Глава 4. Форсированный электроразогрев бетона в конструкциях

Электроразогрев бетона в конструкциях может осуществляться и форси­рованно, т.е. с разогревом только что уложенной бетонной смеси в течение 3-6 мин. до требуемой температуры (50-80°С). Высокая скорость разогрева бетон­ной смеси приводит к нарушению в ее структуре, что приведет к низкому ка­честву затвердевшего бетона, а следовательно и возводимой конструкции. Во избежании этого, разогретая в конструкции бетонная смесь подвергается в обязательном порядке повторному виброуплотнению до начала ее схватыва­ния. Вибровоздействие дает возможность хорошо смесь уплотнить в горячем состоянии и ликвидировать структурные дефекты.

Такая технология обычно применяется для электропрогрева бетона в го­ризонтальных монолитных конструкциях типа дорожных и аэродромных по­крытий, при возведении днищ каналов, полов промышленных зданий, склад­ских площадок и других подобных конструкциях. Эта технология не имеет аналогов в мире, является отечественной разработкой и несомненно заслужи­вает внимания.

В настоящем "Руководстве" рассматривается устройство монолитных бетонных покрытий путем непрерывного электроразогрева бетонной смеси в конструкции.

В строительстве находят широкое применение бетонные покрытия, ук­ладываемые на грунт или подготовленное основание. Однако, строительство их в значительной степени затруднено в зимний период. При отрицательных температурах наружного воздуха и основания трудно обеспечить длительное сохранение бетоном положительных температур, если укладываемый слой не превышает 35-40 см. Большие неопалубленные поверхности интенсивно от­дают тепло в окружающее пространство и грунтовое основание, бетон быстро охлаждается до приобретения им минимально допустимой, критической проч­ности.

В институте НИИЖБ Госстроя РФ разработана новая технология бето­нирования неармированных протяженных цементно-бетонных конструкций в зимних условиях с использованием форсированного электроразогрева бетона в начальный период. Выполненные исследования и экспериментальные про­верки в производственных условиях показали, что метод форсированного электроразогрева позволяет выполнять бетонные покрытия в летних и в зим­них условиях при укладке бетона даже на слегка промороженное грунтовое основание с не более, чем на 5-10 см и при отрицательных температурах на­ружного воздуха.

Наибольшая эффективность применения этой технологии может быть достигнута при соблюдении ряда условий, приемов и правил, инженерном расчете параметров разогрева бетона и необходимой степени утепления в за­висимости от погодно-климатических условий, и организации производства работ.

Глава 5. Прогрев бетона греющими изолированными проводами

Среди методов обогрева бетона греющий провод занимает особое по­ложение. Если при всех обогревных методах тепло от источника тепловыде­ления подводится к забетонированной конструкции извне и осуществляет на­грев с поверхности с постепенным распространением тепла во внутренние слои бетона, то прогрев греющим проводом происходит кондуктивно изнут­ри конструкции, поскольку источник тепловыделения - провод, находится непосредственно в ней. В этом большое преимущество метода, поскольку все тепло, выделяемое нагревателем передается бетону.

Для прогрева бетона в конструкциях применяются специально выпус­каемые для этой цели нагревательные провода марки ПНСВ с жилой из стальной проволоки сечением 1,2 и 1,4 мм в пластиковой изоляции. Могут также использоваться аналогичные по конструкции трансляционные провода марок ПВЖ, ППЖ, ПРСП или какие-либо другие нагревательные провода, выпускаемые промышленностью. Перед применением следует проверить со­противление проводов, чтобы определить на отрезки какой длины их разре­зать для обеспечения требуемой температуры прогрева (необходимой мощ­ности).

В качестве греющих изолированных проводов, могут использоваться неметаллические полимерные провода. Уникальность и новизна таких про­водов состоит в том, что используемая в них токопроводящая жила на компо­зиционной основе, состоящая из сотен тончайших полимерно-­композиционных волокон, обработанных по специальной технологии, обес­печивает более интенсивный нагрев провода в сравнении с металлическими аналогами. Суть заключается в сгруппированности этих волокон в пучок, в котором при прохождении тока они помимо частного нагрева способствуют внутреннему нагреву волокон в пучке друг от друга, создавая более высокую концентрацию тепловой энергии. Все это в итоге обеспечивает снижение расхода энергии на обогрев.

77. Применение химических добавок. Инфракрасный и индукционный прогрев бетона. Обогрев бетона в греющей опалубке и нагревательными проводами.

Холодное бетонирование

Как было сказано, твердения бетона на морозе можно достигнуть введением в бетонную смесь   химических добавок, понижающих температуру замерзания воды и ускоряющих процессы твердения цемента при низких температурах.

Наиболее широко в нашей стране для холодного бетонирования применяют добавки хлористого кальция и хлористого натрия, углекислого калия (поташа) и азотистокислого натрия (нитрита натрия).

Наибольший опыт зимнего бетонирования накоплен при использовании совместной добавки хлористого кальция и хлористого натрия. Влияние хлористого кальция на ускорение твердения бетона было рассмотрено выше и связано с ускорением гидролиза C3S и образованием новых комплексных нерастворимых соединений в цементном тесте-камне. Хлористый натрий препятствует быстрому загустеванию смеси, пластифицирует ее, обеспечивает совместно с хлористым кальцием присутствие жидкой фазы в бетоне. Кроме того, хлористый натрий мешает образованию хлоралюминатов высоко-хлоридной формы, вредных на поздних стадиях твердения цементного камня.

Для бетонов с противоморозными добавками хлористых солей должны применяться портландцементы с содержанием алита более 45%, а трехкальциевого алюмината менее 10%, желательно также уменьшенное содержание в цементе четы-рехкальциевого алюмоферрита и гипса.

Основным недостатком хлористых солей является их корродирующее действие на арматуру в бетоне, поэтому в настоящее время для холодного бетонирования железобетонных конструкций чаще применяют добавки поташа и нитрита натрия.

Исследования по применению поташа для твердения строительных растворов и бетонов на морозе начаты в 1953 г. И. А. Токмаковой и др. и продолжаются в настоящее время.

Ускоряющее действие поташа на твердение бетона связано с диспергирующим действием иона СОз— на зерна цемента, отрицательной гидратацией иона калия, который понижает вязкость воды и усиливает ее взаимодействие с цементом, углублением гидролиза C3S вследствие связывания Са(ОН)2 в нерастворимое соединение СаС03. При использовании'поташа как противоморозной добавки наиболее эффективны среднеалюминатные портландцементы с отношением Si02:Al203 от 2 до 6.

Большим производственным недостатком поташа является быстрое схватывание бетонных смесей, в связи с чем такие смеси следует приготовлять не на централизованных бетонных узлах, а у места бетонирования.

П. Э. Риккертом предложена противомарозная добавка нитрита натрия. Ее действие также связано с интенсификацией гидролиза C3S и образованием комплексных соединений — гидронитроалюминатов кальция. Нитрит натрия — относительно более слабая противоморозная добавка, нежели хлориды и поташ.

Количество химических добавок, вводимых в бетонные смеси, зависит от температуры воздуха

Противоморозные добавки обеспечивают гидратацию цемента и твердение бетона, но при отрицательных температурах процессы идут медленно и бетон набирает критическую прочность примерно через месяц твердения на морозе

Свойства холодного бетона ниже, чем бетона, твердеющего в нормальных условиях. При равной прочности холодные бетоны обладают повышенной усадкой, имеют пониженные показатели .морозостойкости и водонепроницаемости. Поэтому приводимые в табл. 28 количества химических добавок являются предельными. При производстве работ необходимо стремиться к уменьшению количества вводимых в смесь добавок, что возможно при использовании метода «холодного термоса». Бетонную смесь с химическими добавками укладывают при температуре ее приготовления с утеплением опалубки, обеспечивающей твердение смеси до критической прочности при температурах выше температуры окружающего воздуха.

Применяя метод «холодного термоса», можно производить бетонирование конструкций при температурах: воздуха более > низких, чем указанные в табл. 28 предельные значения, соблюдая норму введения противоморозных добавок.

Правилами СНиП критическая прочность для бетонов с добавками хлористых солей установлена в 25% марочной, но не менее 50 кГ/см2. Для бетонов с добавками поташа и нитрита натрия критическая прочность такая же, как и для бетонов без добавок.

Способы холодного бетонирования используют для моно

литного бетонирования неответственных конструкций или

при изготовлении сборных железобетонных изделий зимой

на открытых полигонах.

Запрещается применение бетона с противоморозными добавками в предварительно налряженных конструкциях, в конструкциях, соприкасающихся с агрессивными водами, и при возведении монолитных железобетонных дымовых труб.

Бетон с добавкой хлористых солей нельзя применять: 1) в конструкциях, имеющих выпуски арматуры или стальные закладные детали; в конструкциях с защищенной арматурой добавка хлоридов должна быть не более 2% веса цемента; 2) в конструкциях, на поверхности которых не допускаются высолы; 3) в конструкциях, не допускающих повышенной их гигроскопичности.

Бетон с поташом запрещается использовать: 1) в конструкциях, работающих в условиях повышенной влажности, если срок службы конструкций выше десяти лет; 2) в конструкциях, имеющих закладные части из алюминия или его сплавов; 3) при наличии в бетоне реакционноспособного кремнезема в заполнителях (это требование распространяется и на бетон с добавкой нитрита натрия).