Портал о строительстве и ремонтных работах

Когда выдерживание бетона способом термоса не обеспечивает приобретение им заданной прочности к концу установленного сро­ка выдерживания, а также при необходимости сократить срок вы­держивания и обеспечить твердение при любой отрицательной тем­пературе наружного воздуха бетон подвергают электротермообра­ботке.

При электротермообработке бетона используют тепло, получае­мое от превращения электрической энергии в тепловую.

Электротермообработку выполняют методами: электродного

прогрева (собственно электропрогрева);

электрообогрева различными электронагревательными устрой­ствами;

индукционного нагрева (нагрева в электромагнитном поле). При использовании метода электродного прогрева бетон про­гревают в конструкции или до его укладки в опалубку (предвари­тельный электроразогрев) за счет тепла, выделяющегося внутри бетона. Этот метод относится к наиболее эффективным и экономич­ным видам электротермообработки.

Электрообогрев с помощью электронагревательных устройств осуществляют путем подачи тепла к поверхности бетона от нагре­вательных приборов инфракрасного излучения или низкотемпера­турных (сетчатых, коаксиальных, трубчатых и других электрона­гревателей) .

При индукционном нагреве энергия электромагнитного поля преобразуется в тепловую от разогревающихся вихревыми токами стальных элементов опалубки, арматуры и закладных частей и пе­редается бетону контактно.

Режимы электротермообработки назначают в зависимости от степени массивности конструкций, вида цемента, требуемой проч­ности бетона: •

из двух стадий — разогрев и изотермический прогрев с обеспе­чением к моменту выключения тока за’дан’нбй йрйТической прочно­сти бетона; применяют для конструкций с модулем поверхности 10 д более;

из трех стадий — разогрев, изотермический прогрев и остывание с обеспечением заданной критической прочности лищь к концу остывания прогретой конструкции; применяют для конструкций с модулем поверхности от 6 до 15;

из, двух стадий — разогрев и остывание (электротермос) с обес­печением заданной критической прочности в конце остывания; при­меняют для конструкций с модулем поверхности менее 8;

ступенчатый — нагрев до 40—50°С, выдерживание при этой тем­пературе в течение 1—3 ч, затем бйстрый подъем температуры до максимально допускаемой для данной конструкции. Заданная кри­тическая прочность может быть достигнута как к концу изотерми­ческого прогрева, так и к концу остывания; применяют главным образом для предварительно напряженных конструкций;

саморегулирующийся, применяемый только при электродном прогреве и при постоянном напряжении на электродах на протяже­нии всего цикла термообработки. Температура бетона сначала воз­растает, затем плавно снижается, применяется при прогреве бетона большого числа одинаковых конструкций (например, стыков).

включаемых под напряжение по мере окончания бетонирования. Для саморегулирующегося режима характерна определенная мак­симальная температура бетона для каждой величины скорости ра­зогрева конкретной конструкции.

До начала подключения электрического тока бетон необходимо выдержать в течение 2—4 ч, особенно при скорости разогрева бо­лее 8°С в час, если позволяет тепловой баланс смеси.

Ток включают при температуре бетона не ниже 3—5°С. Темпе­ратуру бетона поднимают с интенсивностью 8°С в час при прогре­ве конструкций с модулем поверхности от 2 до 6; 10°С в час — с мо­дулем поверхности 6 и более; 15°С в час при прогреве каркасных и тонкостенных конструкций небольшой протяженности (до 6 м), а также конструкций, возводимых в скользящей опалубке.

В целях экономии электроэнергии электропрогрев проводят в наиболее короткие сроки при, максимально допускаемой для дан­ной конструкции температуре (табл. 12).

Таблица 12. Максимально допускаемая температура бетона при электропрогреве Цемент Допускаемая температура, °С для конструкций с модулем поверхности 6—9 10-15 16-20 Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент………………………………….. 80 70 60 Портландцемент и быстроте ер деющий портландцемент •••••«••. . . 70 65 55

Длительность изотермического прогрева зависит от вида цемен­та, температуры прогрева и заданной критической прочности бето­на. Ориентировочно ее можно определять по графикам нарастания прочности (рис. 72), уточняя по результатам испытания контроль­ных образцов на сжатие.

Температура бетона при электротермообработке должна быть по возможности одинаковой во всех частях конструкции и не отли­чаться больше чем на 15° по длине и 10° по сечению элемента, а в приэлектродных зонах бетона температурный перепад не должен превышать 1°С на 1 см радиуса зоны.

Температура бетона выдерживается в соответствии с заданным режимом электротермообработки следующими способами:

изменением величины напряжения, подводимого к электродам или электронагревательным устройствам;

отключением электродов или электронагревателей от сети по окончании подъема температуры;

периодическим включением и отключением напряжения на элек­тродах и электронагревателях, в том числе в режиме импульсного прогрева бетона путем чередования коротких (как правило, продол —

житсльностью в несколько десятков секунд) импульсов тока с паузами.

Заданные режимы электротермообработки могут выполняться как автоматически, так и вручную.

Скорость остывания бетона по окончании прогрева должна быть минимальной и не превышать 10°С в час для конструкций с моду-

Рис. 72. Графики нарастания прочности бетона: а — при температуре до 50°С бетона на портландцементах марок 400—500, б — при темпера­туре до 50°С бетона на шлакопортландцементах марок 300—400, в — при прогреве бетона на портланддементах марок 400—500, г — при прогреве бетона па шлакопортландцементах марок 300—400

лем поверхности более 10 и 5°С в час для конструкций с модулем поверхности от 6 до 10.

Для массивных конструкций скорость остывания, обеспечиваю­щую отсутствие трещин в поверхностных слоях бетона, определя­ют расчетом.

Остывание наиболее быстро протекает в первые часы по выклю­чении напряжения, затем интенсивность остывания постепенно за­медляется. Чтобы обеспечить одинаковые условия остывания час­тей конструкций, имеющих различную толщину, тонкие элементы, выступающие углы и другие части, остывающие быстрее основной конструкции, утепляют дополнительно. Опалубку и утепление про­гретых конструкций снимают не раньше, чем бетон остынет до тем­пературы 5°С, но прежде, чем опалубка примерзнет к бетону.

Для замедления процесса остывания наружных слоев бетона поверхности его после распалубливания укрывают, если разность температур бетона и наружного воздуха для конструкций с моду­лем поверхности до 5 составляет 20°С, 5 и более — выше 30°С.

Электротермообработка легких бетонов на пористых заполни­телях в монолитных конструкциях обеспечивает получение задан­ной прочности при более коротких режимах, чем тяжелых бетонов. Эффективность электротермообработки легких бетонов тем выше, чем меньше их объемная масса.

Скорость подъема температуры легких бетонов с объемной мас­сой до 1500 кг/м3 может быть увеличена на 30% по сравнению с приведенными выше данными для тяжелого бетона, температура изотермического прогрева — на 10°С выше, чем указано в табл. 12, продолжительность изотермического прогрева может быть принята по графикам нарастания прочности.

Режимы электротермообработки легких бетонов с объемной массой более 1500 кг/м3 должны быть примерно такими же, как для тяжелых бетонов.

Изотермический прогрев конструкций из легких бетонов с мо­дулем поверхности менее 8 можно прекращать при достижении бе­тоном 40—50% проектной прочности, так как в связи с постоянной теплопроводностью их остывание происходит замедленно и они к концу остывания приобретают 70—80% проектной прочности.

При электротермообработке бетона неопалубленные поверх­ности конструкций и изделий защищают от испарения воды, тща­тельно укрыв их пароизоляционными материалами (полимерная пленка, прорезиненная ткань, рубероид и др.) и устроив поверх них теплоизоляцию (в случае необходимости).

Электродный прогрев бетона. При этом способе ток в бетон вво­дят через электроды, располагаемые внутри или на поверхности бетона. Соседние или противоположные электроды соединяют с проводами разных фаз, в результате чего между электродами в бе­тоне возникает электрическое поле.

С помощью электродов бетон прогревают при пониженных (50—127 В) или повышенных (220—380 В) напряжениях.

Электропрогрев армированных конструкций производят при напряжениях не более 127 В, неармированных — более 127 В.

Применяемые при электропрогреве электроды подразделяются на пластинчатые, полосовые, стержневые и струнные.

Пластинчатые электроды располагают снаружи бето­на на двух противоположных плоскостях конструкции, расстояние между которыми не превышает 40 см. Пластинчатые электроды представляют собой пластины из кровельной стали, которые кре­пят к деревянной опалубке, или стальные щиты опалубки, закры­вающие целиком противоположные плоскости по меньшей стороне (толщине) конструкции или изделия.

Эти электроды применяют для прогрева неармированных конст­рукций, а также конструкций с негустой арматурой — колонн, ба­лок, прогонов прямоугольного сечения, стен, перегородок.

Полосовые электроды располагают снаружи бетона. Их изготовляют из полосовой или кровельной стали шириной а— = 2—5 см (рис. 73) и крепят к деревянной опалубке.

Полосовые электроды с двусторонним расположением для сквозного прогрева бетона (рис. 73, а) применяют вместо пластин­чатых с целью экономии металла электродов.

Полосовые электроды для периферийного прогрева конструк­ций размещают снаружи бетона (рис. 73, б ив). Электрический ток проходит между соседними разноименными электродами, глав­ным образом в периферийном слое бетона, толщина которого со-

Рис. 73. Схема размещения полосовых электродов при прогреве: а — двустороннем сквозном, б — одностороннем периферийном, в — двусто­роннем периферийном

ставляет около половины расстояния между соседними электро­дами.

Периферийный прогрев конструкций толщиной В менее 30— 40 см, как правило, осуществляют полосовыми электродами с од­носторонним расположением при негустой арматуре. Он особенно эффективен для конструкций, бетонируемых на бетонном или грун­товом основании, доступ к которым открыт только сверху, — полов, бетонных подготовок, бетонных или железобетонных покрытий, площадок, а также перекрытий. В этом случае полосовые электро­ды крепят к нижней поверхности инвентарных деревянных щитов, укладываемых на верхнюю поверхность конструкции по мере бе­тонирования.

Периферийный прогрев конструкций толщиной от 30 до 80 см осуществляют полосовыми электродами с двусторонним размеще­нием, а более массивных — с размещением на всех поверхностях конструкций. Периферийный прогрев с двусторонним размещени­ем полосовых электродов используют при бетонировании ленточ­ных фундаментов, колонн, балок, прогонов, перекрытий толщиной более 30—40 см.

Стержневые электроды представляют собой короткие
прутки из арматурной стали диаметром 6—10 мм, вставляемые в тело бетона перпендикулярно поверхности конструкции. Электро­ды устанавливают в бетон со стороны открытой поверхности или в отверстия, просверленные в опалубке конструкции. Концы их выступают на 10—15 см из опалубки, к ним присоединяют про­вода.

Стержневые электроды приме­няют для прогрева любых конструк­ций, однако следует учитывать, что электроды остаются в бетоне после прогрева, в связи с чем металл без­возвратно затрачивается на элект­роды. К стержневым относятся и так называемые плавающие элект­роды— стальные прутки диаметром 6—12 мм, вставляемые в бетон на глубину 3—4 см сразу после его укладки. Их применяют глазным образом при прогреве полов, плит и периферийном прогреве верхних, не имеющих опалубки поверхностей массивных конструкций.

Струнные электроды 1 (рис. 74) изготовляют из арматур­ной стали диаметром 6—10 мм. Ус­танавливают их в конструкцию пе­ред бетонированием параллельно продольной оси отдельными звенья­ми длиной /=2,5ч-3,5 м, концы 3 загибают под прямым углом, выво­дят наружу и подключают к раз­ным фазам электрической цепи. При прохождении тока между электродами разных фаз бетон на­гревается.

Струнные электроды применяют для прогрева монолитных конструк­ций и сборных изделий, длина ко­торых во много раз больше разме­ров их поперечного сечения (колонны, балки, прогоны, сваи, столбчатые фундаментные опоры).

Электроды независимо от их вида должны обеспечивать равно­мерность прогрева элемента и получение во всех его точках оди­наковой прочности, поэтому перегрев бетона вблизи электрода не­желателен. Во избежание перегрева расстояния между электро­дами должны быть не менее 20—25 см при напряжении до 65 В и 30—40 см при более высоких напряжениях (до 106 В).

Опасность местных перегревов уменьшают, применяя группо­вой способ размещения электродов, при котором в каждую фазу

питающей сети включают не один, а группу электродов (рис. 75). Способ расстановки электродов и расстояние между ними задают проектом.

При установке электродов нельзя допускать их смещения и со­прикосновения с арматурой, так как, если с арматурой соприкос­нутся два электрода разных фаз, произойдет короткое замыкание.

Для обеспечения равно­мерного прогрева необходи­мо соблюдать осторожность во время выгрузки и уклад­ки бетонной смеси, чтобы не сместить электроды с первоначального положе­ния и не допустить сопри­косновения с арматурой.

Слой бетона между электродами и арматурой при напряжении в начале прогрева 52; 65; 87; 106 и 220 В должен быть соответ­ственно не менее 5; 7; 10;

15 и 50 см. При уменьшении толщины этого слоя неиз­бежен местный перегрев бе­тона. В случае невозмож­ности выдержать указанные расстояния необходимо бли­жайшие к арматуре участ­ки электродов (10—15 см) изолировать.

Рабочие швы при бето­нировании размещают так, чтобы расстояние от шва до ряда электродов не превы­шало 100 мм.

Открытые поверхности по окончании бетонирования и установ­ки электродов укрывают утепляющими материалами. Прогревать бетон с неукрытыми поверхностями не допускается.

В конструкциях с модулем поверхности менее 6, выдерживае­мых способом термоса, электропрогреву подвергают лишь внешние периферийные слои, что ускоряет твердение бетона и предотвра­щает преждевременное его охлаждение в наружных слоях. Элект­роды укладывают на поверхность или втапливают в наружные слои бетона. Для уменьшения теплопотерь открытые поверхности бетона утепляют. Расстояние между электродами в углах конст­рукции должно быть 200—250 мм, на остальных участках — 300— 350 мм. Предельная температура нагревания бетона — не вы­ше 40°С. Продолжительность и режим прогрева устанавливает ла­боратория.

Элсктрообогрев бетона. Обогрев инфракрасными лу­чам и. Сущность метода заключается в передаче бетону тепла в виде лучистой энергии, чем достигается ускоренное его твердение. Теплоносителем являются инфракрасные лучи, которые представ­ляют собой электромагнитные волны, испускаемые нагретыми те­лами и передающие тепло бетону.

В качестве источника инфракрасных лучей используют рабо­тающие от общей электросети металлические трубчатые электриче­ские нагреватели (ТЭНы) и стержневые карборундовые излучате­ли. ТЭНы состоят из стальной, медной или латунной трубки диа­метром от 9 до 18 мм, по оси которой расположена нихромовая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки запол­нено периклазом — кристаллической окисью магния. Различные типы ТЭНов нагреваются от 300 до 600°С. Карборундовые излуча­тели представляют собой стержень из карбида кремния диамет­ром от 6 до 50 мм и длиной от 0,3 до 1 м. Рабочая температура из­лучателей равна 1300—1500°С.

Инфракрасные излучатели в комплекте с отражателями и под­держивающими устройствами составляют инфракрасную установ­ку. Конструктивно установка представляет собой сферические или трапецеидальные отражатели, во внутренней полости которых раз­мещаются излучатели с поддерживающими устройствами.

Сферические отражатели применяют при необходимости пере­дачи энергии излучением на расстояние до 3 м, а трапецеидаль­ные— до 1 м. Регулируя мощность генераторов инфракрасных лу­чей и их расстояние от поверхности обогреваемого бетона, можно изменять интенсивность нагрева бетона, температуру изотермиче­ского прогрева, а также интенсивность охлаждения бетона к кон­цу тепловой обработки. Данный метод отличается простотой по сравнению с электродным способом прогрева.

Прогрев инфракрасными лучами можно применять в следую­щих случаях:

при изготовлении тонкостенных (толщиной не более 25 см) сборных железобетонных конструкций и заделке стыков между ними;

для ускорения твердения замоноличивающего (штрабного) бе­тона при установке в зимних условиях металлических закладных частей и анкерных устройств;

при подготовке блоков к бетонированию (прогрев промерзших углов и поверхностей); при возведении высоких, незначительной толщины, насыщенных арматурой конструкций.

При прогреве инфракрасными лучами следует тщательно за­щищать прогреваемый бетон от испарения из него влаги.

Контактный электрообогрев. При контактном элект­рообогреве осуществляется непосредственная теплопередача от греющих поверхностей к прогреваемому бетону.

Наиболее целесообразно применение контактного электрообо­грева при изготовлении конструкций с модулем поверхности более 6 и развитой поверхностью, возводимых в греющих подъемно-пере­ставной и разборно-щитовой инвентарных опалубках. Конструк­ция греющей опалубки или термоформы (из листовой стали, водо­стойкой фанеры) должна предусматривать размещение на ней нагревательного элемента и эффективной теплоизоляции (мине­ральная вата, шлаковата).

Электрообогрев может выполняться с помощью нагревателей: проволочных, греющих кабелей и проводов, стержневых, трубча­тых (ТЭНы), коаксиальных, трубчато-стержневых и уголково­стержневых, индукционных, сетчатых, пластинчатых.

Рис. 76. Проволочные нагреватели: а — плоский, 6 — круглый, в—стержневой, г — со свободно висящей проволокой; / — про­волочный нагреватель, 2—асбест тонколистовой на жидком стекле, 3—асбестоцемеитиый лист (жесткий), 4 — газовая труба, 5 — тонколистовой асбест (жесткий), 6—асбест листовой из трубы (жесткий)

Проволочные нагревательные элементы выполняются из прово­локи с повышенным омическим сопротивлением (типа нихром).

Проволока диаметром 0,8—3 мм наматывается на каркас из изоляционного материала, например на асбестоцементный лист 3, и изолируется, например тонколистовым асбестом 2 (рис. 76).

В качестве греющих кабелей (рис. 77) применяют электричес­кие кабели КСОП или КВМС. Они состоят из константановой жи­лы диаметром 0,7—0,8 мм, термостойкой изоляции и металлическо­го защитного чулка. Кабель 1 крепят непосредственно к металли­ческому щиту греющей опалубки или термоформы и изолируют сверху асбестом 3, минеральной ватой 4 и фанерой 5.

Греющие провода со стальной или алюминиевой жилой диа­метром 1—2,5 мм прикрепляют к арматурному каркасу или эле­ментам опалубки. Провода должны находиться в бетоне на рав­ных расстояниях один от другого в пределах 10—30 см. Греющие провода укладывают в виде прямолинейных или спиральных ни­тей. Греющие провода не должны прикасаться к опалубке.

Стержневые электронагреватели изготовляют ‘ из стержневой арматурной стали диаметром не менее 8 мм.

Нагревательные элементы зигзагообразной формы крепят с по­мощью кронштейнов из диэлектрика к опалубке. Расстояние меж­ду нагревателем и опалубкой должно составлять 30—50 мм.

Коаксиальный нагреватель состоит из двух труб, расположен­ных одна в другой, или наружной трубы и внутреннего стержня, сваренных у одного из торцов. Ток в них идет в разных направле­ниях.

Рис. 77. Греющие кабели: 1 — кабель типа КСОП, 2 — клеммная колодка, 3 — лист асбеста, 4—* минеральная вата, 5 — лист фанеры

Коаксиальные нагреватели крепятся к металлу опалубки с по­мощью изолированных кронштейнов на расстоянии 20—30 мм от нагреваемой поверхности.

Разновидностью коаксиальных нагревателей являются нагрева­тели трубчато-стержневые и уголково-стержневые, сетчатые и пластинчатые.

Отдельные коаксиальные, трубчато-стержневые и уголково­стержневые нагревательные элементы соединяются между собой, например, последовательно, образуя зигзагообразный нагреватель.

Индукционный нагреватель состоит из обмотки, которая выпол­нена из голого или изолированного провода, образующего замкну­тый магнитопровод с металлом стальной опалубки или арматурой. Голый провод изолируют от замыкания на металлическую опалуб­ку, например асбестовым шнуром.

Применение нагревателей определенного типа обусловливается конструктивными и технологическими особенностями прогревае­мой конструкции.

Проволочные нагреватели используют главным образом в по­строечных условиях. Стержневые, трубчатые (ТЭНы), коаксиаль­ные, трубчато-стержневые, уголково-стержневые и индуктивные нагреватели применяют преимущественно на заводах сборного же­лезобетона.

Греющие провода применяют для прогрева монолитных конст­рукций и стыков. Греющие кабели, сетчатые и пластинчатые нагре­ватели используют как в построечных, так и в заводских условиях.

Индукционный нагрев. При индукционном нагреве энергия пе­ременного магнитного поля преобразуется в арматуре или сталь­ной опалубке в тепловую и передается бетону.

Индукционный нагрев позволяет вести термообработку бетона железобетонных каркасных конструкций: колонны, ригели, балки, прогоны, элементы рамных конструкций, от­дельные опоры, а также замоноличивание стыков каркасных конструкций.

При индукционном нагреве по наружной поверхности опалубки элемента 1, например колонны, укладывается последовательными витками изолированный провод — индуктор 3 (рис. 78). При пропускании через индуктор переменного тока вокруг него создается пере­менное электромагнитное поле, индуцирующее в стальной арматуре и опалубке (из стали) токи, нагревающие сталь, а от нее за счет теп­лопроводности и бетон.

Шаг и количество витков провода опреде­ляют расчетом, в соответствии с которым из­готовляют шаблоны с пазами для укладки витков индуктора. Предварительный прогрев арматуры 2 не требуется. По условиям техни­ки безопасности нагрев ведут при пониженных напряжениях (36—120 В).

Электротермообработка бетона при замо — ноличивании стыков. Для электротермообра­ботки бетона при замоноличивании стыков мо­жет быть использован прогрев — электрод­ный, индукционный, инфракрасный, с по­мощью греющей опалубки.

При температуре окружающего воздуха не ниже —20°С можно укладывать бетонную (растворную) смесь с добавкой нитрита нат­рия на неотогретые стыки колонн в стаканах фундаментов, стыки стеновых панелей и др., втапливая в нее стержневые электроды 3 и в дальнейшем подключая напряжение (рис. 79).

Неопалубленную верхнюю поверхность подливки укрывают па­роизоляционным материалом 4 и утепляют теплоизоляционным материалом 2.

Вертикальные стыки прямоугольного сечения между стеновыми панелями бетонируют без предварительного отогрева стыкуемых элементов с электропрогревом бетона пластинчатыми электрода­ми, нашитыми на рабочую поверхность щитов деревянной опа­лубки.

Горизонтальные стыки прямоугольного сечения между плита­ми покрытий и перекрытий бетонируют без предварительного ото-
і ргііа промороженных стыкуемых элементов, применяя периферий­ный электропрогрев бетона с использованием полосовых элект­родов.

Для предварительного отогрева стыкуемых элементов, а также для термообработки бетона после замоноличивания стыка приме­няют греющую опалубку с вмонтированными проволочными или

Рис. 79. Электропрогрев бетона стыков колонн с фундамен-
тами стаканного типа (а) и стеновых панелей в пазах опор-
ных плит (б):

/ — бетон заделки, 2 — утеплитель, 3 — стержневые электроды, 4 —
пароизоляция; в—расстояние между разноименными электродами

трубчатыми электронагревателями (ТЭНами), а также инфракрас­ные излучатели.

При применении индукционного нагрева для термообработки бетона при замоноличивании стыков сначала предварительно про­гревают стыкуемые элементы до температуры в полости стыка не ниже 5°С. Для этого включают индуктор на режим разогрева за 2—3 ч до замоноличивания.

Комментарии закрыты.