Технология производства монтажных и бетонных работ в зимних условиях

       7. Электропрогрев смеси  в конструкциях. 

  Способ  электропрогрева бетона в конструкциях основан на использовании выделяемой теплоты при прохождении через  него электрического тока. Для подведения напряжения используют электроды различной конструкции и формы.

  В зависимости от расположения электродов прогрев подразделяют на сквозной и  периферийный. При сквозном прогреве электроды располагают по всему  сечению, а при периферийном —  по наружной поверхности конструкций. Во избежание отложения солей на электродах и прилегающей зоне бетона постоянный ток использовать запрещается.

  Для сквозного прогрева колонн, балок, стен и других конструкций, возводимых в  деревянной опалубке, применяют стержневые электроды (рис. 4а), которые изготовляют из отрезков арматурной стали диаметром до 6 мм с заостренным концом. Для установки электродов высверливают отверстия в одном из щитов опалубки таким образом, чтобы электроды не соприкасались с арматурой каркаса. Затем вставляют электрод и ударом молотка фиксируют его в противоположном щите. Расстояние между электродами по горизонтали и вертикали принимают по расчету. Затем осуществляют их коммутацию.

  Для периферийного прогрева при слабом армировании когда исключен контакт  с арматурой применяют плавающие электроды в виде замкнутой петли (рис. 4б). При прогрева плоских конструкций (например, подготовка под полы, дорожные покрытия, ребристые плиты) применяют плавающие пластинчатые электроды (рис. 4г).

  В качестве плавающих электродов применяют  полосовую сталь толщиной 3...5, шириной 30...50 мм. Расстояние между ними определяют расчетом. Электроды должны контактировать с бетоном и могут быть несколько утоплены в него. Между ними и бетоном не должно быть зазора. Для этого их нагружают токонепроводящими материалами (досками, кирпичами), сами электроды должны быть без искривлений и перегибов.

  Нашивные  электроды (рис. 4в), так же как и  плавающие, относятся к элементам периферийного прогрева. Их изготовляют из круглой арматурной стали или металлических пластин толщи- ной 2...3 мм. Электроды нашивают на щиты опалубки для ее установки, а концы загибают под углом 90° и выводят наружу. После установки опалубки производят коммутацию электродов. Необходимо помнить, что электроды не должны иметь контакта с арматурой конструкции во избежание короткого замыкания. Поэтому при установке арматурных каркасов используют пластмассовые прокладки и фиксаторы, которые обеспечивают заданную толщину защитного слоя и предотвращают контакт с электродами.

   При изготовлении длинномерных конструкций (колонн, ригелей, балок, свай) используют струнные электроды (рис. 4д).  Выполняют их из гладкой арматурной стали диаметром 4...6 мм. Располагают в центральной части сечения конструкции. Концы электродов отгибают под углом 90° и выводят через отверстия в опалубке для подключения коммутирующих проводов.

  При периферийном прогреве массивных конструкций, а также элементов зданий малой  массивности (стен, резервуаров, ленточных фундаментов) в качестве электродов используют металлические щиты опалубки и арматуру конструкции. В первом случае используют однофазный ток (рис. 5а): первую фазу подключают к щитам 2 опалубки, а нулевую — к арматурному каркасу 1. Во втором случае (рис. 5б) арматурный каркас не подключают к сети, а каждый элемент опалубки присоединяют к одной из трех фаз. Изоляторами между щитами опалубки служат деревянные брусья 3.

 Пример  электропрогрева бетона колонны  с использованием щитов металлической  опалубки в качестве электродов приведен на рис. 6. Между опалубочными щитами 2 устанавливают диэлектрические прокладки 3. Напряжение от трансформатора 5 через кабели 4 передаются щитам опалубки соответственно первого, второго и третьего ярусов (при трехфазном токе). Мощность трансформатора подбирается таким образом, чтобы обеспечить прогрев одновременно 6...9 колонн.

  Однородность  температуры поля зависит от схемы  расположения электродов и расстояния между ними. Чем ближе друг к  другу электроды и чем сильнее  армирование конструкции, тем больше будут температурные перепады в  твердеющем бетоне, в результате чего режим твердения будет неоднородным и качество бетона ухудшится. Поэтому в каждом конкретном случае рассчитывают схему расположения электродов с учетом степени армирования конструкции. При напряжении на электродах 50...60В расстояние между электродами и арматурой должно быть не менее 25 мм, а при 70...85В — не менее 40 мм.

  Стержневые  электроды применяют, как правило, в виде плоских групп, которые  подключают к одной фазе. При большой  длине конструкций вместо одного электрода устанавливают два или три по длине.

  Допустимую  длину полосового, стержневого или  струнного электродов принимают  путем расчета минимальной потери напряжения по его длине.

  Для получения высокого качества железобетона строго соблюдают температурный  режим прогрева, который разделяют на три стадии:

   1. Подъем  температуры бетона. Скорость подъема  зависит от модуля поверхности: 

  2. Изотермический прогрев. На этой  стадии в бетоне поддерживают  заданную температуру. Продолжительность  стадии за- висит от вида конструкции (прогревают до получения необходимой прочности бетона). Чаще всего на стадии изотермического прогрева достигают критическую прочность бетона.

   3. Остывание конструкций. При остывании  до 0° С бетон продолжает набирать прочность, что особенно важно при бетонировании массивных конструкций.

  Для конструкций с М_п=6...9 применяют режим, при котором к моменту остывания бетон должен набрать прочность не менее критической. Для конструкций с М_п=9...15 режим такой же, но в конце изотермического прогрева бетон должен набрать не менее 50% прочности. Этим обстоятельством определяется время изотермического прогрева. При изготовлении предварительно напряженных конструкций к моменту окончания изотермического прогрева прочность бетона должна быть не менее 80%.

  Нарушение технологического режима электропрогрева  может привести к пережогу бетона в результате перегрева бетонной смеси выше 100° С, недостаточному набору прочности, образованию трещин в результате неоднородности температурного поля.

   Температура разогрева бетона зависит от конструкции и вида цемента (табл. 2).

   Максимальную  температуру прогрева более массивных  конструкций назначают из условия  получения равномерного температурного поля и исключения в них высоких  термонапряженнй.

   Необходимую температуру прогрева бетона получают измерением напряжения, периодическим отключением и включением всегo прогрева или части электродов.

Скорость  остывания бетона также регулируют (табл. 3). Если скорость остывания превысит допустимую, в бетонной

смеси возникнут температурные напряжения, способные разрушить структуру бетона или образовать в нем трещины. Регулируют скорость остывания путем правильного подбора теплоизоляции опалубки.

   При электропрогреве бетонных конструкций  с помощью контрольно-измерительных  приборов постоянно контролируют напряжение, силу тока и температуру бетона. В первые 3 ч прогрева температуру измеряют каждый час, а затем — через 2...3 ч.

   Перед началом бетонирования проверяют  правильность установки электродов и их коммутацию, качество утепления  опалубки, определяют надежность контактов электродов с токоподводяшими проводами.

   При электропрогреве необходимо тщательно  выполнять требования электробезопасности  и охраны труда. 
 
 
 
 
 

   8. Паропрогрев бетона. 

   При прогреве уложенного бетона паром его  твердение происходит при высокой температуре в среде с большой влажностью. Эти блугоприятные условия значительно ускоряют нарастание прочности бетона.

   Предельные  температуры паропрогрева: 70°С – для бетона на БТЦ, 80°С – на портландцементах, 90°С – на шлакопортландцементах. Предельная интенсивность прогрева и остывания бетона такая же, как и при электропрогреве.

  При паропрогреве с температурой 60...70 °С можно получить через 24...48 ч такую же прочность бетона, какую при твердении бетона на воздухе с температурой 15°С можно достичь только через 10...15 дней. Паропрогрев бетона осуществляют насьпценным паром низкого давления. При наличии пара высокого давления он должен быть предварительно пропущен через понижающий редуктор.

  Прогрев бетона выполняют равномерно, для  чего паровые рубашки вертикальных конструкций (колонн и др.) разделяют на отсеки высотой не более 3...4 м, причем пар подают снизу в каждый отсек самостоятельно. Ввод пара в паровые рубашки горизонтальных конструкций — балок и прогонов — необходимо осуществлять не реже чем через 1,5...2 м по их длине, а плит — не менее чем один ввод на каждые 3...4 м² поверхности.

  При паропрогреве должны быть приняты меры для удаления конденсата и предотвращения образования наледи. Особенно важно  следить за отводом конденсата при  паропрогреве конструкций, соприкасающихся с грунтом. Паропрогрев фундаментов, расположенных на пучинистых и не допускающих смачивания грунтах (лессовидные суглинки и др.), не допускается. 

       9. Бетонирование в  термоактивной опалубке 

  Термоактивной (греющей) опалубкой называются многослойные щиты, которые оснащены нагревательными элементами и утеплены. Теплота через палубу щита передается в поверхностный слой бетона, а затем распространяется по всей его толщине. Обогрев бетона таким способом не зависит от температуры наружного воздуха. Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании стыков и швов при температуре наружного воздуха до — 40°С .

   Конструкции греющей опалубки многообразны. Основное требование, предъявляемое к ним,— равномерность распределения температуры по опалубке щита.

   В качестве нагревательных элементов  применяют трубчатые электронагреватели (ТЭНы), греющие провода и кабели, гибкие тканевые ленты, а также нагреватели, изготовленные из нихромовой проволоки, композиции полимерных материалов с графитом (углеродные ленточные нагреватели) и токопроводящими элементами и др.

   Трубчатые электронагреватели состоят из трубок (стальных, медных, латунных) диаметром 9...18 мм, внутри которых находится нихромовая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки заполнено кристаллическим оксидом магния. Температура разогрева ТЭНов 300...600°С, поэтому они не должны контактировать с поверхностью опалубки, прилегающей к бетону, а располагаться от нее на расстоянии 15...20 мм.

   Проволочные нагревательные элементы выполняют  из нихромовой проволоки диаметром 0,8...3 мм, которую наматывают на каркас из изоляционного материала и  изолируют асбестом. Такие нагреватели  менее надежны, так как подвержены деформациям при погрузочно-разгрузочных работах, поэтому требуют бережного отношения.

  В качестве нагревательных кабелей применяют  кабели типа КСОП или КВМС. Они состоят  из константановой проволоки диаметром 0,7...0,8 мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком.

  Размещают нагреватели на щите опалубки в зависимости  от режимов обогрева и мощности: греющие провода и кабели устанавливают  вплотную к палубе, ТЭНы — на небольшом  расстоянии от нее.

  В фанерной греющей опалубке нагревательные кабели и провода запрессовывают в защитные покрытия, состоящие из пакета тонких полимерных пленок.