doc_act

Руководство Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Реклама

  Скачать документ



Центральный научно-исследовательский
и проектно-экспериментальный
институт организации, механизации
и технической помощи строительству
(ЦНИИОМТП) Госстроя СССР

РУКОВОДСТВО
ПО ПРОИЗВОДСТВУ БЕТОННЫХ РАБОТ
В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ, РАЙОНАХ
ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА, СИБИРИ И
КРАЙНЕГО СЕВЕРА



Реклама



Реклама

Москва Стройиздат 1982



Реклама

Приведены способы приготовления и транспортирования бетонной смеси, режимы тепловой обработки бетона. Рассмотрены вопросы выдерживания бетона способом термоса, предварительного электроразогрева бетонной смеси, электропрогрева бетона, обогрева бетона в греющей опалубке, индукционного нагрева бетона, бетонирования в тепляках, паропрогрева бетона, замоноличивания стыков. Освещены особенности производства бетонных работ в районах Северной климатической зоны, электрооборудования, контроль за производством работ и качеством бетона, дано экономическое обоснование выбора способа зимнего бетонирования.

Для инженерно-технических работников строительных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ



Реклама

Настоящее Руководство разработано к главе СНиП III-15-76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные».

Руководство разработано впервые и включает как основные положения ранее изданных инструктивных документов по отдельным способам зимнего бетонирования - по электротермообработке бетона по термосному выдерживанию бетона, по электропрогреву бетонов, содержащих противоморозные добавки, по бетонированию в термоактивной опалубке, по применению бетонов с противоморозными добавками, так и результаты научных исследований последних лет в области зимнего бетонирования, конструкторских разработок и передовой производственный опыт.

В Руководстве приведены материалы по всем способам зимнего бетонирования, применяемым в нашей стране, как безобогревным способом, так и с прогревом бетона прежде всего по способам электротермообработки, которые обусловливают меньшие затраты топливно-энергетических ресурсов на 1 м3 бетона, чем другие виды тепловой обработки. Впервые изложены данные по бетонированию в тепляках; тепловой обработке с применением нагревательных элементов, размещенных в бетоне; по замоноличиванию стыков с разными способами выдерживания бетона; по технологическим особенностям бетонных работ в условиях Крайнего Севера и приведены данные для обоснованного выбора на основе технико-экономических критериев оптимального способа зимнего бетонирования в конкретных условиях строительства.

В Руководстве рассмотрены вопросы механизации и автоматизации операций при зимнем бетонировании и снижения их трудоемкости, а также снижения расхода энергии на тепловую обработку бетонов.

Разработано Руководство ЦНИИОМТП Госстроя СССР при участии НИИЖБ Госстроя СССР, МИСИ, ЧПИ и МАДИ Министерства высшего и среднего специального образования, Красноярского Промстройнийпроекта Минтяжстроя СССР, СибЗНИИЭП Гражданстроя СССР, ВНИПИ Теплопроекта Минмонтажспецстроя СССР, ВНИИСТ Министерства строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности СССР, Норильского горно-металлургического комбината им. А.П. Завенягина.



Реклама

Материал подготовлен:

раздел 1, 2, 3 - инж. И.В. Коротковым с участием по разд. 2 инж. В.И. Остромогольского;

раздел 4 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП) с участием д-ра техн. наук Б.А. Крылова (НИИЖБ), канд. техн. наук А.И. Замощика, инж. Т.Н. Кондратьевой (Красноярский Промстройниипроект);

раздел 5 - докторами техн. наук Б.А. Крыловым, С.А. Мироновым, канд. техн. наук О.С. Ивановой, инж. С.И. Пчелкиным (НИИЖБ) с участием д-ра техн. наук И.Б. Заседателева, кандидатов техн. наук В.Г. Петрова-Денисова, С.А. Шифрина, инж. И.В. Дудникова (Теплопроект Минмонтажспецстроя);

раздел 6 - канд. техн. наук А.В. Лагойдой (НИИЖБ) и инж. Л.С. Гончаровой (ЦНИИОМТП) с участием д-ра техн. наук Б.А. Крылова, кандидатов техн. наук Г.П. Апостоловой и О.П. Лариной (НИИЖБ), канд. хим. наук Т.И. Розенберг (ВНИИСТ), канд. техн. наук В.Д. Смелик (СибЗНИИЭП);



Реклама

раздел 7 - д-ром техн. наук Б.А. Крыловым, канд. техн. наук А.И. Ли, инж. Р.А. Лукичевым (НИИЖБ) с участием инж. В.В. Прохорова (НИИЖБ), д-ра техн. наук А.С. Арбеньева (НИСИ), кандидатов техн. наук А.П. Шешукова и А.И. Гмыри (ТИСИ);

раздел 8 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП) с участием канд. техн. наук А.Н. Архангельского (Уральский Промстройниипроект);

раздел 9 - кандидатами техн. наук В.Д. Топчием, Н.И. Евдокимовым, В.В. Шишкиным, инж. М.М. Поляковой (ЦНИИОМТП) с участием д-ра техн. наук И.Б. Заседателева, канд. техн. наук С.А. Шифрина (Теплопроект Минмонтажспецстроя), кандидатов техн. наук Ю.Е. Гавриша, А.И. Замощика, инженеров Т.Н. Зиновьевой, В.А. Самодеева (Красноярский Промстройниипроект);

раздел 10 - канд. техн. наук Б.М. Красновским (МИСИ);

раздел 11 - д-ром техн. наук Н.Н. Даниловым и канд. техн. наук В.С. Абрамовым (МИСИ);



Реклама

раздел 12 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП);

раздел 13 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным, инж. Л.С. Гончаровой (ЦНИИОМТП), канд. техн. наук В.Ф. Смелик (СибЗНИИЭП);

раздел 14 - канд. техн. наук Б.И. Березовским (ЦНИИОМТП) с участием канд. техн. наук Д.А. Могильникова, инженеров Ю.А. Егорова и Е.В. Коротова (Норильский горно-металлургический комбинат), д-ра техн. наук С.А. Миронова и канд. техн. наук О.С. Ивановой (НИИЖБ);

раздел 15 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным с участием инж. В.И. Нарских (ЦНИИОМТП) с использованием материалов авторов других разделов;

раздел 16 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП);



Реклама

раздел 17 - канд. техн. наук С.Г. Головневым и Н.В. Юнусовым (ЧПИ) с участием инж. Л.И. Бланка (ЦНИИОМТП); нормирование энергоресурсов - кандидатами техн. наук С.Н. Коротковым (ВНИИКТЭП), В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП);

раздел 18 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП) с использованием материалов авторов других разделов.

Общая редакция Руководства осуществлена канд. техн. наук В.Д. Топчием, д-ром техн. наук В.А. Крыловым, канд. техн. наук В.Я. Гендиным, инж. И.В. Коротковым.

Замечания и предложения по содержанию настоящего Руководства просим направлять в ЦНИИОМТП Госстроя СССР по адресу: 127434, Дмитровское шоссе, 9.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера содержит рекомендации по особенностям технологии приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси, по выбору наиболее эффективного способа выдерживания бетона и методике его осуществления в зимних условиях, а также в сложных природных условиях Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера.

1.2. Положения настоящего Руководства должны выполняться, согласно главе СНиП III-15-76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные», в период производства бетонных работ при ожидаемой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 °С или минимальной суточной температуре ниже 0 °С, а также при бетонировании конструкций на вечномерзлых грунтах.

Продолжительность зимнего периода, расчетная температура и скорость ветра для различных пунктов территории СССР по месяцам приведены в прил. 1.

1.3. Бетонирование конструкций в зимних условиях следует производить, согласно п. 5.1 главы СНиП III-15-76, только по специально разработанным технологическим картам, в которых должны быть приведены:

а) особенности технологии приготовления и транспортирования бетонной смеси, обеспечивающие получение заданной температуры этой смеси при выгрузке из бетоносмесителя и у места ее укладки в конструкцию;

б) требуемая прочность бетона к концу выдерживания и моменту распалубливания;

в) способы и температурно-влажностные режимы выдерживания бетона;

г) данные о материале опалубки с указанием теплоизоляционных показателей, о пароизоляционных и теплоизоляционных материалах для укрытия неопалубленных поверхностей бетона и при необходимости опалубки;

д) потребность энергии, воды, пара, оборудования и специальных материалов;

е) схема размещения скважин и наименования устройств для измерения температуры бетона;

ж) при применении электротермообработки бетона дополнительно указывается схема размещения и подключения электродов или электронагревателей, требуемые электрическая мощность, напряжение и сила тока, тип понижающего трансформатора, сечение и длина проводов;

з) сроки и порядок распалубливания и загружения конструкций;

и) особенности техники безопасности при производстве работ.

1.4. До наступления отрицательных температур необходимо подготовить к эксплуатации в зимних условиях:

бетонные и растворные узлы;

устройства для подогрева воды и заполнителей;

склады материалов;

автотранспорт для перевозки бетонной смеси;

механизмы и инвентарь для подачи, распределения и уплотнения бетонной смеси;

понижающие трансформаторы для электротермообработки бетона.

1.5. Прочность бетона (называемая критической)1 монолитных конструкций и монолитной части сборно-монолитных конструкций к моменту возможного замерзания или охлаждения ниже расчетных температур должна быть указана в проекте производства работ или в технологической карте и составлять в соответствии с требованиями главы СНиП III-15-76:

а) для бетона без противоморозных добавок 50, 40, 30 % проектной прочности при марках соответственно М150, М200 - М300, М400 - М500;

б) 70 % для конструкций, подвергающихся по окончании выдерживания попеременному замораживанию и оттаиванию, независимо от проектной марки;

в) 80 % для преднапряженных конструкций;

г) 100 % для конструкций, подвергающихся сразу после окончания выдерживания действию расчетного давления воды, и конструкций, к которым предъявляются специальные требования по морозостойкости и водонепроницаемости;

д) для бетона с противоморозными добавками к моменту его охлаждения ниже температуры, на которую рассчитано количество добавок - 30, 25 и 20 % проектной прочности при марках соответственно до М200, М300 и М400.

_______________________

1 Критической прочностью называется прочность бетона в % от R28, после достижения которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего твердения после оттаивания.

Если бетон замерзает, не достигнув критической прочности, то под влиянием внутреннего давления при образовании льда происходит частичное разрушение цементного камня и нарушение его сцепления с заполнителями, которые при дальнейшем твердении в условиях положительных температур восстанавливаются не полностью, в результате чего конечная прочность бетона снижается.

Бетон, достигший к моменту замерзания критической прочности, проектную прочность приобретает только после оттаивания и выдерживания при положительной температуре в течение не менее 28 сут.

В тех случаях, когда конструкции подлежат загружению нормативной нагрузкой до наступления устойчивых положительных температур, требуется обеспечить приобретение бетоном предусмотренной проектом прочности до его загружения.

Условия и период, по истечении которого допускается замерзание бетона в транспортных и массивных гидротехнических сооружениях, должны уточняться в проекте производства работ с учетом требований на проектирование и возведение этих сооружений.

1.6.Температурно-влажностное выдерживание бетона в зимних условиях может производиться: способом термоса; с применением противоморозных добавок; электротермообработкой бетона (предварительным электроразогревом смеси, электродным прогревом, обогревом в греющей опалубке, инфракрасным обогревом и индукционным нагревом); обогревом бетона паром, горячим воздухом и в тепляках.

Для предварительного выбора способа зимнего бетонирования в зависимости от массивности конструкции (Mп) и температуры наружного воздуха следует пользоваться табл. 1, а окончательное решение принимать на основе теплотехнических расчетов и установления экономической эффективности того или иного способа применительно к местным условиям.

Таблица 1

Конструкции

Модуль поверхности1

Рекомендуемый способ

Массивные бетонные и железобетонные фундаменты

До 3

Способ термоса, способ термоса с применением ускорителей твердения бетона при температуре наружного воздуха ниже минус 20 °С. Бетон с противоморозными добавками при более низких температурах

Фундаменты под конструкции зданий и оборудование, массивные стены и т.п.

3 - 6

Способ термоса, способ термоса с применением ускорителей твердения. Бетон с противоморозными добавками. При необходимости получения заданной прочности бетона в короткие сроки или при температуре наружного воздуха ниже минус 15 °С - предварительный электроразогрев бетонной смеси либо периферийный электропрогрев, либо применение греющей опалубки

Колонны, балки, прогоны, элементы рамных конструкций, свайные ростверки, стены, перекрытия и т.п.

6 - 10

Бетон с противоморозными добавками. Предварительный электроразогрев бетонной смеси, электродный прогрев, электрообогрев с применением греющих опалубок, покрывал и щитов

Полы, перегородки, плиты перекрытий, тонкостенные конструкции

10 - 20

Электродный прогрев, обогрев с помощью греющей опалубки. Бетон с противоморозными добавками (для полов)

Стыки, подливки

20 - 100

Электродный прогрев, индукционный нагрев, применение добавки поташа или нитрита натрия

_______________________

1 Модуль поверхности конструкции (Mп) равен отношению суммы площадей охлаждаемых поверхностей конструкции (?F) к ее объему (V), т.е. Mп = ?F/V.

В зависимости от принятого способа выдерживания бетона, охлаждения смеси при транспортировании и укладке назначается температура бетонной смеси по выходе из бетоносмесителя и температура подогрева составляющих бетон материалов.

1.7. Распалубливание несущих бетонных и железобетонных конструкций следует производить после достижения бетоном прочности, приведенной в табл. 2, или в указаниях проекта производства работ.

Таблица 2

Конструкции

Прочность бетона (% проектной) при фактической нагрузке

свыше 70 % расчетной

менее 70 % расчетной

С напрягаемой арматурой

100

80

Находящиеся в мерзлом грунте

100

70 - 85*

Несущие длиной менее 6 м

100

70

Несущие длиной 6 м и более

100

80

Плиты пролетов до 3 м

100

70

_______________________

* При отсутствии в бетоне добавок - ускорителей твердения и противоморозных.

Примечание. При невозможности обеспечить требуемую прочность бетона к моменту загрузки конструкции нормативной нагрузкой допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании применение марки бетона, увеличенной на одну ступень.

Допускается снятие опалубки, воспринимающей массу бетона конструкций, армированных несущими сварными каркасами, а также боковых элементов, не несущих нагрузки от массы конструкций, после достижения бетоном критической прочности согласно требованиям п. 1.5 настоящего Руководства.

1.8. Прочность бетона перед распалубливанием должна быть подтверждена испытаниями в соответствии с п. 16.21 настоящего Руководства.

1.9. Распалубливание массивных конструкций (с Mп < 2), в том числе гидротехнических блоков, следует производить с учетом заданных проектом производства работ наибольших допустимых температурных перепадов между ядром блока и его поверхностью, а также между поверхностью блока и наружным воздухом.

1.10. Снятие теплозащиты и опалубки с конструкций, выдержанных по методу термоса, следует производить не ранее остывания бетона в наружных слоях до расчетной конечной температуры, не допуская примерзания к бетону; при электротермообработке бетона - не ранее остывания до температуры, предусмотренной расчетом, а при применении бетонов с противоморозными добавками - по достижении прочности, указанной в п. 1.5. настоящего раздела. Не допускается снятие теплоизоляции, если температура в центре конструкции продолжает повышаться. Кроме того, снятие теплозащиты и опалубки следует производить не ранее момента, когда разность температур поверхностного слоя бетона и наружного воздуха составит не более 20 °С для конструкций с модулем поверхности от 2 до 5 и не более 30 °С для конструкции с Mп = 5 и выше. При большей разности указанных температур распалубленные конструкции должны быть после распалубки укрыты.

1.11. Загружение распалубленных конструкций полной расчетной нагрузкой допускается только после приобретения бетоном проектной прочности.

Распалубка и частичная загрузка могут быть допущены при меньшей, чем указано в табл. 2, прочности бетона при условии проверки расчетом прочности конструкции под действием фактических нагрузок.

1.12. Скорость остывания бетона при всех способах зимнего бетонирования не должна превышать для конструкций с модулем поверхности: более 10 -10 °С в час и от 6 до 10 -5 °С в час; 5 и менее - величины, определяемой расчетом и исключающей появление трещин в поверхностных слоях бетона.

2. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

2.1. В зимних условиях наиболее эффективно применение цементов в зависимости от способа выдерживания бетона и Mп конструкций, приведенных в табл. 3.

Таблица 3

Рекомендуемые цементы для зимнего бетонирования (знак «плюс» означает «рекомендуется»; знак «минус» - «не допускается»)

Вид цементов

Способы выдерживания бетона

термос

термос с предварительным электроразогревом бетонной смеси

бетон с противоморозными добавками

тепловая обработка бетона в конструкциях

конструкции с Мп

3 и более

менее 3

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)

+

-

+ с примеч. 1

+ с примеч. 2

+

Портландцементы марок 400 и выше, высокоалитовые (C3 более 55 %) с содержанием молотых добавок до 10 %, сроком хранения до 2 мес.

+

-

То же

То же

+

Портландцементы высокомарочные (400 и выше), алитовые (C3 не менее 50 %) с содержанием C3A не более 8 %, с активными кремнеземистыми добавками до 10 %

+

-

»

»

+ с примеч. 3

Портландцементы марок М400 и выше с содержанием C3A:

до 10 % при добавках хлоридов натрия и кальция

-

-

-

»

-

до 5 % при добавке нитрита натрия

-

-

-

»

-

до 8 % при добавке НКМ

-

-

-

»

-

более 8 % при добавке поташа

-

-

-

»

-

Глиноземистый цемент

+ с примеч. 4

-

-

-

-

Шлакопортландцемент

-

+ с примеч. 5

+ с Mп > 3

-

+ с примеч. 6

Пуццолановый портландцемент

+ с примеч. 7

То же

-

-

+ с примеч. 7

Примечания: 1. При подтверждении лабораторной проверкой требуемой подвижности смеси.

2. Низкоалюминатные портландцемента, шлакопортландцементы и особенно пуццолановые портландцементы применять не рекомендуется ввиду замедленного их твердения при температуре ниже 0 °С.

3. При C3A более 8 % бетон не приобретает высокой относительной прочности и в 28-суточном возрасте бетон не добирает 15 - 20 % марочной прочности.

4. При технико-экономическом обосновании с Mп конструкций от 6 до 12 и учете понижающих защитных свойств по отношению к арматуре.

5. При эффективном утеплении наружных поверхностей или периферийном электропрогреве.

6. Допускается только при отсутствии повышенных требований к морозостойкости и с учетом длительных сроков тепловой обработки.

7. Если предусмотрено проектом.


2.2. Заполнители при зимнем бетонировании должны удовлетворять всем требованиям, которые предъявляются для бетонов, укладываемых в летних условиях. Кроме того, заполнители для бетонов перед загрузкой в смеситель не должны содержать смерзшихся комьев, кусков льда, наледи на зернах и снега. В связи с этим для уменьшения или исключения возможностей смешения заполнителей со снегом и обледенения необходимо складировать их высокими штабелями на сухих и возвышенных местах, защищенных от снежных заносов.

Оттаивание и подогрев заполнителей может производиться (с помощью дымовых газов и горячего воздуха) в открытых штабелях, закрытых бункерах, сушильных барабанах и других устройствах. Подогрев воды для бетонной смеси наиболее просто и эффективно осуществлять посредством пуска в нее пара.

2.3. Подбор составов бетона для зимней укладки осуществляется любыми проверенными на практике и принятыми для летних условий способами.

Наряду с этим рекомендуется:

а) учитывать, что бетоны, подвергнутые электротермообработке при жестких режимах, недостаточной защите от влагопотерь, отсутствии добавок и т.п., к 28-суточному возрасту после прогрева могут иметь недобор прочности до 10 % R28. В случае необходимости получения проектной прочности бетона в установленный срок допускается увеличивать марку бетона против проектной на одну ступень или применять другие способы выдерживания;

б) назначать водоцементное отношение (В/Ц) бетонной смеси не более 0,65, а для бетонов с повышенными требованиями по морозостойкости (Мрз > 50) - не более 0,5.

2.4. Основными особенностями приготовления бетонной смеси в зимних условиях в отличие от летних являются обеспечение расчетной температуры смеси на выходе ее из бетоносмесителя, осуществление подогрева воды, отогрева или подогрева составляющих заполнителей, а также отопление бетоносмесительного узла, дозаторного и бункерных отделений.

Расчетная температура бетонной смеси по выходе из бетоносмесителя (tсм) и температура предварительного электроразогрева смеси определяется по формуле

(1)

где tб.н - начальная средняя температура бетона после укладки в опалубку, уплотнения и укрытия (назначается в зависимости от способа выдерживания бетона), град;

tн.в - температура наружного воздуха, град;

??tтр - суммарное относительное снижение температуры бетонной смеси при всех операциях - от приемки из бетоносмесителя до укладки и укрытия в конструкции;

?tтр - относительное снижение температуры бетонной смеси на каждой операции (при транспортировании, перегрузке, укладке и уплотнении) при перепаде между температурой наружного воздуха и температурой бетонной смеси 1 °С.

Расчеты по формуле (1) можно производить при температуре наружного воздуха ниже 0 °С.

Пооперационные относительные величины снижения температуры бетонной смеси ?tтр определяются по формуле

?tтр = ?t?тр?, (2)

где ? - время транспортирования (укладки, уплотнения, перегрузки) бетонной смеси, мин;

?t?тр - относительное снижение средней температуры бетонной смеси, град/(град · мин), при транспортировке (укладке, уплотнении, перегрузке) в течение 1 мин и перепаде температуры бетонной смеси и окружающего воздуха 1 °С.

Значения ?t?тр при транспортировании смеси даны в табл. 4, а при укладке и уплотнении составляют:

?t?y

Толщина конструкции, мм

0,03

60

0,013

100

0,012

150

0,009

200

0,007

300

0,005

400

0,004

500

0,003

600

При погрузке и перегрузке на каждую операцию можно принимать ?tтр.п = 0,032; при перемещении башенным краном - ?tтр = 0,0022H, где H - высота подъема, м; при перемещении смеси шахтным подъемником (в утепленной шахте) - tтр.ш = 0,001H.

Таблица 4

Способ транспортирования

Марка или конструкция транспортного устройства

Объем перевозимой бетонной смеси, м3

Град/град · мин

Автосамосвалами

ГАЗ-93

1,4

0,0037

ЗИЛ-ММЗ-555

2

0,003

МАЗ-503

3,2

0,0025

Автобетоновозами

Кузов с двойной обшивкой, с пространством между ними 50 - 60 мм и крышкой

3,2

0,00022

Автобадьевозами

Бадья опрокидная с шарнирно-роликовыми затворами

1,6

0,0009

Примечания: 1. При других емкостях транспортных устройств значения следует брать по интерполяции.

2. Расчетное значение коэффициента теплоотдачи ограждения принято, кВт/(м2 · °С): автосамосвалов - 14; бункеров - 13.

Вместе с этим температура бетонной смеси и температура подогрева воды не должна быть выше значений, указанных в табл. 5.

Таблица 5

Цементы

Наибольшая допустимая температура, °С

подогрева воды

бетонной смеси при выходе из смесителя

1. Портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент марок ниже 600

80

35

2. Быстротвердеющий портландцемент и портландцемент марки 600 и выше

60

30

3. Глиноземистый

40

25

2.5. Температура воды и заполнителей при загрузке их в бетоносмеситель должна обеспечивать получение расчетной температуры, бетонной смеси при выходе ее из бетоносмесителя. Для этого в зависимости от состояния материалов, особенно заполнителей, условий приготовления и транспортирования (методов укладки и выдерживания в зимнее время) приходится оттаивать заполнители, подогревать воду, а иногда и заполнители.

Температура подогрева составляющих подобранного состава бетона в зависимости от требуемой (заданной) температуры бетонной смеси (tсм) при выдаче из бетоносмесителя определяется расчетом по формуле

(3)

а теплопотребность для нагрева составляющих бетонной смеси Q, кДж, от начальной температуры до температуры, установленной расчетом по формулам:

а) для нагрева воды

Qв = 4,2V?в(tв.к - tв.н); (4)

б) для нагрева песка

Qп = V?п[0,84(tп.к - tп.н) + iп(4,2tп.к - 2,1tп.н + 336)]; (5)

в) для нагрева крупного заполнителя

Qк.з = V?к.з[0,84(tк.к.з - tн.к.з) + iк.з(4,2tк.к.з - 2,1tн.к.з + 336)], (6)

где iп, iк.з - относительная влажность соответственно песка и крупного заполнителя по массе, %;

qп, qк.з, qц, qв.о - соответственно масса песка, крупного заполнителя, цемента и воды в 1 м3 бетонной смеси, кг (в расчете на сухие заполнители);

qв - qв.о - за вычетом количества воды, содержащейся в заполнителях;

tп, tк.з, tв - соответственно температура песка, крупного заполнителя и воды при загрузке в смеситель, °С;

0,84 - удельная теплоемкость песка, крупного заполнителя и цемента, кДж/(кг · °С);

4,2 - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг · °С);

V - объем подогреваемого материала;

tн.к.з, tк.к.з, tп.н, tп.к - соответственно температура начальная и конечная крупного заполнителя и песка;

?в, ?п, ?к.з - объемная масса соответственно воды, песка и крупного заполнителя.

Зная весовой состав бетонной смеси по массе и влажность заполнителей, расчетом по формуле (3) определяется температура любого из четырех составляющих (tсм, tв, tп, tк.з), задаваясь значениями остальных трех.

Как правило, tсм устанавливается расчетом по формуле (1).

Температуру воды принимают максимально возможной в зависимости от применяемого цемента по табл. 5. Температура песка и крупного заполнителя определяется в зависимости от tсм, tв и производственных возможностей подогрева.

2.6. Продолжительность перемешивания бетонной смеси должна быть на 25 % больше, чем в летних условиях, и не менее величин, приведенных в табл. 6.

Продолжительность перемешивания допускается не увеличивать против летних условий, если применяются подогретая вода, оттаянные или подогретые заполнители.

Таблица 6

Объем готового замеса смесителя, л

Наименьшая продолжительность перемешивания бетонной смеси в смесителях

гравитационных для смеси с осадкой конуса, см

принудительного перемешивания

менее 2

2 - 6

более 6

500 и менее

125

95

75

75

Более 500

190

150

115

75

При применении только подогретой воды в смеситель одновременно с началом ее подачи загружают крупный заполнитель, а после заливки половины требуемого количества воды и нескольких оборотов барабана (чаши) смесителя - песок, остальную воду и цемент.

2.7. Применяемые средства и продолжительность транспортирования бетонной смеси в зимних условиях должны исключать возможность охлаждения ее более установленного технологическим расчетом (согласно п. 2.4 настоящего Руководства) нарушения однородности и снижения заданной подвижности на месте укладки.

В целях обеспечения вышеизложенных требований рекомендуется:

транспортировать бетонную смесь без задержки при погрузке, перевозке и выгрузке, как правило, в утепленной и укрытой транспортной таре, предохраняющей смесь от попадания осадков;

при температуре наружного воздуха ниже минус 15 °С и температуре смеси выше 20 °С, как правило, предварительно перед загрузкой смеси прогревать бадьи и обогревать кузова бетоновозов и автосамосвалов выхлопными газами двигателя;

максимально сокращать количество перегрузочных операций и по возможности осуществлять разгрузку смеси непосредственно в опалубку бетонируемой конструкции или бетоноукладочное оборудование;

пункты (места) перегрузок (если они неизбежны) бетонной смеси следует защищать от ветра и попадания снега. Перегрузочные бункера должны утепляться, а при длительном пребывании в них смеси - обогреваться горячим воздухом, паром или электропечами. Температура стенок бункеров должна быть не выше 40 °С;

утепление, укрытие и обогрев транспортной тары следует производить так, чтобы теплопотери бетонной смеси при транспортировании не превышали 4 °С за 1 ч;

время транспортирования бетонной смеси исходя из условий сохранения удобоукладываемости не должно превышать 30 мин при температуре смеси tсм = 40 °С, 45 мин при tсм = 20 - 30 °С и 120 мин при tсм = 5 - 10 °С. Увеличить допускаемую продолжительность транспортирования смеси можно за счет применения замедляющих или пластифицирующих добавок, приготовления смеси пониженной, в допустимых пределах, температуры и подогрева ее у места укладки, при сильных морозах - введения в бетонную смесь противоморозных добавок.

Емкости, в которых перевозится бетонная смесь, следует очищать после каждой рабочей смены и перед длительными (более 1 ч) перерывами в транспортировании.

2.8. Транспортирование бетонной смеси в зимних условиях следует производить автобетоновозами, при их отсутствии - автосамосвалами или в бадьях (бункерах), установленных на автомашинах (автобадьевозах).

Автобетоновозы имеют высокие кузова с крышками и двойную обшивку днища и бортов с пространством между ее листами, которые позволяют утеплить кузов термоизолятором или осуществить обогрев кузова выхлопными газами.

В автосамосвалах для зимней перевозки бетонной смеси следует устраивать термоизоляцию кузова (от переохлаждения смеси) или оборудовать его для обогрева выхлопными газами, кузова для укрытия смеси снабжать деревянными щитами, брезентом или одеялами из шлаковаты, упакованной в полиэтиленовую пленку.

Автобадьевозы предназначаются для перевозки готовых смесей в отдельных специальных, утепленных и снабженных крышками бадьях, которые ставятся и снимаются с рамы автобадьевоза с помощью крана. С помощью бадьевоза бетонную смесь можно доставлять мелкими порциями в любую точку строительной площадки.

Транспортирование бетонной смеси, предназначенной для предварительного электроразогрева, а также с противоморозными добавками, может производиться и в неутепленной таре, но с защитой от снега и испарения влаги при условии обеспечения температуры смеси выше 0 °С до начала электроразогрева и не менее чем на 5 °С выше температуры замерзания раствора солей затворения после укладки и уплотнения с противоморозными добавками.

2.9. Предельная продолжительность и дальность транспортирования бетонной смеси устанавливается строительной лабораторией из условий сохранения первоначальной ее удобоукладываемости, однородности и заданной температуры на месте укладки в зависимости от имеющихся транспортных средств, объема бетонной смеси и темпа его укладки, температуры бетонной смеси по выходе из бетоносмесителя и температуры наружного воздуха, состояния дорог и допустимого расчетом охлаждения смеси в пути.

3. УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ

3.1. Подготовку основания и укладку бетонной смеси в зимних условиях следует производить в соответствии с правилами производства этих работ в летний период и рекомендациями настоящего раздела.

3.2. Состояние основания, на которое укладывается бетонная смесь, а также способ укладки и последующее выдерживание бетона должны исключать возможность деформации основания и замерзания бетона в контакте с основанием до приобретения им требуемой прочности.

3.3. Мерзлые основания из пучинистых грунтов перед укладкой бетонной смеси для предотвращения их деформации и преждевременного замерзания бетона в контакте с основанием должны быть отогреты до положительной температуры на глубину не менее 500 мм. Промерзшие бетонные, скальные или сезонно-мерзлые непучинистые основания, как правило, рекомендуется отогревать до положительной температуры на глубину, определяемую теплотехническим расчетом (примерно на 300 мм), вечномерзлые скальные основания - на глубину 500 мм. Отогретые основания должны быть тщательно защищены от промерзания до укладки бетона.

В вечномерзлых грунтах производство бетонных работ можно начинать в том случае, когда мерзлотно-грунтовые условия основания соответствуют данным проекта. Подготовленное под бетонирование основание должно быть защищено от оттаивания летом и промерзания зимой.

3.4. Отогревание грунтовых, скальных и бетонных оснований и стыкуемых поверхностей может выполняться:

в местных тепляках из брезента, полиэтилена, фанеры, обогреваемых электропечами сопротивления или электрообогревателями, работающими на любом топливе. Температура воздуха в тепляках на поверхности отогреваемого основания следует поддерживать в пределах 10 - 35 °С;

электропрогревом при помощи вертикальных или горизонтальных электродов;

прогревом плоскими жидкостно-топливными нагревателями или кострами (кроме бетонных оснований).

Способы отогрева не должны вызывать снижения качества старого бетона (скалы).

Не допускается оттаивание мерзлых грунтов оснований с помощью пара либо поливкой горячей водой, либо растворами хлористых и других солей.

Способ отогрева основания выбирается с учетом имеющегося оборудования, источника тепла, температуры наружного воздуха, размеров конструкций, глубины отогрева и утеплителя.

3.5. При выдерживании бетона в конструкции по способу термоса или с предварительным разогревом бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое мерзлое непучинистое основание или старый бетон, очищенные от снега и наледи, если в зоне контакта на протяжении всего расчетного периода выдерживания будет обеспечиваться незамерзаемость бетона. Это возможно, например, при бетонировании массивных конструкций с Mп не более 3 и при условии, что температура наружного воздуха не ниже минус 15 °С и температура укладываемой смеси более 15 °С, что при этом открытые поверхности старого бетона или грунта вокруг бетонируемой конструкции укрываются теплоизоляционным материалом с коэффициентом общей теплопередачи K не более 2,32 Вт/(м2 · °С).

3.6. Укладка бетонной смеси с последующей тепловой обработкой бетона в конструкции допускается на мерзлые неотогретые непучинистые основания, старый бетон, очищенные от снега и наледи, при условии, что к началу прогрева бетона его температура в месте контакта с основанием будет обеспечиваться не ниже 2 °С; при этом поверхность основания шириной не менее 1 м по контуру конструкции следует укрывать теплоизоляционным материалом с коэффициентом общей теплопроводности K не более 2,32 Вт/(м2 · °С). Для предотвращения замерзания бетона до начала прогрева допускается введение в бетонную смесь при ее приготовлении нитрита натрия до 10 % массы цемента.

3.7. Опалубка и арматура перед бетонированием должны быть очищены от снега и наледи, например, струей горячего воздуха под брезентовым или полиэтиленовым укрытием с высушиванием поверхностей. Не допускается снимать наледь с помощью пара или горячей воды.

При температуре воздуха ниже минус 10 °С арматуру диаметром более 25 мм, а также арматуру прокатных профилей и крупные закладные металлические детали следует отогревать до положительной температуры струей горячего воздуха под колпаком и с помощью устройств для индукционного или инфракрасного обогрева, если они используются для электротермообработки бетона. Арматура и закладные части могут не отогреваться, если температура уложенного бетона с противоморозными добавками на 5 °С выше температуры замерзания рабочего раствора солей.

Все выступающие закладные части и выпуски должны быть дополнительно утеплены.

Стойки, поддерживающие опалубку, следует опирать на готовые конструкции, а при их отсутствии - на лежни или подкладки, уложенные на непучинистое грунтовое основание.

При устройстве опалубки из железобетонных плит, оболочек и бетонных блоков указанные элементы, как правило, должны иметь с наружной стороны надежно прикрепленное утепление и устанавливаться насухо.

3.8. Укладку бетонной смеси следует вести непрерывно, без перевалок, средствами механизации, обеспечивающими минимальное охлаждение смеси при ее подаче, распределении и уплотнении, например кранами с помощью утепленных бункеров (бадей), бетононасосами, пневмонагнетателями, ленточными бетоноукладчиками.

3.9. При использовании бетононасосов для перекачивания и укладки бетонных смесей в зимних условиях требования к составу смесей должны быть такими же, как в летнее время.

3.10. При использовании бетононасосов для транспортирования и укладки бетонной смеси необходимо обеспечить работу их масляных и водяных систем при температуре ниже 0 °С с помощью утепленных кожухов с обогревом отходящими газами двигателя (для автобетононасосных установок) или с применением электронагревательных приборов.

Утепление и обогрев должны исключать контакт холодного воздуха с транспортными масляными цилиндрами, баками для воды и масла, маслопроводами и другими узлами, в которых при остановке бетононасоса может замерзнуть жидкость. Приемный бункер для бетонной смеси должен быть утеплен и оборудован утепленной крышкой.

3.11. По неутепленным трубопроводам бетонную смесь без противоморозных добавок можно транспортировать при температуре воздуха от минус 5 до минус 20 °С соответственно на расстояние от 250 до 100 м, с противоморозными добавками - при температуре воздуха, равной расчетной температуре применения добавки заданной концентрации (см. п. 6.8 данного Руководства), на расстояние до 250 м. Во избежание коррозии бетононасоса и трубопроводов перекачивание бетонных смесей с добавками хлористых солей допускается только при введении в смесь ингибиторов коррозии стали, например нитрита натрия, нитрита кальция.

3.12. По утепленным трубопроводам транспортирование бетонной смеси, в том числе предварительно разогретых до 40 - 80 °С, возможно при температуре воздуха до минус 40 °С на такое же расстояние, как в летних условиях.

3.13. Перерывы в перекачивании бетонной смеси без противоморозных добавок в связи с неисправностями или перебоями в подаче смеси в приемный бункер не должны превышать ориентировочно 15 мин для неутепленных трубопроводов и 30 мин - для утепленных. В случае перекачивания предварительно разогретой смеси продолжительность перерыва не должна вызывать недопустимого загустевания бетонной смеси. Методика расчета необходимого утепления трубопроводов и допустимой продолжительности перерывов в перекачивании смеси изложена в «Руководстве по укладке бетонных смесей бетононасосными установками» (М., Стройиздат, 1978).

По истечении допустимой продолжительности перерыва в перекачивании бетонная смесь должна быть удалена из трубопровода.

3.14. Прогрев трубопровода перед началом перекачивания смеси, очистку приемного бункера, бетононасоса и трубопровода по окончании перекачивания следует производить горячей водой. После очистки воду из трубопровода необходимо полностью удалить во избежание ее замерзания.

3.15. Послойное бетонирование массивных конструкций необходимо вести так, чтобы температура бетона в уложенном слое до перекрытия его следующим слоем не опускалась ниже предусмотренной расчетом. Кроме того, допустимая продолжительность перекрытия слоев бетона должна назначаться строительной лабораторией в зависимости от температуры укладываемой бетонной смеси и начала схватывания цемента.

Толщина укладываемого слоя бетонной смеси назначается в зависимости от средств уплотнения, обычно в пределах 30 - 50 см.

3.16. Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или прогрева (обогрева), или предварительного разогрева должна быть не ниже:

температуры, установленной расчетом, при выдерживании бетона по способу термоса; температуры замерзания рабочего раствора солей, увеличенной на 5 °С, при применении бетона с противоморозными добавками; 0 °С в наиболее охлажденных зонах перед началом предварительного электроразогрева бетонной смеси или форсированного электроразогрева ее в конструкциях; 2 °С при применении других способов выдерживания.

3.17. Открытые поверхности бетона после окончания бетонирования, а при больших поверхностях по мере бетонирования отдельных участков должны без промедления тщательно укрываться пароизоляционным материалом и утепляться в соответствии с теплотехническим расчетом. В случае перерыва в бетонировании поверхности бетона следует укрыть, а при необходимости - обогревать.

3.18. Бетонирование монолитных железобетонных конструкций при выдерживании с применением методов прогрева бетона следует производить с соблюдением следующих требований:

а) железобетонные балки, свободно опирающиеся на массивные ранее забетонированные конструкции, в целях возможности перемещения по опорам при прогреве должны быть отделены от конструкций прокладками из металлических листов;

б) если мероприятие подпункта «а» не может быть осуществлено и дополнительные температурные напряжения в балках не учтены расчетом, следует бетонировать и прогревать балки участками с разрывом в каждом пролете длиной 1/8 пролета, но не менее 0,7 м, а заполнение разрывов бетонной смесью и прогрев бетона в разрывах производить после остывания бетона балок до 15 °С;

в) бетонирование и прогрев неразрезных балок, не связанных с опорами, должны производиться одновременно на участках длиной не более 20 м;

г) бетонирование и прогрев неразрезных ригелей многопролетных рам при отношении высоты стойки рамы к высоте ее сечения (в плоскости рамы) до 15 м должны также производиться в порядке, изложенном в подпункте «б» с разрывами через два пролета при пролетах рам до 8 м и через пролет при большей величине пролетов;

д) бетонирование и прогрев колонн, связанных массивными ригелями малых пролетов, должны производиться с оставлением разрывов в ригелях между колоннами, аналогичных указанным в подпункте «б»;

е) при прогреве балок, расположенных параллельно друг другу и жестко связанных между собой, должны обеспечиваться возможно близкие температурные условия их прогрева и остывания;

ж) бетонирование и прогрев железобетонных ребристых перекрытий должны производиться участками, имеющими разрывы в продольном и поперечном направлениях, расстояние между которыми определяются в соответствии с указаниями, приведенными в подпунктах «б», «г»;

з) бетонирование и прогрев балок ребристых перекрытий должны производиться одновременно с бетонированием и прогревом плиты.

4. РЕЖИМЫ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОНА И ТРЕБУЕМАЯ МОЩНОСТЬ

4.1. Режим тепловой обработки бетона должен обеспечить достижение им заданной прочности и других показателей, указанных в рабочих чертежах конструкций. Режим назначается с учетом вида и марки цемента, вида заполнителя (плотный или пористый), В/Ц, массивности конструкции, ее армирования (при электропрогреве и индукционном нагреве), типа электродов и т.п. При назначении режима следует учитывать необходимость экономии энергетических ресурсов, расходуемых на тепловую обработку бетона.

4.2. Тепловую обработку бетона целесообразно применять для достижения бетоном на портландцементах прочности до 70 % R28 сразу после ее окончания. Бетоны на шлакопортландцементах и бетоны на пористых заполнителях могут достигать по окончании тепловой обработки 75 - 85 % R28.

При необходимости получения более высокой прочности следует выдерживать бетон при температурах до 40 °С (что значительно увеличивает необходимую продолжительность его тепловой обработки по сравнению с прогревом при температурах 60 °С и выше) либо повысить марку бетона.

4.3. Температурные режимы тепловой обработки бетона включают следующие периоды:

предварительное выдерживание от момента окончания укладки бетонной смеси до начала прогрева;

подъем температуры;

изотермический прогрев;

остывание.

4.4. Применяются следующие режимы тепловой обработки:

а) подъем температуры и изотермический прогрев (рис. 1, а) - заданная прочность достигается бетоном по окончании изотермического прогрева. Режим применяется при тепловой обработке немассивных конструкций (с Mп > 10), при быстром остывании которых прирост прочности незначителен и не учитывается;

б) подъем температуры, изотермический прогрев и остывание (см. рис. 1, б) - бетон приобретает заданную прочность по окончании остывания. Режим применяется при тепловой обработке конструкций с Mп = 4 - 10;

в) подъем температуры и остывание (см. рис. 1, в) - бетон приобретает заданную прочность по окончании остывания. Режим применяется для конструкций с Mп до 4;

г) остывание (см. рис. 1, г), по окончании которого бетон приобретает заданную прочность; применяется при бетонировании с предварительным электроразогревом бетонной смеси или при форсированном разогреве бетона в конструкции с повторным ее вибрированием;

д) ступенчатый подъем температуры (см. рис. 1, д), при котором вначале поднимают температуру бетона до 40 - 50 °С, поддерживают эту температуру в течение 1 - 3 ч, затем быстрый (со скоростью не более 40 °С в час) подъем до максимально допустимой температуры изотермического прогрева. Заданная прочность достигается к концу изотермического прогрева или к концу остывания в зависимости от модуля поверхности. Применяется главным образом для предварительно напряженных конструкций;

е) саморегулирующийся; используется только при электродном прогреве с постоянной величиной напряжения на электродах, изменение температуры бетона при этом обратно пропорционально изменению удельного электрического сопротивления бетона, температура вначале повышается, достигает максимальной величины, затем медленно снижается (см. рис. 1, г). Режим применяется при электропрогреве бетона большого числа одинаковых конструкций, например стыков, включаемых под напряжение постоянной величины по мере окончания их бетонирования; саморегулирующийся режим характерен определенной максимальной температурой бетона для каждой величины скорости подъема температуры применительно к конкретной конструкции.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 1. Температурные режимы тепловой обработки бетона

а - подъем температуры и изотермический прогрев; б - подъем температуры, изотермический прогрев и остывание; в - подъем температуры и остывание; г - остывание; д - ступенчатый подъем температуры; е - саморегулирующийся; ?и, ?а, ?о - продолжительность соответственно подъема температуры, изотермического прогрева и остывания

4.5. В режимы, перечисленные в п. 4.4, не включен период предварительного выдерживания бетона. Он рекомендуется при всех (кроме п. 4.4 «г») температурных режимах тепловой обработки бетона со скоростью подъема температуры более 8 °С в час; его продолжительность 2 - 6 ч. Однако предварительное выдерживание не всегда осуществимо из-за опасности замерзания бетона в наиболее быстро остывающих зонах конструкции. В связи с этим решение о предварительном выдерживании бетона следует принимать с учетом в каждом конкретном случае температуры бетона после укладки, температуры наружного воздуха, коэффициента теплопередачи, опалубки и укрытия неопалубленных поверхностей бетона.

4.6. Подъем температуры бетона в конструкции или бетонной смеси при ее предварительном электроразогреве в бункерах (бадьях) либо в кузовах автосамосвалов следует начинать при значениях температуры в наиболее охлажденных зонах, приведенных в п. 3.16.

4.7. Скорость подъема температуры бетона в наиболее быстро нагреваемых зонах не должна превышать 5 °С в час для конструкций с Mп от 2 до 4; 8 °С в час для конструкций с Mп от 4 до 6; 10 °С в час для конструкций с Mп от 6 до 10; 15 °С в час для конструкций с Мп > 10 длиной до 6 м и конструкций, бетонируемых в скользящей опалубке; 20 °С в час для бетона (раствора) замоноличивания в стыках.

4.8. Температура изотермического прогрева бетона в наиболее нагретых зонах не должна превышать 80 °С при использовании портландцементов и 90 °С при использовании шлакопортландцементов.

4.9. При периферийном прогреве (электропрогреве, обогреве в термоактивной опалубке, индукционном нагреве в металлической опалубке, инфракрасном обогреве, паропрогреве) бетона конструкций с модулем поверхности менее 5 температура наружных слоев не должна превышать 40 °С.

4.10. Продолжительность изотермического прогрева бетона для достижения заданной прочности необходимо принимать по величине температуры в наименее нагретых зонах конструкции. При этом прочность бетона в более нагретых зонах будет больше заданной.

4.11. Продолжительность изотермического прогрева бетонов на плотных заполнителях в зависимости от заданной прочности по окончании выдерживания следует определять, пользуясь графиками на рис. 2 и 3, на которых приведены кривые твердения бетона при постоянной температуре. Далее приводятся примеры определения с помощью этих графиков режимов с переменной температурой бетона в процессе тепловой обработки.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 2. Графики нарастания прочности бетона марки М200 при разных температурах твердения

а, б - на портландцементе марки 400, 500; в, г - на шлакопортландцементе марки 400

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 3. Графики нарастания прочности бетона разных марок на портландцементе при температуре изотермического прогрева 80 °С

1, 2, 3, 4 - бетон соответственно марок М200, М300, М400, М500

Пример 1. Определить продолжительность изотермического прогрева бетона при температуре 70 °С в конструкции с Mп = 4 на портландцементе марки 400 до приобретения прочности 70 % R28 к концу остывания до 5 °С. Начальная температура бетона 10 °С. Скорость подъема температуры 10° в час, скорость ветра 15 м/с. Опалубка деревянная толщиной 25 мм.

Решение. Определяем величину относительной прочности за период подъема температуры. Продолжительность подъема температуры при средней температуре °С. Для этого из точки A (см. рис. 2, б) 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 %.

Определяем величину относительной прочности бетона при остывании. Используя формулу (12) и пренебрегая тепловыделением цемента, которое по окончании изотермического прогрева незначительно, определяем продолжительность остывания бетона:

При этом значения удельной теплоемкости бетона, его объемной массы и коэффициент теплопередачи опалубки принимаем по данным раздела 5, а среднюю температуру остывания определяем

(7)

Подставляя исходные данные для нашего примера, получим

Определим прочность бетона, приобретенную в процессе остывания.

Из точки Г, находящейся на пересечении прямой, соответствующей 70 % R28, с кривой прочности при 36 °С, опускаем перпендикуляр на ось абсцисс (точка Д), откладываем влево от точки Д отрезок, соответствующий продолжительности остывания 12 ч (точки Е), и проводим из точки Е перпендикуляр к оси абсцисс до пересечения с кривой прочности при 36 °С (точка Ж). Проекция отрезка ГЖ на ось ординат характеризует прочность бетона, приобретенную в процессе остывания (точки З-И), и составляет 9 % R28.

Определяем продолжительность изотермического прогрева как проекцию отрезка КЛ кривой прочности при 70 °С на ось абсцисс (отрезок МН), которая составляет 12 ч.

Пример 2. Определить прочность бетона в конструкции с Mп = 4 на портландцементе марки 400 при скорости подъема температуры 10 °С в час, температуре изотермического прогрева 70 °С, его продолжительности 12 ч и остывании со скоростью 5 °С в час до конечной температуры 8 °С.

Решение. Определяем величину относительной прочности бетона за период подъема температуры, как и в примере 1. Она составляет 15 % R28 (точка B на оси ординат рис. 2, б).

Определяем прирост относительной прочности при изотермическом прогреве за 12 ч как проекцию участка (точки Л, К) кривой прочности при 70 °С (отрезок ВЗ), что соответствует 46 % R28.

Определяем прирост прочности бетона за 12 ч остывания по кривой прочности при 38 °С как проекцию участка ЖГ на ось ординат. Отрезок ЗИ соответствует 9 % R28.

За весь цикл термообработки 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.

4.12. Продолжительность изотермического прогрева бетонов на пористых заполнителях с объемной массой 1600 кг/м3 и более следует определять по тем же графикам как бетонов на плотных заполнителях.

Продолжительность изотермического прогрева бетонов на пористых заполнителях с объемной массой менее 1600 кг/м3 для достижения заданной прочности уменьшается со снижением объемной массы бетонов и должна определяться по графикам на рис. 4.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 4. Графики нарастания прочности керамзитобетона марок М50 - 1000 на портландцементе при различных температурах изотермического прогрева

4.13. На рис. 2 - 4 приведены усредненные графики нарастания прочности бетона с использованием которых продолжительность изотермического прогрева бетона определяется ориентировочно на стадии предварительных расчетов.

Окончательный режим тепловой обработки бетона конкретного состава устанавливается строительной лабораторией по результатам опытных прогревов образцов.

4.14. Для значительного сокращения продолжительности тепловой обработки и существенного уменьшения расхода энергии следует вводить в бетон добавку ННХК в количестве 3 % массы цемента. При температуре изотермического прогрева 40 °С, продолжительности изотермического прогрева 4, 6, 8 ч и остывании в течение 2 ч бетон на портландцементе достигает прочности соответственно 50, 55, 57 % R28. Введение добавки ННХК не допускается в случаях, указанных в табл. 32.

4.15. При тепловой обработке бетона необходимо стремиться к обеспечению возможно большей равномерности температуры в объеме конструкции, что приводит к сокращению продолжительности тепловой обработки и соответствующему снижению расхода энергии, а также к повышению однородности бетона.

4.16. Предельно допустимую скорость остывания бетона монолитных конструкций по окончании тепловой обработки следует принимать согласно п. 1.12 данного Руководства.

4.17. Скорость остывания :бетона стыков в первые 1 - 2 ч после окончания прогрева допускается до 20 °С в час, по мере остывания бетона скорость уменьшается.

4.18. Бетоны, замороженные после тепловой обработки по режимам с рекомендованными выше параметрами, в случае выполнения технологических требований, указанных в данном Руководстве, приобретают после оттаивания и выдерживания при температуре выше 0 °С около 100 % R28, а бетоны на шлакопортландцементах и бетоны, приготовленные на пористых заполнителях, - 100 - 110 % R28.

4.19. Для осуществления назначенного режима тепловой обработки бетона необходимо затратить определенное количество тепла в единицу времени или при электротермообработке бетона - определенную электрическую мощность. Требуемая мощность устанавливается теплотехническим расчетом отдельно для периода подъема температуры и для периода изотермического прогрева.

4.20. В период подъема температуры требуемая удельная тепловая мощность определяется по формуле

0123A10296F20727

(8)

где Pп - требуемая удельная электрическая мощность, кВт/м3;

P1, P2, P3 - удельные мощности, необходимые соответственно для нагревания самого бетона, опалубки и для восполнения теплопотерь в окружающую среду, кВт/м3;

Р4 - удельная мощность, соответствующая интенсивности тепловыделения при твердении цемента, осредненно принятая равной 0,8 кВт/м3;

tи - температура изотермического прогрева бетона, °С;

p - скорость подъема температуры бетона (средняя по объему конструкции), °С, ч;

tн.в - температура наружного воздуха, °С;

Cб - удельная теплоемкость бетона, принимается равной 1,05 кДж/(кг · °С);

Cоп - удельная теплоемкость материала опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, кДж/(кг · °С);

?б - плотность бетона, кг/м3;

?оп - плотность материала опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, кг/м3;

?оп - толщина материала опалубки, м;

K - коэффициент теплопередачи опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, Вт/(м2 · °С) (см. п. 5.12);

Mопi - модуль опалубленной поверхности, для которой показатели опалубки равны: Cопi, ?опi, ?опi

Mопi = Fопi/V,

где Fопi - площадь указанной поверхности, м2;

V - объем бетона конструкции, м3.

При периферийном электропрогреве бетона (см. разд. 8) величину P1 необходимо умножить на коэффициент C, равный при одностороннем прогреве конструкции толщиной до 0,2 м и 0,2 - 0,3 м соответственно 1 и 0,95, а при двухстороннем прогреве конструкций толщиной до 0,4; 0,4 - 0,6; 0,6 - 0,8 и 0,8 - 1 м - соответственно 0,97; 0,9; 0,82 и 0,75. Скорость подъема температуры опалубки в формуле (8) приближенно принимается равной половине скорости подъема температуры бетона.

Требуемая мощность (P4) для нагрева арматуры в бетоне в формуле (8) не учитывается в связи с ее незначительной величиной.

4.21. Величины требуемой удельной тепловой мощности при подъеме температуры бетонов на плотных заполнителях с объемной массой 2400 кг/м3 при разной скорости подъема, утеплении опалубки, температуре наружного воздуха и модуле поверхности конструкции при скорости ветра 5 м/с приведены в табл. 7 - 9.

Таблица 7

Требуемая удельная тепловая мощность в период подъема температуры бетона в деревянной опалубке толщиной 40 мм

Температура наружного воздуха, °С

Скорость подъема температуры бетона, °С/ч

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

5

3,33

3,61

3,9

3,61

4,05

1,48

4,19

4,91

5,69

4,86

5,99

7,07

6,63

7,07

8,51

10

6,88

7,16

7,45

7,16

7,6

8,03

7,74

8,46

9,18

8,46

9,54

10,62

9,18

10,62

12,06

15

10,43

10,71

11

10,71

11,15

11,58

11,29

12,01

12,71

12,01

13,09

14,17

12,73

14,17

15,61

20

13,98

14,26

14,55

12,26

14,7

15,13

14,84

15,56

16,28

15,56

16,64

17,72

16,28

17,72

19,16

-10

5

3,47

3,76

4,05

3,83

4,26

4,69

4,55

5,27

5,99

5,45

6,53

7,61

6,35

7,79

9,23

10

7,02

7,31

7,6

7,38

7,81

8,24

8,1

8,82

9,54

9

10,08

11,16

9,9

11,34

12,78

15

10,57

10,86

1,15

10,93

11,36

11,79

11,35

12,37

13,09

12,55

13,63

14,71

13,45

14,89

16,53

20

14,12

14,41

14,7

14,48

34,91

15,34

15,2

15,98

16,64

16,1

17,18

18,26

17

18,44

19,88

-20

5

3,61

3,9

4,19

4,05

4,48

4,91

4,91

5,63

6,35

5,99

7,07

8,15

7,07

8,51

9,95

10

7,16

7,45

7,74

7,6

9,03

8,46

8,46

9,18

9,9

9,54

10,62

11,7

10,62

12,06

13,5

15

10,71

11

11,29

11,15

11,58

12,01

12,01

12,71

13,45

13,09

14,17

15,25

14,17

15,61

17,05

20

14,26

14,55

14,84

14,7

15,13

15,56

15,56

16,28

17

16,4

17,72

18,8

17,72

19,16

20,6

-30

5

3,76

4,05

4,33

4,26

4,69

5,13

5,27

5,99

6,71

6,53

7,61

8,69

7,79

9,23

10,67

10

7,34

7,6

7,88

7,81

8,24

8,68

8,82

9,54

10,26

10,08

11,16

12,24

11,34

12,78

14,22

15

10,86

11,15

11,43

11,36

11,79

12,23

12,37

13,09

13,81

13,63

14,71

15,79

14,89

16,33

17,77

20

14,44

14,7

14,98

14,91

15,34

15,78

15,92

16,64

17,36

17,18

18,26

19,34

18,44

19,88

21,32

-40

5

3,90

4,19

4,48

4,48

4,91

5,34

5,63

6,35

7,07

7,07

8,15

9,23

8,51

9,95

10,39

10

7,45

7,74

8,03

8,03

8,46

8,89

9,18

9,9

10,62

10,62

11,7

12,78

12,06

13,5

14,94

15

11

11,29

11,58

11,58

12,01

12,44

12,73

13,45

14,17

14,17

15,22

16,33

15,61

17,05

18,49

20

14,45

14,84

15,13

15,13

15,56

15,99

16,28

17

17,72

17,72

18,8

20,28

19,16

20,6

21,04

Таблица 8

Требуемая удельная тепловая мощность в период подъема температуры бетона в деревянной опалубке толщиной 25 мм

Температура наружного воздуха, °С

Скорость подъема температуры бетона, °С/ч

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

5

3,6

3,98

4,4

3,98

4,61

5,23

4,82

5,86

6,91

5,86

7,43

8,99

6,91

8,99

11,08

10

7,1

7,52

7,94

7,52

8,16

8,77

8,36

9,4

10,45

9,4

10,97

12,53

10,45

12,53

14,62

15

10,63

11,05

11,47

11,05

11,68

12,3

11,89

12,93

13,98

12,98

14,5

16,06

13,98

16,06

18,15

20

14,17

14,59

15

14,59

15,22

15,83

15,43

16,47

17,52

16,47

18,04

19,6

17,52

19,6

21,69

-10

5

3,77

4,17

4,61

4,3

4,93

5,55

5,34

6,38

7,43

6,64

8,21

9,77

7,95

10,04

12,12

10

7,32

7,74

8,16

7,85

8,48

9,1

8,89

9,93

10,98

10,19

11,76

13,32

11,5

13,59

15,67

15

10,84

11,26

11,68

11,57

12

12,62

12,41

13,45

14,5

13,71

15,28

16,84

15,02

17,11

19,19

20

14,38

14,8

15,22

14,91

15,54

16,16

15,95

16,99

17,74

17,25

18,82

20,38

18,58

20,65

22,73

-20

5

3,98

4,4

4,82

4,61

5,23

5,84

5,84

6,91

7,95

7,43

8,99

10,56

8,99

11,08

13,17

10

7,53

7,95

8,37

8,16

8,78

9,41

9,41

10,46

11,5

10,98

12,54

14,1

12,54

14,63

16,72

15

11,05

11,47

11,89

11,68

12,3

12,93

12,93

13,98

15,02

15,5

16,06

17,63

16,06

18,15

20,24

20

14,59

15

15,43

15,22

15,84

16,47

16,47

17,52

18,56

18,04

19,6

21,17

19,6

21,69

23,78

-30

5

4,19

4,61

5,03

4,93

5,55

6,17

6,38

7,43

8,47

7,21

9,77

11,34

10,04

12,12

14,21

10

7,73

8,16

8,58

8,48

9,1

9,72

9,93

10,98

12,02

11,76

13,32

14,89

14,89

15,67

17,76

15

11,26

11,68

12,1

12

12,62

13,24

13,45

14,5

15,54

15,28

16,84

18,41

17,11

19,19

20,28

20

14,8

15,21

15,67

15,57

15,16

16,78

16,99

18,04

18,82

18,82

20,38

21,95

20,65

22,73

24,82

-40

5

4,4

4,81

5,23

5,23

5,86

6,49

6,91

7,95

8,99

8,99

10,56

12,13

11,08

13,17

15,26

10

7,95

8,37

8,78

8,78

9,41

10,04

10,46

11,5

12,54

12,54

14,11

15,68

14,63

16,72

18,81

15

11,47

11,89

12,3

12,3

12,93

13,56

13,98

15,02

16,06

16,06

17,63

19,2

18,15

20,24

22,33

20

15

15,43

15,84

15,84

16,37

17,1

17,52

18,56

19,6

19,6

21,17

22,74

21,69

23,78

25,84

Таблица 9

Требуемая удельная тепловая мощность в период подъема температуры бетона в металлической опалубке толщиной 3 мм с утеплением минеральной ватой толщиной 50 мм и защитным слоем толщиной 4 мм

Температура наружного воздуха, °С

Скорость подъема температуры бетона, °С/ч

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

5

2,93

3,03

3,13

3,03

3,18

3,33

3,23

3,49

3,74

3,49

3,87

4,26

3,74

4,25

4,77

10

6,46

6,56

6,66

6,56

6,71

6,86

6,76

7,02

7,27

7,02

7,4

7,79

7,27

7,78

8,3

15

9,98

10,08

10,18

10,08

10,23

10,38

10,28

10,54

10,79

10,54

10,92

11,31

10,79

11,3

11,82

20

13,51

13,61

13,71

13,61

13,76

13,91

13,81

14,07

14,32

14,07

14,45

14,84

14,32

14,83

15,35

-10

5

2,98

3,08

3,18

3,1

3,26

3,41

3,36

3,62

3,97

3,68

4,06

4,45

4

4,51

5,02

10

6,51

6,61

6,71

6,63

6,79

6,94

6,89

7,15

7,4

7,21

7,59

7,98

7,53

8,04

8,55

15

10,03

10,13

10,23

10,15

10,31

10,46

10,41

10,67

10,92

10,73

11,11

11,50

11,05

11,56

12,07

20

13,56

13,66

13,76

13,68

13,84

13,99

13,94

14,2

14,45

14,26

14,64

15,03

14,58

15,09

15,6

-20

5

3,03

3,13

3,23

3,18

3,33

3,49

3,49

3,74

4

3,87

4,26

4,64

4,25

4,77

5,28

10

6,56

6,66

6,76

6,71

6,86

7,02

7,02

7,27

7,53

7,4

7,79

8,17

7,78

8,3

8,81

15

10,08

10,18

10,28

10,23

10,38

10,54

10,54

10,79

11,05

10,92

11,31

11,69

11,3

11,82

12,33

20

13,61

13,71

13,81

13,76

13,91

14,07

14,32

14,58

14,45

14,84

15,22

14,83

15,35

15,86

15,92

-30

5

3,08

3,18

3,28

3,26

3,41

3,56

3,62

3,87

4,13

4,06

4,45

4,83

4,51

5,02

5,54

10

6,61

6,71

6,81

6,79

6,94

7,09

7,15

7,4

7,66

7,59

7,98

8,36

9,04

8,55

9,07

15

10,13

10,23

10,33

10,31

10,46

10,61

10,67

10,92

11,18

11,11

11,5

11,88

11,56

12,07

12,59

20

13,66

13,76

13,86

13,74

13,99

14,14

14,20

14,45

14,71

14,64

15,09

15,41

15,09

15,5

16,12

-40

5

3,13

3,23

3,33

3,33

3,49

3,64

3,74

4

4,26

4,26

4,64

5,02

4,79

5,26

5,79

10

6,66

6,76

6,86

6,86

7,02

7,17

7,27

7,53

7,79

7,79

8,17

8,55

8,3

8,81

9,32

15

10,18

10,28

10,38

10,38

10,54

10,69

10,79

11,05

11,31

11,31

11,69

12,07

11,82

12,33

12,84

20

13,71

13,81

13,91

13,91

14,07

14,22

14,32

14,58

14,84

14,84

15,22

15,60

15,35

15,86

16,37

4.22. Требуемая удельная тепловая мощность в период подъема температуры бетонов на пористых заполнителях можно определять по формуле

(9)

где Pп.п - требуемая мощность при подъеме температуры бетонов на пористых заполнителях, кВт/м3;

Pп - требуемая мощность для подъема температуры бетона на плотных заполнителях (по табл. 7 - 9), кВт/м3;

?л.б - объемная масса легкого бетона на пористых заполнителях, кг/м3.

4.23. Величины требуемой тепловой мощности при подъеме температуры бетонов на пористых заполнителях в деревянной опалубке при скорости ветра 5 м/с приведены в табл. 10.

Таблица 10

Удельная тепловая мощность для подъема температуры бетонов на пористых заполнителях

Температура воздуха, °С

Скорость подъема температуры бетона, °С/ч

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

6

10

15

20

Объемная масса бетона, кг/м3

800

1200

1600

800

1200

1600

800

1200

1600

800

1200

1600

20

5

1,1

1,7

2,2

1,5

2,1

2,6

2

2,6

3,1

2,5

3,1

3,6

10

2,4

3,6

4,8

3

4,1

5,4

3,8

5

6,2

4,5

5,7

6,9

15

3,9

5,7

7,5

4,7

6,5

8,2

5,7

7,5

9,3

6,6

8,4

10,2

20

5,4

7,8

10,1

6,3

8,7

11,0

7,5

9,9

12,2

8,7

11,1

13,4

10

5

1,2

1,8

2,3

1,8

2,3

2,9

2,5

3,1

3,6

3,1

3,7

4,2

10

2,5

3,8

5

3,3

4,5

5,7

4,2

5,4

6,6

5,1

6,3

7,5

15

4

5,8

7,6

4,7

6,5

8,3

6,1

7,9

9,7

7,2

9

10,8

20

5,5

7,8

10,2

6,6

8,2

11,3

8

10,3

12,7

9,3

11,6

14

0

5

1,4

2

2,5

2,1

2,6

3,1

2,9

3,5

4

3,7

4,3

4,8

10

2,7

3,9

5,1

3,3

4,8

6

4,6

5,8

7

5,7

6,9

8,1

15

4,2

5,9

7,8

5,2

7

8,8

6,5

7,8

10,1

7,8

9,6

1,4

20

5,7

8

10,4

6,9

9,2

11,6

8,4

10,7

13,1

9,9

12,2

14,6

-10

5

1,5

2,1

2,6

2,3

2,9

3,4

3,3

3,9

4,4

4,2

4,8

5,3

10

2,9

4,1

5,3

3,9

5,1

6,3

5

6,2

7,4

6,2

7,4

8,6

15

4,4

6,2

8

5,5

7,3

9,1

6,9

8,7

10,5

8,3,

10,1

11,9

20

5,9

8,2

10,5

7,2

9,5

11,9

8,8

11,1

13,5

10,4

12,7

15,1

-20

5

1,7

2,3

2,8

2,6

3,2

3,7

3,7

4,3

4,8

4,8

5,4

5,9

10

3,1

4,3

5,5

4

5,2

6,4

5,4

6,6

7,8

6,8

8

9,2

15

4,7

6,5

8,3

5,8

7,6

9,4

7,3

9,1

10,9

8,9

10,7

12,5

20

6

8,3

10,6

7,4

9,7

12

9,2

11,5

13,9

10,9

13,4

15,8

-30

5

1,9

2,5

3

2,8

3,3

3,8

4,1

4,7

5,2

5,3

5,9

6,4

10

3,2

4,4

5,6

4,4

5,6

6,8

5,9

7,1

8,3

7,3

8,5

9,7

15

5

6,5

8,3

6,1

7,9

9,7

7,7

9,5

11,3

9,4

11,2

13

20

6,2

8,5

10,7

7,7

10

12,4

9,6

11,9

14,3

11,4

13,8

16,3

-40

5

2,1

2,7

3,2

3

3,5

4

4,5

5,1

5,6

5,8

6,4

6,9

10

3,4

4,7

5,8

4,5

5,8

7

6,4

7,1

8,7

7,8

9

10,2

15

5,2

6,8

8,6

6,4

8,2

10

8,1

9,9

11,7

10

11,7

13,5

20

6,4

8,7

10,9

8,1

10,3

12,7

10

12,3

14,7

11,9

14,4

16,9

Примечание. Таблица составлена для прогрева бетона в опалубке с коэффициентом теплопередачи K = 3,3 Вт/(м2 · °С). Деревянная опалубка толщиной 40 мм, металлическая опалубка с утеплением минеральной ватой и т.п. при температуре изотермического прогрева 80 °С.

4.24. Требуемая тепловая мощность в период изотермического прогрева бетона (Pи) определяется по формуле

Pи = 1,16 · 10-3KM(tи - tн.в). (10)

Величины требуемой мощности в период изотермического прогрева бетонов не зависят от их объемной массы. Они приведены в табл. 11 - 13. Скорость ветра принята 5 м/с.

Таблица 11

Удельная тепловая мощность в период изотермического прогрева бетона в деревянной опалубке толщиной 40 мм

Температура наружного воздуха, °С

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

0,58

1,86

1,15

0,86

1,3

1,73

1,44

2,16

2,88

2,16

3,24

4,32

2,88

4,32

5,76

-10

0,72

1,01

1,3

1,08

1,51

1,94

1,8

2,52

3,24

2,7

3,78

4,86

3,6

5,04

6,48

-20

0,86

1,15

1,44

1,3

1,73

2,16

2,16

2,88

3,6

3,24

4,32

5,4

4,32

5,76

7,2

-30

1,01

1,3

1,58

1,51

1,94

2,38

2,52

3,24

3,96

3,78

4,86

5,94

5,04

6,48

7,92

-40

1,15

1,44

1,73

1,73

2,16

2,59

2,88

3,6

4,32

4,32

5,4

6,48

5,76

7,2

8,64

Таблица 12

Удельная тепловая мощность в период изотермического прогрева бетона в деревянной опалубке толщиной 25 мм

Температура наружного воздуха, °С

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

0,83

1,25

1,67

1,25

1,88

2,5

2,09

3,13

4,18

3,13

4,7

6,26

4,18

6,26

8,35

-10

1,04

1,46

1,88

1,57

2,2

2,82

2,61

3,65

4,7

3,91

5,48

7,04

5,28

7,31

9,39

-20

1,25

1,67

2,09

1,88

2,5

3,13

3,13

4,18

5,22

4,7

6,26

7,83

6,26

8,35

10,44

-30

1,46

1,88

2,3

2,2

2,82

3,44

3,65

4,70

5,74

5,48

7,04

8,61

7,31

9,39

11,48

-40

1,67

2,09

2,5

2,5

3,13

3,76

4,18

5,22

6,26

6,26

7,83

9,4

8,35

10,44

12,53

Таблица 13

Удельная тепловая мощность в период изотермического прогрева бетона в металлической опалубке толщиной 3 мм с утеплением минеральной ватой толщиной 50 мм и защитным слоем толщиной 4 мм

Температура наружного воздуха, °С

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

0,21

0,31

0,41

0,31

0,46

0,61

0,51

0,77

1,02

6,77

1,15

1,54

1,02

1,53

2,05

-10

0,26

0,36

0,46

0,38

0,54

0,69

0,64

0,9

1,15

0,96

1,34

1,73

1,28

1,79

2,3

-20

0,31

0,41

0,51

0,46

0,61

0,77

0,77

1,02

1,28

1,15

1,54

1,92

1,53

2,05

2,56

-30

0,36

0,46

0,56

0,54

0,69

0,84

0,9

1,15

1,41

1,34

1,73

2,11

1,79

2,3

2,82

-40

0,41

0,51

0,61

0,61

0,77

0,92

1,02

1,28

1,54

1,51

1,92

2,3

2,05

2,56

3,07

4.25. Удельный расход электроэнергии при электротермообработке бетона определяется по формуле

W = Pп?п + Pи?и, (11)

где W - расход электроэнергии, кВт · ч/м3;

?п и ?и - соответственно продолжительность подъема температуры и изотермического прогрева, ч.

Удельный расход электроэнергии при электротермообработке бетона монолитных конструкций можно ориентировочно принимать в пределах от 45 до 120 кВт · ч/м3 для конструкций с модулем соответственно от 3 до 15.

5. ВЫДЕРЖИВАНИЕ БЕТОНА СПОСОБОМ ТЕРМОСА

5.1. Способ термоса основан на принципе использования тепла, введенного в бетон до укладки его в опалубку, и тепла, выделяемого цементом в процессе твердения бетона, и является наиболее простым и, как правило, экономичным способом выдерживания бетона.

Общий запас тепла в бетоне должен соответствовать его потерям при остывании конструкции (при соответствующем утеплении) до набора бетоном заданной прочности.

5.2. Возможность применения термосного выдерживания бетона определяется массивностью бетонируемой конструкции, активностью и тепловыделением цемента, температурой уложенного бетона и температурой наружного воздуха, скоростью ветра и возможностью получения заданной прочности бетона в установленные сроки. Сочетание этих факторов устанавливает область применения способа термоса, за пределами которой либо невозможно обеспечить заданную проектом прочность бетона к моменту его распалубки или замерзания, либо другие методы выдерживания бетона окажутся более экономичными и эффективными.

Целесообразность применения способа термоса устанавливается теплотехническим и технико-экономическим расчетом.

5.3. Выдерживание бетона способом термоса наиболее целесообразно производить при бетонировании массивных конструкций с Mп до 8, а также в тех случаях, когда к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости, так как применение этого метода позволяет получать наиболее благоприятное термонапряженное состояние бетона в конструкциях.

Способ термоса рекомендуется использовать как элемент комбинированных способов зимнего бетонирования, например предварительным электроразогревом бетонной смеси перед укладкой ее в опалубку с применением химических добавок-ускорителей и противоморозных, а также в отдельных случаях целесообразно сочетать термос с электрообогревом конструкций (табл. 14). Комбинированные способы с использованием термоса в этом случае могут применяться для выдерживания бетона в конструкциях с Mп до 12.


Таблица 14

Рекомендации по применению способа термоса и комбинированных способов зимнего бетонирования в зависимости от массивности конструкции и температуры наружного воздуха

Наименование конструкции

Mп

tн.в, °С

При укладке бетонной смеси

с температурой tб.н до 25 - 30 °С

предварительно разогретой до tб.н = 50 °С

способ выдерживания бетона

цемент

марка цемента

способ выдерживания

цемент

марка цемента

Массивные фундаменты, гидротехнические сооружения

До 2

До -20

Термос

Шлакопортландцемент

300 - 400

Термос с укладкой разогретой бетонной смеси в ядро конструкции

Шлакопортландцемент

300 - 400

Портландцемент

300

Портландцемент

300

То же

От -21 до -40

Термос с противоморозными добавками

Портландцемент

400

То же

Шлакопортландцемент

400 - 500

Шлакопортландцемент

500

Портландцемент

400

Фундаменты зданий и технологического оборудования, плиты и стены толщиной 40 - 50 см, балки высотой 90 см

3 - 5

До -20

Термос, термос с добавками - ускорителями твердения

Портландцемент

400

Термос

Шлакопортландцемент

400

Шлакопортландцемент

500

Портландцемент

300

То же

От -21 до -40

Термос с противоморозными добавками

Портландцемент

500 - 600

Термос с добавками - ускорителями твердения

Портландцемент

500

Фундаменты под колонны и оборудование, колонны сечением 50 - 70 см и балки высотой 50 - 70 см, стены и плиты толщиной 30 - 40 см

6 - 8

До -20

Термос с добавками - ускорителями твердения или с противоморозными добавками

То же

500 - 600

То же

Шлакопортландцемент

Портландцемент

400 - 500

То же

От -21 до -40

Термос в сочетании с греющей опалубкой

Термос с добавками - ускорителями твердения нитритом натрия

Портландцемент

400 - 600

Рамные конструкции, колонны сечением 30 - 40 см, плиты и стены толщиной 20 - 25 см, балки высотой 30 - 40 см, покрытие дорог

8 - 12

До -20

Термос с противоморозными добавками или греющая опалубка с термосным выдерживанием

Портландцемент

500 - 600

Термос с добавками - ускорителями твердения и нитритом натрия

Портландцемент

500 - 600

То же

8 - 12

От -21 до -40

Не рекомендуется

-

-

Термос в сочетании с греющей опалубкой

Портландцемент

500 - 600

______________

1 Термическое сопротивление опалубки должно обеспечивать принятые расчетные температуры твердения бетона, исходя из которых назначается количество противоморозной добавки.


5.4. При подготовке технической документации к производству работ в зимнее время расчетные месячные температуры наружного воздуха (tн.в) и скорость ветра следует принимать по прил. 1 или по главе СНиП II-А.6-72 «Строительная климатология и геофизика».

Наружный слой тепловой изоляции опалубки или засыпки должен выполняться из непродуваемого, водоотталкивающего материала. Конструкция опалубки должна исключать возможность образования продуваемых ветром зазоров между опалубкой и покровным слоем.

Температурный режим и прочность бетона в конструкции определяются по контрольной точке, расположенной на глубине 50 мм в центре охлаждаемой поверхности бетона.

5.5. При решении вопроса о сроках снятия опалубки или тепловой защиты бетонируемых конструкций необходимо руководствоваться указаниями пп. 1.7 - 1.9 настоящего Руководства. Кроме того, при температурах наружного воздуха минус 20 °С и ниже необходимо выдерживать бетон в опалубке вплоть до появления в контрольной точке соответствующих отрицательных температур (п. 1.10), несмотря на получение к моменту остывания до 5 °С заданной прочности. После снижения температуры бетона до 5 °С дальнейшее выдерживание бетона рекомендуется производить либо в этой же, отодвинутой от бетона опалубке, либо под непродуваемым теплоизолирующим покрытием, например, брезентом. В обоих случаях должна быть исключена возможность непосредственного контакта поверхности бетона с окружающей средой (продуваемые щели, неплотности и т.п.).

5.6. Для приготовления бетонных смесей при выдерживании конструкций способом термоса рекомендуется применять цементы согласно указаниям п. 2.1 и табл. 14 настоящего Руководства.

5.7. При производстве работ способом термоса для ускорения твердения бетона особенно при низких положительных температурах наружного воздуха в соответствии с «Руководством по применению химических добавок к бетону» (М., Стройиздат, 1975) рекомендуется применять следующие добавки - ускорители твердения в количестве 0,5 - 2 % массы вяжущего: хлорид кальция (ХК), нитрат кальция (НК), нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат хлорида кальция (ННХК), нитрит натрия (НН) и сочетание последнего с хлоридом натрия (ХН) или хлоридом кальция (ХК); пластифицирующие добавки - СДБ, ССБ и др. в количестве 0,1 - 0,3 %, а также: воздухововлекающие добавки СНВ, СПД и др. в количестве 0,01 - 0,025 % массы вяжущего.

При применении портландцементов марки ниже 400 и шлакопортландцементов в случае бетонирования неармированных конструкций или армированных конструктивной арматурой добавка хлористых солей может быть увеличена до 3 %.

5.8. С целью обеспечения условий термосного твердения бетона при отрицательных температурах в бетонную смесь рекомендуется вводить противоморозные добавки, снижающие температуру замерзания жидкой фазы: хлорид кальция и хлорид натрия (ХК + ХН), нитрит натрия (НН) и нитрат натрия (НН) и др. в количестве, указанном в табл. 15.

Таблица 15

Температура твердения бетона, °С

Количество безводной соли, % массы цемента

хлористый натрий + хлористый кальций (ХН + ХК)1

нитрит натрия (НН1), нитрат натрия (НН1)

нитрит-нитрат хлорида кальция (ННХК)

От 0 до -5

2 + 1

4

3

От -6 до -10

3,5 + 1,5

6

6.

От -11 до -15

3 + 4,5

8

9

______________

1 Для неармированного бетона.

Перечисленные добавки должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов.

Допускаемые области применения добавок приведены в разд. 6 (табл. 32).

Оптимальное количество добавки (в указанных пределах) уточняется строительной лабораторией.

5.9. При зимнем бетонировании водоцементное отношение следует снижать до минимально возможного, и оно не должно превышать величин, приведенных в табл. 16.

Таблица 16

Зависимость между проектной маркой бетона, маркой цемента и водоцементным отношением

Проектная марка бетона

Водоцементное отношение при марке цемента

300

400

500

М150

0,65

-

-

М200

0,55

0,65

-

М300

0,38

0,45

0,5

М400

-

0,38

0,4

М500

-

-

0,38

5.10. Для ускорения твердения бетона в начальные сроки при термосном его выдерживании расход воды в бетонной смеси должен быть минимальным. Для обеспечения требуемой удобоукладываемости смеси в нее при приготовлении следует вводить пластифицирующие добавки.

При введении пластификаторов и воздухововлекающих ПАВ расход воды и соответственно цемента в бетонной смеси уменьшается примерно на 10 %, а при использовании суперпластификаторов - до 20 %.

Таблица 17

Портландцемент марки 400, конечная прочность 40 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М200

226

0,073

0,15

0,228

0,304

0,36

0,038

0,081

0,114

0,137

0,183

6

5

5

5

5

5

5

5

5

5

72

63

60

59

58

59

46

41

39

38

400

0,043

0,098

0,155

0,197

0,24

0,028

0,048

0,078

0,103

0,12

6,5

6

5

5

5

6

5

5

5

5

74

63

59

57

55

56

44

38

35

33

М300

300

0,052

0,115

0,181

0,242

0,302

0,029

0,069

0,095

0,121

0,146

6

5

5

5

5

5

5

5

5

5

74

62

57

55

55

58

45

39

37

35

500

0,04

0,087

0,129

0,183

0,206

0,026

0,051

0,0778

0,095

0,112

7

7

5

5

5

6

5

8

5

5

68

64

59

57

55

56

43

37

34

32

4

М200

226

0,138

0,242

0,35

0,405

0,56

0,078

0,124

0,161

0,198

0,233

5

5

5

5

5

6

5

5

5

5

59

54

52

51

50

46

37

35

34

32,5

400

0,09

0,172

0,241

0,309

0,366

0,06

0,102

0,121

0,149

0,176

5

5

5

5

5

8

5

5

5

5

56

52

50,5

49

48

44

35

32

31

30

М300

300

0,104

0,206

0,284

0,378

0,466

0,071

0,106

0,138

0,183

0,198

5

5

5

5

5

8

5

5

5

5

58

53

51

50

49

45

36

33,5

32

31

500

0,081

0,206

0,204

0,258

0,318

0,43

0,083

0,112

0,129

0,155

6

5

5

5

5

5

5

10

5

5

55

51

50

48

47

43

35

31,5

30,5

29

10

М200

226

0,346

0,62

0,815

1,01

1,24

0,191

0,287

0,344

0,405

0,474

5

7

5

5

6

5

5

5

5

5

53

49

47,5

47

46,5

36

29

28

27

26

400

0,249

0,413

0,557

0,705

0,86

0,155

0,221

0,273

0,305

0,344

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

51

47

45

44

43

33

26,5

25,5

24,5

23,5

М300

300

0,288

0,48

0,645

0,84

1,02

0,163

0,232

0,292

0,354

0,404

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

52

48

46

45

44

34

28

26

25,5

25

500

0,215

0,358

0,495

0,67

0,8

0,132

0,21

0,253

0,266

0,31

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

50

46

44

43

42

32

25

24,5

24

23

Таблица 17а

Портландцемент марки 400, конечная прочность 70 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М200

226

0,192

0,344

0,48

0,618

0,72

0,109

0,198

0,258

0,318

0,378

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

180

158

150

148

143

139

120

111

106

106

400

0,12

0,206

0,275

0,353

0,412

0,086

0,122

0,147

0,176

0,206

5

5

5

5

5

8

5

5

5

5

161

135

124

120

116

126

98

80

74

68

М300

300

0,152

0,258

,344

0,455

0,55

0,088

0,146

0,198

0,215

0,249

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

167

144

135

132

129

132

102

95

79

74

500

0,103

0,184

0,223

0,318

0,397

0,07

0,103

0,129

0,155

0,181

5

5

5

5

5

5

5

2

5

5

153

127

117

114

111

124

92

77

70

66

4

М200

226

0,37

0,617

0,81

1

1,18

0,197

0,27

0,336

0,404

0,482

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

152

139

130

126

123

100

80

73

71

71

400

0,252

0,353

0,452

0,55

0,653

0,138

0,184

0,232

0,293

0,31

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

132

110

100

96

94

84

67

63

61

56

М300

300

0,294

0,438

0,575

0,73

0,86

0,181

0,206

0,282

0,344

0,37

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

138

125

117

114

113

90

73

67

65

61

500

0,198

0,284

0,361

0,446

0,525

0,119

0,161

0,189

0,232

0,262

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

117

98

91

88

87

82

63

57

55

52

10

М200

226

0,875

1,48

1,91

2,49

2,72

0,432

0,6

0,755

0,87

1,04

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

136

125

122

119

117

84

74

64

60

59

400

0,603

0,86

1,11

1,14

1,53

0,31

0,43

0,517

0,593

0,69

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

110

100

95

93

91

71

58

52

50

49

М300

300

0,735

1,09

1,4

1,7

2,02

0,388

0,5

0,62

0,73

0,81

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

128

113

109

107

104

77

64

58

56

55

500

0,507

0,69

0,86

1,03

1,2

0,284

0,37

0,42

0,49

0,557

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

106

94

88

85

83

62

52

46

45

44

Таблица 17б

Портландцемент марки 400, конечная прочность 100 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М200

226

0,73

1,02

1,43

1,73

2,04

0,28

0,48

0,58

0,69

0,77

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

599

497

474

450

439

334

282

258

238

235

400

0,36

0,48

0,64

0,73

0,83

0,22

0,36

0,46

0,56

0,63

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

398

332

320

294

287

284

212

195

180

174

М300

300

0,55

0,75

0,9

1,14

1,29

0,24

0,41

0,49

0,58

0,67

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

451

378

367

355

347

306

257

237

216

210

500

0,25

0,38

0,54

0,63

0,73

0,19

0,32

0,42

0,48

0,55

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

338

293

276

265

258

256

198

178

170

165

4

М200

226

1,46

1,95

2,31

2,75

3,2

0,65

0,76

1

1,18

1,38

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

576

465

410

395

388

290

242

230

228

220

400

0,69

1,09

1,44

1,84

2,1

0,55

0,66

0,81

0,99

1,19

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

372

328

312

294

290

228

190

178

173

158

М300

300

0,89

1,36

1,73

2,06

2,45

0,59

0,68

0,88

1,06

1,26

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

425

372

358

350

340

280

216

196

190

186

500

0,59

0,85

1,13

1,36

1,69

0,54

0,63

0,78

0,94

1,12

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

317

275

266

260

252

220

178

164

159

150

10

М200

226

-

-

-

-

-

2,58

3,1

3,52

4,16

4,8

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

320

260

240

230

220

400

-

-

-

-

-

1,18

1,68

1,81

2,2

2,58

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

235

190

175

165

160

М300

300

-

-

-

-

-

1,89

2,24

2,62

3,15

3,53

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

270

210

194

183

179

500

-

-

-

-

-

1,05

1,48

1,7

2,1

2,45

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

214

177

165

155

147

Таблица 18

Портландцемент марки 500, конечная прочность 40 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М400

450

0,04

0,076

0,112

0,146

0,163

0,023

0,046

0,065

0,082

0,097

5

5

7

5

5

5

5

5

5

5

71

58

54

52

50

65

43

35

31

28

4

М400

450

0,09

-

0,168

0,213

0,232

0,043

0,061

0,085

0,115

0,124

6

-

5

5

5

5

5

5

5

5

50

-

43

42

40

43

35

30

27

25

6

М400

450

-

0,169

0,228

0,281

0,302

0,066

0,095

0,119

0,137

0,171

-

5

5

5

5

5

5

5

5

5

-

42

38

36

35

33

26

24

22

20

10

М400

450

0,179

0,292

0,344

0,43

0,507

0,106

0,158

0,185

0,222

0,253

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

42

37

34

32

30

26

23

21

20

18

Таблица 18а

Портландцемент марки 500, конечная прочность 70 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М400

450

0,083

0,136

0,181

0,229

0,266

0,056

0,092

0,106

0,131

0,159

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

137

109

99

94

88

120

88

75

73

70

4

М400

450

0,163

0,223

0,282

0,357

0,43

0,095

0,13

0,172

0,206

0,232

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

97

82

75

73

71

69

59

52

51

48

6

М400

450

0,258

0,326

0,422

0,498

0,567

0,155

0,189

0,241

0,289

0,327

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

93

78

73

70

67

61

53

47

45

42

10

М400

450

0,395

0,527

0,689

0,816

0,937

0,256

0,328

0,387

0,46

0,525

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

84

72

68

67

64

58

48

44

42

41

Таблица 18б

Портландцемент марки 500, конечная прочность 100 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М400

450

0,238

0,361

0,49

0,535

0,62

0,17

0,218

0,24

0,304

0,844

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

350

266

250

241

226

210

190

180

175

170

4

М400

450

0,5

0,635

0,765

0,86

0,939

0,304

0,42

0,448

0,52

0,605

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

280

230

215

210

195

184

161

152

142

138

6

М400

450

0,7

0,925

1,12

1,32

1,52

0,555

0,645

0,765

0,85

0,95

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

265

215

205

200

190

176

156

147

138

135

10

М400

450

0,895

1,4

1,8

2,2

2,58

0,689

0,9

1,14

1,35

1,54

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

250

200

196

190

180

167

154

143

134

130

Таблица 19

Шлакопортландцемент марки 400, конечная прочность 40 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М300

390

0,0945

0,206

0,274

0,326

0,404

0,94

0,091

0,116

0,151

0,18

5

13

5

5

5

13

5

5

5

5

129

68

98

94

93

46

66

59

55

53

4

М300

390

0,17

0,36

0,43

0,53

0,624

-

0,14

0,19

0,215

0,24

8

6

5

5

5

-

5

5

5

5

109

82

82

77

75

-

51

45

42

38

6

М300

390

0,33

-

0,516

0,697

0,89

0,21

0,2

0,26

0,31

0,361

5

-

5

5

5

11

5

5

5

5

104

-

75

73

70

37

45

42

39

38

10

М300

390

-

-

-

-

-

0,342

0,336

0,414

0,499

0,57

-

-

-

-

-

6

5

5

5

5

-

-

-

-

-

40

43

39

38

36

Таблица 19а

Шлакопортландцемент марки 400, конечная прочность 70 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М300

390

0,24

0,38

0,472

0,618

0,722

0,13

0,196

0,23

0,284

0,315

5

7

5

5

5

15

17

5

5

5

269

200

211

204

198

186

97

123

116

106

4

М300

390

0,463

-

0,86

1

1,19

0,238

-

0,37

0,377

0,46

5

-

5

5

5

5

-

5

5

5

230

-

184

174

164

133

-

95

89

83

6

М300

390

0,68

0,995

1,3

1,55

1,8

0,43

-

0,52

0,63

0,68

5

8

5

5

5

5

-

5

5

5

210

165

177

168

166

130

-

88

81

79

10

М300

390

-

-

-

-

-

0,55

-

0,84

0,96

1,12

-

-

-

-

-

5

-

5

5

5

-

-

-

-

-

115

-

82

77

73

Таблица 19б

Шлакопортландцемент марки 400, конечная прочность 100 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М300

390

0,679

0,85

1

1,29

1,55

0,236

0,284

0,449

0,516

0,62

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

568

505

461

441

440

400

290

280

275

219

4

М300

390

1,21

1,62

2,04

2,37

2,53

0,567

0,79

1,03

1,2

1,44

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

553

480

430

404

391

320

258

250

249

238

6

М300

390

1,84

2,4

2,99

3,48

3,99

0,84

1,28

1,56

1,95

2,15

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

548

444

414

391

377

290

272

256

264

256

10

М300

390

-

-

-

-

-

1,45

2,16

2,66

3,08

3,5

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

285

285

263

254

252

5.11. При расчете термосного выдерживания бетона необходимо решить одну из двух задач: определение продолжительности остывания бетона и величины набранной им за это время прочности при заданном термическом сопротивлении термоограждающих конструкций или определение величины термического сопротивления термоограждающей конструкции, требуемой для достижения бетоном заданной прочности в установленные сроки.

5.12. Расчет термосного выдерживания бетона следует производить по табл. 17 - 19, при составлении которых приняты оптимальные значения термического сопротивления опалубки и начальной температуры бетонной смеси*. Приведенные в таблицах параметры позволяют к моменту достижения заданной прочности бетона получить разность температур бетона и наружного воздуха, допускающую распалубливание конструкции.

______________

* В табл. 17 - 19 для каждого расхода цемента приведены значения трех параметров: верхняя строка - термическое сопротивление опалубки, м2 · °С/Вт; средняя строка - температура окончания выдерживания бетона, °С; нижняя строка - время выдерживания, ч.

В случаях когда исходные параметры бетонирования существенно отличаются от приведенных в табл. 17 - 19, допускается выполнять ориентировочный расчет продолжительности остывания бетона в конструкциях с Mп от 3** до 8 по формуле (12) (Б.Г. Скрамтаева), которая дает наилучшую сходимость с фактической продолжительностью остывания при Mп от 4 до 6:

(12)

где Cб - удельная теплоемкость бетона, принимается равной 1,05 кДж/(кг · °С);

?б - плотность бетона, кг/м3;

Э - тепловыделение цемента, кДж/кг, за время твердения бетона принимается по табл. 20;

tн.в - температура наружного воздуха; принимается средняя за время остывания бетона, град;

tб.к - температура бетона к концу остывания; для бетонов без противоморозных добавок рекомендуется принимать не ниже 5 °С;

Ц - расход цемента в бетоне, кг/м3;

K - коэффициент теплопередачи опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, Вт/(м2 · °С), определяется по формуле (13) или по табл. 21;

tб.н - начальная температура бетона после укладки, °С;

tб.ср - средняя температура за время остывания бетона, °С; определяется по формуле (7) или приближенно может быть принята равной: (tб.н + 5) : 2 для конструкций с Mп ? 4; tб.н : 2 при Mп от 5 до 8; tб.н : 3 при Mп от 9 до 12.

__________________

** Для конструкций с Mп до 3 режим термосного выдерживания рассчитывается по методу проф. В.С. Лукьянова (см. «Руководство по зимнему бетонированию с применением метода термоса». М., Стройиздат, 1975).

Таблица 20

Тепловыделение цементов (Э) различных видов и марок в зависимости от температуры твердения и времени твердения

Вид и марка цемента

Температура, °С

Тепловыделение цементов, кДж/кг, при времени их твердения, сут

0,25

0,5

1

2

3

7

14

28

Портландцемент 300

5

-

-

25

58

84

167

209

230

10

8

25

42

84

126

188

230

272

20

25

42

75

126

167

230

251

293

40

50

84

147

188

230

251

293

-

60

83

147

188

230

272

298

-

-

Портландцемент 400

5

-

-

29

63

109

188

209

251

10

12

25

50

105

146

209

251

293

20

42

67

105

167

209

272

314

335

40

84

134

188

230

272

314

335

-

60

130

188

230

272

314

335

-

-

Портландцемент 500, 600

5

12

25

42

89

125

188

230

272

10

25

42

63

105

167

209

393

314

20

42

84

125

188

251

292

335

377

40

105

167

209

272

293

356

377

-

60

188

230

272

314

356

377

-

-

Портландцемент быстротвердеющий 600

5

25

33

50

105

147

209

251

314

10

33

50

75

125

167

372

335

377

20

63

105

147

209

293

335

377

419

40

117

188

230

293

335

377

419

-

60

209

251

293

335

377

419

-

-

Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент 300

5

-

12

25

42

63

126

167

188

10

-

25

33

63

105

167

209

230

20

-

33

62

125

147

209

251

272

40

42

75

117

167

209

251

272

-

60

63

105

147

209

230

272

-

-

Таблица 21

Коэффициенты теплопередачи опалубок и укрытий неопалубленной поверхности бетона различной конструкции

Тип опалубки

Конструкция опалубки

Материал опалубки

Толщина слоя, мм

Коэффициент K, Вт/(м2 · °С), при скорости ветра, м/с

0

5

15

I

Доска

25

2,44

5,2

5,98

II

Доска

40

2,03

3,6

3,94

III

Доска

25

1,8

3

3,25

Толь

-

Доска

25

IV

Доска

25

0,67

0,8

0,82

Пенопласт

30

Фанера

4

V

Доска

25

0,87

1,07

1,1

Толь

-

Вата минеральная

50

Фанера

4

VI

Металл

3

1,02

1,27

1,33

Вата минеральная

50

Фанера

4

VII

Фанера

10

2,44

5,1

5,8

Асбест

4

Фанера

10

VIII

Толь

-

0,74

0,89

0,9

Опилки

100

IX

Толь

-

1,27

1,77

1,87

Шлак

150

X

Толь

-

1,01

1,31

1,37

Вата минеральная

50

Для повышения точности расчета по формуле (12) рекомендуется продолжительность остывания определять в несколько этапов, принимая остывание бетона на каждом этапе примерно на 5 °С, при неизменных величинах K и tн.в (например, от 20 до 15 °С, от 15 до 10 °С и т.д.).

При расчете термосного выдерживания бетонов из предварительно разогретых смесей расчет в несколько этапов является обязательным. При этом необходимо тепловыделение цемента определять согласно прил. 2.

5.13. Коэффициент теплопередачи опалубки или утеплителя укрытия неопалубленных поверхностей определяется по формуле

(13)

где ?i - коэффициент теплопроводности материала каждого слоя ограждения, Вт/(м2 · °С), принимается по табл. 22;

? - коэффициент теплопередачи у наружной поверхности ограждения, Вт/(м2 · °С);

?i - толщина каждого слоя ограждения, м.

В зависимости от скорости ветра ? имеет значения:

Скорость ветра, м/с

?, Вт/(м2 · °С)

Скорость ветра, м/с

?, Вт/(м2 · °С)

0

3,77

5

26,56

1

3,88

10

33,18

3

14,96

15

43,15

Если коэффициенты теплопередачи бетона в окружающую среду через ограждения с разным утеплением (например, через деревянную опалубку или неопалубленную поверхность, укрытую толем и минераловатными матами) существенно различаются между собой, можно суммировать теплопотери через все поверхности или пользоваться приведенным коэффициентом теплопередачи

(14)

где K1, K2, ..., Kn - коэффициенты теплопередачи через разные поверхности конструкции, Вт/(м2 · °С);

F1, F2, ..., Fn - площади соответствующих поверхностей, м2.

Таблица 22

Величины теплофизических характеристик строительных и теплоизоляционных материалов

№ п.п.

Материал

Объемная масса в сухом состоянии, кг/м3

Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии ?0, Вт/(м · °С)

Расчетная величина коэффициента теплопроводности ?0, Вт/(м · °С)

Удельная теплоемкость в сухом состоянии C, кДж/(кг · °С)

Стоимость, руб/м3

Оборачиваемость утеплителя

1

Железобетон (Wб = 3 %)

2500

1,68

2,03

0,84

-

-

2

Бетон на гравии или щебне из природного камня (Wб = 3 %)

2400

1,56

1,86

0,84

-

-

3

Шлакобетон на топливных (котельных) шлаках и бетон на аглопорите (Wб = 8 %)

1800

0,7

0,93

0,84

-

-

4

То же

800

0,23

0,35

0,84

-

-

5

Шлакобетон на доменных гранулированных шлаках

1800

0,58

0,81

0,84

-

-

6

То же

1000

0,29

0,41

0,84

-

-

7

Керамзитобетон (Wб = 10 %)

1600

0,52

0,75

0,84

-

-

8

То же

600

0,16

0,23

0,84

-

-

9

Шлак

600

0,14

0,29

-

7

-

800

0,17

0,34

-

7,5

-

10

Бетон на вулканическом шлаке (Wб = 10 %)

1200

0,32

0,45

0,97

-

-

11

То же

800

0,2

0,29

0,97

-

-

12

Вата минеральная (Wб = 5 %)

100

0,04

0,49

0,76

9,3

-

13

То же

150

0,049

0,055

0,76

-

-

14

Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом связующем (Wб = 5 %)

100

0,046

0,052

0,76

24,3

5 (10)

15

То же

175

0,051

0,06

0,76

26

5 (10)

16

Плиты мягкие и полужесткие минераловатные на битумном связующем (Wб = 5 %)

100

0,046

0,052

0,92

15

5 (10)

17

То же

200

0,058

0,067

0,92

31

5 (10)

18

»

300

0,069

0,081

0,92

29,5

5 (10)

19

Маты минераловатные прошивные (МРТУ 7-19-68)

100

0,044

0,048

0,76

33,9

5 (10)

20

То же

200

0,053

0,06

0,76

35,2

5 (10)

21

Маты минераловатные рулонированные, на синтетическом связующем ТУ 36-917-67 ММСС СССР (Wб = 5 %)

50

0,039

0,046

0,75

-

-

22

То же

75

0,043

0,049

0,76

-

-

23

Маты и полосы из стеклянного волокна (Wб = 5 %)

175

0,049

0,056

0,84

-

-

24

Хвойные породы (поперек волокон) (Wб = 20 %)

50

0,093

0,17

2,52

30 - 40

-

25

Лиственные породы (поперек волокон)

700

0,104

0,23

2,52

-

-

26

Фанера клееная (Wб = 13 %)

600

0,116

0,17

2,52

178

-

27

Плиты древесноволокнистые и древесностружечные (Wб = 12 %)

1000

0,15

0,29

2,1

-

-

28

То же

600

0,104

0,16

2,1

-

-

29

»

400

0,081

0,14

2,1

-

-

30

»

200

0,058

0,08

2,1

-

-

31

Опилки

250

0,069

0,24

-

2,91

2

32

Оргалит

300

0,064

0,16

-

-

-

33

Пенопласт плиточный (Wб = 10 %)

200

0,049

0,147

-

-

-

34

То же (Wб = 10 %)

100

0,041

0,043

1,34

41,2

10 (20)

35

То же (Wб = 5 %)

150

0,46

0,49

1,34

52,1

10 (20)

36

То же (Wб = 5 %)

200

0,58

0,6

1,34

55,1

10 (20)

37

Мипора (Wб = 30 %)

15

0,041

0,052

1,34

-

-

38

Пенопласт плиточный ПХВ-1 (Wб = 10 %)

100

0,046

0,05

1,26

-

-

39

То же

125

0,058

0,062

1,26

-

-

40

Пенопласт плиточный (Wб = 10 %)

75

0,041

0,044

1,26

-

-

41

То же

125

0,046

0,05

1,26

-

-

42

Картон строительный многослойный «Эпсонит»

650

0,12

0,17

1,34

-

-

43

Рубероид, пергамин кровельный, толь кровельный

600

0,17

0,17

1,47

0,12

2 (5)

44

Сталь

7600

52

-

-

-

-

45

Снег рыхлый, сухой

300

0,29

-

2,1

-

-

Примечания: 1. Wб - влажность материала, соответствующая нормативным и влажностным условиям эксплуатации.

2. Стоимость рубероида, пергамина, толя, руб/м2.

3. Оборачиваемость, приведенная в скобке, дана для утеплителя, закрепленного в опалубочных щитах.

Величина коэффициента теплопередачи наиболее часто применяемых конструкций опалубки и укрытий неопалубленной поверхности бетона приведена в табл. 21.

5.14. Прочность бетона за период остывания ? при tб.ср определяется согласно указаниям, изложенным в п. 5.19, или по графикам рис. 2 и должна быть не менее установленной проектом производства работ. Если прочность окажется ниже требуемой, то следует увеличить продолжительность остывания до набора бетоном заданной прочности за счет снижения величины K и повышения tб.н.

Пример подбора конструкции опалубки при термосном остывании бетона дан в прил. 3.

5.15. При расчете длительности остывания бетона коэффициент теплоограждения укрытия поверхностей без опалубки рекомендуется принимать равным термическому сопротивлению опалубки и изоляции.

Угловые выступающие части, металлические закладные детали и другие элементы, остывающие быстрее основной части конструкций, необходимо утеплять дополнительно для обеспечения одинаковых условий остывания всей конструкции. Термическое сопротивление тепловой изоляции этих элементов должно быть в 2 раза выше, чем термическое сопротивление опалубки с изоляцией.

5.16. Термическое сопротивление опалубки и время выдерживания бетона до приобретения требуемой прочности рекомендуется определять по табл. 17 и 18.

Табличный метод расчета позволяет решать задачу термосного выдерживания бетона М200, М300 и М400 на портландцементах марок 400 и 500, а также бетона марки М300 на шлакопортландцементе марки 400 для конструкций с 2 ? Mп ? 10.

Расчет выдерживания бетона основан на использовании таблиц основных параметров (табл. 17, 18), а также номограммы на рис. 5. В таблицах основных параметров для каждого сочетания модуля поверхности, расхода цемента, начальной температуры бетона и температуры среды даны значения трех параметров, расположенных по вертикали один под другим. Верхнее - полное термосопротивление опалубки, среднее - температура окончания выдерживания бетона, нижнее - время выдерживания. В ряде случаев для получения 40 и 70 % от R28 для одной и той же температуры среды дается ряд таких комплексов.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 5. Номограмма для определения термического сопротивления опалубки в зависимости от скорости ветра и термических сопротивлений слоев опалубки

5.17. Таблицы 17 и 18 получены расчетным путем для тел классической формы (неограниченный цилиндр, неограниченная пластина, шар).

Геометрия конструкции в таблицах в явном виде не фигурирует, а учитывается при подсчете модуля поверхности.

5.18. Полное термосопротивление опалубки (Rт) складывается из термосопротивления собственно опалубки (Rоп), термосопротивления слоев тепловой изоляции и сопротивления теплоотдаче на границе опалубка - внешняя среда (Rв.н):

(15)

где Riиз - термосопротивление i-го слоя изоляции определяется по формуле

Riиз = ?i/?i, (15а)

где ?i и ?i - соответственно толщина и коэффициент теплопроводности i-го слоя изоляции. В качестве слоя изоляции может рассматриваться замкнутая воздушная прослойка. Величина термосопротивления воздушной прослойки в среднем для толщин от 0,01 до 0,05 м составит от 0,12 до 0,165 м2 град/Вт.

Для поверхностей бетонируемой конструкции, примыкающих к углам и ребрам на расстоянии до 1 м (для конструкций с наименьшим размером более 5 м - на расстоянии до 2 м), толщина тепловой изоляции удваивается по сравнению с ее расчетным значением, полученным для основной поверхности.

5.19. При назначении температурного режима выдерживания бетона по способу термоса с целью получения заданной прочности в требуемые сроки следует руководствоваться данными табл. 23 - 27, устанавливающими прочность бетона на цементах различных видов и марок в зависимости от температуры бетона (в пределах от 0 до 60 °С) и продолжительности твердения.

Таблица 23

Нарастание прочности бетона марок М200 - М300 на портландцементе марки 400 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Средняя температура твердения бетона, °С

0

5

10

20

30

40

50

60

1/2

-

4

5

12

17

28

38

50

1

-

9

12

23

35

45

55

63

2

-

19

25

40

55

65

75

80

3

-

27

37

50

65

77

85

-

5

-

38

50

65

78

90

-

-

7

35

48

58

75

87

98

-

-

14

50

62

72

87

100

-

-

-

28

65

77

85

100

-

-

-

-

Таблица 24

Нарастание прочности бетона марки М200 на портландцементе марки 300 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

50

60

1/2

-

2

5

8

15

20

-

-

1

-

6

10

18

27

36

45

52

2

-

12

18

30

43

55

65

72

3

-

20

25

40

52

65

75

-

5

-

30

40

55

65

78

-

-

7

-

38

48

64

74

85

-

-

14

40

52

64

80

90

100

-

-

28

55

68

80

100

-

-

-

-

Таблица 25

Нарастание прочности бетона марки М400 на портландцементе марки 500 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

50

60

1

-

12

18

28

40

55

65

70

2

-

22

32

50

63

75

85

90

3

-

32

45

60

74

85

92

98

5

32

45

58

74

85

96

-

-

7

40

55

66

82

92

100

-

-

14

57

70

80

92

100

-

-

-

28

70

90

90

100

-

-

-

-

Таблица 26

Нарастание прочности бетона марок М200 - М300 на шлакопортландцементе марки 400 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

50

60

1/2

-

2

4

7

20

25

32

42

1

-

10

16

30

40

50

65

2

-

12

18

30

40

60

75

90

3

-

18

25

40

55

70

90

-

5

-

27

35

55

65

85

-

-

7

-

34

43

65

70

92

-

-

14

35

50

60

80

96

100

-

-

28

45

65

80

100

-

-

-

-

Таблица 27

Нарастание прочности бетона марки М500 на портландцементе марки 600 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

1

8

13

21

32

45

59

2

17

25

36

52

65

75

3

23

35

46

62

74

83

7

42

57

68

83

90

98

14

58

73

82

94

100

-

28

71

83

92

100

-

-

5.20. Таблицы нарастания прочности составлены для бетона с подвижностью, соответствующей осадке конуса бетонной смеси 1 - 3 см. При применении более подвижных смесей темп нарастания прочности замедляется на 10 - 20 %.

5.21. Учитывая, что интенсивность твердения бетона при различных температурах неодинакова, рекомендуется устанавливать среднюю температуру по отдельным интервалам остывания бетона. За максимальную продолжительность интервала следует принимать время, необходимое для изменения температуры бетона примерно на 5 °С (см. п. 5.12).

5.22. В случае применения портландцементов с содержанием C3A 8 % и более темп нарастания прочности увеличивается на 5 - 10 % (табл. 28).

Таблица 28

Нарастание прочности бетона марок М200 - М300 на портландцементе марки 400 Белгородского (содержание C3A 4 %) и Воскресенского заводов (C3A 8 %)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

А1

Б2

А1

Б2

А1

Б2

А1

Б2

А1

Б2

А1

Б2

1/2

2

2

4

4

6

6

10

14

15

25

25

30

1

5

6

9

12

12

14

22

28

41

48

53

55

2

10

14

18

24

26

30

40

48

53

63

70

70

3

18

22

25

32

35

40

50

60

69

75

85

90

5

28

35

38

46

50

55

65

70

81

85

98

98

7

37

43

48

53

56

60

75

80

91

95

100

102

14

51

59

67

72

72

70

87

92

104

105

-

-

28

70

75

84

85

93

93

100

100

-

-

-

-

___________________

1 Портландцемент Белгородского завода.

2 Портландцемент Воскресенского завода.

5.23. Для бетона на глиноземистом цементе оптимальной температурой твердения является 15 - 25 °С. Повышение температуры не ускоряет твердения в начальные сроки и приводит к снижению конечной прочности.

5.24. Нарастание прочности легкого бетона марки М200 на керамзитовом гравии и аглопоритовом щебне приведено в табл. 29. При температурах от 0 до 10 °С прочность легкого и тяжелого бетона растет примерно одинаково, а при температурах выше 20 °С нарастание прочности легкого бетона происходит более интенсивно.

Дальнейшее (после 28 сут) нарастание прочности легкого бетона продолжается более длительное время.

Таблица 29

Нарастание прочности легкого бетона марки М200 на портландцементе марки 400

Возраст бетона, сут

Средняя температура бетона в конструкции, °С

0

5

10

20

30

40

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

1

3

3

5

.6

10

10

25

24

50

48

61

61

2

9

11

14

13

24

26

50

50

63

65

75

76

3

18

20

23

24

37

40

63

62

73

75

85

86

7

35

37

48

45

58

53

80

80

91

91

97

97

28

65

67

79

73

83

82

100

100

-

-

-

-


5.25. Следует учитывать, что твердение бетона на морозе может продолжаться, однако темп его в большей степени зависит от температуры наружного воздуха (или окружающей среды) и прочности бетона до замерзания. Увеличение прочности бетона на морозе приведено в табл. 30.

Таблица 30

Нарастание прочности бетона при отрицательной температуре в зависимости от температуры и прочности бетона к моменту замораживания

Прочность бетона до замораживания, % R28

Прирост прочности бетона, %, за 28 сут пребывания при температуре, °С

0

-2

-3

-5

-10

-20

40 - 50

30 - 40

20

20

20

15

10

70 - 80

15

15

10 - 15

10 - 15

5 - 10

-

5.26. Для ускорения твердения бетона в его состав рекомендуется вводить добавки - ускорители твердения бетона:

сульфат натрия - СН* (ГОСТ 6318-77, ТУ 38-10742-78);

хлорид кальция - ХК (ГОСТ 450-77);

нитрат кальция - НК (ТУ 6-03-367-79);

нитрит-нитрат хлорида кальция - ННХК (ТУ 6-18-194-76).

______________

* Условное сокращенное название добавки.

Оптимальное количество добавок должно устанавливаться строительной лабораторией. При этом их количество не должно превышать от массы цемента: СН - 2 %; НК и ННХК - 4 %; ХК в бетоне армированных конструкций - 2 %, а в бетоне неармированных конструкций - 3 %.

Указанные добавки следует применять в соответствии с указаниями разд. 6 настоящего Руководства.

Коэффициенты увеличения прочности бетона на портландцементе и шлакопортландцементе для добавок ускорителей твердения приведены в табл. 31.

Таблица 31

Возраст бетона, сут

Коэффициент увеличения прочности бетона при температуре 0 - 20 °С

на портландцементе

на шлакопортландцементе

ХК, ННХК

СН

НК

ХК, ННХК

СН

НК

2

1,65

1,4

1,2

2

1,55

1,4

3

1,6

1,3

1,15

1,7

1,45

1,3

5

1,3

1,2

1,1

1,4

1,3

1,2

7

1,2

1,1

1,05

1,25

1,2

1,1

28

1,1

1,05

1

1,15

1,1

1,05

Примечания: 1. Приведенные коэффициенты для бетона с В/Ц = 0,35 - 0,55.

2. Приведенные коэффициенты должны быть уточнены экспериментальным путем для каждого конкретного состава бетона и конкретной добавки.

5.27. При бетонировании плитных конструкций на мерзлом основании следует руководствоваться общими требованиями глава СНиП III-15-76, положениями разд. 1 - 3 настоящего Руководства и дополнительными рекомендациями и правилами, вытекающими из специфики условий бетонирования:

а) при возведении таких конструкций рекомендуется применять метод термоса, сочетая его при необходимости с предварительным разогревом бетонной смеси, с форсированным разогревом уложенного бетона или с кратковременным поверхностным обогревом конструкции;

б) при наличии в мерзлом основании в пределах глубины протаивания неустойчивых при оттаивании грунтов следует устраивать подсыпку из талого песчаного грунта толщиной не менее максимальной глубины протаивания основания под бетонируемой конструкцией;

в) в качестве утеплителя рекомендуется применять специальные теплоизоляционные плиты и маты, помещенные во влагонепроницаемые чехлы и дополнительно насыпные теплоизоляционные материалы и рыхлый снег;

г) для кратковременного поверхностного электрообогрева конструкции с последующим термосным выдерживанием под слоем тепловой изоляции рекомендуется использовать гибкие греющие покрывала со слоем теплогидроизоляции.

5.28. Параметры выдерживания бетона в конструкции должны назначаться при проектировании производства работ по следующим исходным данным: ожидаемая температура (tг) и влажность (W) приповерхностного слоя грунта (до глубины 0,5 м), температура воздуха tв, состав бетона.

5.29. Основными тепловыми параметрами выдерживания являются: температура бетонной смеси после укладки (tб.н), длительность остывания конструкции до 0 °С (?ост), средняя температура бетона за этот период (tб.ср), требуемое термическое сопротивление тепловой изоляции (R), а также максимальная глубина протаивания (hпр) основания под забетонированной конструкцией.

5.30. Перечисленные в п. 5.29 параметры определены теплотехническим расчетом для конструкций типа плиты толщиной 0,15 - 0,30 м и представлены на рис. 6 - 11.

При этом принято:

прочность бетона 50 и 70 % R28;

весовая влажность грунта W 5 и 10 %;

температура грунта и воздуха от 5 до 30 °С;

бетон на портландцементе марки 400 с расходом 330 кг/м2.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 6. График для определения глубины протаивания (hпр) и термического сопротивления изоляции (Rиз) при бетонировании монолитной плиты на мерзлом песчаном основании с влажностью 5 % при наборе бетоном прочности до замерзания 50 % R28 (tб.н - начальная температура бетона)

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 7. Время остывания бетона до 0 °С (?ост) и средняя температура бетона (tб.ср) за это время в зависимости от начальной температуры бетона

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 8. График для определения параметров бетонирования монолитной плиты на мерзлом песчаном основании с влажностью 5 % при наборе бетоном прочности до замерзания 70 % R28 (tб.н - начальная температура бетона)

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 9. Время остывания бетона до 0 °С (?ост) и средняя температура бетона (tб.ср) за это время в зависимости от начальной температуры бетона

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 10. График для определения параметров бетонирования монолитной плиты на мерзлом песчаном основании с влажностью 10 % при наборе бетоном прочности до замерзания 50 % R28 (tб.н - начальная температура бетона после укладки)

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 11. Время остывания бетона до 0 °С (?ост) и средняя температура бетона (tб.ср) за это время в зависимости от начальной температуры бетона

5.31. Термическое сопротивление тепловой изоляции (R), обеспечивающей получение требуемой прочности бетона к моменту его замерзания, и максимальная глубина протаивания грунта под бетонируемой конструкцией (hпр) определяется по графикам рис. 6, 8, 10 для соответствующих заданных значений влажности грунта и требуемой прочности бетона следующим образом: на оси ординат находится точка, соответствующая заданному значению температуры грунта, и через нее восстанавливается перпендикуляр вправо и влево до пересечения с кривой, соответствующей заданному значению начальной температуры уложенного бетона tб.н; в правой части графика абсцисса точки пересечения равна требуемой величине термического сопротивления изоляции, а в левой - максимальной глубине протаивания грунта под бетонируемой конструкцией.

Найденная таким образом величина термического сопротивления R является искомой, когда начальная температура грунта отличается от температуры воздуха не более чем на 2 град. Когда это отличие более 2 град, необходимое термическое сопротивление тепловой изоляции (R?) рассчитывается по формуле

(16)

Пример расчета по графикам приведен в прил. 4.

6. ПРИМЕНЕНИЕ БЕТОНОВ С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ДОБАВКАМИ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

6.1. Введение противоморозных добавок обеспечивает сохранение жидкой фазы в бетоне и твердение его при отрицательных температурах.

Бетоны с противоморозными добавками применяются при возведении в зимних условиях монолитных бетонных и железобетонных конструкций, монолитных частей сборно-монолитных конструкций, замоноличивании стыков сборных конструкций.

6.2. В качестве противоморозных рекомендуется использовать следующие добавки:

поташ П1 (ГОСТ 10690-73*);

нитрит натрия НН (ГОСТ 19906-74, ТУ 38-10274-79);

нитрат кальция НК (ТУ 6-03-367-79) с мочевиной М (ГОСТ 2081-75*);

соединение нитрата кальция с мочевиной НКМ (ТУ 6-03-349-73);

нитрит-нитрат кальция ННК (ТУ 6-03-7-04-74) с мочевиной М;

хлорид кальция ХК (ГОСТ 450-77) с хлоридом натрия ХН (ГОСТ 13830-68; ТУ 6-12-26-69; ТУ 6-01-540-70);

хлорид кальция ХК с нитритом натрия НН;

нитрит-нитрат хлорида кальция ННХК (ТУ 6-18-194-76);

нитрит-нитрат хлорида кальция ННХК с мочевиной М.

______________

1 Условное сокращенное наименование добавки.

6.3. Противоморозные добавки, указанные в п. 6.2, рекомендуется вводить в состав конструкционных бетонов (марка М150 и более) на плотных и пористых заполнителях в соответствии с рекомендациями, приведенными табл. 32.

Таблица 32

Область применения бетонов с противоморозными добавками и ускорителями твердения (знак «плюс» означает «допускается», знак «плюс в скобках» означает «допускается введение только ускорителя твердения бетона», знак «минус» - «не допускается»)

Тип конструкций и условия их эксплуатации

Добавки

СН

ХК, ХК + ХН

НК, НКМ, НК + М, ННК + М

ХК + НН*

ННХК, ННХК + М

НН

П

1. Предварительно напряженные конструкции, кроме указанных в поз. 2, стыки (каналы) сборно-монолитных и сборных конструкций с напрягаемой арматурой

+

-

(+)

-

-

+

-

2. Предварительно напряженные конструкции, армированные сталью классов Ат-IV, Ат-V, Ат-VI, А-IV и А-V

+

-

-

-

-

-

-

3, Железобетонные конструкции с ненапрягаемой рабочей арматурой диаметром, мм:

а) более 5

+

(+)

+

+

+

+

+

б) 5 и менее

+

-

+

-

(+)

+

+

4. Железобетонные конструкции, а также стыки без напрягаемой арматуры сборно-монолитных и сборных конструкций, имеющие выпуски арматуры или закладные детали:

а) без специальной защиты стали

+

-

+

-

-

+

+

б) с цинковыми покрытиями по стали

-

-

-

-

-

+

-

в) с алюминиевыми покрытиями по стали

-

-

(+)

-

(+)

-

-

г) с комбинированными покрытиями (щелочестойкими лакокрасочными или другими по металлизационному подслою), также стыки без закладных деталей и расчетной арматуры

+

(+)

+

-

(+)

+

+

5. Сборно-монолитные конструкции из оконтуривающих блоков толщиной 30 см и более с монолитным ядром

+

-

+

+

+

+

+

6. Железобетонные конструкции, предназначенные для эксплуатации:

а) в неагрессивных газовых средах

+

(+)

+

+

+

+

+

б) в агрессивных газовых средах

+

-

+

(+)

(+)

+

+**

в) в неагрессивных и агрессивных водных средах, кроме указанных в поз. 6 «г»

+

+

+

+

+

+

+**

г) в агрессивных сульфатных водах и в растворах солей и едких щелочей при наличии испаряющих поверхностей

+

-

-

-

-

+

-

д) в зоне переменного уровня воды

+

-

+

-

-

+

-

е) в водных и газовых средах при относительной влажности более 60 % при наличии в заполнителе включений реакционноспособного кремнезема

-

-***

+

-

+

-

-

ж) в зонах действия блуждающих токов постоянного напряжения от посторонних источников

+

-

+

-

-

+

+

7. Железобетонные конструкции для электрифицированного транспорта и промышленных предприятий, потребляющих электрический ток постоянного напряжения

-

-

-

-

-

-

-

________________________

* При соотношении компонентов 1:1 по массе в расчете на сухое вещество.

** Допускается в сочетании с добавками, указанными в п. 6.6 «в» настоящего раздела.

*** Не допускается, за исключением ХК в бетонных конструкциях.

Примечания: 1. Возможность применения добавок по поз. 1 - 4 настоящей таблицы должна уточняться с учетом требований поз. 6, а по поз. 1 - 3 при наличии защитного покрытия по стали - с требованиями поз. 4.

2. Ограничения по применению бетонов с добавками по поз. 4 и поз. 6 «г», «е», а также для бетона с добавкой поташа по поз. 6 «д» настоящей таблицы распространяются и на бетонные конструкции.

3. По поз. 6 «б» настоящей таблицы в среде, содержащей хлор или хлористый водород, добавки, за исключением нитрита натрия, допускаются при наличии специального обоснования.

4. Показатели агрессивности среды устанавливаются по главе СНиП II-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии», наличие блуждающих токов постоянного напряжения от посторонних источников - по СН 65-76 «Инструкция по защите железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами» (М., Стройиздат, 1977), включения реакционноспособного кремнезема в заполнителях - по ГОСТ 8735-75 «Песок для строительных работ. Методы испытаний».

5. Конструкции, периодически увлажняющиеся водой, конденсатом или технологическими жидкостями, приравниваются к эксплуатируемым при относительной влажности воздуха более 60 %.

6. При изготовлении массивных конструкций следует предусматривать мероприятия, понижающие температуру внутренних слоев бетона и предотвращающие растрескивание конструкций..

7. Применению бетонов с противоморозными добавками на конкретных материалах должны предшествовать испытания:

а) на коррозионное воздействие на бетон добавок по методике, приведенной в прил. 5;

б) на образование высолов по методике, приведенной в прил. 6, если поверхности конструкции предназначены для последующей отделки (малярные и другие работы) или к ним предъявляются архитектурные требования;

в) влияния добавок на скорость твердения бетона, а также на другие свойства бетона в соответствии с требованиями проекта (прочность на растяжение при изгибе, морозостойкость, водопроницаемость и т.п.) по стандартным методикам.

6.4. Бетоны с противоморозными добавками допускается применять при условии обеспечения требований п. 1.5 настоящего Руководства.

6.5. Бетон с противоморозными добавками рекомендуется применять для конструкций с модулем поверхности Mп > 3, если он удовлетворяет требованиям проекта, и применение его экономически целесообразно по сравнению с выдерживанием по методу термоса.

При несоответствии темпа твердения бетона, допускаемому графиком производства работ, рекомендуется рассмотреть целесообразность применения бетона с противоморозными добавками в сочетании с утеплением конструкций, а также с электропрогревом (обогревом) уложенной смеси. Рекомендуемый вид конструкций из бетонов с противоморозными добавками и метод выдерживания бетона приведены в табл. 33.

Таблица 33

Модуль поверхности конструкций, Mп

Наименование конструкции

Средняя температура воздуха за период выдерживания, °С

Метод выдерживания бетона до набора им прочности, % проектной

20 - 30

50 - 70, в сроки

80 - 100, в сроки

28 сут и менее

более 28 сут

28 сут и менее

более 28 сут

4 - 8

Фундаменты под здания, колонны и оборудование, колонны сечением 50 - 70 см, балки высотой 50 - 70 см, стены и плиты толщиной 25 - 50 см

До -25

1

1; 2

1; 2

2

1; 2

Ниже -25

1; 2

2; 3

2

2; 3

2

8 - 12

Рамные конструкции, колонны сечением 30 - 40 см, балки высотой 30 - 40 см, стены и плиты толщиной 20 - 25 см, дорожные и другие наземные покрытия толщиной 20 - 25 см

До -25

1; 2

1; 2

1; 2

2; 3

1; 2

Ниже -25

2; 3

2; 3

2

3

2

12 - 16

Монолитные участки сборно-монолитных конструкций, стыки сборных конструкций, наземные покрытия толщиной 10 - 15 см

До -25

1; 2; 3

2; 3

1; 2

2; 3

1; 2

Ниже -25

2; 3

3

2

3

-

Свыше 16

Стыки сборных конструкций

До -25

1; 2; 3

2; 3

1; 2

3

1; 2

Ниже -25

3

3

-

3

-

Примечание. Цифрами обозначены следующие методы выдерживания бетона: 1 - без специального утепления; 2 - в сочетании с методом термоса; 3 - в сочетании с электропрогревом или обогревом.

ВЫБОР ПРОТИВОМОРОЗНЫХ ДОБАВОК И НАЗНАЧЕНИЕ ИХ КОЛИЧЕСТВА

6.6. Противоморозные добавки следует выбирать в зависимости от типа и условий эксплуатации конструкции (см. табл. 32), темпа строительства, температуры наружного воздуха (табл. 34) и технико-экономических показателей.

Таблица 34

Ориентировочные величины прочности бетона с противоморозными добавками на портландцементах

Добавка

Расчетная температура твердения бетона, °С

Прочность, % проектной, при твердении на морозе за период, сут

7

14

28

90

ХК + ХН

-5

35

65

80

100

-10

25

35

45

70

-15

15

25

35

50

-20

10

15

20

40

НН

НКМ

НК + М

ННК + М

-5

30

50

70

90

-10

20

35

50

70

-15

15

25

35

60

-20

10

20

30

50

ННХК

ННХК + М

ХК + НН

-5

40

60

80

100

-10

25

40

50

80

-15

20

35

45

70

-20

15

30

40

60

-25

10

15

25

40

П

-5

50

65

75

100

-10

30

50

70

90

-15

25

40

65

80

-20

25

40

55

70

-25

20

30

50

60

Кроме того, необходимо учитывать следующие положения:

а) бетон с противоморозными добавками допускается применять, если по прогнозу во время выдерживания до приобретения прочности не менее критической температура бетона с максимально допустимыми дозировками добавок не опустится ниже значений, приведенных в табл. 34;

б) прочность бетона в зависимости от добавки, продолжительности твердения и расчетной температуры ориентировочно достигает значений, приведенных в табл. 34, а после 28-суточного выдерживания при температурах выше 0 °С бетон, как правило, приобретает проектную прочность. Данные табл. 34 должны уточняться в лаборатории применительно к используемому цементу согласно п. 6.3;

в) бетонные смеси с добавками НН и ХК + НН характеризуются обычными сроками загустевания; бетонные смеси с добавками НКМ, НК + М, ННК, ХК + ХН, ННХК, ННХК + М и особенно П характеризуются ускоренными сроками загустевания, поэтому одновременно с указанными противоморозными добавками в состав бетонной смеси необходимо вводить добавку сульфитно-дрожжевой бражки СДБ; эффективным замедлителем загустевания бетонной смеси с добавкой поташа является тетраборат натрия ТН, тринатрийфосфат ТНФ или жидкое стекло ЖС в сочетании с пластификатором адипиновым щелочным ПАЩ-1.

6.7. Расчетная температура твердения бетона для конструкций с Mп более 16 принимается равной:

минимальной температуре наружного воздуха до приобретения бетоном критической прочности, если в течение этого периода температура наружного воздуха ожидается ниже среднемесячной, определяемой по табл. прил. 10.

среднемесячной температуре наружного воздуха, если за период выдерживания бетона до набора им критической прочности минимальная температура воздуха ожидается выше среднемесячной.

Температура твердения бетона для конструкций с Mп до 16 определяется расчетом. Продолжительность остывания бетона (?сут) до предельно допустимой температуры для выбранной к производству работ добавки (см. п. 6.6 «а») определяется по формуле

(17)

где значения Cб, ?б, tб.н, tб.к, tб.ср, tн.в, K, Mп, Ц, Э - аналогичны значениям в формуле (12);

tб.ср - определяется по формуле (7), приведенной в разд. 4;

? - коэффициент интенсивности тепловыделения, 1/%, принимается по табл. 35.

R - прочность1, набираемая бетоном за время ?, % от марочной (см. табл. 34).

_______________

1 Расчет обязательно выполняется при значении R, равном критической прочности бетона (см. п. 1.5), а при необходимости - и при более высоких значениях прочности.

Таблица 35

tб.н tб.к

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

?

0,01

0,011

0,012

0,013

0,014

0,015

0,016

0,017

0,018

0,019

Найденное по расчету время остывания бетона сопоставляется с опытными данными, полученными в соответствии с рекомендациями п. 6.3 «в». При этом сравнивается прочность бетона, принятая в расчете R, с прочностью бетона Rо, полученной на основании опытных данных. Последняя находится по экспериментальному графику при температуре твердения tб.ср.

При сравнении расчетной R и опытной Ro прочности бетона за время ? могут представиться три случая.

1. При R, большей Rо, когда бетон достигает расчетной прочности раньше, чем достигнет расчетной температуры tб.к,следует повторить расчет, приняв более высокие значения температуры tб.к и уменьшив таким образом количество вводимой добавки.

2. При R, равной Rо, количество добавки следует назначить по принятой в расчете температуре tб.к.

3. При R, меньшей Ro, необходимо утеплять конструкцию, чтобы получить требуемую прочность к моменту замерзания бетона. С этой целью, задаваясь ? по формуле (17), определяют требуемое значение K, которое позволит свести решение задачи ко второму случаю. Пример расчета см. в прил. 7.

6.8. Количество противоморозных добавок в зависимости от расчетной температуры твердения бетона следует назначать по табл. 36.

Таблица 36

Расчетная температура бетона, °С

Количество безводных добавок, % массы цемента

от

до

НН

ХН + ХН

НКМ

НК + М*

ННК + М, НК + М

НХХК

ХК + НН*

ННХК + М

П

0

-5

4 - 6

(0 + 3) ? (2 + 3)

3 - 5

(3 + 1) ? (4 + 1,5)

3 - 5

(2 + 1) ? (4 + 1)

5 - 6

-6

-10

6 - 8

(3,5 + 3,5) ? (2,5 + 4)

6 - 9

(5 + 1,5) ? (7 + 2,5)

6 - 9

(4,5 + 1,5) ? (7 + 2,5)

7 - 8

-11

-15

8 - 10

(4,5 + 3) ? (5 + 3,5)

7 - 10

(6 + 2) ? (8 + 3)

7 - 10

(6 + 2) ? (8 + 3)

8 - 10

-16

-20

9 - 10

(6 + 2,5) ? (7 + 3)

9 - 12

(7 + 3) ? (9 + 4)

8 - 12

(7 + 2) ? (9 + 4)

10 - 12

-21

-25

-

-

-

-

10 - 14

(8 + 3) ? (10 + 4)

12 - 15

____________________

* При соотношении компонентов 1:1 по массе в расчете на сухое вещество.

Примечания: 1. Оптимальное количество добавок при данной температуре твердения бетона при использовании холодных материалов назначается в зависимости от водоцементного отношения, а при применении подогретых материалов - от вида цемента и его минералогического состава:

а) при работе на холодных материалах в бетоны с В/Ц < 0,5 следует назначать меньшее из указанных пределов количество добавки, а с В/Ц ? 0,5 - большее;

б) при работе на подогретых заполнителях меньшее количество ХК + ХН, НК + М, ННК + М, ННХК + М, П следует вводить в бетоны на портландцементах, содержащих 6 % и более трехкальциевого алюмината C3A; меньшее количество НН к ХК + НН следует вводить при изготовлении бетона на портландцементах с содержанием C3A до 6 %.

2. Концентрация раствора затворения (с учетом влажности заполнителей) не должна превышать: 30 % для П; 26 % для НКМ; НК + М, ННК + М, ННХК, ННХК + М, ХК + ХН, ХК + НН и 20 % для НН.

3. При температурах бетона выше минус 5 °С вместо ХН возможно применение ХК в количестве до 3 % массы цемента.

4. С целью увеличения удобоукладываемости и сроков схватывания бетонных смесей целесообразно вводить добавки НКМ, ННХКМ, НН + ХК в количествах: при средней температуре наружного воздуха до минус 5 °С - 2 - 4 %, до минус 10 °С - 4 - 6 %, до минус 35 °С - 6 - 9 % массы цемента в сочетании с предварительным твердением под слоем утеплителя до набора бетоном требуемой прочности. Вид и толщину утеплителя назначают в соответствии с данными теплотехнического расчета (см. разд. 5).

5. При температурах наружного воздуха до минус 10 °С возможно применение мочевины в количестве до 10 % массы цемента.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

6.9. Цементы для бетонов с противоморозными добавками рекомендуется применять согласно указаниям табл. 3. Кроме того, допускается применение быстротвердеющего шлакопортландцемента и шлакопортландцемента марки М400 - М500, как правило, в сочетании с электропрогревом (обогревом) бетона.

При предъявлении к бетону требований по морозостойкости Мрз 100 и более следует применять только портландцемента с содержанием C3A до 6 %, если в проекте нет специальных указаний по виду применяемого цемента.

6.10. Допускается введение противоморозных добавок в бетоны, приготовленные с использованием сульфатостойких цементов, но следует учитывать замедленное твердение бетона на этих цементах, особенно при температурах ниже -10 °С.

6.11. Для бетонов с противоморозными добавками не допускается использование цементов без точного указания завода-изготовителя.

6.12. Заполнители для бетонов с противоморозными добавками должны удовлетворять требованиям п. 2.2 настоящего Руководства.

6.13. Заполнители, предназначенные для приготовления бетонов с добавками НН, П, ХК + ХН или ХК + НН, не должны содержать включений реакционноспособного кремнезема (опал, халцедон и др.).

Определение содержания включений реакционноспособного кремнезема в заполнителях следует производить по методикам, изложенным в ГОСТ 8735-75, при получении результатов, требующих дополнительной проверки, производить ее по методике, изложенной в прил. 8.

ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

6.14. Марка бетона назначается в соответствии с указанием проекта с учетом фактических данных по нарастанию прочности бетона с противоморозными добавками (см. табл. 34) по прогнозируемому температурному режиму с выбранной к производству работ противоморозной добавкой.

При невозможности получения бетоном заданной прочности в установленный срок допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании повышение марки бетона против предусмотренной проектом.

6.15. Если бетонная смесь с противоморозной добавкой теряет подвижность и удобоукладываемость ранее 30 мин, то независимо от продолжительности ее укладки в состав смеси одновременно с противоморозной следует вводить добавку замедлителя схватывания. При применении поташа количество указанных добавок рекомендуется назначать по данным табл. 37, а при применении остальных противоморозных добавок, кроме НН, использовать СДБ в количестве до 0,5 % массы цемента. ТН эффективен при содержании C3A в цементе до 5 %, а ТНФ - до 10 %.

Таблица 37

Дозировка поташа, % массы цемента

Количество замедлителей схватывания, % массы цемента

СДБ

ТН или ТНФ

ЖС + ПАЩ-1*

5 - 6

0,5 - 0,75

1 - 1,2

0,8 - 1,2

6 - 8

0,5 - 1

1,2 - 1,6

1 - 1,6

8 - 10

0,75 - 1

1,6 - 2

1,2 - 2

10 - 12

1 - 1,25

2 - 2,4

1,6 - 2,6

12 - 15

1 - 1,25

2,4 - 3

1,8 - 3,2

* При соотношении компонентов 1:1 по массе в расчете на сухое вещество.

6.16. В бетоны с проектными требованиями по морозостойкости Мрз 200 и выше следует предусматривать введение воздухововлекающих добавок - смолы нейтрализованной воздухововлекающей СНВ или синтетической поверхностно-активной добавки СПД; газообразующих добавок - полигидросилоксана ГКЖ-94 или сесквиоксана ПГЭН в соответствии с табл. 38.

Таблица 38

Добавки

Количество в расчете на сухое вещество (% массы цемента) при расходе его, кг/м3

до 300

300 - 400

более 400

СНВ, СПД

0,005 - 0,015

0,01 - 0,02

0,015 - 0,025

ГКЖ-94, ПГЭН

0,06 - 0,08

0,05 - 0,07

0,03 - 0,05

Примечание. Дозировка ГКЖ-94 дана в расчете на вещество 100 %-ной концентрации.

Добавки СНВ, СПД, ГКЖ-94 и ПГЭН следует применять для повышения морозостойкости бетона, если она не может быть получена на применяемых материалах.

6.17. При подборе состава бетона следует руководствоваться п. 2.3 настоящего Руководства.

6.18. В бетонную смесь подобранного состава вводится установленное в соответствии с рекомендациями п. 6.8 количество противоморозной добавки и на контрольных замесах, приготовленных в условиях, наиболее близких к производственным, проверяются подвижность смеси и время ее сохранения, на образцах из этих же замесов - нарастание прочности бетона.

При необходимости корректировки сроков схватывания смеси производятся повторные испытания с введением в бетонную смесь добавки замедлителя в соответствии с рекомендациями п. 6.15 начиная с минимальных дозировок; при пластификации смеси за счет введения добавок (НН, СДБ, ПАШ-1) уменьшается расход воды до получения смеси заданной подвижности к моменту укладки.

ПРИМЕР ПОДБОРА СОСТАВА БЕТОНА С ДОБАВКАМИ

Требуется подобрать состав бетона марки М200 на неотогретых заполнителях. Расход материалов на 1 м3 бетона, применявшегося в летних условиях при подвижности бетонной смеси 2 - 3 см, составляет: портландцемента 310 кг, песка 620 кг, щебня 1315 кг, воды 155 л. Расчетная температура твердения бетона минус 10 °С. В качестве противоморозной добавки приняты хлорид кальция с нитритом натрия.

При использовании неотогретых заполнителей для бетона с В/Ц = 0,5 и при температуре твердения минус 10 °С по табл. 36 назначаем добавки в количестве 9 % (ХК + НН) при соотношении по массе 1:1.

Количество добавок с расходом 4,5 % ХК + 4,5 % НН от массы цемента составляет:

ХК - 310 · 0,045 = 13,9 кг;

НН - 310 · 0,045 = 13,9 кг.

По табл. 80 находим, что в 1 л концентрированного раствора хлорида кальция с плотностью 1,293 г/см3 при 20 °С содержится 0,401 кг CaCl2, а в 1 л концентрированного раствора нитрита натрия с плотностью 1,183 г/см3 при 20 °С -0,308 кг NaNO2.

Следовательно, для введения в бетон необходимого количества концентрированных растворов солей на 1 м3 смеси требуется:

ХК - 13,9 : 0,401 = 34,7 л;

НН - 13,9 : 0,308 = 45,1 л.

В найденных количествах растворов солей воды содержится:

1,293 · 34,7 - 13,9 = 31,1 л;

1,183 · 45,1 - 13,9 = 39,6 л;

31,1 + 39,6 = 70,7 л.

Учитывая влажность имеющихся материалов (песка 3 %, щебня 1,5 %), количество воды следует уменьшить еще на

620 · 0,03 + 1315 · 0,015 = 38,3 л.

Тогда количество воды для затворения 1 м3 бетонной смеси уменьшится до

155 - 70,7 - 38,3 = 46 л,

а расход материалов на 1 м3 бетона с добавками ХК + НН (в расчете на влажные материалы) составит:

цемента - 310 кг; раствора ХК - 34,7 л;

песка (620 · 1,03) - 638,6 кг; раствора НН - 45,1 л;

щебня (1315 · 1,015) - 1334,7 кг; воды - 46 л.

Устанавливается соотношение смешения концентрированных растворов ХК, НН и воды для получения раствора рабочей концентрации:

Определяется процентное содержание в растворе:

Находится по табл. 80 температура замерзания раствора ХК при концентрации 9,7 % (-5,6 °С) и НН при той же концентрации (-4,7 °С). Температура замерзания раствора комплексной добавки (-5,6°) + (-4,7 °С) = -10,3 °С.

Устанавливается, что температура бетонной смеси после укладки и уплотнения не должна быть ниже (-10,3 °С) + 5 °С = -5,3 °С.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ДОБАВОК

6.19. Для правильного дозирования и равномерного распределения противоморозные добавки следует вводить в состав бетонной смеси в виде водного раствора рабочей концентрации, который приготовляется смешением максимально концентрированного (но исключающего выпадение осадка) раствора, соли с водой до введения в бетоносмеситель.

6.20. При приготовлении растворов противоморозных добавок для повышения скорости растворения пастообразных и твердых продуктов рекомендуется подогревать воду до 40 - 80 °С и перемешивать растворы, а твердые продукты при необходимости предварительно дробить. Для растворов, содержащих мочевину, температура подогрева не должна превышать 40 °С из-за разложения мочевины при более высоких температурах.

6.21. Добавки СДБ и ЖС + ПАЩ-1 рекомендуется готовить и подавать в дозатор воды в виде растворов концентрации не более 10 %, а добавки СНВ, СПД - в виде растворов концентрации не более 5 %, чтобы уменьшить ошибки при дозировании.

6.22. В случае применения СДБ для замедления схватывания бетонной смеси с добавкой ХК + НН из-за требований техники безопасности обязателен следующий порядок приготовления раствора: сначала смешиваются концентрированные растворы солей с необходимым количеством воды, а в этот раствор затем подается раствор СДБ не более чем 10 %-ной концентрации.

6.23. ТН из-за плохой растворимости в воде рекомендуется растворять в растворе поташа.

6.24. Приготовлять растворы добавок следует при положительных температурах в тщательно очищенных и промытых емкостях, защищенных от попадания в них атмосферных осадков.

Металлические емкости, предназначенные для приготовления и хранения растворов ХК, ХН, ХК + ХН, следует защищать от коррозии слоем битума марки III либо другим покрытием, стойким в растворах указанных солей.

Объемы емкостей должны позволять готовить раствор не менее чем для работы одной смены. Схемы технологического процесса и расчеты при приготовлении растворов добавок рабочей концентрации приведены в прил. 9.

6.25. Добавки ГКЖ-94 ПГЭН вводятся в дозатор воды в виде водных эмульсий или суспензий соответственно 50 %-ной и 30 %-ной концентрации.

Приготовлять эмульсию или суспензию следует в соответствии с рекомендациями «Руководства по получению и применению коррозионно-стойких бетонов с кремнийорганическими добавками, в том числе при гидротермальной обработке» (М., НИИЖБ Госстроя СССР, 1974).

6.26. Растворы противоморозных добавок могут храниться при отрицательных температурах. Минимальная температура, при которой допустимо хранение раствора, может быть определена по таблицам прил. 10 в зависимости от его концентрации (плотности).

Растворы, эмульсию или суспензию остальных рекомендуемых добавок СДБ, ЖС + ПАЩ-1, СНВ, СПД, ГКЖ-94, ПГЭН следует хранить при положительных температурах.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

6.27. При приготовлении бетонной смеси с противоморозными добавками следует руководствоваться разд. 2 настоящего Руководства и дополнительно учитывать:

а) при работе на холодных материалах загрузку их в бетоносмеситель рекомендуется производить в следующем порядке: сначала загружаются заполнители и раствор добавки рабочей концентрации, после их перемешивания в течение 1,5 - 2 мин загружается цемент и смесь перемешивается еще в течение 4 - 5 мин;

б) в случае быстрого схватывания бетонной смеси и небольших объемов укладываемого бетона целесообразно применять раздельный способ приготовления: сухая смесь (цемент + песок + щебень) на строительном объекте перемешивается в течение 3 - 3,5 мин с раствором добавки рабочей концентрации;

в) бетонную смесь с добавкой ХК + ХН или ННХК рекомендуется приготовлять с температурой при выходе из смесителя не выше 15 °С, с добавкой НН, ХК + НН, НКМ, НК + М, ННК + М или ННХК + М - с температурой не выше 35 °С; температура бетонной смеси с добавкой П должна назначаться от 15 °С и ниже с таким расчетом, чтобы во время схватывания и начального затвердевания бетон имел отрицательную температуру.

6.28. Для предотвращения замораживания бетона непосредственно после укладки необходимо, чтобы температура уложенной бетонной смеси с учетом потерь тепла на отогрев арматуры, опалубки, теплоизоляции и грунта («старого» бетона) превышала температуру замерзания применяемого раствора затворения не менее чем на 5 °С.

Температура уложенной бетонной смеси tб.н с учетом указанных потерь тепла определяется по формуле

(18)

где t1 - температура бетонной смеси после укладки, °С;

t2 - температура воздуха в период укладки бетона, °С;

V1, ..., V5 - объемы соответственно бетона, опалубки, теплоизоляции, арматуры, соприкасающегося с бетоном грунта («старого» бетона), м3;

?1, ..., ?5 - объемные массы указанных материалов соответственно, кг/м3;

C1, ..., C5 - удельные теплоемкости материалов, кДж/(кг · °С).

Объем грунта («старого» бетона) определяется по формуле

V = Fh, (19)

где F - площадь грунта (бетона), соприкасающегося с укладываемым бетоном, м2;

h - глубина отогрева грунта (бетона), принимаемая 0,2 м.

6.29. Для получения бетонной смеси с заданной температурой допускается подогревать воду не более чем до 40 °С при применении добавки, содержащей мочевину, до 60 °С при использовании быстротвердеющего портландцемента или портландцемента марки М600 и не более чем до 80 °С в остальных случаях. Если подогрев воды не обеспечивает получение требуемой температуры бетонной смеси, то подогревают песок и при необходимости щебень.

Температура подогрева составляющих подобранного состава бетона в зависимости от требуемой температуры бетонной смеси определяется по формуле (3).

ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ

6.30. Транспортирование и укладку бетонной смеси с противоморозными добавками следует производить, руководствуясь данными разд. 2 и 3 настоящего Руководства.

ВЫДЕРЖИВАНИЕ БЕТОНА И УХОД ЗА НИМ

6.31. Выдерживание монолитных бетонных и железобетонных конструкций, возводимых из бетонов с противоморозными добавками, необходимо производить с соблюдением следующих указаний:

а) поверхности бетона, не защищенные опалубкой, во избежание потери влаги или повышенного увлажнения за счет атмосферных осадков следует по окончании бетонирования немедленно укрывать слоем гидроизоляционного материала (полиэтиленовая пленка, прорезиненная ткань, рубероид и др.); поверхности бетона, не предназначенные в дальнейшем для монолитной связи с бетоном или раствором, могут покрываться пленкообразующими составами или защитными пленками (битумно-этинолевым, этинолевым лаком и др.);

б) при непредвиденном понижении температуры бетона ниже расчетной (см. п. 6.7) конструкцию необходимо утеплять или обогревать до набора бетоном критической прочности.

6.32. Распалубливание и загружение конструкций, снятие гидроизоляционных и теплоизоляционных укрытий должно производиться с соблюдением требований разд. 1 настоящего Руководства.

7. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВ БЕТОННОЙ СМЕСИ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

7.1. Возведение монолитных конструкций с использованием предварительного электроразогрева заключается в приготовлении и доставке бетонной смеси на строительную площадку, форсированном ее разогреве до заданной температуры электрическим током, укладке разогретой смеси в подготовленную опалубку и последующем выдерживании бетона в последней в течение заданного времени, не допуская остывания конструкции в целом ниже расчетной температуры.

7.2. Предварительный электроразогрев бетонных смесей является технологическим приемом повышения начальной температуры свежеуложенного бетона. Применение его позволяет интенсифицировать процессы твердения бетона в ранние сроки, увеличивать сроки остывания забетонированной конструкции, а следовательно, и получить более высокую прочность бетона к моменту его замерзания по сравнению со способом обычного термоса.

7.3. Электроразогрев бетонных смесей осуществляется непосредственно перед их укладкой с помощью системы пластинчатых электродов, подключаемых к источнику переменного электрического тока промышленной частоты на рабочее напряжение, как правило, 380 В.

7.4. Уплотнение разогретой бетонной смеси в процессе ее укладки обеспечивает высокое качество бетона, так как при этом практически исключается остаточное тепловое расширение, которое обычно имеет место при других способах тепловой обработки.

7.5. Применение предварительного электроразогрева при зимнем бетонировании монолитных конструкций позволяет отказаться от подогрева до высоких температур заполнителей, ограничиваясь только их оттаиванием, увеличить допустимую продолжительность транспортирования бетонной смеси с бетоносмесительного узла на строительную площадку, исключить активную тепловую обработку бетона непосредственно в конструкции и сократить сроки достижения заданной прочности по сравнению с методом термоса.

7.6. Учитывая большие потребности в установочных электрических мощностях и необходимость экономии энергетических ресурсов, предварительный электроразогрев бетонных смесей рекомендуется применять в случаях:

когда способ термоса, в том числе и в сочетании с противоморозными добавками, не обеспечивает в данных конкретных погодно-климатических условиях достижение требуемой прочности или заданного срока достижения этой прочности;

когда применение способа термоса трудно осуществимо или экономически нецелесообразно из-за значительных материальных и трудовых затрат, отсутствия необходимых эффективных теплоизоляционных материалов и других причин, что должно быть подтверждено технико-экономическим обоснованием;

когда отсутствуют противоморозные добавки или их применение не допускается для данных конструкций.

7.7. Предварительный электроразогрев бетонных смесей наиболее эффективно применять для бетонирования монолитных конструкций с модулем поверхности менее 12 м-1.

7.8. Продолжительность форсированного электроразогрева бетонной смеси до заданного температурного уровня определяется наличием электрических мощностей, темпом бетонирования, интенсивностью загустевания смеси и другими факторами и должна находиться в пределах 5 - 20 мин. При разогреве в течение менее 5 мин значительно возрастает требуемая электрическая мощность и наблюдается отставание нагрева крупного заполнителя, а разогрев в течение более 20 мин может привести к недопустимому загустеванию смеси.

7.9. Максимальная температура разогрева бетонной смеси назначается в зависимости от вида и минералогического состава применяемого цемента, требуемых сроков достижения заданной прочности, интенсивности загустевания смеси и ряда других факторов и, как правило, не превышает 80 °С.

7.10. Разогретая бетонная смесь быстро теряет свои формовочные свойства. Поэтому транспортировать ее к месту укладки целесообразно по возможности без перегрузок в промежуточные емкости, а укладку ее в опалубку производить немедленно, в минимально короткие сроки. Время от момента окончания разогрева до окончания виброуплотнения не должно, как правило, превышать 15 мин.

Обеспечение в течение заданного срока требуемых формовочных свойств разогретой смеси может быть достигнуто введением при приготовлении бетонной смеси пластифицирующих или замедляющих схватывание добавок, в частности сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), винсоловой смолы (СНВ), омыленного древесного пека, ГКЖ-10, малонафта, суперпластификаторов и других. Эффективность добавок в разогретых смесях и ее дозировка должны быть проверены опытным путем построечной лабораторией применительно к конкретным местным материалам.

7.11. Разогретая бетонная смесь укладывается в конструкцию (подготовленную опалубку) и уплотняется обычными способами. Сразу после уплотнения неопалубленная поверхность бетона укрывается влаго- и теплозащитой расчетной толщины, обеспечивающей последующее остывание монолитной конструкции по заданному температурному режиму. В отдельных случаях, когда термосное выдерживание уложенного разогретого бетона не обеспечивает заданную скорость остывания и возникает опасность, что к моменту замерзания жидкой фазы в бетоне или к расчетному сроку бетон не достигнет требуемой прочности (из-за резкого понижения температуры окружающей среды, недостаточности или отсутствия теплоизоляции и ряда других причин), следует осуществлять дополнительный обогрев конструкции.

7.12. Защита поверхности уложенного разогретого бетона от влагопотерь может быть достигнута либо укрытием ее пленкообразующими материалами, либо нанесением на нее пленкообразующих составов.

Для защиты бетона от теплопотерь могут быть использованы любые теплоизоляционные материалы, применяемые обычно при выдерживании бетона способом термоса, - минеральная вата, опилки, техническая пена и т.п.

В качестве тепло- и влагоизоляции могут быть использованы и специальные тепловлагоизоляционные покрывала, в том числе и с электронагревательными элементами.

7.13. Длительность остывания бетона и прочность его к моменту замерзания жидкой фазы в нем или к любому заданному сроку определяется приближенно расчетом как при способе обычного термоса (п. 5.12 настоящего Руководства).

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗОГРЕВА БЕТОННОЙ СМЕСИ

7.14. Предварительный электроразогрев бетонной смеси осуществляется вблизи места ее укладки на специально оборудованном для этого посту в поворотных бункерах (бадьях), оснащенных пластинчатыми электродами, или непосредственно в кузовах автосамосвала с помощью системы опускных пластинчатых электродов.

7.15. Бункера для электроразогрева бетонной смеси могут быть выполнены с различной емкостью, зависящей от темпа бетонирования, типа и емкости кузова автосамосвала или другой бетоновозной машины, грузоподъемности крана, наличия электрических мощностей. В большинстве случаев емкость бункера не превышает 2 м3.

7.16. Бункер для электроразогрева (рис. 12) состоит из корпуса, выполненного, как правило, из листовой стали толщиной не менее 4 мм, 3 - 6 пластинчатых электродов, токоподключающего устройства и затвора выгрузочного отверстия.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 12. Принципиальная схема бункера для электроразогрева бетонной смеси

1 - электроизолированное крепление электрода; 2 - электрод; 3 - корпус бункера; 4 - контактная шпилька; 5 - вибратор; 6 - затвор

Поворотный бункер для электроразогрева должен быть оборудован вибратором, а в месте, где начинается сужение бункера, следует предусматривать порожек, ограничивающий растекание смеси при ее загрузке.

7.17. Установка с опускными электродами (рис. 13) для электроразогрева бетонных смесей непосредственно в кузовах автосамосвалов представляет собой раму со смонтированными на ней электроизолированными пластинчатыми электродами, имеющими форму, соответствующую конфигурации кузова. Подъем и опускание рамы с электродами осуществляется электроталью или любым другим подъемным механизмом.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 13. Принципиальная схема опускного устройства для электроразогрева бетонной смеси в кузовах автосамосвала

1 - рама; 2 - вибратор; 3 - электроизолированные крепления электродов; 4 - пластинчатые крепления электродов

Для обеспечения погружения электродов в бетонную смесь и их извлечения на раме смонтирован вибратор.

7.18. Электроды следует выполнять с закругленными углами. Чтобы предотвратить повышенную плотность тока на кромках электродов, рекомендуется изолировать днище бункера листовой резиной (в этом случае расстояние между днищем и электродами должно составлять 0,6 расстояния между электродами).

7.19. В целях уменьшения контактного сопротивления рекомендуется в электродах в продольном направлении делать горизонтальные вырезы шириной 50 мм через каждые 50 мм с расположением их по высоте в шахматном порядке.

7.20. Крепление электродов к корпусу бункера осуществляется болтами на изоляторах из текстолита или другого электроизоляционного материала.

7.21. Подключение электродов к источнику электрического тока осуществляется кабелями с помощью быстродействующих контактных устройств - конусно-штепсельного разъема, ножевого устройства и др.

7.22. Пост электроразогрева представляет собой площадку с деревянными настилом и сетчатым, желательно инвентарным ограждением, оборудованную силовым трансформатором соответствующей мощности и пультом управления. Пульт управления размещается вне ограждения, а ворота для въезда автосамосвалов и калитка в ограждении для прохода обслуживающего персонала должны быть сблокированы системой сигнализации и подачи напряжения на электроды.

7.23. Для непрерывной работы автотранспорта, бесперебойной подачи разогретой смеси в опалубку и максимального использования электрооборудования во времени пост электроразогрева целесообразно устраивать из двух ячеек, подключенных к одному пульту управления и работающих поочередно, причем каждая ячейка должна быть рассчитана на прием бетонной смеси из одного самосвала. Принципиальные схемы двухячейковых постов электроразогрева в бункерах и в кузовах автосамосвалов приведены на рис. 14 и 15.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 14. Схема площадки электроразогрева бетонной смеси в бункерах

1 - сигнальные лампы; 2 - ограждение; 3 - деревянный настил; 4 - бункера разогрева; 5 - ворота; 6 - концевые выключатели; 7 - токоподводящий кабель; 8 - пульт управления

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 15. Схема площадки для электроразогрева бетонной смеси в кузовах автосамосвалов

1 - направляющая рама; 2 - механизм подъема системы электродов; 3 - система опускных электродов; 4 - кузов автосамосвала; 5 - направляющие для автосамосвала; 6 - ограждение

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВОК ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

7.24. Необходимая электрическая мощность для разогрева бетонной смеси определяется теплотехническим расчетом по формуле

(20)

где C - удельная теплоемкость бетонной смеси, кДж/(кг · °С) (принимается по таблицам или определяется расчетным или опытным путем);

? - объемная масса бетонной, смеси, кг/м3;

tр - конечная температура разогрева бетонной смеси, °С;

tтр - температура после транспортирования бетонной смеси, °С;

Vб - объем одновременно разогреваемой порции бетонной смеси, м3;

K - коэффициент, учитывающий потери тепла в процессе разогрева (принимается равным 1,1);

Kэр - коэффициент использования электроэнергии (при электроразогреве бетонной смеси принимается равным 0,95);

Tр - время разогрева бетонной смеси, мин.

7.25. Расстояние между электродами Bэл в метрах рассчитывается по формуле

(21)

где U - напряжение на электродах, В;

?б - расчетное удельное сопротивление бетонной смеси, Ом · м.

7.26. Расчетное удельное электрическое сопротивление бетонной смеси зависит от состава бетона, вида применяемого цемента, и в каждом конкретном случае должен определяться экспериментальным путем по методике, приведенной в прил. 13.

7.27. При заземленном стальном корпусе («смешанная» схема подключения) расстояние от стенки бункера кузова (автосамосвала) до крайнего электрода Bо принимается равным , а расстояние от нижней кромки электрода до дна разогревательного устройства составляет 0,52 Bэл.

Далее, варьируя продолжительностью разогрева смеси в пределах, указанных в п. 7.8, и напряжением на электродах 380 или 220 В, можно подобрать такое расстояние между электродами, которое обеспечивает размещение по ширине разогревательного устройства необходимого для равномерной загрузки фаз трансформатора количества электродов.

7.28. Зная расстояние между электродами, определяется площадь одного электрода по формуле

(22)

где n - количество электродов, подбираемое с учетом равномерной загрузки всех фаз трансформатора и конструктивных размеров емкости для разогрева (как правило, n кратно 3).

Площадь электрода принимается больше расчетной по конструктивным соображениям, чтобы вся смесь с учетом угла естественного откоса находилась между электродами.

7.29. Размеры электродов вычисляются по формулам:

hэл = H - hн - hв; (23)

lэл = S/hэл, (24)

где H - высота бункера (кузова автосамосвала), м;

hн - расстояние от нижней кромки электрода до дна устройства, м;

hв - расстояние от верхней кромки электрода до свободной поверхности бетонной смеси, м (принимается в пределах 0 - 0,025).

7.30. Максимальная электрическая мощность для разогрева бетонной смеси определяется по формуле

(25)

где ?min - минимальное удельное электрическое сопротивление бетонной смеси в процессе разогрева; Ом · м, определяемое по методике, приведенной в прил. 13.

7.31. По величине Pmax определяется расчетная мощность потребного трансформатора

(26)

где ? и cos ? - соответственно к.п.д. и коэффициент мощности трансформатора (обычно ? cos ? = 0,9);

Kк.п - коэффициент кратковременной допустимой перегрузки трансформатора (принимается равным 1,3 - 1,5).

7.32. Выбор типа трансформатора производится по расчетной мощности, соблюдая условие

Pном ? Pрасч,

где Pном - номинальная (паспортная) мощность выбранного трансформатора, кВт.

7.33. Максимальная сила тока для выбора типа и сечения подводящих кабелей определяется по формуле

(27)

7.34. Ориентировочное значение потребной удельной электрической мощности на разогрев 1 м3 бетонной смеси в зависимости от различных факторов может определяться по номограмме, представленной на рис. 16, или приниматься по данным табл. 39 с последующим уточнением в производственных условиях.

Таблица 39

Время разогрева, мин

5

10

15

20

Потребная мощность для разогрева смеси на ?t = 60 °С

625

315

215

160

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 16. Номограмма для расчета удельной электрической мощности и удельного расхода электроэнергии при предварительном электроразогреве бетонной смеси

7.35. Расход электрической энергии на разогрев 1 м3 бетонной смеси зависит от начальной температуры смеси, конечной температуры разогрева, условий окружающей среды и других факторов. Ориентировочно он может быть определен по формуле

(28)

или принят равным 0,9 кВт · ч на каждый градус разогрева.

7.30. Количество бункеров для разогрева подбирается исходя из суточного потока бетонной смеси, емкости кузова бетоновозной машины, грузоподъемности крана и других производственных факторов. Общая емкость устанавливаемых в одной ячейке поста электроразогрева бункеров должна соответствовать емкости кузова транспортного средства, которым доставляется бетонная смесь с завода.

Для используемых на практике самосвалов потребность в бункерах различной емкости в расчете на 1 ячейку поста электроразогрева может приниматься согласно данным табл. 40.

Таблица 40

Тип автосамосвала для транспортировки бетонной смеси

Грузоподъемность автосамосвала, т

Емкость кузова, м3 смеси

Число бункеров емкостью, м3

0,5

0,75

1,2

1,5

ГАЗ-93

2,5

1

2

2

-

-

ЗИЛ-585

3,5

1,45

3

2

2

1

ЗИЛ-555

5

2

-

3

2

2

МАЗ-205

6

2,5

-

-

2

2

ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ

7.37. Бетонная смесь должна приготовляться с начальной температурой, обеспечивающей с учетом потерь тепла при транспортировке температуру к моменту разогрева в наиболее охлаждаемых зонах не ниже 2 °С при разогреве в бункерах и не ниже 0 °С при разогреве в кузовах автосамосвалов.

Максимально допустимая температура бетонной смеси на выходе из бетоносмесительного узла должна определяться при подборе состава в зависимости от вида и минералогического состава применяемого цемента, условий и ожидаемой продолжительности транспортирования и назначаться такой, чтобы исключить возможность преждевременного загустевания смеси.

7.38. Состав бетонной смеси, подвергаемой электроразогреву, должен подбираться расчетно-экспериментальным путем любым известным методом с учетом условий транспортирования и продолжительности основных технологических операций.

Подобранный состав должен обеспечить потребную для данных уплотняющих устройств виброобрабатываемость разогретой смеси в период укладки и проектную прочность в 28-суточном возрасте нормально-влажностного твердения при минимальном расходе вяжущего.

7.39. Виброобрабатываемость бетонных смесей после электроразогрева рекомендуется определять по методике, изложенной в прил. 11.

7.40. Приготовленная бетонная смесь транспортируется на строительную площадку любыми транспортными средствами (автосамосвалами, автобетоновозами, автобетоносмесителями и др.). При использовании автосамосвалов смесь в кузовах должна быть укрыта брезентом для исключения излишнего охлаждения открытой поверхности и попадания в нее атмосферных осадков.

7.41. Для сокращения расхода электроэнергии при разогреве бетонной смеси рекомендуется последнюю перевозить в утепленных или подогреваемых выхлопными газами кузовах автомашин. Однако при этом необходимо следить, чтобы температура смеси на контакте с обогреваемым кузовом с учетом дальности перевозок не превышала расчетную во избежание преждевременного загустевання смеси.

7.42. Электроразогрев бетонной смеси в бункерах осуществляется в следующей последовательности:

очищенные бункера устанавливаются на посту электроразогрева;

машина с бетонной смесью заезжает в одну из свободных ячеек поста электроразогрева, выгружает смесь в бункера и выезжает;

бетонная смесь равномерно распределяется между электродами бункера путем кратковременного вибрирования установленного на корпусе бункера вибратора, после чего в смесь устанавливают термометры или термодатчики;

в случае необходимости защиты от атмосферных осадков открытая часть бункера закрывается крышкой или брезентом;

после выхода людей за пределы ограждения специально обученный электрик, предварительно убедившись в отсутствии напряжения на проводах, предназначенных для питания электродов, присоединяет к корпусу одного из бункеров провод от защитного заземления, соединяет провода от питающей сети к контактным выводам электродов и выходит за пределы ограждения, закрывая калитку и ворота;

производится подача напряжения на электроды. При этом необходимо убедиться в работе сигнализации;

после достижения в бетонной смеси расчетной температуры напряжение отключается. После этого обслуживающий пост электрик, убедившись в отсутствии напряжения на контактных выводах, входит в пределы ограждения и при открытой калитке отключает токоподводящий провод и провод от защитного заземления;

из бункера снимаются защитный брезент, термометры (термодатчики) и бункер с разогретой смесью подается краном к месту укладки.

7.43. В случае электроразогрева бетонной смеси непосредственно в кузове автосамосвала технологические операции по разогреву должны выполняться в следующей последовательности:

машина с бетонной смесью въезжает в одну из свободных ячеек поста электроразогрева и останавливается в строго определенном положении под рамой с электродами;

заглушив двигатель и поставив машину на тормоза, водитель выходит из кабины и покидает пределы ограждения;

обслуживающий пост разогрева электрик закрывает въезды и входы на пост и присоединяет провода от защитного заземления к кузову машины;

проверив отсутствие людей в пределах ограждения, электрик опускает раму с электродами и погружает последние в бетонную смесь при одновременном включении вибратора. При этом необходимо строго следить, чтобы рама с электродами устанавливались в заданном положении, без перекосов;

на электроды подается напряжение и производится электроразогрев бетонной смеси до заданной температуры;

по окончании электроразогрева напряжение отключается, извлекаются электроды, снимается заземление кузова;

открываются ворота в ограждении, водитель садится в кабину, выезжает с поста разогрева и доставляет разогретую смесь к месту укладки.

7.44. Равномерное распределение бетонной смеси между электродами позволяет избежать перекоса фаз питающей сети и обеспечивает минимальный разброс температур по разогреваемому объему бетонной смеси.

7.45. Разогретая бетонная смесь без дополнительных перегрузок должна быть немедленно (в течение не более 15 мин) уложена в подготовленную опалубку. В целях снижения потерь тепла при последующем выдерживании целесообразно использовать утепленную опалубку.

В случае длительной задержки с укладкой разогретой смеси (свыше 15 мин) последняя должна быть выгружена из бункера разогрева во избежание ее схватывания.

7.46. Перерывов в укладке бетона в конструкцию следует избегать. При неизбежности перерывов поверхность бетона до возобновления бетонирования необходимо тщательно укрывать и утеплять.

7.47. При длительных перерывах в бетонировании и по окончании рабочей смены бункера для электроразогрева и опускные электроды должны очищаться от остатков бетона.

7.48. Для периодической (1 - 2 раза в 1 мес) и капитальной (1 раз в 1 - 2 мес) очистки устройств для разогрева смеси следует применять механические и химические способы очистки.

7.49. Химическая очистка может выполняться жидким раствором или густой пастой.

Жидкий раствор состоит из:

10 %-ной соляной кислоты - 60 - 70 %;

поваренной соли - 20 - 40 %;

ингибитора - 0,1 - 2 %;

Пасту готовят перемешиванием двух составов:

I состав:

соляная кислота (уд. вес 1,19) - 33,4 %;

ингибитор (уротропин или формалин) - 1 %;

волокнистый заполнитель (распущенная бумага, солома, камыш) - 4 %;

вода - 34,1 %;

поваренная соль - 5 %;

II состав:

жидкое стекло (уд. вес 1,4 - 1,5) - 7,5 %;

вода - 15 %;

7.50. Если устройство порционного или непрерывного разогрева можно наполнить жидким раствором, очистку выполняют, не разбирая оборудования. В противном случае загрязненные узлы помещают в специальные ванны с жидким раствором. Очистка производится в течение 25 мин при перемешивании раствора (включением вибратора, с помощью сжатого воздуха и т.п.). Затем раствор сливают в специальную емкость и 5 - 10 мин его нейтрализуют 10 %-ным раствором кальцинированной соды равного объема. После этого раствор сливают в промышленную канализацию. Таким же образом нейтрализуют остатки очищающего раствора в установке, после чего установку промывают 5 %-ным раствором соды, а затем струей воды.

При использовании очищающей пасты ее наносят на загрязненную поверхность шпателем. Время воздействия пасты на слой цементного камня толщиной до 2 - 3 мм составляет около 25 мин. После очистки пасту смывают струей воды, а очищенную поверхность нейтрализуют так же, как и при применении жидкого очищающего раствора.

8. ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА

8.1. При электропрогреве электрический ток пропускают через бетон как через омическое сопротивление, при этом в бетоне выделяется тепло. Напряжение к бетону подводят с помощью стальных электродов.

Для электропрогрева бетона монолитных конструкций используют переменный ток промышленной частоты.

Преимуществом электропрогрева по сравнению с другими способами электротермообработки является выделение тепла непосредственно в бетоне, что обусловливает более равномерное температурное поле в бетонной конструкции и более высокий коэффициент использования электроэнергии.

8.2. Электропрогрев бетона может быть применен при любой температуре наружного воздуха для конструкций любого типа и конфигурации.

8.3. Выбор параметров температурного режима электропрогрева бетона и расчет требуемой мощности следует производить в соответствии с данными, приведенными в разд. 4 данного Руководства.

8.4. Электрический расчет электропрогрева бетона заключается в определении расстояния между электродами и необходимого напряжения по ранее установленной расчетом требуемой мощности и определенной экспериментальной величине удельного электрического сопротивления бетона.

УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

8.5. Удельное электрическое сопротивление ? является физическим свойством бетона. Его величина определяется главным образом составом и концентрацией ионов в жидкой фазе (вода с растворенными в ней твердыми веществами) бетона, ее количеством в единице объема бетона и температурой.

8.6. На состав и концентрацию ионов в жидкой фазе бетона (без добавок - электролитов) доминирующее влияние оказывает содержание в цементе водорастворимых щелочных окислов Na2O и K2O, которые начинают растворяться в жидкой фазе сразу после затворения цемента водой. Разница в величинах ? бетонов, приготовленных на портландцементах различных заводов-изготовителей, близких по минералогическому составу, но с разным содержанием водорастворимых щелочных окислов, может достигать 8 раз. Ориентировочные данные о величинах ? в процессе электропрогрева бетонов одинакового состава, приготовленных на цементах разных заводов, приведены в прил. 12.

Удельное электрическое сопротивление бетонов одинакового состава на шлакопортландцементах заметно выше, чем на портландцементах с аналогичным содержанием водорастворимых щелочных окислов, что объясняется адсорбцией ионов на поверхности тонкодисперсных частиц шлака и меньшим содержанием клинкера в шлакопортландцементах.

8.7. Увеличение или уменьшение количества воды затворения вызывает существенное снижение или повышение удельного электрического сопротивления бетона. Например, с увеличением начального водосодержания с 135 до 225 л/м3 ? снижается в 2,4 - 2,6 раза.

Увеличение или уменьшение расхода цемента вызывает незначительное снижение или повышение ?. Например, рост расхода цемента с 220 до 485 кг/м3 снижает ? в 1,25 - 1,45 раза.

8.8. Введение в бетон химических добавок - электролитов (кроме Al2SO4 и Fe2SO4) существенно снижает величину ? (табл. 41).

Таблица 41

Наименование добавки

Снижение удельного электрического сопротивления бетона при количестве добавки, % массы воды затворения

1

0,5

1

1,5

2

3

6

10

12

15

20

25

Хлористый натрий

1

0,8

0,6

0,5

0,45

0,3

0,24

-

-

-

-

-

Хлористый кальций

1

0,85

0,7

0,6

0,5

0,4

-

-

-

-

-

-

Хлористый натрий плюс хлористый кальций

3

-

-

-

-

-

-

0,21

-

0,18

-

-

Азотистокислый натрий (нитрит натрия)

1

0,84

0,69

0,58

0,49

0,39

-

0,23

-

-

0,2

-

Азотнокислый натрий (нитрат натрия)

1

0,86

0,72

0,63

0,54

0,48

-

-

-

-

-

-

Хлористый кальций плюс азотистокислый натрий (нитрит натрия)

1

-

-

-

-

-

0,25

-

0,22

-

-

0,11

ННХК

1

-

-

-

-

-

0,36

1

0,3

-

-

0,23

Пластифицирующие добавки и замедлители схватывания практически не влияют на ? бетона.

Удельное электрическое сопротивление бетона в результате введения добавок-электролитов снижается тем в большей степени, чем выше величина ? бетона без добавок, в связи с чем влияние добавки на ? бетона каждого конкретного состава необходимо определять экспериментальным путем (прил. 13).

8.9. С повышением температуры бетона его удельное электрическое сопротивление пропорционально снижается. Замерзший бетон без добавок практически не проводит электрического тока и не может быть подвергнут электропрогреву.

8.10. Удельное электрическое сопротивление бетонов на пористых заполнителях зависит от тех же факторов, что и бетонов на плотных заполнителях. Однако величина ? бетонов на пористых заполнителях с таким же расходом воды и цемента выше, чем на плотных заполнителях вследствие отсоса части жидкой фазы из межзернового пространства в поры заполнителей. В процессе подъема температуры бетона жидкая фаза постепенно вытесняется из пор заполнителя расширяющимся воздухом в межзерновое пространство, что увеличивает интенсивность снижения р.

8.11. При твердения бетона ? изменяется вследствие протекания в нем химических, физико-химических и физических процессов. От начальной величины ?нач перед прогревом оно снижается благодаря растворению в жидкой фазе водорастворимых щелочных окислов цементного клинкера и продуктов новообразований, главным образом извести. Снижение ? замедляется главным образом в связи с физическим связыванием воды затворения по мере адсорбционного связывания воды образующейся коллоидной фазой новообразований, а также в связи с замедлением растворения электролитов в жидкой фазе по мере ее насыщения. Удельное электрическое сопротивление достигает минимальной величины ?мин, после чего оно начинает возрастать вследствие химического и физического связывания воды, испарения влаги из бетона, образования замкнутых пор в структуре цементного камня. Примерный характер кривой изменения ? бетона в процессе его электропрогрева показан на рис. 17.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 17. Изменение удельного электрического сопротивления бетона в процессе электропрогрева

8.12. Увеличение продолжительности предварительного выдерживания бетона незначительно снижает ?нач и практически не изменяет ?мин. Скорость подъема температуры бетона в пределах до 30 °С в час почти не влияет на ?мин, при этом величина ?мин наступает при температуре бетона 50 - 60 °С. Повышение температуры изотермического прогрева и его продолжительности приводит к увеличению ? бетона.

8.13. С учетом влияния всех упомянутых факторов при электропрогреве бетонов без добавок ?нач может находиться в пределах от 4 до 25 Ом · м, ?мин - от 2 до 20 Ом · м. Влияние добавок электролитов можно определять по данным, приведенным в табл. 41.

Расчет необходимого напряжения на электродах в период подъема температуры бетона следует осуществлять по расчетной величине удельного электрического сопротивления

(29)

Величины ?нач и ?мин необходимо определять экспериментально (см. методику в прил. 13) для каждого конкретного состава бетона.

Для предварительных расчетов при известной величине ?нач рекомендуется принимать ?расч = 0,85?нач в случае электропрогрева бетонов на плотных заполнителях и ?расч = 0,8?нач - на пористых заполнителях.

8.14. Электроды и их размещение в бетоне должны удовлетворять следующим требованиям:

а) мощность электрического тока, проходящего через бетон, должна соответствовать мощности, требуемой по тепловому расчету;

б) электрическое поле в бетоне и соответственно температурное поле должны быть по возможности равномерными, что обеспечивает снижение расхода электроэнергии при прогреве;

в) электроды должны по возможности располагаться снаружи прогреваемой конструкции для обеспечения их оборачиваемости;

г) электроды должны подключаться к токоподводящим проводам по возможности до начала бетонирования, чтобы осуществлять электропрогрев бетона по ходу укладки и уплотнения бетонной смеси или сразу после окончания бетонирования конструкции во избежание недопустимого остывания и замерзания бетона.

8.15. Типы электродов, применяемых при электропрогреве бетона, их характеристики и размеры приведены в табл. 42.

Таблица 42

Типы электродов

Описание

Сортамент стали, характерные размеры, мм

Время установки и подключения

Пластинчатые

Сплошные пластины, закрывающие противоположные (параллельные одна другой) плоскости конструкции

Кровельная сталь или высечка при обивке палуб деревянной опалубки, листовая сталь палубы металлических щитов опалубки. Размеры соответствуют размерам элементов опалубки

До начала бетонирования конструкции

Полосовые

Полосы, расположенные параллельно на расстоянии 10 - 40 см одна от другой, закрепленные на щитах деревянной опалубки или накладных деревянных щитах

Кровельная сталь или листовая сталь толщиной до 4 мм, шириной 20 - 50 мм

То же

Стержневые

Стержни (прутки), устанавливаемые (забиваемые) в свежеуложенный бетон или закрепляемые на деревянной опалубке

Круглая сталь диаметром 4 - 8 мм

После окончания или по мере бетонирования конструкции

Струнные

Стержни (прутки), устанавливаемые по оси или параллельно оси длинномерной конструкции

Круглая сталь диаметром 6 - 12 мм

До начала бетонирования конструкции

8.16. Электропрогрев бетона может быть сквозным, когда электрический ток проходит через все сечение конструкции и тепло выделяется в объеме всей конструкции, или периферийным, при котором электрический ток проходит через периферийные слои бетона, нагревая их, а остальная часть бетона нагревается за счет теплопередачи от периферийных слоев. При прочих равных условиях сквозной прогрев обеспечивает более равномерное температурное поле в конструкции, что позволяет поднимать температуру с большей скоростью и осуществлять изотермический прогрев меньшей продолжительности для достижения заданной прочности в наименее нагретых зонах бетона.

8.17. При электропрогреве неармированного бетона или железобетона с арматурой, не искажающей электрического поля между электродами (п. 8.29), в наибольшей степени удовлетворяет требованиям, изложенным в п. 8.14, пластинчатые электроды. Электроды на противоположных поверхностях конструкции подключают к разным фазам (рис. 18, а).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Условные обозначения

?расч = 2 Ом · м; ?расч = 8 Ом · м; ?расч = 16 Ом · м;

Рис. 18. Электропрогрев бетона пластинчатыми электродами

а - график для расчета при напряжении на электродах; б - схема подключения; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 - при напряжении соответственно 49, 60, 70, 85, 103, 121 и 220 В

Электрическая мощность при прохождении тока между пластинчатыми электродами через бетон определяется по формуле:

(30)

где P - удельная мощность, кВт/м3;

U - напряжение на электродах, В;

b - расстояние между электродами, м;

? - расчетное удельное электрическое сопротивление бетона, Ом · м.

По формуле (30) построен график на рис. 18, б, который позволяет по трем известным параметрам определить четвертый:

а) по заданным удельной мощности P, расстоянию между электродами b и по известному удельному электрическому сопротивлению ? - требуемое напряжение U;

б) по заданным удельной мощности P, напряжению U и по известному удельному электрическому сопротивлению ? - необходимое расстояние между электродами b;

в) по заданным величинам напряжения U, расстояния между электродами b и по известному удельному электрическому сопротивлению ?расч - величину удельной электрической мощности P.

8.18. С целью экономии металла вместо пластинчатых электродов, закрепляемых на деревянных опалубочных щитах, могут применяться полосовые электроды. Все электроды, расположенные на одной плоскости конструкции, подключают к одной фазе сети, расположенные на противоположной плоскости - к другой фазе (рис. 19, а).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 19. Схемы размещения и подключения полосовых электродов

а - при сквозном прогреве; б - при одностороннем периферийном прогреве конструкций толщиной 30 см; в - при периферийном прогреве конструкций толщиной более 30 см

Величину электрической мощности при сквозном прогреве бетона полосовыми электродами можно определить по графику на рис. 18, б, умножая мощность, полученную по графику, на коэффициент Z (табл. 43).

Таблица 43

Расстояние между электродами, см

Коэффициент Z при величине отношения

0,3

0,4

0,6

0,8

Ширина электрода, см

2

5

2

5

2

5

2

5

10

0,944

0,925

-

0,885

0,847

-

0,754

0,704

0,952

0,934

-

0,85

0,806

20

0,862

0,825

0,971

0,956

-

0,916

0,884

-

0,8

0,752

-

0,695

0,63

30

-

0,925

0,9

-

0,854

0,818

-

0,73

0,671

-

-

40

-

0,884

0,854

-

0,82

-

-

-

-

-

60

-

0,846

0,806

-

-

-

-

-

-

Примечание. Значение коэффициента Z для промежуточных величин b, t и a следует определять интерполяцией.

8.19. Полосовые электроды применяются для периферийного электропрогрева. Соседние электроды подключают к разным фазам сети, переменный ток проходит от электрода к электроду через периферийный слой бетона. Почти вся электрическая мощность приходится на слой с толщиной, равной примерно 0,5 расстояния между соседними электродами.

Бетонные конструкции толщиной до 30 см можно прогревать при одностороннем расположении полосовых электродов (рис. 19, б).

В этом случае равномерное температурное поле в бетоне обеспечивается при расстоянии b между соседними полосовыми электродами, близком к удвоенной толщине конструкции. При невозможности использования такого расстояния между электродами для конструкций толщиной более 20 см из-за необходимости применения пониженного напряжения (п. 18.28 данного Руководства) следует учитывать, что температура в слое бетона, в котором расположены электроды, будет на 15 - 20 °С больше, чем на противоположной поверхности бетона.

Удельная электрическая мощность при одностороннем периферийном прогреве бетона конструкций ограниченной толщины определяется по формуле

(31)

где B - толщина конструкции, м;

b - расстояние между разноименными электродами, м;

a - ширина электродов, м;

? - коэффициент, равный при трехфазном токе 1,5, при однофазном токе 2.

По формуле (31) построены графики (рис. 20, а, б, в), которые позволяют:

а) по заданным удельной мощности P, толщине бетонной конструкции B, расстоянию между электродами b и по известному удельному электрическому сопротивлению бетона ?расч определить необходимое напряжение U на электродах;

б) по заданным удельной мощности P, толщине бетонной конструкции B, напряжению на электродах U и по известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить требуемое расстояние между электродами b;

в) по заданным толщине бетонной конструкции B, напряжению на электродах U, расстоянию между электродами b и по известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить электрическую мощность P.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 20а. График для расчета периферийного прогрева при одностороннем расположении полосовых электродов бетона конструкций толщиной B = 10 см (обозначения по рис. 20 в)

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 20б. График для расчета периферийного прогрева при одностороннем расположении полосовых электродов бетона конструкций толщиной B = 20 см (обозначения по рис. 20 в)

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 20в. График для расчета периферийного прогрева при одностороннем расположении полосовых электродов бетона конструкций толщиной B = 30 см

I-1, I-2, I-3, I-4, I-5 - при напряжении 49 В; II-1, II-2, II-3, II-4, II-5 - 60 В; III-1, III-2, III-3, III-4, III-5 - 70 В; IV-1, IV-2, IV-3, IV-4, IV-5 - 35 В; V-1, V-2, V-3, V-4, V-5 - 103 В; VI-1, VI-2, VI-3, VI-4, VI-5 - 121 В; расчетное удельное электрическое сопротивление 1, 2, 3, 4, 5 - соответственно 2, 4, 8, 12, 16 Ом · м; при ширине полосовых электродов 0,02 м - 1?, 2?, 3?, 4?, 5? и 0,05 м - 1?, 2?, 3?, 4?, 5?

8.20. Периферийный электропрогрев бетонных конструкций толщиной более 30 см рекомендуется осуществлять с размещением полосовых электродов на каждой плоскости конструкции (см. рис. 20, в). Для этого случая электрическую мощность определяют в расчете на 1 м2 поверхности конструкции по формуле

(32)

где P - удельная электрическая мощность на единицу поверхности, кВт/м2.

По формуле (32) построен график на рис. 21, который позволяет:

а) по заданным удельной мощности , расстоянию между электродами b и по известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить требуемое напряжение на электродах U;

б) по заданным удельной мощности , напряжению на электродах U и по известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить требуемое расстояние между электродами b;

в) по заданным напряжению на электродах U, расстоянию между электродами b и по известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить электрическую мощность .

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 21. График для расчета периферийного нагрева бетона конструкций толщиной более 30 см с помощью полосовых электродов (обозначения - по рис. 20в)

При отсутствии стали нужных сортаментов вместо полосовых электродов допускается применять электроды из круглой стали. Их диаметр определяется соотношением .

8.21. Разновидностью периферийного электропрогрева является прогрев армированных конструкций с использованием металлической опалубки в качестве электрода. Защитный слой арматуры должен быть не менее 3 см, размер ячейки арматурных сеток или каркасов - не более 40 см. При этом возможны следующие схемы коммутации (рис. 22):

а) все щиты опалубки подключаются к одной фазе, арматура заземляется (однофазный ток);

б) половина щитов подключается к одной фазе, вторая половина заземляется (однофазный ток);

в) опалубка разделяется на три части, каждая из которых подключается к одной из фаз, арматура заземляется (трехфазный ток);

г) опалубка разделяется на три части, каждая из которых подключается к одной из фаз, арматура не заземляется (трехфазный ток).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 22. Схема коммутации прогрева с использованием в качестве электродов щитов металлической опалубки

а, б - для однофазного тока; в, г - для трехфазного тока; 1 - щит опалубки; 2 - бетон; 3 - арматурная сетка; 4 - изолятор

Электрическое сопротивление системы при использовании схемы б вместо схемы а увеличивается в 2 раза.

Щиты металлической опалубки, подключенные к разным фазам, должны быть разделены изоляторами из пластмассы или дерева шириной не менее двойной толщины защитного слоя арматуры.

Электрическое сопротивление системы «металлический щит опалубки - арматура» определяется по формуле

(33)

где S - толщина защитного слоя, м;

q - размер ячейки арматуры, м;

sh - синус гиперболический;

d - диаметр арматурных стержней;

l - общая длина стержней на 1 м2 арматурной сетки.

Если арматурная сетка изготовлена из стержней разного диаметра и если размеры ячейки в разных направлениях различны, электрическое сопротивление между опалубкой и каждой системой параллельных стержней R1 и R2 вычисляется отдельно, а затем находят общее сопротивление по формуле

(34)

По формуле (33) построены графики на рис. 23, по которым можно определять электрическое сопротивление системы при разных значениях S, q и d.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 23. Графики для определения электрического сопротивления защитного слоя бетона при периферийном прогреве с использованием в качестве электродов щитов металлической опалубки при размере ячейки арматурной сетки:

а - 10 см; б - 20 см; в - 30 см; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 - диаметры арматурных стержней соответственно 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 мм

8.22. Стержневые электроды наиболее целесообразно применять в виде плоских групп, электроды которых подключают к одной фазе (рис. 24, а). Использование таких электродов приводит к большей равномерности температурного поля в бетоне, чем при ином расположении стержневых электродов. Удельная электрическая мощность при электропрогреве бетона плоскими группами стержневых электродов определяется по формуле

(35)

где d - диаметр электрода, м;

h - расстояние между осями электродов в плоской группе, м;

b - расстояние между осями электродов в соседних плоских группах, м.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 24. Прогрев бетона стержневыми электродами

а - плоскими электродными группами; б - узких сечений одиночными электродами; в - номограмма для расчета прогрева плоскими электродными группами (обозначения как на рис. 20); г - график для определения расхода электродной стали диаметром 6 мм при использовании плоских групп стержневых электродов

По формуле (35) построена номограмма на рис. 24, в. При ее построении отношение принято таким, чтобы в бетоне температурные градиенты в процессе электропрогрева не превышали 1 °С/см. Диаметр электродов принят разным 6 мм. Номограмма позволяет:

а) по заданным удельной мощности P, напряжению U и известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить необходимое расстояние между плоскими электродными группами b и между электродами в группе h;

б) по заданным удельной электрической мощности P, расстоянию между плоскими электродными группами b и известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить необходимое напряжение на электродах U и расстояние между электродами в плоской группе h;

в) по заданным напряжению на электродах U, расстоянию между плоскими электродными группами b и известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить расстояние между электродами в плоской группе h и удельную электрическую мощность P.

Расход стали при использовании плоских групп стержневых электродов можно ориентировочно принимать по графику на рис. 24, г.

8.23. Для электропрогрева бетонных и железобетонных элементов малой толщины и значительной протяженности используют одиночные стержневые электроды (рис. 24, б), которые устанавливают в бетон и подключают к разным фазам. Удельная электрическая мощность при таком размещении электродов определяется по формуле

(36)

Для электрического расчета прогрева элементов малой ширины одиночными стержневыми электродами можно пользоваться номограммой на рис. 24, в, считая B = h.

8.24. В случаях, когда применение плоских групп невозможно из-за наличия в конструкции соответствующим образом расположенной арматуры, стержневые электроды размещают в шахматном порядке. Схема коммутации электродов приведена на рис. 25, б, график для электрического расчета прогрева на рис. 25, а.

График на рис. 25, в позволяет:

а) по заданным удельной электрической мощности P, напряжению на электродах U и известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить требуемые расстояния между электродами b = h;

б) по заданным удельной электрической мощности P, расстояниям между электродами b = h и известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить требуемое напряжение на электродах U;

в) по заданным расстояниям между электродами b = h, требуемому напряжению на электродах U и известному удельному электрическому сопротивлению ?расч определить удельную электрическую мощность P.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 25. Прогрев бетона стержневыми электродами, расположенными в шахматном порядке

а - график для расчета (обозначения как на рис. 20); б - рекомендуемая схема подключения электродов

8.25. Струнные электроды применяют для электропрогрева бетонных и железобетонных конструкций, длина которых значительно больше размеров поперечного сечения - колонн, балок, прогонов, монолитных элементов сборно-монолитных конструкций и т.п.

Если прогрев струнными электродами конструкции с четырьмя арматурными стержнями в углах сечения осуществляется в деревянной опалубке, струну или группу струн устанавливают по оси конструкции (рис. 26, а, б) и подключают к одной фазе, а арматурные стержни - к другой фазе или к нулевому проводу. Удельная электрическая мощность определяется по формуле

(37)

где B - сторона сечения конструкции, м;

b - расстояние от оси струны до осей арматурных стержней в углах сечения, м.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 26. Прогрев бетона струнными электродами

а - схема подключения при прогреве конструкций с четырьмя стержнями в углах сечения; б - то же, с часто расположенными арматурными стержнями на периферии сечения или в металлической опалубке; в - номограмма для расчета прогрева (обозначения как на рис. 20)

По формуле (37) построена номограмма на рис. 26, в, которая позволяет:

а) по заданной удельной электрической мощности P, известным расстоянию между осями струнного электрода и арматурных стержней b, диаметру арматурных стержней d и удельному электрическому сопротивлению ?расч определить требуемое напряжение U и диаметр струнного электрода d;

б) по заданному напряжению U, известным расстоянию между осями струнного электрода и арматурных стержней b, диаметру арматурных стержней d и удельному электрическому сопротивлению ?расч определить диаметр струнного электрода d и удельную электрическую мощность P.

8.26. При электропрогреве конструкций квадратного или близкого к квадратному сечения с часто расположенными на периферии продольными арматурными стержнями, а также конструкций в металлической опалубке либо в деревянной опалубке, обшитой изнутри кровелькой сталью (рис. 26, б), струну или группу струн устанавливают по оси конструкции и подключают к одной фазе, густой арматурный каркас или металлическую опалубку (металлическую обшивку деревянной опалубки) - к другой фазе или к нулю. Удельная электрическая мощность определяется по формуле

(38)

где B - сторона сечения конструкции, м; b - расстояние от оси струны до арматуры или опалубки, подключенной к второй или нулевой фазе, м.

Величину удельной электрической мощности при электропрогреве струнными электродами по схеме, приведенной на рис. 26, б, можно ориентировочно определить по номограмме на рис. 26, в, умножая полученное значение на 2.

8.27. При большой длине конструкции вместо одной струны возможна установка двух или трех струн по длине (рис. 27), подключаемых к разным фазам.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 27. Схема подключения электродов при установке двух или трех струн по длине конструкции

Электрический расчет прогрева в этих случаях можно производить по номограмме на рис. 26, в для варианта, приведенного на рис. 26, а или той же номограммой с умножением полученного значения на 2 для варианта, приведенного на рис. 26, б, причем при двух струнах найденное значение мощности необходимо уменьшить в 2 раза, при трех струнах - в 1,73 раза.

Если диаметр струнного электрода, определенный расчетом или по номограмме на рис. 26, в, превышает 12 - 16 мм, для экономии металла и увеличения равномерности температурного поля в бетоне рекомендуется одиночную струну заменить пучком струнных электродов меньшего диаметра. Условие электрической эквивалентности определяется формулой

(39)

где D - диаметр пучка электродов, м; d2 - диаметр струнных электродов пучка, м.

График для расчета пучков струнных электродов, электрически эквивалентных одиночным струнам, приведен на рис. 28.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 28. График для расчета эквивалентных диаметров струнных электродов

1, 2, 3, 4, 5, 6 - число струн в пучке соответственно 10, 8, 6, 4, 3, 2

Необходимо учитывать, что расстояние в свету между соседними струнами пучка должно не меньше чем в 1,33 раза превышать наибольший размер зерен крупного заполнителя.

8.28. При изменении расчетного удельного электрического сопротивления бетона (вследствие использования цемента другого завода-поставщика, введения в смесь добавок и т.п.) электрическая мощность возрастает пропорционально снижению ?.

Для сохранения первоначальной электрической мощности при изменении ?расч необходимо уменьшить напряжение на электродах раз, где ?1расч - первоначальное; ?2расч - измененное значение расчетного удельного электрического сопротивления бетона.

Допустимая длина электрода (полосового, стержневого, струнного) определяется допустимой величиной потери напряжения по его длине. При условии потери не более 2,5 % напряжения, подведенного к одному концу электрода, его допустимая длина lэл = 0,5fRб, подведенного к двум концам - lэл = fRб, где f - сечение электрода, м2; Rб - электрическое сопротивление бетона при ? = ?расч, определяемое по формуле

(40)

Электрическая мощность P определяется в соответствии с положениями данного раздела.

Потеря напряжения приводит к выделению части расчетного количества тепла не в бетоне, а в металле электрода.

8.29. Приведенные выше положения о равномерности температурного поля в бетоне при использовании пластинчатых, полосовых и стержневых электродов относятся к прогреву неармированного бетона. Стальная арматура в бетоне может существенно нарушить равномерность электрического поля между электродами и соответственно привести к значительной неравномерности температурного поля в конструкции. Одновременно наличие арматуры может вызвать понижение электрического сопротивления между электродами и пропорциональное увеличение электрической мощности при тех же значениях напряжения на электродах, расстояния между электродами и удельного электрического сопротивления бетона.

8.30. В случае если арматурные сетки или плоские каркасы расположены параллельно электродам, т.е. направление тока между разноименными электродами перпендикулярно плоскости сетки или плоского каркаса, и сетки или каркасы, находящиеся в разных плоскостях, не соединены друг с другом, арматура практически не оказывает влияния на равномерность температурного поля в бетоне и электрическую мощность. Примером служат верхняя и нижняя сетки при двойном армированном перекрытии, полов, днищ и т.п., когда положение верхней сетки определяется фиксаторами и не из металла, а из токонепроводящего материала - бетона или раствора, пластмассы.

В случаях, когда арматурные сетки направлены от одного электрода к другому (электроды разноименные), ток частично проходит по этим стержням, нагревая их и пристержневые зоны бетона больше, чем нагревается бетон в остальных зонах. Сказанное относится и к тем арматурным стержням, хомутам, фиксаторам из стали, которые соединяют между собой арматурные элементы, расположенные параллельно пластинчатым, полосовым или стержневым электродам.

8.31. Чем меньше расстояние между электродами и арматурой, тем больше неравномерность температурного поля в бетоне. Рекомендуется при напряжении на электродах в период подъема температуры бетона 49 - 60 В соблюдать расстояние между электродами и арматурой не менее 25 мм, при 70 - 85 В - не менее 40 мм.

8.32. При периферийном электропрогреве железобетонных, конструкций с пространственным армированием арматурные сетки, расположенные параллельно электродам, экранируют электрическое поле в бетоне. В результате тепло образуется только в периферийном защитном слое бетона, внутренние зоны конструкции нагреваются за счет теплопередачи от периферийных слоев, при этом их температура растет значительно медленнее, чем в периферийных. Разница температуры бетона в периферийных и внутренних зонах тем больше, чем больше толщина конструкции и чем выше скорость подъема температурных периферийных слоев. Во избежание недопустимых температурных перепадов температура изотермического прогрева в конструкциях толщиной более 40 см ограничена (см. п. 4.9).

8.33. При сквозном прогреве пластинчатыми, полосовыми и стержневыми электродами бетона железобетонных конструкций, расположение арматуры в которых вызывает искажение силового поля, величина электрической мощности больше, как правило, в 1,3 - 1,6 раза, чем указано в пп. 8.17, 8.25 для аналогичного размещения электродов в неармированном бетоне, что необходимо учитывать в расчетах.

8.34. Использовать арматуру железобетонных конструкций в качестве электродов допускается лишь в тех случаях, когда применение электродов, перечисленных в табл. 42, представляется сложным или невозможным. Во избежание возможного пересушивания приэлектродных слоев из-за высокой температуры бетона вблизи электродов и соответствующего уменьшения сцепления арматуры с бетоном скорость подъема температуры в наиболее нагреваемых зонах не должна превышать 8 °С в час. Для обеспечения большей равномерности температурного поля в бетоне рекомендуется применять по возможности сетки с малыми размерами ячеек.

8.35. Кольцевые электроды (рис. 29), применяемые при электропрогреве бетона вертикальных неармированных или слабо армированных стыков колодезного типа, эквивалентны одиночным стержневым электродам с длиной, равной развернутой длине кольцевого электрода в бетоне.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 29. Схемы электродов, приравниваемых к основным типам электродов

а - кольцевые; б - плавающие; в - арматура из жестких профилей; 1 - бетон монолитной конструкции; 2 - бетон замоноличивания; 3 - опалубка; 4 - электрод; 5 - жесткая арматура

Плавающие электроды из круглых прутков, заглубленных в бетон на 2 - 5 см (рис. 29, б), также эквивалентны одиночным стержневым электродам.

Арматурную сетку с размерами ячейки не более 15 см, используемую в качестве электрода, например, при прогреве плит перекрытий, полов или днищ резервуаров с однородным армированием, следует с достаточной точностью принимать эквивалентной пластинчатому электроду.

Арматуру из жестких прокатных профилей, используемую в качестве электрода (рис. 29, в), рекомендуется принимать эквивалентной струнному электроду с диаметром, равным диаметру окружности, вписанной в сечение профиля по его большой оси.

Параллельно расположенные плавающие арматурные сетки, не соединенные одна с другой металлическими стержнями и используемые в качестве разноименных электродов, рекомендуется принимать эквивалентными пластинчатым электродам. Величину электрической мощности, определенную по формуле (30) или по графику на рис. 18, б, необходимо уменьшать в 1,3 или в 1,15 раза при расстоянии между сетками соответственно до 20 и более 20 см.

При использовании электродов других конфигураций, не упомянутых в пп. 8.17 - 8.27, их расчет необходимо осуществлять, приводя их к одному из типов электродов, перечисленных в данном разделе.

ВЫДЕРЖИВАНИЕ ЗАДАННОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОПРОГРЕВА БЕТОНА

8.36. Выдерживание заданного температурного режима при электропрогреве, как и при других способах электротермообработки, сводится к регулированию электрической мощности, которая должна изменяться при переходе от периода подъема температуры к изотермическому прогреву. Кроме того, в процессе электропрогрева в связи с постоянным изменением электрического сопротивления бетона (см. п. 8.11) выдерживание неизменной величины мощности требует применения одного из следующих дополнительных приемов регулирования:

а) изменения напряжения питающей сети;

б) изменения схемы коммутации электродов для изменения величины электрического сопротивления бетона между электродами;

в) прерывистой (импульсной) подачи напряжения на электроды.

8.37. Регулирование напряжения на электродах для обеспечения постоянной величины электрической мощности при изменении электрического сопротивления бетона следует осуществлять в соответствии с зависимостью, определяемой формулой

(41)

где R - электрическое сопротивление между электродами, Ом.

Электрическое сопротивление R изменяется пропорционально изменению удельного электрического сопротивления. При электропрогреве монолитных конструкций для выдерживания заданного температурного режима необходимый диапазон изменения напряжения не превышает 2 - 2,5 раза, что вполне обеспечивается серийно выпускаемыми понижающими трансформаторами для электропрогрева бетона.

8.38. Изменение схемы коммутации электродов при неизменном напряжении питающей сети предусматривает возможность включения в электрическую цепь различных участков бетона с разным электрическим сопротивлением. При этом по окончании подъема температуры бетона, когда необходимо уменьшить электрическую мощность, длина участка бетона между соседними разноименными электродами должна быть, как правило, увеличена, а через некоторое время в связи с ростом удельного электрического сопротивления - снова уменьшена. Примеры изменения схемы коммутации электродов в процессе электропрогрева приведены на рис. 30.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 30. Изменение схемы коммутации электродов для выдерживания заданного температурного режима в разные периоды прогрева

а - полосовые электроды при периферийном прогреве; б - стержневые электроды

8.39. Прерывистая подача напряжения может осуществляться при отсутствии многоступенчатых трансформаторов путем ручного включения и отключения или автоматически.

В практике электропрогрева ручное включение и отключение осуществляется в период как подъема температуры бетона, так и изотермического прогрева, причем включение производят, когда температура бетона в некоторый момент отстает от заданной на 3 - 5 °С, а выключение - если она превышает заданную на 3 - 5 °С. Включение и отключение напряжения, выполняется с помощью пакетных выключателей и переключателей или рубильников (разд. 15 данного Руководства).

При использований прерывистой подачи напряжения необходимо, чтобы величина напряжения в питающей сети была не меньше максимально необходимой величины напряжения на электродах, которая определяется расчетом.

8.40. Разновидностью автоматического включения и отключения является импульсный прогрев, при котором обычно используется сетевое напряжение, исключающее потребность в понижающих трансформаторах. Напряжение подается короткими импульсами постоянной продолжительности для данной схемы размещения электродов и заданного температурного режима (10 - 20 с). Выдерживание заданного температурного режима прогрева осуществляется путем регулирования продолжительности пауз между импульсами.

Продолжительность импульса определяется с учетом того, что ее слишком большая величина может привести к ухудшению качества прогреваемого бетона из-за слишком большого повышения его температуры в короткий промежуток времени. Вначале необходимо в соответствии с указаниями п. 4.20 найти требуемую мощность P, затем пользуясь данными пп. 8.17 - 8.26, установить необходимую величину напряжения на электродах U на период подъема температуры бетона обычным способом с непрерывной подачей напряжения. После этого по отношению Uимп/U, (где Uимп - напряжение на электродах при импульсном прогреве (Uимп больше U), и требуемой мощности P находят допустимую величину импульса ?1 с помощью графика на рис. 31.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 31. График определения продолжительности импульсов тока при импульсном прогреве

1 - 5 - требуемая мощность P0 при непрерывном прогреве в период подъема температуры соответственно 2, 6, 10, 14, 18 кВ/м3; Uи и U0 - напряжение на электродах соответственно при импульсном и непрерывном способах, В.

Продолжительность паузы ?2 определяется по формуле

(42)

Поскольку напряжение U в процессе электропрогрева бетона обычно изменяют в связи с изменением удельного электрического сопротивления, продолжительность паузы также должна изменяться для выдерживания заданной температуры в каждый конкретный момент. Это осуществляется с помощью системы автоматики, в которую входят датчики температуры, размещенные в бетоне, и реле времени. Описание автоматической схемы регулирования продолжительности пауз приведено в разд. 15 данного Руководства.

8.41. Поскольку при импульсном прогреве ток проходит через бетон лишь в течение некоторой части общей продолжительности тепловой обработки, электрическая мощность в периоды прохождения тока (импульсы) должна быть больше, чем при постоянной подаче напряжения на электроды, во столько раз, во сколько суммарная продолжительность импульса и паузы больше, чем продолжительность импульса. Это требует увеличения установленной мощности, как правило, в несколько раз по сравнению с электрической мощностью при обычном прогреве. Для того чтобы приблизить необходимую величину установленной мощности к значению, близкому к значению при непрерывной подаче напряжения, применяют групповой импульсный прогрев, при котором объем прогреваемого бетона делят на несколько групп (захваток) n, примерно равных по объему. Импульсы тока подают не на весь объем, а по очереди на каждую захватку. В результате электрическая мощность снижается в n раз.

Необходимым условием осуществления группового импульсного прогрева является соблюдение соотношения n?1 < ?2мин, где ?2мин - минимальная продолжительность паузы за время электропрогрева бетона.

Схема автоматики для осуществления группового импульсного прогрева приведена в разд. 15 данного Руководства.

ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНОВ С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ДОБАВКАМИ

8.42. Для предотвращения замерзания бетонной смеси и свежеуложенного бетона при низких температурах воздуха и длительных сроках выдерживания до укладки или до начала прогрева в смесь при ее приготовлении следует вводить противоморозные добавки. Добавки вводят не для обеспечения беспрогревного твердения бетона на морозе, а с целью понижения температуры замерзания бетонной смеси и бетона.

8.43. Электропрогрев бетонов с противоморозными добавками рекомендуется применять: при длительном транспортировании бетонной смеси в необогреваемых емкостях или выдерживании ее перед укладкой малыми порциями, например при замоноличивании стыков; при бетонировании конструкций на промороженном основании и замоноличивании стыков, при возведении тонкостенных конструкций, в случае необходимости длительного выдерживания свежеуложенного бетона перед началом электропрогрева, например для установки и подключения большого количества стержневых электродов, при бетонировании любых конструкций при температуре воздуха низке -30 °С.

8.44. Бетоны с противоморозными добавками, подвергнутые остыванию ниже 0 °С и последующему электропрогреву, при соблюдении всех технологических требований по окончании тепловой обработки достигают прочность при сжатии в пределах 75 - 90 % прочности эталона-образцов нормального хранения аналогичного состава, а после дополнительного 28-суточного выдерживания в нормальных условиях - 100 - 120 %; прочность при осевом растяжении, при изгибе, сцепление с арматурой, призменную прочность и морозостойкость не меньше, чем у эталона; модуль упругости на 15 - 25 % выше, чем у эталона; водопоглощение ниже, чем у эталона.

При необходимости получения после прогрева прочности при сжатии менее 75 - 90 % проектной продолжительность изотермического прогрева бетона с противоморозными добавками может быть существенно сокращена (до 4 ч), что позволяет экономить электроэнергию, повышать оборачиваемость инвентарной опалубки и электрооборудования.

8.45. В качестве противоморозных добавок в бетоны, подвергаемые электропрогреву, рекомендуются хлористый кальций + хлористый натрий (ХК + ХН), хлористый кальций + нитрит натрия (ХК + НН), нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК), нитрит натрия (НН). При необходимости эти добавки вводят в бетонную смесь в сочетании с замедлителями схатывания цемента (см. разд. 6 данного Руководства).

Не допускается применение в бетонах, подвергаемых электропрогреву, добавки поташа, которая приводит к значительному недобору прочности (более 30 %) и пониженной морозостойкости, а также добавок, содержащих мочевину (НКМ, ННКМ, ННХКМ), в связи с тем, что она разлагается при температуре выше 40 °С.

8.46. Требования к применяемому песку для бетонов с противоморозными добавками, подвергаемых электропрогреву, к областям применения таких бетонов по воздействию на стальную арматуру и стойкости в агрессивных средах, технологии приготовления водных растворов добавок и бетонных смесей с добавками должны быть такими же, как для бетонов с противоморозными добавками, не подвергаемыми электропрогреву (см. разд. 6 данного Руководства).

8.47. Допускаемая температура остывания бетонов с противоморозными добавками в зависимости от содержания добавок приведена в табл. 44. При этом удельное электрическое сопротивление бетона, остывшего до этой температуры, не будет превышать 35 Ом · м, что позволяет рационально разместить электроды и осуществить электропрогрев бетона пониженным напряжением (до 127 В) в соответствии с требованиями электробезопасности.

Таблица 44

Допускаемая температура остывания бетона до начала электропрогрева, °С

Количество добавок в расчете на безводную соль, % массы воды затворения

от

до

ХК + НХ

ХК + НН

ННХК

НН

0

-5

0 + 4

2,5 + 2,5

3 + 3

6

-6

-10

0 + 5

3 + 3

6 + 6

10

-11

-15

1 + 5

6 + 6

10 + 10

16

-16

-20

3 + 7

9 + 9

-

20

Не разрешается выдерживание бетона при допускаемой температуре остывания более 1,5 - 2 ч во избежание значительного льдообразования, чрезмерного повышения удельного электрического сопротивления бетона до начала прогрева и ухудшения свойств затвердевшего бетона.

8.48. Рекомендуется до начала бетонных работ определить фактическую величину удельного электрического сопротивления бетона с конкретной добавкой при его остывании до допускаемой температуры.

8.49. Укладку бетонной смеси можно производить без отогрева промороженного основания, стыкуемых элементов, а также без отогрева арматуры и закладных деталей с учетом указаний п. 8.37 данного Руководства.

8.50. Расстояния между электродами следует определять исходя из расчетной величины удельного электрического сопротивления 350 Ом · м или из фактической величины ? при допускаемой температуре остывания бетона, если оно меньше, чем 35 Ом · м; начальную величину напряжения на электродах U рекомендуется принимать в пределах 103 - 121 В, а если фактическая величина ? меньше 30 Ом · м - в пределах 85 - 103 В.

Ориентировочно расстояние между разноименными электродами при сквозном прогреве рекомендуется принимать от 190 до 210 мм, между осями полосовых электродов при периферийном прогреве - от 160 до 180 мм. Расстояние между разноименными электродами может быть увеличено до 250 - 300 мм в случае применения добавки ХК + ХН, а также при назначении более высокой концентрации добавок, чем указано в табл. 44 для данной расчетной температуры (но не более предельных значений, приведенных в этой таблице).

8.51. При электропрогреве бетонов с противоморозными добавками, подвергнутых остыванию до температуры ниже 0 °С, диапазон изменения удельного электрического сопротивления значительно больше, чем для бетонов, не остывающих ниже 0 °С, и достигает 10 - 12-кратной величины. В связи с этим рекомендуется для электропрогрева бетона с противоморозными добавками применять понижающие трансформаторы, имеющие большой диапазон регулирования вторичного напряжения, - ТСПК-20А, АОСУ, АОМК, АТМК (см. разд. 15 данного Руководства).

В случае применения понижающих трансформаторов с небольшим диапазоном вторичного напряжения после снижения напряжения на электродах до минимально возможной величины выдерживание заданного температурного режима электропрогрева бетона необходимо осуществлять периодическим включением и отключением напряжения.

ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОДОВ, СХЕМ ИХ РАЗМЕЩЕНИЯ. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПРИ ЭЛЕКТРОПРОГРЕВЕ БЕТОНА

8.52. Электропрогрев каждой конструкции можно осуществить с использованием разных типов электродов и схем их размещения. Оптимальный тип электродов, схемы их размещения в бетоне и подключения к питающей сети необходимо выбирать с учетом размеров конструкции и ее конфигурации, расположения арматуры и закладных деталей, количества прогреваемых конструкций и возможностью оборачиваемости опалубки и закрепленных на ней электродов, местных условий производства работ.

8.53. Сквозной прогрев бетона и железобетона пластинчатыми, или полосовыми электродами может быть применен при толщине конструкций до 25 - 30 см в случае использования бетона без добавок и толщиной 50 - 60 см в случае использования бетона с добавками электролитов. Указанные величины относятся к прогреву бетона пониженным напряжением. Если возможно применение сетевого напряжения 220 В (см. п. 18.28), толщина прогреваемой неармированной конструкции для бетона без добавок и с добавками электролитов может составить соответственно 50 и 100 см.

8.54. Периферийный прогрев полосовыми или пластинчатыми (в виде щитов металлической опалубки) электродами может быть применен для конструкций любой массивности. При этом продолжительность прогрева конструкций толщиной более 40 см больше, чем при сквозном прогреве, в связи с меньшими допускаемыми величинами скорости подъема температуры и температуры изотермического прогрева. В связи с многооборачиваемостью пластинчатых и полосовых электродов сквозной и периферийный прогрев сих применением сравнительно малотрудоемок.

8.55. Сквозной прогрев стержневыми электродами можно применять для любых конструкций, однако в связи с необходимостью изготовления, установки в бетон, подключения и срезки конца каждого электрода при бетонировании вследствие того, что стержневые электроды остаются в бетоне, их применение значительно более трудоемко и дорого по сравнению с пластинчатыми и полосовыми электродами.

8.56. Применение струнных электродов, остающихся в бетоне, требует дополнительного расхода металла; оно столь же или более трудоемко, как применение стержневых электродов. Струнные электроды целесообразно применять, как правило, при прогреве конструкций малого сечения и значительной протяженности при прогреве монолитных элементов сборно-монолитных конструкций.

8.57. Для конструкций всех типов, перечисленных ниже, бетонируемых в металлической опалубке, целесообразно применять периферийный прогрев, используя опалубку в качестве электродов.

8.58. Массивные фундаменты под оборудование, под колонны, фундаментные плиты и свайные ростверки рекомендуется бетонировать с периферийным электропрогревом полосовыми электродами, закрепленными на деревянной опалубке.

8.59. Для ленточных фундаментов, бетонируемых враспор с грунтом, целесообразно применять периферийный электропрогрев с помощью стержневых электродов, забитых в грунт на дне траншеи вдоль ее стенок.

8.60. Бетонные подготовки, полы, покрытия, днища резервуаров толщиной до 20 см, плоские перекрытия толщиной до 30 см рекомендуется бетонировать с периферийным прогревом полосовыми электродами, закрепленными на накладных деревянных щитах (рис. 32), укладываемых на поверхность бетона.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 32. Схема инвентарного накладного деревянного щита с полосовыми электродами

1 - доска толщиной 40 мм; 2 - брусок; 3 - полосовой электрод

8.61. Ребристые перекрытия целесообразно бетонировать с периферийным электропрогревом полосовыми электродами, закрепленными на деревянных накладных щитах с установкой дополнительных полосовых или стержневых электродов для прогрева бетона ребер.

8.62. Стены и перегородки рекомендуется бетонировать с прогревом полосовыми электродами, закрепленными на деревянной опалубке. В зависимости от толщины конструкций должен осуществляться сквозной или периферийный прогрев.

8.63. Колонны целесообразно бетонировать с периферийным прогревом полосовыми электродами, закрепленными на деревянной опалубке.

8.64. При бетонировании конструкций с элементами разной толщины (фундаменты с консолями, этажерки и т.п.) целесообразно сочетать периферийный прогрев со сквозным прогревом стержневыми электродами.

8.65. При электропрогреве бетона в технологические карты дополнительно к данным, перечисленным в п. 1.3, необходимо включить схему конструкции с указанием положения арматуры и закладных деталей, расчетную величину удельного электрического сопротивления и особые указания по подключению электродов (с помощью оконцевателя с вилкой и гайки, с помощью зажимных устройств и т.п.).

8.66. Выдерживание требуемого расстояния между электродами и арматурой достигается применением изоляторов соответствующей толщины из затвердевшего раствора, из пластмассы и т.п., укрепляемых на арматуре до начала бетонирования. При использовании металлической опалубки в качестве электродов или полосовых (стержневых) электродов, закрепленных на опалубке, рекомендуется устанавливать между арматурой и опалубкой вертикальные деревянные рейки соответствующей толщины, которые постепенно извлекают из опалубки по мере послойного бетонирования.

8.67. Закладные детали, прилегающие к металлической опалубке, используемой в качестве электрода, или к деревянной опалубке с закрепленными на ней электродами, должны быть отделены от опалубки слоем толя, выступающим вдоль опалубки за контур закладной детали на величину, не меньшую толщины защитного слоя.

8.68. Пластинчатые электроды при их толщине не менее 4 мм можно подключать к питающей сети с помощью вилочного контакта, надеваемого на клеммный болт, или с применением разъема, расположенного в любом месте электрода.

Пластинчатые электроды толщиной менее 4 мм должны иметь вдоль одной из сторон приваренный уголок (электроды из кровельной стали - круглый пруток диаметром 10 - 12 мм, закатанный в материал электрода) с целью более равномерного распределения подведенного тока по поверхности электрода. К уголку или торцу стержня должен быть приварен клеммный болт крепления вилочного контакта токоподводящего провода.

Полосовые или стержневые электроды, закрепляемые на деревянной опалубке, следует размещать вертикально.

Полосовые или стержневые электроды на инвентарных деревянных щитах опалубки должны быть закоммутированы при изготовлении щита таким образом, чтобы подключение токоподводящих проводов можно было осуществлять не к каждому электроду, а к разъему или к трем либо двум контактным болтам (рис. 33).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 33. Схема постоянной коммутации полосовых электродов, закрепленных на инвентарной опалубке

а - коммутация электродов при трехфазном токе; б - коммутация электродов при однофазном токе; 1 - электроды; 2 - контакты; 3 - разъемы; 4 - коммутационные провода

При одноразовом использовании полосовых электродов, закрепленных на деревянной опалубке, их концы должны выступать за пределы опалубки на 5 - 8 см для подключения токоподводящих проводов, которые рекомендуется осуществлять с помощью болта М8 - М12 с гайкой, установленного в отверстие на конце электрода.

8.69. Накладные деревянные щиты с закрепленными на них полосовыми электродами рекомендуется укладывать на поверхность бетона по мере ее заглаживания, подключать электроды к питающей сети или электродам соседнего ранее уложенного щита (рис. 34). После этого на щит укладывают вибратор и вибрируют щит в течение 5 - 7 с для погружения выступающих за плоскость палубы электродов в бетон с целью обеспечения надежного электрического контакта. Перемычки между одноименными электродами соседних щитов следует выполнять голым алюминиевым или стальным проводом.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 34. Схема коммутации полосовых электродов на накладных деревянных щитах

1 - понижающий трансформатор; 2 - силовой щит; 3 - софиты или распределительные провода; 4 - токоподводящие провода; 5 - электродные щиты

8.70. Длину стержневых электродов, устанавливаемых в бетон, необходимо принимать с таким расчетом, чтобы они выступали над утеплителем верхней поверхности конструкции или при их установке горизонтально выступали за пределы деревянной опалубки на 8 - 10 см для подключения токоподводящих проводов, которое осуществляется с помощью специального инвентарного контактного приспособления (зажимного, конусного и т.п.) или мягкой стальной проволокой диаметром 1 - 1,5 мм.

Диаметр электродов при их забивке в бетон на глубину более 60 см следует увеличивать до 10 - 12 мм.

Если стержневые электроды забиты в бетон, недостаточно подвижный для самопроизвольного заполнения возникающих при забивке пустот, то по окончании забивки электродов бетон вокруг них следует уплотнить трамбованием или вибрированием.

8.71. Струнные электроды диаметром до 8 мм рекомендуется натягивать на опалубку, а диаметром более 8 мм - подвешивать на крючках, изолированных надетыми на них резиновыми трубками, либо крепить к специально устанавливаемым поперечным стержням, просунутым в отверстия боковой опалубки.

8.72. При использовании арматуры в качестве электрода необходимо приварить к сетке или объемному каркасу 2 - 3 стальных стержня диаметром 12 - 16 мм, концы которых должны выступать на 8 - 10 см для подключения к ним токоподводящих проводов с помощью контактного болта или гайки.

8.73. Понижающие трансформаторы должны быть установлены возможно ближе к прогреваемой конструкции или захватке во избежание потери напряжения в кабелях и проводах на низкой стороне.

8.74. В процессе бетонирования необходимо обращать внимание на соблюдение проектной толщины защитного слоя, сохранение положения электродов, установленных до начала бетонирования и их коммутации. По окончании бетонирования, а при больших открытых поверхностях конструкций по мере бетонирования следует укрывать бетон гидроизоляционным материалом и утеплять (см. п. 3.17). Вертикальные стержневые электроды следует устанавливать (забивать) в бетон после укладки гидроизоляции, прибивая ее слой, после чего утеплять поверхность бетона.

8.75. Концы стержневых электродов и стержней для подведения напряжения к арматуре, по окончании электропрогрева и распалубливания конструкции должны быть срезаны.

8.76. Указания по производству работ при электропрогреве бетона, связанные с вопросами электробезопасности, приведены в разд. 18 данного Руководства.

9. ОБОГРЕВ БЕТОНА В ГРЕЮЩЕЙ ОПАЛУБКЕ

СУЩНОСТЬ МЕТОДА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

9.1. Сущность способа заключается в передаче теплоты через разделительную стенку (палубу щита) в поверхностный слой бетона от электронагревателей, установленных в утепленной опалубке. Теплота в толще бетона распределяется в основном путем теплопроводности.

9.2. Применение греющей опалубки в сочетании с другими способами термообработки и выдерживания бетона (предварительным электроразогревом, «термосом», химическими добавками - ускорителями твердения и др.) позволяет значительно расширить область применения каждого способа и повысить их эффективность.

9.3. Греющая опалубка может быть использована для компенсации тепловых потерь пристенными слоями бетона. Независимо от изменения температуры наружного воздуха возможен обогрев и выдерживание температуры бетона в заданных пределах с регулированием продолжительности остывания монолитных конструкций по заданному режиму.

9.4. Греющую опалубку следует применять для обогрева тонкостенных и среднемассивных конструкций (с любой степенью армирования) при температурах наружного воздуха до минус 40 °С.

Обогреву в греющей опалубке могут подвергаться и массивные конструкции в районах, характеризуемых резкими перепадами температуры в течение суток, применяя «регулируемый термос», выдерживая при этом расчетную продолжительность остывания монолитных конструкций.

Греющую опалубку можно использовать для обогрева бетона, уложенного в стыки, швы и местные заделки, для отогрева мерзлых грунтовых, бетонных и искусственных оснований, удаления наледи с арматуры и др.

НОМОГРАФИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГРЕЮЩЕЙ ОПАЛУБКИ

9.5. Расчет основных параметров греющей опалубки сводится к определению:

коэффициента теплопередачи опалубки исходя из характерных ее размеров, экономических предпосылок и конструкции утеплителя;

удельной мощности в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха, коэффициента теплопередачи утеплителя, массивности монолитных конструкций и от принятого способа регулирования температурных режимов обогрева бетона;

оптимального шага на палубе щитов при применении линейных нагревателей в зависимости от удельной мощности, толщины палубы и принятых допустимых градиентов температуры на палубе.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

9.6. Максимальная толщина утеплителя в греющей опалубке, как правило, ограничивается высотой ребер жесткости каркаса щитов. Поэтому оптимальный, с точки зрения экономических и эксплуатационных показателей опалубки, коэффициент теплопередачи греющих щитов предопределяется путем подбора соответствующих утепляющих материалов и конструкций теплоизоляции.

9.7. Конструкция и толщина утеплителя должны обеспечивать теплопотери не более 35 % для щитовой разборно-переставной опалубки и 25 % для объемно-переставной и блок-формы от общих теплопотерь.

9.8. При учете затрат на электроэнергию при электрообогреве бетона оптимальное термическое сопротивление теплоизоляции может определяться по номограмме рис. 35. Пример расчета приведен в прил. 15.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 35. Номограмма для определения оптимального термического сопротивления теплоизоляции греющей опалубки

9.9. Коэффициент теплопередачи греющих щитов опалубки зависит от многих переменных: площади поверхности открытых ребер каркаса, размеров щита, скорости ветра, теплофизических характеристик примененного утеплителя, качества герметизации утеплителя от продувания и т.п. Для наиболее распространенной в строительстве стальной греющей опалубки с утеплителем из минераловатных матов усредненные коэффициенты теплопередачи могут быть определены по номограмме рис. 36.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 36. Номограмма для определения коэффициентов теплопередачи стальных греющих щитов с минераловатным утеплителем

9.10. Для стальных щитов площадью более 1 м2 с теплоизоляцией различной конструкции при площади открытых ребер каркаса до 600 см2, с отношением периметра открытых ребер каркаса к площади щита 3,5 : 1 - 4,5 : 1 и скорости ветра до 1 м/с усредненные коэффициенты теплопередачи можно определить по табл. 45.

Таблица 45

Конструкция теплоизоляции

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2 · °С)

%

Минераловатный мат толщиной 40 мм и фанера толщиной 3 мм

3,44

100

Воздушная прослойка толщиной 30 мм, фанера толщиной 3 мм, уплотнение по контуру минераловатой

5,83

169

Воздушная прослойка толщиной 15 мм, фанерный щит с сотовым заполнением толщиной 30 мм, уплотнение по контуру минераловатой

4,84

140

Теплоотражающий экран из алюминиевой фольги, минераловатный мат толщиной 40 мм, фанера толщиной 3 мм

3,07

90

9.11. Для характерных конструктивных решений фанерной греющей опалубки коэффициенты теплопередачи могут приниматься по данным табл. 46.

Таблица 46

Конструкция опалубочного щита

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2 · °С)

%

Фанерная палуба толщиной, мм:

10

7,65

100

12

6,75

90

18

5,75

80

Фанерный щит с двумя палубами толщиной 12 мм с воздушной прослойкой толщиной 40 мм

2,3

59

То же, с брезентовым укрытием

1,75

56

Фанерная палуба толщиной 12 мм с брезентовым укрытием

4,6

71

ВЫБОР УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ

9.12. Удельную мощность нагревателей греющей опалубки выбирают, исходя из необходимости обеспечения заданной скорости подъема температуры на поверхности бетона, постоянной на всю продолжительность периода термообработки бетона.

9.13. Удельная мощность нагревателей должна обеспечивать требуемую скорость подъема температуры на поверхности обогреваемых конструкций с учетом теплообмена и термонапряженного состояния монолитных конструкций. Занижение удельной мощности по отношению к оптимальной приводит к удлинению сроков термообработки, завышение ее - к перерасходу электроэнергии, к увеличению температурных градиентов по сечению конструкций, вызывающих развитие деструктивных явлений в бетоне, а при использовании систем автоматического регулирования температуры обогрева - к неравномерной работе электронагревателей.

9.14. Удельную мощность электронагревателей комплекта греющей опалубки следует выбирать в зависимости от массивности обогреваемых монолитных конструкций, расчетной температуры окружающего воздуха и скорости ветра, температуры бетонной смеси, уложенной в опалубку, и теплофизических свойств утеплителя щитов.

9.15. При ручном, полуавтоматическом и автоматическом режиме регулирования температуры обогрева бетона удельную мощность электронагревателей греющей опалубки следует принимать по номограмме рис. 37.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 37. Номограмма для определения предельно допустимых удельных мощностей нагревателей греющей опалубки

9.16. При саморегулирующемся режиме обогрева бетона, приготовленного на портландцементе активностью 400 - 500, удельную мощность электронагревателей следует принимать по номограмме рис. 38. Саморегулирующийся режим может применяться при выполнении небольших по объему бетонных работ разового характера и отсутствии на стройплощадке автоматических средств контроля и регулирования температуры обогрева.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 38. Номограмма для определения удельной мощности нагревателей греющей опалубки при саморегулирующемся режиме обогрева

При таком режиме температура бетона в процессе обогрева принимает постоянное значение в зависимости от температуры наружного воздуха, коэффициента теплопередачи утеплителя, расхода и активности цемента, модуля опалубливаемой поверхности и удельной мощности электронагревателей.

9.17. При укладке в греющую опалубку предварительно разогретой бетонной смеси и выдерживании ее методом «управляемого термоса» удельная мощность электронагревателей независимо от модуля опалубливаемой поверхности может быть определена по графику рис. 39.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 39. График для определения удельной мощности нагревателей греющей опалубки при использовании предварительно разогретой бетонной смеси и применении метода управляемого термоса

9.18. Удельная мощность щитов, используемых для отогрева мерзлых грунтовых оснований, должна находиться в пределах 1,5 - 2 кВт/м2. Температура обогрева должна быть в пределах 100 °С. Коэффициент теплопередачи утеплителя щитов не должен превышать 3,5 Вт/(м2 · °С).

9.19. Удельную мощность электронагревателей в греющих щитах, расположенных в углах обогреваемых монолитных конструкций, следует назначать равной 2/3 удельной мощности нагревателей рядовых щитов.

Ширина угловых щитов (или часть щита) с нагревателями пониженной мощности должна составлять примерно 1/2 толщины стены или меньшего из размеров сечения колонн и балок, но не менее 300 мм, а для фундаментов находиться в пределах 500 - 600 мм. Удельная мощность должна быть распределена по ширине угловых щитов плавно от 2/3 до полной удельной мощности рядовых щитов, начиная от угла конструкции.

9.20. Открытые ребра каркаса стальной опалубки оказывают существенное влияние на равномерность распределения температурного поля на палубе щитов. Потребную дополнительную мощность для компенсации теплопотерь через открытые ребра каркаса следует определять теплотехническим расчетом. Ориентировочно дополнительную удельную мощность электронагревателей у открытых ребер сечением до 10?100 мм следует принимать равной 0,5Pуд.

При применении кабельных и других линейных электронагревателей можно конструктивно уменьшить их шаг вдвое на участке палубы шириной 100 мм от края ребра.

Для компенсации тепловых потерь через открытые ребра каркаса опалубки возможно применение полосовых гибких термоэлектрических покрытий, которые навешиваются непосредственно на ребра и включаются в общую электрическую схему. Мощность полосовых ТАГП подбирается в зависимости от принятой мощности греющей опалубки.

ВЫБОР ШАГА ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

9.21. Шаг линейных электронагревателей определяется из условий обеспечения равномерного температурного поля по всей плоскости палубы. Температурные перепады на палубе допускаются не более 5 °С на поверхность щита.

9.22. Выбор шага линейных электронагревателей должен производиться с учетом толщины и материала палубы, удельной электрической мощности, коэффициента теплопроводности бетона и утеплителя. Правильный выбор этих параметров должен обеспечивать в соприкасающихся с палубой пристенных слоях бетона температурные градиенты не выше критических, при которых возникающие в поверхностном слое бетона напряжения еще не приводят к необратимым деструктивным явлениям, к снижению его прочностных и качественных характеристик.

9.23. Перепад температуры (?T) на палубе между расположенными вплотную к ней смежными линейными нагревателями диаметром до 6 мм может быть вычислен по формуле

(43)

где Pуд - удельная мощность электронагревателя, Вт/м2;

b - шаг электронагревателей, м;

?п - коэффициент теплопроводности материала палубы щитов, Вт/(м · °С);

e = 2,72;

?б - коэффициент теплопроводности бетона, Вт/(м · °С);

где ?п - толщина палубы щитов, м.

9.24. Оптимальный шаг линейных электронагревателей диаметром до 6 мм в греющей опалубке со стальной палубой при допустимых температурных градиентах на поверхности обогреваемых конструкций до 0,4 - 0,5 град/см, что соответствует перепаду в 2 - 2,5 °С при шаге 100 мм, следует принимать по номограмме рис. 40.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 40. Номограмма для определения оптимального шага линейных нагревателей диаметром до 6 мм в стальной греющей опалубке

9.25. Оптимальный шаг b и нагрузку p на единицу длины линейных электронагревателей круглого сечения диаметром 12 - 16 мм с установленным над ними теплоотражающим экраном в греющей опалубке со стальной палубой рекомендуется принимать по табл. 47.

Таблица 47

Толщина стальной палубы, мм

Удельная мощность электронагревателей, Вт/м2

600

800

1000

1200

1300

b, мм

p, Вт/м

b, мм

p, Вт/м

b, мм

p, Вт/м

b, мм

p, Вт/м

b, мм

p, Вт/м

2

100

60

90

75

80

85

70

90

70

95

3

135

80

130

105

120

120

100

120

85

115

4

180

100

170

130

160

155

120

145

110

145

5

200

110

190

145

180

170

140

165

130

165

6

220

120

210

160

190

180

170

200

160

200

9.26. Значения шага и нагрузок на единицу длины, определенные по номограмме и таблице, приведены для линейных электронагревателей, расположенных вплотную к палубе. При расположении их с зазором до 5 мм от палубы в случаях, когда невозможна их установка вплотную к палубе, шаг и нагрузку на единицу длины нагревателей следует увеличить до 15 %.

9.27. Шаг проволочных электронагревателей, запрессованных в слое термостойкого диэлектрика на фанерной палубе в плоскости, соприкасающейся с бетоном, а также нагрузку на единицу длины следует принимать по табл. 48.

Таблица 48

Удельная мощность нагревателей, Вт/м2

Нагрузка на единицу длины проволочных нагревателей, Вт/м

Шаг проволочных нагревателей, мм

Максимальная температура нагрева палубы, °С

700

11 - 15

15 - 20

75

600

10 - 15

15 - 25

65

500

10 - 15

20 - 30

55

400

10 - 14

25 - 35

50

300

10 - 12

30 - 40

45

200

8 - 10

35 - 40

35

9.28. В греющей опалубке с палубой, изготовленной из дерева, фанеры или пластмасс, шаг линейных нагревателей, укладываемых внутри опалубочных щитов, не должен превышать 150 мм.

9.29. Для уменьшения теплопотерь греющего щита электронагреватели следует располагать вплотную к палубе, если это позволяет их конструкция.

9.30. Мощность, приходящаяся на единицу длины линейных нагревателей, должна удовлетворять выражению

(44)

где Pн - электрическая нагрузка на единицу длины электронагревателей;

Pуд - удельная мощность электронагревателей, Вт/м2.

КОНСТРУКЦИИ ГРЕЮЩЕЙ ОПАЛУБКИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ НАГРЕВАТЕЛЯМИ

9.31. Конструкция опалубки должна отвечать требованиям ГОСТ 23477-79 и ГОСТ 23478-79 и обеспечивать равномерную температуру на палубе щита.

9.32. Конструкцией должны быть предусмотрены доступ к нагревательным элементам и легкая замена нагревателей в случае выхода их из строя.

9.33. В качестве утеплителей должны применяться теплоизоляционные материалы с объемной массой не более 200 кг/м3.

Плотность утеплителя не должна превышать паспортную более чем на 15 %, влажность - на 6 %. Утеплитель должен обеспечивать стабильность теплофизических свойств опалубки.

9.34. В конструкциях опалубки должны, как правило, применяться стандартные электрические нагреватели.

При использовании нестандартных нагревателей должны тщательно контролироваться электрическая мощность и сопротивление, а также стабильность электрических показателей. Электрическое сопротивление изоляции нагревателей и коммутирующей разводки должно быть не менее 0,5 МОм.

9.35. В качестве нагревателей могут применяться трубчатые электронагреватели (ТЭНы), греющие провода и кабели, гибкие тканевые, в том числе углеродные ткани и ленты. Могут применяться нестандартные нагреватели, изготовленные из проволоки (стальной, нихромовой и др.) с высоким омическим сопротивлением, а также сетчатые, пластинчатые, уголково-стержневые и др.

Срок службы нагревателей должен составлять не менее 1000 ч. Низкотемпературные нагреватели (типа проводов ПОСХВ, ПОСХП, ПОСХВТ и др.) целесообразно применять при низких температурах, мягких режимах обогрева; при их использовании необходим особенно тщательный температурный контроль.

Нагревательные кабели типа КНМС рассчитаны на высокую температуру и имеют больший срок службы, поэтому их применять целесообразно в инвентарных многооборачиваемых опалубках при высоких температурах обогрева в соответствии с табл. 49.

Таблица 49

Электрическая нагрузка на единицу длины, Вт/м

50

80

100

120

140

Температура нагревателя, °С при коэффициенте сопротивления теплопередаче утеплителя 0,29 (м2 ? °С)/Вт

148

203

236

265

290

Высокотемпературные трубчатые нагреватели целесообразно применять в крупногабаритных опалубках, монтируемых краном. ТЭНы могут применяться при любых режимах обогрева.

9.36. Способ крепления и размещения нагревателей на палубе зависит от мощности, режимов обогрева и других факторов.

Греющие провода и кабели целесообразно устанавливать вплотную к палубе; высокотемпературные нагреватели типа ТЭНов могут быть установлены как вплотную к палубе, так и на расстоянии от нее, если это позволяет конструкция ТЭНов.

При установке нагревателей вплотную необходимо тщательно контролировать режимы и температуру обогрева, а также шаг установки нагревателей во избежание местных перегревов и критических температурных деформаций.

Шаг установки нагревателей диаметром до 6 мм может быть принят по номограмме рис. 40.

При установке высокотемпературных нагревателей с зазором 3 - 5 мм по отношению к палубе шаг нагревателей может быть увеличен на 15 % при скоростях подъема температуры до 7 град/ч. При более высоких скоростях подъема температуры для достижения равномерного температурного поля необходимо применение экранов с высокой отражательной способностью (алюминиевый лист, фольга и др.).

Экран должен устанавливаться на расстоянии 5 - 15 мм от поверхности нагревателя. Для исключения конвективной передачи между экраном и нагревателем устанавливаются перегородки или применяется установка двойных и тройных экранов. Греющая полость по периметру должна быть загерметизирована (рис. 41).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 41. Конструкция греющей опалубки с экраном

1 - палуба; 2 - нагреватель; 3 - греющая полость; 4 - экран; 5 - кожух; 6 - герметик

9.37. При больших удельных мощностях нагревателей (более 1000 Вт/м2) для равномерного обогрева опалубки высокомощными нагревателями с широким шагом их установки целесообразно применение опалубки с разными полями поглощения.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 42. Способы крепления электрических нагревателей в греющей опалубке

а - ТЭНов; б - кабелей типа КНМС; в - проводов типа ПОСХВТ в деревянной опалубке; 1 - ТЭН; 2 - стальной хомут; 3 - прокладка из асбеста; 4 - стальная палуба; 5 - кабель КНМС; 6 - полоса на точечной сварке; 7 - провод ПОСХВТ; 8 - деревянная палуба; 9 - скоба из проволоки диаметром 3 мм

Степень черноты поверхности палубы, обращенной к нагревателю, назначается пропорциональной квадрату расстояния между поверхностями нагревателя и палубы и обратно пропорциональной произведению косинусов углов между направлением луча и нормалью к излучаемой и рабочей поверхности опалубки. Это достигается нанесением черной теплостойкой краски между соседними нагревателями.

9.38. Способы крепления нагревателей показаны на рис. 42. При применении нагревательных кабелей КНМС рекомендуется для предотвращения возможного замыкания токонесущей жилы на оболочку производить заливку концов кабеля с помощью муфеля эмалями при температуре плавления:

а) 650 °С:

свинцовый глет (PbO) - 70 %;

борная кислота - 27 %;

перекись марганца (MnO) - 3 %;

б) 700 °С:

свинцовый сурик (Pb3O4) - 60,4 %;

борная кислота - 19,6 %;

перекись марганца (MnO) - 10,5 %;

кварц (порошок) - 9,5 %.

Для переключения кабелей целесообразно использование специального клеммника (рис. 43), исключающего замыкание на массу и поломки токонесущей жилы. Схема щита греющей опалубки с нагревательным кабелем показана на рис. 44.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 43. Клеммник ЦНИИОМТП для подсоединения кабеля (на 3 кабеля)

1 - текстолитовая плата; 2 - скоба крепления клеммника к щиту; 3 - клеммы фиксации оболочки кабеля; 4 - отверстия для болтового соединения фиксаторов; 5 - то же, токонесущих жил кабеля; 6 - болтовое крепление токоподводящих проводов

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 44. Греющий щит опалубки

1 - каркас щита; 2 - нагреватель; 3 - прижимная планка; 4 - утеплитель (минераловатные маты 40 мм); 5 - защитный кожух (фанера толщиной 3 - 4 мм); 6 - шпилька крепления кожуха; 7 - вилочный разъем; 8 - вырез для установки соединительных устройств

9.39. В фанерной греющей опалубке нагреватели высокого омического сопротивления должны быть запрессованы в защитные покрытия, состоящие из пакета тонких полимерных пленок, нанесенных на фанеру методом горячего прессования. Толщина покрытия и состав зависят от диаметра проволоки и должны быть не менее показателей, приведенных в табл. 50.

Таблица 50

Диаметр проволоки, мм

Толщина покрытия, мм

Число слоев пленок с наполнителем

бумажным

стеклотканевым и бумажным

0,2

0,7

6

2 (4)

0,25

0,9

8

2 (4)

0,3

1

10

3 (5)

0,35

1,2

14

4 (5)

0,4

1,3

15

4 (6)

0,5

1,5

17

4 (7)

0,55

2

18

4 (8)

9.40. Углеродные ленточные нагреватели наклеиваются па палубу щита в следующей последовательности.

На стальные опалубочные щиты привариваются кронштейны для установки вилочного разъема, клеммники для коммутации лент, шпильки для крепления защитной крышки; термодатчики прорезаются по месту отверстия под монтажный провод.

Производится очистка внутренней поверхности щитов от мусора и ржавчины, обезжиривание растворителем (бензин, уайт-спирит и т.п.) и разметка мелом мест установки нагревателей.

Производится заготовка и нарезка полос стеклоткани толщиной 0,9 - 1,2 мм (марки ТСТ-9) и углеродной ленты. Ширина полос стеклоткани должна превышать ширину углеродной ленты не менее чем на 40 мм.

Производится меднение концов углеродных лент на расстоянии 30 - 40 мм от края в одном из электролитов следующего состава, г/л:

а) сернокислая медь - 200;

серная кислота - 40;

тиомочевина - 0,01;

глицерин - 0,1;

б) сернокислая медь - 125;

сернокислый натрий - 60;

сернокислый аммоний - 60;

этилендиамин (основание) - 60.

Меднение в 1-м электролите необходимо вести при непрерывном перемешивании. При приготовлении 2-го электролита необходимо соблюдать последовательность растворения веществ в порядке перечисления. Температура электролитов должна находиться в пределах 18 - 20 °С, плотность тока - 8 - 80 А/дм2, время - 0,5 - 2 мин. Толщина медного покрытия должна составлять не менее 30 мкм. Омедненные поверхности покрыть спиртоканифолью (соотношение 5:1) и лудить припоем ПОС-40.

Если коммутация лент производится не через общие клеммники, (удобные при однофазной схеме), то при трехфазной схеме подключения на концы лент на заклепках укрепляют медные накладки (рис. 45).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 45. Способы коммутации лент

а - к общему клеммнику (однофазная схема); б - с помощью накладок (трехфазная схема); 1 - медные шины; 2 - болт М6; 3 - углеродные ленты; 4 - диэлектрическая подложка; 5 - медная накладка; 6 - провод; 7 - заклепки

Непосредственно перед началом работ приготавливается эпоксидный компаунд состава, вес. ч.:

эпоксидная смола ЭД-6 - 7;

полиэтиленполиамин - 2;

дибутилфталат - 1.

Количество компаунда по весу принимается таким, чтобы его можно было выработать в течение 15 - 25 мин.

Кистью или шпателем на палубу щитов наносится по разметке слой компаунда толщиной 1,5 - 2 мм.

На слой компаунда наклеивается слой стеклоткани.

Поверх стеклоткани наносится шпателем или кистью слой компаунда толщиной 1 - 1,5 мм.

После того как компаунд в процессе полимеризации приобретает густую консистенцию и в наибольшей степени проявятся его клеящие свойства, посередине полосы стеклоткани приклеивается углеродная лента, поверх которой наносится защитный слой компаунда толщиной 1 мм. Концы лент длиной 40 - 50 мм оставляют свободными и предохраняют от обмазки компаундом.

Для лент с медными накладками под последние на палубу щитов дополнительно приклеивается два слоя стеклоткани.

После затвердения компаунда производится проверка качества изоляции углеродных нагревателей омметром. В случае замыкания какого-либо нагревателя на массу щита производят кратковременное подключение сварочного трансформатора к контакту ленты и щиту. Тонкие нити углерода, вызывающего «пробой», перегорают, контакт значительного сечения определяется в месте размягчения компаунда и искрения. Следует под зону контакта подложить отрезок стеклоткани, пропитанной компаундом. Затем производится сушка изготовленных нагревателей и окончательная полимеризация компаунда путем нагрева до 60 - 70 °С при подключении нагревателей, под нагрузку, равную 0,5 рабочей.

Проверка целостности изоляции производится омметром; коммутация углеродных лент - монтажным теплостойким проводом к клеммникам и вилочным разъемам.

КОНСТРУКЦИИ ИНВЕНТАРНЫХ ГРЕЮЩИХ ГИБКИХ ПОКРЫТИЙ

9.41. При обогреве монолитного бетона, уложенного в дорожные основания и покрытия, в подготовки под полы, в стыки между сборными элементами, а также при отогреве мерзлых грунтовых и искусственных оснований рекомендуется применять инвентарные термоактивные гибкие покрытия (ТАГП).

9.42. ТАГП представляет собой легкое, гибкое, гидроизолированное нагревательное устройство, предназначенное для периферийного радиационно-конвективного или контактного обогрева различных видов бетонных и железобетонных конструкций с открытыми горизонтальными и вертикальными поверхностями при температуре наружного воздуха до минус 40 °С. Максимальная температура обогрева должна быть не более 90 °С.

Назначение термоактивных гибких покрытий различных видов, область и особенности их применения указаны в табл. 51.

Таблица 51

Вид гибких электронагревательных устройств

Область применения

Гибкие термоактивные покрытия

Для обогрева свежеуложенного бетона дорожных и аэродромных покрытий, бетонных оснований под полы межэтажных монолитных перекрытий промышленных и гражданских зданий, горизонтальных поверхностей фундаментов, вертикальных плоских и криволинейных поверхностей стен в комплексе со скользящей опалубкой и бетонных конструкций сложной конфигурации

Гибкие термоактивные полосовые покрытия

Для обогрева межконструкционных замоноличенных швов промышленных и гражданских зданий; для устранения мостиков холода в стыках жесткой греющей опалубки и сопряжений бетоноводов

Гибкие термоэлектрические вкладыши

Как греющие элементы в жесткой металлической опалубке

Полужесткие греющие опалубки

Для омоноличивания и обогрева стыков колонн и сборных элементов несущего каркаса промышленных и гражданских зданий

9.43. В качестве электронагревателей в ТАГП следует применять провода, углеродную ткань и ленты, получаемые путем обугливания вискозного волокна в нагревательных печах без доступа воздуха. При соответствующем технико-экономическом обосновании возможно применение проволочных нагревателей из металлов с высоким удельным омическим сопротивлением.

Греющий провод применяется марок ПОСХВ и ПОСХП диаметром 1,1 мм; марки ПОСХВТ диаметром 1,4 мм (ТУ 16-505.526.73); марок ПВЖ и ППЖ диаметром 1,4 - 1,8 мм (ТУ КП 087-66). Максимально допустимая температура на поверхности изоляции для проводов ПОСХВ и ПОСХП - 70 °С, ПОСХВТ - 105 °С.

Условия работы провода ПВЖ - от минус 40° до плюс 60 °С, провода ППЖ - от минус 60° до плюс 70 °С.

Углеродная ткань применяется марки УУТ-2 (ТУ 6-06-492-75).

Нагреватель ТАГП выбирается в зависимости от максимальной температуры обогрева и заданных рабочих параметров, может состоять из одной или нескольких групп нагревательных проводов или полос углеродной ткани, соединенных между собой в электрическую цепь последовательно, параллельно или в «звезду» и «треугольник».

Геометрические размеры, коммутационные и крепежные устройства гибких ТАГП должны быть унифицированными, обеспечивающими возможность обогрева поверхности любой конфигурации.

ТАГП должны обеспечивать равномерный обогрев бетона при температуре не выше заданной по всей площади контакта с поверхностью бетона.

В ТАГП недопустим перегрев нагревателя при эксплуатации по температуре быстрого окисления (сетчатые нагреватели), размягчения электроизоляции и температуры девулканизации резины, что достигается соответствием между поверхностной удельной мощностью нагревателя и мощностью рассеивания тепла при данной конструкции опалубки (материал опалубки, изоляция нагревателя, утеплитель), объемом и модулем поверхности обогреваемой конструкции, а также температурой наружного воздуха.

9.44. Электропитание ТАГП рекомендуется производить от сети с напряжением, равным 40 - 90 В, через понижающие трансформаторы.

Во избежание перегрева и загорания ТАГП запрещается при обогреве бетона нахлест активной частью одного покрытия на теплоизоляцию другого, перекрытие покрытий одного другим следует производить только неактивной частью.

При эксплуатации и хранении во избежание повреждения греющих элементов (провода или углеродной ткани) на ТАГП запрещается ставить какие-либо тяжелые предметы или устройства.

9.45. Материалы для ТАГП должны быть теплостойкими (до 120 °С), не выделять токсичных газов при нагревании и обладать необходимой гибкостью, прочностью и морозостойкостью.

1. Прослоечную сырую резину следует применять толщиной не более 1 мм.

2. Для армирования рабочего слоя резины используется стеклоткань, например марки КТ-11 (ТУ 6-11-68-67).

3. Коммутационная разводка ТАГП выполняется из гибких медных шнуров, например марки ПЩ (ГОСТ 9125-74), сечением, в 2 - 3 раза превышающим сечение греющего элемента.

4. Для теплоизоляции ТАГП рекомендуется штапельное стекловолокно с экранирующим слоем из фольги (ГОСТ 10499-78), в качестве гидроизоляции применяется прорезиненная ткань (ГОСТ 9584-72).

Теплоизоляция ТАГП должна иметь коэффициент теплопередачи, не превышающий 3 Вт/(м2 · град).

9.46. Для подвода к нагревателям электроэнергии каждый ТАГП оснащается кабельным вводом со штепсельным разъемом, рассчитанным на максимальную расчетную величину тока электронагревателей. Коммутационные соединения электронагревателей в ТАГП должны иметь плотный контакт, быть прочными и иметь минимальное омическое сопротивление. Рекомендуется выполнять их с помощью металлических накладок на заклепках или пайкой по предварительно обмедненным концам углеродных нагревателей.

9.47. Отдельные детали ТАГП, выполненные из хлопчатобумажной ткани, следует пропитать огнезащитным и противогнилостным составом следующего состава: диаммонийфосфат - 9 %, сульфат аммония - 6 %, фтористый натрий - 2 %, вода - 83 %.

9.48. Сопротивление изоляции электронагревателей в покрытии должно быть не менее 2 МОм в нормальных условиях.

9.49. Конструкцией ТАГП должна быть предусмотрена возможность крепления их между собой и на вертикальных или наклонных поверхностях монолитных конструкций, подвергаемых обогреву.

9.50. Способы соединения электронагревателей в одно- или трехфазную цепь, а также линейные размеры ТАГП предопределяются удельным омическим сопротивлением примененных углеродных электроматериалов и наличием необходимых понижающих трансформаторов. Масса одного ТАГП не должна быть более 30 кг.

9.51. Для защиты от перегрева каждый комплект ТАГП, рассчитанный на подключение к одному понижающему трансформатору, должен иметь один - два ТАГП с установленными в них датчиками температуры.

9.52. Конструкции, разработанные ЦНИИОМТП, предусматривают сборно-разборный швейный вариант со сменным защитным чехлом и неразборный клееный вариант ТАГП (рис. 46, а, б). Краткое описание технологии изготовления ТАГП приведено в прил. 16.

Конструкция ТАГП со стальным изолированным проводом, разработанная Красноярским Промстройниипроектом (КПСНИИП), предусматривает цельноклееный вариант (рис. 46, в).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 46. Общие виды термоактивных гибких покрытий (ТАГП)

а - сборно-разборный швейный вариант; б - цельноклееный вариант; в - с греющим проводом ПОСХП; 1 - защитный чехол; 2 - утеплитель; 3 - стеклохолст; 4 - отверстия для крепления утеплителя; 5 - углеродные ленточные электронагреватели; 6 - стеклотканевая прокладка; 7 - тесьма для крепления пакета утеплителя; 8 - прижимные планки; 9, 10 - вилочные разъемы токопровода и датчика; 11 - термоконтактор; 12 - отверстия для крепления ТАГП; 13 - листовая резина; 14 - нагревательный провод; 15 - алюминиевая фольга; 16 - коммутационные выводы

Расчет термоактивных гибких покрытий с применением в качестве греющего элемента стальных изолированных проводов и краткое описание технологии изготовления ТАГП конструкции КПСНИИП приведены в прил. 16.

9.53. На наружной поверхности ТАГП необходимо стойкой несмываемой краской нанести маркировку с указанием основных электротехнических характеристик - рабочее напряжение, ток, электрическую мощность, омическое сопротивление.

9.54. Термодатчик блок-приставки автоматического регулирования температуры (рис. 47) рекомендуется устанавливать под термоактивное гибкое покрытие (ТАГП) непосредственно на обогреваемую им поверхность (рис. 47, а).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 47. Способы установки термодатчика блок-приставки

а - под ТАГП; б - подключение блок-приставки к термоконтактору в ТАГП; в - в температурной скважине; г - под бандажом стыка железобетонной колонны; 1 - ТАГП; 2 - термоконтактор; 3 - разъем; 4 - термодатчик

СИСТЕМА АВТОМАТИКИ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОНТРОЛЯ И ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ТЕРМОАКТИВНОЙ ОПАЛУБКИ

9.55. Комплект термоактивной опалубки, находящейся в эксплуатации, должен быть обеспечен силовой аппаратурой электропитания с инвентарной электроразводкой и автоматическими устройствами контроля и регулирования температуры обогрева.

9.56. Электрическую мощность Pобщ, необходимую для питания комплекта термоактивной опалубки, определяют по формуле

Pобщ = ?PудFK = ?PiK, (45)

где Pi = PудF - средняя мощность нагревателей термоактивных щитов, находящихся ежедневно под нагрузкой, кВт;

Pуд - удельная мощность нагревателей, Вт/м2;

P - площадь термоактивных щитов, находящихся ежедневно под нагрузкой, м2;

K - коэффициент, учитывающий отключение групп термоактивных щитов от сети по достижении расчетных температур, равный 0,85.

9.57. Характеристика электрооборудования, кабелей, проводов, схем автоматики, применяемых при использовании греющей опалубки, приведены в разд. 15 данного Руководства.

ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГРЕВА БЕТОНА В ГРЕЮЩЕЙ ОПАЛУБКЕ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАГП

9.58. При использовании греющей опалубки следует руководствоваться рекомендациями, изложенными в «Руководстве по бетонированию монолитных конструкций с применением термоактивной опалубки» (М., Стройиздат, 1977).

9.59. При возведении в греющей опалубке монолитных конструкций подготовку промерзших грунтовых оснований следует осуществлять согласно указаниям разд. 3 настоящего Руководства.

9.60. Части конструкций, не перекрытые термоактивной опалубкой, следует утеплять минерало- или стекловатными одеялами с коэффициентом теплопередачи не выше 2,85 Вт/(м2 · °С) на длину не менее 1 м.

9.61. Перед установкой опалубки должны быть проверены целостность изоляции электронагревателей и электрической разводки, соответствие омического сопротивления и удельной мощности нагревателей и опалубки паспортным данным, степень уплотнения и влажность утеплителя.

Для просушки утеплителя до бетонирования опалубка подключается под напряжение на 3 - 4 ч.

Целостность изоляции электронагревателей и коммутирующей разводки проверяется внешним осмотром, омическое сопротивление нагревателей - с помощью мегомметра, удельная мощность - ваттметром.

9.62. Транспортировать и хранить щиты греющей опалубки следует в вертикальном положении в кассетах или горизонтально в штабелях на деревянных и других прокладках высотой, превышающей на 30 - 40 мм высоту выступающих электрических разъемов. Коммутирующую разводку, клеммные коробки следует хранить в специальных шкафах.

9.63. Собранная опалубочная форма должна выступать над поверхностью бетона на 5 - 10 см. Открытые поверхности забетонированных конструкций должны быть защищены влагонепроницаемой пленкой и утеплителем с коэффициентом теплопередачи не более 2,5 Вт/(м2 · °С).

Утеплитель с такими жетеплоизолирующими свойствами следует применять для укрытия отогретых участков грунтовых, бетонных или других оснований, выступающих за наружные грани термоактивных опалубочных форм.

9.64. При модуле опалубливаемой поверхности менее 2 и высоте конструкции 1 - 1,5 м на открытые поверхности бетона рекомендуется укладывать термоактивные щиты или инвентарные термоактивные гибкие покрытия ТАГП с удельной мощностью до 600 Вт/м2.

9.65. При скорости ветра, превышающей 12 м/с, рекомендуется опалубочные формы укрывать брезентом или воздухонепроницаемой пленкой. Такие укрытия целесообразны для защиты опалубки от воздействия атмосферных осадков и позволяют уменьшить коэффициент теплопередачи термоактивных щитов на 20 - 30 %.

9.66. При использовании в греющих щитах нагревателей из материалов с большим температурным коэффициентом электрического сопротивления (железо, латунь, никель и др.) пусковые токи достигают значительных величин (до 2,5 In). Поэтому щиты во избежание перегрузки питающей электролинии следует включать отдельными группами площадью не более 40 - 50 м2 с интервалом не менее 10 мин.

9.67. При коммутации термоактивной опалубки необходимо добиваться равномерной нагрузки на всех фазах. Коробки с клеммниками должны быть подвешены к схваткам или связям жесткости панелей на уровне не ниже 0,5 м от поверхности основания. При обогреве элементов каркасов - колонн, ригелей, балок - клеммные коробки подвешиваются к раздвижным струбцинам или верхнему ярусу хомутов колонн. При коммутации термоактивных щитов опалубки перекрытий клеммные коробки и кабели подвешиваются к раздвижным ригелям.

9.68. При отсутствии специальных угловых греющих щитов рядовые греющие щиты рекомендуется попеременно отключать от электросети через 2 - 3 ч при ручном регулировании температуры бетона и устанавливать в них дополнительные температурные реле при автоматической системе регулирования.

9.69. Режимы обогрева выбирают в зависимости от массивности возводимых монолитных конструкций с учетом обеспечения требуемой прочности бетона, вида и активности цемента, состава бетона и других факторов. На рис. 48, а - г приведены номограммы для определения продолжительности обогрева наиболее часто встречающихся на практике типов монолитных конструкций из бетона М200 на портландцементе активностью 400 - 500, обеспечивающие набор прочности бетона не менее 50 - 60 % R28. При применении цементов других видов, строительная лаборатория должна при первом опытном бетонировании и обогреве сопоставить расчетные и фактические режимы и внести необходимые коррективы в расчеты.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 48. Номограммы продолжительности обогрева монолитных конструкций из бетона марки М200 на портландцементе активностью 400 - 500

а - номограмма для определения продолжительности термообработки монолитных стен высотой более 1 м; б - номограмма для определения продолжительности термообработки монолитных массивных фундаментов столбчатого типа высотой более 1 м; в - номограмма для определения продолжительности термообработки монолитных фундаментов средней массивности столбчатого типа высотой более 1 м; г - номограмма для определения продолжительности термообработки монолитных ступенчатых фундаментов с высотой ступеней 500 мм

9.70. Для теплотехнических расчетов следует принимать показатели бетонной смеси и бетона, приведенные в табл. 52, с объемной теплоемкостью 2,5 · 103 кДж/(м3 · °С).

Таблица 52

Материал

Объемная масса, кг/м3

Теплопроводность, ?б, Вт/(м · °С)

Бетонная смесь с осадкой конуса 2 - 6 см в возрасте до 3 ч

2500

3,7

Бетон в возрасте до 12 ч

2480

2,8

То же, более 12 ч

2400

1,86

9.71. При выдерживании бетона в греющей опалубке скорость подъема температуры, максимально допустимую температуру и скорость охлаждения (по замерам на поверхности конструкций) в зависимости от модуля опалубливаемой поверхности Mоп следует принимать по данным табл. 53.

Таблица 53

Показатели

Модуль опалубливаемой поверхности, м-1

4

6

8

10

более 10

Максимальная скорость подъема температуры на поверхности конструкции, °С/ч

5

5

6

8

10

Максимальная температура на поверхности конструкции, °С

40

50

60

70

75

Максимальная скорость охлаждения конструкции, °С/ч

5

5

6

8

10

9.72. Контролируемыми параметрами при обогреве является температура на палубе щитов и продолжительность обогрева.

9.73. Для повышения оборачиваемости термоактивной опалубки допускается ее демонтаж после изотермического выдерживания бетона, если это позволяет прочность бетона. Процесс остывания конструкций должен протекать под укрытиями из минераловатных одеял, брезента и т.п.

9.74. При отказе в работе нагревателей отдельных щитов должно быть обеспечено дополнительное утепление снаружи соответствующих щитов. По окончании обогрева щит, отказавший в работе, должен быть изъят из опалубочной панели или блока и отремонтирован в мастерских. При аварийном прекращении подачи электроэнергии должен быть установлен температурный контроль за бетонируемыми конструкциями. Время выдержки бетона при фактической температуре должно учитываться в теплотехнических расчетах и в расчетах времени дальнейшей тепловой обработки (см. разд. 16). Если перерыв в подаче электроэнергии произошел в момент укладки бетонной смеси, должны быть приняты меры по предотвращению замораживания бетонной смеси. С этой целью под брезентовое или пленочное укрытие опалубочной формы или в инвентарный тепляк подается теплый воздух от теплогенераторов.

9.75. Укладку бетонной смеси целесообразно производить в предварительно подогретую опалубку. Предварительный нагрев опалубки позволяет сократить сроки обогрева, снизить деформативные напряжения в бетоне и опалубке, отогреть арматуру и повысить температуру основания (старого бетона).

9.76. В связи с разными условиями обогрева бетона стен, перекрытий (при одновременном их обогреве) целесообразно независимое подключение горизонтальных и боковых щитов с автономным, независимым температурным контролем и регулированием.

9.77. Перед установкой ТАГП открытая поверхность бетона укрывается пленкой (или битуминизированной бумагой), и по ней укладываются вплотную друг к другу ТАГП (рис. 49).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 49. Обогрев покрытий, перекрытий или дорожных оснований

а - ТАГП; б - ТАГП с греющими проводами; 1 - слой пленки; 2 - ТАГП; 3 - греющие провода

9.78. При температурах наружного воздуха до -40 °С и толщине бетона перекрытия (или покрытия) свыше 300 мм можно применять комбинированный обогрев (ТАГП и нагревательными проводами, закладываемыми в бетоне).

В этом случае укладываются зигзагообразно проволочные нагреватели, из провода ПОСХВ, укладывается бетонная смесь с температурой не менее 10 °С на всю толщину основания (или перекрытия). Открытая поверхность бетона укрывается пленкой (или битумизированной бумагой), по ней вплотную друг другу укладывают ТАГП (см. рис. 49, б). Производится коммутация ТАГП и проволочных нагревателей к питающей электролинии через понижающий трансформатор (рис. 50) и ведется обогрев продолжительностью, обусловленной технологией работ. Оставляемый в бетоне нагревательный провод можно использовать в дальнейшем при эксплуатации перекрытия (или покрытия) для обогрева.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 50. Схема подключения ТАГП и ПОСХВ к понижающему трансформатору

1 - к сети 380/220 В; 2 - трансформатор; 3 - блок-приставка; 4 - к датчику; 5 - ТАГП; 6 - распределительная коробка; 7 - кабель КРПТ; 8 - нагревательный провод

ОБОГРЕВ БЕТОНА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ СПЕЦИАЛЬНЫХ МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СКОЛЬЗЯЩЕЙ ОПАЛУБКЕ

9.79. При скорости возведения специальных монолитных железобетонных сооружений преимущественно в скользящей опалубке рекомендуется использовать для целей обогрева термоактивное подвесное покрытие (ТАПП), что дает возможность разделить операции по укладке и выдерживанию бетона в конструкции.

9.80. С помощью ТАПП осуществляют периферийный радиационно-конвективный обогрев распалубленного бетона и выдерживание его при температуре 50 - 70 °С до набора требуемой проектной прочности.

9.81. ТАПП представляет собой гибкое, легкое, паронепроницаемое нагревательное устройство, секционированное на отдельные элементы и устанавливаемое в непосредственной близости (0 - 50 мм) от поверхности распалубленного бетона сразу после щитов опалубки либо с технологическим разрывом по высоте для выполнения операций по затирке поверхности и нанесению полимерных покрытий (высота зоны затирки составляет 0,3 - 0,5 м).

9.82. В зависимости от условий производства работ целесообразно применение ТАПП в комплексе с другими методами тепловой обработки бетона: предварительным разогревом бетонных смесей, обогревом щитов опалубки, обогревом горячим воздухом и т.п.

9.83. При скоростном строительстве в скользящей опалубке рекомендуется применять двухсторонний обогрев стенок сооружений с установкой ТАПП на наружных и внутренних бетонных поверхностях (рис. 51).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 51. Схема возведения трубы с применением термоактивных подвесных покрытий

1 - ТАПП; 2 - брезентовое укрытие; 3 - скользящая опалубка; 4 - подвеска ТАПП; 5 - подвесные леса

9.84. Рекомендуется собирать ТАПП из отдельных элементов шириной 0,8 - 0,9 м. Длина ТАПП является основным фактором обеспечения требуемых режимов выдерживания бетона и зависит от максимальной расчетной скорости возведения сооружения и сроков набора требуемой прочности бетона.

9.85. Каждый элемент ТАПП состоит из нагревателя, теплозащитного слоя, наружной оболочки и может иметь разнообразное конструктивное оформление. Следует стремиться к использованию ТАПП заводского изготовления. При отсутствии такой возможности элементы ТАПП могут быть изготовлены на объекте строительства силами технического персонала.

9.86. Электроснабжение ТАПП должно осуществляться от отдельной КТП через распределительные пункты, установленные на рабочей площадке. Для электроснабжения ТАПП рекомендуется использовать сетевое напряжение 220 В. Каждый элемент подсоединяется по параллельной схеме.

9.87. Ориентировочная величина удельной мощности нагревателя ТАПП определяется по формуле

(46)

где ? - коэффициент теплопроводности материала теплозащитного слоя, Вт/(м · град);

? - толщина теплозащитного слоя, м.

Мощность и длина ТАПП в зависимости от требуемой конечной прочности бетона даны в табл. 54.

Таблица 54

Температура наружного воздуха tнв, °С

Начальная температура бетона tнб, °С

Толщина конструкции 0,4 м

Толщина конструкции 0,2 м

Скорость бетонирования, м/сут

3

5

3

5

Длина ТАПП, м

4

6

4

6

4

6

4

6

-20

+20*

0,8

60

0,5

50

0,5

30

0,5

40

0,5

55

0,5

45

0,8

30

0,5

30

-10

+10*

0,5

40

0,5

35

0,5

30

0,5

35

0,5

45

0,5

55

0,5

35

0,5

40

+20*

0,5

50

0,5

55

0,5

40

0,5

47

0,5

50

0,5

58

0,5

40

0,5

45

0

+10

0,5

51

0,5

65

0,5

35

0,5

50

0,5

60

0,5

68

0,5

50

0,5

56

+20

0,25

31

-

-

0,25

30

0,25

28

-

-

0,25

27

-20

+10*

0,9

70

0,8

71

1,2

78

1,0

70

1,0

77

0,8

70

1,2

76

1,0

70

-10

+10*

0,8

73

0,7

75

0,85

70

0,85

72

0,8

78

0,7

77

0,9

71

0,8

74

+10*

0,8

78

0,7

80

0,8

70

0,8

71

0,7

71

0,7

82

0,9

76

0,7

70

0

+10

0,7

71

0,6

73

0,9

73

0,8

74

0,7

76

0,6

78

0,8

70

0,7

73

+20

0,6

70

0,6

78

0,9

77

0,8

78

0,6

71

0,5

72

0,8

75

0,7

77

+40

+20

0,08

62

0,08

71

0,16

52

0,06

57

0,08

64

0,08

72

0,16

53

0,08

56

_____________________

* Предлагается обогрев опалубки ТЭНами мощностью 0,3 кВт.

Примечание. В числителе - удельная мощность ТАПП, кВт/м2; в знаменателе - прочность бетона после выхода из нижней зоны ТАПП, % R28.

9.88. Все элементы ТАПП должны иметь маркировку с указанием порядкового номера, номера распределительного пункта и группы (автомата) в схеме электроснабжения. Обозначения наносят стойкой, несмываемой краской на наружной поверхности оболочки.

9.89. Подвеска элементов ТАПП должна удовлетворять требованиям удобства монтажа и демонтажа и обеспечить равномерное, без перекосов, расположение элементов у обогреваемых бетонных поверхностей.

Элементы ТАПП закрепляются верхним торцом на специальных металлических конструкциях - бандажах. Конструкция подвески должна предусматривать регулируемое прижатие бандажей к поверхности бетона.

Бандажи могут быть изготовлены из труб диаметром 25 - 38 мм и удерживаться тросовыми подвесками на несущих металлических конструкциях рабочей площадки или домкратных рам.

Нижние торцы элементов ТАПП на наружной поверхности сооружения закрепляют обжимным тросом, а на внутренней поверхности - распорным кольцом. Распорные кольца могут быть изготовлены из арматурной стали диаметром 12 - 14 мм, соединенных жимками.

Боковые поверхности ТАПП должны быть соединены быстроразъемными соединениями либо в крайнем случае уплотнены установкой внахлестку с шириной перекрываемой полосы около 100 мм.

9.90. Элементы ТАПП подают в свернутом виде на подвесные леса, разворачивают и в порядке, указанном маркировкой, от условной точки вывешивают на бандажные кольца внутри и снаружи сооружения.

9.91. Для электроснабжения ТАПП рекомендуется использовать сетевое напряжение 220 В переменного тока промышленной частоты.

Подача электроэнергии на рабочую площадку и местные разводки должны быть выполнены шланговыми кабелями КРПТ, ГРШС и т.п.

Подключение элементов ТАПП (не более трех) осуществляется через автоматические выключатели, устанавливаемые на внутренние ограждения подвесных лесов.

9.92. Вертикальную прокладку силовых кабелей от КТП осуществляют по внешнему периметру сооружения путем подвески на тросе диаметром не менее 10 мм до нижнего яруса наружных подвесных лесов. Запас кабеля укладывают на нулевой отметке у стены сооружения и защищают от повреждения деревянным коробом.

9.93. Непрерывное производство работ в расчетном режиме не требует изменения мощности нагревателей ТАПП.

Регулирование температуры обогрева бетона при перерывах в бетонировании может осуществляться включением и выключением нагревателей. Для поддержания температуры рекомендуется использование автоматических систем.

10. ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ БЕТОНА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

10.1. Индукционный способ термообработки бетона основан на использовании магнитной составляющей переменного электромагнитного поля для нагрева стали вследствие теплового действия электрического тока, наводимого электромагнитной индукцией.

При индукционном нагреве энергия переменного электромагнитного поля преобразуется в арматуре или стальной опалубке в тепловую и передается теплопроводностью бетону.

10.2. Индукционный способ может быть применен как для термообработки бетона некоторых типов монолитных конструкций в условиях строительной площадки, так и для ускорения твердения бетона конструкций при изготовлении их в условиях припостроечных полигонов.

Индукционный нагрев позволяет вести термообработку бетона монолитных железобетонных каркасных конструкций (колонны, ригели, балки, прогоны, элементы рамных конструкций, отдельные опоры); замоноличивания стыков каркасных конструкций; сталебетонных и сборно-монолитных конструкций; омоноличивания каркаса и усиления каркасных конструкций; монолитных железобетонных сооружений, возводящихся в скользящих, подъемно-переставных и катучих опалубках (стволы труб, силосов, ядер жесткости, коллекторы и т.п.); железобетонных изделий в условиях припостроечных полигонов (ригели, балки, колонны, перемычки, сваи, опоры, трубы, колодцы, элементы элеваторов и т.п.).

10.3. Индукционный нагрев насыщенных арматурой каркасных конструкций и конструкций, возводящихся в стальной опалубке, обладает рядом достоинств:

органически просто осуществляется собственно прогрев бетона насыщенных металлом конструкций;

обеспечивается равномерное по сечению и длине конструкций температурное поле;

легко и быстро без дополнительных источников тепла осуществляется отогрев арматуры, жесткого каркаса, металлической опалубки, а также при необходимости отогрев ранее уложенного и замороженного бетона;

обеспечивается возможность круглогодичного использования металлической опалубки;

исключается расход стали на электроды.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИНДУКЦИОННЫХ СИСТЕМ

10.4. Глубина проникновения ?s, м, тока частотой f, Гц, в металл, имеющий удельное электросопротивление ?s, Ом · м, и магнитную проницаемость ? определяется по формуле

(47)

10.5. Активная мощность ?P, кВт/м2, выделяющаяся с единицы поверхности металла, обладающего поверхностным сопротивлением ?н, Ом, и находящегося в переменном магнитном поле напряженностью H, А/м, выражается формулой

?P = ?нH2, (48)

где

(49)

Зависимость ?P и ?н от напряженности магнитного поля H для сталей с различным удельным электросопротивлением представлена на рис. 52.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 52. Зависимость удельного поверхностного электросопротивления ?н и удельной активной мощности ?P от напряженности магнитного поля H

1 - для стали с удельным электросопротивлением ?s = 10 · 10-8; 2 - для ?s = 20 · 10-8; 3 - для ?s = 30 · 10-8 Ом · м

10.6. Расчет потребной удельной активной мощности ?P и соответственно остальных параметров индукционных систем производится исходя из величины общей активной мощности Pas, кВт, необходимой для обеспечения заданного режима термообработки и определяется по формуле

Pas = PпV, (50)

где Pп - требуемая удельная тепловая мощность, кВт/м3, определяется по формуле (8).

10.7. Удельная активная мощность, необходимая для термообработки конструкции с активной поверхностью металла Sa, м2, определяется по формуле

(51)

10.8. В зависимости от вида и конструктивных особенностей железобетонных конструкций термообработка их индукционным способом может быть осуществлена по одной из двух принципиальных схем: по схеме индуктивной катушки с железом и по схеме трансформатора с сердечником.

10.9. Схема индуктивной катушки с железом имеет место в том случае, когда элемент железобетонной конструкции в процессе термообработки находится в полости индукционной обмотки, выполненной в виде цилиндрического, прямоугольного, трапециевидного и тому подобного соленоида. При термообработке по этой схеме тепло в основном выделяется в ферромагнитных элементах (арматура, жесткий каркас, стальная опалубка, форма), направление которых совпадает с направлением оси соленоида. Незначительная часть тепла выделяется в металлических замкнутых элементах (хомуты арматуры, опалубка), плоскость которых перпендикулярна оси соленоида.

10.10. Схема трансформатора с сердечником имеет место в том случае, когда в полости железобетонного изделия или сооружения расположен магнитопровод (или группа магнитопроводов) с индукционной обмоткой. Здесь тепло в основном выделяется в электрически замкнутых металлических элементах (замкнутая металлическая форма, опалубка, арматурные хомуты или замкнутая поперечная арматура, кольцевая арматура и т.д.), плоскость которых перпендикулярна оси магнитопровода.

10.11. Выбор режима индукционного нагрева и определение необходимых мощностей производится в соответствии с указаниями разд. 4 настоящего Руководства.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ПО СХЕМЕ ИНДУКТИВНОЙ КАТУШКИ С ЖЕЛЕЗОМ

10.12. Расчет параметров индукционной системы заключается в определении:

числа витков N индукционной обмотки (индуктора) при выбранном напряжении U;

силы тока в индукторе I, А;

коэффициента мощности cos ?;

полной мощности системы Pс, кВА;

мощности конденсаторной батареи Pк, кВАр;

емкости конденсаторной батареи Cк, мкФ, для компенсации реактивной мощности.

10.13. Число витков индуктора N определяется по формуле

(52)

где V - выбранное напряжение, В;

H - напряженность магнитного поля индуктора, определяемая по рис. 52 в зависимости от удельной мощности ?P, А/м;

Z0 - приведенное полное сопротивление системы, Ом, определяемое по формуле

(53)

где

rо = 1,1?н?ПsFs; (54)

?Lо = 4,10-4Sim + ?н?ПsQs; (55)

?Пs - сумма периметров сечения металла (арматуры, каркаса, опалубки), м;

Fs и Qs - безразмерные коэффициенты сопротивления, определяемые для листовой стали толщиной ?, м, в зависимости от отношения по рис. 53, для стержневой арматуры радиусом r, м, в зависимости от отношения по рис. 54;

m - безразмерный коэффициент формы индуктора, зависящий от отношения длины (высоты) индуктора к его радиусу и определяемый по графику рис. 55;

Si - площадь сечения индуктора, м2.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 53. Зависимость безразмерных коэффициентов сопротивления Fs и Qs для металлической плиты (листа) от относительной толщины плиты (листа)

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 54. Зависимость безразмерных коэффициентов сопротивления для металлического стержня от аргумента

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 55. Коэффициент формы индуктора m в зависимости от отношения высоты индуктора hi к его радиусу Ri

10.14. Сила тока I индуктора длиной (высотой) h определяется по формуле

(56)

10.15. По величине тока, полученной по формуле (56), подбирается сечение провода (кабеля, шины) индуктора. Если по каким-либо причинам, полученная величина силы тока не может быть принята для прогрева, производят перерасчет. Для этого, задаваясь допустимой для данных условий величиной силы тока и сохраняя неизменной величину H, находят по формуле (52) необходимое напряжение.

10.16. Расчет параметров для изотермического прогрева сводится к определению напряжения исходя из формулы (52), которое при сохранении полученного расчетом числа витков индуктора, обеспечивало бы соблюдение заданного режима изотермического прогрева.

10.17. Коэффициент мощности системы cos ? определяется по формуле

(57)

10.18. Полная мощность системы Pс определяется по формуле

(58)

Пример расчета индукционной системы по схеме индуктивной катушки с железом приведен в прил. 17 (пример 1).

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ПО СХЕМЕ ТРАНСФОРМАТОРА С СЕРДЕЧНИКОМ

10.19. Исходя из заданного режима термообработки и конкретных размеров конструкции расчетом определяются количество витков намагничивающей обмотки N, сила тока I, коэффициент мощности cos ? и полная мощность Pс.

10.20. Число витков намагничивающей обмотки N при полной мощности системы Pc, выбранном напряжении U и напряженности магнитного поля H, определенной исходя из удельной активной мощности ?P или по графику рис. 52, находится по формуле

(59)

где

(60)

Fs - площадь зазора между намагничивающей обмоткой на магнитопроводе и нагреваемым изделием.

10.21. Сила тока в намагничивающей обмотке при выбранном напряжении U определяется по формуле

(61)

10.22. Коэффициент мощности системы cos ? определяется по формуле

(62)

Пример расчета параметров индукционной системы по схеме трансформатора с сердечником приведен в прил. 17 (пример 2).

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

10.23. Компенсация реактивной мощности производится путем подключения к цепи батарей конденсаторов (например, бумажно-масляных конденсаторов типа КМ).

10.24. Расчет требуемой мощности батарей конденсаторов ведется в следующем порядке:

1. Определяется величина cos ? системы и вычисляется tg ?;

2. Устанавливается требуемая величина коэффициента мощности cos ?, до которой нужно компенсировать реактивную мощность, и вычисляется tg ?;

3. По известной активной мощности Pas определяется необходимая мощность батареи конденсаторов, измеряемая в кВАр:

Pк = 1,1Pas(tg ? - tg ?i); (63)

4. Емкость конденсаторной батареи Cк, мкФ, необходимая для полной компенсации реактивной мощности, определяется по формуле

(64)

где Uк - напряжение на конденсаторе.

ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПРИ ИНДУКЦИОННОМ НАГРЕВЕ

10.25. При индукционном нагреве бетона принимается следующий порядок производства работ:

1) установка и утепление опалубки;

2) устройство индуктора;

3) предварительный отогрев металла (арматуры, каркаса, опалубки) и ранее уложенного бетона (при необходимости);

4) укладка бетона;

5) прогрев бетона по принятому режиму;

6) регулируемое (при необходимости) остывание.

10.26. До начала бетонирования по наружной поверхности опалубки с двух противоположных сторон конструкции выставляются шаблоны с пазами для размещения витков индуктора. Количество пазов должно соответствовать расчетному числу витков индуктора. В центральной части конструкции, равной 3/5 ее длины (высоты), пазы располагаются равномерно с шагом h/N, а к торцам конструкции шаг сокращается до 0,5h/N.

В пазы шаблонов последовательными витками укладывается изолированный провод (типа ПРГ, АПРГ и т.п.), соответствующий расчетной токовой нагрузке, и созданный таким образом индуктор подключается к питающей сети.

10.27. У торцов конструкции, соприкасающихся с ранее уложенным бетоном или с холодным воздухом, происходит интенсивный отсос тепла из примыкающих к ним зон. Для компенсации теплопотерь в торцах расчетную высоту (длину) индуктора следует увеличивать на 10 - 20 см в обе стороны.

10.28. При больших объемах бетона и значительной длине провода индукционной обмотки целесообразно составлять индуктор из отдельных секций. Длина секции при этом подбирается таким образом, чтобы ее вес не превышал 15 - 20 кгс. Оба конца секции должны иметь стандартные наконечники под болтовое соединение.

10.29. При необходимости термообработки большого количества конструкций одного типоразмера целесообразно изготовление и использование инвентарных разъемных индукторов.

10.30. При прохождении по индуктору одного и того же тока количество выделяемого тепла будет больше в конструкции с металлической опалубкой, так как площадь источников тепла будет больше на величину, равную удвоенной поверхности металлической опалубки. Следовательно, для разогрева по заданному режиму бетона в металлической опалубке понадобится меньшая, чем для конструкции в деревянной опалубке, сила тока и, естественно, меньшая установленная мощность.

Кроме того, при применении металлической опалубки в сечении конструкции формируется более равномерное температурное поле, что позволяет разогревать те же конструкции с более высокой скоростью (табл. 55).

Таблица 55

Вид армирования

Скорость разогрева бетона при модуле поверхности конструкции, °С/ч

5 - 6

7 - 9

10 - 12

Стержневая арматура

3/5

5/8

8/10

Жесткий каркас

5/8

8/10

10/15

Стержневая арматура и жесткий каркас

8/8

10/10

15/15

Примечание. Над чертой приведены скорости для конструкций, возводимых в неметаллической; под чертой - в металлической опалубке.

10.31. При возведении конструкций в стальной опалубке во избежание теплопотерь целесообразно устраивать простейшую теплоизоляционную рубашку из мешковины, парусины и т.п.

10.32. После установки индуктора производят, если это необходимо, предварительный отогрев арматуры, жесткого каркаса, закладных деталей или участков стыкуемых элементов.

Предварительный отогрев осуществляется включением индуктора по режиму разогрева на время, достаточное для отогрева металла.

Предварительный, перед укладкой бетонной смеси, отогрев металла и арматуры при применении индукционного метода безусловно обязателен только при наличии на металле наледи. В остальных случаях отогрев арматуры можно начинать вместе с началом бетонирования и во время перерывов в бетонировании.

10.33. Для повышения конечной прочности бетона рекомендуется выдерживать его в течение нескольких часов при низких положительных температурах (не ниже 5 °С), что достигается периодическим включением индуктора на 5 - 10 мин в каждый час предварительной выдержки.

10.34. При термообработке сборно-монолитных конструкций следует принять меры к сохранению тепла аккумулированного сборными элементами в процессе их предварительного разогрева и использованию этого тепла для прогрева бетона монолитной части.

10.35. Скорость подъема температуры бетона в период разогрева устанавливается в зависимости от модуля поверхности прогреваемой конструкции, характера армирования конструкции и материала опалубки по табл. 55.

10.36. При термообработке длинномерных конструкций в условиях припостроечных полигонов с целью обеспечения сцепления арматуры с бетоном в зоне анкеровки укладку бетона следует производить только на предварительно отогретую арматуру. При укладке горячих бетонных смесей предварительный отогрев арматуры не требуется.

10.37. Поддержание температуры изотермического прогрева достигается либо переключением индуктора на более низкое напряжение, полученное по расчету, либо обеспечением импульсного режима путем периодического включения и отключения напряжения.

Силу тока в индукторе, а следовательно, и мощность тепловыделения на период изотермического выдерживания можно понизить переключением схемы соединения групп прогреваемых конструкций с параллельной на последовательную, с треугольника на звезду.

10.38. Эффективным методом термообработки бетона является комбинированный метод, представляющий собой сочетание индукционного метода нагрева и предварительного электроразогрева бетонных смесей.

Применение такого комбинированного метода позволяет воспользоваться достоинствами обоих методов и компенсировать их недостатки.

Укладка разогретых бетонных смесей делает возможным применение индукционного нагрева и для слабоармированных конструкций, возводящихся в стальной опалубке. С другой стороны, применение индукционного нагрева позволяет воспользоваться предварительным электроразогревом для укладки бетона в металлическую опалубку.

Использование индукционного нагрева позволяет расширить область применения предварительного электроразогрева для конструкций с модулем поверхности до 10 - 12.

10.39. Особое внимание в период остывания следует обращать на утепление арматуры (и приарматурной зоны бетона), выходящей из прогретого бетона и контактирующей с холодным воздухом.

11. ИНФРАКРАСНЫЙ ОБОГРЕВ БЕТОНА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

11.1. Инфракрасный способ термообработки бетона основан на использовании энергии инфракрасного излучения, подаваемого на открытые или опалубленные поверхности обогреваемых конструкций и превращающегося на этих поверхностях в тепловую энергию.

Поскольку глубина проникновения инфракрасных лучей в бетон не превышает 2 мм, то лучистая энергия превращается в тепловую в тонких поверхностных слоях бетона, остальная же масса конструкции нагревается за счет теплопередачи от этих слоев и экзотермии цемента.

11.2. При производстве бетонных работ в условиях низких отрицательных температур наружного воздуха инфракрасный обогрев рекомендуется применять:

для отогрева промороженных бетонных и грунтовых оснований, арматуры, закладных металлических деталей и опалубки, удаления снега и наледи;

для интенсификации твердения бетона конструкций и сооружений, возводимых в скользящей опалубке, плит перекрытий и покрытий, вертикальных и наклонных конструкций, бетонируемых в металлической или конструктивной опалубках;

для предварительного отогрева зоны стыков сборных железобетонных конструкций и ускорения твердения бетона или раствора заделки;

для ускорения твердения бетона или раствора при укрупнительной сборке большеразмерных железобетонных конструкций;

для создания тепловой защиты поверхностей, недоступных для утепления.

11.3. В качестве источников (генераторов) инфракрасного излучения в технологии зимнего бетонирования рекомендуется применять:

металлические (стальные, латунные, медные) трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы) типов НВС (нагреватель воздушный сушильный) и НВСЖ (нагреватель воздушный сушильный жаростойкий) диаметром от 9 до 18 мм, длиной от 0,3 до 6 м, мощностью от 0,6 до 1,2 кВт/м с рабочим напряжением - 127, 220 и 380 В, с температурой излучающей поверхности от 300 до 600 °С;

керамические стержневые излучатели диаметром от 6 до 50 мм, длиной от 0,3 до 1 м, мощностью от 1 до 10 кВт/м, с рабочим напряжением 127, 220 и 380 В, с температурой излучающей поверхности от 1300 до 1500 °С;

кварцевые трубчатые излучатели типа НИК-220-1000-Тр (нагреватель инфракрасный кварцевый напряжением 220 В, мощностью 1000 Вт, трубчатый) диаметром 10 мм, длиной 370 мм с температурой спирали до 2300 °С. Кварцевые излучатели должны работать обязательно в горизонтальном положении и надежно защищены от ударных воздействий.

11.4. Для создания направленного лучистого потока излучатели должны помещаться в параболические, сферические или трапецеидальные отражатели. При этом излучатели помещаются в фокус параболы или центр сферы; расположение излучателей при применении трапецеидальных отражателей определяется расчетом.

Инфракрасные излучатели в комплекте с отражателями и поддерживающими устройствами составляют инфракрасную установку.

11.5. В зависимости от назначения, конфигурации и модуля поверхности обогреваемых конструкций рекомендуется применять инфракрасные установки, приведенные на рис. 56:

а) короб для обогрева плитных конструкций, дорожных оснований, стен, отогрева промороженного бетона, грунта и т.п.;

б) прожектор для отогрева полости опалубки, арматуры, закладных деталей и тепловой защиты поверхностей, недоступных для утепления;

в) сферические и плоские нащельники для предварительного отогрева зоны стыка сборных железобетонных конструкций и термообработки бетона заделки;

г) двухстенную плоскую опалубку для термообработки плоских вертикальных и линейных конструкций и элементов;

д) одиночные излучатели, вводимые в каналы-пустоты, для термообработки многопустотных плит и настилов.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 56. Инфракрасные установки

а - короб; б - прожектор; в - нащельники; г - двухстенчатая опалубка; д - одиночные излучатели; 1 - гидроизоляция; 2 - облучаемая поверхность; 3 - отражатели; 4 - излучатели; 5 - обогреваемая конструкция

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИНФРАКРАСНОГО ОБОГРЕВА И КОНСТРУИРОВАНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ УСТАНОВОК

11.6. Задачей расчета и конструирования инфракрасных установок является выбор типа генераторов инфракрасного излучения, их мощности, количества и расположения относительно облучаемых и рефлектирующих устройств. Энергетические и геометрические параметры инфракрасных установок должны обеспечивать энергетическую освещенность облучаемой поверхности конструкции, требуемую для выделения на ней мощности, рассчитанной по формуле (66).

11.7. Требуемая энергетическая освещенность E определяется по формуле

(65)

где P - требуемая мощность, кВт;

Fо - площадь облучаемой поверхности, м2;

? - степень черноты материала облучаемой поверхности (табл. 56).

Таблица 56

Наименование материалов

Степень черноты ? полного излучения

Бетон

0,65 - 0,85

Керамзитобетон

0,7 - 0,9

Алюминий:

полированный

0,04 - 0,06

сильно окисленный

0,2 - 0,3

Железо:

полированное

0,14 - 0,38

окисленное

0,74 - 0,82

листовое оцинкованное блестящее

0,23

то же, окисленное

0,28

Жесть белая

0,28

Сталь:

листовая шлифованная

0,55 - 0,61

с шероховатой поверхностью

0,95 - 0,98

сильно окисленная

0,88 - 0,98

Нихромовая проволока окисленная

0,95 - 0,98

Древесина

0,7 - 0,8

Краски:

алюминиевые различной давности

0,3 - 0,35

масляные различных цветов

0,92 - 0,96

Лак черный матовый

0,96 - 0,98

Вода (слой толщиной более 0,1 мм)

0,95 - 0,98

Лед гладкий

0,97

Снег

0,8

11.8. Мощность, которую необходимо подать на облучаемую поверхность конструкции на стадии подъема температуры Pп бетона и изотермического прогрева Pи, определяется соответственно по формулам (66) и (67):

(66)

(67)

где Cб, Cа и Ciоп - удельная теплоемкость соответственно бетона, арматуры, материала i-го слоя опалубки, Дж/(кг · °С);

?б, ?а, ?i - объемная масса соответственно бетона, арматуры, материала i-го слоя опалубки, кг/м3;

Vб, Vа - объем соответственно бетона и арматуры, м3;

?iоп - толщина i-го слоя опалубки, м;

Fо, Fоп - площадь соответственно облучаемой и необлучаемой поверхности конструкции, м2;

?п - продолжительность подъема температуры, ч;

K - коэффициент теплопередачи через опалубку, кВт/(м2 · °С);

Ц - расход цемента в бетоне, кг/м3;

Эп, Эи - удельное тепловыделение цемента в период соответственно подъема температуры и изотермического прогрева, Дж/кг;

tн, tн.в - соответственно начальная температура бетона и наружного воздуха, °С;

tи, t?и - температура изотермического прогрева, соответственно на облучаемой и необлучаемой поверхности конструкции, °С;

?о - коэффициент теплоотдачи облучаемой поверхности, определяемой по формуле

(68)

где дополнительно:

h - расстояние между облучаемой и отражающей поверхностями, м;

tср - средняя температура бетона, определяется по формулам:

для стадии разогрева

(69)

для стадии изотермического прогрева

(70)

ty - температура стенок инфракрасной установки, ориентировочно определяется по формулам:

для стадии разогрева

(71)

для стадии изотермического прогрева

(72)

11.9. Мощность, требуемая для тепловой защиты открытой поверхности конструкции, определяется по формуле

Pз = ?оF(tи - tн.в) кВт. (73)

11.10. Мощность инфракрасной установки, необходимая для создания требуемой освещенности на облучаемой поверхности конструкции, определяется по формуле

(74)

где ? - коэффициент облученности, показывающий, какая доля лучистого потока, создаваемого излучателями, воспринимается облучаемой поверхностью; определяется по формуле

? = ?и-п + [(1 - ?о)?и-о?о-п - ?о-и], (75)

где ?и-п и ?и-о - доля лучистого потока, передаваемая от излучателей соответственно на облучаемую и отражающую поверхности; ?о-п и ?о-и - доля лучистого потока, передаваемая от отражателя соответственно на облучаемую поверхность и излучатели.

Значения коэффициентов лучистого потока ?и-п, ?и-о и ?о-и берутся, по табл. 57 в зависимости от геометрических параметров S и d элементов инфракрасной установки, указанных на рис. 57, а коэффициента ?о-п в зависимости от геометрических параметров a1, a2 и h - по табл. 58.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 57. Схема к расчету параметров инфракрасной установки

и - излучатели; о - отражатель; п - облучаемая поверхность

Таблица 57

Коэффициенты

Значения коэффициентов при S/d равном

1

2

5

10

20

50

?и-п, ?и-о

0,318

0,417

0,466

0,48

0,482

0,49

?о-и

1

0,656

0,293

0,151

0,077

0,031

Примечание. Для промежуточных значений s/d величина ? определяется по правилу линейной интерполяции.

Таблица 58

Величина

Значения ?о-п при a2/h равном

0,1

1

5

10

50

100

500

10000

0,1

0

0,013

0,032

0,034

0,041

0,048

0,049

0,049

1

0,015

0,195

0,358

0,388

0,411

0,412

0,413

0,414

5

0,032

0,299

0,564

0,793

0,8

0,815

0,818

0,819

10

0,04

0,385

0,729

0,812

0,822

0,895

0,9

0,905

50

0,044

0,469

0,813

0,866

0,959

0,968

0,977

0,98

100

0,045

0,6

0,815

0,893

0,967

0,972

0,98

0,985

500

0,046

0,681

0,818

0,09

0,974

0,983

0,993

0,998

1000

0,05

0,707

0,82

0,905

0,98

0,990

0,998

0,999

Примечание. Для промежуточных значений a1/h и a2/h величина ?о-п определяется по правилу линейной интерполяции.

11.11. Зная требуемую энергетическую освещенность E и площадь облучаемой поверхности Fо, задаются геометрическими параметрами элементов установки, определяют коэффициент облученности ? и рассчитывают необходимую мощность инфракрасной установки Pуст.

11.12. При конструировании инфракрасных установок необходимо:

в поддерживающих инфракрасные излучатели конструкциях и приспособлениях применять легкие металлы;

в качестве рефлекторов применять алюминий, обладающий наибольшей отражательной способностью. При отсутствии листового алюминия можно применять листовое железо с покраской отражающей поверхности жаростойкой алюминиевой краской;

опалубленные поверхности, воспринимающие инфракрасное излучение, покрывать черным матовым лаком для повышения поглощательной способности поверхности;

в целях повышения равномерности обогрева конструкции в инфракрасных установках электрические мощности распределять следующим образом:

на нижнюю треть высоты конструкции - 50 % общей мощности;

на среднюю треть - 30 % общей мощности;

на верхнюю треть - 20 % общей мощности;

на крайние 1/6 ширины конструкции - 50 % подводимой на данной высоте мощности;

на средние 1/6 ширины - 30 % подводимой на данной высоте мощности;

на центральную 1/3 ширины - 20 % подводимой на данной высоте мощности.

11.13. При применении инфракрасного обогрева бетона конструкций и сооружений, возводимых в скользящей опалубке, процесс термообработки бетона разделяется на четыре этапа (рис. 58):

а) инфракрасные установки, смонтированные по периметру подвижных форм, нагревают элементы скользящей опалубки перед укладкой бетона в формы и первые слои уложенного бетона (см. рис. 58, а). При этом и опалубка, и инфракрасные установки находятся в состоянии покоя (vоп = vy = 0, где vy - скорость подъема инфракрасной установки, м/ч; vоп - скорость подъема опалубки, м/ч);

б) скользящая опалубка поднимается на высоту, равную высоте подвесных лесов (см. рис. 58, б), а инфракрасные установки остаются в первоначальном положении и прогревают слой бетона, равный высоте установок (vy = 0, vоп больше 0);

в) инфракрасные установки, смонтированные на подвесных лесах, движутся относительно конструкции (см. рис. 58, в) синхронно со скользящей опалубкой (vоп = vy больше 0);

г) по окончании бетонирования захватки сооружения скользящая опалубка останавливается (см. рис. 58, г), а инфракрасные установки поднимаются вверх (vоп = 0, vy больше 0). На этом этапе необходимо, чтобы скорость подъема установок не превышала средней скорости подъема опалубки.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 58. Схема инфракрасного обогрева бетона конструкции, возводимой в скользящей опалубке

а - начальное заполнение форм; б - бетонирование до отметки навески подвесных лесов; в - бетонирование средней части сооружения; г - обогрев после прекращения подъема форм; 1 - тепляк; 2 - щиты опалубки; 3 - рабочий пол; 4 - бетон; 5 - инфракрасные установки; 6 - подвесные леса

В соответствии с этим каждый слой бетона будет проходить:

а) предварительное выдерживание в течение времени

(76)

где hл и hy - соответственно высота подвижных лесов и инфракрасной установки, м;

б) разогрев в течение, времени

(77)

где hп - высота зоны разогрева, м;

в) изотермический прогрев в течение времени

(78)

где hи - высота зоны изотермического прогрева, м;

г) остывание, продолжительность которого зависит от конструкции тепляка, месторасположения прогреваемого участка, скорости подъема опалубки, массивности конструкции и температуры наружного воздуха.

В зоне термообработки бетон проходит две стадии - разогрев и изотермический прогрев. Для удобства расчетов инфракрасную установку условно делят по высоте на две зоны: зону нагрева (разогрева) и зону изотермического прогрева; энергетические расчеты ведут отдельно для двух зон, а общую мощность инфракрасной установки определяют как сумму мощностей обеих зон.

Примеры расчетов инфракрасных установок приведены в прил. 18.

РЕЖИМЫ ТЕРМООБРАБОТКИ БЕТОНА ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

11.14. Электротермообработка бетона с помощью инфракрасного излучения ведется по тем же режимам, что и при других методах электротермообработки (см. разд. 4 настоящего Руководства). Учитывая, однако, специфику подачи энергии с поверхности обогреваемой конструкции, стадией разогрева здесь считают период подъема температуры бетона на облучаемой поверхности с некоторой начальной tн до температуры изотермического прогрева tи.

При этом максимально допустимая скорость подъема температуры облучаемых поверхностей бетонных конструкций не должна превышать значений, указанных в табл. 59.

Таблица 59

Толщина конструкции, см

Скорость подъема температуры поверхности конструкции, °С/ч, при нагреве

одностороннем

двухстороннем

До 10

50

50

От 11 до 20

50

50

» 21 » 30

15

45

» 31 » 40

-

40

» 41 » 60

-

25

При отогреве промороженного бетона скорость разогрева поверхности облучения должна быть в пределах 10 - 15 °С/ч.

11.15. При применении инфракрасного обогрева бетона конструкций и сооружений, возводимых в скользящей опалубке, скорость разогрева должна соответствовать скорости подъема опалубки, но не превышать значений, указанных в табл. 59.

11.16. Учитывая повышенное испарение с облучаемых поверхностей при инфракрасном обогреве, последние должны быть тщательно укрыты гидроизоляционными материалами, пропускающими инфракрасные лучи: полиэтиленовой, полиамидной и другими прозрачными пленками.

По той же причине рекомендуется предварительное выдерживание бетона при низких положительных температурах.

12. БЕТОНИРОВАНИЕ В ТЕПЛЯКАХ. ПАРОПРОГРЕВ БЕТОНА

БЕТОНИРОВАНИЕ В ТЕПЛЯКАХ

12.1. Тепляки представляют собой временные помещения для установки опалубки, монтажа арматуры, укладки бетонной смеси и выдерживания бетона. Тепляки служат также для защиты рабочих, бетонной смеси и бетона от воздействия отрицательных температур воздуха и сильных ветров.

12.2. Тепляки следует применять в тех случаях, когда производство бетонных работ на открытом воздухе невозможно или вызывает значительное повышение трудоемкости из-за длительных перерывов для обогрева рабочих, а также снижение качества бетона.

Тепляки используют при зимнем бетонировании конструкций нулевого цикла, некоторых конструкций выше нулевой отметки, гидротехнических блоков, искусственных транспортных сооружений, железобетонных дымовых труб, силосов, градирен и т.п.

12.3. Укладка и уплотнение бетонной смеси в тепляках должны производиться механизированно с максимально возможным приближением к технологии бетонирования в летних условиях: с подачей бетонной смеси в опалубку по схеме «кран - бадья», с помощью ленточных транспортеров или секционных питателей, с применением бетононасосов.

12.4. При бетонировании по схеме «кран - бадья» габариты тепляка должны позволять въезд внутрь самосвалов и работу внутри тепляка крана (гусеничного, пневмоколесного, автокрана) с бадьей.

Примерная схема укладки бетонной смеси в конструкцию нулевого цикла в воздухоопорном тепляке по схеме «кран - бадья» приведена на рис. 59.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 59. Механизированная укладка бетонной смеси в тепляке с использованием схемы «кран - бадья»

1 - кран; 2 - самосвал; 3 - оболочка тепляка; 4 - поворотная бадья; 5 - бетонируемая конструкция; 6 - места стоянок крана; 7 - шлюз

При подаче бетонной смеси в опалубку с помощью ленточных транспортеров или секционных питателей применяют бункер для бетонной смеси или тракторный бетоноукладчик с ленточным транспортером и опрокидным ковшом, которые в летнем исполнении должны размещаться в тепляках.

В случае использования этих механизмов в зимнем исполнении их можно располагать вне тепляка с транспортированием смеси в тепляках транспортером или питателем через проем в ограждении.

При подаче бетонной смеси трубопроводным транспортом бетононасос или передвижная бетононасосная установка может размещаться как внутри, так и вне тепляка. В последнем случае бетононасос должен быть утеплен (см. разд. 3 данного Руководства).

12.5. В тепляках необходимо поддерживать, как правило, температуру воздуха на уровне низа бетонируемой конструкции не ниже 5 °С.

Для снижения энергетических затрат при выдерживании бетона с противоморозными добавками или при прогреве бетона допускается поддержание в тепляке температуры ниже 0 °С, но обеспечивающей достаточно высокую производительность труда, высокое качество укладки и уплотнения бетонной смеси и необходимую интенсивность твердения бетона.

12.6. Продолжительность выдерживания бетона без противоморозных добавок с естественным твердением в тепляке следует определять по графикам на рис. 2, 3, 4. Режимы электротермообработки бетона в тепляках необходимо принимать согласно рекомендаций данного Руководства для соответствующих методов прогрева.

12.7. По конструкции, габаритам и способам укладки в них бетонной смеси применяются тепляки следующих типов:

малые брезентовые (палатки), в которых укладка смеси производится средствами механизации, расположенными вне тепляка;

объемные, внутри которых размещаются средства механизированной укладки смеси и обеспечен въезд автотранспорта;

передвижные, перемещаемые вдоль бетонируемых протяженных конструкций (ленточных фундаментов, подземных каналов и т.п.);

подъемные для возведения высотных железобетонных вооружений (дымовых труб, силосов, телевизионных башен и др.).

12.8. Малые брезентовые тепляки (палатки) могут применяться при бетонировании конструкций нулевого цикла с небольшими размерами в плане (фундаменты под колонны, под оборудование, опоры, небольшие устои мостов и т.п.). Предварительный отогрев промороженного основания, опалубки и арматуры производят в тепляке, на время механизированной укладки бетонной смеси палатку снимают, по окончании бетонирования ее снова устанавливают и выдерживают в ней бетон до приобретения им заданной прочности. При наличии в верхней части палатки открывающегося проема достаточных размеров палатку на время бетонирования можно не снимать, а подавать бетонную смесь через проем с помощью бадьи на крюке крана. Палатку без проема в верхней части можно не снимать при подаче бетонной смеси ленточным бетоноукладчиком или бетононасосом через боковой (дверной) проем палатки.

При сильных морозах рекомендуется применять двухслойные палатки.

В качестве тепляков можно использовать как выпускаемые промышленностью палатки общего назначения, так и сшитые специально для применения в качестве тепляков при бетонировании конкретных конструкций.

12.9. Объемный воздухоопорный тепляк представляет собой оболочку из полимерной армированной ткани, внутри которой поддерживается избыточное давление воздуха в пределах 0,004 - 0,006 МПа, обеспечивающее проектное положение оболочки. Оболочки выполняются в виде купола или в форме полуцилиндра со сферическими торцами (рис. 60).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 60. Конструктивные схемы воздухоопорных тепляков

а - полуцилиндр со сферическими торцами; б - купол; 1 - шлюз; 2 - сферический торец; 3 - полуцилиндрическая оболочка; 4 - машинное отделение; 5 - купол

Для въезда в тепляк автомашин и строительных механизмов предусматриваются шлюзы. Нагнетание воздуха в оболочку осуществляется с помощью воздухоподогревателей, работающих на жидком топливе. Возможно также применение для этой цели вентиляционных установок с использованием для подогрева воздуха пара или электроэнергии. Устройства для подогрева и нагнетания воздуха в тепляк располагают в отдельном помещении (машинном отделении), примыкающем к воздухоопорной оболочке.

При работе в условиях температур наружного воздуха ниже минус 25 °С рекомендуется для уменьшения теплопотерь устраивать оболочку из двух слоев с воздушным зазором между ними.

Оболочку крепят к грунту анкерами или балластом, уложенным по контуру на ее края.

Преимуществом воздухоопорных тепляков являются многооборачиваемость, простота, быстрота и малая трудоемкость монтажа и демонтажа, малая транспортная масса.

Нормальный ряд воздухоопорных цилиндрических оболочек со сферическими торцами включает следующие типоразмеры (без учета размеров шлюзов и машинных отделений): 18?48, 24?48, 30?48, 36?48. Длина оболочек может быть больше 48 м (шаг 6 м).

Основные положения по расчету, конструированию, монтажу и эксплуатации воздухоопорных оболочек приведены во «Временной инструкции по проектированию, монтажу и эксплуатации воздухоопорных пневматических сооружений» (СН 497-77) (М., Стройиздат, 1978).

12.10. Для объемных тепляков каркасной конструкции могут быть использованы инвентарные сборно-разборные здания с металлическим каркасом и ограждениями из металлических щитов, утепленных пенополиуретаном. Здания собираются на болтах. При пролете 12 м высота составляет 6 м, при пролете 18 м высота - 8,4 м, длина - любая с шагом 6 м.

Монтаж здания площадью 1000 м2 с помощью крана осуществляется за две смены, трудоемкость 0,04 чел.-ч/м2. Проекты зданий разработаны Энерготехпромом Минэнерго СССР. Здания пролетом 12 м изготавливаются комплектно предприятиями Минэнерго СССР. Для въезда и выезда автомашин и строительных механизмов в торцах тепляков каркасной конструкции следует предусматривать шлюзы.

12.11. Для бетонирования протяженных конструкций - ленточных фундаментов, монолитных, каналов подземных коммуникаций и т.п. - применяют передвижные тепляки с легким металлическим каркасом, обтянутым тканевым материалом. Тепляк перемещают по направляющим с помощью лебедки или тягача. В тепляке производят, как правило, бетонирование захватки и выдерживание бетона, установку опалубки и арматуры, распалубку захватки осуществляют вне тепляка. Подачу бетонной смеси в тепляк рекомендуется осуществлять по схеме «кран - бадья» через открываемые на время бетонирования проемы в покрытии.

12.12. Данные о конструкции подвесных тепляков для возведения специальных высотных железобетонных сооружений и особенностях производства бетонных работ в таких тепляках приведены в разд. 9 данного Руководства.

12.13. Для поддержания требуемой температуры воздуха в тепляках рекомендуется использовать воздухоподогреватели, работающие на жидком топливе. Для создания достаточно равномерной температуры в объемных тепляках необходимо размещать воздухоподогреватели равномерно по периметру внутреннего пространства тепляка и направлять теплый воздух вниз либо устанавливать воздухоподогреватели в одном месте и подавать теплый воздух в другие зоны тепляка по воздуховодам, сшитым из ткани.

При въезде внутрь объемного тепляка автомашины и работе в нем строительных механизмов с двигателями внутреннего сгорания кратность воздухообмена должна соответствовать требованиям действующих санитарных норм.

Для поддержания в тепляках требуемой температуры возможно применение пара или электроэнергии.

12.14. Мощность для восполнения теплопотерь через ограждение тепляка и в грунт следует определять по формуле

Q = m(tв - tн.в) (F1K1 + F2K2 + ... + FnKn + FгKг)10-3, (79)

где Q - теплопотери, кВт;

m - коэффициент, учитывающий теплопотери через щели и проемы;

tв - температура воздуха в тепляке (средняя по высоте), °С;

F1, F2, Fn - площадь ограждения каждого типа, м2;

Fг - площадь грунта внутри тепляка, м2;

K1, K2, Kn - коэффициенты теплопередачи ограждении с учетом скорости ветра, Вт/(м2 · °С);

Kг - коэффициент теплопередачи грунта, Вт/(м2 · °С).

Коэффициент m следует принимать равным 1,1 в случае, если в тепляк не въезжают автомашины с бетонной смесью и не открываются периодически проемы в покрытии для подачи бетонной смеси, и 1,2 в случае заезда автомашин с бетонной смесью в тепляк или подачи ее через проемы в покрытии.

Коэффициенты теплопередачи ограждений необходимо определять по формулам, приведенным в разд. 5 данного Руководства. Коэффициент теплопередачи грунта рекомендуется принимать равным 0,5 Вт/(м2 · °С) для зоны, расположенной на расстоянии до 2 м от стен; 0,25 Вт/(м2 · °С) - на расстоянии от 2 до 4 и 0,1 - на расстоянии более 4 м.

Для воздухоопорного тепляка-оболочки требуемую тепловую мощность следует определять по формуле

(80)

где l - длина периметра опорного контура оболочки, м;

lш - длина монтажных швов и неплотностей по периметру дверей, м;

Fк - общая площадь открытых клапанов, м2;

P - избыточное давление воздуха в тепляке, кгс/м2;

Fоб - площадь наружной поверхности оболочки, м2;

Kоб - коэффициент теплопередачи ограждения оболочки с учетом скорости ветра, Вт/(м2 · °С);

В случае выполнения монтажных швов герметичными их длину учитывать не следует. В расчетах при минимально возможной температуре наружного воздуха все клапаны следует считать закрытыми и принимать Fк = 0. Давление воздуха в тепляке при скорости ветра до 31,6 м/с следует принимать 40 кгс/м2.

ПАРООБОГРЕВ БЕТОНА

12.15. Парообогрев бетона монолитных конструкций следует применять при наличии на строительном объекте достаточного количества пара.

Парообогрев бетона на грунтах, не допускающих увлажнения, не разрешается.

12.16. Для парообогрева бетона должен быть использован насыщенный пар с давлением не более 0,07 МПа.

12.17. Парообогрев следует применять, как правило, при выдерживании конструкций небольшой толщины - полов, днищ резервуаров, перекрытий и т.д.

До бетонирования основание или опалубку с установленной арматурой укрывают двумя слоями брезента, укладываемого на подкладки из брусков толщиной 150 - 200 мм для образования под брезентом замкнутой полости, и подают в полость пар. После предварительного обогрева основания или опалубки до температуры 15 - 20 °С брезент снимают, удаляют образовавшийся конденсат и производят бетонирование. По окончании укладки бетонной смеси на поверхность бетона укладывают бруски, накрывают их двумя слоями брезента и в образовавшуюся полость подают пар. При пропаривании конструкций типа ростверков и оголовков фундаментов вместо брезента можно использовать деревянные утепленные короба, обшитые изнутри толем или полимерной пленкой.

12.18. Для обеспечения достаточно равномерной температуры на обогреваемой поверхности бетона следует осуществлять ввод пара в полость под брезентом или коробом через каждые 2 м. Не рекомендуется применять парообогрев бетона конструкций высотой более 1 м во избежание значительной неравномерности температуры по высоте.

12.19. Необходимо предусматривать организованный отвод конденсата во избежание образования наледей, примерзания брезента или коробов к основанию.

12.20. Расчет продолжительности парообогрева бетона до заданной прочности следует производить с использованием графиков, приведенных на рис. 2, 3, 4.

13. ЗАМОНОЛИЧИВАНИЕ СТЫКОВ

13.1. Замоноличивание стыков в зимних условиях можно осуществлять с применением бетонов (растворов), содержащих противоморозные добавки, или с одним из способов электротермообработки бетона - электропрогревом, обогревом в греющей опалубке, с применением греющих проводов, инфракрасного или индукционного нагрева.

Наиболее простым, малотрудоемким и дешевым способом является замоноличивание стыков бетонами (растворами) с противоморозными добавками. Если этот способ не может быть использован из-за замедленного роста прочности бетона замоноличивания, отсутствия необходимых добавок или по другой причине, следует применять наиболее простой способ электротермообработки - электропрогрев бетона замоноличивания. При наличии электронагревателей (ТЭНов, греющего провода, углеграфитовой ткани) рекомендуется замоноличивать стыки в греющей опалубке. Стыки конструкций небольшого сечения - колонн, балок, прогонов - рационально замоноличивать с индукционным нагревом. При небольшой толщине стыков возможно применение инфракрасного нагрева. Возможно также применение инфракрасного обогрева стыков.

13.2. При замоноличивании стыков с применением противоморозных добавок может быть использована деревянная или металлическая опалубка, применяемая в летних условиях. При электротермообработке толщина деревянной опалубки должна быть не менее 40 мм, а металлическая опалубка должна быть утеплена.

13.3. Перед замоноличиванием стыков необходимо очистить стыкуемые поверхности от снега и наледи с помощью скребков, стальных щеток или путем предварительного отогрева при использовании греющей опалубки. По окончании удаления наледи стыкуемые поверхности следует просушить струей сжатого воздуха.

Не допускается применение для очистки стыкуемых поверхностей горячей воды или пара.

13.4. Подвижность бетонной (растворной) смеси в период заполнения полости стыка должна быть такой же, как в летних условиях, и обеспечивать качественное заполнение полости.

13.5. Верхняя поверхность бетона (раствора) замоноличивания должна быть укрыта гидроизоляционным материалом и утеплена.

При электротермообработке бетона (раствора) стыков для уменьшения теплопотерь и повышения равномерности температурного поля в стыке рекомендуется поверхности стыкуемых элементов утеплять на ширину 0,5 - 1 м от полости стыка.

ПРИМЕНЕНИЕ БЕТОНОВ С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ДОБАВКАМИ

13.6. Выбор вида добавок следует производить с учетом данных табл. 32 настоящего Руководства.

Количество добавок необходимо назначать в зависимости от расчетной температуры твердения бетона (раствора) согласно табл. 34 данного Руководства. При этом использование бетона (раствора) с добавкой нитрита натрия в количестве 10 - 12 % массы цемента допускается при расчетной температуре до минус 25 °С. В случае если в проекте сооружения указаны требования к прочности сцепления на контакте, рекомендуется количество добавок принимать на ступень выше, т.е. при расчетной температуре от -5 до -10 °С назначать его по табл. 34 как для диапазона температур от -11 до -15 °С, при расчетной температуре от -11 до -15 °С назначать как для диапазона температур от -16 до -20 °С и т.д. Марку бетона (раствора) замоноличивания с противоморозной добавкой следует принимать согласно указаниям проекта сооружения, а при их отсутствии - на ступень выше марки стыкуемых элементов. При замоноличивании несущих стыков многоэтажных зданий, марку бетона (раствора) необходимо определять с учетом темпов монтажа сборных конструкций.

13.7. При замоноличивании стыков многоэтажных зданий интенсивность твердения бетона (раствора) с противоморозными добавками должна соответствовать требованиям темпа монтажа сборных конструкций, что обеспечивается выбором марки бетона (раствора) с помощью номограммы (рис. 61) в следующем порядке.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 61. Номограмма для определения требуемой марки бетона (раствора) замоноличивания стыков в зимних условиях с учетом темпа монтажа сборных конструкций

tрас - расчетная температура твердения; Mтреб - требуемая марка бетона; Rтр - требуемая прочность бетона (раствора) замоноличивания

В правой части номограммы по данным табл. 34 данного Руководства построены кривые набора прочности во времени бетонами с добавками НКМ, НН и П, которые, согласно данным табл. 33, допускается применять в бетоне стыков.

Из точки A на оси абсцисс, характеризующей продолжительность твердения бетона ?, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения в точке R с кривой набора прочности бетона с конкретной добавкой при расчетной температуре твердения. Ордината точки R определяет долю марочной прочности бетона % R28, которую он приобретает за время т. Из точки R проводим горизонтальную прямую до пересечения в левой части номограммы с перпендикуляром, восстановленным из точки Б, абсцисса которой соответствует требуемой прочности Rтр бетона (раствора) в стыках нижележащего этажа к моменту монтажа панелей некоторого вышележащего этажа. Величина отрезка прямой Б - В принимается согласно проекту здания или специальным требованиям проектировщиков к прочности бетона стыков Rтр в зимних условиях. Требуемая марка бетона (растворов) замоноличивания Mтр определяется величиной, указанной на наклонной прямой, расположенной выше точки В.

Продолжительность твердения ? следует вычислять, умножая ожидаемый темп монтажа на количество этажей: от этажа, в стыках которого определяется прочность бетона (раствора), до этажа, который подлежит монтажу. Расчетная температура твердения определяется как средняя арифметическая величина среднесуточных или среднемесячных температур за время ?. Среднесуточные или среднемесячные температуры можно принимать по данным долгосрочных прогнозов погоды по прил. 1 данного Руководства или по главе СНиП II-А.6-72 «Строительная климатология и геофизика». Полученная величина Mтр умножается на коэффициент, учитывающий возможные потери прочности при твердении бетонов ниже расчетной температуры, который при температуре до минус 20 °С составляет для НН и НКМ 1,2, ниже минус 20 °С равен 1,3, а для П при температуре ниже минус 25 °С составляет 1,2.

13.8. При замоноличивании стыков бетонами (растворами) с противоморозными добавками рекомендуется на бетоносмесительном узле приготовлять сухую смесь и рабочий раствор добавки и доставлять их к месту замоноличивания в специальной таре, которая при необходимости должна быть оборудована устройствами для подогрева. На строительном объекте необходимо установить емкости с подогревом для хранения сменного запаса сухой смеси и рабочего раствора добавки.

Перемешивание сухой смеси и раствора добавки следует осуществлять в смесителях небольшой емкости, чтобы приготовленная смесь не остывала ниже требуемой температуры (см. п. 6.28) до укладки в стык, а в случае применения добавок, значительно ускоряющих схватывание смеси (поташ, ННХК и т.п.), - не теряла заданной подвижности до укладки.

13.9. Транспортирование бетонной (растворной) смеси для замоноличивания стыков необходимо производить в утепленной таре.

Повышение температуры смеси перед укладкой путем добавления горячей воды не допускается.

13.10. В случае если бетон (раствор), стыка согласно результатам испытаний образцов-кубов (п. 16.21), перед началом монтажа сборных элементов соответствующего этажа не достиг необходимой прочности, должно быть принято решение об ускорении твердения бетона (раствора) замоноличивания путем его обогрева либо о замедлении темпа монтажа.

ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА (РАСТВОРА) ЗАМОНОЛИЧИВАНИЯ

13.11. Электропрогрев бетона (раствора) замоноличивания является наиболее эффективным по сравнению с другими способами электротермообработки в случае простой конфигурации поперечного сечения стыков при отсутствии в полости стыка густой арматуры и большого количества закладных деталей.

Электропрогрев бетона замоноличивания производится без предварительного отогрева полости стыка.

13.12. При низких температурах воздуха бетон замоноличивания на контакте с промороженными стыкуемыми элементами до начала прогрева замерзает, что обусловливает в дальнейшем недобор его прочности. Во избежание этого следует применять для замоноличивания бетонную (растворную) смесь с противоморозными добавками. Области применения бетона без добавок и с добавками при электропрогреве стыков приведены в табл. 60.

Таблица 60

Тип стыка

Температура наружного воздуха при укладке смеси, °С

без добавок до

с добавкой

от

до

Подливка под колонну в стакане фундамента

-5

-6

-30

Стык колонны в стакане фундамента

-10

-11

-30

Стык между подошвой металлической колонны и железобетонным фундаментом

-10

-11

-40

Стык между плитами (картами) покрытия на грунтовом или бетонном основании

-10

-11

-40

Стык между плоскими плитами перекрытий

-15

-16

-40

Стыки горизонтальные между стеновыми панелями и фундаментными со стеновыми блоками

-5

-6

-30

Стыки вертикальные между стеновыми панелями и блоками шириной, мм:

до 80

-5

-6

-30

более 80

-10

-11

-30

Стыки колонны с колонной, ригеля с колонной

-5

-6

-30

Стыки между ребристыми или многопустотными плитами покрытий или перекрытий

-5

-6

-30

13.13. Расчет электродного прогрева стыков следует производить так же, как и прогрев монолитных конструкций (см. разд. 8), за исключением определения требуемой мощности, которую рекомендуется принимать по табл. 24 «Руководства по электротермообработке бетона», М., Стройиздат, 1974. При отсутствии нужной схемы стыка мощность принимают по наиболее близкой схеме, причем определяющим фактором является суммарное сечение стыкуемых элементов в направлениях движения теплового потока от полости стыка и объемная масса бетона.

13.14. Количество противоморозных добавок при электропрогреве бетона (раствора) замоноличивания следует назначать в соответствии с расчетной температурой твердения по данным табл. 44.

При определении расстояния между электродами в бетоне (растворе) с добавками, выборе величины напряжения и установлении диапазона его изменения в процессе прогрева необходимо учитывать положения, изложенные в пп. 50, 51 разд. 8.

13.15. При замоноличивании последовательно большого количества стыков одинаковой конструкции рекомендуется применять саморегулирующийся температурный режим электропрогрева (см. п. 4 разд. 4). В случае применения режима электропрогрева с регулированием напряжения время между окончанием замоноличивания первого и последнего стыков захватки, подключаемой к одному многоступенчатому трансформатору, не должно быть более 1,5 ч, чтобы исключить значительную разницу в удельном сопротивлении бетона в разных стыках, препятствующую осуществлению в них одинакового температурного режима в процессе прогрева.

13.16. Электропрогрев бетона (раствора) подливок под колонны в стаканах фундаментов, а также раствора в горизонтальных стыках между стеновыми панелями, стеновыми или фундаментными блоками следует осуществлять с помощью стержневых электродов (рис. 62, а, б). Стержни диаметром 4 - 6 мм укладываются в горизонтальное положение и закрепляются до укладки смеси. Соседние электроды подключают к разным фазам понижающего трансформатора. Через смесь, укладываемую между электродами, сразу начинает проходить электрический ток. На подливку или раствор стыка необходимо сразу установить верхний стыкуемый элемент (колонну, стеновую полосу или блок, который должен к началу укладки смеси находиться возле стыка на крюке крана).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 62. Схемы электропрогрева бетона (раствора) стыков

а, б - соответственно подливок под колонны в стаканах фундаментов и горизонтальных стыков между стеновыми панелями; в - подливки под опорную плиту стальной колонны; г - колонны в стакане фундамента и стеновой панели в пазу днища резервуара; д - между плитами покрытий и захватками днищ резервуаров или полов на грунтовом либо бетонном основании; е - между плоскими плитами перекрытий; ж - между стеновыми панелями толщиной до 25 см с плоскими кромками; з - между стеновыми панелями (стыки трапецеидального сечения); к - вертикальных между панелями и блоками толщиной более 25 см; л - между ребристыми и многопустотными плитами перекрытий и покрытий

13.17. Электропрогрев бетона (раствора) подливки под опорную плиту стальной колонны (рис. 62, в) и аналогичных конструкций следует осуществлять с помощью дополнительной сетки-электрода, которую укладывают на подколонник. Сетка должна быть сварена из стержней диаметром 6 мм с размером ячейки не более 50 мм. Вокруг анкерных болтов сетку следует вырезать на расстоянии не менее 0,7 расстояния между сеткой и нижней поверхностью опорной плиты. Два стержня сетки должны выступать за пределы опалубки для присоединения к одной фазе понижающего трансформатора. Колонну подключают к нулевой фазе или заземляют.

После окончания уплотнения смеси отверстия в опорной плите колонны, через которые укладывают смесь, необходимо закрыть гидроизоляционным материалом.

13.18. Стыки колонн в стаканах фундаментов, стыки стеновых панелей в пазах днищ резервуаров следует прогревать стержневыми электродами (рис. 62, г), которые устанавливают и подключают к разным фазам понижающего трансформатора после замоноличивания каждых 3 м длины стыка и укладки гидроизоляционного материала на поверхность бетона (раствора).

При этом не допускается временное раскрепление колонн и стеновых панелей в стаканах и пазах с помощью деревянных клиньев, которые практически не проводят электрического тока. Металлические клинья могут быть использованы в качестве электродов при установке их на соответствующем расстоянии друг от друга или на большем расстоянии, кратном расчетному расстоянию между электродами.

13.19. Стыки между колоннами, между ригелем и колонной, стыки ригелей и прогонов следует замоноличивать либо с периферийным прогревом стержневыми электродами, закрепленными на деревянной опалубке, либо с прогревом стержневыми электродами, которые устанавливают по окончании бетонирования стыка в отверстия деревянной опалубки или сверху в бетон через гидроизоляционный материал.

13.20. Стыки между плоскими плитами сборных покрытий или захватками монолитных покрытий, днищ резервуаров, полов на грунтовом или бетонном основании следует замоноличивать с периферийным электропрогревом бетона замоноличивания полосовыми электродами толщиной 2 - 3 мм, закрепленными поперек стыка на деревянной опалубке, которую укладывают на поверхность бетона по мере укладки и уплотнения смеси и сразу подают напряжение на электроды (рис. 62, д).

13.21. Стыки между плоскими плитами перекрытий следует замоноличивать с периферийным электропрогревом полосовыми электродами из кровельной стали, закрепленными на подвесной (нижней) деревянной опалубке, и электродами толщиной 2 - 3 мм, закрепленными на нижней поверхности деревянных щитков, укладываемых на поверхность бетона по мере укладки и уплотнения бетонной смеси. Электроды должны быть расположены поперек стыка (рис. 62, е). На электроды подвижной опалубки напряжение должно быть подано до начала бетонирования накладных щитков по мере их укладки.

13.22. Вертикальные стыки колодцевого типа между стеновыми панелями толщиной до 25 см следует замоноличивать со сквозным электропрогревом бетона электродами из кровельной стали, закрепленными на деревянной опалубке по обе стороны стыка, или металлическими щитками опалубки, используемыми в качестве пластинчатых электродов. Электроды с одной стороны стыка подключают к одной фазе понижающего трансформатора, с другой стороны стыка - к другой фазе.

Во избежание короткого замыкания не допускается крепить металлические щитки опалубки сквозными проволочными скрутками. Крепление следует производить либо неметаллическими скрутками, например из стекложгута, либо с помощью устройств, прижимающих металлическую опалубку снаружи к стыкуемым элементам. Деревянные щитки можно крепить проволочными скрутками, вырезая электроды на расстоянии от скрутки на 0,5 расстояния между разноименными электродами (рис. 62, ж).

13.23. Вертикальные стыки трапецеидального сечения между стеновыми панелями (рис. 62, з) следует замоноличивать с прогревом стержневыми электродами, которые устанавливают по окончании бетонирования стыка. Соседние ярусы электродов подключают к разным фазам понижающего трансформатора.

13.24. Вертикальные стыки между стеновыми панелями и блоками толщиной более 25 см целесообразно замоноличивать с периферийным электропрогревом полосовыми электродами из кровельной стали, закрепленными поперек стыка на деревянных опалубочных щитках. На каждом щитке соседние электроды подключают к разным фазам от пониженного напряжения (рис. 62, и). Подачу напряжения следует производить до начала бетонирования.

13.25. Стыки между ребристыми и многопустотными плитами перекрытий и покрытий следует замоноличивать с электропрогревом стержневыми электродами, устанавливаемыми в бетон после укрытия его поверхности гидроизоляционным покрытием. Соседние электроды должны быть подключены к разным фазам понижающего трансформатора (рис. 62, к).

ОБОГРЕВ СТЫКОВ В ГРЕЮЩЕЙ ОПАЛУБКЕ

13.26. Преимуществом замоноличивания стыков с применением греющей опалубки является возможность предварительного отогрева полости стыка, бетонирования и последующего обогрева бетона замоноличивания без использования дополнительных устройств. Греющая опалубка может быть применена для замоноличивания стыков любой конструкции без ограничения температуры воздуха.

Использование греющей опалубки осложняется дефицитностью эффективных электронагревателей, значительными температурными перепадами в бетоне замоноличивания при большой толщине стыков, что требует длительных режимов обогрева.

13.27. Греющую опалубку целесообразно компоновать из стальных щитов опалубки стыков, используемых в летнее время, и съемных термовкладышей, закрепляемых на щитах на зимний период.

В районах с длительным зимним периодом термовкладыши могут быть закреплены на щитах постоянно.

13.28. Конструкция греющей опалубки для стыков и типы нагревателей должны отвечать требованиям к греющей опалубке, изложенных в разд. 9.

Термовкладыш греющей опалубки для замоноличивания стыков (рис. 63) должен включать электронагреватели, укрепленные на панели из электроизоляционного материала (например, текстолита), и слой теплоизоляционного материала, защищенный с наружной стороны кожухом из листовой стали толщиной 0,5 мм или из фанеры. Коммутация электронагревателей выполняется внутри термовкладыша, наружу следует вывести только два провода для подключения разъема, укрепленного на наружной стороне термовкладыша.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 63. Схема термовкладыша греющей опалубки стыков

1 - каркас уголков; 2 - панель из электроизоляционного материала; 3 - ТЭНы; 4 - утеплитель; 5 - болты для крепления термовкладыша к щиту опалубки; 6 - защитный кожух

13.29. Выдерживание заданной скорости подъема температуры (не более допускаемой величины согласно п. 4.7) обеспечивается использованием величины удельной мощности, находящейся в пределах 2 - 2,8 кВт/м2 площади палубы, уточняемой расчетом в каждом конкретном случае. Выдерживание заданной температуры изотермического обогрева бетона (не более 80 °С на контакте с палубой) осуществляется применением датчика температуры (см. табл. 68 данного Руководства) с термореле, которое по сигналам датчика обеспечивает включение или отключение напряжения, подаваемого на электронагреватели.

13.30. На нагреватели допускается подавать напряжение до 220 В, при котором исключается необходимость в понижающих трансформаторах. Как правило, целесообразно использование напряжения до 127 В с применением понижающих трансформаторов (см. табл. 67), обеспечивающих возможность регулирования удельной мощности нагревателей путем переключения ступеней вторичного напряжения. Регулирование мощности рекомендуется при обогреве стыков в большом диапазоне температур наружного воздуха и различной толщине стыков, замоноличиваемых в одной и той же унифицированной греющей опалубке.

13.31. Для раздельного электропитания и автоматического обеспечения заданного температурного режима каждого из нескольких одновременно обогреваемых стыков следует предусматривать на группу стыков распределительный шкаф, в котором размещается пусковая аппаратура. Рекомендуется предусматривать один шкаф на каждый понижающий трансформатор и соответствующее количество стыков в группе.

13.32. Замоноличивание стыков в греющей опалубке необходимо осуществлять в следующем порядке:

установить вблизи группы замоноличиваемых стыков понижающий трансформатор, подключить его к сети, установить распределительный шкаф и подключить его к понижающему трансформатору;

отрегулировать термореле на заданную температуру;

установить щиты греющей опалубки на стык, закрепить их и подключить к распределительному шкафу;

подать напряжение на распределительный шкаф, затем - на нагреватели опалубки и произвести предварительный отогрев полости стыка до температуры на поверхности стыкуемых элементов и опалубки (схема размещения датчиков дана на рис. 64) в пределах 10 - 30 °С, для чего ориентировочная продолжительность отогрева должна составлять 2 ч при температуре наружного воздуха 0 °С, 4 ч при минус 10 °С, 6 ч при минус 20 °С и 8 ч при минус 30 °С;

по окончании предварительного отогрева забетонировать стык, укрыть его верхнюю поверхность гидроизоляционным и теплоизоляционным материалами (а при толщине стыка более 200 м - греющими щитками, предусмотренными проектом опалубки и технологической картой); перечисленные операции можно осуществлять, не снимая напряжения с электронагревателей;

произвести подъем температуры бетона и его изотермический обогрев при температуре, определяемой регулировкой температурного реле, в процессе тепловой обработки бетона заданный температурный режим выдерживается автоматически;

по окончания изотермического обогрева отключить напряжение с нагревателей и отключить распределительный шкаф от сети;

по окончании остывания бетона замоноличивания до температуры, превышающей температуру наружного воздуха не более чем на 30 °С, произвести распалубку стыка.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 64. Пример размещения термометров в полости стыка при его предварительном отогреве

а - в стыке колонны с колонной; б - в стыке ригеля; 1 - термометр; 2 - колонна; 3 - опалубка; 4 - ригель

При необходимости ускорения оборачивания греющей опалубки допускается ее демонтаж сразу после окончания изотермического обогрева бетона с немедленным утеплением стыка матами из минеральной ваты или покрывалами из нескольких слоев брезента.

13.33. Через каждые 5 - 6 оборотов греющей опалубки рекомендуется проверять с помощью технических термометров соответствие фактической температуры изотермического обогрева бетона ее расчетной величине.

13.34. Инфракрасный и индукционный прогрев стыков. Расчет инфракрасного и индукционного прогрева стыков, конструирование специальных устройств и производство работ по прогреву следует осуществлять в соответствии с положениями разд. 10 и 11.

14. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ В СЕВЕРНОЙ СТРОИТЕЛЬНО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ

14.1. При подготовке организационно-технической документации по производству железобетонных работ необходимо учитывать:

инженерно-геокриологические условия площадки строительства и принципы использования вечномерзлых грунтов в качестве основания зданий и сооружений согласно главе СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах»;

природно-климатические условия, характеризующиеся длительностью периода стабильных низких температур наружного воздуха, коротким летним периодом;

географическую доступность района строительства и условия доставки и хранения основных компонентов бетонной смеси.

Укладку бетонной смеси при температурах ниже минус 25 - минус 30° необходимо рассматривать как вынужденную меру, ведущую к значительным трудностям в производстве работ, повышенным расходам энергетических ресурсов.

14.2. При выборе оборудования для производства бетонных и железобетонных работ следует учитывать объемы бетонирования, их концентрацию и условия транспортной доступности, а также условия его эксплуатации в различные периоды года.

14.3. Заготовка материалов заполнителей (песка, гравия, щебня) должна производиться заблаговременно в летний период путем складирования в бурты таким образом, чтобы не вызывать снегозаносимости строительной площадки в зимний период и не нарушать мерзлотно-грунтовых условий территории застройки.

Цемент следует хранить в плотных деревянных или металлических емкостях, защищенных от внешних погодных воздействий.

14.4. В районах сосредоточенного строительства цементный клинкер целесообразно доставлять на стройки с последующим его помолом на местах по мере надобности.

14.5. При строительстве по принципу сохранения вечномерзлых грунтов в основании площадки для приготовления бетонной смеси должны размещаться на низовых по рельефу участках, расположенных не ближе 50 м от объектов основного строительства.

14.6. При проектировании составов бетонных смесей должны обеспечиваться повышенные требования по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости конструкций, предназначенных для эксплуатации при расчетных температурах до минус 40 °С и ниже, находящихся в условиях постоянного увлажнения, особенно тяжелых температурно-влажностных условиях их работы в пределах сезоннооттаивающего слоя и у поверхности грунта.

14.7. Минимальные проектные марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости должны приниматься согласно «Руководству по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» (2-е изд. М., Стройиздат, 1978).

14.8. При возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций должны применяться преимущественно бетонные смеси с водоцементным отношением не более 0,4 - 0,5, приготовленные на высокомарочных цементах.

14.9. К бетону, эксплуатируемому в активной зоне грунта, предъявляют повышенные требования по морозостойкости и плотности. Морозостойкость бетона в этой зоне должка быть не ниже 300, 200, 150 для зданий и сооружений соответственно классов I, II и III.

14.10. Для ускорения твердения бетона в вечномерзлых грунтах могут использоваться химические добавки-ускорители. При выборе вида и назначения дозировок химических добавок следует учитывать возможность миграции солей из бетона в грунт, изменение температуры замерзания грунта и как следствие уменьшение несущей способности фундамента. При скальных и непросадочных грунтах основания действие миграции солей из бетона в грунт не учитывается.

14.11. Рекомендуемые дозировки химических добавок - ускорителей твердения при бетонировании в нескальных просадочных грунтах при твердомерзлом их состоянии принимаются согласно табл. 61. При бетонировании конструкций, для которых предусматривается оттаивание основания в период эксплуатации, а также при возведении конструкций на непросадочных и скальных грунтах количество противоморозных добавок следует назначать в соответствии с «Руководством по применению бетонов с противоморозными добавками» (глава 1 - 8, М., Стройиздат, 1978).

Таблица 61

Вид грунта

Количество безводных солей (% массы цемента) при температуре грунта, °С

до -0,6

от -0,6 до -1

от - 1,1 до -1,5

от -1,6 до -3

от -3 до -5

ХК, ФХК, ННХК

Пески

Не допускается

1

1

2

3

Супеси

То же

1

1

2

3

Глины

»

-

-

1

2

Суглинки

»

-

1

1

2

НКМ, НК

Пески

»

2

2

3

4

Супеси

»

2

2

3

4

Глины

»

-

-

2

4

Суглинки

»

-

1

2

4

Примечания: 1. Для армированных конструкций количество введения хлористого и фосфатированного хлористого кальция ХК, ФХК не должно превышать 2 % массы цемента.

2. При температурах вечномерзлого грунта ниже минус 5 °С рекомендуется применять сборные сваи. Буронабивные сваи, монолитные фундаменты при этих температурах следует применять с электропрогревом.

3. Применение противоморозных добавок при бетонировании висячих свай разрешается в опытном порядке только при температурах вечномерзлого грунта ниже минус 5 °С с учетом влияния миграции солей в грунт на снижение сопротивления сдвигу по боковой поверхности сваи.

14.12. Для армированных конструкций количество введенных хлористого и фосфатированного хлористого кальция ХК, ФХК не должно превышать 2 % массы цемента.

14.13. При подборе состава бетона без добавок - ускорителей твердения заданная проектом марочная прочность бетона, твердеющего в мерзлых грунтах, должна быть увеличена путем деления на технологический коэффициент, определяемый по табл. 62, с химическими добавками на технологический коэффициент, определенный по табл. 63 и 64.

Таблица 62

Проектная марка бетона

Коэффициент и марка цемента при достижении 100 %-ной прочности в возрасте

месячном

шестимесячном

без предварительного прогрева

с прогревом до 70 % от R28

без предварительного прогрева

с прогревом до 70 % от R28

М200 - М300

0,85

500 - 600

0,7

400 - 500

0,75

500 - 600

1

400 - 500

М150

0,6

500 - 600

0,65

400 - 500

0,75

400 - 600

1

300 - 400

Таблица 63

Дозировка химических добавок, % массы цемента

Возраст бетона марок М200 - М300 к моменту достижения заданной прочности, мес

Технологический коэффициент при температуре грунта, °С

от 0 до -2

от 2 до -5

1,5CaCl2 + 1,5NaNO2 + 0,2ССБ

1

0,8

0,7

2

0,9

0,8

3

0,95

0,9

6

1

1

2CaCl2 + 2NaNO2 + 0,2ССБ

1

0,85

0,8

2

0,25

0,9

3

1

1

6

1,1

1,1

Таблица 64

Рекомендуемая проектная марка бетона

Возраст бетона к моменту достижения заданной марки, сут

Технологический коэффициент при дозировке названных добавок, % массы цемента

ХК

ФХК, ННХК

НК, НКМ

1

2

3

2

3

4

При температуре грунта до -1,5 °С

М300 - М200

28

0,65

-

-

0,65

-

-

90

0,85

-

-

0,7

-

-

180

1

-

-

1

-

-

М150

28

0,7

-

-

0,7

-

-

90

0,8

-

-

0,75

-

-

180

1

-

-

1

-

-

При температуре грунта от -1,6 до -3 °С

М300 - М200

28

0,65

0,7

-

0,65

0,7

-

90

0,80

1

-

0,7

0,9

-

180

1

1,1

-

1

1

-

М150

28

0,7

0,8

-

0,7

0,75

-

90

0,8

1,0

-

0,75

1

-

180

1

1,1

-

1

1,1

-

При температуре грунта от -3 до -5 °С

М300 - М200

28

-

0,75

0,8

-

-

0,75

90

-

1

1

-

-

0,9

180

-

1,1

1,1

-

-

1,1

М150

28

-

0,8

0,85

-

-

0,8

90

-

0,9

1

-

-

1

180

-

1,1

1

-

-

1,1

14.14. В случае укладки бетона или раствора под воду состав бетонной или растворной смеси следует подбирать с учетом увеличения на 10 % проектной прочности бетона.

14.15. Подбор состава бетонной смеси или раствора (при защемлении сборных свай-стоек) выполняется по рецепту специализированной строительной лаборатории в соответствии с заданной проектом маркой бетона, сроков хранения подвижной бетонной смеси и способа доставки ее на объект, химической агрессивности грунтов строительной площадки, температуры наружного воздуха и грунтового массива в месте укладки смеси, а также условий производства работ при бетонировании (состояния скважины, ее размеры, обводненности и т.д.).

14.16. Материалы, применяемые для приготовления бетонной смеси или раствора для защемления нижнего конца свай-стоек, должны удовлетворять требованиям соответствующих глав СНиП на вяжущие материалы неорганические и добавки для бетонов и растворов, нормам проектирования на бетонные и железобетонные конструкции, а также ГОСТ 10268-70*.

14.17. Транспортирование бетонной смеси должно осуществляться преимущественно автобетоносмесителями или автобетоновозами, оборудованными для эксплуатации при температуре воздуха до минус 40 °С.

Потери тепла и снижение температуры бетонной смеси при использовании отечественных автобетоносмесителей С-1036 (СБ-67) определяют ее формуле

tкб = t0б - 0,00826 (36,16 - ?) (tо - tн.в), (81)

где tкб - температура бетонной смеси в конце периода транспортирования, °С;

t0б - начальная температура смеси при загрузке, °С;

? - длительность транспортирования (в пределах 15 - 30 мин);

tн.в - температура воздуха, °С.

14.18. При организации перевозки бетонной смеси должны учитываться погодные условия (температура воздуха, скорость ветра), условия транспортирования, в том числе скорость, зависящие от снегозаносимости и состояния дорог, наличия пересечений (в том числе железнодорожными путями), вида транспортных средств, наличия или отсутствия обогрева кузова.

14.19. В зимних условиях перевозки бетонной смеси следует производить в автобетоносмесителях с утепленной горловиной и закрывающей ее теплоизоляционной крышкой или организовывать обогрев горловины отработанными газами от двигателя.

14.20. В зимний период при низких температурах воздуха бетонную смесь в конструкции рекомендуется подавать в утепленных бункерах или с помощью бетононасосов зимнего исполнения.

14.21. Укладка бетонной смеси в конструкции на открытом воздухе может производиться при температуре воздуха до минус 40 °С. В особых случаях, не связанных с эксплуатацией грузоподъемных механизмов, бетонная смесь может укладываться при более низких температурах (укладка смеси по хоботам непосредственно из автотранспортных средств).

14.22. Бетонирование должно начинаться сразу после окончания подготовительных работ и по возможности, вестись без перерыва с тщательным уплотнением смеси. Время, необходимое для набора бетоном заданной относительной прочности (без добавок-ускорителей твердения), приведено в табл. 65.

Таблица 65

Средняя температура твердеющего бетона, °С

Время, сут, необходимое для набора прочности, %

Бетон на портландцементе марки 300

Бетон на портландцементе марки 400 - 500

Бетон на шлакопортландцементе марки 300 - 400

30

40

50

70

100

30

40

50

70

100

30

40

50

70

100

1

8

11

17

35

70

4

6

10

19

65

-

-

-

-

-

5

6

8

12

25

50

3

5

8

15

51

9

12

25

50

100

10

4

6

10

19

38

2

3

5,5

11

37

6

8

12,5

25

50

20

3

5

7

14

28

1,5

2

3,5

7

23

4

6

10

19

39

30

2

3

4

8

16

1

1,5

2,5

5

16

3

5

7

14

28

40

1

2

3

6

12

1

1

2

3,5

10

1,5

2,5

4

8

16

50

0,5

1,5

2

5

-

0,5

1

1,5

2,5

-

1

2

3

6

-

60

0,5

1

2

4

-

0,5

1

1

2

-

1

1,5

2

4,5

-

80

0,5

1

1

2

-

0,5

0,5

0,6

1,5

-

0,5

1

2

3,5

-

14.23. Для достижения бетоном заданной проектом прочности прежде всего следует рассмотреть возможность использования способа термоса. Возможность и целесообразность применения метода термоса устанавливается теплотехническим расчетом и технико-экономическим обоснованием.

14.24. Для расширения области применения способа термоса рекомендуется осуществлять предварительный разогрев бетонной смеси перед укладкой ее в конструкцию, применять цементы с повышенным тепловыделением и быстротвердеющие химические добавки-ускорители и противоморозные поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также в отдельных случаях можно сочетать термос с электрообогревом конструкций.

14.25. При производстве бетонных и железобетонных работ с применением способа термоса следует пользоваться рекомендациями, изложенными в «Руководстве по зимнему бетонированию с применением метода термоса» (М., Стройиздат, 1975).

14.26. Перед укладкой бетонной смеси после ветреной и снежной погоды в конструкции в обязательном порядке еще раз следует проверять прочность крепления стенок опалубки, а также проектное положение арматурных каркасов и сеток, производить очистку от снега сжатым воздухом.

14.27. В районах с интенсивной снегозаносимостью в зимний период должны приниматься меры по предотвращению снегоотложения при подготовке опалубочных систем и арматуры к бетонированию конструкций на открытом воздухе.

В качестве таких мер могут использоваться:

укрытие опалубки брезентом или полимерными покрытиями;

специальные конструктивные решения опалубок, обеспечивающие снеговыдувающий эффект.

При установке сборно-щитовой опалубки (рис. 65) в районах с интенсивными снегозаносами в начале должен укладываться каркас днища на поддерживающие элементы несущих конструкций - стойки. Затем устанавливают боковые щиты с опиранием их на планки каркаса днища таким образом, что между каркасом и нижней кромкой боковых щитов образуют зазор.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 65. Последовательность операций по устройству опалубки для снеговыдувающей конструкции бетонирования ростверковых систем

1 - каркас днища; 2 - стойки; 3 - планки каркаса днища; 4 - боковые щиты; 5 - зазор; 6 - нижняя кромка боковых щитов; 7 - элементы настила

Таким образом образуется короб без сплошного настила днища, что исключает отложение снега. Арматурные каркасы устанавливают на планки каркаса днища. Затем непосредственно перед укладкой бетонной смеси, через зазор заводят элементы настила. Элементы настила смонтированы с возможностью горизонтального перемещения, перпендикулярного относительно продольной оси каркаса днища. Укладка элементов настила днища аналогична задвижке крышки пенала. После монтажа настила днища все операции по бетонированию производят обычными методами.

14.28. Для интенсивного использования автобетононасосов необходимо обеспечить фронт опалубочных и арматурных работ. Быстрота маневрирования автобетононасосов как в пределах строительной площадки, так и при переводе машин с объекта на объект зависит от состояния дорог, особенно в зимнее время, когда значительные снежные заносы затрудняют передвижение.

14.29. При эксплуатации автобетононасосов можно выделить три тепловых режима работы: до минус 5°, до минус 25 °С и до минус 40 °С.

Для работы при температурах наружного воздуха до минус 5 °С бетононасосы не требуют дополнительных затрат на утепление. Можно применять обычные бетононасосы. Для работы при отрицательных температурах до минус 25 °С у бетононасосов необходимо утеплять все узлы и детали, которые соприкасаются с бетонной смесью. При этом необходимо особенно герметично по методу термоса утеплять трубопроводы и основные узлы бетононасоса, чтобы сохранить начальную температуру бетона.

Для эксплуатации при экстремальных температурах до минус 40 °С, кроме утепления основных узлов бетононасоса, требуется дополнительно отогрев утепленного бетоновода путем обогрева трубопровода гибкими нагревательными элементами, а также поддержанием этого тепла утеплителем.

14.30. В местах работы автобетононасосов заблаговременно обязательно должна быть доставлена горячая вода в утепленных емкостях или подведены трубы горячего водоснабжения с водоразборной арматурой для промывки бетоноводов. В исключительных случаях допускается подвозка горячей воды водовозными автомобилями в цистернах.

14.31. При выдерживании бетона в конструкциях при температуре наружного воздуха ниже минус 40 °С могут использоваться комбинированные методы зимнего бетонирования:

применение бетонов с противоморозными добавками с электропрогревом бетона и с замедленным остыванием в утепленной опалубке;

применение многооборачиваемых тепляков (особенно из синтетических материалов) в сочетании с электропрогревом бетона и противоморозными добавками.

14.32. При устройстве монолитных фундаментов может использоваться способ укладки бетона враспор с мерзлым грунтом. На просадочных и несцементированных льдом сухих мерзлых грунтах, способных к обрушению, использование способа бетонирования враспор запрещается.

Относительный радиус оттаивания A определяют по формуле

(82)

где a - расстояние от середины конструкции до края оттаявшего грунта по меньшему сечению в плоскости основания, м;

b - расстояние от середины до края конструкции в этом сечении, м;

?б - объемный вес уложенного бетона, кг/м3;

B - количество воды затворения в бетонной смеси, кг/м3;

?ск - объемный вес скелета грунта, кг/м3;

tб - температура бетонной смеси в момент укладки, °С;

tг - температура вечномерзлого грунта в момент укладки бетона, °С;

?Э - количество экзотермического тепла, выделяемого килограммом цемента за период твердения бетона, кДж/кг;

Ц - содержание цемента в бетонной смеси, кг/м3;

4300 - расход тепла, кДж, для электропрогрева 1 м3 бетона, принятый условно равным 50 кВт · ч/м3;

hэ - глубина погружения электродов в массив бетона, м;

H - глубина заложения фундаментов, м;

W - влажность грунта по массе, %;

Wн - количества незамерзшей воды в грунте, %;

Kм - доля тепла от уложенного бетона, рассеивающегося в вечно-мерзлом грунте принимается, кДж:

при бетонировании подземной конструкции без выхода ее на дневную поверхность Kм = 1; при выходе на дневную поверхность K = 0,5 при H = 1 - 1,5h; K = 0,7 при H = 1,5 - 2h; K = 0,8 при H = 2 - 3h,

где h - глубина сезонного оттаивания грунтов;

H - глубина заложения фундаментов.

14.33. Для уменьшения оттаивания вечномерзлого грунта в основании фундамента устраивают теплоизоляционные прослойки.

Теплоизоляционная прослойка устраивается путем отсыпки на основание слоя сухого песка, по которому укладывают деревянный брусчатый настил (прил. 19).

Толщину оттаявшего слоя в этом случае можно определить по эмпирической формуле

(83)

где ? - толщина теплоизоляционной прослойки, м;

? - коэффициент теплопроводности материала прослойки, Вт/(м · °С).

14.34. При бетонировании массивных конструкций с Mп = 3 целесообразно на основание укладывать неразогретую бетонную смесь слоем до 20 - 30 см, по которому затем укладывать слой подогретой бетонной смеси.

14.35. При устройстве свайных фундаментов с замоноличиванием нижнего конца свай-стоек в коренные породы монолитным бетоном (раствором) предусматривается обеспечение набора прочности двумя способами:

электропрогревом стержневыми электродами;

применением раствора с противоморозными добавками, состав которых назначается в зависимости от температуры грунта на уровне нижнего конца сваи и наружного воздуха.

14.36. Перед началом бетонирования необходимо определить остаток шлама в скважинах с помощью металлического щупа, опускаемого на тросике. Остаток шлама не должен превышать 10 см.

14.37. При электропрогреве свая обвязывается электродами из проволоки диаметром 6 - 8 мм с подключением каждого электрода на одну фазу. Для электропрогрева свай дополнительно устанавливаются трансформаторы типа ТМ-100, УПБ-60 и др., прокладываются на колах магистральные и ответвляющие кабельные линии, схема которых показана на рис. 66. Контроль за набором прочности раствора в месте защемления сваи осуществляется по температурному графику, построенному по замерам температуры в термометрической скважине из стальной трубы диаметром 42 мм, устанавливаемой одновременно со сваей.

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 66. Схема размещения оборудования для электропрогрева свай

1 - трансформатор силовой; 2 - кабель типа ГРШ 3?70 + 1?10; 3 - трансформатор понижающий для электропрогрева бетона; 4 - ЯРП; 5 - провод типа АПР 130 - 150 мм2; 6 - провод для коммутации электродов свай типа АС 120 мм2

14.38. Порядок погружения свай-стоек с защемлением нижнего конца в коренные скальные породы, применяемые при этом оборудование, инструмент и материалы приведены в прил. 20.

14.39. При бетонировании конструкций в котлованах подготовленный под бетонирование котлован должен быть защищен от грунтовых вод и атмосферных осадков, а также должны быть приняты меры, чтобы грунт не оттаивал в летний период.

14.40. Бетонирование должно начинаться сразу после окончания подготовки котлована и по возможности вестись без перерыва с тщательным уплотнением смеси. Время, необходимое для набора бетоном заданной относительной прочности (без добавок-ускорителей твердения), приведено в табл. 65.

14.41. Для ускорения твердения бетона в вечномерзлых грунтах могут использоваться химические добавки-ускорители. При выборе вида и назначения, дозировок химических добавок следует учитывать возможность миграции солей из бетона в грунт, снижение температуры замерзания грунта и как следствие уменьшение несущей способности фундамента.

При скальных и непросадочных грунтах основания миграции солей из бетона в грунт не учитывается.

14.42. Рекомендуемые дозировки химических добавок-ускорителей твердения при бетонировании в нескальных просадочных грунтах при твердомерзлом их состоянии принимаются согласно табл. 61.

При бетонировании конструкций, для которых предусматривается оттаивание основания в период эксплуатации, а также при возведении конструкций на непросадочных и скальных грунтах количество противоморозных добавок следует назначать в соответствии с табл. 36.

14.43. Для зимнего производства работ на открытом воздухе конструктивное решение цокольных монолитных перекрытий, опирающихся на свайный фундамент, должно обеспечивать выполнение процесса бетонирования в одну очередь на всю высоту перекрытия.

Применение бетонирования в две очереди, сначала конструкций ростверка, балок, каналов и т.д. с выпуском поперечной арматуры для связи с бетонируемыми объемами второй очереди, не является рациональным при производстве работ.

14.44. Схема организации бетонных работ должна определяться с учетом жестких ограничений на периоды производства работ из-за неблагоприятных условий, разно влияющих на производительность труда (рис. 67).

Руководство  Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера

Рис. 67. График предельных температур t и силы ветра V, при которых запрещено производить бетонные работы на открытом воздухе для прибрежных районов Северной зоны

1 - зона рабочих температурно-ветровых условий; 2 - граница зоны обогрева рабочих; 3 - граница прекращения производства работ

14.45. Условия производства работ по возведению монолитных конструкций, основные способы и технологические схемы, а также сроки производства работ должны назначаться с учетом изменения трудозатрат и стоимости их выполнения от месяцев года и мерзлотно-грунтовых условий площадки строительства.

14.46. Расчетное годовое (квартальное, месячное) количество рабочих смен должно определяться по формуле:

Pсм = (Дк - Дп - Дм)Kс, (84)

где Дк - календарная продолжительность периода года (квартала, месяца), дни;

Дп - количество праздничных и выходных дней;

Дм - количество нерабочих дней из-за неблагоприятных метеорологических условий;

Kс - количество рабочих смен в сутки.

15. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

15.1. Расчет, монтаж и эксплуатация электрооборудования, а также электроснабжение при электротермообработке бетона необходимо осуществлять согласно требованиям «Правил устройства электроустановок» и «Правил технической эксплуатации электроустановок».

15.2. Места установки трансформаторов и распределительных устройств, схемы коммутации электродов или устройств для электроразогрева и электронагрева бетона необходимо выбирать с расчетом удовлетворения следующих требований:

возможно меньшее количество перестановок трансформаторов и распределительных устройств;

наименьшая трудоемкость монтажа, обслуживания и демонтажа;

минимальный расход кабелей и проводов.

15.3. Трансформаторы, распределительные устройства и кабели следует размещать в стороне от зоны движения транспорта. При пересечении дорог и временных проездов кабели и провода должны быть подвешены на высоте не менее 6 м или уложены в грунт в трубах или специальных коробах.

15.4. Каждый силовой или понижающий трансформатор, используемый для электротермообработки бетона, должен иметь, как правило, распределительный щит. Возле прогреваемой конструкции необходимо установить клеммные коробки (софиты) для присоединения к ним проводов, служащих непосредственно для подведения напряжения к электродам, электродным щитам, щитам греющей опалубки, электронагревательным устройствам. С целью повышения безопасности соединений и надежности контактов, а также снижения трудоемкости присоединения проводов следует использовать разъемы.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

15.5. Для электроснабжения при электротермообработке бетона необходимо применять трехфазные силовые трансформаторы типа ТМ или ТМФ.

Трансформаторы выбирают с первичным напряжением 6 или 10 кВ в зависимости от напряжения высоковольтной линии, от которой осуществляется электроснабжение строительного объекта. Вторичное напряжение трансформаторов должно составить 0,4 кВ. Краткая техническая характеристика масляных трехфазных силовых трансформаторов приведена в табл. 66.

Таблица 66

Марка

Мощность, кВ · А

Стоимость, руб.

ТМ 63/6

ТМ 63/10

63

305

ТМ 100/6

ТМ 100/10

100

415

ТМ 160/6

ТМ 160/10

160

560

ТМ 250/6

ТМ250/10

250

750

ТМ 400/6

ТМ 400/10

400

1080

ТМ 630/6

ТМ 630/10

630

1600

ТМ 1000/6

ТМ 1000/10

1000

2100

Указанные трансформаторы масляные с естественным охлаждением. Число в знаменателе марки означает первичное напряжение в киловольтах. Вторичное напряжение всех трансформаторов 400 В.

При необходимости распределения вторичного напряжения на несколько силовых линий с включением и отключением их в различное время рекомендуется использовать комплектные трансформаторные подстанции (КТП), в состав которых входит шкаф управления, КТП выпускаются мощностью 60, 100, 160, 250, 400, 630 кВ · А на первичное напряжение 6 или 10 кВ и вторичное напряжение 0,4 кВ. КТП мощностью до 160 кВ · А выпускаются в виде одного агрегата, включающего все устройства. КТП мощностью 250 кВ · А и выше поставляются каждая в виде нескольких отдельных устройств (трансформатора, шкафа управления и т.п.).

15.6. Для получения пониженного напряжения для электротермообработки бетона следует использовать специальные трехфазные понижающие трансформаторы для электропрогрева бетона (табл. 67).

Таблица 67

Марка трансформатора

Мощность, кВ · А

Напряжение, В

Сила тока, А

Масса, кг

Габариты, мм

Стоимость, руб.

первичное

вторичное

первичное

вторичное

ТСПК-20А

20

380, 220

12, 6, 22, 38, 48, 62, 101

-

480, 320, 240, 160, 120

260

775?775?740

180

ТМОА-50

50

380

49, 60, 70, 85, 103, 121

76, 65, 53

239, 418

473

980?930?1232

260

ТМОБ-63

63

380

49, 60, 70, 85, 103, 121

96, 82, 69

301, 520

900

1150?1200?890

280

ТМО-50/10

50

380, 220

50, 61, 87, 106

131, 76

670, 470, 320, 270

890

1450?1290?890

250

ТМ-75/6

50

380, 220

50, 61, 87, 106

131, 76

572, 470, 330, 272

650

1050?1290?740

290

Примечания: 1. Все трансформаторы трехфазные ТСПК-20А с воздушным охлаждением, остальные - с масляным.

2. Трансформатор ТМОБ-63 выпускается также в виде комплектной подстанции КТП-63-ОБ со шкафом управления на общих салазках. В таблице указаны габаритные размеры КТП-63-ОБ.

3. Трансформаторы ТМОА-50, ТМО-50/10, ТМ-75/6 промышленностью не выпускаются, но имеются в строительных организациях.

4. Величины вторичного тока даны для температуры окружающего воздуха 25 °С.


При использовании однофазных понижающих трансформаторов их рекомендуется компоновать по три и включать в сеть по схеме «треугольник» или «звезда».

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

15.7. Включение и отключение напряжения в силовых цепях рекомендуется выполнять с помощью магнитных пускателей, пакетных выключателей, автоматических выключателей. При отсутствии указанной аппаратуры возможно применение рубильников.

15.8. Защиту электрических устройств при электротермообработке рекомендуется осуществлять с применением токовых реле или плавких предохранителей.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ БЕТОНА

15.9. Устройство для дистанционного контроля и регулирования температуры бетона состоят из датчиков и показывающего (записывающего) или регулирующего прибора. Датчики размещаются в бетоне или в щитах греющей опалубки и соединяются проводами с показывающим прибором.

В качестве датчиков рекомендуется применять термометры сопротивления или термопары в качестве показывающих приборов применяются вторичные приборы - милливольтметры, электронные мосты и потенциометры. Технические характеристики некоторых приборов для дистанционного контроля и регулирования температуры бетона приведены в табл. 68.

Таблица 68

Приборы

Тип

Технические данные

Завод-изготовитель

Дополнительная характеристика

Датчики

Термометр сопротивления

ТСМ-6097

Пределы измерения от -50 до 150 °С, монтажная длина от 80 до 500 мм

-

Устойчив к механическим воздействиям, вибростоек, ударостоек

Термометр сопротивления медный

ТСМ-6114

Пределы измерения от -50 до 100 °С, масса 0,06 кг

-

То же

Термопара хромельколевая

ХК

Пределы измерения от -50 до 150 °С, монтажная длина 80 или 100 мм, масса 0,1 кг

-

Устойчив к механическим воздействиям

Показывающие и управляющие устройства

Милливольтметр пирометрический, показывающий, регулирующий, одноточечный, двухпозиционный

МР-64-02

Датчик-термопара хромельколевая, диапазон измерения от 0 до 300 °С, внешнее сопротивление 150 Ом, пределы температуры окружающей среды от -40 до 60 °С

-

Не устойчив к механическим воздействиям

З-д электроизмерительных приборов, Ереван

Не устойчив к механическим воздействиям

Милливольтметр параметрический, узкопрофильный, показывающий

МВУ-46-42А

Датчик-термометр сопротивления, пределы измерения от -50 до 180 °С, пределы температуры окружающей среды от -40 до 60 °С

То же

То же

Милливольтметр стрелочный, показывающий

Ш-45-00

Датчик-термометр хромельколевый, пределы измерения от 0 до 300 °С, внешнее сопротивление 15 Ом, масса 3 кг<