Укладка бетонной смеси

Электроэнергия для инфракрасных установок поступает обычно от трансформаторной подстанции, от которой к месту  производства работ прокладывают низковольтный  кабельный фидер, питающий распределительный  шкаф. От последнего электроэнергию подают по кабельным линиям к отдельным  инфракрасным установкам.

Бетон обрабатывают инфракрасными  лучами при наличии автоматических устройств, обеспечивающих заданные температурные и временные параметры путем периодического включения-выключения инфракрасных установок.

При индукционном нагреве бетона используют теплоту, выделяемую в арматуре или стальной опалубке, находящихся в электромагнитном поле катушки-индуктора, по которой протекает переменный электрический ток. Для этого по наружной поверхности опалубки последовательными витками укладывается изолированный провод-индуктор

Переменный электрический ток, проходя через индуктор, создает переменное электромагнитное поле. Электромагнитная индукция

вызывает в находящемся в  этом поле металле (арматуре, стальной опалубке) вихревые токи, в результате чего арматура (стальная опалубка) нагревается и от нее (кондуктивно) нагревается бетон.

Индукционный метод применяют  для отогрева ранее выполненных  и прогрева возводимых каркасных железобетонных конструкций, бетонируемых в любой опалубке и при любой температуре наружного воздуха. Наиболее эффективен индукционный метод при бетонировании конструкций, густо насыщенных арматурой с М_п > 5, а также при использовании металлической опалубки.

В качестве индуктора используют изолированные  провода с медными или алюминиевыми жилами.

Укладывают бетон после установки  индуктора, что позволяет предварительно отогревать арматуру и металлическую  опалубку.

При конвективном способе обогрева тепловая энергия бетону передается с помощью нагретой (обычно движущейся) среды — теплым воздухом или паром. В этом случае бетон до приобретения им заданной прочности выдерживают в тепляках, представляющих собой временные ограждающие сооружения. Тепляки могут быть объемными, т. е. охватывающими всю бетонируемую конструкцию, и плоскими или секционными, ограждающими только часть конструкции.

Температура в тепляке поддерживается 5... 10 °С, в связи с чем твердение бетона замедляется, а продолжительность приобретения бетоном распалубочной прочности увеличивается.

Бетонирование конструкций в тепляках применяют редко, так как эти работы весьма трудоемки и требуют значительного расхода материалов на устройство тепляков. В современном строительстве тепляки применяют при возведении высотных сооружений в скользящей или подъемно-переставной опалубке. Их применяют также в тех случаях, когда необходимо поддерживать положительные температуры не только для бетонных, но и других работ, выполняемых в период строительства данного сооружения. В настоящее время в качестве тепляков находят применение надувные конструкции из синтетических материалов, которые представляют собой двухстенное офаждение с воздушной прослойкой.

Тепляки обогревают электрическими или паровыми калориферами и в исключительных случаях (например, при возведении отдельно стоящих фундаментов с применением объемных переносных тепляков)—острым паром. Реже применяют огневоздушное калориферное отопление.

Режимы нагрева бетона. Качество конструкций, бетонируемых в зимних условиях с применением методов искусственного прогрева, в значительной степени зависит от режимов нагрева бетона. На выбор режимов оказывают влияние многочисленные факторы, характеризующие как состав бетона, так и всю конструкцию в целом, а также требования к конечной прочности бетона и температура среды.

В зависимости от перечисленных  факторов различают следующие типовые схемы прогрева.

Рис. 7.64. Графики режимов  прогрева бетона:

а —электротермос, б — изотермический режим; с —изотермический режим с остыванием; г — ступенчатый

 

Электротермос (рис. 7.64, а) применяют для довольно массивных конструкций, остывающих в течение длительного времени Л/_п<8. Конструкцию разогревают в течение т_р от начальной температуры /б.н до максимальной /щах- Затем она остывает от максимальной до некоторой конечной температуры ?бк в течение тост. При этом требуемая прочность бетона достигается при остывании конструкции до температуры /б.к-

Изотермический режим (рис. 7.64, 6) применяют для немассивных конструкций с Л/п> 15. Конструкцию разогревают от температуры Гб.н До /max и изотермически прогревают при этой температуре. Продолжительность этого периода т_Из определяют из условий получения требуемой прочности к концу прогрева.

Изотермический режим  с остыванием (рис. 7.64, в) применяют для прогрева конструкций с Л/_п = 8... 15. Этот режим представляет собой комбинацию из двух предыдущих режимов.

Ступенчатый режим (рис. 7.64, г) применяют для периферийного прогрева массивных конструкций с М_п < 5, а также немассивных предварительно напряженных конструкций.

Разогрев — один из наиболее ответственных  периодов прогрева. При высоких скоростях  разогрева вследствие внутреннего  давления в бетоне происходят структурные  разрушения за счет быстрого расширения защемленного воздуха и образующихся паров воды, собственных температурных  расширений твердых частиц и интенсивного испарения влаги с поверхности бетона при повышенных температурах.

Поэтому нормативными документами  установлены следующие максимально  допустимые скорости повышения температуры  бетона: 5...8“С/ч при модуле поверхности Л/_п = 2 . 6; не более 10°С/ч при Л/_п = 6...20.

Каркасные и тонкостенные конструкции  малой протяженности (не более 6 м) можно разогревать со скоростью 15°С/ч.

Максимально допустимая температура  прогрева бетона не должна превышать значений, указанных в табл. 7.4, а при прогреве конструкций с жесткой заделкой узлов сопряжений, а также при периферийном электропрогреве конструкций с М_п>6 не должна превышать 40°С.

Таблица 7.4. Максимально допустимая температура прогрева бетона

Цемент	Температура, °С, для конструкций с различными модулями поверхности, равными
	6.9	10 15	16 .20
Шлакопортландцемент и  пуццолановый портландцемент	80	70	60
Портландцемент и быстро- твердёюший портландцемент	70	65	55

 

При резком остывании бетона достаточной  прочности и обладающего свойствами хрупкого тела температурные градиенты создают в конструкции дополнительные напряжения, которые могут вызвать образование необратимых микродефектов. Поэтому скорость остывания не должна превышать 12°С/ч для конструкций с модулем поверхностй более 10; 5° С/ч для конструкций с М_п — = 10... 6; 2.. 3° С/ч для конструкций с Л/_п<6. Скорость остывания густоармированных каркасных конструкций с М„> 10 может быть 15° С/ч.

Опалубку и теплозащиту прогретых  конструкций можно снимать при  остывании бетона до 0...5⁰ С. При этом разность температур открытых поверхностей бетона и наружного воздуха при распалубке не должна превышать 20-30° С Если условия не могут быть обеспечены, то поверхность бетона после распалубования необходимо теплоизолировать.

4. Бетоны с противоморозными добавками. Бетон, затворенный водными растворами некоторых химических веществ, твердеет при отрицательных температурах. Благодаря этим химическим веществам вода при отрицательной температуре (называемой эвтектической температурой) находится в жидкой фазе и способна взаимодействовать с цементом. Поэтому обладающие такими свойствами химические вещества называют противоморозными добавками.

В качестве основных противоморозных  добавок применяют соли соляной  кислоты —хлорид кальция СаСЬ (ХК) и хлорид натрия NaCl (ХН), карбонат калия (поташ) К2СО3 (П) и нитрит натрия NaN02(HH). Применяют также ряд комплексных соединений: нитрат кальция с мочевиной (НКМ), нитрат кальция + мочевина (НК + + М), нитрит нитрат кальция + мочевина (ННК + М), нитрит нитрат хлорида кальция (ННХК), хлорид кальция + нитрит натрия (ХК + НН), нитрит нитрат хлорида кальция + мочевина (ННХК + М).

Противоморозные добавки по-разному  влияют на свойства бетонной смеси и бетона. Например, СаС12 в бетоне быстро связывается, в связи с чем бетонная смесь густеет; концентрация СаСl₂ в жидкой фазе снижается, что может привести к замерзанию бетона. Если в бетонную смесь добавить более 2,5% СаСl₂ от массы цемента, то она быстро схватывается, особенно при температурах, близких к ()°С. Поэтому СаС1₂ в качестве самостоятельной добавки не применяют.

Бетон с NaCl медленно набирает прочность в раннем возрасте. Кроме

Таблица 7.5. Рекомендуемые количества противоморозных добавок

Температура твердеющего бетона, °С, до	Количество безводной  соли от массы цемента, %
	хк + хн	нн	п
—5	0 + 3	5	5
—10	1,5+ 3,5	8	8
—15	4,5 + 3	10	10
—20	—	—	12
—25	—	—	15

 

того, для сохранения жидкой фазы в  бетоне при низких температурах в  него добавляют большое количество хлористого натрия (при температуре  твердения —20°С содержание NaCl должно составлять 15% от массы цемента).

Поэтому обычно применяют двухкомпонентную добавку, состоящую из СаСЬ и NaCl. Суммарное количество двухкомпонентной добавки не должно превышать 7,5% от массы цемента, что обеспечивает твердение бетона при температуре до —15°С (табл. 7.5).

 

Поташ является высокоэффективной противоморозной добавкой. Эвтектическая точка водного раствора этой соли плотностью 1,414 соответствует —36,5°С. Однако при больших добавках поташа прочность бетона снижается вследствие разрушения гидросиликатов кальция. Поэтому в бетонную смесь вводят 15% поташа от массы цемента, что обеспечивает твердение бетона до —25°С.

Нитрит натрия —слабая противоморозная добавка. Ее вводят в бетонную смесь в количестве <10% массы цемента, что обеспечивает твердение бетона до —15°С.

Так как вода при отрицательных  температурах обладает еще более  низкой активностью, чем при положительной, близкой к 0°С, то твердение бетона протекает довольно медленно.

 

Критическая прочность для бетонов  с добавками хлористых солей  установлена не ниже 20% от проектной  и не менее 5 МПа. Для бетонов с  добавками поташа или нитрита  натрия критическую прочность принимают, как для бетона без добавок.

Бетоны с добавками хлористых  солей можно применять в неар- мированных конструкциях и в конструкциях, армированных конструктивной арматурой.

Бетоны с противоморозными добавками  нельзя применять в конструкциях, подверженных динамическим нагрузкам; в предварительно напряженных конструкциях; в частях конструкций, расположенных в зоне переменного уровня воды; в железобетонных конструкциях, находящихся в непосредственной близости (в пределах до 100 м) от источников тока высокого напряжения; при возведении монолитных дымовых и вентиляционных труб и др.

Укладывают и уплотняют бетоны с противоморозными добавками так же, как и обычные бетоны. Приготовление бетонной смеси имеет некоторые особенности.

Бетонную смесь с добавкой NaCl + СаСЬ или с К2СО3 рекомендуется применять с температурой 3... 5°С, а также при отрицательной температуре (не ниже —5°С), но при условии, что щебень или гравий не будут иметь наледи и смерзшихся комьев, а песок будет оттаявшим. Бетонную смесь с добавкой NaNC>2 рекомендуется применять с температурой 10... 15°С.

Хлористые соли добавляют в смесь  в виде дозируемых по расчету концентрированных  водных растворов после предварительного перемешивания цемента, 70% воды и заполнителей.

Если после укладки бетона температура  его стала ниже расчетной, принятой при установлении концентрации водных растворов противоморозных добавок, то уложенный бетон утепляют или прибегают к искусственному обогреву до момента достижения бетоном необходимой прочности.