Технология электропрогрева бетона.

Начнем со способа электропрогрева, который основан на принципе нагрева проводника при прохождении через него переменного тока. Постоянный ток для этих целей не подходит, так как при его применении происходит электролиз воды, коррозия и экранирование поверхности электродов выделяемыми газами.

Электропрогрев бетона осуществляется следующим образом. В свежеуложенный бетон вводят металлические электроды, через которые пропускают переменный электрический ток. Электрическое сопротивление свежеприготовленного бетона, уложенного в опалубку, увеличивается по мере затвердевания бетона. Оказалось, что на ранней стадии твердения бетон обладает достаточно хорошей электропроводностью; его можно отнести к проводникам второго рода с ионной проводимостью. Включенный в электрическую цепь, он нагревается при прохождении электрического тока. Какое влияние оказывает выделяющееся тепло? Оно способствует интенсификации химического взаимодействия воды с минералами цементного клинкера. А это вызывает твердение бетона. Значит электрический ток, протекающий по бетону, будет вызывать его нагревание и твердение? Да, и чем больше будет сопротивление, тем выше будет напряжение тока.

Электропрогрев стал одним из основных способов ускорения твердения бетона на зимних стройках. Подсчитано, что в настоящее время таким способом ежегодно прогревают свыше 12 млн. м³ бетона. Его используют как в монолитных конструкциях, так и в заводском производстве сборного железобетона вместо пропаривания. Это один из самых экономичных способов тепловой обработки бетона.

Электропрогрев бетона чаще применяется на больших стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт). В российских реалиях дряхлых подстанций и электросетей недостаточной мощности, зимний прогрев бетона - это малореальное мероприятие для частного застройщика. Электрический прогрев бетона зимой, на мой взгляд - лучший метод, при проведении монолитных работ, но... Как говорится: "Чем богаты, тем и рады".

Прогрев бетона зимой осуществляют путем введения в толщу бетона греющих элементов. Это могут быть трубки с циркулирующим в них теплоносителем (водой, паром или воздухом), но наибольшее распространение получили изолированные электронагревательные провода типа ПНСВ. Их наматывают группами на объемный каркас железобетонной конструкции еще до укладки бетонной смеси, а по ее завершении – подключают группы к источнику переменного или постоянного тока безопасного напряжения (трансформатору). Шаг намотки определяется сечением провода и должен быть таким, чтобы омическое сопротивление провода обеспечило необходимое тепловыделение. При подключении необходимо следить, чтобы концы проводов, выходящие из опалубки, были короткими, иначе на воздухе без оттока тепла они перегорят.

 

Сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушкам.

Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками, то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т. п. Создаётся нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев

 

Технология электрообогрева.

А теперь расскажем о способе электрообогрева бетона. Этот способ относится к методам электротермообработки бетона в любых конструкциях независимо от их армирования, конфигурации, вида бетона и цемента.

В чем состоит принцип электрообогрева? В подведении тепла к бетону с поверхности; во внутренние слои оно переносится за счет теплопроводности. Нагрев внутренних слоев надо производить постепенно. Этому способствует и экзотермия цемента. Для обогрева массивных конструкций этот способ следует применять с осторожностью. Почему? Потому что внутренние слои прогреваются медленнее, чем поверхностные и между ними могут создаваться перепады температур, которые приведут к формированию в конструкции неблагоприятного термонапряженного состояния.

Как следует из самого названия, высокотемпературные нагреватели характеризуются высокой излучающей способностью. К ним относятся ламповые, газовые, селитовые и др.

Низкотемпературными называются такие нагреватели, которые имеют низкую излучающую способность. Это коаксиальные, трубчато-стержневые, сетчатые, пластинчатые и струнные нагреватели.

Где применяется каждый тип нагревателей? Высокотемпературные используются чаще всего в заводских условиях при изготовлении сборных железобетонных изделий. Для прогрева бетона в монолитных конструкциях применяются редко. Низкотемпературные нагреватели используются в построечных условиях для обогрева бетона, причем электронагреватели монтируют в опалубку или изготовляют в виде греющих щитов.

 

Технология паропрогрева.

Способ паропрогрева заключается в следующем. В опалубке с внутренней стороны вырезают каналы и через них пропускают пар. Можно также изготовить двойную опалубку и вводить пар в промежутки между стенками. Иногда пар пропускают по трубам, уложенным внутри бетона. Нагревают бетон до 50—80°С. Благодаря высоким температурам, которые создаются при паропрогреве бетона и при благоприятных влажностных условиях, твердение значительно ускоряется: например, через двое суток можно получить такую прочность, которую достигает бетон после 7-суточного твердения в нормальных условиях. Паропрогрев бетона требует больших дополнительных затрат на оборудование. Это его недостаток. Способ паропрогрева рекомендуется главным образом для тонкостенных конструкций.

 

Технолгия “Бетон – самогрев”

Иногда бетон способен обогревать самого себя! Чему же обязан бетон этим удивительным свойством? Оказывается, цементу. При химическом взаимодействии цемента с водой происходят такие реакции, в результате которых выделяется значительное количество теплоты. Повышение температуры при образовании бетона зависит от вида цемента и его количества в бетонной смеси. Наибольшее количество тепла при твердении бетона выделяет глиноземистый цемент, минимальное — шлакопортландцемент.

И вот если бетонной смеси много, а поверхность ее невелика, то бетон нагревается за счет этого тепла. Так бетон становится "самогревом"! Иногда этого тепла выделяется так много, что бетон может перегреться, он будет высыхать раньше, чем твердеть.

Бетон-самогрев может быть использован при зимнем бетонировании. Поэтому, когда строят массивные бетонные конструкции, то в зимнее время воду и заполнители не подогревают и бетон не укутывают. Ему и так будет жарко!

 

Быстро твердеющий бетон

Нормативное время схватывания классического портландцемента при нормальных условиях – 28 суток. Наряду с ним существуют высокоактивные быстротвердеющие цементы, способные обеспечить полное созревание бетона в течение 2-3 суток или даже быстрее. Если монолит достаточно массивен, то его промерзание за это время не состоится из-за высокой теплоемкости воды и экзотермичности реакции гидратации. Например, именно такого типа цемент используется в сухих смесях типа «Литой бетон марки 300». Уже через 4 часа по конструкциям из него (плитам, стяжкам, ступеням и т.п.) можно ходить. Недостатки – дороговизна и недостаток времени на доставку и укладку готовой бетонной смеси. Вследствие этого данные бетоны не нашли крупнотоннажного применения.

 

Зарубежный опыт

С одной стороны, ситуация не менялась, так как опыт применения различных модифицирующих противоморозных добавок насчитывает не один десяток лет. Не всегда этот опыт был положительным, и порой приходилось учиться на собственных ошибках. С другой стороны, за последние 10-15 лет в бетоноведении произошли революционные изменения не только в технологии модифицирующих добавок для бетона, но и в самой технологии укладки и утепления конструкций. Применение бетононасосов с повышением темпов укладки бетонных смесей позволило значительно сократить риски замораживания бетонов до начала тепловой обработки конструкций. В свою очередь, появление на рынке быстротвердеющих цементов и повышение строительно-технических свойств цементов позволяет оптимизировать как использование противоморозных добавок, так и режимов прогрева бетонов. Параллельно с химическими способами бетонирования конструкций в зимних условиях непрерывно велась работа по физическим способам обеспечения твердения конструкций при отрицательных температурах.

Условно, все предлагаемые на рынке противоморозные добавки по своему назначению можно разделить на две группы: непосредственно противоморозные добавки и комплексные добавки с пластифицирующем эффектом. Одним из актуальных вопросов выбора оптимального состава противоморозных добавок является их сочетание с добавками воздуховлекающего типа. Большинство электролитов оказывают значимое действие на стабильность вовлекаемого воздуха при высоких требованиях к морозостойкости бетонов. Линейка противоморозных добавок включает три продукта для обеспечения интенсивных темпов твердения конструкций при отрицательных температурах.

В зарубежном промышленном и гражданском строительстве бе­тон и железобетонные конструкции прочно занимают ведущее положе­ние по сравнению с другими материалами и конструкциями. Глав­ное, на что направлены внимание и усилия фирм, - обеспечить высо­кое качество изготовляемых и возводимых конструкций. Только с учетом этих требований они разрабатывают технологические реше­ния, требующие наименьших затрат труда, энергии и материалов. За рубежом экономия ресурсов ни в коем случае не должна нанести ущерб качеству и долговечности конструкций. Особое внимание уде­ляется качеству цемента и заполнителей.

В США для приготовления бетонов и растворов довольно широко применяются расширяющиеся цементы, позволяющие получать изделия высокого качества, надежные и водонепроницаемые. Любопытно, что в основу разработки такого цемента легли исследования нашего уче­ного, профессора В. В. Михайлова, который предложил такие вяжущие еще в довоенное время (в отечественной практике они так и не нашли применения вплоть до 60-х годов, когда стало известно об их производстве в США). Некоторые из таких цементов носят название "М" в честь первой буквы фамилии В. В. Михайлова.

Как правило, фирма, выпускающая цемент, гарантирует его высо­кое качество и стабильность состава. Так, во Франции на мешках с цементом указываются не только его цена, но и состав, и все необходимые свойства. Во избежание путаницы и случайностей на произ­водстве на мешках с цементом ставится цветной штамп, удостоверяю­щий их содержимое (портландцемент, рапид-цемент и др.). Каждый вид цемента маркируется своим цветом (красным, синим, зеленым и др.). Это полностью исключает ошибки, которые могут привести к браку конструкций.

Особое внимание за рубежом уделяется химическим добавкам. В наибольшем объеме производятся добавки-суперпластификаторы (мель­мент и др.). По своему действию они близки к нашему суперпласти­фикатору С-3, однако стоимость их в несколько раз выше. Однако для получения бетонной смеси требуемой подвижности, помимо суперплас­тификатора, нужны еще фракционированные заполнители, хорошая сис­тема дозирования компонентов и строго выдерживаемый состав смеси. На заводских бетоносмесительных узлах в Финляндии, Франции и Германии, а также в других странах, действуют компьютерные систе­мы. Оператор, находясь в специально оборудованном помещении, пол­ностью изолированном от бетоносмесительного отделения, имеет на­бор перфокарт, рассчитанных не менее чем на 50 разновидностей бе­тонных смесей. Как только подошел очередной авто бетоновоз, води­тель по телефону сообщает оператору свои данные: какая смесь и в каком количестве ему нужна, название фирмы-потребителя и т.п. Опе­ратор вводит в компьютер необходимые данные, после чего автомати­чески включаются дозаторы и смесители. Авто бетоновоз без всякого промедления ставится под загрузку. После выдачи бетонной смеси оператор по передаточной трубе спускает водителю, свернутый в трубочку счет, в котором компьютер отпечатал состав смеси, марку бетона, его количество и стоимость. Обычно вся операция занимает не более пяти минут.

За рубежом экономному расходованию ресурсов подчинена вся организация строительства, начиная с обеспечения строек бетоном и раствором и методы энергосберегающих технологий, применяемых в зарубежной практике, весьма рациональны и с точки зрения затрат материальных ресурсов, и обеспечения высокого качества конструк­ций и изделий.

Зарубежный опыт показывает, что более 70% всего объема бетона укладывается с помощью различных добавок. Применение добавок, даже несмотря на некоторое в этой связи удорожание стоимости бетона, экономически оправдано из-за улучшения ряда технологических параметров и повышения эксплуатационных свойств. Высококачественные бетоны, как правило, отличаются большой морозостойкостью, сверхвысокой прочностью и низкой водопроницаемостью. Все эти показатели практически нереализуемы без применения высококачественных, специально синтезированных химических модификаторов. Именно введение в бетоны и растворы добавок создало реальную предпосылку для получения высококачественных бетонов и растворов повышенной долговечности.

Заключение