Технология стр. пр.. Головное издательство издательского объединения

• Название: Головное издательство издательского объединения
• Анкор: Технология стр. пр..doc
• Дата: 13.12.2017
• Размер: 18.72 Mb.
• Имя файла: Технология стр. пр..doc
• Тип: Документы; #11230
• страница: 24 из 45

Глава 10

ВОЗВЕДЕНИЕ БЕТОННЫХИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

§ 1. Особенности бетонирования в зимних условиях

Понятие «зимние условия» при про­изводстве бетонных работ несколько от­личается от общепринятого — календар­ного. Зимние условия начинаются, ког­да среднесуточная температура наружно­го воздуха снижается до +5 °С, а в течение суток наблюдается падение температуры ниже 0 °С.

Неукрытый бетон при температуре ниже 0 ^СС замерзает, физико-химические процессы взаимодействия воды и цемента прекращаются, твердение бетона при­останавливается. Одновременно внутри бетона появляются силы смерзания и внутреннего давления, вызываемые уве­личением объема воды при замерзании примерно до 10 %. Эти силы могут при-

вести к недопустимым деформациям кон­струкции при раннем замерзании бето­на. Кроме того, замерзшая вода образует тонкую пленку (наледь) на поверхности зерен заполнителей, что препятствует их сцеплению с цементом.

При оттаивании твердение бетона в условиях положительных температур во­зобновляется, но его прочность оказыва­ется ниже требуемой, снижается сцепле­ние бетона с арматурой, уменьшается его плотность и стойкость к воздействию внешних факторов. Однако опыт пока­зывает, что если бетон замерзнет не сра­зу после укладки, а через некоторое время, в течение которого он успеет набрать определенную прочность, в по­следующем отрицательная температура наружного воздуха не оказывает сущест­венного влияния на продолжающиеся процессы твердения, и бетон в конструк­ции приобретает заданную прочность.

Минимальная прочность бетона к мо­менту возможного замерзания называет­ся критической. Для бетонов марок М100...М150 она не должна быть менее 50 % проектной прочности, для марок М200...М300 — 40 %, для марок М400... ...М500 — не менее 30 %, но в любом случае не меньше 5 МПа; для конструк­ций с предварительно напряженной ар­матурой, пролетных строений мостов и других особо ответственных железобе­тонных сооружений — не менее 80 % проектной прочности и 100 % для кон­струкций, подвергающихся сразу после выдерживания действию расчетного дав­ления воды.

Многолетняя практика производства работ в зимних условиях, основанная на исследованиях советских ученых и опыте строителей-производственников, дала возможность разработать современ­ную технологию зимних бетонных работ, предусматривающую специальные при­емы подачи и укладки бетонной смеси и особые условия выдерживания бетона. Задача состоит в том, чтобы искусст­венно создать и поддерживать темпера-турно-влажностный режим для тверде­ния бетона, выдерживаемого при низ­ких температурах воздуха, в течение времени, требуемого для достижения бе­тоном критической или проектной проч­ности, стремясь к ускорению срока распалубки конструкций.

Применяют несколько различных тех­нологических приемов создания искусст­венной среды для выдерживания бетона в зимних условиях. Это — б е з о б о -гревные методы, к которым от­носятся методы термоса и термоса с химическими добавками, и методы ис­кусственного подогрева конструкций, включающие элек­тротермообработку бетона, паро- и воздухопрогрев. В последнее время рас­ширяется область применения теп­ляков.

§ 2. Подготовка к бетонированию.

Подача, укладка и уплотнение бетонной смеси

Прежде всего следует рассмотреть про­грамму работ и выбрать те конструкции, которые экономически целесообразно или необходимо возводить зимой. На­пример, зимой сложно и дорого возво­дить тонкие конструкции, поэтому их включают в программу работ лишь в том случае, если нужно ввести в эксплу­атацию пусковой комплекс сооружений.

В технологических картах указыва­ют методы подачи, укладки, уплотнения и выдерживания бетона, отобранные в результате технико-экономического сравнения вариантов работ в конкрет­ных условиях.

Одновременно готовят площадку и объект к бетонированию: утепляют бето-новоды и галереи конвейеров, прокла­дывают временные электросети, налажи­вают трансформаторное хозяйство. При­нимают меры к защите оснований под фундаменты от промерзания, осуществ­ляют мероприятия по охране труда и др.

Перед укладкой бетонной смеси про­веряют состояние опалубки и арматуры, счищают наледь и снег. Применять для этой цели горячую воду и пар не следу­ет, так как они способствуют образова­нию наледи. В морозы ниже —10 °С арматура диаметром более 25 мм, а так­же выполненная из прокатных профи­лей, сильно охлаждается. Ее отогре­вают до +5 °С горячим воздухом под лёгким полиэтиленовым укрытием или индукционным нагревом.

Сварочные работы при температуре воздуха ниже —30 °С проводить нель-

зя. Подготовленный к бетонированию участок опалубки на ночь закрывают брезентом или пленочными матери­алами.

Пучинистые грунты оснований, на ко­торые укладывают бетонную смесь, ото­гревают на глубину до 50 см электро­прогревом, непучинистые очищают от снега, наледи и грязи.

Бетонную смесь подают прямо к месту укладки (без перегрузки), тщательно обрабатывая вибраторами каждый слой. Надо своевременно очищать вибраторы, чтобы предохранить их от намерзания бетона.

Укладку бетонной смеси следует вести непрерывно с интенсивностью, обеспе­чивающей перекрытие ранее уложенно­го слоя до того, как его температура понизится ниже допустимого предела. Открытые части забетонированной кон­струкции немедленно укрывают. При возобновлении бетонирования после пе­рерыва для лучшего сцепления слой ранее уложенного бетона отогревают, применяя, например, переносные ин­фракрасные излучатели, работающие от баллонов со сжиженным газом.

§ 3. Выдерживание бетона методом термоса

Метод термоса, наиболее простой и экономичный, нашел широкое распро­странение при бетонировании самых раз­личных конструкций.

Сущность выдерживания бетона по методу термоса состоит в следующем. Доставленную на площадку бетонную смесь температурой 25...45°С уклады­вают в опалубку. При большей темпера­туре подогрева бетонная смесь во вре­мя транспортирования быстро загусте­вает. Сразу после окончания бетониро­вания все открытые поверхности кон­струкции укрывают слоем теплоизоля­ционного материала. Изолированный от холодного воздуха бетон твердеет за счет тепла, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении, а также тепла, выделяемого в процессе экзотер­мической реакции твердения цементного теста.

Количество тепла, получаемое бето­ном от указанных двух источников, лег­ко подсчитать. По этой величине расче-

том подбирают слой утеплителя, тепло­изоляционные характеристики которого обеспечили бы в условиях, намечаемых прогнозом среднесуточных температур, выдерживание бетона при положитель­ной температуре до достижения им проч­ности критической или проектной, до­пускающей распалубливание.

Не все конструкции можно выдержи­вать методом термоса. Более всего он подходит для массивных конструкций с относительно небольшой площадью ох­лаждения .

Степень массивности конструкции оп­ределяют модулем поверхности, харак­теризующимся отношением площади ох­лаждаемых наружных поверхностей F, м², к объему уложенного бетона V, м³:

M_n = SF/V. (VII. 13)

Для колонн и балок величина М_п равна отношению их периметра к пло­щади поперечного сечения.

Если бетонная смесь приготовлена на портландцементах средней активности, методом термоса можно выдерживать бетон в конструкции с модулем поверх­ности до 8. Однако зимой эффективней применять высокоактивные быстротвер-деющие цементы, а также вводить в обычные цементы химические добавки — ускорители твердения. Это дает воз­можность применять метод термоса для конструкций с модулем поверхности 10...15.

Проектированию термосного выдержи­вания бетона предшествует теплотех­нический расчет. Количество тепла в бетоне должно соответствовать его рас­ходу (теплопотерям) при остывании за время т, в течение которого обеспечива­ется сохранение положительной темпе­ратуры в бетоне для достижения им требуемой прочности.

Продолжительность остывания бето­на т от начальной температуры до ко­нечной в конструкциях с модулем по­верхности М_п > 3 * определяют по фор­муле Б. Г. Скрамтаева:



* Для конструкций с М_п < 3 режим тер­мосного выдерживания рассчитывают по методу В. С. Лукьянова.

где с — удельная теплоемкость бетона, кДж/(кг • °С); у — плотность бетона, кг/м³; ^б.н — начальная температура бе­тона после укладки, °С; t₆,_K—■ тем­пература бетона к концу остывания (для бетонов без противоморозных добавок ее рекомендуется принимать не ниже +5 °С); q— тепловыделение 1 кг це­мента за время остывания бетона; Ц—■ расход цемента в бетоне, кг/м³; k— коэффициент теплопередачи опалубки для укрытия неопалубленных поверх­ностей, Вт/(м² • °С); fe.cp — средняя тем­пература бетона за время его остыва­ния, °С; /„.„ — температура наружно­го воздуха (средняя за время остыва­ния бетона), °С.

Коэффициент теплопередачи опалуб­ки или укрытия неопалубленных по­верхностей



где а„ — коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности ограждения, Вт/(м² • °С). При скорости ветра 1; 5 и 15 м/с значения а_п равны соответст­венно 6,79; 22,9 и 37,2, Вт/(м² • °С); 8_t — толщина каждого слоя ограждения, м; Х_с— коэффициент теплопроводности ма­териала каждого слоя ограждения, Вт/(м² • °С).

Для определения средней температу­ры бетона за время остывания пользу­ются эмпирической зависимостью



По приведенным формулам прибли­женно рассчитывают охлаждение бе­тонной конструкции в такой последова­тельности. На основе прогноза погоды или по таблицам расчетных температур наружного воздуха для зимнего периода на территории СССР по месяцам уста­навливают ожидаемый температурный режим наружного воздуха t_n._B, при котором будет выдерживаться бетон. Определив модуль поверхности, выби­рают наиболее подходящий способ тер­мосного выдерживания. Далее, пользуясь формулой (VI 1.16), вычисляют среднюю температуру бетона fe.cp за время остывания.

По справке бетонного завода уста­навливают, какой температуры товар­ную бетонную смесь в данных условиях он может поставлять и экзотермические характеристики цемента q. По фор­муле (VI 1.8) определяют теплопотери в пути и при перегрузках; вычисляют начальную температуру укладываемого бетона с учетом потерь тепла, идущего на нагрев арматуры и опалубки fe._H-По заданной прочности к концу выдер­живания устанавливают продолжитель­ность остывания бетона от fe._H ДО /а.к-

После этого приступают к расчету требуемых теплоизоляционных харак­теристик материалов укрытия, варьируя при этом рядом исходных данных — зна­чение начальной температуры fc._H, со­держание цемента и его свойства, сроки выдерживания бетона и т. д. Из урав­нения теплового баланса вычисляют ко­эффициент теплопередачи ограждения бе­тонной поверхности. Например, исходя из формулы (VI 1.15), для бетона плот­ностью 2400 кг/м³



Если для обеспечения срока выдер­живания бетона одной опалубки недо­статочно, расчетами подбирают слои ук­рытия.

Рассмотренный метод расчета прост и пригоден для прогнозирования дли­тельности остывания бетона, когда не требуется большой точности. Этот же метод, уточненный С. А. Мироновым, позволяет учитывать потери тепла на нагревание опалубки и арматуры, а так­же на излучение тепла с поверхности опалубки. Для аналогичных целей мож­но пользоваться номограммами и таб­лицами, данные для которых подготов­лены на ЭВМ.

В качестве утеплителей применяют доски с прокладкой толя, доски и фа­неру с прокладкой пенопласта, картон, опилки, шлаковату и др. Предпочтение отдают тюфякам, покрытым с двух сто­рон непродуваемым, водоотталкиваю­щим материалом.

Конструкции, имеющие сечения раз­личной толщины, тонкие элементы, уг­лы и другие быстро остывающие части,

следует утеплять особенно тщательно. Поверхность забетонированных блоков в местах примыкания к свежеуложен-ному бетону утепляют на ширину 1... ...1,5 м. Опалубку и теплозащитный слой снимают, когда бетон в наружных слоях остынет до 0 °С.

§ 4. Применение химических добавок

Некоторые химические вещества — со­ляная кислота и ее соли (хлориды кальция СаС1₂, натрия NaCl) и такие соединения, как карбонат калия К₂СО₃ (поташ) и нитрит натрия NaNO₂, a также ряд комплексных соединений (НКМ — нитрат кальция + мочеви­на; ННКМ — нитрит-нитрат кальция + + мочевина; ННХКМ — нитрит-нитрат кальция + хлорид кальция + моче­вина и др.), введенные в качестве доба­вок каждое в отдельности или в смеси в воду затворения, разносторонне воз­действуют на процессы схватывания и твердения бетона.

Например, небольшая добавка хлори­да кальция (2...3 % массы цемента) способствует разложению минералов це­ментного клинкера и тем самым силь­но интенсифицирует процессы гидрата­ции цемента. Бетоны с этими добавка­ми, называемыми ускорителями тверде­ния, очень быстро набирают прочность. Так, уже на третий день бетон с добав­кой 2 % хлорида кальция достигает в 1,7 раза большей прочности, чем бетон такого же состава, но без добавки. Осо­бенно интенсивно возрастает прочность бетонов с добавками на пуццолановом и шлакопортландцементах (табл. VI 1.3).


Ускорители твердения сокращают вре­мя, требуемое для достижения бетоном критической прочности. При термос­ном выдерживании конструкций с боль­шим модулем поверхности (более 8) во многих случаях выгодно применять бе­тонную смесь с добавкой 2 % хлорида кальция, который в таком количестве почти не оказывает корродирующего воздействия на арматуру. (Для пред­варительно напряженных конструк­ций применение хлоридных добавок не допускается). При этом срок выдержи­вания бетона до распалубливания со­кращается .

Ускорители твердения, введенные в большем количестве (например, до 15 % массы цемента), резко понижают точку замерзания жидкой фазы бетонной сме­си, и в результате процесс гидратации цемента не только не приостанавливает­ся, а проходит даже при очень низких температурах наружного воздуха (до минус 35 °С). Такие добавки называют еще противоморозньши.

При бетонировании армированных конструкций отдают предпочтение по­ташу и нитриту натрия, так как они не вызывают коррозии арматуры. Хлори­ды используют для бетона неармирован-ных конструкций.

Противоморозные добавки поташа и нитрита натрия применяют при безобо-гревном методе выдерживания сборно-монолитных железобетонных конст­рукций (марка бетона не более М300), а также при замоноличивании стыков сборных конструкций. Добавка поташа способствует интенсивному твердению бетона при температуре до минус 25° С, а добавка нитрита натрия — до минус 15° С (табл. VI 1.4).



Длительное влияние добавок поташа и нитрита натрия еще недостаточно изу­чено, и поэтому их не применяют при возведении пролетных строений мос­тов, ферм, балок, плит длиной более 6 м, дымовых труб, градирен, а также предварительно напряженных кон­струкций.

Водные растворы солей готовят на горячей воде в виде концентрата плот­ностью (по ареометру) до 1,4. Расход цемента — не менее 250 кг на 1 м³ бето­на; В/Ц = 0,5...0,65; осадка конуса — до 8 см. Надо иметь в виду, что добав­ка поташа сказывается на удобоуклады-ваемости бетонной смеси: она быстро теряет пластичность и начинает твер­деть. Для замедления сроков схватыва­ния рекомендуется вводить сульфитно-спиртовую барду (от 0,2 до 3 % массы цемента), добавка которой увеличивает период удобоукладываемости на морозе до 2...2,5 ч.

§ 5. Электротермообработка бетона

Одним из наиболее эффективных и экономичных методов интенсификации твердения бетона является его электро­термообработка теплом, получаемым от превращения электрической энергии в тепловую.

В зимних условиях электротермообра­ботка предотвращает преждевременное замерзание бетона, обеспечивая его ин­тенсивное твердение при любой отри­цательной температуре наружного воз­духа. Осенью и весной ускоряется твер­дение бетона, сокращаются сроки распа­лубливания конструкций. В условиях жаркого климата электротермообработ­ка сокращает продолжительность ухода за бетоном, исключая преждевремен­ное его обезвоживание.

Различают следующие способы элек­тротермообработки конструкций: элек­тродный прогрев (электропрогрев), обо­грев электронагревательными устрой­ствами и нагрев в электромагнитном поле (индукционный прогрев).

Электропрогрев (электродный способ). Сущность этого способа заключается в нагревании бетона переменным током промышленной частоты. (Постоянный ток не пригоден, так как он вызывает электролиз воды). Уложенный в конструкцию бетон включают в цепь как электрическое сопротивление. Преобра­зование электрической энергии в теп­ловую происходит непосредственно вну­три бетона. Электропрогрев рекоменду­ется при бетонировании конструкций с большими поверхностями охлаждения и модулем от 8 до 20, когда метод термо­са оказывается неэффективным, а также при сжатых сроках строительства.

Бетонные смеси, которые твердеют при электропрогреве, приготовляют с возможно малым В/Ц на алитовых порт-ландцементах, содержащих не более 10 % трехкальциевого алюмината С₃А, или шлакопортландцементах. Если этого тре­буют сроки строительства, смеси гото­вят на быстротвердеющих цементах ли­бо вводят в них химические ускорители твердения (до 2 % массы цемента для армированных конструкций). Приме­нять бетонные смеси на глиноземистых цементах не рекомендуется.

Бетонную смесь укладывают в опа­лубку и после выдерживания от одного до двух часов включают в электриче­скую сеть.

Стальные электроды заделывают в бе­тон конструкции или располагают на наружных поверхностях.

Количество теплоты, выделяемое при

прохождении тока через бетон, Дж,

Q = 3528PRt,(VII. 18)

где / — сила тока, A; R— омическое сопротивление прогреваемого элемен­та, Ом; t— время, ч.

Образующаяся теплота расходуется на нагрев бетона до заданной темпера­туры и возмещение потерь тепла в про­цессе выдерживания. На это время от­крытые поверхности конструкции при­крывают толем и поверх его утепли­телем.

Существенное значение имеет пра­вильный режим прогрева. Он состоит из трех периодов: разогрева (Tj), изотермического выдерживания при заданной температуре (т₂) и остывания (т₃) (рис. VII.33, а, б, в). Общая про­должительность электропрогрева — т₄. Для конструкций с модулем поверхности от 6 до 15 проектная прочность обеспе­чивается к концу остывания. Конструк­ции с модулем более 15 до достижения заданной прочности выдерживают под напряжением (изотермический период прогрева). На рис. VII.33, г показан график роста прочности бетона, приго­товленного на портландцементах мар­ки М300...М400 после двухчасовой предварительной выдержки и последу­ющего подъема температуры до 80"С в течение 3...4 ч и четырехчасового остывания бетона. Тот же режим отображен на графике прочности (рис. VII.33,d).



Рис. VII.33. Температурные режимы электропрогрева бетона:

а — без учета нарастания прочности бетона при его остывании; 6 — то же, с учетом; в — при импульсной пода­че напряжения; г — интенсивность нарастания прочности бетона на портландцементе при температуре прогре­ва 80 "С: / — бетон марки М200 (В/Ц = 0,67...0,77); 2 — бетон марки М300 (В/Ц = 0,5...0,59); 3 — бетон мар­ки М400 (В/Ц = 0,4...0,45); 4 — бетон марки М500 (В/Ц = 0,33...0,36); д — интенсивность нарастания проч­ности бетона марки М200 на портландцементе при различных температурах изотермического прогрева
Температуру разогрева при выдер­живании массивных конструкций повы­шают со скоростью 8 °С/ч, тонкостен­ных и каркасных — 15°С/ч. С целью сокращения сроков выдерживания изо­термический прогрев надо вести при максимально допустимых для данной конструкции и бетона температурах. Бетон на обычном портландцементе в конструкциях с модулем поверхности до 10 нагревают до 80 °С и в тонкостен­ных конструкциях — до 70 °С. Темпе­ратуру прогрева бетона на шлакопорт-ландцементах увеличивают соответ­ственно на 10 °С, а на быстротвердею-щих цементах уменьшают на 5 °С. Ско­рость остывания по окончании прогре­ва не должна превышать 5 °С для кон­струкций с молулем поверхности от 6 до 10 и 10 ^СС е модулем более 10.

Рамные и каркасные конструкции с жесткой заделкой стыков рекомендует­ся прогревать при температуре не выше 40 °С, чтобы не допустить появления трещин от неравномерного разогрева. Температуру во всех частях конструк­ций надо поддерживать по возможности одинаковой. Для бетонов с повышенным В/Ц предпочтителен мягкий режим с медленным подъемом температуры и мед­лен ным остыв ан ием.

Если применяют бетоны с малым В/Ц, надо внимательно следить за потерями влаги при прогреве, меняя, если пона­добится, его режим. Продолжитель­ность изотермического прогрева назна­чают по графикам нарастания прочности портландцемента при наиболее часто применяемой подвижности бетонной сме­си с осадкой конуса 3...8 см.

В начале разогрева бетона его удель­ное сопротивление * прохождению тока понижается. В дальнейшем, по мере твердения (примерно через 3...3.5 ч) удельное сопротивление, особенно в жестких смесях, начинает заметно уве­личиваться. Чтобы условия прогрева конструкции были постоянными, надо менять параметры тока, обычно уве­личивая напряжение на следующую сту­пень. Например, при использовании вна­чале тока напряжением 49 В с помощью

* Удельное электрическое сопротивление бе­тона зависит от его температуры, количества воды в единице объема и концентрации в ней электролитов.

ступенчатых трансформаторов посте­пенно увеличивают напряжение до 60— 85—121 В..

Для автоматического выдерживания заданного режима применяют импульс­ный способ подачи напряжения от мобильной установки. При этом с помо­щью специальных датчиков, находя­щихся в бетоне, периодически включа­ют электроды под напряжение, чере­дуя короткие импульсы тока (продол­жительностью в несколько десятков секунд) с паузами.

Малоармированные и бетонные кон­струкции можно прогревать сетевым то­ком напряжением 127 В, регулируя скорость разогрева и температуру изо­термического выдерживания периоди­ческим включением сети в моменты не­допустимого повышения температуры.

Удельный расход электроэнергии для прогрева бетона, кВт • ч/м³,

W = P_nT_n + P_ИT_И(VII.19)

где Р_п — удельная мощность для на­гревания 1 м³ бетона до заданной тем­пературы, кВт/м³; Т„ — продолжитель­ность подъема температуры, ч:

T_П = (t_И-t_H.₆) / v; (VII.20)

здесь t_H— температура изотермическо­го выдерживания, °С; 4.6 — началь­ная температура бетона, °С; v— ско­рость подъема температуры бетона, °С; Р_И— мощность для изотермического вы­держивания, кВт/м³; *Г_И — продолжи­тельность изотермического прогрева, ч.

Электроды наиболее выгодно распо­лагать снаружи прогреваемой конструк­ции. Это обеспечивает хорошее тепло­вое поле и значительную экономию ме­талла: такие электроды можно мно­гократно использовать, их устанавли­вают до начала бетонных работ, что упрощает и удешевляет операции по прогреву.

Основные виды элект­родов — пластинчатые, полосовые, плавающие. Если из-за сложности кон­фигурации конструкции невозможно при­менять полосовые или пластинчатые, устанавливают в теле бетона стержне­вые или струнные электроды.

Пластинчатые (нашивные) электро­ды изготовляют из кровельной листо­вой стали, отходов штамповки и др.

При обшивке деревянной опалубки сплошные стальные пластины должны целиком закрывать противоположные плоскости по меньшей стороне (толщине) конструкции. В плоских конструкциях толщиной более 25 см и каркасных с раз­мером сторон более 50 см нашивные электроды, расположенные с двух или четырех сторон, служат для периферий­ного электропрогрева. Внутренняя часть конструкций твердеет под действием экзотермического тепла, выделяемого при твердении цемента, будучи защи­щенной от охлаждения подогреваемым наружным слоем.

Полосовые электроды (рис. VII.34, а) при напряжении 49—85 В делают из полосовой стали шириной 20...50 мм, а при 106 В — из стержней диаметром 6...8 мм, соединяемых в группы. Элек­троды размещают с двух сторон кон­струкции в том случае, когда надо при­менять ток меньшей мощности, не сни­жая его напряжения. При односторон­нем размещении электродов полосы подключают к разным фазам сети про­грева.

Электродные панели выполняют в ви­де закрытых коробов, утепленных тер­мовкладышами. С нижней стороны коро-

бз имеются стальные полосы сечением 40 х 4 мм с оконцевателями, слу­жащими для подключения в сеть (рис. VII.34, б).


Рис. VII.34. Схемы расположения электродов и термодатчиков:

а¹ — схема двухстороннего размещения полосовых электродов; б — дощатая панель с полосовыми электродами; в — схема расположения групп стержневых электродов; г — расположение струнных электродов в колоннах; д — способы изоляции электродов от арматуры; е — установка термодатчика на опалубке; / — стальные поло­сы; 2 — щит из досок толщиной 20 мм; 3 — теплоизоляция; 4 — болты (оконцеватели); 5 — парные струнные электроды; в — крюки для крепления электродов; 7 — отгибы для присоединения к сети; 8 — электрод; 9 —■ арматурный стержень; 10 — изоляция из толя; // — баллон термодатчика; 12 — текстолит; 13 — капилляр

термодатчика; 14 — лист опалубки

Плавающие электроды, изготовляе­мые из стали диаметром 6...12 мм, втап-ливают в поверхность уложенного бе­тона на глубину 3...4 см.

Стержневые электроды представля­ют собой стальные прутки диаметром 5...8 мм, забиваемые в открытые по­верхности бетона на требуемую глуби­ну после его укладки или устанавлива­емые до укладки в отверстия, просвер­ливаемые в опалубке. По одному их располагают в конструкциях сложной конфигурации и с густым армировани­ем на расстоянии до 20 см при напряже­нии меньше 65 В и на расстоянии 40 см при более высоком напряжении. Це­лесообразно располагать плоские элек­тродные группы, содержащие более трех стержневых электродов, приваренных сверху к стержню диаметром 10 мм. Каж­дую группу подключают к одной фазе сети прогрева (рис. VI 1.34, в). Расстоя­ние между группами электродов оп­ределяют по номограммам, учитыва­ющим напряжение тока, его удельную мощность, скорость разогрева и рассто­яние между отдельными стержнями длин­номерных конструкций. До рабочего шва расстояние от ряда электродов не должно превышать 100 мм.

Струнные электроды (рис. VII.34, г) применяют для прогрева колонн, ба­лок, прогонов и т. п. Изготовляют их из круглой стали диаметром 6... 12 мм, устанавливают перед бетонированием па­раллельно оси конструкции звеньями длиной 2,5...3,5 м. Выпущенные загну­тые концы струн служат для подклю­чения к сети прогрева. Струны из 3—5-миллиметровой стали устанавливают по­парно. В качестве одного из электродов можно использовать опалубку, оби­тую кровельным железом; тогда дру­гим электродом служат струны, замо-ноличенные в бетоне.

Чтобы обеспечить равномерный про­грев конструкции и нормальные пере­пады температуры, расстояние а между электродами и арматурой (рис. VI 1.34, д) принимают не менее 5 см при на­пряжении тока 49 В и 10 см — при 85 В. В местах, где требуемые расстоя-

ния между арматурой и электродами соблюсти невозможно, устанавливают местную изоляцию и применяют бетон­ные кубики.

Оборудование для элек­тропрогрева состоит из трехфаз­ного трансформатора (однофазные соеди­няют в трехфазные группы), распреде­лительного устройства с главным и груп­повыми щитками и софитов. Мощность трехфазного трансформатора в 50... ...60 кВт обеспечивает при модуле поверхности М_п = 10 суточный поток бетона 11...12,5 м³.

От распределительного устройства ток подают к софитам из сухих окрашенных досок, на которых установлены ролики для прокладки проводов трех фаз.

Прогрев начинают при температуре бетона не выше 5...10 °С током напря­жением 50...60 В, увеличивая его сту­пенями по мере твердения бетона до 106 В. Бетон укладывают в конструк­ции так, чтобы исключить в/озможность температурных напряжений. Для это­го балки небольших пролетов бетониру­ют целиком; неразрезные балки, жестко связанные с опорами, бетонируют и прогревают участками длиной до 20 м; балки ребристых перекрытий бетони­руют вместе с плитами. Размеры участ­ков плит принимают такими, чтобы вся поверхность свежеуложенного бетона бы­ла покрыта электропанелями. Нераз­резные балки на жестких опорах и мно­гопролетные рамы бетонируют через один пролет и прогревают с разрывами в V₈ пролета (не менее 0,7 м). Разрывы заполняют бетоном и прогревают после остывания ранее уложенного бетона до 10 °С.

При возобновлении прогрева бетона после перерывов включают повторно электроды на участке конструкции, при­мыкающем к вновь уложенному бето­ну. Нужно следить за сохранностью толщины защитного слоя, удалять с поверхности плит и балок воду и це­ментное молоко, а также обеспечить плотный контакт бетонируемой поверх­ности с поверхностными электродами. Контактный электрообогрев приме­няют при возведении конструкций с раз­витой поверхностью (модуль не менее 6) в греющих подъемно-переставной и разборно-щитовой инвентарных опа-



Рис. VII.35. Конструкция контактной греющей опалубки:

а — панель опалубки с греющим кабелем; б — то же, с сетчатым нагревателем; в — схема размещения панелей; г — мат электрический; 6 — подключение щитов объемно-переставной опалубки при прогреве бетона; 1 — ка­бель; 2 — клеммная колодка; 3 — листы асбеста; 4 — минеральная вата; 5 — лист фанеры; 6 — сетчатые на­греватели; 7 — разводящие шины; 8 — силовая сеть напряжением 380 В; 9 — понизительный трансформатор с распределительным щитом; 10 — шины; // — нагревательные элементы; 12 — слой теплоизоляции; 13 — водонепроницаемое стеклополотно; 14 — стекловолокно; 15 — фольга; 16 — кабель для подключения к сети; П — секция опалубки; IS— пульт управления; 19 — сигнальные фонари; 20 — электрические маты; 21 —

датчик температуры

лубках. При этом тепло передается от греющей поверхности опалубки непо­средственно к прогреваемому бетону.

Греющую (термоактивную) опалубку изготовляют в виде щитов, панелей или гибких матов. Нагреватели бывают прово­лочные, из греющих кабелей (рис. VI 1.35, а) и проводов, сетчатые (рис. VII.35, б), пластинчатые и др. Температура на поверхности нагревателей обычно до 250 "С.

Схемы установки оборудования для прогрева бетона в объемно-переставной опалубке показаны на рис. VII.35, д. После установки пульта управления подключают кабели ко всем щитам опа­лубки, электрическим матам и датчикам

температуры, сигнальным фонарям. При включении рубильника напряжение по­дается одновременно на силовые и сиг­нальные цепи пульта. Наличие напря­жения во всех трех фазах контролиру­ется по сигнальным лампам, напряже­ние сети — по вольтметру, установлен­ному на приборной шкале пульта. С по­мощью переключателя к программному электронному регулятору температуры подключают ее датчики, установлен­ные в щитах и под электрическими матами. Температуру в каждом щите проверяют переключением датчиков, ре­жим прогрева бетона автоматически ре­гулируется по наиболее характерной точке опалубки.



Рис. VII.36. Оборудование и схемы индукцион­ного и инфракрасного прогрева бетона:

а — индуктор для прогрева оголовка сваи; б — ин­фракрасный прогрев плиты;, в — пост для предва­рительного электроразогрева бетонной смеси в са­мосвалах: г — поворотная бадья для электроразо­грева смеси; д — схема поста для разогрева бетон­ной смеси; / — инвентарный кондуктор; 2, 11 — бетон; 3 — провод; 4 — стальной кожух; 5 —■ изо­ляция; 6 — стальная опалубка; 7 — брезент; 8 — свая; 9 — отражатель; 10 — инфракрасные излу­чатели; 12 — самосвал; 13 — тельфер; 14 — блок электродов; 15 — ограждение; 16 — заземление; 11 — электроды; IS— отбойный брус; 19 — петля; 20 — токопроводящие устройства; 21 — вибратор; 22 — корпус бадьи; 23 — кабель; 24 — заземление; 25 — калитка в ограждении; 26 — ворота для въезда ма­шин

Разработаны также конструкции на­гревательных устройств на базе углегра-фитовых тканей УУТ-2.

Положительные качества этих элек­трообогревательных гибких устройств с неметаллическими нагревателями по сравнению с сетчатыми, уголковыми,

стержневыми, греющими кабелями и т. п.— полное отсутствие пускового то­ка, быстрое достижение расчетной тем­пературы, равномерность нагрева по длине нагревателя (не выше 5°С), уни­кальная эластичность.

Нагреватели в зависимости от усло­вий эксплуатации, а также вида обо­греваемых конструкций выпускаются двух типов:

1. Термоактивные покрытия ТАП (гиб­кие нагревательные устройства). Кон­струкция ТАП имеет греющую (актив­ную) часть, состоящую из нагреватель­ных элементов в виде полосок ткани УУТ-2 и утеплителя с гидроизоляцией. Применяется для обогрева монолит­ных и сборных железобетонных кон­струкций, отогрева мерзлого грунта, песка, щебня, сушки и отопления поме­щений и т. п.

2. Модульные нагреватели МН. Изго­тавливаются эластичными и жесткими. Греющая ткань заключена в стеклоплас­тик на основе фенольных смол. Пред­назначается для оснащения термоактив­ной опалубки и термоформ для обогре­ва монолитных конструкций. Темпера­тура нагрева достигает 180 °С. Расход электроэнергии при работе нагреватель­ных устройств с неметаллическими на­гревателями по сравнению с традици­онными металлическими снижается на 45...50 %.

Электроматы конструкции ЦНИИОМТП (рис. VII.35, г) состоят из нихромовой проволоки (нагревателя), теплоизоляции, стеклоткани и из асбе­стовой ткани, фольги и водонепрони­цаемой оболочки.

Индукционный прогрев бетона заклю­чается в том, что вокруг прогреваемой конструкции укладывают витки изолиро­ванного провода, по которому пропуска­ют переменный ток. Арматура и сталь­ная опалубка при этом становятся как бы сердечником индукционной катуш­ки и в них начинают циркулировать индукционные (вихревые) токи (рис. VI 1.36, а). Эти токи разогревают армату­ру и опалубку, и получаемое тепло расходуется на прогрев бетона кон­струкций.

Для индуктора используют провода и шнуры с медными и алюминиевыми жилами сечением 70...150 мм². Чтобы

поддерживать равномерную температу­ру бетона по высоте, витки индуктора устанавливают на разных расстояниях друг от друга, сгущая их к низу и к верху. Сначала отогревают арматуру, включив индуктор на 10... 15 мин, затем укладывают бетонную смесь и в тече­ние 2...3 ч выдерживают ее при низких положительных температурах, перио­дически включая индуктор на 15...20мин. Скорость подъема температуры долж­на составлять от 5 до 10 °С/ч, режим нагрева — изотермический. Для индук­ционного прогрева нужно тщательно подбирать характеристику индуктора, чтобы избежать перегрева бетона вбли­зи арматуры.

Электрообогрев наружными источни­ками тепла (отражательными печами, термонагревателями) и инфракрасным излучением применяют при бетониро­вании густоармированных конструкций и сооружений с замкнутыми объемами — коллекторов, тоннелей, бункеров, ко­лонн, а также при заделке стыков, ан­керных болтов и т. п., когда невозмож­но пропускать ток через бетон, так как трудно установить электроды и в тонко­стенных конструкциях возникает опас­ность местного перегрева бетона.

Отражательные печи и термонагре­ватели имеют спирали высокого со­противления, выполненные из нихрома, никелина, фехраля и др. Печи можно использовать для обогрева вертикаль­ных и горизонтальных поверхностей.

Обогрев инфракрасными лучами (рис. VI 1.36, б) очень эффективен. Проходя через воздух, лучи передают тепловую энергию непосредственно облучаемой по­верхности бетона. Это дает возможность прогревать поверхности бетона, при­крытые металлической или даже же­лезобетонной опалубкой. Как правило, применяют неметаллические карбидо-кремниевые излучатели (ТЭНы) с плос­ким или параболическим отражателем из анодированного алюмомагниевого сплава и с ограждением, исключающим обдувание поверхности холодным воз­духом.

При прогреве плит перекрытий плос­кие излучатели располагают на верх­ней стороне плиты, а нижние тщатель­но утепляют. Возможен двухсторонний прогрев колонн сечением до 600 мм, за-

бетонированных в железобетонной или металлической опалубке. Изотермиче­ский прогрев обычно длится 8... 12 ч при температуре 7О...9О°С. Инфракрас­ными излучателями пользуются также, когда нужно отогревать арматуру, про­мороженный бетон, стыки колонн и ри­гелей или обогреть зоны, где произво­дят бетонные работы.

Предварительный электроразогрев бе­тонной смеси у места возведения моно­литной конструкции — «горячий тер­мос» — позволяет упростить работы и снизить их стоимость, а также способ­ствует повышению качества бетона. При уплотнении вибраторами бетонной сме­си, подогретой перед укладкой до 70... ...80 °С, происходит ее остывание и сжа­тие; водяные пары и воздух, находя­щиеся в бетоне, уменьшаются в объеме, что способствует повышению плот­ности и морозостойкости бетона. Уве­личивается допустимая продолжитель­ность транспортирования бетонной смеси на морозе; бетон быстрее приобретает высокую прочность без прогрева его в конструкции.

Бетонную смесь подвижностью 6... ...8 см на бетонном заводе подогревают до +10 °С, что гарантирует ее от чрез­мерного охлаждения при транспорти­ровании.

Для ускорения твердения бетона в армированных конструкциях рекомен­дуется применять добавку хлорида каль­ция (0,5...1 % массы цемента), а для сохранения подвижности смеси добав­лять пластификаторы. Доставленную смесь сгружают в электробункера вмес­тимостью 1...2 м³ или поворотные ба­дьи вместимостью 0,5...2 м³, оборудо­ванные пластинчатыми электродами (рис. VII.36, г, д). Электроды подключают в цепь с напряжением 380/220 В, пред­варительно заземляя бункера, и про­гревают примерно 10.-.20 мин (до 80,,.. ...95°С бетоны на портландцементах и до 90 °С — на шлакопортландцемен-тах).

Прогрев может также вестись непо­средственно в кузовах автосамосвалов с помощью опускных электродов (рис. VI 1.36, в).

Бетонную смесь подают в конструкцию из бункера электроразогрева или ку­зова автомашины без перегрузок. Смесь

укладывают в быстром темле и непре­рывно. Не рекомендуется держать в бункере разогретую смесь больше 10... ...15 мин, чтобы избежать уменьшения ее подвижности.

Сразу после уплотнения неопалублен-ную поверхность бетона укрывают па-ротеплоизоляционными матами.

Процесс разогрева током напряже­нием до 380 В надо строго контролиро­вать и соблюдать правила техники бе­зопасности. Бадьи (бункера) размещают на площадке, огражденной щитами (рис. VII.36, д). В ограждении устраивают ворота, в которые подают задним ходом автобетоновозы.

§ 6. Паропрогрев

Если на площадке имеются затрудне­ния в обеспечении электроэнергией и достаточны запасы леса для опалубки, применяют паропрогрев бетон­ной смеси. Режим прогрева: скорость подъема температуры — не более 5... ...10°С/ч; прогрев насыщенным мятым па­ром при температуре 80 °С для бето-

нов на портландцементах и 95 °С — на шлакопортландцементах; скорость ос­тывания по окончании прогрева — до 10°С/ч. При высокой температуре и давлении выше 0,07 МПа пар следует пропускать через воду для увлажне­ния. В качестве источника пара можно использовать, например, паровозы.

Паровые рубашки устраивают при бе­тонировании колонн (рис. VII.37, а), балок, ригелей и плит каркасных кон­струкций с модулем поверхности 10... ...20. Рубашка представляет собой на­шитый на ребра щитов второй пароне­проницаемый слой опалубки (с проклад­кой толя), образующий вокруг колонны или балки полость шириной около 15 см, заполняемую насыщенным паром давле­нием 0,05...0,07 МПа. Для прохождения пара в ребрах предусмотрены отвер­стия.

Чтобы прогрев был равномерным, по­лости рубашек колонн и стен разделя­ют на отсеки высотой 3...4 ми в каж­дый из них подают пар. При прогреве балок и ригелей длина отсеков 2...3 м. Рубашки для плит (рис. VII.37, б) ус­траивают снизу и сверху конструкции. Пар, вводимый на каждые 5...8 м² по­верхности, подают снизу. Он проходит



Рис. VII.37. Устройство опалубки при обогреве паром или горячим воздухом:

а, б — колонн; б — ребристого перекрытия; / — гибкий шланг; 2 — опилки; 3 — утепленные щиты; 4 — отвер­стия в хомутах; 5 — прогреваемый бетон; 6 — войлок; 7 — козелки; 8 — отверстия для пара; 9 — короба утепления; 10 — каналы для пара; // — полоски кровельной стали; 12 — щит опалубки; 13 — хомут



Рис. VII.38. Тепляки:

а — для сооружения силосов в скользящей опалубке; б — то же, дымовой трубы; в — при устройстве фунда­мента; ; — брезент и щиты настила по балкам; 2 — рама тепляка; 3 — перила; 4 — электрический калорифер; 5 _ воздуховод; 6 — отводной патрубок; 7 — брезентовый фартук; 8 — шатер подвижного тепляка; 9 — сталь­ная опалубка; 10 — подвесное брезентовое покрытие; // — наружные подвесные леса; 12 — шахтный подъем­ник; 13 — отопительные агрегаты в зоне бетонирования; 14 — ствол трубы; 15 — защитное перекрытие; 16 — паропровод; П — утепленное защитное перекрытие; 18 — отопительные агрегаты в зоне приема бетонной сме­си; ig_ тамбур с утепленной дверью; 20 — бетонируемый фундамент; 21 — печки; 22 — передвижной тепляк; 23 —- кабина для выгрузки бетона; 24 — желоб для подачи бетонной смеси

под верхнюю термоизоляцию через отверстия размером 10 X 10 см.

Капиллярная опалубка несколько эко­номичнее паровых рубашек, однако за­труднен отвод конденсата. Ее применя­ют для прогрева колонн и стен (рис. VI 1.37, в).

Плоские тепляки устраивают при па-ропрогреве фундаментов на грунтах, устойчивых к замачиванию. Под плос­кими передвижными инвентарными теп­ляками бетонируют подготовку под по­лы, откосы земляных сооружений и др.

§ 7. Применение тепляков

Тепляк представляет собой вре­менный шатер из водостойкой фанеры, брезента или полимерной пленки, пол­ностью закрывающий сооружение или ту его часть, где укладывают и выдер­живают бетон. С помощью калориферов в тепляке поддерживают постоянную положительную температуру (от 5 до 25 °С) и влажность, обеспечивающие бла­гоприятные условия для работы.

Применяют навесные и плоские тепляки, опирающиеся на возведенные сте­ны сооружения. Легкие воздухоопер-тые тепляки надувной конструкции дела­ют из нейлоновой ткани, покрытой ви­ниловым пластиком. Тепляк надувают и поддерживают в нем давление около 0,005 МПа и требуемую температуру с помощью калориферных установок. Сол­нечная радиация, воздействуя на плен­ку, значительно повышает температуру в тепляке, а через прозрачную пленку в него проникает достаточно дневного света.

На рис. VII.38, а приведена конструк­ция инвентарного навесного тепляка для бетонирования башни элеватора в скользящей опалубке. Тепляк устраи­вают над рабочим полом и на наружных подмостях.

Для обогрева и термообработки бетона в тепляке используют газовоздушные или электрические нагревательные си­стемы. Для обогрева наружного кон­тура стен можно применять паровые рубашки.

При возведении железобетонных труб устраивают подвижные тепляки из

брезента (рис. VI 1.38, б) или нейлоно­вой ткани.

Для бетонирования линейно протя­женных сооружений — фундаментов, подпорных стен, галерей и др.— исполь­зуют передвигаемые секционные тепля­ки (рис. VII.38, в).

§ 8. Контроль качества бетона

Текущий контроль осуществляют, ру­ководствуясь строительными норма­ми, специальными указаниями и до­полнительными правилами, касающими­ся особенностей работы в зимних усло­виях.

Прежде всего проверяют температуру бетонной смеси в момент ее укладки, а также температуру уложенного бето­на. При выдерживании бетона по спо­собу термоса работы контролируют два раза в сутки, при электропрогреве в первые три часа — каждый час, а за­тем три раза в смену. Одновременно трижды в сутки измеряют температуру наружного воздуха.

Прочность бетона контролируют ис­пытанием образцов, выдерживаемых в условиях твердения бетона. Одну из серий образцов испытывают в тот день, когда температура бетона в конструк­ции упадет до 1...2^СС. Данные о мето­дах и режиме выдерживания бетона и контрольных образцов заносят в жур­нал контроля температур.