Электроустановки стройплощадок - Рекомендации по выбору способа термообработки бетона

Рекомендации по выбору способа термообработки бетона и примеры расчетов стержневого электропрогрева
Известны случаи, когда вследствие повышенной температуры бетона в приэлектродных зонах и больших перепадов температуры имели место температурные напряжения, значительное ослабление конструкций, трещины. Из-за этого отдельные части монолитных сооружений приходилось бетонировать заново.
Следовательно, выбор способа термообработки должен быть регламентирован проектным решением. Проект составляется исходя из характера прогреваемых конструкций, очередности производства строительных работ и данных об электрической мощности отведенной стройплощадке.
В проекте указываются методы и режимы электропрогрева, подсчитывается необходимая мощность, определяется необходимое оборудование, и место расположения его, устанавливается потребность в проводах, металле для электродов, термометрах и т. д., а также определяется количество рабочих.
Для каждой прогреваемой типовой конструкции производится расчет расстановки электродов в следующем порядке: определяется модуль поверхности, выбирается способ электропрогрева и решается, как устанавливать электроды, принимаются в расчет вид и марка цемента, температура наружного воздуха, задается скорость подъема температуры и температура изотермического прогрева. По наибольшей электрической мощности (при подъеме температуры) с учетом принимаемого начального напряжения в сети по таблице определяются расстояния между группами электродов, присоединяемых к разным фазам (в), и электродами группы (h).
По таблице можно также определить расход электроэнергии, зная температуру наружного воздуха, прочность бетона, принятую температуру изотермического прогрева и модуль поверхности.
Контроль за приготовлением бетонной смеси (за качеством составляющих ее, за плотностью водных растворов, солей, составом бетона), подвижностью бетонной смеси при укладке, температурным режимом и прочностью бетонных конструкций ведется под наблюдением лаборатории.
Как установлено опытом, температурный градиент может быть принят до 20°С. При таких температурных перепадах по сечению конструкции не возникает заметных структурных нарушений. Несмотря на отдельные местные перегревы прочность бетона в разных частях конструкции существенно не изменяется.
При электродном способе большое значение имеет характер армирования. Арматура искажает электрическое поле и тем самым — тепловое поле. Поэтому, например, не рекомендуется прогревать электродным способом железобетонные изделия или конструкции с густоармированными каркасами, у которых защитный слой бетона не превышает 3—2 см.
Прогрев таких конструкций лучше производить способами электрообогрева с помощью ТЭНов, коаксиальных нагревателей, греющей опалубки, ламповых и стерженевых излучателей и др.
При бетонировании массивных конструкции (при М менее 6) и отрицательных температурах наружного воздуха до —5° С предпочтение следует отдавать способу термообработки с применением простых и дешевых средств (высокомарочных цементов и добавок), термоса и легких тепляков, а также комбинации этих способов.
Наиболее экономичными, по сопоставлению с обычными электродными, следует считать такие способы прогрева, как электротермос и периферийный электропрогрев (расходуется значительно меньше электроэнергии и металла на электроды).
Учитывая большие преимущества способа предварительного электроразогрева бетонной смеси, следует рекомендовать его для наибольшего распространения. Выбор этого способа в основном зависит от величины мощности, отпускаемой энергосистемой строительству. При выборе способа разогрева бетона необходимо учесть, что мощность применяемого оборудования значительно превышает мощность установок при других способах, основанных на использовании электроэнергии как теплоносителя.
Снижение потребления электрической мощности может быть достигнуто только за счет понижения скорости разогрева (скорость определяется технологами) или уменьшения объема одновременно разогреваемой бетонной смеси.
В целях экономии электроэнергии прогрев следует осуществлять с питанием электродов, расположенных в специальных емкостях (бункерах), от сети напряжением 380/220 в, т. е. без применения понижающих трансформаторов, но с устройствами, позволяющими автоматически отключать оборудование от сети при достижении смесью заданной температуры (вполне удовлетворительные результаты дает использование температурного датчика, установленного в одной оптимальной точке, т. е. экспериментально проверенной). Чем больше объем монолитного бетона, тем эффективнее этот способ прогрева.

Расчет, произведенный стройтрестом № 3 ГЛС, показывает, что при применении способа предварительного кратковременного разогрева бетона (с автоматическим отключением электродов от электросети) экономия электроэнергии на 1 тыс. м³ составляет до 30 тыс. кВт-ч.
К недостаткам электроразогрева можно отнести потерю тепла во время укладки разогретой смеси. В изделиях с большой открытой поверхностью в период укладки и уплотнения (при низкой наружной температуре) температура смеси может понизиться на 15—20° С. Этот способ можно считать наиболее приемлемым при конструкциях с модулем поверхности не более 12.
Вследствие сложности выполнения способ электропрогрева стержневыми электродами более предпочтителен, чем электропрогрев струнными электродами. Хотя при применении струнных электродов несколько меньше расход металла и меньше расходуется времени на подготовительные работы непосредственно перед прогревом.
В условиях строительных площадок способ индукционного прогрева сложно использовать, так как для каждой прогреваемой конструкции требуется рассчитывать индуктор, несмотря на простоту выполнения его.
Этот способ может успешно применяться при изготовлении в большом количестве однотипных железобетонных изделий на полигонах и заводах.
Опыт применения этого способа па стройках имеет Главмосстрой [79]. В целях снижения трудоемкости установки индуктора (в два раза), увеличения оборачиваемости провода, Мосгорспецстроем Главмосстроя разработаны инвентарные разъемные индукторы.
Они состоят из отрезков брезента, на которых прикреплены рейки и разрезанные половины витков. Одна половина витков имеет штекеры, а вторая — гнезда. При установке индуктора на опалубке штекеры входят в соответствующие гнезда, затягиваются крепежные болты и концы индуктора присоединяются к электросети. Затем снаружи индуктор закрывается брезентом, выполняющим функцию утеплителя.
Способ электропрогрева бетона напыленными электродами не может быть рекомендован. Для напыления необходимо применять дополнительное оборудование, следовательно трудозатраты по сопоставлению с обычным электродным способом повышаются. Вследствие тонкого слоя напыления мала вероятность повторного использования рулонных напыленных электродов.
Способ импульсного электропрогрева подлежит изучению для использования его при прогреве монолитного бетона на строительных площадках с помощью стержневых электродов, а также при изготовлении железобетонных изделий на заводах как в зимних, так и в летних условиях.
При прогреве длинных стыков железобетонных изделий или конструкций (аналогично рассмотренному примеру) можно с успехом применять способ, подобный отогреву замерзших трубопроводов с помощью сварочного трансформатора, дополненного специально переносным щитом с пусковым устройством и контрольно-измерительными приборами. При этом способе уменьшается трудоемкость работ, а также расходуется незначительное количество металла (проводника электротока).
Инвентарные устройства с генераторами инфракрасного излучения могут применяться при необходимости прогрева коротких стыков железобетонных изделий, при строительстве железобетонных водонапорных башен, элеваторов, складов цемента и подобных сооружений.
Применение противоморозных добавок не способствует быстрому твердению бетона, электропрогрев с помощью электродов, уложенных встык бетона, в одних случаях весьма трудоемок, а в большинстве случаев вообще невыполним. Поэтому, выбирая способ термообработки, следует, в первую очередь, определить возможность применения безобогревного способа с добавками и затем уже переходить к выбору прогревного.
Целесообразным способом термообработки стыков следует считать способ с инвентарными (оборачиваемыми) устройствами для внешнего обогрева, в частности, способ с генераторами инфракрасных лучей. Использование термических свойств инфракрасных лучей позволяет значительно сократить время тепловой обработки бетона в стыках, обеспечивает равномерность прогрева, упрощает технологию, низкое влагосодержание бетона после термообработки (4—6%), позволяет начинать отделочные работы сразу же после монтажа, повышается также культура производства.
Для электропрогрева стыков при крупнопанельном строительстве может быть успешно применен способ с инвентарной опалубкой.
При анализе и выборе способа термической обработки бетона можно пользоваться табл. 9.      
Пример. Необходимо прогреть шесть колонн, размером каждая 0,65 X 0,4 X 6 м.
Определяем модуль поверхности
(20)
где а и b — размеры сторон в м

Примечание. +требуется (возможен), — не требуется (не возможен)