Лекция № 10

Предварительные разогрев бетонной смеси

(ПРБС)

План лекции

1. Сущность метода.

2. Область применения.

3. Технология применения:

- приготовление беконной смеси;

- транспортирование бетонное смеси на строительный объект;

- электропрогрев бетонной смеси на строительной площадке;

- транспортирование, укладка и виброуплотнение горя­чей смеси;

- выдерживание бетона до достижения требуемой проч­ности.

4. Форсированный разогрев бетонной смеси в форме.

5. Достоинства метода ПРЕСС.

6. Эффективность метода.

7. Недостатки метода.

8.Техника безопасности.

1. Сущность метода.

Многих недостатков, присущих электропрогреву бетона в конструкциях по мягким режимам, лишены форсированные методы электропрогрева. Основным из таких методов является предва­рительный электропрогрев бетонной смеси до укладки в конст­рукцию. Иногда предварительный электропрогрев осуществляют непосредственно в форме бетонируемой конструкции.

Сущность этих методов заключается в форсированном электропрогреве бетонной смеси непосредственно перед закладкой в опалубку или после укладки в форму, уплотнении ее в горячем состоянии и выдерживании по методу термоса иди с дополнитель­ным обогревом.

Причиной ускоренного твердения бетона при электропрогреве, как и при других способах тепловой обработки, является, по мнению большинства исследователей, только температурный фактор. Следовательно, в этом случае должны протекать те же хи­мические реакции и поэтому нельзя ожидать какого-либо изменения в составе конечных продуктов гидратации.

2. Область применения.

Этот метод предложен А.С. Арсеньевым и далее развит С.А. Ми­роновым, Р.В. Вегенером, Б.С. Крыловым и др.

Форсированный электропрогрев - один на разновидностей электропрогрева бетона. Имея ряд существенных преимуществ по сравнению с другими методами выдерживания бетона в конструк­циях на морозе, предварительный электропрогрев быстро стал распространяться и в настоящее время является одним из из­вестных и довольно широко применяемых методов зимнего бетони­рования.

Ежегодно с его помощью укладывается зимой более 1 млн. м³ бетона в монолитные конструкции.

Наиболее целесообразная область применения метода - бетон­ные и железобетонные конструкции с модулем поверхности до 8-10.

Он хорош тем, что его можно использовать для бетонирования любых видов конструкций независимо от количества арматуры и характера ее расположения.

3. Технология применения.

Технология предварительного электропрогрева бетонной смеси в построечных условиях в основном отработана.

Производственный цикл включает следующие технологичес­кие операции:

- приготовление бетонной смеси;

- транспортирование бетонной смеси на объект;

- электропрогрев бетонной смеси на строительное площадке;

- транспортирование, укладка и виброуплотнение горячей смеси;

- выдерживание бетона в опалубке до достижения требуе­мой прочности.

Приготовление бетонной смеси. В отличие от других мето­дов зимнего бетонирования смесь может готовиться на материа­лах, нагреет до невысокой температуры, обеспечивающей выход ее из бетономешалки с температурой 10-15°С даже в очень сильные морозы. Естественно, это удобно, требует значительно мень­ших затрат энергии и денежных средств на подогрев заполнителей. Для получения бетонной смеси с такой температурой доста­точно отогреть заполнители, нагреть их до температуры 5-8°С и затворить водой, нагретой до более высокой температуры, посколь­ку воду по сравнению с заполнителями нагреть до любой темпера­туры значительно проще при меньших затратах электроэнергии.

При загрузке барабана бетономешалки важно обеспечивать точ­ность дозирования компонентов, и в первую очередь воды и химических добавок, если последние применяются. Перерасход воды и уменьшение ее по сравнению с расчетным количеством нежела­тельно, поскольку в последующем это затрудняет или делает невозможным разогрев бетонной смеси по заданному режиму.

Транспортирование бетонной смеси на строительный объект.

Приготовленную бетонную смесь можно транспортировать в любой таре. Обогрев ее в процессе доставки не объект не обяза­телен. При перевозке бетонной смеси необходимо соблюдать два требования: укрывать ее при снегопадах и дождях и предохра­нять от замерзания. Поскольку смесь транспортируется в не утепленной таре, она может примерзать к стенам металлических кузовов самосвалов или бункеров, что затрудняет их очистку. Во избежание этого металлическую тару или утепляют, или смазыва­ет раствором антифриза.

Доставленную на строительную площадку бетонную смесь пода­ют к посту электроразогрева.

Электроразогрев бетонной смеси на строительной площадке.

Электроразогрев бетонной смеси можно вести в специальных бункерах (бадьях), (рис.1), которыми она в дальнейшем пода­ется к месту укладки, или непосредственно в транспортных средствах (рис.2). Пост электроразогрева в специальных бунке­рах удобен тем, что бетонная смесь разогревается вместе е бункером и подается в опалубку без перегрузок. Таким образом, теплопотери в период подачи смеси к месту укладке в этом слу­чае будут незначительными. Такие посты создаются в тех случа­ях, когда бетонную смесь приходится укладывать в конструкции, в которые нельзя выгружать смеси непосредственно из транспортных средств (автосамосвалов).

На промышленных объектах большой протяженности посты электроразогрева бетонной смеси в бункерах часто приходится переме­щать по мере передвижения фронта бетонирования. Для этого удобны передвижные установки, включающие трансформаторы, расп­ределительные щиты, пульты управления. Обычно такая установка монтируется на трубчатых полозьях и легко передвигается на новое место трактором.

Бункера для электропрогрева бетонной смеси устанавливают на специально оборудованной, расчищенной от снега площадке на де­ревянные щиты, сделанные ив двух слоев досок толщиной 2-3 см, между которыми проложен слой рубероида. Такие щиты предохра­няют грунт от оттаивания и размокания. На период электропрог­рева бункера заземляют. В качестве заземляющего устройства можно применять две трубы с толщиной стенок не менее 3,5 мм, погруженных в грунт на глубину 1,5-2,5 м (но ниже линии про­мерзания грунта) с расстоянием одна от другой 2,5-3 м и соеди­ненные сверху между собой приваренной стальной пластиной не менее 4 мм, к пластине присоединяют провод заземления. Общее сопротивление системе не должно превышать 4 Ом.

Пункт электроразогрева бетонной смеси в кузове автосамосвала снабжается вместо бункеров системой подъемно-опускных электродов и тельфером. Пульт управления находится в обогре­ваемом помещения. Автомашина с бетонной смесью въезжает на площадку по специальной, ограниченной колесоотбоями колее и останавливается точно под электродами. Гребенка электродов, конфигурация которых соответствует конфигурации поперечного се­чения кузова автосамосвала, состоит из стальных пластин толщиной 5-10 мм, закрепленных на раме и тщательно изолированных от нее. Специальные фиксаторы на раме помогают установить электроды при их опускании в кузов и погружении в бетонную смесь строго в требуемое положение. Для более легкого погру­жения электродов в смесь рама снабжается вибратором. Далее на электроды подается напряжение, и смесь разогревается в соответствии с установленным режимом.

Одним из первостепенных вопросов предварительного электро­прогрева бетонной смеси является равномерность температурь по всей массе материала. Добиться этого можно правильной за­грузкой смеси в бункера, очисткой электродов, соблюдением режима электропрогрева.

Объем бункеров должен соответствовать количеству привози­мой для электропрогрева смеси с таким расчетом, чтобы уро­вень ее в бункере находился вровень с верхом обреза электро­дов.

Равномерное заполнение бетонной смесью отсеков, плотное прилегание к электродам и равномерная ее плотность по вы­соте - непременно условия равномерного разогрева.

Нельзя допускать образование в бункере горбушки выше электродов. Смесь в горбушке практически не разогревается.

Для равномерности разогрева имеет значение и конструкция самого бункера. Обычно применяемый на стройках бункер имеет совершенно плоское днище, что затрудняет разогрев смеси в зоне затвора. Более удобен бункер, в котором днище не плос­кое, а в затворной части приподнятое на 20 -30 см (рис.3).

Надежный контакт электродов с бетоном достигается кратковременным виброуплотнением бетонной смеси. Это же обес­печивает и относительно равномерную ее плотность по высоте.

Скорость разогрева в определенной степени зависит от ка­чества поверхности электродов. Если поверхность электродов чистая, то разогрев идет быстро, если загрязненная - то в несколько раз медленнее. Поэтому электроды и стенки бункера следует регулярно чистить и промывать слабым раствором (2%) соляной кислоты. Промытые в кислоте электроды не должны более 2-3 ч находиться на открытом воздухе без промывки щелочным раствором (например, известковым молоком).

В сильные морозы, во избежание больших теплопотерь, бун­кера электропрогрева бетонной смеси рекомендуется утеплять слоем минерального волокна толщиной 5 см с защитным покры­тием из кровельного железа.

Электропрогрев происходит в течение короткого промежутка времени и поэтому требует значительных электрических мощностей. Как показывает практика, для электропрогрева 1 м³ бетонной смеси на 60°С (например с 10 до 70°С) в зависимости от продолжительности разогрева необходимы мощности (см. табл. 1).

Таблица 1

Мощности в зависимости от продолжительности разогрева

Время разогрева, мин	30	20	15	10	5
Мощность, кВт	120	180	240	360	720

Электропрогрев бетонной смеси желательно осуществлять по возможности в короткие сроке, поскольку это обеспечивает вы­сокие темпы бетонных работ. Как видно на таблицы повышение скорости разогрева требует увеличения мощностей, что не всегда возможно на строительной площадке. Однако увеличение продол­жительности разогрева тоже не желательно, поскольку прихо­дится считаться с теплопотерями и снижением пластичности бе­тонной смеси. Учитывая это и базируясь на имеющемся производст­венном опыте, время электропрогрева бетонной смеси по верхнему пределу должно составлять не более 15 минут.

Не менее важно установить и нижний предел времени электро­прогрева бетонной смеси. Минимальное время, потребное на эту операцию, диктуется в основном двумя соображениями - внутрен­ним теплообменом и потребностью в электрических мощностях.

Исходя из этих условий, минимальное время подъема темпера­туры бетонной смеси с плотным заполнителем крупностью не более 40 мм должно быть не менее 5 минут.

Температура электропрогрева бетонной смеси зависит от ти­па цемента, на котором она приготовлена и сроков его схватыва­ния в горячем состоянии. Обычно для смесей на портландцементе в построечных условиях она составляет порядка 70°С, на шлакопортландцементах и им подобных - 80°С. Контроль за температу­рой электропрогрева желательно осуществлять дистанционно с поста управления с помощью термодатчиков. Однако на произ­водстве обычно это делают с помощью обычных термометров или по времени разогрева. Опытные лаборанты по характеру парения довольно точно определяют температуру бетонной смеси при ра­зогреве.

Транспортирование, укладка и виброуплотнение бетонной смеси.

Разогретую смесь сразу же по отключении тока следует укла­дывать в опалубку. Из-за быстрой потери пластических свойств в период с момента окончания нагрева до укладки не должен пре­вышать 10 минут. Поскольку на стройках температура разогрева смеси не превышает 60-70°С, то она в течение 10-15 мин облада­ет достаточной для укладки и уплотнения подвижностью и увеличения воды при приготовление смеси не требуется. Однако в ряде случаев при использована цементов с повышенным содержанием СА расход воды, без ущерба для качестве бетона, может быть увеличен на 5%, поскольку при разогреве, транспорти­ровании и укладке эта вода теряется при испарении.

Перед укладкой бетонной смеси очень важно полностью очист­ить от снеге и льда опалубку, арматуру и закладные детали. К сожалению, иногда полагают, что при укладке горячей смеси снег и лед быстро растают и нет надобности в специальном их удалении. Это заблуждение может привести к неприятным по­следствиям.

При таянии снега от горячей смеси может заметно возрасти водоцементное отношение, что отрицательно влияет на свойства бетона, в особенности, если к конструкции предъявляются повы­шенные требования в отношении водонепроницаемости.

Смесь, разогретую в автосамосвалах, желательно укладывать непосредственно в опалубку. К сожалению, это не всегда возмож­но из-за трудности подъездов к бетонируемой конструкции. Поэ­тому часто разогретую смесь на автосамосвалов выгружают в бун­кера, а затем немедленно укладывают её в опалубку. Эта операция весьма нежелательная и её следует избегать. Если же избежать перегрузки невозможно, то целесообразно использовать бункера большого объема и выгружать в них смесь из машины в один при­ем.

При больших объемах работ разогретую смесь подают в конст­рукцию с помощью бетононасоса, в бункер которого она выгружает­ся непосредственно из автосамосвала. Бетоноводы обязательно утепляют минеральным войлоком толщиной 5-7 см с защитным слоем из полиэтиленовой пленки или жести. Бетонную смесь готовят бо­лее высокой подвижности, необходимой для свободного ее прохож­дения по бетоноводу. В этом случае очень четко должна быть ор­ганизована перестановка трубопроводов по мере передвижения фронта бетонирования и промывка их сразу же по окончании уклад­ки бетона или при вынужденных перерывах.

Выдерживание бетона до достижения требуемой прочности

После уплотненна бетон сразу же укрывают пароизоляци­онным материалом (рубероид, полиэтиленовая пленка и др.), по которому устраивают теплоизоляцию для предохранения неопалубленной поверхности бетона от преждевременного остывания.

При выдерживании бетона, прошедшего предварительный разогрев, важно обеспечить во всех частях конструкции тре­буемую, к моменту полного остывания, прочность. В сильные морозы бетон на контакте с опалубкой и особенно в углах остывает довольно быстро и возникает опасность подмерза­ния. Поэтому опалубку в таких случаях следует утеплять. Как показывает опыт, даже выдерживание бетона в металличес­кое опалубке фундаментов промышленных зданий с модулем поверхности, равным 6, при морозе -30°С, с укрытием конст­рукции одним слоем брезента, обеспечивает надлежащие тем­пературные условия твердения бетона и предохраняет его от лишних влагопотерь.

4. Форсированный разогрев бетонной смеси в форме.

Форсированный электроразогрев бетона в форме с после­дующим уплотнением выгодно отличается от предварительного электроразогрева, так как исключаются потери тепла при перегрузках и укладке смеси, а также отпадает необходимость в быстрой укладке смеси в форму. Этот метод термообработки относится к наиболее эффективным по скорости твердения бетона и экономичным по расходу электроэнергии, поскольку разогрев можно осуществлять практически до любой (до 100°С) температуры, что значительно интенсифицирует процессы взаимодействия вода с цементом.

Однако электроразогрев бетонной смеси в форме с повтор­ным уплотнением имеет и свои недостатки - невозможность использования в армированных каркасами конструкциях и сложность прогрева бетона этим методом в массивных конст­рукциях.

5. Достоинства метода ПРЕС

Преимущества этого метода очевидны, ибо при его приме­нении представляется возможным:

- избежать больших тепловых потерь при транспортировании, перегруз­ках и хранении бетонной смеси, поскольку ее можно вы­давать с бетонного завода с температуре 10 - 15°С в любые морозы, остывание же смеси с невысокой началь­ной температурой до 0°С идет значительно медленнее, чем с высокой из-за меньших температурных перепадов;

- существенно сократить расхода топлива на нагрев за­полнителей и не прибегать к специальным мерам защи­ты смеси от охлаждения при перевозках (кроме укрытия открытой поверхности от попадания снега и дождя);

- облегчить транспортирование бетонной смеси с завода на объект и осуществлять его в обычной неутепленной таре, в том числе в автосамосвалах;

- уменьшить теплопотери при быстром электроразогреве смеси в бункере и к минимуму свести затраты электро­энергии на разогрев;

- значительно расширить границы применения метода тер­моса для выдерживания бетона при возведении монолитных конструкций на морозе.

Кроме того, выделение экзотермического тепла происходит быстрее при повышенных температурах, ядро конструкция име­ет более высокую температуру в начальной период, что исключает появление трещин в наружных слоях.

6. Эффективность метода.

Затраты электроэнергии не превышают 40-50 кВт/ч на 1 м³ бетона. Даже при температурах наружного воздуха нижа -30°С, бетонную смесь можно выпускать из смесителя с температурой до 15°С.

По данным ряда производственных организаций, экономия от применение предварительного электроразогрева по срав­нению с электропрогревом оставляет 2-5 руб. на 1 м³ батона. Внедрение НИИ ЖБом предварительного электроразогрева бето­на на объектах комбината Печоршахтострой позволило снизить дополнительные затраты на зимнее бетонирование более чем на 6 руб./м³.

Метод горячего термоса экономичнее электропрогрева в основном за счет исключения дежурных, коммутационных про­водов и электродов, а также большой оборачиваемости опалубки. Следует также учитывать, что качество бетонных конструкций, выполненных методом горячего термоса, при прочих равных условиях будет выше, чем в конструкциях, выдержанных с электропрогревом стержневыми электродами.

7. Недостатки метода.

Однако предварительный электроразогрев имеет и ряд не­достатков: ограничение сферы применения только для мас­сивных или средней массивности конструкций; непроизводи­тельные потери тепла разогретой смеси при укладке. Неудобст­вом является также необходимость быстрой укладки бетонной смеси после разогрева в конструкцию и её уплотнения во из­бежание потерь его пластических свойств. Если учесть, что время между окончанием разогрева смеси и её укладкой не должно быть более 10-15 мин, то производство работ должно быть организовано очень четко и оперативно.

8. Техника безопасности

Техника безопасности требует, чтобы электроразогрев производился только на специально предназначенных для этой цели площадках, огражденных со всех сторон деревянным или сетчатым ограждением высотой не менее 1,7 м.

На ограждении площадки должны быть установлены красные сигнальные лампа, загорающиеся при подаче напряжения на пластины-электроды, и вывешены "Правила» оказания первой помощи при поражении электрическим током" и предупредитель­ные надписи:"0пасно!","Ток включен!". На площадке должен находиться только дежурный электромонтер, который выполня­ет оперативные включения и отключения на щите управления, а для того, чтобы посторонние лица в период электроразогре­ва не зашли на отгороженные участок, на воротах и калитке устанавливают конечные выключатели для электрической бло­кировки, которые при открывании ворот или калитки разры­вают электрическую цепь и обесточивают электроды бадьи.

Измерение температуры бетонной смеси в процессе электроразогрева техническими термометрами допускается только при выключенном напряжении.

Все лица, обслуживающие установки для электроразогрева бетонной смеси и контролирующие эти работы, должны пройти обучение безопасным методам работы под руководством опыт­ного инструктора, усвоить практические приемы освобождения от действия электротока и правила подачи первой помощи пострадавшим, способы производства искусственного дыхания и тушения пожара в электроустановках; работающих вблизи пло­щадки для эдектроразогрева предупреждают об опасности пора­жения током и тщательно инструктируют.

В период электроразогрева бетонной смеси площадка, на которой производятся работы, должна находиться под контро­лем и наблюдением лица, имеющего квалификационную группу не ниже 5.

Работников, осуществляющих электроразогрев, обеспечивают диэлектрическими перчатками, сапогами или галошами, испы­танными на пробой. Ручки рабочего инструмента защищают изолирующим материалом. Все металлические токоведущие части обо­рудования надежно зануляют, путем присоединения к ним нуле­вого провода питающей сети. Корпус бадьи дополнительно заземляют проводом, идущим к защитному заземлению с сопротив­лением не более 4 Ом.

Перед каждым включением пластин-электродов под напряже­ние мастер визуально проверяет изоляцию кабеля и проводов, надежность и прочность контакта и заземления и результаты проверки один раз в смену записывает в специальный журнал. Нe реже одного раза в месяц изоляцию установки проверяют мегаметром на 1000 В. Присоединение пластин-электродов к питающей сети и отсоединение их, а также присоединение к бадье провода от защитного заземления производится лицом, обученным непосредственно на рабочем месте методам ведения работ и изучившим правила техники безопасности.

После электроразогрева бетонной смеси до заданной темпе­ратуры напряжение с пластин-электродов снимают путем отклю­чение блока "предохранитель-выключатель" на щите управления. Кабели от контактов пластин-электродов отсоединяет элект­рик в диэлектрических перчатках и галошах при снятом напряжении.

При обнаружении неисправностей (механическое поврежде­ние изоляции, обрыв провода и др.) электроразогрев должен быть немедленно прекращен до их устранения; при перерывах в работе и ремонте напряжение полностью снимается со щита управления на КТП. Бадьи (буккера) для предварительного электроразогрева бетонной смеси и формы при электродном прогреве бетона сборных изделий должны быть надежно изоли­рованы от грунта, например, двойным слоем древесины с прок­ладкой резины или двух слоев рулонного материала (толь, ру­бероид и т.п.).

При форсированном электроразогреве бетона и импульсном электродном прогреве необходимо обращать особое внимание на электроизоляцию элементов формы или опалубки, выполняющих роль электродов.

Металлические нетоковедущие части трансформаторов, корпу­са электронагревательньх устройств, кожухи рубильников долж­ны быть присоединены к нулевому проводу питающей сети или заземлены.

На участке, где производится электротермообработка бетона, должна быть вывешены "Правила оказания первой помощи при поражении током", а также номера телефонов и адреса для вызова скорой помощи.

Для тушения пожара следует иметь наготове огнетушители, ящики с песком и лопаты.

Не допускается заливать водой очаг пожара до отключе­ния напряжения на участке электротермообработки.

На участке электротермоооработки должны быть вывешены телефоны и адреса для вызова пожарных команд.

Литература к лекции № 10.

1. Бессер Я.Р. Методы зимнего бетонирования. М.1976. с.21-50.

2. Крылов Б.А. Методы производства бетонных работ с применением прогрева и обогрева конструкций. РИЛЕМ. Второй международный симпозиум по зимнему бетонированию. М.1978. с.108-115.

3. Арбеньев А.С. Бетонирование в зимних условиях с электроподогревом бетонной смеси. М.1963. с.38.

4. Предварительный электроразогрев бетонной смеси при бе­тонировании в зимних условиях. ЦНИИ ОМТП. М.1974. с.23.

5. Арбеньев А.С. Зимнее бетонирование с электроразогревом смеси. М.1970. с.102.

6. Евдокимов Н.И., Мацкевич А.Ф., Сытник В.С. Технология монолитного бетона и железобетона. М.1980.

7. НИИ ЖБ. Руководство по электротермообработке бетона. М.1974. с.119-143.

Дата добавления: 2015-07-11