Изотермический прогрев бетона это

Обновлено: 18.05.2024

ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА

Электропрогрев бетона может осуществляться про­пусканием тока непосредственно через свежеуложенный бетон (электродный способ) либо применением электрических обогре­вательных приборов.

Более эффективным является электродный способ электро­прогрева бетона, который основан на включении бетона в элек­трическую цепь в качестве полупроводника (сопротивления). Прохождение тока сопровождается выделением тепла непосред­ственно в теле бетона.

Электродный способ. Количество тепла, выделяю­щееся в бетоне при прохождении тока за 1 Ч, определяется формулой

Ф = 0,864/2/? Ккал/ч. (Вт),

Где / —сила тока, А

1?—омическое сопротивление бетона, Ом.

Включение бетона в цепь переменного тока осуществляется посредством электродов из арматурной и сортовой стали, закла­дываемых внутрь прогреваемого бетона или располагаемых на его поверхности. Постоянный ток, вызывающий электролиз во­ды, непригоден для электропрогрева бетона. Электропрогрев бетона следует применять для железобетонных конструкций, имеющих модуль поверхности в пределах М„ = 5-ь20[5].

Основным проводником тока в бетоне является вода с раст­воренными в ней минеральными веществами.

Электрическое сопротивление прогреваемого элемента зави­сит от удельного омического сопротивления бетона, геометриче­ской формы и размеров элементов, типа и расположения элек­тродов и количества арматуры в элементах.

В процессе прогрева бетона по мере его твердения электри­ческое сопротивление бетона возрастает и соответственно умень­шается сила тока. При увеличении сопротивления в два раза сила тока уменьшается также в два раза, в то же время ко­личество выделенного тепла уменьшится в четыре раза, так как оно зависит от квадрата силы тока. Соответствен­но понизится и температура прогреваемого бетона, что нежелательно.

Поддерживание температуры на заданном уровне достигает­ся путем повышения подводимого к изделию напряжения, регу­лирование которого производится трансформаторами в преде­лах 50—100 В. В отдельных случаях электропрогрев возможен и при повышенных напряжениях (120—220 В). В начале прогре­ва для медленного повышения температуры напряжение должно быть невысоким, затем, по мере прогрева и увеличения сопро­тивления бетона, его повышают.

При электропрогреве возможно неравномерное распределе­ние температуры и испарение влаги, причиной которого являет­ся разность парциальных давлений паров в бетоне и окружаю­щей его среде. Интенсивность испарения влаги зависит от тем­пературы и длительности прогрева, расположения электродов и утепления бетона.

Для получения одинаковой температуры во всех точках из­делия тепловыделение должно быть равномерным, т. е. плот­ность тока должна быть одинаковой, что обеспечивается выбо­ром оптимальной схемой размещения электродов и величины подводимого напряжения.

При электропрогреве применяются электроды: наружные, прикрепляемые к внутренним поверхностям форм (пластинча­тые, полосовые), и внутренние, размещаемые в толще бетона (стержневые, струнные).

Пластинчатые и полосовые электроды изготов­ляются из стали толщиной 1,5—2 Мм. Их укрепляют через 10— 20 См на внутренней стороне вертикальных поверхностей формы, концы отгибают и выводят наружу для присоединения к ним электропроводов. Элементы формы, снабженные пластинчатыми и полосовыми электродами при электропрогреве с односторон­ним или периферийным расположением полос изготовляются из токонепроводящих материалов (дерева, пластмассы). Для про­грева настилов и плит толщиной до 15 Мм применяют односто­роннее расположение полосовых электродов, подключенных к разным фазам электросети.

Стержневые электроды являются наиболее универсаль­ными, их можно применять для изделий различной формы неза­висимо от вида армирования и расположения закладных эле­ментов: фундаментных башмаков, колонн, балок, плит толщиной более 15 См и др. Применение стержневых электродов приводит к дополнительному расходу металла; так как они устанавлива­ются внутри изделия и остаются в нем после прогрева, требуют­ся дополнительные затраты труда на их установку и срезку. Стержневые электроды представляют собой короткие прутки из обрезков арматурной стали диаметром 6—10 Мм, устанавливае­мые перпендикулярно продольной оси изделия. Концы электро­дов выступают на 10—15 Мм из бетона, к ним и присоединяются провода.

Струнные электроды изготовляются из круглой стали диаметром 6—10 Мм или из 3—4-миллиметровой проволоки в 2—3 нитки, что увеличивает поверхность металла. Струны уста­навливают по длине прогреваемого изделия, концы их выводят наружу для подключения к сети и крепят к изоляторам (бетон­ным или деревянным брускам), обеспечивающим необходимое положение струн.

Установка стержневых и струнных электродов требует осо­бого внимания. Нельзя допускать их соприкасания с арматурой, так как возможно короткое замыкание (при подключении раз­ных фаз) или местный перегрев бетона (при подключении одной фазы). При прогреве стержневыми и струнными электродами можно применять формы из любых материалов — металличе­ские, железобетонные, деревянные и др.

Слой бетона между электродами и арматурой должен быть не менее 5—10 См в зависимости от принятого напряжения тока. При невозможности выдержать этот разрыв необходимо бли­жайшие к арматуре участки электродов обертывать толем или заключать в резиновые трубки.

Режим электропрогрева бетона следует назначать с учетом степени массивности изделия, вида и активности це­мента, необходимой прочности бетона и возможности обеспече­ния ее за время остывания прогретого изделия. Процесс про­грева бетона характеризуется скоростью подъема температу­ры, температурой и продолжительностью изотермического про­грева.

Режим электропрогрева, учитывающий нарастание прочно­сти бетона за время остывания, является более экономичным, но требует увеличения продолжительности тепловой обработки, а следовательно, приводит к увеличению парка форм и разме­ров производственных площадей. Для сокращения продолжи­тельности электропрогрева следует стремиться к более высоким скоростям подъема температуры бетона, применяя автоматиче­ское регулирование температуры во избежание перегрева бе­тона.

Предельная скорость подъема температуры зависит от моду­ля поверхности изделий, степени их армирования и типа приме­няемых электродов (табл. 9).

Скорость подъема температуры при электропрогреве

Изделия сложной конфигурации (ребристые плиты, лестничные мар­

Полосовые и стержневые электроды

Ши, сантехнические блоки, колонны

Армированные блоки прямоуголь­ного сечения, блоки фундаментов, ко­лонны и балки прямоугольного сече­ния

Пластинчатые и полосо­вые электроды, плоские группы стержневых элект­родов

Неармированньге блоки прямо­

Пластинчатые борта-элек­

Угольного сечения

Троды или перегородки-элек­троды в кассетных формах

Повышение температуры изотермического прогрева позволя­ет значительно сократить продолжительность тепловой обработ­ки и расход электроэнергии, однако, в зависимости от модуля по­верхности изделий и вида цемента нормами установлены пре­дельно допустимые температуры изотермического прогрева (табл. 10).

Продолжительность изотермического прогрева для получе­ния заданной прочности бетона определяется расчетом, исходя из принятых величин скорости разогрева и температуры изотер­мического прогрева [13].

Температуры изотермического прогрева бетона

Температура (град) При модуле поверхности изделия

Шлакопортландцемент Марки 300— 500 ..

Пуццолановый портландцемент марки 300—400 .

Портландцемент марки 300—400 .

То же, 500—600.

Устанавливается средняя температура бетона за период ра­зогрева

Л.___________ и 1 б

Где / и и — температура изотермического прогрева и темпера­тура бетона перед прогревом, Град.

Продолжительность подъема температуры

Где Г — скорость подъема температуры, Град/ч.

Рис. 63. Интенсивность нарастания проч­ности бетона на портландцементе при электропрогреве.

По графику соответственно примененному цементу опреде­ляют нарастание прочности бетона за время разогрева при уста­новленных значени­ях и Т (рис. 63).

Остальную часть прочности до задан­ной величины бетон приобретает в пери­од изотермического прогрева, длитель­ность которого оп­ределяется по кри­вой нарастания прочности, соответ­ствующей принятой температуре изотер­мического прогрева.

Полученная расче­том продолжитель­ность изотермичес­кого прогрева обеспечивает заданную прочность бетона без уче­та его дополнительного твердения в период остывания.

Продолжительность изотермического прогрева обычно при­нимают ДЛЯ получения бетоном 50% ОТ 1^28, при этом средняя продолжительность прогрева бетона на портландцементе колеб­лется от 8 до 12 ч.

Остывание бетона после прогрева должно протекать со сни­жением температуры на 5—10° в час в зависимости от величины модуля поверхности изделия. Остывание наиболее быстро про­текает в первые часы после выключения тока и тем интенсивнее, чем выше температура изотермического прогрева.

Рис. 64. Схема подключения электро­дов для прогрева колонн: А — стержневыми электродами; Б — струнны­ми электродами; 1 — софитные линни; 2 — стержневые электроды; 3 — струйные элек­троды; 4 — металлическая бортовая форма.

К специальному оборудованию для электро­прогрева сборных изделий относятся понизительные трансфор­маторы, распредели­тельные шиты и разво­дящие устройства.

Применяются пре­имущественно специ­альные трансформато­ры трехфазного тока (типа ТМ-75/6 мощ­ностью 50 Кет и др.), дающие на низкой сто­роне напряжения 50, 61, 87, 106 В. Каждый трансформатор смон­тирован в блоке с рас­пределительным щи­том, установленным в шкафу из листовой стали. Можно приме­нять также однофаз­ные трансформаторы типа ТБ-20 или сва­рочные типа СТЭ-24, которые при трехфаз­ном токе группируют­ся по 3 и 6 штук. Сва­рочные трансформато­ры не приспособлены к длительной нагрузке, поэтому они пере­греваются, и мощность их можно использовать только на 70— 80% номинальной. От щита трансформатора шинами, кабелями и проводами (в зависимости от мощности трансформатора) на­пряжение подают на промежуточные распределительные щиты, клеммные щитки или группы форм (рис. 64).

Контроль и управление электропрогревом легко могут быть автоматизированы. Помимо сокращения трудовых затрат, при­менение автоматики повышает точность контроля прогрева, со­кращает расход электроэнергии и времени на электропрогрев.

Измерение температуры бетона при электропрогреве произ­водят техническими термометрами или автоматически посред­ством термометров сопротивления и самопишущих приборов.

Определение прочности бетона посредством контрольных ку­бов при электропрогреве неприменимо, так как нельзя обеспе­чить одинаковые режимы твердения образцов и изделий. Поэто­му для определения прочности изделий при электропрогреве следует применять способы, основанные на испытании непосред­ственно бетона изделия, например, физические или ударные.

Наиболее простым и достаточно надежным способом обеспе­чения заданной прочности является контроль соблюдения темпе­ратурного режима прогрева. Такой способ контроля принят на всех заводах и полигонах, на которых применяется электро­прогрев сборных конструкций.

Во избежание больших теплопотерь прогреваемые изделия необходимо утеплять, что обеспечивает более равномерное рас­пределение температуры и повышает качество бетона. Чтобы воспрепятствовать потере влаги, открытая, поверхность изделия защищается водонепроницаемым укрытием, например, полиа­мидной пленкой или листами толя, пергамина и др.

При электропрогреве сборных железобетонных изделий необ­ходимо строгое соблюдение требований техники безопасности в соответствии с «Правилами техники безопасности при эксплуата­ции электротехнических установок промышленных предприя­тий». К производству работ по электропрогреву допускаются ли­ца, прошедшие специальную подготовку.

Прогрев бетона электроприборами. Прогрев бето­на, осуществляемый посредством внешних источников тепла, ко­Торое Передается бетону через промежуточную среду (воздух, термоактивный слой, металлические стенки формы) или непо­средственно (лучеиспусканием), менее эффективен, чем элект­родный прогрев, и применяется значительно реже.

Прогрев бетона электронагревателями получил некоторое применение в производстве железобетонных изделий на полигонах. Электронагреватель отражательного типа пред­ставляет собой параболический деревянный короб, внутри утеп­ленный и обитый жестью. В коробе по всей его длине устанав­ливается одна или несколько нагревательных спиралей. На поверхность изделия устанавливают один или несколько нагре­вателей. Температура бетона регулируется отключением части спиралей или изменением подводимого напряжения.

При изготовлении коллекторных железобетонных колец на полигонах неоднократно применялись круглые электрические нагреватели, устанавливаемые внутрь каждого распалубленного кольца. Такой электронагреватель представляет собой отрезок асбестоцементной трубы, на которую навиваются 3 спирали из нихромовой проволоки диаметром 0,8 Мм. Общая длина спира­лей 15 М, мощность 2,8 Кет. Напряжение подводят от понизи­тельного трансформатора. Сверху изделия закрывают деревян­ными щитами и утепляют.

При прогреве бетона под термоактивным слоем опилок, окружающим стенки формы или покры­вающим поверхность изделия, электроэнергия преобразуется, в тепло, нагревающее бетон. Стенки термоформ выполняются из дерева и делаются двойными с зазором в 100—150 Мм, который засыпается слоем опилок с уплотнением. Для обеспечения необ­ходимой электропроводности опилки увлажняются 3—5%-ным раствором поваренной соли. В слое опилок размещают электро­ды из круглой или полосовой стали. Тепло от термоактивного слоя через внутреннюю стенку формы передается изделию.

При изготовлении изделий на бойках или площадках термо­активный слой располагается сверху. Изделия засыпают слоем опилок толщиной 50—60 Мм, затем укладывают электроды из круглой или полосовой стали, а поверх электродов — второй слой опилок толщиной 100—120 Мм. Расстояния между элект­родами принимают в зависимости от подводимого напряжения. Смежные электроды подключают к разным фазам электросети, температуру в термоактивном слое поддерживают на уровне 80—90°.

Прогрев бетона инфракрасными лучами более эффективен по сравнению с другими способами внешнего обо­грева бетона. Инфракрасные излучения представляют собой электромагнитные колебания с различной длиной волны (от 0,76 до 6 Мк). Они излучаются внешними электронами атомов в ре­зультате вращательных и колебательных движений молекул, вызванных нагреванием источника излучения.

При инфракрасном облучении бетона обеспечивается непо­средственная передача тепловой энергии от источника излучения нагреваемому изделию. Это обусловливает быстрый подъем тем­пературы нагреваемого изделия и малый расход тепла на еди­ницу продукции.

Источниками (генераторами) инфракрасного излучения явля­ются специальные лампы накаливания типа ЗсЗ напряжением 127 и 220 В, мощностью 0,25 и 0,5 Кв, т, а также плоские и круг­лые металлические излучатели с огнеупорным изолирующим по­крытием и нагревающими спиралями из нихромовой проволоки. Светоотдача лампы инфракрасного облучения типа ЗсЗ состав­ляет примерно 7З светоотдачи обычной осветительной лампы, так что 80—90% подводимой электроэнергии преобразуется в энергию излучения. Тепловой поток лампы ЗсЗ неравномерен, интенсивность его изменяется в зависимости от расстояния от лампы до изделия и расстояния от центра лампы по горизон­тали.

В производственных условиях прогрев инфракрасными луча­ми применялся на ряде заводов сборного железобетона. В ре­зультате накопленного опыта определились основные параметры тепловой обработки бетона. После предварительного выдержи­вания в течение 2—3 Ч (для портландцемента) изделия по­даются в камеру для прогрева. Подъем температуры бетона для изделий толщиной до 150 Мм производят за 1—2 Ч, изотермиче­ский прогрев изделий при температуре 70—90° продолжается до 6 Ч. Таким образом, продолжительность тепловой обработки по сравнению с паропрогревом несколько сокращается.

Добавка в бетонную смесь химических ускорителей тверде­ния, как и при других способах тепловой обработки, ускоряет процесс твердения.

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;

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.

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.


Рис. 1. Температурные режимы тепловой обработки бетона




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.



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


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

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/м 3 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/м 3 для достижения заданной прочности уменьшается со снижением объемной массы бетонов и должна определяться по графикам на рис. 4.


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

где Pп - требуемая удельная электрическая мощность, кВт/м 3 ;

P1, P2, P3 - удельные мощности, необходимые соответственно для нагревания самого бетона, опалубки и для восполнения теплопотерь в окружающую среду, кВт/м 3 ;

Р4 - удельная мощность, соответствующая интенсивности тепловыделения при твердении цемента, осредненно принятая равной 0,8 кВт/м 3 ;

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);

K - коэффициент теплопередачи опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, Вт/(м 2 · °С) (см. п. 5.12);

Mопi = Fопi/V,

где Fопi - площадь указанной поверхности, м 2 ;

V - объем бетона конструкции, м 3 .

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/м 3 при разной скорости подъема, утеплении опалубки, температуре наружного воздуха и модуле поверхности конструкции при скорости ветра 5 м/с приведены в табл. 7 - 9.

Расчет параметров электропрогрева бетона

8.2.1 Определяют распалубочную прочность бетона fст,расп, которая должна быть не ниже критической прочности бетона fст,кр, определяемой по таблице 2, и не ниже значения, требуемого проектной документацией.

8.2.2 Определяют температуру прогрева бетона tп с учетом следующих основных факторов: вида применяемого цемента, модуля поверхности, наличия и доли неопалубленной поверхности, эксплуатационных требований к бетону, значения прочности бетона к окончанию прогрева и времени выдерживания конструкции в опалубке, необходимого (допускаемого) по условиям производства работ.

Рекомендуемые значения tп, °С, соответствуют:

— до 60 — для бетона на шлакопортландцементе;

— “ 50 — то же, на портландцементе 3 группы по эффективности пропаривания;

— “ 45 и 40 — то же, на портландцементе 2 и 1 групп по эффективности пропаривания, соответственно;

— “ 40 — при наличии повышенных требований к бетону по эксплуатационным характеристикам (водонепроницаемости, морозостойкости, истираемости и др.), для бетона конструкций транспортных коммуникаций, а также предназначенного для эксплуатации в агрессивных средах.

8.2.3 Рассчитывают продолжительность подъема температуры ч, приняв скорость подъема температуры бетона vt, °С/ч, в соответствии с требованиями таблицы 2, по формуле

где tб.н — температура бетона к началу прогрева, которая должна быть не ниже 0 °С.

В случае электропрогрева бетона без предварительного разогрева смеси на объекте принимают
tб.н = 2 °C–5 °С и учитывают это значение при расчете температуры бетонной смеси на выходе из смесителя по разделу 5. При предварительном разогреве бетонной смеси на объекте с последующим электро­прогревом бетона принятое значение tб.н используют для расчета температуры разогрева tраз, °С,
с учетом потерь при ее укладке, по формуле

где tукл — снижение температуры при укладке бетонной смеси в опалубку, определяемое по разделу 5.

Для бетона конструкций транспортных коммуникаций, конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах, и при наличии повышенных требований к бетону по эксплуатационным характеристикам скорость подъема температуры должна быть не более 5 °С/ч.

8.2.4 Рост прочности бетона при изотермическом прогреве бетона до приобретения им требуемой для распалубки прочности fcт,расп при расчетной температуре прогрева tп определяют по данным таблицы 18.

Таблица 18 — Рост прочности бетона при изотермическом прогреве

Продолжи­тельность
изотермического
прогрева, ч

Прочность бетона, % от проектной, при температуре изотермического прогрева, °С

Примечание — Промежуточные значения определяют интерполяцией.

8.2.5 В случае применения в бетоне добавок — ускорителей твердения рост прочности бетона
по таблице 18 принимают с поправочным коэффициентом для температуры прогрева, приведенным
в таблице 19.

Таблица 19 — Поправочный коэффициент для температуры прогрева

Продолжительность
прогрева бетона, ч

Значения поправочного коэффициента для температуры прогрева, °С

Примечание — Не рекомендуется прогрев бетона с добавками — ускорителями твердения более 24 ч и при температуре выше 40 °С для портландцемента 1 группы по эффективности пропаривания, 45 °С, 50 °С и 60 °С — для 2 и 3 групп по эффективности пропаривания и шлакопортландцемента, соответственно, т. к. при прогреве большей продолжительности и повышенной температуры снижается эффективность применения добавок.

8.2.6 Определяют продолжительность остывания бетона до температуры обеспечивающей допускаемую разность температур его наружных слоев и воздуха.

При определении возможны два варианта:

а) требуется ускоренный оборот опалубки;

б) по условиям производства работ допускается продолжительное остывание бетона вместе
с опалубкой.

8.2.7 По варианту 8.2.6 а) принимают допускаемую скорость остывания бетона vост и определяют время остывания tост, ч, по формуле

где — температура прогрева бетона, °С;

— температура бетона к началу распалубки с учетом допускаемой разности температур между бетоном и воздухом, °С.

Значение , °С, определяют по формуле

где — температура наружного воздуха, °С ( £ 0 °С);

°С — допускаемая разность температур между бетоном и воздухом, принятая по таблице 2 или установленная расчетом, при немедленном снятии опалубки, по формуле

и, в случае временного укрытия поверхности распалубливаемой конструкции после снятия опалубки, по формуле

здесь — допускаемые деформации растяжения, принимаемые: для тяжелого бетона
» 0,11 мм/м, для легкого бетона доп » 0,15 мм/м;

— эмпирический коэффициент, учитывающий геометрическую форму конструкций: для конструкций, имеющих ребра, = 132, для округлых — = 380;

— максимальная скорость ветра на момент распалубки (ожидаемая по метеопрогнозу, но не менее 5 м/с);

Rиз— термическое сопротивление временного укрытия, м 2 · °С/Вт.

8.2.8 Для варианта 8.2.6 б) рассчитывают продолжительность остывания бетона в опалубке по формуле (27) до температуры .

При этом в формулу (27) вместо подставляют значение температуры прогрева бетона а также предварительно рассчитанное значение ожидаемой средней за период остывания бетона температуры °С, по формуле

8.2.9 Определяют общую продолжительность выдерживания бетона в опалубке ч, по формуле

В случае если принят режим медленного остывания бетона в опалубке по 8.2.8 после изотермического прогрева и второе слагаемое в формуле (59) приобретает отрицательный знак или превращается в ноль, т. е.:

это означает, что для данных условий твердения бетона изотермический прогрев не нужен. Достаточно разогрева бетона до температуры и выдерживания его в опалубке расчетное время , при общей продолжительности выдерживания бетона в опалубке ч:

Если сумма не превышает время изотермического прогрева, то уточненную величину , ч, определяют по формуле

Этим учитывают приращение прочности бетона в процессе нагрева и, особенно, за время его
остывания.

8.2.10 Определяют требуемую удельную мощность на подъем температуры кВт/м 3 , по формуле

где сб, сi — удельная теплоемкость бетона (принимают кДж/(кг · °С)) и опалубки (i относится к каждому слою многослойной опалубки), кДж/(кг · °С);

rб, ri — средняя плотность бетона и материалов опалубки, кг/м 3 ;

di — толщина i-го слоя опалубки, м;

vt — скорость подъема температуры, °С/ч;

Кт — коэффициент теплопередачи опалубки, Вт/(м 2 × °С);

tп — температура прогрева бетона, °С;

tн.в — температура наружного воздуха, °С;

0,8 — снижение требуемой мощности за счет учета теплоты экзотермии цемента, кВт/м 3 .

8.2.11 Определяют схему размещения электродов и удельную мощность Руд по формулам (46) – (51).

Должно выполняться условие, согласно которому Руд³ Рmах, что подтверждает возможность принятой схемы размещения электродов обеспечить заданный режим разогрева бетона при планируемом вторичном напряжении на электродах, например, U = 85 В.

Если Руд< Рmах, рассчитывают значение удельной мощности с большим вторичным напряжением,
в пределах, обеспечиваемых специализированным оборудованием (см. таблицу 17), но не более 121 В. При необходимости уменьшают расстояние между электродами или изменяют схему их расстановки и способ прогрева.

8.2.12 Определяют требуемую удельную мощность для поддержания температуры при изотермическом прогреве кВт/м 3 , по формуле

8.2.13 Рассчитывают затраты электрической энергии на прогрев бетона Рэ, кВт×ч, захватки объемом Vб, м 3 , по формуле

8.2.14 Выбирают станцию прогрева или определяют возможность применения имеющейся по критериям: Рном³ Рр, Iном³ Iр при Рном, кВ×А, и Iном, А (соответственно, мощность станции прогрева (понижающего трансформатора) и обеспечиваемая ею сила тока). Они должны быть не менее требуемой расчетной мощности Рр, кВ×А, и силы тока Iр, А, для прогрева бетона захватки объемом Vб, м 3 .

Расчетную мощность Рр, кВ·А, определяют по формуле

где — мощность, затрачиваемая при подъеме температуры, кВт/м 3 , рассчитанная по формуле (61);

Vб — объем бетона захватки, м 3 ;

Кпер — коэффициент кратковременной перегрузки, принимаемый в расчетах равным 1; допускается принимать Кпер = 1,05–1,5, если «пиковые» нагрузки не превышают 15 мин за 6 ч работы станции (трансформатора).

Из формулы (64) можно определить объем бетона захватки, обогреваемый при помощи станции (трансформатора) с известной номинальной мощностью трансформатора Рном, кВ×А, подставив ее значение вместо Рр.

Расчетное значение требуемой силы тока на прогрев бетона Iр, А, захватки объемом Vб, м 3 , определяют по формуле

где — то же, что в формуле 64;

К2 — коэффициент, учитывающий изменение электрического сопротивления бетона при прогреве. Для бетона без добавок К2 может быть принят равным 1–0,5. Рекомендуется в расчете принимать К2 = 1, а в случае применения противоморозных добавок и ускорителей твердения (сильных электролитов) — К2 = 1,2;

Vб —объем бетона захватки, м 3 ;

U — напряжение на электродах, В.

8.2.15 Пример расчета параметров электродного прогрева бетона приведен в приложении Г.

8.2.16 Пример расчета параметров прогрева бетона в греющей опалубке приведен в приложении Д.

8.2.17 Пример расчета параметров обогрева бетона греющими проводами приведен в прило­жении Е.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Изотермический прогрев следует вести при максимально возможной и допустимой температуре, которая для бетона на БТЦ, на портландцементе и на шлако - и пуццолановом порт-ландцементах указана на стр. Для прочих цементов оптимальная температура прогрева устанавливается опытным путем.  [1]

Изотермический прогрев означает прогрев при постоянной температуре.  [3]

В период изотермического прогрева возможны колебания температуры и влажности бетона, способствующие дальнейшему нарушению его структуры.  [4]

Расчет состоит из определений температуры изотермического прогрева , длительности разогрева бетона до этой температуры, термосного остывания и изотермического прогрева, а также теплозатрат при прогреве.  [5]

Пропаривание при температуре 80 и продолжительности изотермического прогрева 15 - 20 час.  [6]

Таким образом, силикатные бетоны подвергают более длительному изотермическому прогреву , чем цементные. Длительность автоклавной обработки вне зависимости от вида применяемого вяжущего увеличивается для ячеистых бетонов.  [7]

При электротермообработке сборных железобетонных конструкций максимальную температуру изотермического прогрева принимают: для бетонов на портландцементе и быстротвердеющем портландцементе 80 С, для бетонов на шлакопортландцементе 90 С.  [9]

Режим, состоящий из двух периодов-разогрева Tt и изотермического прогрева т2, обеспечивающий к моменту выключения тока заданный процент прочности бетона от его марки. В зависимости от условий производства возможен и для конструкций средней массивности.  [10]

Экспериментальная зависимость прочности бетона в суточном возрасте от продолжительности изотермического прогрева показывает ( рис. 9.11 а), что прирост прочности образцов бетона холодного и горячего без активизации при уплотнении вибрированием с частотой 50 Гц одинаков. Сочетание активизации с предварительным разогревом значительно повышает прочность бетона, и после пятичасового изотермического прогрева она в 1 7 раза превышает прочность холодного и разогретого бетона на неактивированном цементе. Термоакустическая активизация и двухчасовой изотермический прогрев бетона способствуют набору 50 %, а пятичасовой прогрев - 70 % заданной прочности бетона.  [12]

Начальная температура остывания принимается на 5 ниже средней температуры изотермического прогрева .  [13]

Трехстадвжный - выдер - делквосу-я в процессе нагревания, изотермического прогрева и охлаждения. Время выдерживания определяется расчетом и составляет от 16 до 72 час.  [14]

Изотермический прогрев

[Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. - Калининград . Под редакцией Ложкина В.П. . 2015-2016 .

Смотреть что такое "Изотермический прогрев" в других словарях:

Термовлажносная обработка бетона — Термины рубрики: Термовлажносная обработка бетона Благоприятное термонапря­женное состояние Воздействие синергетическое Воздушный прогрев … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Читайте также: