Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных бетонных конструкций. Изучаем способы прогрева бетона при укладке смеси в зимнее время Прогрев бетона паром технологическая карта

Открытое акционерное общество

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный директор, к. т. н.

С. Ю. Едличка

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
НА ОБОГРЕВ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ТЕПЛОГЕНЕРАТОРАМИ НА ЖИДКОМ ТОПЛИВЕ

48-03 ТК

Главный инженер

A. B. Колобов

Начальник отдела

Б. И. Бычковский

Карта содержит организационно-технологические и технические решения по обогреву монолитных конструкций теплогенераторами на жидком топливе, применение которых при производстве монолитных бетонных и железобетонных работ при отрицательных температурах воздуха должно способствовать ускорению работ, снижению затрат труда и повышению качества возводимых конструкций в зимних условиях.

В технологической карте приведены область применения, организация и технология выполнения работ, требования к качеству и приемке работ, калькуляция затрат труда, график производства работ, потребность в материально-технических ресурсах, решения по безопасности и охране труда и технико-экономические показатели.

Исходные данные и конструктивные решения, применительно к которым разработана карта, приняты с учетом требований СНиП, а также условий и особенностей, характерных для строительства в г. Москве.

Технологическая карта предназначена для инженерно-технических работников строительных и проектных организаций, а также производителей работ, мастеров и бригадиров, связанных с производством монолитных бетонных и железобетонных работ при отрицательных температурах воздуха.

В корректировке технологической карты участвовали сотрудники ОАО ПКТИпромстрой:

Савина О. А. - компьютерная обработка и графика;

Черных В. В. - технологическое сопровождение;

Холопов В. Н. - проверка технологической карты;

Бычковский Б. И. - техническое руководство, корректура и нормоконтроль;

Колобов А. В. - общее техническое руководство разработкой технологических карт;

К. т. н. Едличка С. Ю. - общее руководство разработкой технологических карт.

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Сущность применения теплогенераторов на жидком топливе заключается в использовании тепловой энергии, выделяемой теплогенераторами и направленной на открытые или опалубленные поверхности конструкций для их термообработки при бетонировании в зимних условиях.

1.2 Область применения теплогенераторов включает:

Отогрев промороженных бетонных и грунтовых оснований, арматуры, закладных металлических деталей и опалубки, удаление снега и наледи;

Интенсификацию твердения бетона конструкций и сооружений, возводимых в скользящей либо объемно-переставной опалубках, плит перекрытий и покрытий, вертикальных и наклонных конструкций, бетонируемых в металлической опалубке;

Предварительный отогрев зоны стыков сборных железобетонных конструкций и ускорение твердения бетона или раствора при заделке стыков;

Ускорение твердения бетона или раствора при укрупнительной сборке большеразмерных железобетонных конструкций;

Создание тепловой защиты поверхностей, недоступных для устройства теплоизоляции.

1.3 В технологической карте приводятся:

Указания по подготовке конструкций к бетонированию и требования к готовности предшествующих работ и строительных конструкций;

Схемы организации рабочей зоны на время производства работ;

Методы и последовательность производства работ, описание процесса установки обогревающих устройства;

Температурный режим, обеспечивающий необходимый набор прочности;

Профессиональный численно-квалификационный состав рабочих;

Калькуляция затрат труда;

График выполнения работы.

1.4 Численно-квалификационный состав рабочих, график работы, калькуляция затрат труда, а также потребность в необходимых ресурсах определены применительно к обогреву монолитных конструкций с модулем поверхности Мп от 10 до 14*, возводимых в крупно-щитовой опалубке, размеры секций которой 3,0 × 6,0 м.

* Модуль поверхности бетонируемой конструкции определяется отношением суммы площадей охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему и имеет размерность «М-1».

1.5 Расчет обогрева конструкций произведен с учетом следующих условий:

Температура наружного воздуха - 20 °С

Скорость ветра 5 м/с

Температура укладываемого бетона 15 °С

Температура изотермического прогрева 40 °С

Скорость разогрева бетона 2,5 °С/час

Время разогрева 10 час

Прочность бетона к моменту остывания до 0 °С 70 % R28

Конструкций опалубки - стальной лист толщиной 4 мм, утепленный снаружи минераловатными плитами толщиной 50 мм и закрытый фанерой толщиной 3 мм.

1.6 При привязке настоящей технологической карты к другим конструкциям, на которые распространяется область ее применения, подлежит уточнению расчетная часть, а также калькуляция затрат труда, график производства работ и потребность в материально-технических ресурсах с учетом условий осуществления обогрева.

2 ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

2.1 До начала работ по обогреву монолитных конструкций теплогенераторами выполняются следующие подготовительные операции:

Выполняют теплотехнический расчет обогрева стен и перекрытий теплогенераторами на жидком топливе;

Устанавливают опалубку, арматурные сетки и каркасы, предварительно очистив от мусора, снега и наледи;

Устраивают теплоизоляцию толщиной 50 мм боковых поверхностей стен;

Устанавливают в рабочей зоне теплогенераторы и опробывают их работу;

Устраивают ограждения и подводят сигнализацию, согласно схеме организации рабочей зоны, представленной на рисунке ;

Монтируют противопожарный щит с углекислотными огнетушителями, помещают в рабочей зоне указания по безопасности и охране труда;

Проверяют временное освещение рабочих мест;

Обеспечивают рабочее звено необходимым инструментом, индивидуальными средствами защиты;

Проводят инструктаж.

1 - теплогенератор ТА-16 на жидком топливе - 3 шт.; 2 - инвентарное ограждение; 3 - противопожарный щит; 4 - сплошное брезентовое покрытие по всей площади проема

Рисунок 1 - Схема организации рабочей зоны обогрева стен и перекрытий теплогенераторами на жидком топливе.

2.2 В целях ускорения набора прочности монолитных конструкций используется тепловая энергия теплогенераторов, количество которых для обогрева того или иного помещения определяется теплотехническим расчетом. Пример теплотехнического расчета обогрева стен и перекрытий теплогенераторами на жидком топливе приведен ниже.

2.3 Принципиальная схема установки опалубки в подлежащем обогреву теплогенераторами помещении высотой 2,7 м представлена на рисунке .

1 - металлическая конструкция объемно-переставной опалубки; 2 - палуба стальная = 4 мм; 3 - полиэтиленовая пленка; 4 - теплоизоляция (минераловатные маты) - толщиной 50 мм; 5 - фанера толщиной 3 мм

Рисунок 2 - Принципиальная схема установки опалубки

2.4 Опалубку и арматуру отогревают включением теплогенераторов. В настоящей карте для обогрева бетона согласно расчету приняты три мобильных теплогенератора «Thermobile», техническая характеристика которых приведена в таблице .

Общий вид теплогенератора «Thermobile» представлен на рисунке .

Таблица 1

Характеристика теплогенераторов «Thermobile»

Рисунок 3 - Общий вид теплогенератора «Thermobile»

Указанный теплогенератор позволяет автоматически контролировать процесс горения. При перегреве, задымлении или нехватке топлива теплогенератор отключается автоматически. Теплогенератор оборудован термостатом, автоматически поддерживающим заданную температуру в помещении. В качестве топлива могут использоваться керосин или солярка без дополнительной настройки. Среднее время работы на одной заправке составляет 8 - 10 часов.

2.5 Необходимые исходные данные для расчета обогрева включают:

Вид конструкции - стена толщиной 200 мм

перекрытие толщиной 140 мм

Тип опалубки - крупнощитовая

Конструкция опалубки - металлическая с внутренней стороны не утепленная, с наружной стороны - утепление минераловатными матами толщиной 50 мм с защитной крышкой из фанеры толщиной 3 мм. Коэффициент теплопередачи опалубки Коп = 3,2 Вт/м2·°С

Конструкция гидро- и теплоизоляции - полиэтиленовая пленка, минераловатные маты толщиной 50 мм. Коэффициент теплопередачи Кп = 3 Вт/м2·°С

Температура наружного воздуха - минус 20 °С

Скорость ветра - 5 м/сек

Температура бетона начальная - tбн = 15 °С

Температура изотермического прогрева - tиз = 40 °С

Скорость разогрева бетонной смеси - 2,5 °С/час

Время разогрева - 10 час

Прочность бетона к моменту остывания до 0 °С - 70 % R28

Вначале определяем режим обогрева конструкции до приобретения бетоном 70 % R28.

За период разогрева с 15 °С до 40 °С при средней температуре бетона 27,5 °С за 10 часов бетон наберет 15 % R28.

Время остывания с 40 °С изотермического выдерживания до 0 °С определяется по формуле:

(1)

где С - удельная теплоемкость бетона, кДж/кг·°С (0,84)

g - объемная масса бетона, кг/м3 (2400)

Мп - модуль поверхности, м-1 (11)

3,6 - коэффициент перевода в часы

К - коэффициент теплопередачи, Вт/м2·°С (11)

tизотерм - температура изотермического выдерживания, °С

tocтыв. - температура, до которой остывает бетон, °С

tб.cp. - средняя температура остывания бетона, °С

tн.в. - температура наружного воздуха, °С

часов.

Учитывая, что за время остывания бетон наберет незначительную прочность, принимаем, что к концу изотермического прогрева бетон должен набрать 70 % R28.

По кривой набора прочности графиков определяем, что при температуре изотермического прогрева 40 °С оставшиеся 55 % прочности бетон наберет за 54 часа. Таким образом, получаем время разогрева 10 часов, время изотермического прогрева 54 часа и время остывания 4,6 часов.

Мощность, необходимая для разогрева бетонной смеси от 15 °С до 40 °С, определяется по формуле

(2)

где С - удельная теплоемкость бетонной смеси, кДж/кг·°С

g - объемная масса бетона, кг/м3

V - объем бетона, м3

tиз. - температура изотермического прогрева, °С

tб.н. - температура бетона начальная, °С

t - время разогрева, час

кВт

Мощность, необходимая на компенсацию теплопотерь через опалубку, теплозащиту и через проем, закрытый брезентом, определяется по формуле

где К 1,2,3 - коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций, Вт/м2·°С

S - площадь охлаждения

a - коэффициент, учитывающий скорость ветра

tиз. - температура изотермического прогрева, °С (40 °С)

tн. - температура наружного воздуха, °С (минус 20 °С)

tвн. - температура воздуха внутри помещения, °С (50 °С)

Общая потребная мощность составляет 27,9 кВт + 15,3 кВт = 43,2 кВт.

Для обогрева бетона принимаем три теплогенератора «Thermobile 16 А » мощностью 15,5 тыс. ккал каждый.

Суммарная мощность всех теплогенераторов составляет 15,5 × 3 × 1,16 = 53,94 кВт, что удовлетворяет общую потребную мощность.

Расход тепловой мощности на обогрев бетона до приобретения им 70 % R28 составит

W = (3 × 15,5 × 1,16) × 10 + (2 × 15,5 × 1,16) × 54 = 2481,2 кВтч

Удельный расход тепловой мощности на обогрев 1 м3 бетона составит

2481,2: 10,6 = 234,1 кВтч

Расход топлива составит

Т = 1,8 × 3 × 10 + 1,8 × 2 × 54 = 248,4 л или 24,8 л/м3

2.6 Подготовка оснований и укладка бетонной смеси производятся с учетом следующих требований:

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;

Укладку бетонной смеси производят непрерывно, без перевалок, средствами, обеспечивающими минимальное охлаждение смеси при ее подаче. Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, не должна быть ниже плюс 15 °С.

2.8 В случае возникновения перерывов в бетонировании поверхность бетона укрывают и утепляют, а при необходимости обогревают.

2.9 Обогрев бетона начинается после укладки и уплотнения бетонной смеси при устройстве монолитных стен и перекрытий и устройства по перекрытию гидроизоляции и теплоизоляции. К началу обогрева конструкции открытый проем завешивается брезентом.

2.12 Температура разогрева бетонной смеси регулируется термостатом, оборудованным в теплогенераторе.

2.13 Во время обогрева бетона необходимо вести наблюдение за состоянием работы теплогенераторов. В случае обнаружения неисправности необходимо немедленно устранить неисправность.

2.14 Скорость остывания бетона в соответствии с графиком температурного режима составляет 8 °С/ч. Для конструкции с модулем поверхности Мп = 10 - 14 скорость остывания допускается не более 10 °С/ч. Два раза в смену замеряют температуру наружного воздуха, результаты замеров фиксируются в журнале работ.

1 - монолитная конструкция; 2 - утеплитель; 3 - пенал из тонкостенной стальной трубки; 4 - индустриальное масло; 5 - термодатчик

Рисунок 5 - Установка термодатчика в обогреваемой конструкции

2.15 Прочность бетона проверяется по фактическому температурному режиму. Соблюдение графика температурного режима, приведенного в п. , позволяет получить требуемую прочность. После распалубливания прочность бетона, имеющего положительную температуру, рекомендуется определять с помощью молотка конструкции НИИ Мосстроя, ультразвуковым способом или высверливанием и испытанием кернов. Набор прочности бетона при различных температурах его выдерживания определяется графиком, представленным на рисунке .

а, в - для бетона класса В25 на портландцементе активностью 400 - 500;

б, г - для бетона класса В25 на шлакопортландцементе активностью 300 - 400

Рисунок 6 - Кривые набора прочности бетоном при различных температурах его выдерживания

2.16 Ниже приведен пример определения прочности бетона.

Определить прочность бетона при скорости подъема температуры 10 °С в час, температуре изотермического прогрева 70 °С, его продолжительности 12 часов и остывании со скоростью 5 °С в час до конечной температуры 6 °С. Начальная температура бетона tн.б. = 10 °С.

1. Определяем продолжительность подъема температуры и среднюю температуру подъема:

продолжительность подъема температуры = 6 час

при средней температуре = 40 °С

На оси абсцисс откладываем продолжительность нагревания (6 час) точки «А» согласно рисунку и проводим перпендикуляр до пересечения с кривой прочности при 40 °С (точка «Б»).

Величина прочности за время подъема температуры определяется проекцией точки «Б» на ось ординат (точка «В») и составляет 15 %.

Рисунок 7 - Пример определения прочности бетона

Для определения прироста прочности за время изотермического прогрева за 12 часов при температуре 70 °С из точки «Л» на кривой прочности при 70 °С опускаем перпендикуляр на ось абсцисс (точка «М»). Из точки «М» откладываем 12 часов (точка «Н»). Восстанавливая перпендикуляр из точки «Н», получаем точку «К» на кривой прочности при 70 °С. Проецируя точку «К» на ось ординат, получаем точку «З». Отрезок «ВЗ» показывает предел прочности за 12 часов при температуре 70 °С и составляет 46 % R28.

Для определения прироста прочности за время остывания 13 часов при средней температуре 38 °С из точки «З» проводим прямую до пересечения с кривой прочности при 38 °С и получаем точку «Ж». Из точки «Ж» на ось абсцисс опускаем перпендикуляр и получаем точку «Е», из которой откладываем 13 часов и получаем точку «Д». Из точки «Д» восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой набора прочности при температуре 38 °С (точка «Г»). Проецируя точку «Г» на ось ординат, получаем точку «И». Отрезок «ЗИ» дает нам величину прироста прочности за время остывания 9 % R28.

За весь цикл термообработки в течение 31 часа (6 + 12 + 13) бетон приобретает прочность 15 + 46 + 9 = 70 % R28.

Для каждого конкретного состава бетона строительной лабораторией должен быть уточнен на опытных образцах-кубах оптимальный режим выдерживания.

2.17 Теплоизоляция может быть снята не ранее того момента, когда температура бетона в наружных слоях конструкции достигает + 5 °С и не позже, чем слои остынут до 0 °С. Примерзание опалубки и теплозащиты к бетону не допускается.

2.18 Для предотвращения появления трещин в конструкциях перепад температур между открытой поверхностью бетона и наружным воздухом не должен превышать:

20 °С для монолитных конструкций с Мп < 5;

30 °С для монолитных конструкций с Мп ≥ 5.

В случае невозможности соблюдения указанных условий поверхность бетона после распалубливания укрывается брезентом, толью, щитами и др. материалами.

2.19 Работы по теплоизоляции обогреваемой поверхности, расстановке теплогенераторов и прогреву бетона выполняет звено из трех человек, распределение операций между которыми по обогреву стен и перекрытия представлено в таблице .

Таблица 2

Распределение операций по исполнителям

2.20 Операции по бетонированию, теплоизоляции и обогреву монолитных конструкций производятся в следующей последовательности:

Моторист устанавливает теплогенераторы, производит заправку их топливом, производит запуск теплогенераторов;

Бетонщики производят укладку бетонной смеси, укрывают открытые поверхности бетона гидроизоляцией и теплоизоляцией.

Перед пуском теплогенераторов проем секции должен быть закрыт брезентом. Пуск теплогенератора в работу производится только после выполнения всех требований по безопасности и охране труда.

В целях сбережения топлива при производстве работ рекомендуется:

При определении средств и продолжительности транспортирования бетонной смеси исключить возможность ее охлаждения более величины, установленной техническим расчетом;

Применять бетон более высокой относительной прочности при меньшей продолжительности обогрева;

Применять максимально допустимую температуру обогрева бетона, сокращать длительность обогрева за счет учета нарастания прочности при остывании;

Устраивать теплоизоляцию поверхности бетона и опалубки, подвергающихся охлаждению;

Соблюдать теплотехнический режим параметров обогрева;

Применять химические добавки для сокращения продолжительности прогрева.

3 ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКЕ РАБОТ

3.1 Контроль качества обогрева монолитных конструкций при отрицательной температуре воздуха с помощью теплогенераторов производят в соответствии с требованиями СНиП 3.01.01-85 * «Организация строительного производства» и СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».

3.2 Производственный контроль качества обогрева осуществляют прорабы и мастера строительных организаций.

3.3 Производственный контроль включает входной контроль оборудования, эксплуатационных материалов, бетонной смеси и подготовленных под бетонирование конструкций, операционный контроль отдельных производственных операций и приемочный контроль требуемого качества монолитной конструкции в результате обогрева бетона с помощью теплогенератора.

3.4 При входном контроле оборудования, эксплуатационных материалов, бетонной смеси и подготовленного основания проверяются внешним осмотром их соответствие нормативным и проектным требованиям, а также наличие и содержание паспортов, сертификатов, актов на скрытые работы и других сопроводительных документов. По результатам входного контроля должен заполняться «Журнал входного учета и контроля качества получаемых деталей, материалов, конструкций и оборудования».

3.5 При операционном контроле проверяют соблюдение состава подготовительных операций, технологию наладки теплогенераторов, укладки бетона в конструкцию опалубки в соответствии с требованиями рабочих чертежей, норм, правил и стандартов, процесс обогрева, температуру в соответствии с расчетными данными. Результаты операционного контроля фиксируются в журнале работ.

Основными документами при операционном контроле являются технологическая карта и указанные в карте нормативные документы, перечень операций, контролируемых производителем работ (мастером), данные о составе, сроках и способах контроля, требуемые прочностные показатели монолитных стен и перекрытия в результате обогрева.

3.6 При приемочном контроле проверяют прочностные и геометрические параметры стен и перекрытия в результате обогрева бетона теплогенераторами.

3.7 Скрытые работы подлежат освидетельствованию с составлением актов по установленной форме. Запрещается выполнение последующих работ при отсутствии актов освидетельствования предшествующих скрытых работ.

3.8 Результаты операционного и приемочного контроля фиксируются в журнале работ. Основными документами при операционном и приемочном контроле являются настоящая технологическая карта, указанные в ней нормативные документы, а также перечни операций и процессов, контролируемых прорабом или мастером, данные о составе, сроках и способах контроля, изложенные в таблице .

Таблица 3

Состав и содержание производственного контроля качества

3.9 Контроль температуры обогреваемого бетона производят техническими термометрами или дистанционно с помощью датчика температуры, установленного в скважину. Число точек измерений температуры устанавливается в среднем из расчета не менее одной точки на 10 м2 бетонируемой поверхности. Температуру бетона измеряют в процессе разогрева не реже чем через два часа.

3.10 Скорость подъема температуры при тепловой обработке и скорость остывания бетона по окончании тепловой обработки монолитных конструкций не должны превышать соответственно 15 °С и 10 °С в час.

3.11 Контроль прочности монолитной конструкции осуществляется по фактическому температурному режиму. Прочность бетона по окончании обогрева и остывания, которая должна быть 70 % R28, достигается при условии соблюдения параметров графика, приведенного в п. .

Прочность бетона в результате обогрева определяется с помощью молотка конструкции НИИ Мосстроя, ультразвуковым способом, либо высверливанием кернов и испытанием.

4 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ТРУДА, ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 При бетонировании конструкций и эксплуатации теплогенераторов следует соблюдать правила безопасного производства работ согласно СНиП 12-03-2001 .

4.2 Места установок теплогенераторов должны быть обеспечены противопожарным оборудованием и инвентарем. Лица, занятые на строительно-монтажных работах, должны быть обучены безопасным способам ведения работ с получением соответствующих удостоверений, а также умению оказать первую доврачебную помощь при травме или ожогах.

4.3 В строительно-монтажной организации должен быть инженерно-технический работник, ответственный за охрану труда и пожарную безопасность, безопасную эксплуатацию оборудования, аттестованный моторист, обученный согласно ГОСТ 12.0.004-90 .

4.4 Горючее для заправки теплогенератора должно храниться в отдельном помещении, оборудованном первичными средствами пожаротушения.

4.5 Заправка горючим производится только при выключенных и обязательно остывших двигателях. Выполняют заправку только лица, ответственные за работу теплогенераторов (мотористы).

4.6 В течение всего периода эксплуатации теплогенераторов на строительных площадках должны быть установлены знаки безопасности по ГОСТ Р 12.4.026-2001 . Места заправки ночью должны освещаться только электролампами или прожекторами, установленными не ближе 5 м от места заправки.

4.7 Технический персонал, проводящий обогрев бетона, должен пройти обучение в Учебном комбинате и проверку знаний квалификационной комиссией по технике безопасности с получением соответствующих удостоверений.

4.8 Зона, где производится обогрев, ограждается. На видном месте помещаются предупредительные плакаты, правила по безопасности и охране труда, противопожарные средства. В ночное время ограждение зоны освещается, для чего на нем устанавливаются красные лампочки напряжением не более 42 В. Проект временного освещения разрабатывается специализированной организацией по заказу подрядчика.

Участок обогрева бетона должен постоянно находиться под надзором дежурного моториста.

Доступ посторонних лиц в зону производства работ;

Размещать легковоспламеняющиеся материалы вблизи прогреваемых конструкций.

4.10 При производстве работ по обогреву монолитных конструкций теплогенераторами на жидком топливе необходимо строго руководствоваться требованиями безопасности и охраны труда согласно:

Таблица 4

Ведомость потребности в машинах, механизмах, инструментах, материалах

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

6.1 Технико-экономические показатели приведены на бетонируемую конструкцию и на 1 м3 бетона, указанные в калькуляции.

6.2 Затраты труда на обогрев монолитных конструкций теплогенераторами подсчитаны по «Единым нормам и расценкам на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы», введенные в действие в 1987 г. и представлены в таблице .

Калькуляция затрат труда составлена на обогрев монолитных конструкций стен и перекрытий, возводимых в крупнощитовой опалубке. Стены толщиной 200 мм, высотой 2,7 м. Перекрытия толщиной 140 мм с размерами в плане 3 × 6 м. Общий объем бетона 10,6 м3.

Таблица 5

Калькуляция затрат труда

6.3 Продолжительность работы на обогрев конструкций теплогенераторами определяется календарным планом производства работ согласно таблице 6 78,9

Расход топлива:

На 1 м3 бетона

Продолжительность разогрева

Скорость разогрева

Продолжительность изотермической выдержки

8 Руководство по электротермообработке бетона. НИИЖБ Госстроя СССР. Москва, Стройиздат, 1974 г.

9 Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера. ЦНИИОМТП Госстроя СССР, Москва, Стройиздат, 1982 г.

В современных условиях существует множество технологий, благодаря которым удается не прекращать строительный процесс даже зимой. Если температура снижается, требуется поддерживать определенный уровень прогрева бетонной смеси. В этом случае возведение домов, различных объектов не прекращается ни на минуту.

Главным условием проведения таких работ является поддержание технологического минимума, при котором раствор не будет замерзать. Электропрогрев бетона является фактором, который обеспечивает выполнение технологических норм даже в зимний период. Этот процесс довольно сложен. Но тем не менее его активно применяют повсеместно на различных строительных объектах.

Электропрогрев

Электропрогрев бетона является довольно сложным и дорогостоящим процессом. Однако для предотвращения влияния низких температур на застывающую цементную смесь ей требуется обеспечить ряд условий. В зимнее время цемент застывает неравномерно. Чтобы предотвратить такое отклонение от нормы, следует применять технологию электрообогрева. Она способствует постоянному по всей площади процессу застывания смеси.

Бетон способен застывать равномерно при температуре, которая будет близкой к +20 ºС. Принудительный электропрогрев становится эффективным инструментом в приготовлении строительных растворов.

Чаще всего в подобных целях применяется технология электроподогрева. Если простого утепления объекта становится недостаточно, такая альтернатива сможет решить проблему с неравномерно застывающим бетоном.

Строительные компании могут выбрать один из нескольких подходов. Например, электроподогрев может осуществляться при помощи такого проводника, как кабель ПНСВ, или при помощи электродов. Также некоторые компании прибегают к принципу подогрева самой опалубки. В настоящее время могут также в подобных целях применять индукционный подход или инфракрасные лучи.

Независимо от того, какой способ выберет руководство, обогреваемый объект в обязательном порядке следует утеплить. Иначе равномерного прогрева будет добиться нереально.

Прогрев электродами

Самым востребованным методом обогрева бетона является применение электродов. Такой метод стоит относительно недорого, ведь нет потребности приобретать дорогостоящее оборудование и устройства (например, провод типа ПНСВ 1,2; 2; 3 и т. д.). Технология его выполнения также не представляет больших трудностей.

За основополагающий принцип представленной технологии взяты физические свойства и особенности электрического тока. При прохождении через бетон он выделяет некоторое количество тепловой энергии.

При использовании этой технологии не стоит подавать напряжение на систему электродов выше 127 В, если внутри изделия находится металлическая конструкция (каркас). Инструкция на электропрогрев бетона в монолитных конструкциях позволяет использовать ток 220 В или 380 В. Однако большее напряжение применять не рекомендуется.

Процесс нагрева выполняется при помощи переменного тока. Если в данном процессе участвует постоянный ток, он проходит через воду в растворе и образует электролиз. Этот процесс химического разложения воды будет препятствовать выполнению ее функций, которые имеет субстанция в процессе затвердения.

Виды электролитов

Электропрогрев бетона в зимнее время может осуществляться при помощи одного из основных Они могут быть струнными, стержневыми и выполненными в виде пластины.

Стержневые электролиты устанавливаются в бетон на небольшом расстоянии друг от друга. Чтобы создать представленный продукт, ученые применяют металлическую арматуру. Ее диаметр может составлять от 8 до 12 мм. Стержни подключаются к различным фазам. Особенно незаменимы представленные устройства при наличии сложных конструкций.

Электролиты, которые имеют форму пластин, характеризуются довольно простой схемой подключения. Их устройства необходимо располагать на противоположных сторонах опалубки. Эти пластины подключают к разным фазам. Проходящий между ними ток и будет нагревать бетон. Пластины могут быть широкими или узкими.

Струнные электроды необходимы при изготовлении и прочих изделий вытянутой формы. После установки оба конца материала подключают к разным фазам. Так происходит нагрев.

Обогрев кабелем ПНСВ

Электропрогрев бетона проводом ПНСВ, которого будет рассмотрена немного дальше, считается одной из самых эффективных технологий. В качестве нагревателя в этом случае выступает провод, а не бетонная масса.

При укладке в бетон представленного провода получается равномерно прогреть бетон, обеспечив его качество при высыхании. Преимуществом такой системы является предсказуемость периода работы. Для качественного прогрева бетона в условиях снижения температуры очень важно, чтобы она повышалась плавно и равномерно по всей площади цементного раствора.

Аббревиатура ПНВС означает, что проводник имеет стальную жилу, которая упакована в ПВХ-изоляцию. Сечение провода при проведении представленной процедуры выбирается определенным образом (ПНСВ 1,2; 2; 3). Эта характеристика берется во внимание при расчете количества провода на 1 м кубический смеси цемента.

Технология подогрева бетона проводом относительно простая. Вдоль каркаса арматуры электрокоммуникации допускаются. Крепить провод следует в соответствии с рекомендациями производителя. В этом случае при подаче смеси в траншею, опалубку или смесь проводник не повредят заливка и эксплуатация застывшего вещества.

Провод при раскладке не должен касаться земли. После заливки он полностью погружается в бетонную среду. На показатель длины провода будут иметь влияние его толщина, минусовые температуры в этом климатическом поясе, сопротивление. Подаваемое напряжение будет составлять 50 В.

Методика применения кабеля

Электропрогрев бетона проводом ПНСВ, технологическая карта которого заключается в укладке продукта в емкость непосредственно перед заливкой, считается надежной системой. Провод должен иметь определенную длину (в зависимости от условий его эксплуатации). Из-за хорошей нагрев плавно распределяется по всей толщине материала. Благодаря такой особенности удается повысить температуру бетонной смеси до 40 ºС, а иногда и выше.

Кабель ПНСВ допускается запитывать в сеть, электричество которой поставляют или 80/86. Они обладают несколькими степенями напряжения пониженного типа. Одна подстанция представленного типа способна обогреть до 30 м³ материала.

Чтобы повысить температуру раствора, на 1 м³ необходимо потратить около 60 м провода марки ПНСВ 1,2. При этом температура окружающей среды может составлять до -30 ºС. Способы нагрева могут комбинироваться. Это зависит от массивности конструкции, погодных условий, заданных показателей прочности. Также немаловажным фактором для создания комбинации методов является наличие ресурсов на стройплощадке.

Если бетон сумеет набрать требуемую прочность, он может противостоять разрушению вследствие низких температур.

Другие варианты проводного обогрева

Технология прогрева бетона ПНСВ кабелем эффективна при условии соблюдения всех инструкций и требований производителя. Если провод выйдет за пределы бетона, он с большой долей вероятности перегреется и выйдет из строя. Также провод не должен касаться опалубки или земли.

Длина представленного провода будет зависеть от условий, в которых применяется провод. Для их работы требуется работа трансформатора. Если, используя провод ПНСВ, применение такой системы не очень удобно, существуют и другие разновидности проводниковых изделий.

Существуют кабели, для работы которых не потребуется применять запитку к Это дает возможность немного сэкономить средства на обслуживание представленной системы. Обычный провод имеет широкий ряд применения. Однако провод ПНСВ, который рассматривался выше, обладает более широкими возможностями и областью применения.

Схема применения тепловой пушки

Прогрев бетона проводом считается одной из самых новых и эффективных технологий. Однако совсем еще недавно о ней никто не знал. Поэтому применялся довольно затратный, но простой метод. Над поверхностью цемента строилось укрытие. Для этого метода бетонное основание должно было иметь небольшую площадь.

В построенную палатку привозили тепловые пушки. Они нагнетали требуемую температуру. Такой метод не был лишен определенных недостатков. Он считается одним из самых трудоемких. Рабочим необходимо возвести палатку, а потом контролировать работу оборудования.

Если сравнивать прогрев бетона проводом и метод применения тепловых агрегатов, то станет ясно, что затрат больше потребует именно старый подход. Чаще всего закупается определенное оборудование автономного типа работы. Они работают на дизельном топливе. Если доступа к обычной стационарной сети на участке нет, этот вариант будет наиболее выигрышным.

Термоматы

Прогревочный провод или могут послужить основой для создания специальных термоматов. Они довольно эффективны. Единственное условие - это плоская поверхность бетонного основания. Некоторые разновидности представленных обогревателей могут работать в качестве обмотки на колонны, вытянутые блоки, столбы и т. д.

В сам же раствор при использовании матовой технологии добавляется пластификатор, позволяющий ускорить процесс высыхания. При этом они же могут препятствовать образованию кристаллизации воды.

При использовании представленных технологий следует помнить, что существуют специальные документы, регламентирующие электропрогрев бетона в зимнее время. СНиП обращает внимание строительных организаций на необходимость постоянного отслеживания температурных показателей этого вещества.

Цементная смесь не должна перегреваться свыше +50 ºС. Это так же неприемлемо для технологии его производства, как и большие морозы. При этом скорость остывания и нагрева не должна быть быстрее, чем 10 ºС в час. Чтобы избежать ошибок, расчет электропрогрева бетона выполняется в соответствии с действующими нормами и санитарными требованиями.

Инфракрасные маты могут заменить кабельные аналоги. Их допускается применять для обертывания фигурных колонн, прочих вытянутых объектов. Этот подход характеризуется небольшими энергозатратами. Бетонные конструкции под воздействием инфракрасных лучей начинают быстро терять влагу. Чтобы этого не происходило, нужно накрывать поверхности обычной полиэтиленовой пленкой.

Опалубка с подогревом

Электропрогрев бетона в зимнее время может осуществляться сразу же в опалубке. Это один из новых способов, который является очень эффективным. В щиты опалубки устанавливаются нагревательные элементы. В случае выхода из строя одного или нескольких из них, производится демонтаж неисправного оборудования. Его заменяют новым.

Оснащать инфракрасными обогревателями непосредственно форму, в которой застывает бетон, стало одним из удачных решений, которые принимали управленцы строительных компаний. Эта система способна обеспечить требуемыми условиями бетонное изделие, находящееся в опалубке, даже при температуре -25 ºС.

Помимо высокой эффективности представленные системы обладают высоким показателем полезного действия. Затрачивается совсем немного времени на подготовку к обогреву. Это крайне важно в условиях сильных морозов. Рентабельность нагревательной опалубки определяется выше, чем у обычных проводных систем. Их можно применять многоразово.

Однако стоимость представленной разновидности электрообогрева довольно высока. Она считается невыгодной, если нужно обогреть постройку нестандартных габаритов.

Принцип индукционного и инфракрасного обогрева

В представленных выше системах термоматов и опалубки с подогревом может использоваться принцип инфракрасного обогрева. Чтобы четче понимать принцип работы этих систем, необходимо вникнуть в вопрос, что собой представляют инфракрасные волны.

Электропрогрев бетона при помощи представленной технологии берет за основу способность солнечных лучей нагревать непрозрачные, темные предметы. После обогрева поверхности вещества тепло равномерно распределяется по всему его объему. Если бетонную конструкцию в этом случае обмотать прозрачной пленкой, при нагреве она будет пропускать лучи внутрь бетона. При этом тепло будет задерживаться внутри материала.

Преимуществом инфракрасных систем является отсутствие требований по использованию трансформаторов. Недостатком же эксперты называют невозможность представленного обогрева равномерно распределять тепло по всей конструкции. Поэтому его применяют только для относительно тонких изделий.

Индукционный подход в современном строительстве применяется довольно редко. Он больше подходит для таких конструкций, как прогоны, балки. На это влияет сложность устройства представленного оборудования.

Принцип индукционного обогрева основывается на том, что вокруг стального стержня намотан провод. Он имеет слой изоляции. При подключении электрического тока система производит индукционное возмущение. Именно так происходит нагрев бетонной смеси.

Рассмотрев электропрогрев бетона, а также его основные методы и технологии, можно сделать вывод о целесообразности применения того или иного способа в условиях производства. В зависимости от типа выпускаемых конструкций, условий производства технологи выбирают подходящий вариант. Скрупулезный подход к технологии застывания бетонной смеси позволяет производить высококачественные изделия, стяжку, фундаменты и т. д. Правила работы с цементом в зимний период должен знать каждый строитель.

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:

1. 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.
2. Рассчитывается модуль рабочей прогреваемой поверхности, и, исходя из этих расчетов, определяется соответствующая термосная выдержка раствора.
3. По установленной формуле рассчитывается средняя температура конструкции за время ее охлаждения.
4. Требуется информация о температуре доставляемой готовой бетонной смеси и ее экзотермических характеристиках. Эти данные можно узнать у завода-изготовителя.
5. Согласно установленным формулам определяются тепловые потери при транспортировке смеси и ее разгрузке.
6. Также необходимо определить температуру раствора с начала его укладки с учетом отдачи тепла на прогрев опалубки и арматуры.
7. 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

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.

ГОССТРОЙ СССР

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
И ПРОЕКТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
ОРГАНИЗАЦИИ, МЕХАНИЗАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ СТРОИТЕЛЬСТВУ
(ЦНИИОМТП)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
НА ЭЛЕКТРООБОГРЕВ
НАГРЕВАТЕЛЬНЫМИ ПРОВОДАМИ
МОНОЛИТНЫХ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

МОСКВА - 1985

Рекомендовано к изданию решением секции «Технология строительного производства» НТС ЦНИИОМТП Госстроя СССР Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных бетонных конструкций. М., 1985. (Госстрой СССР. Центр. науч.-исслед. и проектно-эксперим. ин-т организации, механизации и техн. помощи стр-ву. ЦНИИОМТП). Приведены технологические решения по электрообогреву нагревательными проводами монолитных бетонных и железобетонных сооружений и их частей, возводимых в зимних условиях. Даны рекомендации по выбору основных технологических параметров электрообогрева бетона при отрицательных температурах наружного воздуха, а также схемы раскладки проволочных электронагревателей в монолитных конструкциях. Технологическую карту подготовили сотрудники отдела бетонных работ ЦНИИОМТП Госстроя СССР (Н.С. Мусатова, к.т.н. А.Д. Мягков, к.т.н. В.В. Шишкин) и отдела № 7 Бюро внедрения ЦНИИОМТП (Б.Ю. Губман, Б.А. Ломтев, Г.С. Петрова). Карта предназначена для строительных и проектно-конструкторских организаций.

1 . ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Рис. 1 . Греющий плоский элемент (ГЭП)

2 . ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

Рис. 2 . Инвентарная секция шинопроводов (крайняя секция):

1 - разъем; 2 - деревянная стойка; 3 - болты; 4 - токопроводы (полоса 3 ´ 40 мм)

Устанавливают ограждение рабочей зоны и проводят сигнализацию и освещение; около трансформаторной подстанции и распределительных шкафов устанавливают деревянные настилы, покрытые резиновыми ковриками, монтируют противопожарный щит с углекислотными огнетушителями, развешивают в рабочей зоне таблички по технике безопасности; подключают к питающей сети трансформаторную подстанцию и опробывают ее на холостом ходу, а также проверяют работу временного освещения и систем автоматики температурного регулирования; обеспечивают рабочее звено необходимым инструментом, индивидуальными средствами защиты, проводят инструктаж; очищают от мусора, снега и наледи опалубку и арматуру возводимой конструкции. 2.2 . После выполнения подготовительных работ приступают к бетонированию с электротермической обработкой бетона. Работы выполняют в определенной последовательности. Перед бетонированием размещают в конструкции нагревательные провода: в железобетонных конструкциях провод навивают на арматурные каркасы и сетки, в бетонных - на шаблоны, укладываемые по мере бетонирования, причем длину проволочных нагревателей в зависимости от рабочего напряжения принимают по номограмме (рис. 3).

Рис. 3 . Номограмма для определения длины проволочных нагревателей

Нагревательный провод навивают в конструкции без сильного натяжения (с усилием до 30 - 50 Н). В углах с режущими кромками под проводом устанавливают дополнительную изоляцию из рубероида или битуминизированной бумаги. Крепят провода к арматуре вязальной проволокой, причем во избежание обгорания изоляции, замыкания на массу в густоармированных конструкциях и перегорания концов нагревательного провода из бетона наружу устраивают выводы из монтажного провода сечением 2 ,5 - 4 мм (рис. 4). Выводы располагают с одной стороны конструкции, а узлы соединений тщательно изолируют. Опалубку монтируют частично не установленную, чтобы иметь возможность уложить нагревательные провода в конструкцию. Нагревательные провода подключают к инвентарным секциям шинопроводов, подсоединенных с помощью кабеля к трансформаторной подстанции. После этого начинают бетонировать конструкцию, соблюдая при этом меры, предотвращающие повреждение изоляции и обрывы нагревательных проводов, в частности, не допускаются резкие удары и быстрое опускание рабочей части вибратора в опалубку, а также использование для уплотнения бетонной смеси штыкового и другого инвентаря с режущими кромками и т.п. Горизонтальные поверхности готового изделия укрывают гидроизоляционными материалами (пленкой, битуминизированной бумагой и т.п.), а при большой площади открытых поверхностей укладывают также гибкие плоские электронагреватели (ГЭПы) и утеплитель. Для утепления обогреваемого бетона рекомендуется применять инвентарные гибкие теплоизоляционные покрытия (ТИГП), представляющие собой влагонепроницаемый чехол из прорезиненной ткани, внутри которого заключен утепляющий холстопрошивной стекломатериал марки ХПС.

Рис. 4 . Выводы нагревательных проводов из бетона:

1 - нагревательные провода; 2 - монтажные провода; 3 - бетон

Для регулирования температуры обогрева бетона в специальной скважине устанавливают выносной термодатчик системы автоматики и подают напряжение на проволочные электронагреватели. Продолжительность обогрева определяют в зависимости от температуры и требуемой конечной прочности бетона по графикам на рис. 5.

Рис. 5 . Кривые набора прочности бетоном при различных температурах его выдерживания:

а, в - для бетона М200 на портландцементе активностью 400 - 500;

б, г - для бетона М200 на шлакопортландцементе активностью 300 - 400

Калькуляция затрат труда на электрообогрев нагревательными проводами конструкций площадью 70 м 2 модулем Мп = 10 м -1

Поправочные коэффициенты для монолитных конструкций различной массивности

Поправочные коэффициенты при различном шаге проволочных электронагревателей

3 . ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ (на 1 м 3 бетона)

4 . МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

Потребность в машинах, оборудовании, инструментах и приспособлениях

Схема электрообогрева ростверка. Фрагмент плана

Лист 1

1 - инвентарная трехфазнаясекция шинопроводов; 2 - диэлектрический коврик; 3 - трансформаторная подстанция КТП-63-06; 4 - блок-приставка АРТ-2; 5 - инвентарное ограждение; 6 - сигнальные лампочки красного цвета; 7 - прожектор; 8 - ростверки

Схема электрообогрева ростверка

Лист 2

1 - теплоизоляционное гибкое покрытие (ТИГП); 2 - греющие плоские элементы (ГЭП); 3 - деревянный утепленный щит; 4 - металлический пустотообразователь; 5 - нагревательные провода; 6 - термодатчик

Схема электрообогрева ростверка

Лист 3

1 - шпилька; 2 - деревянный утепленный щит; 3 - инвентарный разъем; 4 - теплостойкие монтажные провода; 5 - защитный каркас; 6 - трубчатые электрические нагреватели ТЭНы; 7 - асбестовый шнур; 8 - хомуты

Лист 4

1 - инвентарная трехфазная секция шинопроводов; 2 - прожектор; 3 - блокприставка АРТ-2; 4 - трансформаторная подстанция КТП-63-06; 5 - диэлектрический коврик; 6 - инвентарное ограждение; 7 - сигнальная лампочка красного цвета

Схема электрообогрева плит перекрытия

Лист 5

1 - греющие плоские элементы (ГЭП); 2 - теплоизоляционное гибкое покрытие (ТИГП); 5 - термодатчик; 4 - блок - приставка АРТ-2; 5 - деревянные переносные щиты; 6 - трансформаторная подстанция НТЛ-63-06; 7 - нагревательные провода; 8 - утепленная опалубка; 9 - бетон плиты

Лист 6

1 - трансформаторная подстанция КТП-63-06; 2 - блок - приставка АРТ-2; 3 - инвентарное ограждение; 4 - прожекторы; 5 - сигнальная лампочка красного цвета; 6 - диэлектрический коврик; 7 - инвентарная трехфазная секция шинопроводов

Схема электрообогрева подпорной стенки

Лист 7

1 - греющие плоские элементы (ГЭЛ); 2 - нагревательные провода; 3 - термодатчик; 4 - теплоизоляционное гибкое покрытие (ТИГП)

Лист 8

1 - трансформаторная подстанция КТП-63-06; 2 - блок - приставка АРТ-2; 3 - диэлектрический коврик; 4 - скользящая опалубка

Схема электрообогрева гиперболической градирни

Лист 9

1 - блок - приставка АРТ-2; 2 - трансформаторная подстанция КТП-63-05; 3 - прожектор; 4 - скользящая опалубка; 5 - теплоизоляционное гибкое покрытие (ТИГП)

Схема электрообогрева гиперболической градирни

Лист 10

1 - магистральный отвод; 2 - магистральный кабель; 3 - нагревательный провод