ускоряет гидратацию и экзотермию, а виброуплотнение горячей смеси способствует об­разованию более плотной структуры бетона. Выдерживание его в малотеплоемкой опалубке снижает аккумуляцию тепла и теплоот­дачу опалубки. Кроме того, перепад температур от центра к пери­ферии в неутепленной опалубке создает благоприятное термона­пряженное состояние и повышает трещиностойкость конструкций.

Х.58. Схема бетонирования конструкций с предварительным разогревом смесн

1 — бетонный завод; 2 — бетоновоз; 3′ — электробадьн; 4 — распределительное уст­ройство; 5 — кран; 6 — укладка смесн

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

Te. cp=70°C

T6Qp-60°c

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

\Г 2

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

Х.59. График температурных режимов. вы­держивания бетона термосными методами

А — прн методе «термоса»; б — прн пред­варительном форсированном электроразо­греве бетонной смесн с последующим тер­мосным выдерживанием бетона; в — при форсированном электроразогреве бетона с последующим термосным выдерживанием; А — начальная температура бетона, Б — температура бетона после укладки в ох­лажденную опалубку; В — температура бетона (фактор экзотермни); Г — нижняя расчетная температура; Д — начальная температура бетона прн электроразогреве; Е — максимальная расчетная температура

Х.60. Схема расположения оборудования

Прн электропрогреве бетонной смесн 1 — сеть 380 В; 2 — щнт высокой сторо­ны; 3 — трансформатор; 4 — щит низкой стороны; 5 — блок управления; 6 — ком­мутационный блок; 7 — софнт; 8 — отво­ды; 9 — бетонируемая конструкция; 10 —

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

Термодатчнк

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

Недостатком существующих методов предварительного элект — * роразогрева бетонной смеси является перераспределение тепла в ней в процессе разогрева и после отключения тока, что приводит к снижению фиксированной к концу разогрева температуры. Это явление может быть устранено при использовании кондуктивного разогрева бетонной смеси. Суть метода сводится к тому, что смесь ifv разогревают в емкости с помощью низковольтных термоэлементов, Й’ выполненных в виде стальных параллельно расположенных в ем — fe[4] кости пластин. .Тепло от горячих пластин кондуктивно передается бетонной смеси, разогревая ее равномерно по всему объему.

Следует иметь в виду, что при электроразогреве бетонная смесь быстро теряет свои пластические свойства, поэтому необходимо так организовать работу, чтобы время оперирования разогретой смесью не превышало 15 мин. ‘ Применение электроразогретых смесей при соответствующей

І технологии бетенирования позволяет сократить время выдержива­ния бетона, улучшить его качество и повысить коэффициент исполь­зования электроэнергии. Наряду с этим появляется возможность транспортировать бетонную смесь зимой на значительные расстоя — f ния, укладывать ее на мерзлое основание и широко пользоваться і высокооборачиваемой металлической опалубкой. Кроме того, элект­роразогрев наиболее экономичен по затратам электроэнергии, рас­ход которой при температуре наружного воздуха —15°С не превы­шает 40…60 кВт-ч на 1 м3 бетона.

Рациональная область бетонирования с электроразогревом сме­си — среднемассивные конструкции при температуре до —40°С. Для ; массивных конструкций разогретые смеси применяют с соблюде­нием мероприятий, исключающих трещинообразование в бетоне. ] Эффективность метода повышается при использовании быстро — | твердеющих цементов и химических ускорителей твердения. ‘ При методе предварительного электроразогрева благодаря то — му, что бетонная смесь имеет высокую начальную температуру, I бетон в среднем ассивных конструкциях приобретает до замерзания | не менее 50% проектной прочности в значительно более короткие | сроки, чем при обычном выдерживании бетона методом «термоса».

Расчеты показывают, что метод для конструкций массивных и средней массивности оказывается экономичнее электропрогрева. | При применении предварительного разогрева бетонной смеси ( метод «термоса» может быть использован для конструкций с моду — і’ лем поверхности до 10… 12.

[ Необходимую электрическую мощность Р для разогрева бе — f тонной смеси в бункерах можно определить по формуле

І р = Wy Пс[п cos ф К, (Х.13)

І где Wy — удельный расход электроэнергии для разогрева 1 мз бетонной смеси,

[ кВт-ч/м3; Я с — суточный поток бетона, м3/сут; п — время работы в сутки, ч;

І К — коэффициент использования оборудования по времени.

І

[‘, В отдельных случаях выдерживания конструкций используют

; метод электротермоса. Сущность этого метода заключается в том,

Что смесь интенсивно разогревают электродами устанавливаемы­ми в бетонируемой конструкции, с последующим термосным вы­держиванием. Такой метод в принципе не отличается от электро­прогрева, а целесообразность его в каждом конкретном случае сле­дует подтверждать расчетом.

При выдерживании методом «термоса» температуру бетона про­веряют не менее 2 раза в сутки. Для этого термометры устанавли­вают в специальные отверстия, созданные в бетоне с помощью де­ревянных пробок. После измерения температуры отверстия закры­вают паклей. Результаты температурных замеров записывают в журналы бетонных работ. На рис. Х.59 показаны графики темпе­ратурных режимов при термосных методах выдерживания.

При бетонировании в зимних условиях широко применяют изо­термический прогрев смеси электрическим током.

По способу внесения тепла в бетон различают два вида прогре­ва смеси электрическим ТОКОМ — электропрогрев И ЗЛ£КФревбОР§«В.

Электропрогрев бетонных и железобетонных конструкций осно­ван на превращении электрической энергии в тепловую при про­хождении электрического тока через свежеуложенный бетон, ко­торый с помощью электродов включается в качестве сопротивления в электрическую цепь.

Для электропрогрева применяют одно — или трехфазный перемен­ный ток нормальной частоты (50 Гц), так как постоянный ток вызывает электролиз воды в бетоне.

Электропрогрев бетона осуществляют при пониженных напря­жениях (50… 100 В).

Для прогрева малоармированных конструкций (с содержанием, арматуры до 50 кг на 1 м3) в исключительных случаях применяют бестрансформаторный прогрев с напряжением электрического тока 120…220 В.

Количество тепла, выделяемого при прохождении электрическо­го тока через бетонную смесь, определяют по формуле

Q = К Р RT, (X. 14)

Где К — коэффициент 0,864; I — сила тока, A; R—-омическое сопротивление, Ом; Т — время, ч.

При электропрогреве электрическое сопротивление возрастает, а для поддержания постоянной температуры необходимо сохра­нять постоянной силу тока. Для этого в процессе прогрева транс­форматорами периодически повышают напряжение (ступенчатый прогрев).

По способу расположения в прогреваемой конструкции разли­чают электроды внутренние (стержневые, струнные) и поверхност­ные (нашивные, плавающие).

Стержневые электроды изготовляют из арматурной стали диа­метром 6… 10 мм. Их устанавливают через открытую поверхность бетона или отверстия в опалубке с выпуском на 10… 15 см концов для подключения к сети. Стержневыми электродами прогревают фундаменты, балки, прогоны, колонны, монолитные участки уз­лов пересечений сборных и других конструкций.

— ai5 —

Для обеспечения более равномерного температурного поля электроды в бетоне размещают группами, каждую из которых под­ключают к отдельной фазе.

Расстояние между одиночными электродами для напряжения до 65 В должно быть не менее 20…25 см и при более высоких напря­жениях— не менее 30…40 см. Во избежание короткого замыкания должно быть исключено соприкасание электродов с арматурой. Расположенная вблизи от электродов арматура может изменить характер электрического (и, следовательно, температурного) поля в бетоне, что приводит к местным перегревам. Допустимые расстоя­ния между электродами и арматурой в зависимости от напряжения в начале прогрева составляют от 5 ем при напряжении 51 В до 50 см напряжении 220 В. Концы одиночных электродов или группы электродов присоединяют к софиту, представляющему собой доску с укрепленными на ней изоляторами и натянутыми изолирован­ными проводами (3 фазы) ПР сечением 16…25 мм2. От софитов электроэнергия по изолированным проводам подводится к распре­делительному щиту «низкой стороны», затем — к трансформатору и через щит «высокой стороны» поступает к источнику тока (рис. Х.60).

Струнные электроды изготовляют из арматурной стали диа­метром 6…16 мм и применяют в основном для прогрева колонн и слабоармированных стен. Струнные электроды устанавливают звеньями длиной 2,5…3,5 м параллельно оси прогреваемой кон­струкции. Концы струнных электрод ев Г-образной формы выводят наружу для подключения к проводам.

Нашивные электроды через 10…20 см нашивают на плоскость опалубки, соприкасающуюся с бетоном, концы их выводят наружу {рис. Х.61).

Нашивные электроды применяют также для периферийного электропрогрева массивных конструкций с модулем поверхности меньшим 5. В этом случае за счет прогрева наружных поверхностей, утепления опалубки и экзотермии цемента обеспечиваются благо­приятные условия выдерживания.

Плавающими электродами прогревают верхние поверхности бетонных и железобетонных конструкций. Их втапливают на 2…3 см в свежеуложенный бетон.

Электрообогрев бетонных и железобетонных конструкций отно­сится к контактным способам внесения в бетон тепла. Для элект­рообогрева применяют термоактивную опалубку, индукционный прогрев, радиационный метод прогрева.

Термоактивную опалубку (рис: Х.62) широко используют для прогрева горизонтальных и вертикальных поверхностей тонкостен­ной конструкции. Выполнена эта опалубка (греющая) в виде ме­таллических утепленных щитов, в которые вмонтированы электри­ческие нагреватели из кабеля, тканые, латунные или токопроводя — щие графитовые сетки, трубчатые электронагреватели и др.

В настоящее время получили довольно широкое распростране­ние различные конструкции крупнощитовых и объемно-переставных

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

Х.61. Опалубка с нашивными электрода­ми для прогрева колонны

X.62. Термоактивная опалубка

3 4 5

/ — щнты опалубки; 2 — нашивные элект­роды; 3 — оверстне для термометра; 4 — провода н фазы сети; 5 — перемычки меж­ду электродами

А — панель опалубки с греющим кабелем; б — то же, с сетчатым Нагревателем; в — панель элекроопалубкн; г — схема разме­щения панелей; 1 — кабель; 2 — клем — мная колодка; з — листы асбеста; 4 — минеральная вата; S — лнст фанеры; 6 — сетчатые нагреватели; 7 — разводящие шнны; 8 — клеммннк; 9 — проволочный нагреватель; 10 — лист асбошнфера; 11 — минераловатные пакеты; 12 — фанера;

13 — силовая сеть напряжением 380 В;

14 — понижающий трансформатор; 1S — шнны софитов; 16 — электродные щнты

Опалубки

Опалубок с формующими поверхностями в термоактивном испол­нении.

Термоактивная опалубка работает от электрического тока напряжением 40…121 и 220 В, ориентировочный расход электро­энергии на 1 м3 прогреваемого бетона 100…160 кВт-ч.

При использовании термоактивной опалубки температура бе­тонной смеси в момент укладки не должна быть ниже +5°С. Прогрев ведут в зависимости от модуля поверхности при 35…60°С со скоростью подъема температуры 5…10°С/ч.

Для уменьшения теплопотерь и создания в прогреваемой зоне режима пропаривания бетонируемые участки конструкций в про­цессе прогрева рекомендуется укрывать полиэтиленовой пленкой, брезентом или рубероидом. Это же рекомендуется и после снятия термоактивной опалубки, что исключает резкое охлаждение бетона и появление трещин в результате температурных напряжений.

Стыки и другие участки железобетонных конструкций, где при­менение термоактивной опалубки неудобно, а прогрев электродами может привести к пересушиванию бетона, прогревают другими способами. К ним, например, относится прогрев стыков колонн в опалубке, состоящей из короба, заполненного опилками, смочен­ными токопроводящим раствором. В опилки устанавливают элект­роды. При прогреве опилки нагреваются и обеспечивают мягкий режим прогрева стыка. Этим же целям могут служить эластичные греющие опалубки (резиновые, пластиковые и др. с вмонтирован­ными в них электродами).

Электрообогрев горизонтальных поверхностей тонкостенных конструкций можно также осуществлять с помощью электрических отражательных печей, цилиндрических приборов сопротивления и других нагревательных приборов.

Инфракрасный обогрев относится к радиационным методам Прогрева. Его применяют для прогрева монолитных заделов стыков сложной конфигурации, густоармированных стыков старого бетона с вновь укладываемым и других труднодоступных для прогрева мест. Генератор выполнен в виде закрытой изоляцией электроспи­рали, помещенной в металлический рефлектор на расстоянии 5…8 см от отражающей поверхности. Продолжительность прогрева инфракрасным облучением до 70…80°С—15 ч, из которых около 5 ч приходится на изотермический прогрев.

Имеется опыт использования инфракрасного обогрева и при возведении тонкостенных сооружений в скользящей опалубке, где из-за непрерывного бетонирования исключается контактный элект­ропрогрев. При средней скорости подъема скользящей формы около 2,5 м в сутки инфракрасные установки обеспечивали прогрев бето­на до 80°С и прочность бетона (к моменту остывания до 0°С) около 70% проектной. При—этом расход электроэнергии на 1 м3 прогреваемого бетона составил около 140 кВт-ч.

Индукционный метод прогрева бетона, или прогрев в электро­магнитном поле, относится к контактным методам. Он сводится к тому, что вокруг прогреваемого железобетонного элемента устраи­вают обмотку-индуктор из изолированного провода и включают ее в сеть. Под воздействием переменного электромагнитного поля за счет перемагничивания и вихревых токов металлическая опалубка и арматура нагреваются и передают тепловую энергию бетону. При этом благодаря генерации тепла внутри конструкции (в арматуре) и снаружи (в опалубке) в прогреваемом железобетонном элементе устанавливаются благоприятные термов л ажностные условия для твердения бетона. Как показали исследования, наличие электро­магнитного поля способствует более равномерному распределению влаги в прогреваемой конструкции и, следовательно, ее более рав­номерному прогреву.

Режим электропрогрева (рис. Х.63) зависит от конструкции, требуемой прочности бетона к концу прогрева, возможности менее интенсивного остывания и за счет этого наращивания прочности после отключения электрического тока, объема одновременно про­греваемых конструкций, наличия мощностей, необходимых для электропрогрева, максимальной (пиковой) нагрузки сети. Бетон выдерживают по трехступенчатому режиму:

Первая ступень прогрева — плавный подъем температуры от начальной /н До расчетной ip;

Вторая ступень прогрева — изотермический прогрев при под­держании постоянной расчетной температуры t—const;

Третий период характеризуется остыванием бетона от расчетной температуры tv до 0°С.

Чем режим прогрева более интенсивен, тем он менее энерго­емок. Однако при, интенсивном подъеме тепературы не исключено пересушивание бетона и появление трещин в поверхностных слоях его при остывании. Поэтому при электропрогреве необходимо учи­тывать следующие ограничения: скорость подъема температуры для массивных конструкций с Л1ц<6 не должна превышать 8°С в 1 ч; с Мп>6—10°С в 1 ч. Для железобетонных каркасных и тонко­стенных конструкций интенсивность подъема температуры может быть увеличена до 15°С в 1 ч.

Паровой прогрев бетона позволяет обеспечить мягкий режим выдерживания с наиболее благоприятными тепловлажностными условиями для твердения бетона. Однако этот вид прогрева тре­бует большого расхода пара (0,5…2 т на 1 м3 бетона), а также большие затраты материалов на устройство паровых рубашек, тру­бопроводов и т. д.

Максимальная температура при паропрогреве не должна пре­вышать 70…80°С при использовании портландцемента и 60…70°С — шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента.

Наиболее эффективно пропаривание конструкций с Мп>8…10, имеющих относительно большие поверхности обогрева.

— Существуют следующие способы паропрогрева:

Погрев в паровой бане, при котором пар подают в огражденное пространство, где находится прогреваемое сооружение. Так как этот способ требует повышенного расхода пара, его применение ограничено;

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

T’c

X.63. Графики режимов выдерживания бе тона при электропрогреве j

А — трехступенчатый режим; 6 —/ пуль-> сирующий режим; в — двухступенчатый режим; А—Б — участок разогрева до рас­четной температуры; Б—В — участ/ок изо­термического прогрева; В—Г — /участок остывания бетоиа; Ги Бг—Гг, Бц—Г3 — прогрев с попеременным включением н от­ключением тока

Х.64. График температурного режима при применении противоморозных добавок

Їм

Л

/

А — начальная температура бетонной сме­си; Б — нижняя расчетная температура бе­тоиа; т — продолжительность набора бе­тоном прочности

T,+°c

T°c

О Т, г

Прогрев в паровой рубашке, при котором пар подают в замк­нутое пространство, образованное вокруг прогреваемой конструк­ции паропроницаемым ограждением. Ограждение должно отстоять от опалубки на 15 см и быть паронепроницаемым, для чего уст — v раивают пароизоля-цию из толя. Прогрев в паровой рубашке эф­фективен для конструкций с большими поверхностями, например для монолитных ребристых перекрытий.

Способ парового прогрева может оказаться эффективным при бетонировании высотных конструкций в скользящей или перестав­ной опалубках. В этом случае пар подают под закрепленный к опа­лубке и свисающий вокруг возводимой конструкции фартук.

Выдерживание бетона с применением химических добавок: Противоморозные добавки (рис: Х.64) — это химические соедине­ния, вводимые в бетонную смесь в количестве 2…10% массы цемен­та (в зависимости от вада добавки й температуры бетона) и спо­собствующие твердению бетона при отрицательных температурах.

Эти добавки ускоряют процесс твердения бетона, снижают температуру замерзания воды и, следовательно, позволяют увели­чить продолжительность твердения бетона. К добавкам, ускоряю­щим твердение, относятся хлорид кальция (СаСІг), хлорид натрия (NaCl), нитрит. натрия (NaNCb), сульфат натрия (Na2S04). К до­бавкам, снижающим температуру замерзания воды в бетоне, от­носятся NaNOa-f-CaCl2, /NaCL+CaCl2, ННКМ, НКИ, поташ (КгСОз).

ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ЖАРКОГО КЛИМАТА

При бетонировании армированных конструкций чаще всего при­меняют поташ — углекислый калий (КгС03) и нитрит натрия (NaiN02), которые не вызывают коррозии арматуры и не дают
высолов на поверхности бетона. Добавка поташа обеспечивает твердение бетона при температуре —25°С. Бетонная смесь с добав­кой Ноташа должна быть уложена в опалубку в течение 45…50 мин.

Хрлодные бетоны — это бетоны с химическими добавками, вво­димыми в бетонную смесь при ее приготовлении в больших коли­чествах (10… 15% массы цемента). Холодные бетоны приготовля­ют на подогретой воде, а после укладки в опалубку во избежа­ние вымораживания воды из верхних слоев бетона защищают утепляющими матами.

Следует иметь в виду, что холодные бетоны при отрицательной температуре к концу 28-х суток набирают не более 40…50% проект­ной прочности.

• Применение бетона с противоморозными добавками не допуска­ется в конструкциях, подвергающихся нагрузкам, тепловым воздей­ствиям свыше 60°С (во время эксплуатации), в конструкциях, со­прикасающихся с агрессивной средой, содержащей примеси кислот, щелочей и сульфатов. Нельзя использовать солевые добавки и при расположении конструкций на расстоянии менее 100 м от ис­точников тока высокого напряжения.

Производство бетонных работ в условиях сухого жаркого кли­мата. Сухой жаркий климат характерен для значительной части южных и юго-восточных районов нашей страны. Отличительной его особенностью является высокая температура воздуха (мини­мальная выше 30°С я средняя в 13 ч дня выше 25°С) при относи­тельной влажности менее 50%.

В этих условиях при твердении бетона под воздействием высоких температур окружащей среды ускряется реакция гидратации. Под влиянием быстрого обезвоживания бетонной смеси, различного теп­лового расширения компонентов и пластической усадки бетона в еще не окрепшем бетоне развиваются деструктивные явления, снижающие его конечную прочность почти на 50% по сравнению с бетоном, выдерживаемым в нормальных тепловлажностных усло­виях. Интенсивное раннее обезвоживание приводит к образованию капилляров, направленных в сторону испаряющей поверхности, что ухудшает перовую структуру бетона и, следовательно, снижает его прочность и водонепроницаемость. Обезвоживание приводит так­же к шелушению наружных слоев бетонной конструкции.

Необходимое качество бетона при производстве бетонных работ в условиях сухого жаркого климата может быть обеспечено за счет применения таких методов приготовления, транспортирования и вы­держивания бетона, которые сводили бы к возможному минимуму, его обезвоживание.

Приготовление и транспортирование бетонной смеси. При при­готовлении ботонной смеси необходимо принимать меры, обеспе­чивающие сохранение требуемой консистенции к моменту ее уклад­ки в опалубку. Это может быть достигнуто за счет увеличения рас­хода воды, что, однако, связано с увеличением расхода цемента. Кіроме того, излишнее содержание свободной воды при обезвожи­вании бетона — способствует образованию направленных пор.

Более рациональным решением этой задачи является снижение температуры смеси в процессе ее приготовления и принятие мер, исключающих обезвоживание при транспортировании, укладке и выдерживании бетона. /

Установлено, что при температуре воздуха до 40°С и низкой относительной влажности температура бетонной смеси может быть снижена до 20…25°С путем смачивания охлажденной водой запол­нителей, их обдува холодным воздухом при подаче в смеситель и т. д. Этим же целям может служить добавление до 50% льда к мас­се воды.

Консервация консистенции бетонной смеси может быть достиг­нута и путем введения в бетонную смес^> етри ее приготовлении по­верхностно-активных добавок (0,4…0,5% массы цемента). Они не только уменьшают обезвоживание смеси, но и пластифицируют ее, снижая водопотребность.

При транспортировании бетонных смесей в условиях сухого жар­кого климата кузова бетоновозов или автобетоносмесителей долж­ны иметь термоизоляцию. Однако и в этом случае во избежание интенсивного обезвоживания’ дальность перевозки не должна пре­вышать 10… 15 км.

В условиях сухого жаркого климата должно быть примерно в 1,5 раза увеличено время перемешивания смеси, обеспечена пере­возка в закрытой таре, ограничено время перевозки и сведены к минимуму перегрузки. При этом следует иметь в виду, что даже при 30…35°С при В/Ц=0,83 смесь полностью теряет подвижность через 40 мин.

С учетом перечисленных выше особенностей наиболее целесооб­разно приготовлять смесь непосредственно у места укладки, до­ставляя туда отдозированные сухие компоненты.

Выдерживание свежеуложенного бетона. Важной технологиче­ской задачей является предохранение бетона от обезвоживания после его укладки в опалубку.

Следует иметь в виду, что при высоких температурах воздуха и низкой относительной влажности поливка бетона не только не предохраняет его от обезвоживания, а, наоборот, способствует воз­никновению после каждой поливки своего рода термического удара, вызывающего через 10… 15 мин после нее интенсивную потерю влаги, ухудшение поровой структуры и, как следствие, появление растягивающих напряжений в поверхностных слоях бетона, иногда превышающих более чем на 50 % допустимые.

Обезвоживание бетона особенно опасно при строительстве со­оружений из тонкостенных конструкций с большими открытыми поверхностями, например ирригационных каналов. Поэтому для предохранения от обезвоживания свежеуложенный бетон рекомен­дуется защищать пленочными покрытиями, битумами, лаками или другими полимеризующимися материалами. Это уменьшает потерю воды в бетоне на 80…90%.

При строительстве сооружений с незначительными площадями открытых поверхностей, например фундаментов, водопотери свеже-

1 \

‘ \ ■

Уложенного бетона могут быть уменьшены за счет покрытия гори­зонтальных поверхностей слоем 3…5 см воды (метод «ВОДЯНОГО" бассейна»).

В\районах с сухим жарким климатом и ограниченными ресур­сами пресной воды экономично использовать такой дешевый источ­ник энергии, как солнечная радиация. Для этого свежеуложенный бетон покрывают светопроницаемыми пленками, которые про­пускают "лучистую энергию и вместе с тем предотвращают потери воды, создавая условия, близкие к твердению бетона в пропароч­ных камерах.

В условиях сухого жаркого климата обезвоживание бетона может быть сведено к минимуму и за счет сокращения времени его выдерживания путем интенсификации процесса твердения. Для этого применяют высокоактивные, но малоусадочные цементы, хи­мические добавки — ускорители твердения, а также методы тепло­вой обработки. Метод тепловой обработки может оказаться наибо­лее эффективным, так как позволяет не только уменьшить опас­ность обезвоживания, но и получить необходимую прочность бе­тона в наиболее короткие сроки. При этом нужно иметь в виду, что после приобретения бетоном 70…80% проектной прочности он не требует в условиях сухого жаркого климата какого-либо специального ухода.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *