Методы выдерживания бетона при зимнем бетонировании

Применяя различные безобогревные методы выдерживания бетона при отрицательных температурах (использование тепла грунта, химических противоморозных добавок, метода термоса), прогрев, обогрев бетона (электричеством, паром, теплым воздухом) или их комбинации, можно бетонировать монолитные конструкции практически любого типа и любых размеров. Рекомендации по выбору наиболее экономичных методов выдерживания бетона при зимнем бетонировании представлены в табл. 11.2

Таблица 11.2 - Методы выдерживания бетона при зимнем бетонировании монолитных конструкций

Укладку бетонной смеси следует производить после отогрева промороженного основания. Допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание или старый бетон при выдерживании в конструкции способом термоса, при предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении противоморозных добавок.

Бетонирование густоармированных конструкций с арматурой диаметром больше 24 мм, с жесткой арматурой из прокатных профилей или с крупными металлическими закладными частями при температуре воздуха ниже - 10°С следует выполнять с предварительным отогревом металла до положительной температуры или местным вибрированием смеси в арматурной и опалубочной зонах, за исключением случаев укладки предварительно разогретых бетонных смесей с температурой выше 45 °С. Продолжительность вибрирования бетонной смеси при этом должна быть увеличена не менее чем на 25 % по сравнению с летними условиями.

Неопалубленные поверхности конструкций следует укрывать паро- и теплоизоляционными материалами непосредственно после окончания бетонирования. Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть укрыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 м.

Способ термоса является наиболее простым и экономичным. Он заключается в укладке бетонной смеси в утепленную опалубку и твердении ее до приобретения требуемой прочности в процессе медленного остывания. Количества теплоты бетонной смеси и тепловыделение при твердении цемента должны быть не меньше количества теплоты, которую бетон отдает в окружающую среду. Однако метод термоса применим лишь при массивных конструкциях с модулем поверхности Мп не более 6-8.

Противоморозные добавки позволяют бетонам набирать необходимую прочность при температуре ниже 0°С благодаря введению в бетонную смесь солей - сильных электролитов, понижающих температуру замерзания жидкой фазы.

Предварительный разогрев бетонной смеси позволяет выдерживать способом термоса забетонированные конструкции с модулем поверхности до 10. Укладка в утепленную опалубку быстро разогретой (в течение 10-15 мин) до 70 - 80°С бетонной смеси интенсифицирует тепловыделение цемента и набор бетоном прочности. При форсированном разогреве смеси до уплотнения с естественным выдерживанием бетона создаются благоприятные условия для его твердения. В условиях перевозки бетонной смеси преимущественно автосамосвалами и укладки ее по схеме "кран - бадья" предварительный разогрев производится в бункерах, бадьях и кузовах автосамосвалов на специально оборудованных постах электроразогрева. Замена автосамосвалов автобетоносмесителями, крановой укладки конвейерной и трубопроводной потребовало использования для разогрева бетонной смеси не только электрической энергии, но и других теплоносителей: технологического пара низкого давления, тонкодисперсных тепловыделяющих химических добавок (ТВХД) и др.

Предварительно разогретая бетонная смесь может быть приготовлена с противоморозной добавкой, благодаря которой твердение бетона может происходить после остывания до температуры - 15 °С.

Электропрогрев бетона осуществляется за счет теплоты, получаемой при пропускании переменного тока по стержневым, струнным и другим электродам, устанавливаемым в свежеуложенном бетоне или на его поверхности (периферийный электропрогрев) и подключенным к трехфазным трансформаторам (однофазные соединяют в трехфазные группы). Такое подключение создает более равномерное температурное поле и исключает перегрев отдельных участков бетона.

Стержневые электроды устанавливают в бетон в процессе или после его укладки. Подключение их возможно лишь после завершения бетони­рования. Предпочтение отдается электродам, расположенным на наруж­ной поверхности конструкций. Они не остаются в бетоне после прогрева и оборачиваются неоднократно.

Электропрогрев бетона можно осуществлять в комбинации с применением противоморозных добавок, особенно при бетонировании тонкостенных конструкций, длительном транспортировании бетонных смесей на морозе, замоноличивании стыков без предварительного обогрева стыкуемых элементов и в других случаях, когда уложенный бетон может замерзнуть до начала электропрогрева.

Электрообогрев бетона осуществляется от нагревающих поверхностей (термоактивной или греющей опалубки), нагревательных проводов или при помощи передачи бетону теплоты излучения (инфракрасный обогрев). Основное преимущество электрообогрева состоит в том, что его можно применять независимо от насыщения конструкций арматурой и ее расположения.

Термоактивные (греющие) опалубки оснащены электронагревателями, в качестве которых используют трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы), греющие кабели и провода, углеграфитовую ткань и др. Обогрев бетона термоактивной опалубкой может быть совмещен с электроразогревом бетонной смеси, с применением противоморозных добавок или ускорителей твердения.

Для электрообогрева открытых бетонируемых поверхностей типа подготовок под полы, перекрытий, откосов, стыков сборных бетонных и железобетонных конструкций и местных заделок толщиной до 300 мм могут применяться термоактивные гибкие покрытия (ТАПТ).

Для обогрева бетона с помощью нагревательных проводов используют недефицитные провода со стальной или углеграфитовой жилой в полимерной термостойкой изоляции. Их закрепляют на арматурных стержнях сеток и каркасов или на шаблонах перед укладкой бетонной смеси. Провод работает как нагреватель сопротивления, и отдаваемая им теплота нагревает бетон до температуры 50 - 70 С. Хотя провод и остается в конструкции, в сравнении с электродным прогревом бетона это экономически оправдано, так как безвозвратные потери стали уменьшаются в 8 - 10 раз и полностью устраняются потери цветных металлов, расходуемых на неинвентарную электроразводку к электродам.

В качестве источников инфракрасных лучей используются ТЭНы с температурой поверхности 300 - 600°С, карборундовые стержневые излучатели с температурой поверхности 1300 - 1500°С, кварцевые трубчатые излучатели с температурой спирали до 2300°С. Излучатели помещаются в отражатели из листового алюминия или стали, покрытые жаростойкой алюминиевой краской. Во время прогрева инфракрасными лучами во избежание пересушивания бетона его неопалубленные поверхности необходимо защищать от испарения влаги (например, полимерной пленкой).

Температурные режимы обогрева бетона принимаются такими же, как при других способах электротермообработки. Защита бетона от теплопотерь производится с помощью минераловатных плит или другого утеплителя. Для исключения шагового напряжения при нарушении изоляции проводов арматура и другие металлические части заземляются.

Индукционный нагрев бетона заключается в том, что вокруг прогреваемой конструкции укладывают витки изолированного провода, по которому пропускают переменный ток. Арматура и стальная опалубка при этом становятся как бы сердечником индукционной катушки, и в них начинают циркулировать индукционные (вихревые) токи. Эти токи разогревают арматуру и опалубку. За счет теплопередачи происходит нагрев бетона. Индукционный нагрев применяют для электротермообработки бетона конструкций, длина которых значительно превышает размеры сечения (колонны, балки, прогоны и т. д.). Расход энергии при индукционном прогреве несколько больше (примерно на 15 %), чем при электропрогреве конструкций.

Обогрев бетона паром применяют на строительных площадках, где достаточно дешевого пара и грунты допускают дополнительное увлажнение. Уложенный бетон накрывают двумя слоями брезента или деревянными колпаками, защищенными изнутри толем. В образовавшееся пространство пропускают насыщенный пар под давлением не более 0,7 МПа. Кроме паровых рубашек для паропрогрева используют специальную капиллярную опалубку. Во избежание образования наледей и примерзания укрытий к основанию необходимо предусматривать отвод конденсата.

Обогрев бетона горячим воздухом в связи со значительными потерями теплоты применяется при небольшой отрицательной температуре наружного воздуха и герметичной тепловой изоляции. Под укрытием целесообразно устанавливать противни с водой для увлажнения воздуха.

Бетонирование в тепляках позволяет выполнять бетонные работы в условиях, близких к летним. Тепляк представляет собой временный шатер из брезента, полимерной пленки или других материалов, полностью закрывающий сооружение или ту его часть, где производится укладка и выдерживание бетона. Постоянную положительную температуру и влажность в тепляках поддерживают с помощью калориферных установок.