Эта формула основана на использовании средних по объему конструкций температурных характеристик процесса остывания, а также на предположении о линейности этого процесса во времени. Имеется ряд методик расчета, позволяющих учесть неоднородность температурного поля в забетонированных конструкциях и сложный динамический характер кинетики тепловыделения. Для некоторых методов расчета, предусматривающих учет нестационарных условий процесса, созданы программы, обеспечивающее решение конкретных задач на ЭВМ. Подобный подход не получил, однако, скбль-либо существенного распространения (за исключением особо важных объектов). Основной причиной этого является нереальность оперативного решения на стройке сложных теплотехнических задач и учета многочисленных конкретных условий укладки и выдерживания зимнего бетона. Конечно же, стоит обратить внимание и на https://mpkm.org/shop/usilenie-konstruktsiy/uglerodnye-kholsty/carbonwrap-tape-530300/!

Техника расчета метода термоса подробно приведена в многочисленных источниках составлены как статистически обеспеченные на основании многолетних метеорологических наблюдений. Если фактические температурные условия окажутся суровее, чем прогнозные или расчетные, бетон конструкций будет заморожен с соответствующим снижением физико-механических характеристик. Однако даже с учетом этого риска концентрацию химических добавок стремятся не увеличивать больше рекомендованной для прогнозируемых температур. Это определяется не только экономическими соображениями, но и влиянием добавок на технологические характеристики смеси и набор прочности бетоном. Так, например, резкое сокращение темпа роста прочности бетонов с добавкой нитрита натрия заставляет увеличивать продолжительность ухода за ними.

Методы тепловой обработки бетона. Важнейшим недостатком безобогревного бетонирования» как «термосного, так и с химическими добавками, является его нерегулируемость — невозможность изменить параметры процесса при изменяющихся условиях среды. В отличие от этого все методы зимнего бетонирования, предусматривающие тепловую обработку бетона, могут регулироваться как по времени воздействия, так и по температуре.

Для тепловой обработки уложенного в опалубку бетона разработано множество технических решений, предусматривающих конвективную, контактную либо радиационную передачу тепла. Особое место занимает метод электродного прогрева, когда прогреваемый бетон включается в электрическую цепь в качестве сопротивления.

Контактный прогрев уложенного бетона осуществляют посредством опалубок, оборудованных нагревателями различного конструктивного исполнения. В последнее время расширяется применение так называемой термоактивной опалубки (сочетание инвентарной опалубки со смонтированными на ней электронагревателями) и термоактивных гибких покрытий (маты с вмонтированными на них ленточными нагревателями).

Контактная теплопередача реализуется также при индукционном прогреве конструкций, когда стальная опалубка и арматура конструкции нагреваются вихревыми токами, возникающими в переменном электромагнитном поле. Для этого снаружи опалубки устраивают индуктор путем обмотки ее изолированным проводом. Количество витков назначается по расчету (4, 9]. и

Контактная теплопередача возникает также при паропрогреве конструкций через заранее установленные в опалубке трубы (этот способ ныне применяется крайне редко).

Конвективный прогрев забетонированных конструкции предусматривает устройство вокруг них ограждения с обогревом образованного пространства. Такие сооружения называют тепляками. Устройство и размеры тепляков не должны препятствовать циркуляции внутри них теплоносителя. Для отопления тепляков обычно применяют калориферы, паровые регистры, переносные печи и т п. Повышенные температуры в тепляке вызывают интенсивное испарение воды из бетона. Для предотвращения этого поверхность бетона необходимо закрывать пароизоляционным материалом и повышать влажность среды внутри тепляка установкой емкостей с водой, а при возможности — спринклеров.

Электроды для прогрева бетона

Острый пар в тепляках применяют редко. Его использование связано с необходимостью мероприятии по удалению конденсата, предотвращению образования и скалыванию наледи, а также с ухудшением условий работ внутри тепляка. Несмотря на это, следует учитывать, что острый пар является лучшим теплоносителем, так как обеспечивает не только температурные, но и лучшие влажностные условия твердения бетона. На ряде объектов пар успешно применяют при обогреве конструкций в закрытых пространствах — при подаче внутрь возводимых объемных сооружении, под колпаки, накрывающие забетонированные конструкции. Такие системы прогрева называют «паровой баней”. При паропрогреве перекрытий острый пар подают в пространство между поверхностью бетона и уложенным над ней на прокладки брезентом. Если учесть стоимость мероприятий, необходимых для предотвращения обезвоживания бетона при обогреве воздухом, то затраты, связанные с прогревом острым паром, могут оказаться оправданными.

Радиационный прогрев конструкций применяют сравнительно редко. Имеется ограниченный опыт использования горелок инфракрасного излучения для прогрева торкретированных поверхностей. Применяли также инфракрасные трубчатые электронагреватели с дюралюминиевыми отражателями. Применение радиационных способов прогрева во многом сдерживается сложностью защиты прогреваемого бетона от испарения влаги. Определенные трудности вносит, кроме того, односторонний подвод тепла к конструкции, требующий строгого ограничения по скорости подъема температуры.

Электродный прогрев бетона является наиболее распространенным из обогревных методов зимнего бетонирования. Он основан на включении забетонированной конструкции в качестве сопротивления в электрическую сеть переменного тока.

Электродный прогрев экономичен по расходу энергии в связи с высоким КПД. Однако он требует затрат металла на электроды, провода, а также трудозатрат на монтаж системы. Необходим квалифицированный персонал для производства работ и контроля процесса.

Электроды для прогрева бетона подразделяют на внутренние (стержневые и струнные) и поверхностные (пластинчатые и нашивные). Стержневые электроды из отрезков арматурной стали устанавливают в бетон нормально поверхности конструкции. Их можно в принципе применять для разнообразных типов конструкций. Стержневые электроды применяют группами, а для густоармированных конструкций — одиночные.

Струнные электроды применяют для линейных конструкций (колонн, балок, ригелей).

Пластинчатые электроды применяют при сквозном прогреве конструкций толщиной до 40 см. В качестве электродов здесь могут служить щиты стальной опалубки либо же прикрепленная к деревянной опалубке кровельная сталь. Достоинством пластинчатых электродов является равномерное температурное поле прогреваемой конструкции. Более экономичны, чем пластинчатые, нашивные электроды. Они, как и пластинчатые, прикрепляются к палубе деревянной опалубки. Их готовят из полос кровельной стали шириной 2—5 см или проволоки 0 6 мм. Нашивные электроды применяются не только для сквозного, но и для периферийного прогрева. Периферийный электропрогрев с разнофаэовыми электродами на одной поверхности обеспечивает подъем температуры в слое бетона толщиной 20 см.

Для прогрева неопалубливаемых поверхностей, на пример полов, применяют «плавающие” электроды. Их изготовляют из проволоки 06—12 мм и втаплива- ют в бетон на глубину 3—4 см.

При электродном прогреве бетон должен быть пароизолирован для сохранения в нем воды. Регулирование температурного режима прогрева может производиться изменением напряжения (при применении специальных многоступенчатых трансформаторов), отключением электродов от сети после достижения необходимой температуры бетона, изменением продолжительности пауз при импульсном режиме прогрева.

Режимы прогрева бетона при любых методах его тепловой обработки следует назначать с учетом: достижения благоприятных условий твердения бетона как материала; предотвращения возникновения повышенных термических напряжений в конструкции и тре- щинообразования; заданных темпов производства Строительных работ; экономичности мероприятий по прогреву.

Применяют треугольные, трапецеидальные и ступенчатые режимы тепловой обработки. Большинство исследований подтверждает, что выдерживание в течение 1,5—3 ч перед тепловой обработкой после укладки бетона в конструкцию (при условии, что за этот период не начнется замерзание бетона) оказывает положительное влияние на его прочность и другие физико-механические свойства. (Такая же картина отмечалась в работах по исследованию режимов тепловой обработки сборных железобетонных изделий.) Предварительное выдерживание обеспечивает формирование первичной структуры бетона, способной воспринять в дальнейшем развивающиеся при нагреве напряжения от расширяющихся воздушной и газовой фаз.

При недостаточной прочности структуры расширяющийся при нагреве воздух разрыхляет ее. Было доказано, что для бетона с прочностью 0,2 МПа можно без нарушения структуры поднимать температуру не быстрее 10°С в 1 ч, а при прочности 0,5 МПа — 40°С в 1 ч. Наряду с этими ограничениями скорость подъема температуры лимитируется общим термонапряженным состоянием конструкции. Для тонкостенных конструкций, где температура быстро выравнивается по сечению, допускается скорость подъема до 15°С в 1 ч, а для массивов не должна превышать б—8 °С.

Максимально допустимые температуры прогрева зависят от вида применяемого цемента. Для большинства портландцементов она должна быть не выше 75—85°С. Цементы с повышенным содержанием трех- кальциевого алюмината СазА не следует прогревать выше, чем при 60—70°С. Превышение указанных температур влечет за собой недобор конечной прочности.

Интересно, что в большинстве практических руко водств (2] рекомендуемые наивысшие температуры бе тона на 10—30°С ниже приведенных. Это объясняется опасениями возникновения перегрева и пересушивания бетона конструкций и стремлением обеспечить своего рода ’’температурный резерв”.

Практика показала, что подобный резерв совершенно необходим, так как задача соблюдения назначенного режима прогрева обычно сложна в организационном плане. В наибольшей степени это относится к электродному прогреву бетона, когда ошибки коммутации, несвоевременное отключение электродов, резкие колебания напряжения из-за отключения-подключения других потребителей энергии и т.п. приводили к высушиванию прогреваемого бетона с необратимым ухудшением его качества. Не отрицал необходимости исключения отмеченных организационных недостатков, следует все же рекомендовать для прогрева бетона в монолитных конструкциях наиболее мягкие температурные режимы (< =» 40—50°С). Они не только являются гарантией от перегрева, но обеспечивают лучшее, чем режимы с повышенными температурами, сохранение влаги в бетоне, гарантируя в дальнейшем эффективное повышение конечных основных физико-механических его характеристик.

В некоторых источниках максимальные температуры прогрева дифференцированы не только по видам применяемого цемента, но и по массивности конструкций. При этом для массивных конструкций допускаются существенно более высокие температуры прогрева, чем для тонкостенных. Такие лишенные, на первый взгляд, физического обоснования рекомендации вызваны сложностью и ненадежностью выполнения технологических требований по пароизоляции прогреваемых конструкций. Естественно, что эти нарушения, связанные с высушиванием бетона, наиболее опасны для тонкостенных конструкций.

Важной проблемой является обеспечение термонапряженного состояния конструкций, благоприятного с точки зрения их трещиностойкости. Эта проблема не является специфично «зимней”, однако условия отрицательных температур обостряют ее. К сожалению, нормативы по проектированию железобетонных конструкций не касаются этой проблемы, за исключением массивных гидротехнических сооружений. В отдельных источниках даются частные необоснованные и не всегда реальные ограничения на перепады температуры по сечению конструкций — до 15°С и по их длине — до 10°С. Многочисленные исследования и натурные наблюдения показали, к примеру, что трещино- стоикость конструкций может быть обеспечена даже при перепадах температур 40—50°С и более. Более того, большие температурные перепады сами по себе не свидетельствуют о трещинообразовании, а напротив, в определенных условиях могут способствовать сохранению монолитности конструкции.