ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)
ЭЛЕКТРОДНЫЙ ПРОГРЕВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ МОНОЛИТНОГО БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Типовая технологическая карта (именуемая далее по тексту ТТК) разработана на зимнее бетонирование методом электропрогрева струнными электродами при устройстве монолитных железобетонных конструкций настроительстве жилого дома. Сущность электродного прогрева заключается в том , что выделение тепла происходит непосредственно в бетон при пропускании через него электрического тока. Применение этого метода наиболее эффективно для фундаментов, колонн, стен и перегородок, плоских перекрытий, а также бетонных подготовок под полы.
1.2. Типовая технологическая карта предназначена для использования при разработке Проектов производства работ (ППР), Проектов организации строительства (ПОС), другой организационно-технологической документации, а также с целью ознакомления рабочих и инженерно-технических работников с правилами производства бетонных работ в зимнее время на строительной площадке.
1.3. Цель создания представленной ТТК - дать рекомендуемую схему технологического процесса бетонных работ в зимнее время.
1.4. При привязке Типовой технологической карты к конкретному объекту и условиям строительства уточняются схемы производства и объемы работ, технологические параметры, требуются внесения изменений в график работ, калькуляцию затрат труда, потребность в материально-технических ресурсах.
1.5. Типовые технологические карты разрабатываются по чертежам типовых проектов зданий, сооружений, отдельных видов работ на строительные процессы, части зданий и сооружений, регламентируют средства технологического обеспечения и правила выполнения технологических процессов при производстве работ.
1.6. Нормативной базой для разработки технологических карт являются: СНиП, СН, СП, ГЭСН-2001, ЕНиР, производственные нормы расхода материалов , местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.
1.7. Рабочие технологические карты разрабатываются на основании ТТК по чертежам Рабочего проекта на конкретное сооружение, конструкцию, рассматриваются и утверждаются в составе ППР Главным инженером Генеральной подрядной строительно-монтажной организации, по согласованию с организацией Заказчика, Технического надзора Заказчика и организациями, в ведении которых будет находиться эксплуатация данного здания.
1.8. Применение ТТК способствует улучшению организации производства, повышению производительности труда и его научной организации, снижению себестоимости, улучшению качества и сокращению продолжительностистроительства, безопасному выполнению работ, организации ритмичной работы, рациональному использованию трудовых ресурсов и машин , а также сокращению сроков разработки ППР и унификации технологических решений.
1.9. В состав работ, последовательно выполняемых, при производстве электродного прогрева бетонных и железобетонных конструкций в зимнее время входят:
Определение модуля поверхности охлаждения;
Установка струнных электродов;
Электропрогрев конструкции.
1.10. При электропрогреве бетонных и железобетонных конструкций электродным методом в качестве основного материала используются струнные электроды изготовленные на строительной площадке из арматурной стали периодического профиля марки А-III, диаметром 8-12 мм, длиной 2,5-3,5 м и стержневые электроды изготовленные из арматурной стали периодического профиля марки А-III, диаметром 6-10 мм длиной до 1,0 м.
1.11. Работы выполняются в зимний период и ведутся в три смены. Продолжительность рабочего времени в течение смены составляет:
Где 0,828 - коэффициент использования ТП по времени в течение смены (время, связанное с подготовкой ТП к работе и проведение ЕТО - 15 мин перерывы, связанные с организацией и технологией производственного процесса).
1.12. Работы следует выполнять, руководствуясь требованиями следующих нормативных документов:
СНиП 12-01-2004. Организация строительства;
СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования;
СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство;
СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции;
ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия.
2. ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
2.1. В соответствии со СНиП 12-01-2004 "Организация строительства" до начала выполнения работ на объекте Субподрядчик должен по акту принять от Генподрядчика подготовленную стройплощадку, в том числе готовый арматурный каркас сооружаемой конструкции.
2.2. До начала работ по электродному прогреву бетонной смеси должны быть выполнены следующие подготовительные мероприятия:
Назначено лицо, ответственное за качественное и безопасное производство работ;
Проинструктированы члены бригады по технике безопасности;
Произведен теплотехнический расчет электродного прогрева конструкции;
Устроено ограждение рабочей зоны с предупредительными надписями ;
Обозначены на схеме пути движения персонала по участку электропрогрева;
Установлены прожектора, смонтирован противопожарный щит с ОУ;
Смонтировано и подключено необходимое электрооборудование;
Доставлены в зону производства работ необходимые монтажные приспособления, инвентарь, инструменты и бытовой вагончик для отдыха рабочих.
2.3. Монтаж и эксплуатацию электрооборудования ведут в соответствии со следующими указаниями:
Трансформаторная подстанция установлена вблизи рабочей зоны подключена к питающей сети и опробована на холостом ходу;
Изготовлены инвентарные секции шинопроводов (смотри рис.1) и установлены у обогреваемых конструкций;
Шинопроводы соединены между собой кабелем и подсоединены к трансформаторной подстанции;
Все контактные соединения очищены и проверены на плотность затяжки;
Контактные поверхности рубильников, главных и групповых распределительных щитов отшлифованы;
Наконечники присоединяемых проводов очищены от окислов, поврежденная изоляция - восстановлена ;
Стрелки электроизмерительных приборов на щитках установлены на нуле.
Рис.1. Секция шинопроводов
1 - разъем; 2 - деревянная стойка; 3 - болты; 4 - токопроводы (полоса 3х40 мм)
2.4. В целях ускорения набора прочности монолитных конструкций используется тепловая энергия, выделяемая непосредственно в бетоне при электродном прогреве. Количество электродов, необходимое для прогрева той или иной конструкции, определяется теплотехническим расчетом. Для этого необходимо определить модуль поверхности охлаждения данной конструкции (смотри таблицу 1).
Модули поверхности охлаждения
Таблица 1
| Наименование | Эскиз поверхности | Величина |
| Куб | |
- сторона куба
|
| Параллелепипед | |  - стороны параллелепипеда
|
| Цилиндр | | - диаметр |
| Труба | | - диаметр
|
| Стена, плита | |
- толщина
|
Удельный расход электродов на 1 м прогреваемого бетона в кг
Таблица 2
| Наименование электродов | конструкции |
|||
| 4 | 8 | 12 | 15 |
|
| Струнные | 4 | 8 | 12 | 16 |
| Стержневые | 4 | 10 | 14 | 18 |
2.5. Перед укладкой бетонной смеси устанавливают в рабочее положение опалубку и арматуру. Непосредственно перед бетонированием опалубка должна быть очищена от мусора, снега и наледи, поверхности опалубки должны быть покрыты смазкой. Подготовка оснований, изделий и укладка бетонной смеси производится с учетом общих, следующих требований:
Применять пластичную бетонную смесь с подвижностью до 14 см по стандартному конусу;
Укладывать бетонную смесь с температурой не менее +5 °С в конструкции с модулем поверхности охлаждения 14, а также в случаях, когда расстановка и монтаж электродов уже произведены;
При модуле поверхности охлаждения более 14 и в случаях , когда установка и монтаж электродов должны производиться после укладки бетонной смеси, ее температура должна быть не ниже +19 °С;
Укладку бетонной смеси производят непрерывно, без перевалок, средствами, обеспечивающими минимальное охлаждение смеси при ее подаче;
При температуре воздуха ниже минус 10 °С арматуру диаметром более 25 мм, а также арматуру прокатных изделий и крупные металлические закладные детали при наличии на них наледи предварительно отогревают теплым воздухом до положительной температуры. Удаление наледи с помощью пара или горячей воды не допускается;
Начинать электропрогрев при температуре бетонной смеси не ниже +3 °С;
В местах соприкосновения прогреваемого бетона с замерзшей каменной кладкой или замерзшим бетоном размещать дополнительные электроды, обеспечивающие усиленный обогрев участка, примыкающего к холодной поверхности;
При перерыве работ по электропрогреву, стыки прогреваемых поверхностей укрыть теплоизолирующими материалами.
2.6. Сразу же после укладки бетонной смеси в опалубку производят укрытие открытых поверхностей бетона гидроизоляцией (полиэтиленовая пленка) и теплоизоляцией (минераловатные маты толщиной 50 мм). Кроме того, все выпуски арматуры и выступающие закладные части должны быть дополнительно утеплены.
2.7. Для электропрогрева небольшого объема боковых поверхностей массивных конструкций (периферийный прогрев) и пересечений узлов сборных железобетонных конструкций применяют стержневые электроды, которые изготавливаются на строительной площадке из арматурной стали периодического профиля марки А-III, диаметром 6-10 мм длиной до 1,0 м.
Стержневые электроды забивают в бетонную смесь через слои гидро- и теплоизоляции или отверстия, просверливаемые в опалубке конструкций на расстоянии , в зависимости от применяемого напряжения и мощности.
Рис.2. Установка стержневых электродов
2.8. Удельное сопротивление бетона в процессе твердения резко возрастает, что приводит к значительному уменьшению протекающего тока, мощности и следовательно к уменьшению температуры прогрева, т.е. к удлинению сроков выдерживания бетона. В целях сокращения этих сроков применяются различные добавки-ускорители твердения бетона. Для сохранения величины тока при электропрогреве бетона и сохранения его постоянной температуры необходимо регулировать напряжение. Регулирование осуществляется двумя-четырьмя ступенями в пределах от 50 до 106 В. Идеальным режимом является плавное регулирование напряжения.
Особенно важно регулировать напряжение при прогреве железобетона. Стальная арматура искажает пути прохождения тока между электродами, т.к. сопротивление арматуры значительно меньше сопротивления бетона. В этих условиях возможны перегревы бетона, что особенно вредно для ажурных конструкций.
Расположение электродов в бетоне должно обеспечивать условия прогрева, а именно:
Температура перепада в электродных зонах не должна превышать +1 °С на 1 см радиуса зоны;
Нагрев конструкции должен быть равномерным;
При заданном напряжении мощность, распределяемая в бетоне, должна соответствовать мощности, необходимой для осуществления заданного режима прогрева. Для этого необходимо соблюдать следующие минимальные расстояния между электродами и арматурой: 5 см - при напряжении в начале прогрева 51 В, 7 см - 65 В, 10 см - 87 В, 15 см - 106 В;
При невозможности соблюдения указанных минимальных расстояний устраивать местную изоляцию электродов.
2.9. Групповое размещение электродов устраняет опасность местных перегревов и способствует выравниванию температуры бетона. При напряжении 51 и 65 В устраивается не менее 2-х электродов в группе, при напряжении 87 и 106 В - не менее 3-х, при напряжении 220 В - не менее 5-ти электродов в группе.
Рис.3. Установка групповых электродов
При прогреве железобетонных конструкций с густой арматурой , позволяющей разместить требуемое количество групповых электродов, следует применять одиночные электроды диаметром 6 мм, с расстоянием между ними не более:
20-30 см при напряжении 50-65 В;
30-42 см при напряжении 87-106 В.
Напряжение 220 В для электропрогрева можно применять при групповом способе только для неармированных конструкций, при этом особое внимание необходимо уделить соблюдению правил техники безопасности. При электропрогреве с применением напряжения 220 В регулирование температуры осуществляется путем включения и отключения части электродов или периодического отключения всего участка.
Расстояние между электродами принимают в зависимости от температуры наружного воздуха и принятого напряжения согласно таблице 3.
Таблица 3
| Температуры наружного воздуха, °С |
Напряжение питания, В | Расстояние между электродами, см | Удельная мощность, кВт/м |
| -5 | 55 | 20 | 2,5 |
| 65 | 30 | ||
| 75 | 50 | ||
| -10 | 55 | 10 | 3,0 |
| 65 | 25 | ||
| 75 | 40 | ||
| 85 | 50 | |
|
| 65 | 15 | 3,5 |
|
| 75 | 30 | ||
| 85 | 45 | ||
| 95 | 55 | ||
| -20 | 75 | 20 | 4,5 |
| 85 | 30 | ||
| 95 | 40 |
2.10. Для электропрогрева массивных плит с одиночной арматурой, малоармированных стенок, колонн, балок применяют струнные электроды, изготовленные на строительной площадке из арматурной стали периодического профиля марки А-III, диаметром 8-12 мм, длиной 2,5-3,5 м.
При применении струнных электродов особое внимание следует уделять правильности и надежности их установки. Если при бетонировании произойдет прикосновение электрода к арматуре, то конструкцию нельзя будет прогреть, т.к. исправить положение струнного электрода после бетонирования невозможно.
При прогреве колонн с симметричной одиночной арматурой в центре параллельно конструкции устанавливается один электрод (струна) длиной до 3,5 м. Конец электрода выпускается для присоединения к электрической цепи. Вторым электродом служит сама арматура. Если расстояние от электрода до арматуры более 200 мм, то устанавливается второй или несколько таких электродов.
Рис.4. Установка струнных электродов
Рис.5. Схемы участка бетонирования с применением электропрогрева
1 - прогреваемая конструкция; 2 - ограждение; 3 - предупредительная надпись ; 4 - ящик с песком; 5 - противопожарный щит; 6 - распределительный щит; 7 - сигнальная лампочка; 8 - софиты; 9 - кабель типа КРТ или изолированный провод типа ПРГ-500; 10 - прожектор типа ПЗС-35; 11 - путь обслуживающего персонала по участку электропрогрева, находящегося под напряжением
2.11. Перед подачей напряжения на электроды проверяют правильность их установки и подключения, качество контактов, расположение температурных скважин или установленных термодатчиков, правильность укладки утеплителя и подводящих кабелей.
Подают напряжение на электроды в соответствии с электрическими параметрами, указанными в таблице 3. Подача напряжения разрешается после окончания укладки бетона в конструкцию, укладки необходимой теплоизоляции и ухода людей за пределы ограждения.
Сразу после подачи напряжения дежурный электрик повторно проверяет все контакты, устраняет причину короткого замыкания , если оно произошло. Во время обогрева бетона необходимо вести наблюдение за состоянием контактов, кабелей и электродов. В случае обнаружения неисправности необходимо немедленно отключить напряжение и устранить неисправность.
2.12. Скорость разогрева бетона регулируется повышением или понижением напряжения на низкой стороне трансформатора. При изменении температуры наружного воздуха в процессе прогрева выше или ниже расчетной соответственно понижают или повышают напряжение на низкой стороне трансформатора. Прогрев осуществляется на пониженном напряжении 55-95 В. Скорость подъема температуры при тепловой обработке бетона не должна быть выше 6 °С в час.
Скорость остывания бетона по окончании тепловой обработки для конструкций с модулем поверхности =5-10 и >10 - не более соответственно 5 °С и 10 °С в час. Температуру наружного воздуха замеряют один-два раза в сутки, результаты замеров фиксируются в журнале. Не реже двух раз в смену, а в первые три часа с начала прогрева бетона через каждый час измеряют силу тока и напряжение в питающей цепи. Визуально проверяют отсутствие искрения в местах электрических соединений.
Прочность бетона обычно проверяют по фактическому температурному режиму. После распалубливания прочность бетона, имеющего положительную температуру, рекомендуется определять высверливанием и испытанием кернов.
2.13. Теплоизоляция и опалубка могут быть сняты не ранее того момента, когда температура бетона в наружных слоях конструкции достигнет плюс 5 °С и не позже, чем слои остынут до 0 °С. Не допускается примерзание опалубки, гидро- и теплоизоляции к бетону.
Для предотвращения появления трещин в конструкциях перепад температур между открытой поверхностью бетона и наружным воздухом не должен превышать:
20 °С для монолитных конструкций с модулем поверхности до 5;
30 °С для монолитных конструкций с модулем поверхности 5 и выше.
В случае невозможности соблюдения указанных условий поверхность бетона после распалубливания укрывают брезентом, толью, щитами и т.д.
Прогрев бетона - обязательная процедура в условиях низких температур. Необходимо обеспечить оптимальные условия, при которых бетон сможет нормально твердеть. В противном случае нарушается структура материала, и он начинает терять свои свойства. Опасно допускать замерзание смеси в период схватывания.
Зачем нужно прогревать
Прогрев бетона в зимнее время необходим, чтобы имеющаяся вода в растворе не превратилась в кристаллы льда. Иначе давление внутри пор цемента повысится, что приведет к разрушению материала, который уже затвердел. Он перестанет соответствовать требованиям высокой прочности.
Необходимость прогрева материала обусловлена и другими причинами, связанными с проходящими процессами в растворе:
- при замерзании вода увеличивается в объеме на 10-15%, что приводит к разрушению краев пор, и материал становится рыхлым;
- обледенение арматуры, вызванное воздействием низких температур, нарушает связь «металл - цемент», что ухудшает технические характеристики конструкции.
Чтобы предотвратить замерзание раствора, необходимо создать такую температуру, при которой бетон будет естественно затвердевать. Нежелательна и повышенная температура материала при прогреве, так как она приводит к ускоренному взаимодействию между бетоном и водой, а конкретнее к ее испарению.
Способы прогрева зимой
Избежать замерзания раствора в холодное время года можно с помощью специального оборудования. Все возможные способы прогрева материала установлены в СНиПе 3.03.01-87 (Несущие и ограждающие конструкции, раздел 7.57) и СНиП 3.06.04-91 (Мосты и трубы, раздел 6.37). К основным методам относятся: обогрев в опалубке, термос, использование электродов, нагревательных проводов, инфракрасных обогревателей и т.д. Каждый метод уникален и требует использования разного оборудования.
Прогрев бетона электродами - самый распространенный метод. В разных местах залитой массы устанавливаются проводники электрического тока. Ток, проходящий по электрической цепи, выделяет тепло. Так осуществляется электропрогрев бетона.
Существует несколько вариантов подведения электродов к бетонной смеси. В каждом случае используемая схема подключения индивидуальна. При ее выборе учитывается, что электролиз в воде и в бетонном растворе вызывается постоянным током, а в процессе электропрогрева рекомендуется использовать трехфазный переменный ток.
Важно! При армировании бетона металлическими или железными прутьями использование напряжения в сети более 127В запрещено. Исключение составляют отдельные участки, для которых специально разработаны проекты.
Прогрев бетона может быть выполнен разными видами электродов:
- струнные - используются для заливки, имеющей большую длину (колонны или сваи);
- стержневые - применяются для мест стыка конструкций сложных конфигураций;
- полосовые - используются для прогрева бетона с разных сторон конструкции;
- пластинчатые - электроды, закрепленные на обратную сторону опалубки, подключаются к разным фазам, за счет этого образуется электрическое поле.
Использование провода
Для минимизации времени применяется специальный провод для прогрева бетона - ПНСВ. Он представляет собой стальную жилу, изолированную в полиэтилен или ПВХ.
При выборе этого способа не обойтись без трансформатора для прогрева бетона. Суть метода сводится к тому, что оборудование нагревает провода, а тепло от них передается бетонному составу. Благодаря высокой теплопроводности материала энергия быстро распределяется по массиву. Одна станция может прогреть до 80 м³ бетонной смеси. Этим способом обогревают монолитные конструкции в 30-градусные морозы.
Основное достоинство использования провода для обогрева - возможность регулировать температуру в зависимости от погодных условий. Кабель способен повышать температуру до 80 ºС. Трансформатор для прогрева бетона должен иметь несколько ступеней низкого напряжения. Это позволит осуществлять регулирование мощности нагревательных проводов и подгонять ее величину в соответствии с изменениями температуры воздуха.
Необходимость использования трансформатора для прогрева бетона значительно увеличивает стоимость строительства. Оборудование ТМО и ТМТО для прогрева бетона стоит дорого (90-120 тысяч рублей), аренда составляет 10-15% от стоимости. Для разовой заливки приобретать его нет смысла.
Чтобы осуществить прогрев бетона в зимнее время потребуется технологическая карта. Она разрабатывается энергетиком под каждый отдельный проект, хотя существуют и стандартные образцы этого документа.
На основании технологической карты рассчитывается количество трансформаторных станций, определяется их выгодное расположение, а также порядок размещения кабеля для прогрева бетона. В среднем для обработки 1 м³ раствора требуется до 60 метров кабеля. Чтобы осуществить равномерную нагрузку по фазам, необходимо провести тестирование провода.
Инструкция по обогреву нагревательным проводом
Для эффективного прогрева нагревательный провод должен иметь сечение не менее 1,2 мм, а рабочий ток ‒ не менее 12 А.
Электропрогрев бетона осуществляется следующим образом:
- кабель для прогрева бетона размещается внутри конструкции таким образом, чтобы проводники не соприкасались друг с другом и не выходили за края бетона;
- припаивание к греющему проводу холодных концов и вывод их за пределы зоны обогрева;
- проверка собранной электрической цепи мегаомметром;
- подача напряжения в собранную систему и обогрев конструкции.
Это пассивный метод, ориентированный не на передачу тепловой энергии, а на ее сохранение. Его суть сводится к утеплению бетонной конструкции снаружи с помощью теплоизоляционных материалов.
С точки зрения экономии данный способ является самым выгодным, так как в качестве теплоизоляционных материалов можно использовать дешевые древесные опилки. Но не всегда утепления конструкции достаточно, чтобы создать естественные условия для затвердевания смеси. Потребуется дополнительное использование других методов.
Прогрев ИК-излучателями
Инфракрасные приборы обогрева отличаются низким уровнем электропотребления. Они направляются на обогреваемую зону, и в структуре бетона инфракрасные лучи преобразуются в тепло.
Основное преимущество способа - возможность осуществить прогрев отдельных участков конструкции. Однако при толстом бетонном слое обогрев осуществляется неравномерно, что может привести к снижению прочности строения.
ИК-излучатели нашли применение при обработке стыков или создании тонкостенных элементов.
Метод основан на явлении электромагнитной индукции. Энергия электромагнитного поля преобразуется в тепловую энергию, которая передается обогреваемой поверхности. Этот процесс происходит в стальной опалубке или на арматуре.
Индукционный обогрев возможен только для конструкций с замкнутыми контурами. Коэффициент армирования железными или стальными элементами должен быть не менее 0,5. Для создания индикатора следует обмотать всю конструкцию изолированным проводом. Пропускаемый по нему электрический ток создает электромагнитное поле, которое разогревает все металлические элементы. От них тепло передается бетону.
Суть метода сводится к пропуску пара по трубам, заранее установленным в конструкцию или между стенок опалубки. Если температура бетона в паронасыщенном состоянии при прогреве превышает 70 ºС, то материал за несколько дней наберет такую же прочность, что и за 10-12 суток.
Пар необходимо пускать за 30 минут до заливки бетонной смеси, чтобы прогреть конструкцию.
Этот способ отличается высокой эффективностью, но требует значительных затрат на осуществление.
Сколько стоит обогреть бетон?
Источником составления сметы расходов является технологическая карта. Чтобы рассчитать, сколько стоит электропрогрев, необходимо знать следующие параметры: объем бетона, расход материалов и длительность процесса.
Самыми экономичными являются прогрев смеси методом «термоса» или ИК-излучателями, использующими небольшое количество электроэнергии. Что касается эффективности, то у этих способов она ниже, чем при обогреве нагревательными проводами, электродами или паром.
ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)
ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Типовая технологическая карта разработана на электропрогрев бетона.
1. Электропрогрев применяется при бетонировании конструкций при температуре наружного воздуха ниже -5 °С, а так же при положительных ("плюсовых") температурах наружного воздуха, когда имеется необходимость резко ускорить процесс бетонирования здания или сооружения. Как правило, целью электропрогрева является получение 50% марочной прочности бетона по окончании электропрогрева.
При отрицательных температурах не прореагировавшая с цементом вода переходит в лед и не вступает в химическое соединение с цементом. В результате этого прекращается реакция гидратации и, следовательно, бетон не твердеет. Одновременно в бетоне развиваются значительные силы внутреннего давления, вызванные увеличением (примерно на 9%) объема воды при переходе ее в лед. При раннем замораживании бетона его неокрепшая структура не может противостоять этим силам и нарушается. При последующем оттаивании замерзшая вода вновь превращается в жидкость и процесс гидратации цемента возобновляется, однако разрушенные структурные связи в бетоне полностью не восстанавливаются.
Замораживание свежеуложенного бетона сопровождается также образованием вокруг арматуры и зерен заполнителя ледяных пленок, которые благодаря притоку воды из менее охлажденных зон бетона увеличиваются в объеме и отжимают цементное тесто от арматуры и заполнителя.
Все эти процессы значительно снижают прочность бетона и его сцепление с арматурой, а также уменьшает его плотность, стойкость и долговечность.
Если бетон до замерзания приобретает определенную начальную прочность, то все упомянутые выше процессы не оказывают на него неблагоприятного воздействия. Минимальную прочность, при которой замораживание для бетона не опасно, называют критической.
Величина нормируемой критической прочности зависит от класса бетона, вида и условий эксплуатации конструкции и составляет: для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой-50% проектной прочности для В7,5...В10, 40% для В12,5... В25 и 30% для В 30 и выше; для конструкций с предварительно напрягаемой арматурой -80 % проектной прочности; для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или расположенных в зоне сезонного оттаивания вечномерзлых фунтов,-70% проектной прочности; для конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой,-100% проектной прочности.
Продолжительность твердения бетона и его конечные свойства в значительной степени зависят от температурных условий, в которых выдерживают бетон. По мере повышения температуры увеличивается активность воды, содержащейся в бетонной смеси, ускоряется процесс ее взаимодействия с минералами цементного клинкера, интенсифицируются процессы формирования коагуляционной и кристаллической структуры бетона. При снижении температуры, наоборот, все эти процессы затормаживаются и твердение бетона замедляется (рис.1).
Поэтому при бетонировании в зимних условиях необходимо создать и поддерживать такие температурно-влажностные условия, при которых бетон твердеет до приобретения или критической, или заданной прочности в минимальные сроки с наименьшими трудовыми затратами. Для этого применяют специальные способы приготовления, подачи, укладки и выдерживания бетона.
При приготовлении бетонной смеси в зимних условиях ее температуру повышают до 35... 40 °С путем подогрева заполнителей и воды. Заполнители подогревают до 60°С паровыми регистрами, во вращающихся барабанах, в установках с продувкой дымовых газов через слой заполнителя, горячей водой. Воду подогревают в бойлерах или водогрейных котлах до 90 °С. Подогрев цемента запрещается.
При приготовлении подогретой бетонной смеси применяют иной порядок загрузки составляющих в бетоносмеситель. В летних условиях в барабан смесителя, предварительно заполненного водой, все сухие компоненты загружают одновременно. Зимой во избежание "заваривания" цемента в барабан смесителя вначале заливают воду и загружают крупный заполнитель, а затем после нескольких оборотов барабана - песок и цемент. Общую продолжительность перемешивания в зимних условиях увеличивают в 1,2... 1,5 раза. Бетонную смесь транспортируют в закрытой утепленной и прогретой перед началом работы таре (бадьи, кузова машин). Автомашины имеют двойное днище, в полость которого поступают отработанные газы мотора, что предотвращает теплопотери. Бетонную смесь следует транспортировать от места приготовления до места укладки по возможности быстрее и без перегрузок. Места погрузки и выгрузки должны быть защищены от ветра, а средства подачи бетонной смеси в конструкции (хоботы, виброхоботы и др.) утеплены.
Состояние основания, на котором укладывают бетонную смесь, а также способ укладки должны исключать возможность ее замерзания в стыке с основанием и деформации основания при укладке бетона на пучинистые грунты. Для этого основание отогревают до положительных температур и предохраняют от замерзания до приобретения вновь уложенным бетоном требуемой прочности.
Опалубку и арматуру до бетонирования очищают от снега и наледи; арматуру диаметром более 25 мм, а также арматуру из жестких прокатных профилей и крупные металлические закладные детали при температуре ниже -10°С отогревают до положительной температуры.
Бетонирование следует вести непрерывно и высокими темпами, при этом ранее уложенный слой бетона должен быть перекрыт до того, как в нем температура будет ниже предусмотренной.
Строительное производство располагает обширным арсеналом эффективных и экономичных методов выдерживания бетона в зимних условиях, позволяющих обеспечить высокое качество конструкций. Эти методы можно разделить на три группы: метод, предусматривающий использование начального теплосодержания, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении или перед укладкой в конструкцию, и тепловыделение цемента, сопровождающее твердение бетона,- так называемый метод "термоса"; методы, основанные на искусственном прогреве бетона, уложенного в конструкцию,- электропрогрев, контактный, индукционный и инфракрасный нагрев, конвективный обогрев; методы, использующие эффект понижения эвтектической точки воды в бетоне с помощью специальных противоморозных химических добавок.
Указанные методы можно комбинировать. Выбор того или иного метода зависит от вида и массивности конструкции, вида, состава и требуемой прочности бетона, метеорологических условий производства работ, энергетической оснащенности строительной площадки и т.д.
2. Выбор способа электропрогрева бетона зависит от характера и массивности конструкций, определяемой модулем поверхности МП, равным отношению охлаждаемой поверхности конструкции в мк ее объему в м, а так же от сроков работ, вида цемента и утеплителей. Для электропрогрева монолитных конструкций с модулем поверхности выше 6 целесообразно применять электродный метод прогрева.
3. В целях экономии электроэнергии следует проводить электропрогрев в наиболее короткие сроки на максимально-допустимой для данной конструкции температуре и выдерживать бетон под током только до приобретения им 50%проектной прочности.
4. При электродном способе электропрогрева обогреваемый бетон включается в электрическую цепь как сопротивление, при помощи электродов из арматурной или сортовой стали, накладываемых внутрь бетона или располагаемых на его поверхности. Так как постоянный ток вызывает электролиз воды, то для электродного прогрева применим только переменный ток.
5. Для электродного метода прогрева применяется поименное напряжении (49-121 В) обеспечивающее более точное соблюдение заданного режим выдерживания бетона.
В качестве источника электроэнергии используется специальные трансформаторы.
Применение повышенного напряжения (до 220 В) допускается при прогреве неармированного бетона и в исключительных случаях при прогреве малоармированных конструкций, содержащих не более 50 кг. арматуры на 1 м бетона.
При выполнении строительных работ в зимних условиях приходится применять искусственный прогрев бетона. Для этих целей широко используется электрическая энергия. Электротермообработка бетона оказывается в ряде случаев более выгодной, чем другие способы прогрева (паром, горячим воздухом и т.п.).
Электротермообработка бетона основана на преобразовании электрической энергии в тепловую непосредственно внутри бетона путем пропускания через него переменного электрического тока с помощью электродов (электродный прогрев) либо в различного рода нагревательных устройствах.
Наиболее эффективным и экономичным способом электротермообработки является электродный прогрев. Применение постоянного тока при этом не допускается, так как он вызывает электролиз воды и других компонентов, содержащихся в бетоне.
При электродном прогреве бетон с помощью стальных электродов включается в цепь переменного тока. Одним из основных исходных параметров при расчете электродного прогрева бетона является его удельное электрическое сопротивление.
Величина удельного электрического сопротивления бетона определяется главным образом количеством воды, концентрацией в ней электролитов и температурой. В течение первых 2-5 часов прогрева бетона его начальное удельное электрическое сопротивлениеснижается до минимального значения, а в дальнейшем повышается.
Величина начального удельного электрического сопротивления бетона колеблется в пределах от 400 до 2500 Ом-см (минимального- от 200 до 1800 Ом-см). При расчете электродного прогрева бетона в качестве исходного параметра принимается расчетное удельное сопротивление
Выдерживание температуры бетона в соответствии с заданным режимом электротермообработки может осуществляться следующими способами:
изменением величины напряжения, подводимого к электродам или электронагревательным устройствам;
отключением электродов пли электронагревателей от сети по окончании подъема температуры;
периодическими включением или отключением напряжения на электродах или электронагревателях.
Перечисленные способы выдерживания заданного режима могутосуществляться как автоматически, так ивручную.
Для электропрогрева бетона используются специальные силовые трансформаторы. В зависимости от требуемой мощности могут применяться как трехфазные, так и однофазные трансформаторы.
Трехфазный трансформатор ТМТ-50 мощностью 50 кВ.А имеет две вторичные обмотки с разным числом витков. При соединении этих обмоток в звезду или треугольник можно соответственно получать напряжения 50,5 пли 87,5В и 64,5 или 106,6 В.
Широко используется трехфазный трансформатор типа ТМОА-50 с алюминиевой обмоткой мощностью 50 кВ.А. В отличие от трансформатора ТМТ-50 регулирование напряжения в нем осуществляется за счет изменения не только схемы соединения вторичной обмотки, но и коэффициента трансформации. При этом вторичное напряжение может изменяться от 49 до 127 В.
Передвижная установка для прогрева бетона помимо трансформатора содержит распределительный щит с коммутационной, защитной и измерительной аппаратурой. Принципиальная электрическая схема такой установки показана на рис.2. Распределительный щит рассчитан на присоединение нескольких отходящих линий к софитам - устройствам, служащим для присоединения электродов.
Очень часто установки для электропрогрева бетона комплектуются из однофазных трансформаторов ТБ-20 мощностью 20 кВ.А. Он имеет первичную обмотку, предназначенную для включения в сеть напряжением 380 или 220 В, и две вторичных обмотки, соединяя которые последовательно или параллельно, можно получить 102 и 51 В.
Для прогрева бетона могут использоваться также сварочные трансформаторы. При этом необходимо учитывать, что сварочные трансформаторы рассчитаны на повторно-кратковременный режим работы. Поэтому в длительном режиме прогрева бетона нагрузка на сварочные трансформаторы не должна превышать 60-70% от номинальной.
6. При модуле поверхности конструкций в пределах 6-15 электропрогрев должен вестись в трехстадийном режиме
1) разогрев;
2)изотермический прогрев;
3) остывание;
В этом случае заданная прочность бетона будет обеспечена к концу стадии остывания. При этом подъем температуры следует производить возможно быстрее, а изотермический прогрев вести при максимально-допустимой для данной конструкции температуре.
7. Подъем температуры бетона конструкций с-модулем поверхности мене и большой протяженностью не должен превышать 5 °С в час, а при модуле свыше 5 - не более 8 °С в час. Для конструкций небольшой протяженностью (6- 8 м) и сильно армированных, а так же для сварного железобетона можно увеличить скорость подъема температуры до 15 °С в час.
Во избежание недопустимо резкого подъема температуры бетона в начале прогревa и для снижения пиковой мощности при прогреве применяют вначале напряжение 50-60 В, увеличивая его по мере твердения бетона.
8. Длительность изотермического прогревa устанавливается строительной лабораторией и зависит от температур наружного воздуха табл.1.
8. Скорость остывания бетона по окончании изотермического прогрева, не должна превышать 3° в час для конструкций с модулем до 3-6 °С; в час - при модуле от 3 до 8; 8° в час - при модуле более 8.
Интенсивность остывания бетона регулируется изменением напряжения, тока или периодическим его включением.
...Требования СНиП 3-03-01-87 устанавливают нормативы по прогреву бетона в зимнее время, который проводится при условии, что показатели суточной минимальной температуры воздуха составляют менее 0°С. Технологический прогрев бетона в зимнее время необходим для недопущения замораживания жидкого бетонного раствора и предотвращения появления льда в конструкции и вокруг арматурных стержней.
Вода в растворе, как элемент реакции гидратации, в твердом состоянии не способна активировать и начинать ускорять затвердевание бетона. Скорее наоборот – лед начинает разрушать материал, так как увеличивает внутреннее давление в конструкции. При повышении температуры процесс гидратации продолжается, но качество бетонного элемента и его долговечность теряются. Поэтому были разработаны методы прогрева бетона, основы которых описаны ниже. Все способы прогрева бетона в зимнее время постоянно и активно эксплуатируются, но какой из них будет наиболее эффективен для конкретного строительного объекта, нужно выяснять на месте.
Эта технология прогрева бетона основана на действии направленного инфракрасного излучения. То есть, подогреваемый материал обрабатывается именно в том месте, на которое направлены лучи. Оборудование устанавливается в месте, где будет осуществляться нагрев, опалубка при этом не мешает. Можно обогревать и саму поверхность бетона, а мощность излучения регулируется изменением расстояния между инфракрасной установкой и прогреваемым объектом. На практике инфракрасный прогрев бетона применяется на небольших объектах.
Инфракрасный подогрев бетона – это высокоэффективная технология, оборудование просто в использовании, энергетические затраты небольшие. Также из достоинств следует отметить мобильность оборудования.
Недостатки – дороговизна оборудования, а также то, что одной установкой невозможно прогреть бетон зимой, если объект большой или объемный. То есть, может потребоваться несколько установок. Также при работе излучающего оборудования в осенний период влага слишком быстро испаряется, что отрицательно сказывается на качестве и надежности объекта. С этим явлением можно бороться, что вызывает дополнительные финансовые и временные затраты. Самый доступный и экономичный вариант – полиэтиленовая пленка.
Провод ПНСВ в строительстве
Технологический прогрев бетона проводом ПНСВ несложен. Перед заливкой раствора в опалубку или форму туда по рассчитанной заранее схеме укладывается греющий кабель ПНСВ. На схему от понижающего трансформатора подается напряжение питания, вследствие чего бетонная смесь равномерно и постоянно прогревается.
Такая схема прогрева бетона имеет свои преимущества: это не слишком высокий расход электроэнергии и низкая себестоимость способа – расходы идет только на провод пнсв и трансформатор. Например, схема подключения с трансформатором мощностью 80 кВт может прогреть площадь до 90 м 3 .
Недостаток – длительная и трудозатратная подготовка к прогреву поверхности: необходимо правильно уложить (на нужной глубине) и подключить кабель (пример показан на схеме).
Прогрев электродами
Что значит прогрев бетона электродами? Провод ПНСВ заменяется проволочными или арматурными электродами Ø 8-12 мм. Такой прогрев бетона в зимнее время электродами подойдет только для заливки вертикальных или объемных объектов, так как электроды для прогрева бетона втыкаются в раствор вертикально, и на них так же, как и на схему из провода ПНСВ, подается напряжение от понижающего трансформатора. Расстояние между электродами – 0,6-1 м.
Преимущества: простота монтажа. Недостатки: высокое энергопотребление и дороговизна схемы, так как все электроды остаются в конструкции.
Греющая опалубка (термос)
Метод греющей опалубки – это обогрев бетона специальными нагревательными элементами. Расчеты при таком обогреве показывают, что количество тепла в растворе должно быть не меньше количества тепловых потерь при остывании конструкции за все время, которое нужно для получения окончательной твердости бетона.
Нагревательный элемент – электрический пленочный. Преимущества этого способа – возможность прогрева одновременно нескольких площадей или одной большой поверхности, низкое энергопотребление и мобильность. Недостаток греющей опалубки – высокая стоимость конструкции.
Индукционный прогрев
Такой электропрогрев бетона в зимний период основан на работе простой индукционной катушки. Метод индукции для прогрева используется в конструкциях с замкнутым контуром, где длина объекта больше размера его сечения. Индукционный прогрев должен проводиться с подключением понижающего трансформатора на 12-36 В.
Витки индуктора выкладываются заранее по шаблону, затем в проделанные в растворе пазы укладывается кабель, и заливается бетонная смесь. После подключения устройства температура бетона должна контролироваться, и по достижении максимального значения индуктор выключается. Если этого недостаточно, то дальнейший способ электропрогрева – метод термоса. Также можно переключить индуктор в импульсный режим.
Преимущества такого метода: равномерный прогрев всей конструкции, экономия на арматуре и электродах, низкое энергопотребление (расход электроэнергии на 1 м³ – до 150 кВт/ч).
Недостатки: маленькая площадь прогрева одним устройством. При увеличении размеров индуктора увеличивается потребление электроэнергии.
Прогрев термоматами
Способ, как прогреть бетон термоэлектроматами, хорош тем, что сам прибор работает автономно, и его работу не нужно контролировать. Тероматы потребляют очень мало электроэнергии – меньше, чем при методе прогрева проводом или индуктором, а результат лучше, так как при равномерном обогреве раствора нет локальных зон перегрева, образование которых может привести к появлению микротрещин в конструкции.
Преимущества обогрева бетонного раствора термоэлектроматами – простота применения устройств, также легко подключаемый термомат – это многоразовое оборудование, которое может прослужить до 12 месяцев при активной постоянной работе. Следующее достоинство – высокое качество результатов вследствие большой глубины прогрева: за одну рабочую смену бетон достигает 70-80 % своей нормативной марочной прочности.
Недостаток – термомат дорого стоит, вследствие этого на рынок выбрасывается много поддельного некачественного оборудования.
Тепловой шатер
Этот способ известен давно, так как является самым первым из всех существующих методом прогрева бетона в зимнее время. Состоит он в том, что над бетонной конструкцией обустраивается каркас из любого материала, например, из деревянных брусков или металлических труб, и этот каркас обтягивается брезентом или другим рулонным материалом. Каркас можно сделать силами одного рабочего.
Внутри получившегося шатра устанавливается любое обогревательное устройство, например, газовая пушка. Это может быть также электрическая или дизельная пушка, и даже примитивный костер, который и будет обогревать объем сооруженного шатра.
Преимущества этого способа очевидны – дешевизна, эффективность, минимальные энергозатраты. Из недостатков – только один: таким способом можно прогреть небольшой объем бетона.
Расчет прогрева бетона
Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для одной секции, а также требуемое количество таких секций для определенной бетонной конструкции, учитываются технические характеристики самого провода и рабочее напряжение понижающего трансформатора. Например, при напряжении на трансформаторе 220В длина одной секции провода ПНСВ сечением 1,2 мм будет равна 110 метров. При уменьшении напряжения происходит пропорциональное сокращение длины отрезка кабеля в секции.
Если взять средний расход провода 50-60 м/м³ для одной обогревательной секции, то излучаемое тепло может прогреть бетонную массу до 80°С.
Чтобы начать расчет эмпирической зависимости среднего значения температуры бетона при остывании от площади поверхности, необходимо учитывать следующие факторы и расчеты:
- Среднегодовой прогноз погоды на зимний период в регионе за несколько лет. Также берется в расчет прогнозируемое значение среднего температурного показателя воздуха за текущий зимний период.
- Рассчитывается модуль рабочей прогреваемой поверхности, и, исходя из этих расчетов, определяется соответствующая термосная выдержка раствора.
- По установленной формуле рассчитывается средняя температура конструкции за время ее охлаждения.
- Требуется информация о температуре доставляемой готовой бетонной смеси и ее экзотермических характеристиках. Эти данные можно узнать у завода-изготовителя.
- Согласно установленным формулам определяются тепловые потери при транспортировке смеси и ее разгрузке.
- Также необходимо определить температуру раствора с начала его укладки с учетом отдачи тепла на прогрев опалубки и арматуры.
- Опираясь на нормативные требования прочности бетона, рассчитывают время охлаждения раствора.
Такой способ расчетов работает при прогнозировании времени застывания бетона, учета тепловых потерь при заливке смеси, и излучения тепла с рабочей поверхности, но такие расчеты являются приблизительными.
Прогрев бетона электродами технология обновлено: Август 31, 2017 автором: Артём
Загрузка...