Бетонирование конструкций с термообработкой
Термообработка бетона представляет собой искусственное внесение тепловой энергии в монолитную конструкцию в период ее твердения с целью сокращения периода выдерживания бетона и приобретения им критической или проектной прочности до замерзания.
Выбор оптимального способа термообработки осуществляют на основании технико- экономического расчета с привязкой к условиям определенного объекта строительства.
Технология термообработки бетона имеет свои особенности. Основная из них - необходимость соблюдения расчетных режимов термообработки. Основными характеристиками технологических режимов являются: начальная температура бетона, продолжительность цикла термообработки до получения критической прочности, скорость подъема температуры (разогрева) бетона, температура и продолжительность изотермического выдерживания, скорость и продолжительность остывания, критическая или проектная прочность бетона.
Тепловое воздействие на прогреваемый бетон осуществляется несколькими методами, отличающимися способами передачи тепловой энергии. Самыми распространенными из них в практике строительства являются следующие.
1. Контактный способ, обеспечивающий передачу тепловой энергии от искусственно нагретых тел (материалов) прогреваемому бетону путем непосредственного контакта между ними. Разновидностями этого способа являются: обогрев бетона в термоактивной опалубке, а также прогрев с применением различных технических средств (греющие провода, кабель, термоактивные гибкие покрытия и пр.), непосредственно контактирующих с обогреваемой средой - бетоном. Способ применяется, в основном, для прогрева тонкостенных конструкций.
2. Конвективный способ, при котором передача тепла от искусственных источников нагреваемым объектам (опалубке или бетону) происходит через воздушную среду путем конвекции. Технология реализуется в замкнутых контурах с применением технических средств (электрокалориферов, газовых конвекторов и пр.), преобразующих различные энергоносители (электроэнергия, газ, жидкое или сухое топливо, пар и пр.) в тепловую энергию. Метод применим для прогрева тонкостенных стеновых конструкций и перекрытий.
Достоинства конвективного метода - незначительная трудоемкость работ и замкнутое пространство вокруг прогреваемой конструкции посредством инвентарных ограждений и пологов, например, из брезента. Недостатки: значительные потери тепловой энергии на нагрев посторонних предметов и воздуха, большая продолжительность цикла обогрева (3...7 сут) и, как следствие, высокий показатель удельного расхода энергии.
3. Электропрогрев основан на выделении в твердеющем бетоне тепловой энергии, получаемой путем пропускания электрического тока через жидкую фазу бетона, используемую в качестве омического сопротивления. При этом пониженное напряжение к прогреваемой монолитной конструкции подводят посредством различных электродов(стержневых, полосовых и струнных), погружаемых в бетон или соприкасающихся с ним.
Преимущества метода: в качестве электродов используют подручные материалы - арматуру или листовой металл, потери тепловой энергии минимальны. Недостатки: безвозвратные потери металла - стержневых электродов (остающихся в теле за- бетонированной конструкции), значительная трудоемкость при реализации метода (особенно при использовании арматурных стержней), необходимость регулирования (снижения) электрической мощности посредством понижающего трансформатора при уменьшении удельного электрического сопротивления бетона, вероятность появления температурных напряжений в зонах примыкания бетона к электродам.
4. Инфракрасный нагрев основан на передаче лучистой энергии от генератора инфракрасного излучения нагреваемым поверхностям через воздушную среду. На облучаемой поверхности поглощенная энергия инфракрасного спектра преобразуется в тепловую и благодаря теплопроводности распространяется в глубь нагреваемой конструкции. Метод реализуется посредством автономных (от забетонированной конструкции и опалубки) инфракрасных прожекторных установок (ИПУ), работающих в основном на электроэнергии.
Преимущества метода: отсутствие необходимости в переоборудовании опалубки, возможность выполнять вспомогательные операции (отогрев промороженного основания или стыков ранее уложенного бетона, удаление наледи на арматуре и в заопалубленном пространстве), возможность прогревать конструкцию параллельно с бетонированием, сохраняя ранее внесенную тепловую энергию, и за суточный цикл термообработки получать до 70% проектной прочности бетона.
Недостаток технологии: значительная трудоемкость метода, связанная с переносом, расстановкой и подключением к электрической сети технических средств (ИПУ), необходимость обеспечения замкнутого объема для сокращения затрат тепловой энергии (особенно в ветреную погоду), а также высокий удельный расход электроэнергии.
5. Индукционный прогрев основан на использовании электромагнитной индукции, при которой энергия переменного электромагнитного поля преобразуется в арматуре или в стальной опалубке в тепловую и за счет теплопроводности передается бетону. Реализуется метод посредством инвентарного индуктора, рассчитанного и изготовленного для определенного узла (например, стыка железобетонных колонн) или объема железобетонной конструкции.
Преимущества метода: простота и качество прогрева конструкций с большой насыщенностью арматурой, обеспечение равномерного по сечению и протяженности конструкции температурного поля.
6. Греющие провода. Для отдельных видов бетонируемых конструкций, в том числе и при несъемной опалубке из пенополистирола, рекомендуется применять нагревательные провода с металлической токонесущей изолированной жилой, подключаемые в электрическую сеть и работающие, как нагреватели сопротивления.
Нагревательные провода размещают в конструкции перед бетонированием.
В бетонную смесь, подвергаемую тепловой обработке, целесообразно вводить противоморозные добавки (нитрит натрия) в количестве 2...4% от массы цемента для понижения температуры льдообразования и сохранения более значительного срока удобоукладываемости бетонной смеси.