Бетонные работы желательно выполнять при круглосуточной температуре наружного воздуха выше +5°С. Но тогда все стройки в климатических условиях большинства районов нашей страны были бы законсервированы более чем на полгода. Чтобы бетонирование в зимних условиях стало возможным, были разработаны и внедрены в производство различные методы, это:
- Использование специальных добавок, понижающих точку замерзания воды. Самая известная добавка - поваренная соль.
- Применение опалубки с подогревом.
- Приготовление бетонной смеси на горячей воде.
- Использование высококачественных быстротвердеющих цементов;
- Прогревание бетонной массы после формовки.
Все эти способы могут применяться при заливке бетона зимой, как самостоятельные варианты или в комплексе.
Что происходит с бетоном при минусовых температурах
При твердении бетонной смести в нормальных температурно-влажностных условиях вода, вступая во взаимодействие с цементом, песком и щебнем, способствует их крепкому сцеплению между собой. В результате получается монолит, наделенный высокими прочностными характеристиками. Если допустить замерзание воды в составе бетонной смеси, то произойдет обратный, разрушительный эффект.
Водная составляющая при низких температурах, расширяясь, увеличивается в объеме делает массу рыхлой. А главный элемент бетона - цемент - теряет свои свойства. Кроме того, замерзшая вода создаст полости вокруг деталей арматурного каркаса, тем самым нарушив целостность конструкции. После размораживания бетонная масса уже не сможет восстановить необходимые качества. Это плохо для любой конструкции, но касательно фундаментов - такое положение дел катастрофично. Так можно ли заливать бетон зимой? Нежелательно, но допустимо при соблюдении определенных правил и требований СНиП к выполнению строительных работ при низких температурах наружного воздуха.
Практическими исследованиями установлен пограничный предел прочности для различных марок бетона, после которого замораживание для него не будет критичным. Потери прочности в готовом виде составят, в таком случае, не более 6%.
Добавки, повышающие морозостойкость бетона
Бетонные работы зимой должны проводиться с добавлением в бетонную смесь специальных противоморозных добавок. Они способствуют понижению температуры замерзания состава и ускорению сроков схватывания и твердения бетона. К таким веществам относятся:
- хлористый кальций (поваренная соль);
- хлористый натрий;
- нитрит и нитрат натрия;
- формиат натрия;
- поташ;
- лигносульфанат.
Любую из этих добавок вводят в бетонную смесь небольшими дозами. Достаточно 1-2 % от веса цемента, чтобы зимний бетон приобрел нужные качества.
Помимо своего главного предназначения, противоморозные добавки улучшают прочностные характеристики материала, увеличивают его плотность, положительно влияют на долговечность конструкции.
Приготовление бетонной смеси зимой
Помимо использования противоморозных добавок, зимнее бетонирование выполняют теплым составом. Температуру бетонной смеси необходимо довести до 35-40 градусов. Для этого подогревают воду и заполнители, мелкий и крупный. Цемент греть нельзя категорически, но хранить его в теплом помещении нужно.
Замечательно, если на строительной площадке есть бетономешалка с электрическим подогревом, так как заливать бетон зимой надо только теплым. Обычную мешалку разогревают путем прокручивания в ней очень горячей воды. В холодный период года порядок приготовления бетонной смеси отличается от обычного:
- сначала в бетономешалку заливают горячую воду с растворенными в ней добавками;
- засыпают подогретые заполнители;
- разогрев песка и щебня можно выполнять горячим воздухом с помощью компрессора или в специальных печах;
- после перемешивания добавляется цемент;
- процесс замешивания бетонной смеси по времени увеличивается примерно наполовину, против обычных сроков.
Готовую смесь заливают в заранее приготовленную опалубку. Перед этим необходимо удалить возможную наледь и прогреть арматурный каркас любым удобным способом: переносными жаровнями с топливом, тепловыми пушками, электричеством.
Бетонирование зимой должно производиться непрерывно, чтобы конструкция получилась прочной и однородной. Временной промежуток между заливками отдельных порций бетонной смеси должен быть таким, чтобы минусовая температура не успевала повлиять на предыдущую часть. Заформованную долю конструкции необходимо немедленно укрывать теплоизоляционными материалами, пленкой ПВХ.
Уход за бетоном в зимнее время
Использование горячего раствора и применение противоморозных добавок очень важны при работе зимой. Но не менее существенно грамотно организовать условия твердения и соответствующий уход за бетоном в зимнее время. Для продления сроков остывания готовой конструкции используют любые подходящие материалы: пленку, сено, солому, теплоизолирующие маты.
Отличный эффект дает использование несъемной опалубки из пенополистирола. Она поможет бетонной массе созреть равномерно, без заморозки, а после набора бетоном проектной прочности будет служить качественной теплоизоляцией и защитит его от вредного воздействия окружающей среды.
В промышленных условиях и на масштабных стройках используется еще такой метод, как электропрогрев. Удовольствие не из дешевых, но весьма эффективное. Осуществлять электропрогрев можно двумя путями: подключением электродов к арматурному каркасу или помещением их в бетонную массу.
Для контроля за процессом применяют специальные автоматические устройства с датчиками. Если таковых нет, то работа выполняется вручную периодическим измерением температуры и включением/отключением электродов при достижении температуры +30°С.
Для реализации прогрева бетонной массы при помощи электричества используют следующие средства:
- Провод ПНСВ, состоящий из стального стержня и поливинилхлоридной изоляции. Сечение может быть от 1 до 6 мм. Применим для электрических сетей с переменным током до 380 В или с постоянным - до 1000В. В качестве прогревающего элемента для твердения бетона в зимних условиях используется через понижающий трансформатор.
- Кабели ВЕТ финского производителя и КДБС от Российского изготовителя разработаны специально с намерением использовать их в строительном производстве для ускорения сроков твердения бетона. Примечательно, что применение этих проводов не нуждается в трансформаторах, они работают от обычной бытовой электросети в 220в.
Нагревательный кабель выбранной марки, рассчитанной мощности оборачивают вокруг арматурного каркаса с примерным шагом 250-300 мм. Внутри конструкции провода не должны перехлестываться, сильно провисать, и закладывать их глубже, чем на 200 мм тоже не следует. Если заливке бетонной смесью подлежит не отдельно стоящий элемент, а тот, что стыкуется с имеющейся деталью, то укладку провода надо начинать от места стыка.
На один квадратный метр расходуется обычно около 4 м провода. Это количество определено опытным путем, исходя из такого расчета, что для прогрева 1м3 бетона нужно 0,4-1,5 кВт мощности. На установление точной цифры влияет толщина изделия, вид опалубки, свойства и состав самой бетонной смеси. Для крепления кабелей используют вязальную арматурную проволоку.
Подключение к сети или трансформатору осуществляется по окончании всего комплекса формовочных работ. При этом должна быть полностью исключена возможность повреждения нагревательных кабелей.
25. Технология производства бетонных работ в зимнее время
Особенностью и требованием при зимнем бетонировании является создание такого режима укладки и твердения бетона, при котором он к моменту замерзания приобретает необходимую прочность, называемую критической . Пределы такой прочности указаны в СНиПе.
Способы укладки бетона зимой определяются применяемыми способами его выдерживания. На практике применяют как безобогревные способы выдерживания (способ термоса), так и способы искусственного подогрева или прогрева конструкций (электротермообработка бетона, применение греющей опалубки и покрытий, обогрев паром, горячим воздухом или в тепляках).
1. К общим приемам ускорения набора прочности относятся: применение цементов высокой активности; минимальное значение В/Ц; высокая частота исходных материалов; большая продолжительность перемешивания смеси; тщательное уплотнение бетонной смеси.
2. Применение противоморозных добавок (хлорида натрия в сочетании с хлоридом кальция, нитрата натрия, поташа и др.), обеспечивающих твердение при отрицательных температурах. Это позволяет транспортировать смесь в неутепленной таре и укладывать ее на морозе. Смесь с противоморозными добавками укладывают в конструкции и уплотняют с соблюдением общих правил укладки бетона.
3. Подогрев материалов на месте приготовления бетона (метод «термоса»): подогрев исходных материалов паром (в штабелях на складе, в промежуточных бункерах, в расходных бункерах); утепленная опалубка (доски толщиной 40 мм и 1…2 слоя толя, двойная пустотелая опалубка со слоем опилок и т.п.); электроразогрев бетонной смеси перед укладкой в специальных бадьях.
4. Подогрев бетона на месте укладки в блоки: электропрогрев (поверхностными и глубинными электродами, в термоактивной опалубке, электронагревательными приборами). Электродный прогрев бетона обеспечивается через электроды, располагаемые внутри или на поверхности бетона. Соседние или противоположные электроды подсоединяют к проводам разных фаз, в результате чего между электродами в бетоне возникает электрическое поле, прогревая его. Ток в армированных конструкциях пропускают напряжением 50-120 В, а в неармированных - 127-380 В. При прохождении тока бетон нагревается и в течение 1,5-2 сут. приобретает распалубочную прочность; обогрев в тепляках и шатрах (внутри шатра производят подогрев воздуха) является эффективным и прогрессивным способом зимнего бетонирования; обогрев теплым воздухом от калориферов; паропрогрев со специальной опалубкой.
26. Дефекты бетонной кладки и способы ее устранения. Уход за уложенной бетонной смесью
Причины появления дефектов укладки бетонной смеси: несоответствие бетонной смеси требованиям ГОСТа или условиям блока укладки (размеры, армированность); нарушение технологии укладки бетона.
Дефекты укладки: раковины, расслоение бетона, наплывы, ноздреватость поверхности, волосные трещины. Раковины – пустоты в блоке, не заполненные бетоном или заполненные отощенным бетоном (гравий без цементного раствора). Причины их появления - поступления на место укладки бетона, содержащего гравий недопустимой крупности по размерам блока и по густоте его армирования; из-за вытекания цементного раствора через щели в опалубке и на стыках опалубки; в связи с плохим уплотнением. Чаще всего они появляются в трудно прорабатываемых частях блоков. Наружные раковины обнаруживаются при распалубке, а внутри блока они не могут быть обнаружены.
Для устранения внутренних раковин применяют цементацию нагнетанием цементного раствора растворонасосами через выполненные в бетоне шпуры. Наружные раковины раскирковывают, удаляют отощенный пористый бетон до здорового бетона и заделывают бетоном, содержащим мелкий гравий.
Причины расслоения бетона - излишне продолжительное вибрирование при уплотнении, сбрасывание его в блок с большой высоты. Дефект расслоения неустраним. Уложенный бетон с таким дефектом должен быть удален и заменен.
Наплывы цементного молока и ноздреватая поверхность бетона появляются на стыке между поверхностью бетона и опалубкой в результате подтекания цементного молока при уплотнении вышележащих слоев бетона и защемления пузырьков воздуха. Их устраняют при подготовке поверхности строительного блока к бетонированию смежного блока.
Волосные трещины в бетоне появляются в результате усадки его и свидетельствуют о нерациональном составе бетонной смеси (в частности, избыток цемента), о завышенных размерах строительных блоков и больших температурных напряжениях или плохом уходе (быстрое иссушение). Дефект этот неустраним.
Ликвидация устранимых дефектов заключается в вырубке некачественного бетона, очистке вырубленного место от грязи, пыли до здорового бетона и подготовке поверхности так же, как в строительном шве. За вновь уложенным в дефектном месте бетоном должен быть обеспечен уход в соответствии с изложенными ранее правилами до набора им нужной прочности.
Уход за уложенным бетоном заключается в защите его от механических повреждений, преждевременных нагрузок, в поддержании его во влажном состоянии, в отводе избытков тепла от крупных блоков, поддержании положительных температур зимой, недопущении преждевременного снятия опалубки. Без ухода и при плохом уходе за твердеющим бетоном наблюдается резкое понижение его прочности. Свежеуложенный бетон до получения первоначальной прочности в течение 10...12 ч следует защищать от хождения и проезда по нему, а также от сотрясения при работе строительных машин.
В первые дни после укладки он должен находиться в теплой и влажной среде. Наилучшая температура твердения 15...20°С. Поэтому в стадии ухода за бетоном его поливают, укрывают от солнца соломенными матами, рогожей, брезентом.
Увлажняют бетон из шлангов рассеянной струей в виде дождя. Эту операцию начинают сразу же после того, как установлено, что из схватившегося бетона при действии на него водой не будут вымываться частицы цемента.
Поливают бетон при температурах воздуха выше 5°С, начиная ее в обычных условиях через 10...12 ч, а в жаркую сухую погоду через 2...4 ч после укладки и продолжая в течение 3...14 сут с интервалом от 3 до 8 ч. Расход воды на полив не менее 6 л/м 2 .
Пока бетон находится в опалубке, ее смачивают. После распалубки смачивают и защищают распалубленную поверхность. При температуре ниже 5°С полив прекращают и бетон укрывают рогожей или брезентом.
Уход за бетоном значительно упрощается при покрытии его влагозащитными пленками, прокраской в 1...2 слоя одним из следующих материалов: битумные или дегтевые эмульсии, нефтебитумные растворы, лак этиноль, латекс синтетического каучука и др. Пленкообразующие материалы наносят на просохшую поверхность уложенного бетона. Расход материалов от 300 до 700 г/м 2 . После высыхания слоя поверхность бетона, засыпают на 20...25 сут слоем песка толщиной 3...4 см.
Покрытие пленкообразующими материалами допустимо только в конструктивных швах и на самой верхней открытой части бетонной конструкции. В строительных швах прокраска недопустима.
При бетонировании и заливке бетона в строительстве зимними считаются такие условия, при которых среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +5°С, а в течение суток имеет место падение температуры ниже 0°С. Определяются они не календарем, а температурой фазового перехода в твердое состояние воды, как одного из стратегически важных строительных материалов. В северных регионах РФ такой сезон может длиться в течение большей части года. Очевидно, что в это время затраты на капитальное строительство возрастают, но его замораживание в прямом и переносном смысле даже на меньшие сроки приведет к неизмеримо большим и неоправданным потерям.
Классическая строительная бетонная смесь состоит из тщательно перемешанных компонентов:
- Вяжущего вещества –цемента нужной марки
- Воды
- Крупного заполнителя - каменного щебня нужной фракции
- Мелкого заполнителя – строительного песка надлежащего качества
- Различных добавок, необходимых для применения бетонной смеси и достижения бетоном надлежащих свойств
Схватывание бетонной смеси происходит за счет гидратации частиц вяжущего вещества – в нашем случае алюмосиликатного портландцемента. По термодинамическим причинам скорость любой химической реакции, в том числе и гидратации, уменьшается приблизительно в два раза при падении температуры на 10 о С.
При температуре ниже 0 о С химически несвязанная вода превращается в лед и увеличивается в объеме приблизительно на 9%. В результате в толще бетона возникают напряжения, разрушающие его структуру. Замерзшая бетонная смесь обладает некоторой прочностью, но только за счет сцепления кристаллов льда. При оттаивании процесс гидратации цемента возобновляется, но из-за нарушений структуры бетон не может набрать проектной прочности, т.е. его прочностные характеристики окажутся значительно ниже, чем у бетона, не подвергнувшегося замерзанию. Экспериментами установлено, что на процесс набора прочности бетона существенно влияют условия твердения. А именно, если бетон до замерзания успеет набрать в зависимости от своей марки 30-50% проектной прочности, избыточная вода выжимается из его толщи, и дальнейшее воздействие низких температур уже не влияет на его физико-механические характеристики. Однако, дальнейшее дозревание будет происходить в разы медленнее, чем при нормальных условиях. При этом надо помнить, что нагружать ответственные несущие конструкции (балки, перемычки, ригели, перекрытия и т.п.) можно только по достижении 70% прочности. Если арматура монолита хотя бы в одном направлении была предварительно напряжена, то потребуются все 100% проектной прочности.
Каким же образом можно добиться полноценного качества монолитного бетона при укладывании бетонной смеси в зимних условиях ? Ответ очевиден – обеспечение таких термодинамических условий, при которых вода, участвующая в химическом процессе, будет находиться в жидкой фазе. Принципиально этого можно добиться двумя способами – либо повысить температуру зоны реакции, либо снизить температуру кристаллизации воды. Рассмотрим способы достижения обоих эффектов в увязке с компонентами бетонной смеси, причем в том же порядке, в котором они перечислены выше.
- 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.
- Как известно, вода на уровне моря кипит при +100 о С. Казалось бы, при температуре +99 о С бетон затвердеет почти мгновенно. Однако, как показывает опыт, скорость его твердения резко падает после+50 о С, хотя процесс продолжает идти. Эта температура и считается технологически оптимальной. Если в толще классического бетона удастся каким-то образом обеспечить именно ее, то опалубку в большинстве случаев можно будет снять уже через 1-2 дня. При вымешивании товарной бетонной смеси производители применяют воду, нагретую вплоть до +50 о С. Вода нужна не только для химической реакции, но и для удобоукладываемости смеси. При отрицательных температурах кристаллы льда образуются именно из избыточной воды. Чтобы снизить ее содержание применяют вакуумный отсос с помощью жестких щитов или гибких матов. Нечто подобное происходит естественным путем за счет капиллярных сил при укладывании слоя кладочного раствора на пористый кирпич. Именно поэтому строительные нормы и правила позволяют вести заливку бетона и бетонирование зимой . Окончательную прочность такой цементно-песчаный раствор набирает уже после оттаивания. Наиболее сильно от замерзания страдает неокрепший железобетон. Стальные армирующие стержни являются отличными «мостиками холода» и интенсивно выводят тепло из толщи бетона. Вода вокруг них замерзает, и лед, расширяясь, отодвигает пластичную бетонную смесь. В образовавшиеся зазоры между кристаллами из нее поступает новая вода, которая в свою очередь тоже замерзает и процесс повторяется вплоть до замерзания всей воды преимущественно вокруг стержней. Понятно, что при ее оттаивании железобетон потеряет свойства композиционного материала.
- Для подогрева щебня до+60 о С производители товарного бетона используют специальные регистры, через которые пропускают разогретую воду или даже пар.
- То же самое касается песка. Подогрев цемента запрещается, чтобы избежать его «заваривания».
- Для повышения пластичности и, как следствия – удобоукладываемости бетона в зимнее время , в бетонную смесь добавляют пластификаторы, как минеральные (например, известь), так и органические (различные полимерные гели, дисперсии и т.п.). Возможно применение специальных добавок, например - для снижения порообразования в толще бетона. Это положительно влияет на водо- и морозостойкость бетонного камня. Существуют армирующие и структурирующие добавки, например волокна – полимерные, металлические или минеральные, повышающие прочностные характеристики бетонного камня. В рассматриваемом вопросе наиболее интересны противоморозные добавки, или, как их еще называют, присадки. В тех условиях, когда прогрев невозможен, а времени достаточно, для сохранения структуры бетона можно снизить температуру замерзания воды путем добавления электролитических реагентов. Наиболее распространенными в строительстве являются поташ, хлористый кальций, соли натрия - сульфат, нитрат и нитрит, хлорид и т.п. Однако надо учесть, что при повышении температуры и оттаивании воды в окружающей среде, эти соли за счет осмотических процессов будут диффундировать к поверхности бетона и образовывать так называемые высолы. Кроме того, скорость созревания бетона упадет до критической из-за низкой температуры жидкой фазы (до -20 о С) и увеличения ионной силы солевого раствора. Электролитические добавки запрещены в бетонах с напряженной или термически упрочненной арматурой (из-за электрохимической коррозии), а также в конструкциях расположенных в местах возникновения блуждающих токов (электрифицированных объектов – железных дорог и т.п., из-за повышенной проводимости).
Если при отрицательных температурах в ходе бетонных работ не подогревать компоненты предварительно для зимнего бетонирования , то для достижения заданной температуры бетонную смесь можно приготовлять в бетоносмесителях принудительного действия с пароподогревом, при этом жертвуя некоторым отрезком времени, которое можно было бы истратить на доставку и укладку. Надо помнить, что при температуре +40 о С гидратация идет как минимум в четыре раза быстрее, чем при нормальных условиях. Поэтому в зимних условиях все работы с бетонной смесью следует выполнять как можно быстрее. Оптимально производить разогретую бетонную смесь прямо на площадке. Она как нельзя лучше подойдет для укладывания бетона зимой методом «термоса», при котором опалубка и поверхность бетона пассивно утепляются. Зачастую в бетонную смесь добавляют 2% уже знакомого нам хлористого кальция, который ускоряет первичное схватывание, одновременно понижая температуру кристаллизации воды до -3 о С. Существуют и другие добавки, ускоряющие схватывание бетона зимой . Главное, чтобы оно не состоялось нацело при приготовлении или транспортировке бетонной смеси из-за передозировки добавок.
По строительным нормам максимальная температура бетонной смеси не должна превышать +70°С для быстротвердеющего цемента, +80°С для портландцемента и +90°С для шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента.
Прогрев, обогрев и нагрев бетона при зимнем бетонировании
Для поддержания необходимой температуры бетонной смеси в искусственных условиях наибольшее распространение получила принудительная подача тепла к бетонной конструкции. Различают прогрев, обогрев и нагрев твердеющего бетона.
- 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.
- Для обогрева бетона при зимнем бетонировании качестве обогревающих сооружений используют тепляки. По существу, это теплицы из пленочных или тканых материалов, возведенные вокруг конструкции, внутри которых функционирует тепловая пушка или вентилятор. Для электроволнового обогрева толщи бетона применяют электроды (пластины, стержни, полосы и струны – в зависимости от конструкции). В результате подключения противоположных электродов к разным фазам переменного тока, в бетонной смеси образуется электромагнитное поле, под воздействием которого масса разогревается до требуемой температуры и его теплота поддерживается необходимое время. Пластины навешиваются на внутреннюю сторону боковой опалубки, стержни из арматуры диаметром 6-12 мм помещают в толщу бетона с расчетным шагом. Полосовые электроды можно располагать как с одной стороны конструкции, так и с обеих. Струнные электроды наиболее эффективно применять при зимнем бетонировании колонн.
- Для нагрева торцов и нижней части монолита иногда используют термоактивную опалубку, состоящую из стальных панелей (или многослойных щитов) со смонтированными на них нагревательными элементами и термоизоляцией. При прямом нагреве поверхности бетона применяют инфракрасные генераторы – металлические трубчатые или карборундовые стержневые. Тепловая энергия от поверхности за счет теплопроводности распространяется по всему объему твердеющего монолита. Иногда инфракрасный прогрев осуществляют сквозь опалубку, для этого ее покрывают черным матовым лаком. Наряду с лучистой энергией в этих целях широкое применение нашла электромагнитная (индукционная). Индукционный нагрев осуществляется при помощи последовательных витков изолированного провода (индуктора), который выкладывается вдоль поверхности, которую следует прогреть. Число витков и интенсивность обогрева предварительно рассчитывается в лабораторных условиях для данного конкретного случая и тщательно регулируется на протяжении всего процесса. Эффективность индукционного нагрева железобетона увеличивает замкнутый стальной каркас.
Обдув опалубленного монолита нагретым паром или воздухом эффективен только для тонкостенных конструкций и не нашел широкого применения.
При любом способе прогрева и/или (обогрева, нагрева) зимнее бетонирование осуществляется следующим образом:
- с поверхностей опалубки удаляется снег и наледь
- с этой же целью обогревается арматурный каркас
- устанавливается оснастка, соответствующая выбранному способу
- укладывается и уплотняется бетонная смесь
- поверхности конструкции, которые соприкасаются с воздухом необходимо изолировать
Потом подходит этап обустройства скважин для замера температуры, и только после этого начинается непосредственно сам прогрев, который останавливается, как только расчетная температура будет достигнута. Первые восемь часов нужно контролировать температуру уложенного бетона каждые два часа, а потом не реже, чем раз в смену (с фиксированием в журнале).
По окончании изометрического прогрева ни в коем случае нельзя резко охлаждать конструкцию, это может быть чревато серьезными повреждениями монолита. Резкое охлаждение вызывает огромное напряжение в бетоне и приводит к растрескиванию. Температура нагрева может превышать расчетную лишь на 5°С. Скорость остывания бетона после окончания прогрева не должна превышать 15°С/час, для железобетонных монолитов она составляет 2-3°С/час.
Демонтаж опалубки (распалубование) производят только после достижения бетоном необходимой прочности. Она варьируется от 40% до 70% и даже 100% в зависимости от марки бетона и назначения конструкции.
В любом случае нужно помнить о том, что только соблюдение технологических требований может гарантировать надлежащее качество монолитной конструкции.
При выполнении строительства часто возникает необходимость проведения бетонирования фундаментов, арматуры либо других участков в зимний сезон. В этом случае необходимо не допустить замерзания содержащейся в бетоне воды. Если подобное произойдет, кристаллы льда существенно снизят эксплуатационные характеристики материала и его прочность.
Основные правила
Для того чтобы зимнее бетонирование прошло успешно, а качество бетона не ухудшилось, необходимо придерживаться нескольких основных правил проведения процесса в холодную пору:
- В первую очередь следует использовать специальные противоморозные добавки, которые предотвратят промерзание и увеличат его прочность.
- При отсутствии добавок следует разводить бетонную смесь только подогретой водой, а также применять предписанные методы, обеспечивающие высокое качество конструкций.
- Машины, на которых будет производиться транспортировка бетона в холоднее время года, должны иметь утепление.
- Основание под бетон перед началом работы должно быть тщательно очищено от пыли и грязи и подогрето.
- С арматуры и опалубки, которые будут использоваться в процессе бетонирования, следует удалить снег и наледь. Если арматура имеет диаметр более 25 мм или изготовлена из прокатного профиля, при температуре воздуха ниже -10 градусов она подогревается до приобретения положительной температуры. Такую же операцию необходимо провести и с крупными металлическими закладными деталями.
- Работа по бетонированию должна быть проведена ускоренными темпами, непрерывно, чтобы предотвратить охлаждение слоя бетона, уложенного в первую очередь.
- После заливки бетона всю его поверхность необходимо утеплить деревянными щитами или матами.
Соблюдение этих несложных условий позволит получить качественное бетонирование, сохраняющее прочность и надежность.
Методы выдерживания бетонного раствора
Современное строительство применяет несколько методов выдерживания бетонного раствора при минусовой температуре, которые следует считать достаточно эффективными и экономически выгодными.
Методы зимнего бетонирования можно условно разделить на 3 группы:
- метод термоса, основанный на сохранении тепла, внесенного в бетонный раствор при его изготовлении или перед заливкой в конструкции;
- электропрогрев, осуществляемый контактными, индукционными или инфракрасными обогревателями после укладки раствора;
- применение специальных химических противоморозных средств, при помощи которых достигается эффект понижения эвтектической точки воды, присутствующей в смеси.
Эти методы, проводя бетонирование в зимний период, можно использовать по отдельности или комбинировать их при необходимости. На выбор используемого метода при проведении работ по влияют такие факторы как массивность и вид конструкции, состав и требуемая прочность бетона, природные условия в определенное время года, оснащенность строительной площадки тем или иным видом энергетического оборудования и некоторые другие.
Так, например, метод термоса рекомендуется применять при работе с высокоэкзотермичными портландскими быстротвердеющими цементами. Именно они обладают наибольшим тепловыделением, обеспечивающим высокое теплосодержание созданной конструкции. При этом выдерживание бетонного раствора на основании метода может производиться комбинированно — «термос с добавками», где происходит за счет химических ускорителей, либо по методу «горячий термос», где для разогрева бетона до высоких положительных температур требуются серьезные электрические мощности.
В отличие от метода термоса искусственный прогрев бетонного раствора предусматривает не только повышение температуры уложенного материала до максимально допустимой, но и поддержание ее в течение времени, необходимого для набора бетоном заданной прочности. Обычно метод искусственного нагрева применяют при работе с конструкциями, имеющими высокий уровень массивности, где заданную прочность невозможно получить лишь при использовании метода термоса.
Противоморозные химические средства добавляются в бетонные растворы в количестве от 3 до 16% в зависимости от желаемого результата и массы смеси и обеспечивают устойчивое твердение материала при отрицательной температуре. Как правило, выбор вида добавок зависит от вида конструкции, количества используемой арматуры, наличия блуждающих токов и агрессивных сред, а также от температуры, при которой происходит процесс.
На сегодняшний день в качестве противоморозных добавок используются следующие средства:
- нитрит натрия;
- хлорид кальция в сочетании с нитритом натрия;
- хлорид кальция в сочетании с хлоридом натрия;
- нитрат-нитрит кальция в сочетании с мочевиной;
- нитрат кальция в сочетании с мочевиной;
- нитрит-нитрат кальция в сочетания с хлоридом кальция;
- нитрат-нитрит-хлорид кальция в сочетании с мочевиной;
- поташ.
Кроме того, в современном строительстве в холодное время года часто используется противоморозная добавка формиат натрия, но ее применение ограничено в предварительно напряженных конструкциях со стальной арматурой, предназначенных для использования в газовых либо водных средах с влажностью воздуха более 60%. Следует учесть, что использование данной добавки запрещено при сооружении конструкций с реакционноспособным кремнеземом или используемых на промышленных предприятиях, потребляющих постоянный электроток.
Необходимо добавить, что все химические добавки категорически запрещено использовать при проведении бетонирования железобетонных конструкций электрофицированных железных дорог и промышленных предприятий, где наблюдается возникновение блуждающего электротока.
Методы прогрева
Все указанные выше методы успешно применяются на обширных и хорошо оснащенных строительных площадках. Некоторые из них требуют организации достаточно затратного дополнительного оборудования или оснащения.
В условиях небольших строительных работ по бетонированию фундамента дачного дома, теплицы или тротуарного полотна не все из предложенных методов выглядят целесообразными. В этом случае зимнее бетонирование может сопровождаться такими действиями, как возведение временного укрытия на месте проведения работ, где необходимый участок будет обогреваться тепловой пушкой, либо применение ПВХ-пленки и других согревающих материалов.
Укрывание бетонной смеси рекомендуется в холодное время при температуре от -3 до +3 градусов. ПВХ-пленка и другие утеплители позволяют аккумулировать тепло внутри бетонной конструкции, что приводит к более быстрому застыванию и твердению раствора.
Если же температура воздуха достигает отметки от -5 до -15 градусов, специалисты рекомендуют использовать электрические или газовые тепловые пушки. Обустраиваются они следующим образом:
- на деревянном каркасе укрепляется пласт пленки ПВХ, создавая укрепление в виде палатки;
- в палатку устанавливаются тепловые пушки.
Чем выше будет температура в палатке, тем быстрее схватится бетонная смесь, и, соответственно, тем меньшим будет время прогревания.
Как правило, для приобретения бетоном первичной прочности, позволяющей проводить дальнейшие работы, достаточно прогревания в течение 1-3 дней.
Методические указания
Итак, вам необходимо произвести работы по укладке бетона на своем дачном участке. Какой алгоритм действий следует выбрать, чтобы бетонирование в зимних условиях прошло успешно?
В первую очередь следует приобрести бетон. Кроме того, допускается самостоятельное изготовление бетонной смеси. Для приготовления материала марки М200 потребуются:
- 3 части цемента М500 (запрещено использовать влажный цемент или имеющий твердое состояние);
- 5 частей песка (допускается использование как карьерного, так и мытого песка; категорически запрещено использование песка с глиной или другими добавками);
- 7 частей щебня (рекомендуется использовать мытый гравийный щебень с фракциями от 5 до 20 мм; запрещено применение известкового щебня, а также гальки и немытого щебня);
- вода (должна составлять около 25% всей смеси).
Для использования бетона в зимнюю пору в него можно добавить химические противоморозные элементы и пластификаторы.
Если среднесуточная температура во время выполнения работ составляет не более -5 градусов, необходимо произвести следующие действия:
- Тщательно проверить весь используемый для приготовления бетонной смеси материал — щебень, песок и воду — на отсутствие снега и льда и в обязательном порядке подогреть их.
- Устроить каркас из пиломатериалов и обтянуть его утепляющим материалом, создавая палатку.
- Проверить палатку на отсутствие щелей, через которые может проникать холодный воздух.
- Если палатка соответствует всем необходимым требованиям, можно подключать тепловую пушку или теплогенератор.
- следует осуществлять до тех пор, пока он не приобретет светло-белый цвет. При прикосновении смесь должна быть теплой, что указывает на наличие реакции по схватыванию и набору прочности. Если бетон стал темно-серым, это указывает на то, что он замерз и утратил свои характеристики. Такой раствор необходимо раздолбить и произвести работы по бетонированию заново.
Что делать, если процесс повторного бетонирования невозможен? В этом случае следует тщательно укрыть конструкцию пленкой из ПВХ. Это позволит сохранить верхний пласт бетона в целости при заморозках и оттепелях. Возможно, весной бетон сможет продолжить процесс гидратации. Конечно, его прочность станет максимально низкой, но сделать это лучше, чем просто оставить конструкцию под дождем и снегом.
Понятие «зимние условия» в технологии монолитного бетона и железобетона несколько отличается от общепринятого - календарного. Зимние условия начинаются, когда среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +5°С, а в течение суток имеет место падение температуры ниже 0°С.
При отрицательных температурах не прореагировавшая с цементом вода переходит в лед и не вступает в химическое соединение с цементом. В результате этого прекращается реакция гидратации и, следовательно, бетон не твердеет. Одновременно в бетоне развиваются значительные силы внутреннего давления, вызванные увеличением (примерно на 9%) объема воды при переходе ее в лед. При раннем замораживании бетона его неокрепшая структура не может противостоять этим силам и нарушается. При последующем оттаивании замерзшая вода вновь превращается в жидкость и процесс гидратации цемента возобновляется, однако разрушенные структурные связи в бетоне полностью не восстанавливаются.
Замораживание свежеуложенного бетона сопровождается также образованием вокруг арматуры и зерен заполнителя ледяных пленок, которые благодаря притоку воды из менее охлажденных зон бетона увеличиваются в объеме и отжимают цементное тесто от арматуры и заполнителя.
Все эти процессы значительно снижают прочность бетона и его сцепление с арматурой, а также уменьшает его плотность, стойкость и долговечность.
Если бетон до замерзания приобретает определенную начальную прочность, то все упомянутые выше процессы не оказывают на него неблагоприятного воздействия. Минимальную прочность, при которой замораживание для бетона не опасно, называют критической.
Величина нормируемой критической прочности зависит от класса бетона, вида и условий эксплуатации конструкции и составляет: для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой - 50% проектной прочности для В7,5...В10, 40% для В12,5... В25 и 30% для В 30 и выше, для конструкций с предварительно напрягаемой арматурой - 80% проектной прочности, для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или расположенных в зоне сезонного оттаивания веч-номерзлых грунтов - 70% проектной прочности, для конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой - 100% проектной прочности.
Продолжительность твердения бетона и его конечные свойства в значительной степени зависят от температурных условий, в которых выдерживают бетон. По мере повышения температурыувеличивается активность воды, содержащейся в бетонной смеси, ускоряется процесс ее взаимодействия с минералами цементного клинкера, интенсифицируются процессы формирования коагуляционной и кристаллической структуры бетона. При снижении температуры, наоборот, все эти процессы затормаживаются и твердение бетона замедляется.
Поэтому при бетонировании в зимних условиях необходимо создать и поддерживать такие температурно-влажностные условия, при которых бетон твердеет до приобретения или критической, или заданной прочности в минимальные сроки с наименьшими трудовыми затратами. Для этого применяют специальные способы приготовления, подачи, укладки и выдерживания бетона.
При приготовлении бетонной смеси в зимних условиях ее температуру повышают до 35...40С путем подогрева заполнителей и воды. Заполнители подогревают до 60С паровыми регистрами, во вращающихся барабанах, в установках с продувкой дымовых газов через слой заполнителя, горячей водой. Воду подогревают в бойлерах или водогрейных котлах до 90С. Подогрев цемента запрещается.
При приготовлении подогретой бетонной смеси применяют иной порядок загрузки составляющих в бетоносмеситель. В летних условиях в барабан смесителя, предварительно заполненного водой, все сухие компоненты загружают одновременно. Зимой во избежание «заваривания» цемента в барабан смесителя вначале заливают воду и загружают крупный заполнитель, а затем после нескольких оборотов барабана - песок и цемент. Общую продолжительность перемешивания в зимних условиях увеличивают в 1,2... 1,5 раза. Бетонную смесь транспортируют в закрытой утепленной и прогретой перед началом работы таре (бадьи, кузова машин). Автомашиныимеют двойное днище, в полость которого поступают отработанные газы мотора, что предотвращает теплопотери. Бетонную смесь следует транспортировать от места приготовления до места укладки по возможности быстрее и без перегрузок. Места погрузки и выгрузки должны быть защищены от ветра, а средства подачи бетонной смеси в конструкции (хоботы, виброхоботы и др.) утеплены.
Состояние основания, на котором укладывают бетонную смесь, а также способ укладки должны исключать возможность ее замерзания в стыке с основанием и деформации основания при укладке бетона на пучинистые фунты. Для этого основание отогревают до положительных температур и предохраняют от замерзания до приобретения вновь уложенным бетоном требуемой прочности.
Опалубку и арматуру до бетонирования очищают от снега и наледи, арматуру диаметром более 25 мм, а также арматуру из жестких прокатных профилей и крупные металлические закладные детали при температуре ниже - 10°С отогревают до положительной температуры.
Бетонирование следует вести непрерывно и высокими темпами, при этом ранее уложенный слой бетона должен быть перекрыт до того, как в нем температура будет ниже предусмотренной.
Строительное производство располагает обширным арсеналом эффективных и экономичных методов выдерживания бетона в зимних условиях, позволяющих обеспечить высокое качество конструкций. Эти методы можно разделить на три группы: метод, предусматривающий использование начального теплосодержания, внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении или перед укладкой в конструкцию, и тепловыделение цемента, сопровождающее твердение бетона - так называемый метод «термоса», методы, основанные на искусственном прогреве бетона, уложенного в конструкцию - электропрогрев, контактный, индукционный и инфракрасный нагрев, конвективный обогрев, методы, использующие эффект понижения эвтектической точки воды в бетоне с помощью специальных противоморозных химических добавок.
Указанные методы можно комбинировать. Выбор того или иного метода зависит от вида и массивности конструкции, вида, состава и требуемой прочности бетона, метеорологических условий производства работ, энергетической оснащенности строительной площадки и т. д.
Метод «термоса»
Технологическая сущность метода «термоса» заключается в том, что имеющая положительную температуру (обычно в пределах 15... 30°С) бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку. В результате этого бетон конструкции набирает заданную прочность за счет начального теплосодержания и экзотермического тепловыделения цемента за время остывания до 0°С.
В процессе твердений бетона выделяется экзотермическая теплота, количественно зависящая от вида применяемого цемента и температуры выдерживания.
Наибольшим экзотермическим тепловыделением обладают высокомарочные и быстротвердеющие портландцементы. Экзотермия бетона обеспечивает существенный вклад в теплосодержание конструкции, выдерживаемой методом «термоса».
Бетонирование методом «Термос с добавками-ускорителями»
Некоторые химические вещества (хлористый кальций СаСl, углекислый калий - поташ К2СО3, нитрат натрия NaNO3 и др.), введенные в бетон внезначительных количествах (до 2% от массы цемента), оказывают следу ющее действие на процесс твердения: эти добавки ускоряют процесс твердения в начальный период выдерживания бетона. Так, бетон с добавкой 2%-ного хлористого кальция от массы цемента уже на третий день достигает прочности, в 1,6 раза большей, чем бетон того же состава, но без добавки. Введение в бетон добавок-ускорителей, являющихся одновременно и противоморозными добавками, в указанных количествах понижает температуру замерзания до -3°С, увеличивая тем самым продолжительность остывания бетона, что также способствует приобретению бетоном большей прочности.
Бетоны с добавками-ускорителями готовят на подогретых заполнителях и горячей воде. При этом температура бетонной смеси на выходе из смесителя колеблется в пределах 25...35°С, снижаясь к моменту укладки до 20°С. Такие бетоны применяют при температуре наружного воздуха -15... -20°С. Укладывают их в утепленную опалубку и закрывают слоем теплоизоляции. Твердение бетона происходит в результате термосного выдерживания в сочетании с положительным воздействием химических добавок. Этот способ является простым и достаточно экономичным, позволяет применять метод «термоса» для конструкций с Мп
Бетонирование «Горячий термос»
Заключается в кратковременном разогреве бетонной смеси до температуры 60... 80°С, уплотнении ее в горячем состоянии и термосном выдерживании или с дополнительным обогревом.
В условиях строительной площадки разогрев бетонной смеси осуществляют, как правило, электрическим током. Для этого порцию бетонной смеси с помощью электродов включают в электрическую цепь переменного тока в качестве сопротивления.
Таким образом, как выделяемая мощность, так и количество выделяемой за промежуток времени теплоты зависят от подводимого к электродам напряжения (прямая пропорциональность) и омическогосопротивления профеваемой бетонной смеси (обратная пропорциональность).
В свою очередь, омическое сопротивление является функцией геометрических параметров плоских электродов, расстояния между электродами и удельного омического сопротивления бетонной смеси.
Электроразофев бетонной смеси осуществляют при напряжении тока 380 и реже 220 В. Для организации электроразофева на строительной площадке оборудуют пост с трансформатором (напряжение на низкой стороне 380 или 220 В), пультом управления и распределительным щитом.
Электроразогрев бетонной смеси осуществляют в основном в бадьях или в кузовах автосамосвалов.
В первом случае приготовленную смесь (на бетонном заводе), имеющую температуру 5...15°С, доставляют автосамосвалами на строительную площадку, выгружают в электробадьи, разогревают до 70... 80°С и укладывают в конструкцию. Чаще всего применяют обычные бадьи (туфельки) с тремя электродами из стали толщиной 5 мм, к которым с помощью кабельных разъемов подключают провода (или жилы кабелей) питающей сети. Для равномерного распределения бетонной смеси между электродами при загрузке бадьи и лучшей выгрузке разогретой смеси в конструкцию на корпусе бадьи установлен вибратор.
Во втором случае приготовленную на бетонном заводе смесь доставляют на строительную площадку в кузове автосамосвала. Автосамосвал въезжает на пост разогрева и останавливается под рамой с электродами. При работающем вибраторе электроды опускают в бетонную смесь и подают напряжение. Разогрев ведут в течение 10... 15 мин до температуры смеси на быстротвердеющих портландцементах 60°С, на портландцементах 70°С, на шлакопортландцементах 80°С.
Для разогрева смеси до столь высоких температур за короткий промежуток времени требуются большие электрические мощности. Так, для разогрева 1 м смеси до 60°С за 15 мин требуется 240 кВт, а за 10 мин - 360 кВт установленной мощности.
Искусственный прогрев и нагрев бетона
Сущность метода искусственного прогрева и нагрева заключается в повышении температуры уложенного бетона до максимально допустимой и поддержании ее в течение времени, за которое бетон набирает критическую или заданную прочность.
Искусственный прогрев и нагрев бетона применяют при бетонировании конструкций с Мп > 10, а также и более массивных, если в последних невозможно получить в установленные сроки заданную прочность при выдерживании только способом термоса.
Физическая сущность электропрогрева (электродного прогрева) идентична рассмотренному выше способу электроразогрева бетонной смеси, т. е. используется теплота, выделяемая в уложенном бетоне при пропуске через него электрического тока.
Образующаяся теплота расходуется на нагрев бетона и опалубки до заданной температуры и возмещение теплопотерь в окружающую среду, происходящих в процессе выдерживания. Температура бетона при электропрогреве определяется величиной вьщеляемой в бетоне электрической мощности, которая должна назначаться в зависимости от выбранного режима термообработки и величины теплопотерь, имеющих место при электропрогреве на морозе.
Для подведения электрической энергии к бетону используют различные электроды: пластинчатые, полосовые, стержневые и струнные.
К конструкциям электродов и схемам их размещения предъявляются следующие основные требования: мощность, выделяемая в бетоне при электропрогреве, должна соответствовать мощности, требуемой по тепловому расчету, электрическое и, следовательно, температурное поля должны быть по возможности равномерными, электроды следует располагать по возможности снаружи прогреваемой конструкции для обеспечения минимального расхода металла, установку электродов и присоединение к ним проводов необходимо производить до начала укладки бетонной смеси (при использовании наружных электродов).
В наибольшей степени удовлетворяют изложенным требованиям пластинчатые электроды.
Пластинчатые электроды принадлежат к разряду поверхностных и представляют собой пластины из кровельного железа или стали, нашиваемые на внутреннюю, примыкающую к бетону поверхность опалубки и подключаемые к разноименным фазам питающей сети. В результате токообмена между противолежащими электродами весь объем конструкции нагревается. С помощью пластичнатых электродов прогревают слабоармированные конструкции правильной формы небольших размеров (колонны, балки, стены и др.).
Полосовые электроды изготовляют из стальных полос шириной 20...50 мм и так же, как пластинчатые электроды, нашивают на внутреннюю поверхность опалубки.
Токообмен зависит от схемы присоединения полосовых электродов к фазам питающей сети. При присоединении противолежа щих электродов к разноименным фазам питающей сети токообмен происходит между противоположными гранями конструкции и в тепловыделение вовлекается вся масса бетона. При присоединении к разноименным фазам соседних электродов токообмен происходит между ними. При этом 90% всей подводимой энергии рассеивается в периферийных слоях толщиной, равной половине расстояния между электродами. В результате периферийные слои нагреваются за счет джоулевой теплоты. Центральные же слои (так называемое «ядро» бетона) твердеют за счет начального теплосодержания, экзотермии цемента и частично за счет притока теплоты от нагреваемых периферийных слоев. Первую схему применяют для прогрева слабоармированных конструкций толщиной не более 50 см. Периферийный электропрогрев применяют для конструкций любой массивности.
Полосовые электроды устанавливают по одну сторону конструк ции. При этом к разноименным фазам питающей сети присоединяют соседние электроды. В результате реализуется периферийный электропрогрев.
Одностороннее размещение полосовых электродов применяют при электропрогреве плит, стен, полов и других конструкций толщиной не более 20 см.
При сложной конфигурации бетонируемых конструкций при меняют стержневые электроды - арматурные прутки диаметром 6... 12 мм, устанавливаемые в тело бетона.
Наиболее целесообразно использовать стержневые электроды р виде плоских электродных групп. В этом случае обеспечивается более равномерное температурное поле в бетоне.
При электропрогреве бетонных элементов малого сечения и значительной протяженности (например, бетонных стыков шириной до 3... 4 см) применяют одиночные стержневые электроды.
При бетонировании горизонтально расположенных бетонных или имеющих большой защитный слой железобетонных конструкций используют плавающие электроды - арматурные стержни 6... 12 мм, втапливаемые в поверхность.
Струнные электроды применяют для прогрева конструкций, длина которых во много раз больше размеров их поперечного сечения (колонны, балки, прогоны и т. п.). Струнные электроды устанавливают по центру конструкции и подключают к одной фазе, а металлическую опалубку (или деревянную с обшивкой палубы кровельной сталью) - к другой. В отдельных случаях в качестве другого электрода может быть использована рабочая арматура.
Количество энергии, выделяемой в бетоне в единицу времени, а следовательно, и температурный режим электропрогрева зависят от вида и размеров электродов, схемы их размещения в конструкции, расстояний между ними и схемы подключения к питающей сети. При этом параметром, допускающим произвольное варьирование, чаще всего является подводимое напряжение. Выделяемая электрическая мощность в зависимости от перечисленных выше параметров рассчитывается по формулам.
Ток на электроды от источника питания подается через трансформаторы и распределительные устройства.
В качестве магистральных и коммутационных проводов применяют изолированные провода с медной или алюминиевой жилой, сечение которых подбирают из условия пропуска через них расчетной силы тока.
Перед включением напряжения проверяют правильность установки электродов, качество контактов на электродах и отсутствие их замыкания на арматуру.
Электропрогрев ведут на пониженных напряжениях в пределах 50... 127 В. Осредненно удельный расход электроэнергии составляет 60... 80 кВт/ч на 1 м3 железобетона.
Контактный (кондуктивный) нагрев. При данном методе используется теплота, выделяемая в проводнике при прохождении по нему электрического тока. Затем эта теплота передается контактным путем поверхностям конструкции. Передача теплоты в самом бетоне конструкции происходит путем теплопроводности. Для контактного нагрева бетона преимущественно применяют термоактивные (греющие) опалубки и термоактивные гибкие покрытия (ТАГП).
Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы. В современных опалубках в качестве нагревателей применяют греющие провода и кабели, сетчатые нагреватели, углеродные ленточные нагреватели, токопроводящие покрытия и др. Наиболее эффективно применение кабелей, которые состоят из константановой проволоки диаметром 0,7... 0,8 мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком. Для обеспечения равномерного теплового потока кабель размещают на расстоянии 10... 15 см ветвь от ветви.
Сетчатые нагреватели (полоса сетки из металла) изолируют от палубы прокладкой асбестового листа, а с тыльной стороны опалубочного щита - также асбестовым листом и покрывают теплоизоляцией. Для создания электрической цепи отдельные полосы сетчатого нагревателя соединяют между собой разводящими шинами.
Углеродные ленточные нагреватели наклеивают специальными клеями на палубу щита. Для обеспечения прочного контакта с коммутирующими проводами концы лент подвергают меднению.
В греющую опалубку может быть переоборудована любая инвентарная с палубой из стали или фанеры. В зависимости от конкретных условий (темпа нагрева, температуры окружающей среды, мощности тепловой защиты тыльной части опалубки) потребная удельная мощность может колебаться от 0,5 до 2 кВ А/м2. Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании узлов сборных железобетонных элементов.
Термоактивное покрытие (ТРАП) - легкое, гибкое устройство с углеродными ленточными нагревателями или греющими проводами, обеспечивающие нагрев до 50°С. Основой покрытия является стеклохолст, к которому крепят нагреватели. Для теплоизоляции применяют штапельное стекловолокно с экранированием слоем из фольги. В качестве гидроизоляции используют прорезиненную ткань.
Гибкое покрытие можно изготовлять различного размера. Для крепления отдельных покрытий между собой предусмотрены отверстия для пропуска тесьмы или зажимов. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностях конструкций. По окончании работы с покрытием на одном месте его снимают, очищают и для удобства транспортировки сворачивают в рулон. Наиболее эффективно применять ТРАП при возведенииплит перекрытий и покрытий, устройстве подготовок под полы и др. ТРАП изготовляют с удельной электрической мощностью 0,25... 1 кВ-А/м2.
При инфакрасном нагреве используют способность инфракрасных лучей поглощаться телом и трансформироваться в тепловую энергию, что повышает теплосодержание этого тела.
Генерируют инфракрасное излучение путем нагрева твердых тел. В промышленности для этих целей применяют инфракрасные лучи с длиной волны 0,76... 6 мкм, при этом максимальным потоком волн данного спектра обладают тела с температурой излучающей поверхности 300...2200°С.
Теплота от источника инфракрасных лучей к нагреваемому телу передается мгновенно, без участия какого-либо переносчика теплоты. Поглощаясь поверхностями облучения, инфракрасные лучи превращаются в тепловую энергию. От нагретых таким образом поверхностных слоев тело прогревается за счет собственной теплопроводности.
Для бетонных работ в качестве генераторов инфракрасного излучения применяют трубчатые металлические и кварцевые излучатели. Для создания направленного лучистого потока излучатели заключают в плоские или параболические рефлекторы (обычно из алюминия).
Инфракрасный нагрев применяют при следующих технологических процессах: отогреве арматуры, промороженных оснований и бетонных поверхностей, тепловой защите укладываемого бетона, ускорении твердения бетона при устройстве междуэтажных перекрытий, возведении стен и других элементов в деревянной, металлической или конструктивной опалубке, высотных сооружений в скользящей опалубке (элеваторы, силосы и т. п.).
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.