|
Если выдерживание бетона способом
термоса не позволяет получить заданную прочность к концу установленного срока
выдерживания, а также при необходимости сократить срок выдерживания и
обеспечить твердение при любой отрицательной температуре наружного воздуха,
бетон подвергают электротермообработке. При этом способе используют тепло,
получаемое от превращения электрической энергии в тепловую.
Электротермообработку выполняют методами электродного
прогрева: собственно электропрогрева; электрообогрева различными
электронагревательными устройствами; индукционного нагрева (нагрева в
электромагнитном поле).
При использовании метода электродного прогрева бетон
прогревают в конструкции или до его укладки в опалубку (предварительный
электроразогрев) за счет тепла, выделяющегося внутри бетона. Этот метод
относится к наиболее эффективным и экономичным видам электротермообработки.
Электрообогрев с помощью электронагревательных устройств
осуществляют путем подачи тепла к поверхности бетона от нагревательных
приборов инфракрасного излучения или низкотемпературных (сетчатых,
коаксиальных, трубчатых и других электронагревателей).
При индукционном нагреве энергия электромагнитно- го поля
преобразуется в тепловую от разогревающихся вихревыми токами стальных
элементов опалубки, арматуры и закладных частей и передается бетону
контактно.
Режимы электротермообработки назначают в зависимости от
степени массивности конструкций, вида цемента, требуемой прочности бетона и
могут быть следующими:
из двух стадий — разогрев и изотермический прогрев с
обеспечением к моменту выключения тока заданной критической прочности бетона;
применяют для конструкций с модулем поверхности 10 и более;
из трех стадий — разогрев, изотермический прогрев и
остывание с обеспечением заданной критической прочности лишь к концу
остывания прогретой конструкции; применяют для конструкций с модулем
поверхности от 6 до 15;
из двух стадий — разогрев и остывание (электротермос) с
обеспечением заданной критической прочности в конце остывания; применяют для
конструкций с модулем поверхности менее 8;
ступенчатыми — нагрев до 40...50°С, выдерживание при этой
температуре в течение 1...3 ч, затем быстрый подъем температуры до
максимально допускаемой для данной конструкции; заданна я критическая
прочность может быть достигнута как к концу изотермического прогрева, так и к
концу остывания; применяют главным образом для предварительно напряженных
конструкций;
саморегулирующимся, применяемым только при электродном
прогреве и при постоянном напряжении на электродах на протяжении всего цикла
термообработки. Температура бетона сначала возрастает, затем плавно
снижается. Применяют при прогреве бетона большого числа одинаковых
конструкций, например стыков, включаемых под напряжение по мере окончания
бетонирования, Для саморегулирующего режима характерна определенная
максимальная температура бетона для каждой величины скорости разогрева
конкретной конструкции.
До начала подключения электрического тока бетон необходимо
выдержать в течение 2...4 ч, особенно при скорости разогрева более 8 град/ч,
если позволяет тепловой баланс смеси.
Тек включают при температуре бетона не ниже 3...5°С.
Температура бетона на плотных заполнителях должна повышаться в I ч не более
чем на:
15°С — при прогреве конструкций с Мп более 10 и
протяженности до б м, а также конструкций, возводимых в скользящей опалубке;
Ю°С — при прогреве конструкций с Мв от 6 до 10;
8°С — при прогреве конструкций с Мп от 4 до 6;
5°С — при прогреве конструкций с Мп от 2 до 4.
Для экономии энергии электропрогрев проводят в наиболее
короткие сроки при максимально допускаемой для данной конструкции температуре
(табл. 22).
Длительность изотермического прогрева зависит от вида
цемента, температуры прогрева и заданной критической прочности бетона.
Ориентировочно ее можно определять по графикам нарастания прочности ( 122),
уточняя по результатам испытания контрольных образцов на сжатие.
Температура бетона при электротермообработке должна быть
по возможности одинаковой во всех частях конструкции и не отличаться более
чем на 15° по длине и 10° по сечению элемента, а
в приэлектродных зонах бетона температурный перепад не
должен превышать 1°С на 1 см радиуса зоны.
Температура бетона выдерживается в соответствии с заданным
режимом электротермообработки следующими способами:
изменением величины напряжения, подводимого к электродам
или электронагревательным устройствам;
отключением электродов или электронагревателей от сети по
окончании подъема температуры;
периодическим включением и отключением напряжения на
электродах и электронагревателях, в том числе в режиме импульсного прогрева
бетона путем чередования коротких (продолжительностью в несколько десятков
секунд) импульсов тока с паузами.
Заданные режимы электротермообработки можно выполнять как
автоматически, так и вручную.
Скорость остывания бетона по окончании прогрева должна
быть минимальной и не превышать 10 град/ч для конструкций с
Мп поверхности более 10 и 5 град/ч для конструкций с Мп от
6 до 10.
Для массивных конструкций скорость остывания,
обеспечивающую отсутствие трещин в поверхностных слоях бетона, определяют
расчетным путем.
Остывание наиболее быстро протекает в первые часы по
выключении напряжения, затем интенсивность остывания постепенно замедляется.
Чтобы создать одинаковые условия остывания частей конструкций различной
толщины, тонкие элементы, выступающие углы и другие части, остывающие быстрее
основной конструкции, утепляют дополнительно. Опалубку и утепление прогретых
конструкций снимают не раньше чем бетон остынет до температуры 5°С, но прежде
чем опалубка примерзнет к бетону изделия.
Для замедления процесса остывания наружных слоев бетона
поверхности его после распалубливания укрывают, если разность температур
бетона и наружного воздуха для конструкций с Мц до 5 составляет 20°С, 5 и
более — выше 30°С.
Электротермообработка легких бетонов на пористых
заполнителях в монолитных конструкциях обеспечивает получение заданной
прочности при более коротких режимах, чем тяжелых бетонов на плотных
заполнителях. Эффективность электротермообработки бетонов на пористых
заполнителях тем выше, чем меньше их плотность.
Скорость подъема температуры бетонов на пористых
заполнителях плотностью до 1 500 кг/м3 можег быть увеличена на 30 по
сравнению с приведенными выше данными для бетона на плотных заполнителях,
температура изотермического прогрева — на 10°С выше, чем указано в табл. 22,
продолжительность изотермического прогрева может быть принята по графикам
нарастания прочности бетона ( 122).
Режимы электротермообработки бетонов на пористых
заполнителях плотностью более 1 500 кг/м3 должны быть примерно такими же, как
для тяжелых бетонов.
Изотермический прогрев конструкций из бетона на пористых
заполнителях с Ми менее 8 можно прекращать при достижении бетоном 40...50%
проектной прочности, так как в связи с пониженной теплопроводностью они
остывают замедленно и к концу остывания приобретают 70...80% проектной
прочности.
При электротермообработке бетона неопалубленные
поверхности конструкций и изделий защищают от испарения воды, тщательно
укрывают влагоизоляционными материалами (полимерной пленкой, прорезиненной
тканью, рубероидом) и устраивают поверх них теплоизоляцию.
Электродный прогрев бетона. При этом способе ток вводят
через электроды, располагаемые внутри или на поверхности бетона. Соседние или
противоположные электроды соединяют с проводами разных фаз, в результате чего
между электродами в бетоне возникает электрическое поле.
Электрообогрев бетона. Обогрев инфракрасными лучами
заключается в передаче бетону тепла в виде лучистой энергии, чем ускоряется
его твердение. Теплоносителем являются инфракрасные лучи, которые
представляют собой электромагнитные волны, испускаемые нагретыми телами и
передающие тепло бетону.
В качестве источника инфракрасных лучей используют
работающие от общей электросети металлические трубчатые электрические
нагреватели (ТЭНы) и стержневые карборундовые излучатели. ТЭНы состоят из
стальной, медной или латунной трубки диаметром от 9 до 18 мм, по оси которой расположена нихромо- вая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки
заполнено периклазом — кристаллической окисью магния. Различные типы ТЭНов
нагреваются до температуры 300...600°С. Карборундовые излучатели представляют
собой стержень из карбида кремния диаметром от 6 до 50 мм и длиной от 0,3 до 1 м. Рабочая температура излучателей равна 1300...1500°С.
Инфракрасные излучатели в комплекте с отражателями и
поддерживающими устройствами составляют инфракрасную установку. Конструктивно
установка представляет собой сферические или трапецеидальные отражатели, во
внутренней полости которых размещаются излучатели с поддерживающими
устройствами.
Сферические отражатели применяют при необходимости
передачи энергии излучением на расстояние до 3 м, а трапецеидальные— до 1 м. Регулируя мощность генераторов инфракрасных лучей и их расстояние от
поверхности обогреваемого бетона, можно изменять интенсивность нагрева
бетона, температуру изотермического прогрева, а также интенсивность
охлаждения бетона к концу тепловой обработки. Данный метод более простой,
чеад электродный.
Прогрев инфракрасными лучами можно применять в следующих
случаях:
при изготовлении тонкостенных (толщиной не более 25 см) сборных железобетонных конструкций и заделке стыков между ними;
для ускорения твердения замоноличивающего (штрабного)
бетона при установке в зимних условиях металлических закладных частей и
анкерных устройств;
при подготовке блоков к бетонированию (прогрев промерзших
углов и поверхностей); при возведении высоких, незначительной толщины,
насыщенных арматурой конструкций.
Во время прогрева инфракрасными лучами следует тщательно
защищать бетон от испарения из него влаги.
Проволочные нагревательные элементы ( 123) выполняют из
проволоки с повышенным омическим сопротивлением (типа нихрома). Проволоку
диаметром 0,8...3 мм наматывают на каркас из изоляционного материала,
например на асбестоцементный лист 5, и изолируют, например тонколистовым
асбестом 2.
В качестве нагревающих кабелей ( 124) применяют
электрические кабели КСОП или КВМС. Они состоят из константано- вой жилы
диаметром 0,7...0,8 мм, термостойкой изоляции и металлического защитного
чулка. Кабель / крепят непосредственно к металлическому щиту греющей опалубки
или термоформы и изолируют сверху листом асбеста 5, минеральной ватой 4 и
листом фанеры 5.
Нагревающие провода со стальной или алюминиевой жилой
диаметром 1...2,5 мм прикрепляют к арматурному каркасу или элементам
опалубки. Провода должны находиться в бетоне на равном расстоянии один от
другого в пределах 10...30 см. Их укладывают в виде прямолинейных или
спиральных нитей. Нагревающие провода не должны прикасаться к опалубке.
Стержневые электронагреватели изготовляют из стержневой
арматурной стали диаметром не менее 8 мм.
Нагревательные элементы зигзагообразной формы крепят с
помощью кронштейнов из диэлектрика к опалубке. Расстояние между нагревателем
и опалубкой должно составлять 30...50 мм.
Коаксиальный нагреватель состоит из двух труб,
расположенных одна в другой, или наружной трубы и внутреннего стержня,
сваренных у одного из торцов. Ток в них идет в разных направлениях.
Коаксиальные нагреватели крепят к металлу опалубки с
помощью изолированных кронштейнов на расстоянии 20...30 мм от нагреваемой
поверхности.
Разновидностью коаксиальных нагревателей являются трубча-
то-стержневые, уголково-стержневые, сетчатые и пластинчатые нагреватели.
Отдельные коаксиальные, трубчато-стержневые и уголково-
стержневые нагревательные элементы соединяются между собой, например
последовательно, образуя зигзагообразный нагреватель.
Индукционный нагреватель состоит из обмотки, которая
выполнена из голого или изолированного провода, образующего замкнутый
магнитопровод с металлом стальной опалубки или арматурой. Голый провод
изолируют от замыкания на металлическую опалубку, например асбестовым шнуром.
Применение нагревателей определенного типа обусловливается
конструктивными и технологическими особенностями прогреваемой конструкции.
Проволочные нагреватели используют главным образом в
построечных условиях. Стержневые, трубчатые, коаксиальные, труб-
чато-стержневые, уголково-стержневые и индуктивные нагреватели применяют
преимущественно на заводах сборного железобетона. Нагревающие провода
применяют для прогрева монолитных
конструкций и стыков. Нагревающие кабели, сетчатые и пластинчатые
нагреватели используют как в построечных, так и в заводских условиях.
Индукционный нагрев. При индукционном нагреве энергия
переменного магнитного поля преобразуется в арматуре или стальной опалубке в
тепловую и передается бетону.
Индукционный нагрев позволяет вести термообработку бетона
железобетонных каркасных конструкций: колонн, ригелей, балок, прогонов,
элементов рамных конструкций, отдельных опор, а также замоноличивание стыков
каркасных конструкций.
При индукционном нагреве ( 125) по наружной поверхности
опалубки элемента 1, например колонны, укладывают последовательными витками
изолированный провод — индуктор 3. При пропускании через индуктор переменного
тока вокруг него создается переменное электромагнитное поле, индуцирующее в
стальной арматуре и опалубке (из стали) токи, нагревающие сталь, а от нее за
счет теплопроводности и бетон.
Шаг и количество витков провода определяют расчетом, в
соответствии с которым изготовляют шаблоны с пазами для укладки витков
индуктора. Предварительный прогрев арматуры 2 не требуется. По условиям
техники безопасности нагрев ведут при пониженном напряжении (36...120В).
Электротермообработка бетона при замоно- лйчивании стыков.
Для электротермообработки бетона при замоноличивании стыков может быть
использован прогрев: электродный ( 126), индукционный, инфракрасный, с
помощью нагревающей опалубки.
При температуре окружающего воздуха не ниже —20°С можно
укладывать бетонную (растворную) смесь с добавкой нитрита натрия на
неотогретые стыки колонн в стаканах фундаментов, стыки стеновых панелей,
втапливая в нее стержневые электроды 3 и в дальнейшем подключая напряжение.
Неопалубленную верхнюю поверхность подливки укрывают па-
роизоляционным материалом 4 и утепляют теплоизоляционным материалом 2.
Вертикальные стыки прямоугольного сечения между стеновыми
панелями бетонируют без предварительного отогрева стыкуемых элементов с
электропрогревом бетона пластинчатьши электродами, нашитыми на рабочую
поверхность деревянной опалубки.
При использовании индукционного нагрева для термообработки
бетона при замоноличивании стыков предварительно прогревают стыкуемые
элементы до температуры в полости стыка не ниже 5°С. Для этого включают
индуктор на режим разогрева за 2...3ч до замоноличивания.
|