Искусственный прогрев и нагрев бетона

Сущность метода искусственного прогрева и нагрева заключается в повышении температуры уложенного бетона до максимально допустимой и поддержании ее в течение времени, за которое бетон набирает критическую или заданную прочность.

Искусственный прогрев и нагрев бетона применяют при бетонировании конструкций с Мп > 10, а также и более массивных, если в последних невозможно получить в установленные сроки заданную прочность при выдерживании только способом термоса.

Физическая сущность электропрогрева (электродного прогрева) идентична рассмотренному выше способу электроразогрева бетонной смеси, т. е. используется теплота, выделяемая в уложенном бетоне при пропуске через него электрического тока.

Для подведения электрической энергии к бетону используют различные электроды: пластинчатые, полосовые, стержневые и струнные.

При сложной конфигурации бетонируемых конструкций при меняют стержневые электроды - арматурные прутки диаметром 6... 12 мм, устанавливаемые в тело бетона.

При электропрогреве бетонных элементов малого сечения и значительной протяженности (например, бетонных стыков шириной до 3... 4 см) применяют одиночные стержневые электроды.

При бетонировании горизонтально расположенных бетонных или имеющих большой защитный слой железобетонных конструкций используют плавающие электроды - арматурные стержни 6... 12 мм, втапливаемые в поверхность.

Струнные электроды применяют для прогрева конструкций, длина которых во много раз больше размеров их поперечного сечения (колонны, балки, прогоны и т. п.).

Контактный (кондуктивный) нагрев. При данном методе используется теплота, выделяемая в проводнике при прохождении по нему электрического тока. Затем эта теплота передается контактным путем поверхностям конструкции. Передача теплоты в самом бетоне конструкции происходит путем теплопроводности. Для контактного нагрева бетона преимущественно применяют термоактивные (греющие) опалубки и термоактивные гибкие покрытия (ТАГП).

Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы. В современных опалубках в качестве нагревателей применяют греющие провода и кабели, сетчатые нагреватели, углеродные ленточные нагреватели, токопроводящие покрытия и др. Наиболее эффективно применение кабелей, которые состоят из константановой проволоки диаметром 0,7... 0,8 мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком.

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

При инфакрасном нагреве используют способность инфракрасных лучей поглощаться телом и трансформироваться в тепловую энергию, что повышает теплосодержание этого тела. Для бетонных работ в качестве генераторов инфракрасного излучения применяют трубчатые металлические и кварцевые излучатели. Для создания направленного лучистого потока излучатели заключают в плоские или параболические рефлекторы (обычно из алюминия). Инфракрасный нагрев применяют при следующих технологических процессах: отогреве арматуры, промороженных оснований и бетонных поверхностей; тепловой защите укладываемого бетона; ускорении твердения бетона при устройстве междуэтажных перекрытий, возведении стен и других элементов в деревянной, металлической или конструктивной опалубке, высотных сооружений в скользящей опалубке (элеваторы, силосы и т. п.).

При индукционном нагреве бетона используют теплоту, выделяемую в арматуре или стальной опалубке, находящихся в электромагнитном поле катушки-индуктора, по которой протекает переменный электрический ток. Для этого по наружной поверхности опалубки последовательными витками укладывается изолированный провод-индуктор. Электромагнитная индукция вызывает в находящемся в этом поле металле (арматуре, стальной опалубке) вихревые токи, в результате чего арматура (стальная опалубка) нагревается и от нее (кондуктивно) нагревается бетон.

Индукционный метод применяют для отогрева ранее выполненных и прогрева возводимых каркасных железобетонных конструкций, бетонируемых в любой опалубке и при любой температуре наружного воздуха.

52. Технология ведения земляных работ в зимних условиях.

Производство земляных работ в зимних условиях допускается, если это обеспечивает эффективность всего строительного процесса и своевременное выполнение строительно-монтажных работ. В этот период разрабатывают выемки и резервы в сухих песках, гравиино-галечных и скальных породах, возводят насыпи из сосредоточенных резервов, разрабатывают сухие выемки глубиной более 3 м из глинистых грунтов, устраивают насыпи из песчаных грунтов на болотах, дренажные прорези, производят вымораживание и т. д.

Особенностями проведения земляных работ в зимнее время являются отрицательная температура воздуха, наличие снега и льда. Промерзание грунтов осложняет их разработку, транспортирование, укладку и уплотнение. Удорожание строительства, вызываемое зимними работами, должно компенсироваться.

Для успешной разработки грунтов в зимнее время и подготовки мерзлого слоя к экскавации применяют следующие способы:

- предохранение грунтов от промерзания;

- оттаивание (поверхностное, радиальное и глубинное;

- экскаваторную обработку, в том числе специальным сменным оборудованием;

- механические (динамическими и статическими рыхлителями, блочный способ).

Грунты, подлежащие разработке в зимнее время, нужно предохранять от промерзания следующим образом:

- до наступления морозов грунты, подлежащие разработке зимой, защищают от промерзания укладкой слоя материала с низкой теплопроводностью, рыхлением (вспашкой) или обработкой солями, понижающими температуру замерзания воды;

- в процессе производства работ уплотняющий слой снимают только на участке, достаточном по своим размерам для работы СКМ в течение смены, с таким расчетом, чтобы отрытый грунт до его разработки не успел промерзнуть;

- разрабатывать грунт следует на максимально сжатом фронте работ.

В качестве теплоизоляц-х мат-лов применяются отходы с/х производства (солома, опилки), водяные, полимерные пены. Наиболее эффект-й способ - механическое рыхление, глубина которого зависит от вида грунта, суровости климата данного региона и предполагаемого срока разработки грунтов.

Способ защиты грунтов от промерзания и технологию его разработки выбирают путем технико-экономического сравнения различных вариантов, возможных в данных условиях.

Один из способов предохранения грунта от замерзания — обработка его химическими добавками, понижающими температуру замерзания воды. Чаще всего для этой цели применяют соли СаС12 и NaCl. Обработка грунта заключается в розливе на его поверхности растворов этих солей. Проникая в грунт, соляные растворы снижают температуру замерзания влаги, находящейся в грунте, и этим защищают его от промерзания. Слой грунта, пропитанный соляными растворами, в свою очередь, защищает от промерзания нижележащие слои. Этот способ обработки фунтов применяют при необходимости задержать промерзание на короткий срок в начале зимы или в комплексе с другими способами: рыхлением грунта, усиленным снегозадержанием или устройством утепляющих слоев из дешевых местных материалов.

Мерзлые грунты можно оттаивать огневым способом (применяются теплоотражающие экраны при разработке траншей), с помощью электр-го тока (при электрооттаивании снизу-вверх в мерзлый грунт забиваются электроды, при этом заглубляются в талый грунт на глубину 10-15 см, не доходя до пов-ти грунта 50см ток отключ-ся и дальнейшее оттаивание осущ-ся за счет накопленного в теле грунта тепла.

При оттаивании сверху-вниз пов-ть грунта покрывается слоем опилок, смоченных 5% раствором хлорида натрия. Электроды погруж-ся на глубину 10-15см.

При паровом оттаивании грунта пробуриваются скважины, в которые заглубляются паровые иглы.

При производстве взрывных работ необходимо заранее рассчитать величину заряда, т. е. количество взрывчатых веществ, закладываемых в одном месте. Величина заряда ВВ, предназначенного для взрыва определенного объема грунта, зависит от ряда факторов:

расположения заряда по отношению к дневной (открытой поверхности) грунта;

прочности грунта;

вида применяемых взрывчатых веществ и формы заряда;

заданного выброса (задан ли взрыв на выброс или же только на рыхление);

количества или взаимного расположения зарядов и т. д.

Рис. 8.45. Схема расположения шпуров при рыхлении мерзлых фунтов взрывами:

Н — глубина забоя; Л — толщина мерзлого слоя; I, — расстояние между шпурами; 12 — расстояние между рядами шпуров.

В ряде случаев дробить мерзлые грунты взрывами нельзя по условиям техники безопасности: на территории населенных пунктов и промышленных предприятий, вблизи линий связи, железных дорог, линий электропередач и т. д.

В таких условиях обычно применяют механическое рыхление мерзлых грунтов машинами. Рабочие органы машин разрушают монолитные слои мерзлых грунтов ударами, резанием или сколом. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей все машины можно разделить на две группы.

К первой группе относятся землеройные и землеройно-транс-портные машины, предназначенные в основном для выполнения земляных работ в летнее время, но имеющие прочность рабочего оборудования и мощность двигателей, достаточные для рыхления мерзлых грунтов, залегающих слоями ограниченной толщины (в большинстве случаев менее 20-40 см). К таким машинам относятся экскаваторы (прямая лопата) с геометрической вместимостью ковша более 0,5—1,0 м3 и бульдозеры, преимущественно гусеничные, с мощностью двигателей от 90 кВт и более.

Ко второй группе относят машины, имеющие оборудование, специально .предназначенное для рыхления мерзлых грунтов. Таким оборудованием являются тяжелые металлические отливки шаровой или клинообразной формы, мощные прицепные или навесные рыхлители, баровые машины. С их помощью можно разрыхлять слои мерзлого грунта толщиной 0,8-1,4 м, а иногда и более.

Наиболее простой вид оборудования для рыхления мерзлых грунтов ударной нагрузкой — чугунные или стальные шары-молоты (рис. а) массой 1,5-4 т, которые подвешивают на канате к стреле крана или экскаватора и затем сбрасывают на разрыхляемый грунт с высоты 3—5 м и более. Более совершенным подвесным оборудованием к экскаваторам являются различные клин-молоты (рис. б), представляющие собой массивные металлические отливки, имеющие в нижней части острый угол.

Недостатками применения свободно падающих отливок любой формы, закрепленных на тросе, являются низкая производительность, износ троса и самого экскаватора.

Рис. Ударное оборудование экскаваторов:

а — шар-молот; б — клин-молот; 1 — подъемный канат; 2 — тяговый канат

Во всех случаях разработки мерзлых грунтов необходимо учитывать дальнейшее использование его после рыхления. Выбор машин и оборудования для рыхления мерзлых грунтов определяется в основном глубиной промерзания, прочностью мерзлого слоя и стоимостью производства работ. В начале зимнего периода может быть использовано большинство из перечисленных выше машин и оборудования. При малой толщине мерзлых слоев чаще всего используют экскаваторы и бульдозеры. Этими машинами производят как рыхление мерзлых поверхностных слоев, так и разработку расположенных ниже талых грунтов.

53.Технология подводного бетонирования. Техника безопасности и охрана труда.

Подводным бетонированием называют укладку бетонной смеси под водой без водоотлива. Этот способ применяют при возведении подводных частей туннелей, опор мостов, днищ опускных колодцев и ремонте гидросооружении.

Главной проблемой при ведении бетонных работ под водой является сохранение активной составляющей бетона. Сущ. 4 сп-ба подводного бетонирования: вертикального перемещения трубы (ВПТ), восходящего раствора (ВР), втрамбовывания бетонной смесив ранее уложенную и укладка смеси в мешках.

Способ вертикально перемещающихся труб (ВПТ) заключается в подаче бетонной смеси под воду по трубам d=200-=-f-300 мм, которые по мере увеличения толщины бетонного слоя поднимают с помощью кранов или лебедок. Трубы состоят из звеньев длиной 0,5—1,0 м, соединенных фланцами. В верхней части труб имеются загрузочные воронки, а внизу — клапаны, открываемые с подмостей. Радиус действия одной трубы около 6 м. Для получения качественного бетона расстояние между трубами принимают 10—11 м.

Под воду бетонную смесь подают бетононасосы, пневмонагнетатели или другие механизмы, обеспечивающие непрерывность бетонирования.

Трубы с закрытыми нижними клапанами устанавливают так, чтобы нижние их торцы не доходили до дна на 15—20 см. Бетонную смесь загружают в трубы доверху, после чего открывают клапаны. Смесь, которую продолжают подавать через воронки, выходит из нижних торцов труб, образуя у трубы конусы. Последующие порции смеси, выходящие из трубы, не соприкасаются с водой, так как торец трубы должен быть заглублен в слой смеси не менее чем на 0,8 м при глубине бетонирования 10 м и не менее чем на 1,5 м при глубине до 20 м.

По мере увеличения слоя уложенного бетона трубы периодически поднимают и демонтируют затем звено у воронки. При подъеме нижний конец трубы оставляют в бетоне.

При способе вертикально перемещающихся труб требуется непрерывная и быстрая укладка бетонной смеси. При соблюдении правил производства работ он позволяет получить бетон хорошего качества. Применяют этот способ при бетонировании на глубине от 1,5 до 50 м.

Метод восходящего раствора заключается в нагнетании в каменную наброску или гравийно-щебеночную отсыпку цементного раствора. Трубы для подачи раствора диаметром 37—100 мм ставят в ограждающие шахты из швеллеров ила помещают непосредственно в каменную наброску. Радиус действия одной трубы 3 м при заливке раствора в каменную наброску и 2 м при заливке в щебеночную отсыпку.

Цементный раствор или тесто с осадкой конуса 10—12 см подают с помощью растворонасосов в песчано-щебеночную отсыпку, если высота блока бетонирования превышает 10 м. В остальных случаях раствор заливают в трубу через воронку и он под собственной тяжестью проникает в кладку.

При нагнетании раствор, выходя из нижнего торца трубы и поднимаясь снизу вверх, вытесняет из пустот воду, заполняет их — так создается бетонный монолит.

Трубы, помещенные в каменную наброску, оставляют в бетоне. При заливке через ограждающие шахты трубы по мере повышения уровня раствора в шахте поднимают, оставляя нижний конец трубы длиной 0,8—1,0 м в растворе.

Этот метод применяют для бетонирования в стесненных условиях густоармированных конструкций, а также для укладки бетона на больших глубинах (30— 50 м).

К недостаткам метода восходящего раствора следует отнести ненадежное заполнение пустот раствором и снижение качества бетона, расход труб и металла на устройство шахт, а также необходимость тщательного подбора гранулометрического состава песка для раствора.

Рис. Схема подводного бетонирования методом вертикально перемещающейся трубы (а) и восходящего раствора (б):
1 — вертикально перемещающаяся труба, 2 — опалубка, 3 — уложенная бетонная смесь, 4 — труба, подающая раствор, 5—каменная наброска, 6 — предохранительная шахта, 7 — наброска, заполненная раствором

Метод втрамбовывания бетонной смеси состоит в укладке новых порций смеси на островок из ранее свежеуложенного бетона с последующим втрамбовыванием этой порции ( 12-5). Задача при этом заключается в том, чтобы исключить соприкасание с водой укладываемых порций смеси.

Для бетонирования этим методом применяют смесь с осадкой конуса 5—7 см и крупностью заполнителя 30—40 мм. Пионерный островок из смеси создают в одном из углов блока бетонирования. Новые порции смеси укладывают и втрамбовывают не ближе 20—30 см от уреза воды. Уплотняют смесь вибрированием или трамбованием.

Укладку бетонной смеси в мешках следует рассматривать как вспомогательный метод, который применяют при небольших объемах работ, для уплотнения щелей между дном и опалубкой, а также в аварийных случаях.

Бетонную смесь, укладываемую в мешках из .редкой, но прочной ткани готовят на щебне с крупностью заполнителя 40 мм и осадкой конуса 2—5 см. Объем смеси в одном мешке 10—20 л. Мешки со смесью укладывают водолазы, тщательно прижимая их один к другому.

ТБ:

1. При производстве работ по вибрационной укладке бетонных смесей под водой должны выполняться требования по технике безопасности, изложенные в СНиП III-4-80.

2. У приемных воронок должны устраиваться площадки с перилами высотой не менее 1 м для размещения рабочих, принимающих бетон и наблюдающих за перемещением бетонной смеси в приемной воронке бетонолитной трубы.

3. Выгрузка бетонной смеси из бадьи в приемную воронку должна производиться с высоты не более 1 м.

4. Не допускается выгружать бетон из бадьи в приемную воронку, если нижний край воронки возвышается над грунтом (верхним краем сваи-оболочки) более чем на 1 м.

5. Под руководством сменного мастера должны осуществляться монтаж и установка бетонолитных труб, строповка и установка арматурного каркаса.

6. При выполнении водолазных работ необходимо соблюдать требования специальных инструкций, а также правила охраны труда и техники безопасности. Ответственность за выполнение этих инструкций и правил возлагается на старшину водолазной станции. Производитель работ, в распоряжении которого находится станция, обязан принять меры по обеспечению техники безопасности подводно-технических работ.