Портал о строительстве и ремонтных работах

Если выдерживание бетона способом термоса не позволяет по­лучить заданную прочность 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 этом способе 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 электромагнитно — го 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 и могут быть следующими:

из двух стадий — разогрев и изотермический прогрев с обес­печением к моменту выключения тока заданной критической проч­ности бетона; применяют для конструкций с модулем поверхности 10 и более;

из трех стадий — разогрев, изотермический прогрев и остыва­ние с обеспечением заданной критической прочности лишь 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;

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

саморегулирующимся, применяемым только при электродном прогреве и при постоянном напряжении на электродах на протя­жении всего цикла термообработки. Температура бетона сначала возрастает, затем плавно снижается. Применяют при прогреве бетона большого числа одинаковых конструкций, например сты­ков, включаемых под напряжение по мере окончания бетонирова­ния, Для саморегулирующего 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 град/ч, если позволяет тепловой баланс смеси.

Ток включают при температуре бетона не ниже 3…5°С. Темпе­ратура бетона на плотных заполнителях должна повышаться в I ч не более чем на:

15°С — при прогреве конструкций с Мп более 10 и протяженности до б м, а также конструкций, возводимых в скользящей опалубке;

10°С — при прогреве конструкций с Мп от 6 до 10;

8°С — при прогреве конструкций с Мп от 4 до 6;

5°С — при прогреве конструкций с Мп от 2 до 4.

Для экономии энергии электропрогрев проводят в наиболее короткие сроки при максимально допускаемой для данной конст­рукции температуре (табл. 22).

Длительность изотермического прогрева зависит от вида це­мента, температуры прогрева и заданной критической прочности бетона. Ориентировочно ее можно определять по графикам на­растания прочности (рис. 122), уточняя по результатам испытания контрольных образцов на сжатие.

Температура бетона при электротермообработке должна быть по возможности одинаковой во всех частях конструкции и не отли­чаться более чем на 15° по длине и 10° по сечению элемента, а

Таблица 22. Максимально допускаемая температура бетона при электропрогреве Вид цемента Допускаемая температура, °С, для конструкций с Л? п до 10 свыше 10 Шлакопортландцемент и пуццолановый 90 80 портландцемент Портландцемент 80 70 Быстротвердеющий портландцемент 75 70 Примечание. При периферийном электропрогреве конструкций С менее 5 тем. пература в наружных слонх не должна быть более 401С.

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;

Рис. 122. Графики нарастания прочности бетона: с —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 портландцементах марок 400… 500, г — при прогреве бетона на шлакопортландцементах марок 300… 400

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 (продолжи­тельностью в несколько десятков секунд) импульсов тока с паузами.

Заданные режимы электротермообработки можно выполнять как автоматически, так и вручную.

Скорость остывания бетона по окончании прогрева должна быть минимальной и не превышать 10 град/ч для конструкций с

Мп поверхности более 10 и 5 град/ч для конструкций с Ми от 6 до 10.

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

Остывание наиболее быстро протекает в первые часы по выключении напряжения, затем интенсивность остывания посте­пенно замедляется. Чтобы создать одинаковые условия остыва­ния частей конструкций различной толщины, 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 изделия.

Для замедления процесса остывания наружных слоев бетона поверхности его после раепалубливания укрывают, если разность температур бетона и наружного воздуха для конструкций с Мп 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 на плотных заполнителях. Эффективность электротермообработки бетонов на пористых заполнителях тем выше, чем меньше их плотность.

Скорость подъема температуры бетонов на пористых заполни­телях плотностью до 1 500 кг/м3 може г быть увеличена на 30 по сравнению с приведенными выше данными для бетона на плотных заполнителях, температура изотермического прогрева — на 10°С выше, чем указано в табл. 22, продолжительность изотер­мического прогрева может быть принята по графикам нарастания прочности бетона (рис. 122).

Режимы электротермообработки бетонов на пористых заполни­телях плотностью более 1 500 кг/м3 должны быть примерно таки­ми же, как для тяжелых бетонов.

Изотермический прогрев конструкций из бетона на пористых заполнителях с Мп менее 8 можно прекращать при достижении бетоном 40…50% проектной прочности, так как в связи с пони­женной теплопроводностью они остывают замедленно и к концу остывания приобретают 70…80% проектной прочности.

При электротермообработке бетона неопалубленные поверхно­сти конструкций и изделий защищают от испарения воды, тща­тельно укрывают влагоизоляционными материалами (полимерной пленкой, прорезиненной тканью, рубероидом) и устраивают по­верх них теплоизоляцию.

Электродный прогрев бетона. При этом способе ток 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.

Электрообогрев бетона. Обогрев инфракрасными лучами заключается в передаче бетону тепла в виде лучистой энергии, чем ускоряется 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 нихромо- вая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки заполнено периклазом — кристаллической окисью магния. Раз­личные типы ТЭНов нагреваются до температуры 300…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 1 300..Л 500°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 более простой, чем электродный.

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.

Во время прогрева инфракрасными лучами следует тщательно защищать бетон от испарения из него влаги.

Контактный электрообогрев заключается в непосредственной теплопередаче от нагревающих поверхностей к прогреваемому бетону. Целесообразно применять контактный электрообогрев при изготовлении конструкций с Мп 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 (минеральной и шлаковатой).

Электрообогрев можно выполнять с помощью нагревателей: проволочных, греющих кабелей и проводов, стержневых, трубча­тых, коаксиальных, трубчато-стержневых и уголково-стержневых, индукционных, сетчатых, пластинчатых.

Рис. J23. Проволочные нагревательные элементы: а — плоский, б — круглый, е — стержиевой, г — со свободно висящей проволокой; / — про­волочный нагреватель, 2 — тонколистовой асбест на жидком стекле, S — асбестоцементный лист (жесткий), 4 — стальная труба, 5 — тонколистовой асбест (жесткий), 6 — листовой ас­бест из трубы (жесткий)

Проволочные нагревательные элементы (рис. 123) выполняют из проволоки с повышенным омическим сопротивлением (типа нихрома). Проволоку диаметром 0,8…3 мм наматывают на каркас из изоляционного материала, например на асбестоцементный лист 3, и изолируют, например тонколистовым асбестом 2.

В качестве нагревающих кабелей (рис. 124) применяют элект­рические кабели К. СОП или КВМС. Они состоят из Константино­вой жилы диаметром 0,7…0,8 мм, термостойкой изоляции и метал­лического защитного чулка. Кабель / крепят непосредственно к металлическому щиту греющей опалубки или термоформы и изо­лируют сверху листом асбеста 3, минеральной ватой 4 и листом фанеры 5.

Нагревающие провода со стальной или алюминиевой жилой диаметром 1…2.5 мм прикрепляют к арматурному каркасу или элементам опалубки. Провода должны находиться в бетоне на равном расстоянии один от другого в пределах 10…30 см. Их

укладывают в виде прямолинейных или спиральных нитей. Нагре­вающие 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. 124. Нагревающие кабели: t — кабель типа КСОП, 2 — выводная колодка, 3 — лист асбеста, 4 — минеральная вата. 5 —лист фанеры

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

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

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, коаксиальные, труб­чато-стержневые, уголково-стержневые и индуктивные нагревате­ли применяют преимущественно на заводах сборного железобето­на. Нагревающие провода применяют для прогрева монолитных
конструкций и стыков. Нагревающие 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: колонн, ригелей, балок, про­гонов, элементов рамных конструкций, отдель­ных опор, а также замоноличивание стыков каркасных конструкций.

При индукционном нагреве (рис. 125) по наружной поверхности опалубки элемента 1, например колонны, укладывают последова­тельными витками изолированный провод — индуктор 3. 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 пониженном напряжении (36…120 В).

Электротермообработка бетона при замоно — лйчивании стыков. Для электротермообработ­ки бетона при замоноличивании стыков может быть использован прогрев: электродный (рис. 126), индукционный, инфракрасный, с помощью нагревающей 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, втапливая в нее стержневые электроды 3 и в дальнейшем подключая напряжение.

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 пластинчатьши электрода­ми, нашитыми на рабочую поверхность деревянной опалубки.

Горизонтальные стыки прямоугольного сечения между плитами покрытий и перекрытий бетонируют без предварительного отогре­
ва 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 нагревающую опалубку с вмонтированными проволочными

Рис. 126. Электропрогрев бетона стыков колонн с фувдаментамн стаканного
типа (а) и стеновых панелей в пазах опорных плит (б):

2 — бетон заделки, 2 — теплоизоляционный материал, 3 — стержневые электроды, 4 — паро-
изоляционный материал; b — расстояние между разноименными электродами

или трубчатыми электронагревателями, а также инфракрасные излучатели.

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

Комментарии закрыты.