Методы зимнего бетонирования

Существующие методы зимнего бетонирования подразделяют на две основные группы: с безобогревным выдерживанием бетона и с искусственным прогревом бетона монолитных конструкций. Методы бетонирования с искусственным прогревом позволяют не только непрерывно вести работы в зимних условиях, но и интенсифицировать процесс набора прочности бетоном, сократить сроки строительства и увеличить темпы оборачиваемости опалубки.

К методам зимнего бетонирования с безобогревным выдерживанием бетона относят метод «термоса» и его разновидности: с применением противоморозных добавок и с предварительным разогревом бетонной смеси.

К методам бетонирования с искусственным прогревом бетона конструкций относят электротермическую обработку (электропрогрев сквозной и периферийный, индукционный электропро­грев, греющие опалубки), прогрев бетона паром, горячим возду­хом и в тепляках, обогрев инфракрасными лучами.

Метод «термоса» основан на использовании для твердения бетона тепла, выделяемого в процессе гидратации цемента, а также внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении (25—45 °С). Для уменьшения теплопотерь опалубку и бетонируемую кон­струкцию дополнительно утепляют теплоизоляционными мате­риалами.

При проектировании бетонных работ с выдерживанием бетона по методу «термоса» выполняют теплотехнический расчет. Считают, что суммарное количество тепла в бетоне должно быть равно теплопотерям конструкции при ее остывании до 0 °С в течение некоторого времени. За рассматриваемый промежуток времени бетон должен иметь положительную температуру и набрать проектную прочность.

Методом «термоса» обычно пользуются при бетонировании

массивных конструкций. Выдерживание бетона «методом термоса» является наиболее экономичным и простым в производстве, так как не требует уст­ройств по обогреву бетона в конструкциях, их обслуживания и расхода электроэнергии пара и топлива.

Метод «термоса» с применением противоморозных добавок является одной из разновидностей рассмотренного выше метода и позволяет осуществлять бетонирование в зимних условиях с использованием бетонов, твердеющих при отрицательных температурах.

Метод заключается в использовании смесей с химическими добавками, понижающими температуру замерзания жидкой ком­поненты бетонной смеси и обеспечивающими твердение бетона при температуре ниже 0 °С, т. е. увеличивающими время, в течение которого бетон может набрать прочность.

СНиПом в качестве добавок рекомендованы: углекислый калий-поташ (К2С03), нитрит натрия (NaNO2), хлорид кальция (СаС12), хлорид натрия (NaCl). Бетоны с противоморозными добавками допускается использовать при условии обеспечения набора ими до замерзания критической прочности не менее 5МПа, а при повышенных требованиях морозостойкости и водонепроницаемости бетона не менее 50 % от проектной.

Метод «горячего термоса» заключается в кратковременном форсированном электроразогреве бетонной смеси непосредственно
перед укладкой и последующем выдерживании уложенного бетона по «методу термоса» без обогрева.

Метод «горячего термоса» позволяет отказаться от нагрева заполнителей на бетонном заводе и ограничиться только их оттаиванием, увеличить дальность и длительность транспорти­рования бетонной смеси на морозе, не опасаясь ее остывания до температуры 5 °С (перед нагревом), обеспечить высокую (до 60 -80 °С) начальную температуру смеси при укладке и тем самым применить метод «термоса» для конструкций.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляют в основном пластинчатыми электродами в бункерах и бадьях или с помощью опускных электродов в кузовах автосамосвалов, иногда на специальных установках непрерывного действия.

Метод электротермообработки бетона имеет ряд разновидностей. Он основан на преобразовании электрической энергии в тепловую непосредственно внутри бетона либо в различного рода электронагревательных устройствах, тепло от которых подводится к бетону конвективно, контактно или радиационно (обогрев).

При электротермообработке бетона особое внимание уделяют пароизоляции неопалубленных поверхностей для предотвраще­ния пересушивания бетона, а также теплоизоляции бетонируемой конструкции для выдерживания заданного режима при минималь­ном расходе электроэнергии и повышении равномерности темпе­ратурного поля в бетоне.

Электродный прогрев — наиболее эффективный и распространенный способ электротермообработки, основанный на исполь­зовании тепла, выделяющегося в бетоне при прохождении по нему электрического тока. Достигается это путем включения свежеуложенной бетонной смеси в качестве сопротивления в цепь переменного тока промышленной частоты с помощью металличе­ских электродов различной конструкции. Благодаря применению переменного тока в цементном тесте в процессе прогрева практи­чески не происходит явления электролиза.

При сквозном прогреве ток протекает через массу бетона и тепловая энергия выделяется в теле конструкции. В случае периферийного прогрева ток протекает через бетон между элек­тродами, установленными по наружной поверхности конструкции, и бетон прогревается при передаче тепловой энергии от пери­ферии вовнутрь конструкции, а также за счет экзотермии це­мента.

Для электропрогрева бетона используют пластинчатые, полосовые (ленточные), стержневые, струнные, а также кольцевые типы электродов.

В зависимости от места установки различают внутренние и поверхностные электроды. Внутренние электроды, оставляемые в бетоне после прогрева, могут быть стержневые, струнные и плавающие.

При установке электродов надо тщательно следить за тем, чтобы не происходило их смещения и соприкосновения с арматурой, так как при соприкосновении электродов разных фаз произойдет короткое замыкание.

Поверхностные электроды, снимаемые после прогрева бетона конструкций, подразделяют на пластинчатые и полосовые. Кре­пят электроды к опалубке, которую в месте их установки изоли­руют. Электрический ток проходит между соседними электродами главным образом в периферийном слое бетона и прогревает его.

Область применения электродного прогрева ограничивается трудностью обеспечения равномерного температурного поля в густоармированных конструкциях, конструкциях с большим количеством закладных деталей и стыков толщиной менее 50 мм, а также в случае устройства металлической опалубки. Указанные недостатки удастся устранить путем применения индукционного нагрева бетона

Индукционный нагрев бетона основан на использовании тепла, выделяемого при прохождении вихревых токов в металлической опалубке и арматуре нагреваемой, конструкции, находящихся в электромагнитном поле индуктора (многовитковой катушки), через который пропускают переменный ток промышленной частоты напряжением 36-120 В.

Индукционный нагрев применяют в основном для термообработки бетона конструкций небольшого сечения: колонн, ригелей, балок, элементов рамных конструкций, стыков, сооружений, возводимых в скользящей, подъемно-переставной и катучей опалубках.

Электрообогрев бетона производится электронагревателями, устанавливаемыми на опалубке конструкций, -греющими кабелями или проводами, трубчатыми электронагревателями, стержневыми электронагревателями типа «стержень с трубой», коаксиальными, сетчатыми, пластинчатыми или инфракрасными излучателями, размещаемыми на некотором расстоянии от конструкции, проволочными спиралями. Выбор типа нагревателя зависит от конфигурации конструкции, вида опалубки, наличия материалов для изготовления нагревателя.

В построечных условиях установки инфракрасного излучения в виде переносных рам со смонтированными на них несколькими излучателями применяют для термообработки бетона тонкостенных конструкций с большим модулем поверхности (стен, плит), стыков, подливок в том числе под металлические конструктивные элементы, а также для отогрева замерзшего бетона в рабочих швах и т. п., обеспечивая в течение нескольких часов набор бетоном прочности до 70 %.

Контактный электрообогрев бетона заключается в непосредственной теплопередаче от греющих поверхностей к прогреваемому бетону. Распространение тепла в самом бетоне обеспечивается преимущественно его теплопроводностью.

Для контактного электрообогрева применяют различного вида греющие опалубки, которые подразделяютна жесткие (деревянные, металлические) и мягкие (из брезентовой или асбестовой ткани, резиновые, пластиковые и т. п.). Щиты после закрепления подсоединяют к электрической сети.

В качестве источников тепла в щитах используют стержневые, трубчато-стержневые и уголково-стержневые электронагреватели, полосовые электроды, электроды из проволоки или фольги, запрессованные в электропроводящий состав.

Воздушно-тепловой обогрев бетона основан на явлении, при котором излишняя вода с повышением температуры более интенсивно испаряется из бетона и в замкнутом пространстве повышает влажность окружающего воздуха, создавая благоприятные условия для твердения бетона.

Максимально допустимая температура воздуха составляет 40—80 °С, а продолжительность воздушно -теплового прогрева для достижения бетоном 50 % прочности от проектной — 12 -24 ч.

Обогрев бетона в тепляках (замкнутых ограждениях) производят для создания температурно-влажностных условий, необходимых для выдерживания бетона многоярусных конструкций (по высоте расположения блоков бетонирования) и конструкций, имеющих значительные размеры в плане.

Ограждения обогреваемого пространства должны иметь хорошую теплоизоляцию и не пропускать испаряющуюся из бетона влагу при его обогреве. Для повышения влажности воздуха в обогреваемом пространстве в тепляки помещают сосуды с водой или смачивают водой забетонированную конструкцию. Внутри тепляков размещают нагревательные приборы: печи, калориферы и пр. Для бетонирования используют обычные бетонные смеси. Возводят тепляк до начала бетонирования конструкций

Выбор метода зимнего бетонирования производят в зависимости от ожидаемых температур наружного воздуха, применяемых цементов, наличия на строительстве источников тепла, химических добавок, а также от размеров и назначения конструкций.

При выборе рациональных методов выдерживания бетона из числа технически возможных в первую очередь рассматривают наиболее экономичный метод «термоса». При невозможности получения указанным методом требуемой прочности бетона в заданные сроки последовательно рассматривают возможность применения методов «термоса» с применением противоморозных добавок, «горячего термоса», электротермообработки, обогрева паром, горячим воздухом или в тепляках.