Приложение Е. Современные способы интенсификации твердения монолитного бетона

Приложение Е

Современные способы интенсификации твердения монолитного бетона

Е.1 Выдерживание бетона в тепляках

Выделяют тепляки: объемные, местные и легкие.

Наиболее оптимальными являются тепляки, предназначенные для отдельных конструкций (местные) и легкие переносные брезентовые, пластмассовые или щитовые тепляки, которые могут быть повторно использованы.

Отопление тепляка начинается за несколько часов до начала бетонирования. На все время укладки и твердения бетона в тепляках поддерживается температура воздуха не ниже 5°С на высоте 0,5 м от пола.

Для отопления применяют пар от постоянных или временных котельных, газо- и электрокалориферное отопление.

Е.2 Метод термоса

Метод термоса наиболее эффективен при бетонировании массивных и подземных сооружений. Суть метода заключается в том, что имеющая положительную температуру (обычно в пределах 15°С - 30°С) бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку. В результате этого бетон конструкции набирает заданную прочность за счет начального теплосодержания и экзотермического тепловыделения цемента за время остывания до 0°С. Начальное теплосодержание 1 нагретой на 1°С бетонной смеси составляет

,

где - удельная теплоемкость бетона, ;

- плотность бетона, .

Это же количество теплоты необходимо внести в 1 бетона для нагрева на 1°С независимо от вида и метода передачи ему энергии. Расчет термосного выдерживания бетона проводят с учетом геометрических параметров конструкции, теплофизических и термохимических характеристик бетона и условий теплообмена конструкций с окружающей средой на основе уравнения теплового баланса. Конечной целью расчета является определение продолжительности остывания конструкции и средней температуры бетона, которая достигнута за это время.

,

где и - удельная теплоемкость и плотность бетона соответственно;

- температура бетона после укладки;

Ц - расход цемента на 1 ;

Э - удельное тепловыделение цемента;

К - коэффициент теплопередачи опалубки;

- модуль поверхности конструкции;

- температура воздуха;

- средняя температура за период остывания бетона, определяемая по формуле

.

Эффективность метода термоса повышается при его комбинированном использовании с добавками-ускорителями, электроразогревом и т.д.

Е.3 Электропрогрев смеси

Электропрогрев смеси достигается путем включения бетона как сопротивления в цепь переменного тока промышленной частоты с помощью металлических электродов (пластинчатые, полосовые, стержневые, струнные и т.д). Количество теплоты, выделяемой при прохождении тока через бетонную смесь, вычисляют по формуле

,

где Q - количество теплоты, выделяемой при прохождении тока, кДж;

I - сила тока, А;

R - сопротивление прогреваемого бетона, Ом;

T - время прохождения тока, ч.

В период времени, в котором происходит растворение щелочей и минералов цементного клинкера, сопротивление бетона уменьшается, соответственно тепло выделяется больше. Благодаря растворенным веществам токопроводящие свойства жидкой фазы возрастают, т.е. носят электролитический характер. В дальнейшем при твердении бетона его удельное сопротивление начинает возрастать. При достижении бетоном 50% - 60% прочности от проектной сопротивление его возрастает в несколько раз и поддержание в нем температуры на заданном уровне может быть обеспечено только значительным повышением напряжения.

Е.4 Термоактивные опалубки

Термоактивные опалубки представляют собой многослойные конструкции, оснащенные нагревательными элементами и утеплителем. Нагревательные элементы бывают: проволочные, трубчатые, стержневые, ленточные, сетчатые, текстильные, углеродно-волокнистые, а также используются электронагреватели, греющие провода и кабеля, а также токопроводящие покрытия, имеющие минимальную адгезию с поверхностью бетона. В термоактивных опалубках осуществляется непосредственная теплопередача от греющих поверхностей к прогреваемому бетону. Распространение тепла в самом бетоне конструкции осуществляется преимущественно путем теплопроводности.

Е.5 Обогрев термоактивными гибкими покрытиями

Термоактивное гибкое покрытие (ТАГП) - легкое, гибкое устройство с углеродными ленточными нагревателями или греющими проводами, обеспечивающими нагрев до 50°С. Основой покрытия является стеклохолст, к которому крепят нагреватели. Для теплоизоляции применяют штапельное стекловолокно с экранированием слоем из фольги. В качестве гидроизоляции используют прорезиненную ткань.

Наиболее эффективно применение ТАГП при возведении плит перекрытий и покрытий, устройстве подготовок под полы, а также ТАГП, снабженных датчиками температуры с выводом показателей на пульт управления. Это позволяет оперативно контролировать режим прогрева.

Е.6 Индукционный прогрев

Индукционный прогрев бетона основан на преобразовании энергии переменного магнитного поля в арматуре или стальной опалубке в тепловую, которая передается благодаря теплопроводности бетону.

Е.7 Обогрев инфракрасными лучами

При обогреве инфракрасными лучами используют способность инфракрасных лучей поглощаться телом и трансформироваться в тепловую энергию, что повышает теплосодержание этого тела.

Теплота от источника инфракрасных лучей к нагреваемому телу передается мгновенно, без участия какого-либо переносчика теплоты. Поглощаясь поверхностями облучения, инфракрасные лучи превращаются в тепловую энергию. Для бетонных работ в качестве генераторов инфракрасного излучения применяют трубчатые металлические и кварцевые излучатели. Для создания направленного лучистого потока излучатели заключают в плоские или параболические рефлекторы (обычно из алюминия).

Е.8 Прогрев бетона греющими проводами (рисунки Е.1-Е.3)

Применение тонкого (диаметр 1,1-1,4 мм) стального изолированного провода, обладающего меньшей металлоемкостью, эффективно, так как все тепло, выделяемое греющим проводом, поступает непосредственно в тело бетона. Греющий провод перед бетонированием устанавливается по арматурным каркасам прогреваемой конструкции и после прогрева остается в бетоне.

Применение полимерного греющего провода позволяет использовать напряжение 110-120 В.

Потери тепла в окружающую среду минимальные.

Е.9 Предварительный электроразогрев бетонных смесей

Сущность данного метода заключается в предварительном (до укладки) разогреве в течение 5-15 мин электрическим током промышленной частоты бетонных смесей, укладке и уплотнении их и последующем выдерживании (обычно методом термоса) бетона.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляется циклично и непрерывно. Непрерывный электроразогрев может осуществляться с одновременным воздействием на бетонную смесь вибрации.

Е.10 Использование солнечной энергии для интенсификации твердения монолитного бетона

При возведении бетонных и монолитных железобетонных конструкций энергия солнца может быть применена следующими способами: прямой нагрев солнечной радиацией, аккумулирование ее в энергоемких материалах, входящих в состав бетонной смеси или являющихся составной частью гелиотехнического устройства, и др.

Наиболее эффективным устройством, работающим по принципу парникового эффекта, является образование вокруг бетонной конструкции замкнутого пространства в виде ограждения из полимерных пленок. Их можно укладывать на поверхность свежеуложенного бетона монолитных конструкций, дорог, оросительных каналов, аэродромных покрытий, площадок промышленных предприятий и т.д.