Технологія прогрівання бетону
Загальна інформація
У процесі здійснення будівельних та ремонтних робіт за умов низьких температур для прискорення затвердіння бетонного розчину слід використовувати прогрівання бетону. Він може бути здійснений з використанням різного обладнання: матів, щитів, що гріють, електродів, які виконані з арматурної сталі, спеціальних електродів для стін, перекриттів.
Потрібно мати спеціальні навички, щоб виробляти процедуру прогрівання бетону.
Для того щоб застосовувати метод бетонного прогріву, людина повинна мати спеціальні навички.У разі якщо буде виконано неправильне встановлення гріючого обладнання, є шанс того, що відбуватиметься пересушування розчину в зонах застосування електродів. У процесі використання подібної методики слід враховувати, що міцність бетону в результаті нагрівання не перевищить 50% від Rзд Бо при висиханні матеріалу будівельний струм, а разом з ним і прогрів бетону, припиняється.
Застосування електропрогріву з економічної точки зору виправдане практично в будь-яких умовах навіть незважаючи на те, що є досить висока вартість щитів для прогрівання бетону та підвищення витрат арматурної сталі.
Бетон набирає міцність за 28 днів.
Основне значення при розрахунку термінів твердіння матиме марка бетону. Це характеристика, що визначає міцність розчину на стиск. Вона вимірюється у кілограмах на сантиметри.
Значення міцності, заявлене маркою, бетон може досягти за 28 днів за нормальних умов. Якщо підвищити температуру матеріалу, цей термін здатний істотно скоротитися. Якщо бетонний розчин замерзне, процес твердіння зупиниться, відновлюючись лише після відтавання. В разіЯкщо розчин з бетону до моменту критичного зниження температури не встигне набрати 70% міцності, відповідність його марки вважається втраченою.
Контактний спосіб
У процесі проведення ремонтних та будівельних робіт найчастіше застосовується контактний спосіб електропрогрівання. У цьому випадку тепло передаватиметься бетонному розчину з поверхні проводів, що нагріваються в момент передачі електричного струму до 80 °C. Застосування такого методу можливе завдяки хорошому рівню теплопровідності бетону.
Схема контактного методу електропрогрівання для прогрівання бетону.
Для прогрівання бетонного розчину та досягнення ним необхідних показників потужності найоптимальніше буде використовувати кабелі зі сталевою житловою, які допускають навантаження від 80 ватів на 1 м. Витрати електроенергії на обігрів залежатимуть від співвідношення площі поверхні, що випромінює тепло, та обсягу матеріалу, що прогрівається. Крім того, значення матиме і температура навколишнього середовища, рівень захисту повністю всієї конструкції від охолодження та швидкості розігріву бетону.
Для контактного прогріву знадобиться низька напруга при високій силі струму. Для виконання такої умови краще використовувати спеціальні підстанції, наприклад такі, як ТМОБ-63 або КТПТО-80. Необхідно враховувати, що настановна потужність такого обладнання багато в чому визначатиметься напругою під час нагрівання.
Кількість підстанцій, які будуть необхідні на об'єкті проведення робіт, визначатиметься добовою нормою для обсягів укладання будівельного матеріалу та потужністю, яка необхідна для його прогрівання. Обладнання, яке знадобиться для того, щоб було виконано прогрівання бетону, має бути встановлене на кожній захватці.
Час, який знадобиться для того, щоб був виконаний прогрів бетону до досягнення заявленої ним міцності, визначається на основі результатів постійних вимірів температур розчину та сили струму у всіх елементах, що гріють. Для того щоб прогрівання бетону було успішно здійснено, знадобиться з точністю дотримуватися технології.
Підготовка до прогріву
Прогрівання бетону здійснюється лише після повністю завершеного укладання бетонного розчину.
Підготовка до процедури може починатися виключно після того, як будуть укладені закладні деталі та арматура, а також проведене електрозварювання арматури. Далі слід монтувати готові елементи, що гріють. Важливо уникнути при цьому натягу проводів, що обігрівають, на каркаси арматури. Найкраще прокласти між ними. Якщо арматура не застосовується в конструкції, слід використовувати готові інвентарні шаблони. Після виконання процесу монтажу дроти повинні бути обов'язково оточені бетонним розчином таким чином, щоб вони не торкалися дерев'яних деталей конструкції або опалубки.
Процес проведення гріючих елементів можливий виключно після перевірки мегомметром. Навантаження фаз низької сторони підстанції обов'язково має бути рівномірним. Висновки обігрівальних проводів повинні мати переріз, збільшений у 2-3 рази. Якщо останню умову не можна виконати, рекомендується підключати відрізки алюмінієвих проводів з ізоляцією місця приєднання до трубки з пластмаси.
Схема прогрівання бетону.
Прогрів бетону повинен виконуватися не раніше, ніж буде завершено повністю укладання будівельного розчину. Всі елементи, що гріють, повинні бути розміщені з виконанням усіх вимог техніки безпеки. У конструкціях, що прогріваються, обов'язково повиннібути виготовлені отвори, які необхідні для того, щоб виконувати вимірювання температури. Пускова сила струму в елементах, що гріються, повинна замірятися в процесі включення і 1 раз на годину протягом перших трьох годин нагрівання.
Якщо показники будуть нормальними, температура згодом повинна замірятися 1 раз на зміну. Бетонний розчин в результаті електропрогріву має набрати не менше 50% міцності, яка була заявлена. Практично у всіх випадках відповідність останньої вимоги визначатиметься шляхом випробування контрольних зразків.
Про кваліфікацію персоналу
Процес прогрівання бетону, електромонтаж та інші роботи, пов'язані з електрикою, виконуються електромонтером.
Контроль за дотриманням техніки безпеки обов'язково повинен здійснюватися ІТП, який має як мінімум 4 кваліфікаційну групу з електробезпеки. Організація електрообігріву повинна відповідати всім вимогам, які містяться в СНиП 111-4-80/гл.11 та ГОСТ12. 1.013-78/ "Бетонні та залізобетонні роботи та електробезпека".
Персонал інших спеціалізацій, який виконує свою роботу на посту електрообігріву або в безпосередній близькості від нього, повинен обов'язково пройти інструктаж за всіма правилами електробезпеки. Пост електрообігріву повинен огороджуватися відповідно до ГОСТ 23407-78. Крім того, він повинен бути обладнаний світловою сигналізацією та добре освітлений.
Процес підключення обладнання повинен здійснюватися виключно при вимкненому електричному струмі.
Дуже важливо унеможливити будь-яку ймовірність появи сторонніх осіб на посаді в період роботи обладнання. Виконання цих вимог може дозволити уникнути травматизму в процесі проведення робіт, якінеобхідні прогрівання бетону.
Вплив заморожування
Бетонні роботи в зимовий час виконуються за температури від 0 до +5 градусів.
Під час проведення бетонних робіт зимові умови не визначаються календарним часом. Вважається, що наступають вони тоді, коли середня температура за добу опускається до +5 °C, причому протягом доби має відбуватись зниження температури не більше ніж до 0 °C. Якщо температура стала негативною, вода, яка не вступила в реакцію з цементом, перетвориться на лід, який як тверда речовина не братиме участі в хімічних процесах. Наслідком такого перетворення стане припинення процесу гідратації цементу, який відповідає за твердіння.
Разом з цим у розчині виникатимуть сили внутрішнього тиску, пов'язані зі збільшенням води в об'ємі при замерзанні орієнтовно на 9%. Якщо бетонна структура ще не зміцніє, вона не буде здатна чинити опір подібним силам, внаслідок чого зруйнується. У процесі подальшого розморожування лід здатний знову перетворитися на воду, що сприятиме відновленню процесу гідратації. Проте зруйновані зв'язки у структурі бетону остаточно не відновлюються.
У процесі замерзання відбуватиметься віджимання цементного молочка від арматурної поверхні. Все це здатне значно знизити міцність майбутніх конструкцій, зчеплення арматури та бетону, зменшити густину будівельного розчину, отже, довговічність будови.
Умови бетонування
Температурний режим відіграє велику роль у міцності бетону.
Якщо до моменту замерзання будівельний розчин набуде певної міцності, то процеси, які були описані вище, не діятимуть на нього. Цей поріг залежитьвід марки. Для залізобетону та бетону з ненапружуваною арматурою до марки В15 він складе 50% проектної міцності, для марок В15 та В22,5 – 50%, марок В30 та В40 – 30%. Якщо в конструкції є заздалегідь напружувана арматура, критична міцність для всіх марок бетонів дорівнюватиме 70%. Для спеціальних конструкцій, які працюватимуть у особливих умовах, подібний поріг визначається як 100% проектної міцності.
Велике значення для набору міцності має температурний режим, в якому витримують під час твердіння будівельний розчин. При підвищенні температури прискоряться процеси взаємодії цементу та води, при зниженні – сповільняться. У зв'язку з цим при влаштуванні монолітних бетонних конструкцій в зимовий період часу слід створити і підтримувати всі певні влажностно-температурные умови, які дозволяють конструкції набирати необхідну міцність у найкоротші терміни при найменших трудо- і енерговитратах.
Метод "термосу"
Схема бетонування за допомогою методу термоса.
Даний метод полягає в тому, що бетонну суміш, яка має температуру 15-30 градусів, слід укласти в утеплену опалубку. Конструкція набере задану міцність за допомогою екзотермічного виділення цементу на момент остигання до 0 градусів і початкового тепла бетонної суміші. Кількість екзотермічного тепла, що виділяється при реакції води та цементу, залежатиме від виду цементу, що застосовується.
При застосуванні такого методу для виготовлення суміші бетону рекомендується використовувати швидкотвердіючі та високоекзотермічні портландцементи.
Одним із різновидів даного методу є термос з добавками (хлористий кальцій, вуглекислий калій та ін.), які прискорюють процествердіння.