Российская Академия Архитектуры и Строительных Наук
(РААСН)Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический
институт бетона и железобетона
(НИИЖБ)РУКОВОДСТВОПО ПРОГРЕВУ БЕТОНА
В МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЯХПод редакцией:	Б. А. КрыловаС.А. АмбарцумянаА.И. ЗвездоваМосква, 2005 г.
ОГЛАВЛЕНИЕСтр.Предисловие		4Введение		5Глава 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ		7§ 1.1 Тепловая обработка и ее назначение для интенсификации тверде¬
ния бетона		7§ 1.2 Критерии определения эффективности прогрева бетона		7§1.3 Материалы для бетона		8§1.4 Ускорение твердения бетона методами электротермообработки		9§1.5 Режимы прогрева бетона		13§ 1.6 Расчет основных параметров прогрева бетона		15§ 1.7 Влияние режимов прогрева на формирование структуры бетона ....	20§1.8 Методы тепловой обработки бетона в монолитных конструкциях ...	24Глава 2. ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА		29§2.1 Общие положения		29§ 2.2 Удельное электрическое сопротивление бетона		33§ 2.3 Электроды		36§ 2.4 Параметры электропрогрева бетона		40§ 2.5 Пример расчета параметров электропрогрева бетона		46§ 2.6 Электропрогрев бетонов с противоморозными добавками		50§ 2.7 Производство работ при электропрогреве бетона		53§2.8 Техника безопасности при электропрогреве бетона		56Глава 3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВ БЕТОННЫХСМЕСЕЙ		58§ 3.1 Сущность,метода и область применения		58§ 3.2 Технология производства работ		59§ 3.3 Расчет бункера для порционного электроразогрева бетонной смеси	63§ 3.4 Особенности применения в построечных условиях		66§ 3.5 Установки непрерывного действия		68§ 3.6 Принципы конструирования установок для термовиброобработкибетонной смеси		69§ 3.7 Расчет параметров установки ТВОБС		71§ 3.8 Учет недогрева крупного заполнителя		77§ 3.9 Особенности бетонирования конструкций разогретыми смесями ипоследующего выдерживания бетона		78§ 3.10 Бетонирование конструкций с использованием термовиброобрабо¬
танных смесей		84§3.11 Особенности расчета режима выдерживания бетона из термовиб¬
рообработанных смесей		85§ 3.12 Техника безопасности при предварительном электроразогревебетонной смеси		89
Глава 4. ФОРСИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВ БЕТОНА ВКОНСТРУКЦИЯХ		91§ 4.1 Сущность метода		91§ 4.2 Укладка бетонной смеси и форсированный ее электроразогрев		94§ 4.3 Выдерживание бетона в конструкциях и контроль за температур¬
ным режимом твердения		95§ 4.4 Расчет конструктивных параметров и режимов эксплуатации обо¬
рудования 		96§ 4.5 Назначение температуры разогрева бетона и необходимой тепло¬
изоляции 		99§ 4.6 Техника безопасности при форсированном электроразогревебетона в конструкциях		*01Глава 5. ПРОГРЕВ БЕТОНА ГРЕЮЩИМИ ИЗОЛИРОВАННЫМИПРОВОДАМИ		103§ 5.1 Сущность метода и область применения		103§5.2 Технология производства работ		104§ 5.3 Расчет потребной тепловой мощности		110§ 5.4 Прогрев бетона с использованием полимерного греющего провода..	114
§ 5.5 Контроль качества при прогреве бетона греющими изолирован¬
ными проводами		119§ 5.6 Техника безопасности при прогреве бетона греющими проводами..	120
§ 5.7 Пример расчета и схема установки греющих проводов в монолит¬
ных конструкциях		121Глава 6. ОБОГРЕВ БЕТОНА В ГРЕЮЩЕЙ ОПАЛУБКЕ		123§6.1 Сущность метода и область применения		123§ 6.2 Конструкции греющих опалубок		123§ 6.3 Расчет энергетических параметров нагрева		127§ 6.4 Определение коэффициента теплопередачи		134§ 6.5 Выбор шага линейных электронагревателей		136§ 6.6 Конструкции греющей опалубки с электронагревателями		139§ 6.7 Греющие опалубки с нагревателями из углеродистых и графитовыхтканей		143§ 6.8 Опалубка с токопроводящим греющим покрытием		154§ 6.9 Конструкции инвентарных греющих гибких покрытий		158§ 6.10 Гибкие греющие устройства из греющего провода с полимернойжилой		162§6.11 Монтаж и электроподключение нагревательных элементов вгреющих опалубках и в гибких греющих устройствах		163§ 6.12 Технология обогрева бетона в греющей опалубке и при примене¬
нии греющих матов		169§6.13 Обогрев бетона при возведении специальных монолитных конст¬
рукций в скользящей опалубке		172§ 6.14 Производство работ по прогреву бетона в греющей опалубке		1767
Глава 7. ВОЗДУШНЫЙ КОНВЕКТИВНЫЙ ПРОГРЕВ МОНОЛИТНЫХТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ	 180§7.1 Сущность метода и разновидности конвективного прогрева		180§7.2 Генераторы для конвективного прогрева конструкций		182§7.3 Производство работ и определение параметров прогрева		184§ 7.4 Пример расчета технологических параметров конвективногопрогрева	 187§ 7.5 Техника безопасности при конвективном прогреве		^Глава 8. ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ (ИНДУКЦИОННЫЙ
ПРОГРЕВ)	 191§8.1 Сущность метода и область применения		191§ 8.2 Технология производства работ при прогреве бетона в электро¬
магнитном поле		191§ 8.3 Порядок выполнения работ по индукционному нагреву монолит¬
ных конструкций		199§ 8.4 Контроль температурного режима и набора прочности бетона		201§8.5 Техника безопасности		202§ 8.6 Примеры расчета тепловой обработки бетона индукционнымметодом				202Глава 9. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЗА ПРОИЗВОДСТВОМБЕТОННЫХ РАБОТ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ	 207Глава 10 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ И ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА
ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ	 212ПРИЛОЖЕНИЯ	 2161.	Ориентировочные величины потребной и выделяемой электриче¬
ской мощности при электропрогреве бетона	 2172.	Методика определения удельного электрического сопротивления
бетона в строительной лаборатории	 2233.	Расчет темпа и продолжительности остывания поверхностногослоя конструкции	 2274.	Определение температуры и продолжительности остывания конст¬
рукций 	 2305.	Пример расчета режимов термовиброобработки бетонной смеси и
выдерживания бетона	 2496.	Предварительный электроразогрев бетонной смеси в автобетоно¬
смесителях 	 2577.	Предварительный пароразогрев бетонных смесей в автобетоносме¬
сителях 	 262БИБЛИОГРАФИЯ	 270
ПредисловиеВ современном отечественном строительстве интенсификация твердения
бетона базируется в основном на применении теплого воздействия, преимуще¬
ственным источником которого является электрическая энергия. Использова¬
ние этого теплоносителя позволяет легко и удобно управлять процессом про¬
грева и со временем автоматизировать его, решать экологические проблемы -
при электротермообработке бетона нет шума и никаких вредных для здоровья
человека и окружающей среды выделений.На протяжении нескольких десятилетий, начиная с 40-х годов 20-го сто¬
летия, электротермообработка прекрасно себя зарекомендовала и получила
всеобщее признание производственных организаций. Эта группа методов ин¬
тенсификации твердения бетона, наряду с другими методами продолжает раз¬
виваться и совершенствоваться.В настоящем "Руководстве" излагаются рекомендуемые для применения в
строительстве различные методы термообработки бетона с указанием рацио¬
нальной области применения каждого, технические характеристики, особенно¬
сти расчета и другие необходимые данные.В основу "Руководства" положены результаты исследований многих спе¬
циалистов научно-исследовательских организаций нашей страны во главе с
НИИЖБом, материалы ранее разработанных инструктивных документов, а
также накопленный опыт отечественного и зарубежного строительства.
"Руководство" предназначено для инженерного персонала строительных, про¬
изводственных, проектных и научно-исследовательских организаций, а также
построечных лабораторий.Финансовую поддержку разработки «Руководства» осуществляли
НИИЖБ, РААСН и большой вклад в это внес УМИС Главмосстроя.Настоящее "Руководство" разработано специалистами различных научно-
исследовательских, учебных и производственных организаций Москвы, Санкт-
Петербурга, Владимира, Челябинска и Минска под руководством академика
РААСН, д.т.н., профессора Б.А. Крылова. В работе принимали участие:д.т.н. С.А.Амбарцумян; д.т.н., проф. А.С.Арбеньев; чл.-кор. РААСН,
д.т.н., проф. А.А.Афанасьев; к.т.н. Л.Н.Беккер; к.т.н. Б.Г.Веснин; к.т.н., с.н.с.B.Я.Гендин;	чл.-кор. РААСН, д.т.н., проф. С.Г.Головнев; инж., с.н.с.C.Г.Зимин;	д.т.н., проф. А.И.Звездов; д.т.н., проф. Л.М.Колчеданцев; к.т.н.,
проф. В.Д.Копылов; д.т.н., проф. Б.М.Красновский; д.т.н., гл.н.с. С.Б.Крылов;
д.т.н., проф. В.П.Лысов; к.т.н. А.С.Мартиросян; к.т.н., гл.н.с. А.И.Сагайдак;
д.т.н., проф. А.Р.Соловьянчик; к.т.н., с.н.с. С.М.Трембицкий; к.т.н., с.н.с.
С.А.Шифрин.Общая редакция "Руководства" осуществлена Б.А.Крыловым,
С.А. Амбарцумяном и А.И. Звездовым.4
ВведениеСовременное строительство значительный крен делает на возведении зда¬
ний и сооружений из монолитного железобетона. Этому несколько причин.Во-первых, сооружения из монолитного железобетона более устойчивы
при сейсмических и других динамических воздействиях.Во-вторых, поскольку бетон обладает прекрасными пластическими свой¬
ствами, то из него можно формовать конструкции любой формы, что придаёт
зданию или сооружению индивидуальный облик. Это открывает огромные
возможности для архитекторов.В-третьих, монолитный железобетон имеет ряд преимуществ по сравне¬
нию со сборными железобетонными конструкциями, что в условиях рынка
весьма важно. Так при монолитном строительстве на 40-45% уменьшаются за¬
траты на создание производственной базы, на 7-20% снижается расход металла,
до 40% уменьшается расход бетона.Разумеется, это не значит, что надо полностью переходить на монолитное
строительство - это было бы большим заблуждением.Сборный и монолитный железобетон должны применяться только в той
сфере строительства, где они наиболее выгодны. В зарубежной практике сбор¬
ный железобетон широко используется и его доля составляет в среднем от 20
до 40% от общего объема строительств. Не должны и мы закрывать дорогу
сборному железобетону и не переставать заниматься его совершенствованием
и развитием в нашем отечестве.Развитие монолитного строительства выявило ряд трудностей, которые
вызваны спецификой климатических условий и отсутствием большого опыта
по применению современных технологий. Естественно, это приводит и к низ¬
кому качеству возводимых объектов и даже к авариям, а также к повышенным
затратам средств и труда. Достаточно напомнить, что на сегодня в нашем мо¬
нолитном строительстве трудозатраты в 1,5-2,5 раза выше по сравнению с ана¬
логичными работами в передовых строительных фирмах наиболее технически
развитых стран.В общем комплексе бетонных работ около 60% приходится на ручной
труд практически на всех технологических переделах. Естественно, с внедре¬
нием новых технологий, повышением механизации, приобретением должного
опыта, разного рода приспособлений и инструментов ситуация будет меняться
в лучшую сторону и это наглядно можно видеть на деятельности передовых
производственных организаций Москвы, Санкт-Петербурга и др.Однако, в монолитном строительстве есть один технологический передел -
твердение бетона, который в значительной степени влияет на сроки производ¬
ства не только бетонных работ, но и вообще на сроки возведения зданий и ин¬
женерных сооружений.Поскольку в современном строительстве сроки возведения объектов име¬
ют первостепенное значение, то без интенсификации твердения бетона обой¬
тись невозможно. Для нашей страны это особенно важно, поскольку холодное
время года в разных районах составляет от 3 до 10 месяцев; при низких же по¬
ложительных температурах бетон твердеет крайне медленно, а при преждевре¬
менном его замораживании качество и долговечность возводимых конструкций
резко падают.Именно поэтому в отечественной и зарубежной практике прибегают к
применению различных методов ускорения твердения бетона до достижения
им требуемых структурных характеристик. Наиболее действенным из них яв¬
ляется термообработка бетона. Существенно, что ускорить твердение бетона
становится весьма важным не только при возведении объектов в холодное вре¬
мя года, но и в летний период.В современной технологии монолитного строительства применяются раз¬
ные методы термообработки бетона, но только хорошее знание возможностей
каждого метода позволяет грамотно и экономично выбирать наилучший для
конкретных температурных условий среды, видов возводимых конструкций,
возможностей производственной организации и др. факторов. Необходимо
помнить, что универсальных методов нет и каждый метод может дать наилуч¬
ший эффект только при разумном его применении.В настоящем "Руководстве" излагаются рекомендуемые для использова¬
ния в строительстве различные методы термообработки бетона с указанием ра¬
циональной области применения каждого, технические характеристики, осо¬
бенности расчета и другие необходимые данные.В основу "Руководства" положены результаты исследований научно-
исследовательских организаций нашей страны во главе с НИИЖБом, а также
накопленный опыт отечественного и зарубежного строительства.
"Руководство" предназначено для инженерного персонала строительных орга¬
низаций, построечных лабораторий, проектных и научно-исследовательских
организаций.
Глава 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ§ 1-1. Тепловая обработка и ее назначение для интенсификации
твердения бетона.Тепловая обработка является наиболее эффективным способом ускоре¬
ния твердения бетона. Именно это качество явилось причиной ее широкого
применения на заводах при производстве сборных бетонных и железобетонных
изделий и на строительных площадках при возведении зданий и сооружений из
монолитного железобетона.Сущность воздействия температурного фактора на твердение бетона за¬
ключается в изменении химической активности воды. С повышением темпера¬
туры она возрастает вследствие распада крупных ассоциатов из молекул воды
на более мелкие. К тому же они становятся подвижнее и их взаимодействие с
частицами цемента становятся интенсивнее, процесс гидратации вяжущего ус¬
коряется. Это приводит к появлению новообразований, формирующих цемент¬
ный камень и связывающих все компоненты в единый монолитный конгломе¬
рат - бетон.При тепловой обработке твердение бетона настолько интенсифицирует¬
ся, что представляется возможным обеспечить достижение проектной прочно¬
сти примерно в 20-30 раз быстрее, чем при температуре 20°С. При температу¬
рах 80-90 С даже вводимые в цемент или в бетонную смесь добавки шлака
проявляют химическую активность и в определенной степени приобретают
свойства вяжущих.Тепловая обработка бетона имеет довольно много разновидностей, отли¬
чающихся видом теплоносителя, подводом тепла, применяемыми генератора¬
ми выделения тепла.§ 1-2. Критерии определения эффективности прогрева бетона.Основными критериями эффективности прогрева бетона являются: каче¬
ство конструкции, расход энергии, сроки возведения объекта. Качество конст¬
рукции включает в себя широкое понятие - от внешнего вида до прочностных
показателей бетона и долговечности. В построечных условиях контролируются
прочностные характеристики и может проверяться морозостойкость стандарт¬
ными методами.Важным показателем является расход энергии на термообработку бетона.
С целью снижения ее до технически обоснованного уровня выбираются наибо¬
лее целесообразные методы прогрева бетона и сроки распалубки конструкций,
а также укрытия их неопалубленной поверхности паро- и теплоизоляцией. Ав¬
томатическое управление процессом прогрева в ближайшем будущем явится
наиболее эффективным способом сокращения расходования электроэнергии на
прогрев бетона.Важное значение приобретают в современном строительстве сроки воз¬
ведения объекта. Поскольку твердение бетона до достижения требуемой проч¬
ности занимает наибольшее время при производстве бетонных работ, то вполне
естественно стремление к технически разумному его сокращению. Именно по¬
этому распалубка конструкций в зависимости от их вида и сроков загрузки,7
осуществляется при прочности бетона от 50 до 80% от проектной (в соответст¬
вии с требованием СНиП). Бетон в конструкциях, распалубленный при проч¬
ности ниже проектной, в дальнейшем будет продолжать твердеть при положи¬
тельной температуре и достаточной влажности и к моменту загрузки проект¬
ную прочность обычно приобретает. В этом случае характер нарастания проч¬
ности бетона после распалубки постоянно должен контролироваться. Если воз¬
никают опасения, что ко времени сдачи конструкции в эксплуатацию бетон
проектную прочность не наберет, необходимо принять дополнительный, про¬
фев конструкции с обязательным ее увлажнением.К бетонам специальных конструкций, которые, например, во время экс¬
плуатации подвергаются постоянному замораживанию в водонасыщенном со¬
стоянии и оттаиванию, истиранию или одностороннему напору жидкости по¬
мимо прочностных показателей предъявляются и другие требования, опреде¬
ляемые для них нормативными документами (морозостойкость, коэффициент
фильтрации, водопроницаемость и др.).§ 1-3. Материалы для бетона.В качестве вяжущего для бетонов, подвергаемых электротермообработке,
могут использоваться: портландцемент, шлакопортландцемент, быстротвер-
деющий портландцемент. Применение глиноземистых цементов не желатель¬
но. Рекомендуется применять цемент с содержанием трехкальциевого силиката
(C>S) не менее 50...60%, трехкальциевого алюмината (СзА) не более 9%, ак¬
тивных кремнеземных добавок в портландцементе (трепела, шлака и др.) не
более 10%. Применение пуццоланового портландцемента допускается в случае,
когда это необходимо по условиям службы конструкции (например, в агрес¬
сивных водах). Пластифицированные и гидрофобные цементы, а также добав¬
ки пластификаторов для бетонов, подвергаемых прогреву при температурах
выше 50°С, могут использоваться только после предварительной проверки
прочности и морозостойкости бетонов после принятых режимов прогрева.Для бетонов, подвергаемых предварительному электроразогреву или
форсированному электроразогреву в опалубке с повторным уплотнением, ре¬
комендуется применять цементы с содержанием С3А не более 6%. При этом,
независимо от содержания QA в цементе следует обязательно производить
предварительную лабораторную проверку потерь подвижности бетонных сме¬
сей при достижении заданной температуры разогрева.Для улучшения электропроводности бетонных смесей и получения по¬
вышенной прочности, приобретаемой бетоном сразу после прогрева, допуска¬
ется применение химических добавок-электролитов: хлористого кальция, хло¬
ристого натрия, нитрита натрия в количествах, не превышающих 0,5% от мас¬
сы цемента.В бетоны, подвергаемые электротермообработке, допускается введение
других видов добавок (воздухо-вовлекающих, пластифицирующих) в количе¬
ствах, разрешаемых действующими документами, если они обеспечивают тре¬
буемую прочность прогретого бетона.
§ 1-4. Ускорение твердения бетона методами электротермообработки.Электротермообработка является основным методом интенсификации
твердения бетона при возведении монолитных конструкций зданий и сооруже¬
ний в зимнее время. Не менее эффективной она оказалась и в летнее время, по¬
скольку обеспечивает быстрое твердение бетона при незначительных затратах
электроэнергии. В районах с сухим и жарким климатом применение электро¬
термообработки позволяет благодаря интенсификации твердения связать зна¬
чительную часть воды затворения химически и физически и тем самым избе¬
жать трещинообразования в конструкциях при высыхании бетона в раннем
возрасте. Электротермообработка бетона объединяет группу методов, основан¬
ных на использовании тепла, получаемого от превращения электрической
энергии в тепловую. Это может происходить или непосредственно в материале,
когда электрический ток пропускается через бетон, или в различного рода
электронагревательных устройствах, от которых тепло подводится к бетону
радиационно, кондуктивно или конвективно.Разнообразие методов электротермообработки позволяет в каждом кон¬
кретном случае (в зависимости от вида конструкции, ее размеров, конфигура¬
ции, характера армирования и т.д.) выбирать наиболее эффективный из них.Выбор наиболее рационального метода электротермообработки бетона
диктуется не только особенностями прогреваемой конструкции, но и возмож¬
ностями самого метода, которые следует хорошо знать. Для этого, крайне не¬
обходима классификация методов электротермообработки, которая поможет
грамотно выбрать такой из них, который будет для конкретных условий наибо¬
лее выгоден и с технической и с экономической точек зрения.Существующие методы электротермообработки бетона можно разделить
на три большие группы, если в основу положить принцип превращения элек¬
трической энергии в тепловую: непосредственно в бетоне или бетонной смеси
(электродный прогрев), электрообогрев, индукционный прогрев.Электродный прогрев бетона осуществляется непосредственно в конст¬
рукции и относится к наиболее эффективным и экономичным видам электро¬
термообработки.При этом методе представляется возможным поднимать температуру ма¬
териала до требуемого уровня за любой промежуток времени - от нескольких
минут до нескольких часов.Электрообогрев с помощью электронагревательных устройств осуществ¬
ляется путем подачи тепла к поверхности бетона радиационно или конвектив¬
но от источников превращения электрической энергии в тепловую - нагревате¬
лей инфракрасного излучения или низкотемпературных нагревателей (сетча¬
тых, коаксиальных, ТЭНов и др.). Во внутренние слои конструкции тепло пе¬
редается путем теплопроводности. При установке нагревателей непосредст¬
венно в бетон, передача тепла осуществляется кондуктивно.Прогрев бетона в элетромагнитном поле производится путем передачи
тепла кондуктивно от разогревающихся вихревыми токами стальных элемен¬
тов опалубки, арматуры и закладных частей. Непосредственного воздействия
на бетон электромагнитное поле с применяющимися на практике параметрами
не оказывает и во внутренние слои материала тепло передается путем тепло-9
проводности. Основные методы электротермообработки бетона и области их
применения приведены в табл. 1.1.Таблица 1.1Методы электротермообработки бетоиа и рациональные области их применения.Метод
электротермообра¬
ботки бетонаКраткая характеристика
и рациональная область при¬
мененияОриентиро-
зочный рас¬
ход электро¬
энергии на
1 м3 бетона,
кВт/чПримечание1, Электродный про¬
грева)	сквознойб)	периферийныйПрогрев монолитных бетон¬
ных конструкций и мало ар¬
мированных железобетонных
конструкций путем пропуска¬
ния тока через всю толщу бе¬
тона. Применение наиболее
эффективно для ленточных
фундаментов, а также колонн,
стен и перегородок толщиной
до 50 см, стен подвалов.Прогрев периферийных зон
бетона массивных и средней
массивности бетонных и же¬
лезобетонных монолитных
конструкций. Применяется в
качестве одностороннего про¬
грева конструкций, имеющих
толщину не более 20 см и
двухстороннего прогрева при
толщине конструкции более
20 см. К таким конструкциям
относятся: ленточные фунда¬
менты, бетонные подготовки и
полы, плоские перекрытия и
доборные элементы, стены,
перегородки и т.д.80- 110
90- 120Режимы прогрева- мяг¬
кие. Скорость подъема
температуры должна
быть по возможности
мягкой 8-10°С/ч, но не
превышать 20°С/ч. В
качестве электродов
используются стержни
и струны диаметром не
менее 6 мм, пластины
или полосы шириной
не менее 20 мм, выпол¬
ненные из листовой
стали и закрепленные
на опалубке.При прогреве массив¬
ных конструкций необ¬
ходимо поддерживать
температуру в перифе¬
рийных слоях на 5-10°С
ниже или на уровне
температуры в ядре.
Режимы прогрева- мяг¬
кие. Скорость подъема
температуры - не выше
15°С/ч. В качестве
электродов применяют¬
ся полосы, ленты из
сплошного или напы¬
ленного металла, за¬
крепленные (напылен¬
ные) на опалубку или
на специальные щиты,
устанавливаемые на
неопалубленную по¬
верхность конструкции
(при прогреве бетона в
конструкциях с боль¬
шой открытой поверх¬
ностью).ю
2.Форсированный
электроразогрев:
а) предварительный
электроразогрев бе¬
тонной смесиб)форсированный
электроразогрев бе¬
тона в конструкции
с повторным уплот¬
нением3.	Электрообогрев:а)	с помощью низко¬
температурных
электронагревателейб)	с помощью грею¬
щего проводаБетонная смесь быстро разо¬
гревается вне опалубки, быст¬
ро укладывается, уплотняется
в горячем состоянии и укры¬
вается. Применяется при воз¬
ведении массивных монолит¬
ных бетонных и железобетон¬
ных конструкций.Бетонная смесь в холодном
состоянии укладывается и уп¬
лотняется в опалубке, а затем
быстро разогревается и по¬
вторно уплотняется. Применя¬
ется при возведении монолит¬
ных бетонных и мало армиро¬
ванных железобетонных кон¬
струкций, дорожных покры¬
тий.Обогрев монолитных конст¬
рукций с помощью вмонтиро¬
ванных жестких в виде пла¬
стин электронагревателей в
опалубку или гибких - в
греющие маты и одеяла. При¬
меняются практически для
всех видов конструкций.Прогрев бетона с помощью
греющего провода, заклады¬
ваемого в бетон. Применяется
для прогрева бетона в любых
конструкциях.40-8040-60100- 13080-110Для конструкций с
Мп<6 требуемая проч¬
ность достигается пу¬
тем термосного выдер¬
живания. Для конст¬
рукций с Мп>6 необхо¬
дим дополнительный
прогрев или обогрев
бетона.То же.Обогрев осуществляет¬
ся по мягким режимам.
Опалубка или маты с
вмонтированными
электронагревателями
должны иметь тепло¬
изоляцию с наружной
стороны для предупре¬
ждения больших теп-
лопотерь в окружаю¬
щую среду, В качестве
нагревателей исполь¬
зуются:A)	трубчатые ТЭНы,
трубчато-стержневые,
уголковостержневые,
коаксиальные и др.;Б) плоские - сетчатые,
пластинчатые и др.;B)	струнные - стальная
или нихромовая прово¬
лока и др.Обогрев греющим про¬
водо м, устанавл и вае-
мым в бетон прогре¬
ваемой конструкции.
Эти нагреватели имеют
температуру на контак¬
те с бетоном - не выше
80°С, а в воздушной
среде она может под-
няться до 300°С.	11
в)	с помощью высо¬
котемпературных
нагревателей ин¬
фракрасного излуче¬
ния4.	Нагрев бетона в
электромагнитном
поле (индукционный)5.	Конвективный про¬
грев с применением
электрокалориферов.Обогрев бетона осуществляет¬
ся по периферийным зонам
конструкции путем подачи
тепла непосредственно на бе¬
тон или опалубку. Применяет¬
ся при возведении монолит¬
ных конструкций различной
конфигурации и армирован¬
ных по любой схеме, а также
при сушке теплоизоляционно¬
го бетона и штукатурки.Нагрев железобетонных кон¬
струкций линейного типа с
равномерно распределенной
по сечеиию арматурой путем
устройства индуктора вокруг
элемента. Применяется при
прогреве густоармированных
монолитных конструкций, с
равномерно распределенной
по сечению арматурой, таких
как: колонны, ригели, балки,
прогоны, элементы рамных
конструкций, стволы труб и
силосов, коллекторы и опуск¬
ные колодцы, сваи и перемыч¬
ки, а также при замоноличи-
вании стыков каркасных кон¬
струкций.Применяется для обогрева бе¬
тона в перекрытиях, стенах,
перегородках (замкнутые про¬
странства).120-200МО- 150120-200Обогрев осуществлять
с обязательной защитой
неопалублеииых по¬
верхностей от потерь
влаги. Температура на
обогреваемой поверх¬
ности не должна пре¬
вышать 80-90°С. В ка¬
честве нагревателей
используются лампы,
трубчатые, спиральные,
проволочные и другие
нагреватели - с темпе¬
ратурой на поверхности
нагревателя выше
300ЬС.Режимы прогрева- мяг¬
кие. Скорость подъема
температуры - не выше
20°С/ч. Нагрев бетона
происходит от нагре¬
ваемой в электромаг¬
нитном поле арматуры
или обогрев бетона от
металлической опалуб¬
ки. Нагревание бетона
через арматуру или
обогрев его опалубкой
производить по мягким
режимам. Температура
на контакте арматуры
или опалубки с бето¬
ном не должна превы¬
шать 80°С.Режимы прогрева мяг¬
кие. Прогрев бетона
осуществляется нагре¬
тым воздухом, переме-
ш иваемым вентилято¬
рами. Нагретый воздух
может подаваться по
шлангам в местные
брезентовые тепляки
вокруг прогреваемых
конструкций.Интенсификация твердения бетона при применении методов электротер¬
мообработки является следствием повышения химической активности воды и1 о
вследствие этого ускоренного протекания физико-химических процессов при
повышении температуры (как и при других методах термообработки бетона).В этом случае образующиеся при твердении бетона фазовый состав но¬
вообразований и структура при обеспечении соответствующих температурно¬
влажностных условий идентичны таковым у бетонов, твердеющих в нормаль¬
ных условиях.Электротермообработка при оптимальных режимах прогрева, обеспечи¬
вает получение бетонов с заданными физико-механическими свойствами
(прочностью на сжатие и растяжение при изгибе, морозостойкостью, сцепле¬
нием с арматурой и др.), существенно не отличающимися от свойств бетонов,
твердевших в нормальных условиях.§ 1-5. Режимы прогрева бетона.Электротермообработку бетона осуществляют по определенным режи¬
мам. Под режимом понимают совокупность параметров прогрева, включаю¬
щем скорость и температуру разогрева, продолжительность изотермического
выдерживания, скорость остывания.Режим теплового воздействия должен обеспечить достижение бетоном
заданной прочности и других показателей, указанных в технологической карте.Температурный режим может включать следующие этапы:-	предварительное выдерживание от момента укладки бетонной смеси в
конструкцию до начала прогрева;-	подъем температуры (тпод., tniM.);-	изотермический прогрев (тиз., tm);-	остывание (Тост., W);Предварительное выдерживание оказывает положительное влияние на
качество бетона до начала прогрева в течение 4-8 часов при нормальной тем¬
пературе, а еще лучше при низкой положительной (- +5-10°С). Однако при
возведении монолитных конструкций в зимнее время это условие далеко не
всегда выполнимо, вследствие быстрого охлаждения бетона в конструкции.Скорость подъема температуры бетона в наиболее быстро нагреваемых
зонах не должна превышать 5°С в час для конструкций с Мп до 4м'1; 10°С/час
для конструкций с М„ от 5 до 10м'1, 15°С/час для конструкций с М„ более 10м'1.Температура изотермического прогрева бетона в наиболее нагретых зо¬
нах не должна превышать 80°С при использовании портландцементов и 90°С
при использовании шлакопоргландцементов.Скорость остывания бетона по окончании тепловой обработки не должна
превышать для конструкций с модулем поверхности: от 5 до Юм'1 - 5°С в час,
свыше Юм'1 - не более Ю°С в час.Продолжительность нагрева, изотермического прогрева, остывания сле¬
дует определять в зависимости от температуры и времени твердения в наиме¬
нее нагретых зонах конструкций.Начальная температура бетона, уложенного в конструкцию:а)	для метода термоса, электропрогрева, греющих проводов, конвектив¬
ного обогреваLl ll — l^.CM ( 1б,СМ "	Ттр,	(1)
б)	для предварительного разогреваtfi.H — 1раз ( tpa3 - ^н.в)0»05т,1р.	(2)Требуемая температура бетонной смеси, отпускаемой с бетоносмеси¬
тельного узла:а)	для методов термоса, электропрогрева, греющих проводов, конвектив¬
ного прогрева+ _ *б.н.б.СМ.	1 Л Л1 *	*	^l-0,01tH.BtTpб)	для предварительного электроразогрева бетонной смеси_ {6.н.р ~0’01^{н.в.Ттр	.бсм i-o,oi5tHBx; ’где te „ - начальная температура бетонной смеси, уложенной в конструкцию, °С;*б.см - температура бетонной смеси, отпускаемой с бетоносмеситель¬
ного узла, °С;tpa3. - температура предварительно разогретой бетонной смеси, °С;
te.H.p. - температура смеси перед разогревом, °С;
t„ a - температура наружного воздуха, °С;тф - время транспортирования бетонной смеси от завода до строительной
площадки, мин.;/ф - время транспортирования бетонной смеси от пункта разогрева до мес¬
та укладки в конструкцию, мин.В зависимости от характера изменения указанных параметров использу¬
ются следующие типовые режимы прогрева (рис. 1.1):-	из двух периодов: разогрева и изотермического прогрева. Заданная проч¬
ность достигается к моменту окончания изотермического выдерживания.
Прирост прочности за время остывания не учитывается. Этот режим реко¬
мендуется применять для прогрева конструкций с Мп > 15м'1 (рис.1.1а);-	из трех периодов: разогрева, изотермического прогрева и регулируемого ос¬
тывания. Заданная прочность достигается бетоном к моменту остывания до
установленной температуры. Режим рекомендуется для электропрогрева
конструкций с Мп < 10-15м'‘ (рис. 1.16);-	из двух периодов: разогрева и регулируемого остывания. Заданная проч¬
ность достигается к моменту остывания бетона до установленной темпера¬
туры. Режим рекомендуется для электропрогрева конструкций с Мп =
=6... 10м'1 (рис. 1.1 в);-	ступенчатый режим: разогрев осуществляется в 2-3 приема с малой скоро¬
стью при подъеме температуры до 20-30°С с выдерживанием на этом уровне
в течении 1.. .2 часа, с последующим разогревом еще на 20-30°С и выдержи¬
ванием при этой температуре 30-60 мин. и далее нагрев примерно столько
же времени до температуры изотермического выдерживания (если эта тем-14
пература не была еще достигнута). На последнем этапе подъем температуры
может осуществляться с большей скоростью. Заданная прочность достига¬
ется бетоном к концу остывания до установленной температуры. Настоящий
режим применяется, как правило, для электропрогрева предварительно на¬
пряженных железобетонных конструкций (рис. 1.1 г);-	саморегулирующий режим. В этом случае изменение температуры бетона
соответствует изменению удельной электрической проводимости бетона.
Электропрогрев проводится при постоянном электрическом напряжении.
Настоящий режим наиболее целесообразно использовать для прогрева бето¬
на в стыках железобетонных конструкций. Заданная прочность достигается
бетоном к моменту остывания до установленной температуры (рис. 1.1д);-	из двух периодов: изотермического выдерживания и остывания. При этом
режиме необходимую прочность бетон приобретает к концу остывания.
Данный режим применяется при использовании предварительно разогретых
электрическим током бетонных смесей и при форсированном разогреве
уложенного в опалубку бетона с повторным уплотнением его в горячем со¬
стоянии (рис. 1.1е).При определенных условиях (например, при отсутствии на стройке спе¬
циальных трансформаторов необходимой мощности с плавным или ступенча¬
тым регулированием напряжения) вместо непрерывной может производиться
импульсная подача энергии, осуществляемая периодическим включением-
отключением напряжения, подаваемого на электроды или нагревательные эле¬
менты.Тепловая энергия подается не постоянно, а отдельными импульсами, че¬
редующимися с паузами. В период пауз, вследствие теплопроводности бетона,
происходит равномерное перераспределение тепла по сечению конструкции,
что обеспечивает более равномерное температурное поле. Подача напряжения
импульсами продолжается и в период изотермического выдерживания. В этом
случае длительность импульса сокращается, а период пауз увеличивается по
сравнению с ними в стадии разогрева.Продолжительность импульсов и пауз зависит от заданной скорости ра¬
зогрева, температуры изотермического прогрева, модуля поверхности конст¬
рукции, подводимого напряжения и т.п. и обычно устанавливается или в соот¬
ветствии с рекомендациями ППР или технологической карты. При отсутствии
таких рекомендаций в этих документах пользуются рекомендациями специали¬
стов Научно-исследовательских организаций.§ 1-6. Расчет основных параметров прогрева бетонаК основным параметрам относятся температура бетона, время выдержива¬
ния, прочность бетона. Выбор температурных режимов прогрева бетона, как
сказано выше, определяется различными факторами. Важное значение имеет
охлаждаемая поверхность бетона, определяемая модулем поверхности конст¬
рукции.При определении модуля поверхности конструкций сложного очертания
ее необходимо разбивать на тела простой формы (куб, параллелепипед, пла¬
стина, цилиндр и т.д.) и для каждого из них определять модуль поверхности.15
абРис.1.1 Режимы прогрева бетона.а - разогрев и изотермический прогрев; б - разогрев, изотермический
прогрев и регулироемое остывание; в - разогрев и регулироемое
остывание; г - ступенчатый режим разогрева, изотермический прогрев
и регулироемое остывание; д - саморегулирующий электроразогрев
при постоянном напряжении; е - изотермическое выдерживание с
медленным остыванием.16
В общем виде модуль поверхности определяется отношением суммы
площадей охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему, причем при
укладке бетонной смеси на талое основание поверхность конструкции, сопри¬
касающаяся с ним, в SF не входит:SFM"=V	(5)Для колонн и балок прямоугольного сечения со сторонами а и Ь, м:2 2Мп=- + ^-	(б)а ЬДля колонн и балок квадратного сечения со стороной а, м:М„=-	(7)аДля куба со стороной а, м:мп=-	(8)аДля параллелепипеда со сторонами а, b и с, м:а)	отдельно стоящего:2 2 2
мп = +г+ ;	(9)а b сб)	прилегающему к массиву:2 2 1Мп	(10)а b сДля плит и стен толщиной а, м:Мп = — ;	(11)аДля цилиндра с радиусом R и высотой с, м;м.=НВ расчетах прогрева бетона важное значение имеют теплофизические па¬
раметры - конвективная и лучистая составляющие, а также тепловыделение
бетона за счет экзотермии.Конвективная составляющая коэффициента теплопередачи ак, Вт/(м2оС):а)	для тел прямоугольного и квадратного сечений
в)	для цилиндра_ 4,32[(1,293 - 0,058t„ „ )vfsRU.,где v - скорость ветра, м/с.Лучистая составляющая коэффициента теплопередачи а„ Вт/(м2 °С)(14)<хл =(4,6 + 0,045tHB)xe ,(15)где £ - степень черноты полного нормального излучения материала опа¬
лубки (при расчетах можно принимать е = 0,65).Термическое сопротивление опалубки Ro,„ (м2 °С)/ВтRon =1« а.	(16)где 8i - толщина i-ro слоя опалубки, м;-	коэффициент теплопроводности i-ro слоя опалубки, Вт/(м °С).
Коэффициент теплопередачи опалубки апр„8, Вт/(м2 °С)' 		(17)1а„ + а.-	+ R„Значение anp„B для некоторых типов опалубок приведены в табл. 1.2, ко¬
эффициент теплопроводности некоторых утеплителей (табл. 1.3).Темп охлаждения конструкции т, ч'1:-	для конструкций прямоугольного сеченияm =-«привМДб(18)СбУб 1 + 1,14^6МП;-	для конструкций типа пластины (плита, стена)т = -«привМпЗ.61 + 1,02СбУбдля цилиндрических конструкций%„ВМП3,6прнв(19)ш =СьУ-с1 + 0,92^прив
^6МП J(20)где Cj - удельная теплоемкость бетона, для тяжелого бетона
0=1,05кДж/(кг °С) (табл. 1.3);у5 - удельный вес бетона, у„=2400 кг/м3;Xs- коэффициент теплопроводности бетона, Xg, =2,6 Вт/(м °С).18
Таблица 1.2Коэффициенты теплопередачи опалубок№nlnКонструкцияМатериалопалубкиТолщина
слоя, ммКоэффициент теплопередачи а,,ри[:
(Вт/м2оС), при скорости ветра, м/с025151ттДеревоУтеплительФанера254040,810,950,981,012ФанераУтеплительФанера124040,861,031,061,0931ИИМеталлУтеплительФанера34040,921,111,151,184МеталлУтеплительФанера33041,131,421,491,5151ИИФанераУтеплительФанера122041,321.741,851,946ДеревоТольФанера402121,712,512,752,957Дерево402,003,173,563,908Дерево252,434,405,195,959Фанера122,986,638,6010,910Металл33,8012,521,947,4Таблица 1.3Коэффициенты теплопроводности некоторых утеплителей№ п/пНаименование утеплителяКоэффициентытеплопроводности. Вт/м °С1Вата минеральная (р=150 кг/м3)0,0552Маты минераловатные прошивные (р=100 кг/м3)0,0483Маты минераловатные прошивные (р=200 кг/м3)0,064Маты минераловатные рулонные на синтетическом
связующем (р=50 кг/м3)0,0465Опилки (р=250 кг/куб.м)0,246Пенопласт плиточный (р= 100 кг/м3)0,0437Пенопласт (р=40 кг/м )0,041Тепловыделение бетона. Тепловыделение цемента учитывается при производ¬
стве бетонных работ методами термоса и предварительного разогрева коэффи¬
циентомК и (оСприцМ Л Y
где Кц - коэффициент, зависящий от вида цемента (для бетонов на портланд¬
цементе К„ = 0,72, на шлакопортландцементе - Кц= 0,98);Мп - марка (активность) цемента, кг/см2;Ц - расход цемента на 1 м3 бетона, кг/м3.Прочность бетона является наиболее важным показателем качества бето¬
на. Основным способом определения прочности тяжелого бетона в производ¬
ственных условиях является использование графических зависимостей прочно¬
сти от температуры н времени твердения при соответствующих классах бетона.На этапе прогнозирования прочности (при разработке технологических
карт) следует применять расчетные формулы или руководствоваться графика¬
ми нарастания прочности бетона.§ 1-7. Влияние режимов прогрева на формирование структуры бетона.Физико-химические процессы структурообразования играют ведущую
роль в создании прочного искусственного камня - бетона как при твердении в
нормальных условиях, так и при тепловой обработке, определяя фазовый со¬
став новообразований и микроструктуру цементного камня. Однако в послед¬
нем случае эти процессы сопровождаются еще чисто физическими явлениями,
обусловленными характером накладываемого теплового воздействия. Для та¬
кой же многокомпонентной гетерофазной системы, как бетон, эти явления мо¬
гут оказать более значительное влияние на прочность бетона, чем физико¬
химические процессы при твердении цементного камня.Возникновение и развитие физических явлений в бетоне при его тепло¬
вой обработке создает в нем сложное напряженное состояние и наносит суще¬
ственный ущерб формирующейся структуре материала, нарушая ее плотность.
Дефекты структуры и пониженная плотность являются основными причинами
недобора прочности в месячном возрасте и ухудшения других физико¬
механических свойств бетонов, подвергшихся термообработке, по сравнению с
такими же бетонами нормального твердения.Общим признаком развития физических явлений является накопление
необратимых деформаций расширения, причем максимальные и остаточные
деформации служат интегральным показателем степени нарушения структуры
бетона.Исследования показали, что при любой тепловой обработке наиболее ин¬
тенсивное расширение бетона наблюдается в период подъема температуры.
Максимальные деформации в этот период могут достигать 3-5 мм/м при про¬
паривании, 2,3-19 мм/м при автоклавной обработке и 2-10 мм/м при форсиро¬
ванном электропрогреве. Это говорит о том, что деструктивные явления наи¬
более сильно проявляются при нагреве, когда физический процесс температур¬
ного расширения может опережать химический и физико-химический процес¬
сы твердения. Поэтому при анализе причин и механизма возникновения струк¬
турных нарушений особенно в связи с использованием форсированного элек¬
троразогрева бетона необходимо подробно остановиться именно на периоде
подъема температуры. Так как в этот период в основном происходит формиро¬20
вание структуры бетона, которая в дальнейшем лишь упрочняется. От качества
образовавшейся в период нагрева структуры материала будут зависеть в ос¬
новном все технические свойства бетона.Деструктивные процессы, естественно, будут наблюдаться и при изотер¬
мическом выдерживании, хотя и в меньшей степени, и при остывании нагрето¬
го бетона. Однако, причины их вызывающие и механизм отрицательного воз¬
действия иа структуру материала будут идентичны как при использовании
форсированного электроразогрева с последующим вибрированием, так и при
любой другой тепловой обработке. Они обусловлены явлениями тепло- и мас-
сообмена, неравномерной усадкой заполнителя и окаймляющего его цементно¬
песчаного раствора вследствие различия их температурных деформаций. По¬
этому нет надобности на них подробно останавливаться.Как известно, бетонная смесь представляет собой многокомпонентную
систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз. Каждая из этих
фаз обладает различными теплофизическими характеристиками и по-разному
изменяется в объеме при изменении температуры.Другими особенностями свежеотформованного бетона являются непре¬
рывное изменение реологического состояния системы, необратимый переход
ее в процессе твердения из первоначального пластичновязкого состояния в уп¬
ругохрупкое. Эти две особенности и предопределяют возникновение структур¬
ных нарушений в бетоне, твердеющем при тепловой обработке.При нагревании свежеуложенного бетона расширяются составляющие
его компоненты - цемент, заполнители, вода и воздух. При этом твердая фаза,
имея наименьший температурный коэффициент линейного расширения (5-
14)10"* м/(м-°С), увеличивается в объеме весьма незначительно - всего на
0,15-0,2% при нагреве от 20 до 90°С. Вода расширяется в значительно большей
степени - на 2,7 - 3% (т.е. в 15-20 раз больше, чем твердые составляющие),
при чем интенсивность расширения увеличивается с повышением температуры
[температурный коэффициент объемного расширения воды меняется от 0,53'• 10 -4 м3/(м • °С) в интервале от 5-10°С до 5,87-10 "4 м3/(м3- °С) в интервале 60-
80°С]. Еще большему расширению подвергается газовая фаза, которая имеет
наибольший температурный коэффициент объемного расширения - 1/273 на
1°С: ее объем при повышении температуры с 20 до 90°С увеличивается на 22-
25%, т.е. в 100-150 раз больше, чем твердых компонентов, и в 8-10 раз больше,
чем воды. Из этого следует, что основную роль в объемных деформациях бе¬
тона при нагреве играет расширение воды, содержание которой в смеси со¬
ставляет около 8-12%, и газовой фазы. При этом в состав последней необходи¬
мо включать не только воздух, вовлеченный при перемешивании смеси и за¬
щемленный при ее уплотнении, но и воздух, находящийся в порах и капилля¬
рах заполнителя и адсорбированный на поверхностях твердых частиц. Общее
содержание воздуха в бетонных смесях на плотных заполнителях может дос¬
тигать 1,5-3% и даже до 5%. В бетонных смесях на пористых заполнителях
суммарный объем газовой фазы еще больше - 40-50% общего объема. Следует
также учесть, что некоторое количество воздуха находится в растворенном ви¬
де в воде затворения, который интенсивно переходит в свободное состояние
при тепловых и вибрационных воздействиях.21
Наличие такого большого объема воды и воздуха в бетоне весьма отри¬
цательно сказывается на формировании его структуры во время тепловой об¬
работки, так как термическое расширение их при нагреве создает в порах твер¬
деющего материала значительное избыточное давление.Негативное действие воды усугубляется частичным превращением ее в
пар внутри бетона. Во-первых, сам процесс парообразования, как известно из
физики, сопровождается увеличением объема в 1600-2000 раз, что при относи¬
тельной замкнутости пор приводит к возникновению градиента давления. Во-
вторых, в результате образования пара, имеющего примерно такой же темпе¬
ратурный коэффициент объемного расширения, что и воздух, значительно уве¬
личивается объем газовой фракции в бетоне, которая способна к наибольшему
расширению при нагреве. При температурах свыше 60°С внутреннее испаре¬
ние происходит особенно интенсивно.Возникновению внутреннего давления способствует также миграция
влаги вследствие наличия температурного и влажностного градиентов, как в
самом бетоне, так и между бетоном и окружающей средой, а также в результа¬
те проталкивания воды по порам расширяющимся газом.На возникающее в бетоне избыточное давление оказывает влияние много
факторов: содержание воды и воздуха, структура пор и капилляров, параметры
теплоносителя и условия теплообмена, темп нагрева и т.д. Вследствие этого
величина избыточного давления не поддается пока теоретическому расчету.
Отсутствие же методов и приборов не позволяет с достаточной точностью и
достоверностью производить такие измерения экспериментально. Поэтому
приводимые в ряде работ опытные значения избыточного давления весьма
сильно различаются, однако они позволяют хотя бы примерно оценить их по¬
рядок.Воздействие этого давления может создать в твердеющем материале та¬
кое напряженное состояние, при котором общие напряжения в сечении могут
отсутствовать или быть весьма незначительными, в то время как в микрообъе¬
мах материала напряжения могут быть достаточно большими. Эти локальные
(микроструктурные до терминологии Ю.А. Нилендера) напряжения или собст¬
венные напряжения второго рода в отличие от напряжений, возникающих под
действием внешних сил (и развивающихся по всему сечению тела) появляются
в еще неокрепших структурных связях материала стенок пор и капилляров, ко¬
торые не в состоянии их воспринять. В результате этого происходят раздвижка
твердых частиц, нарушение их связей, образование направленных пор, через
которые избытки расширившегося газа выходят в окружающую среду. Дефек¬
ты структуры фиксируются при этом одновременно идущим процессом пере¬
хода системы из вязкопластичного состояния в упругохрупкое.О	возникающих при нагреве структурных нарушениях свидетельствуют
не' только визуальные наблюдения, но и значение максимального избыточного
давления, возникающего в бетоне при нагреве.Расчеты показывают, что только в результате расширения паро¬
воздушной смеси при нагреве в герметичном объеме с 20 до 100°С избыточное
давление составило бы около 0,03 МПа. Приведенные же выше опытные зна¬
чения максимального избыточного давления, возникающего в бетоне при на¬
греве, значительно отличаются от этого значения и соответствуют нагреву газа22
в замкнутом объеме лишь до температур 25-40°С. Следовательно, расширение
паро-воздушной фазы в бетоне не изохорный процесс. Оно протекает с увели¬
чением первоначально занимаемого этой фазой объема вследствие раздвижки
частиц, разрыхления материала и частично выхода газа по образующимся на¬
правленным капиллярам. Этим же объясняются и резкий спад внутреннего
давления после достижения бетоном максимальной температуры изотермиче¬
ского прогрева и пики на кривых деформаций, т.е. имеет место релаксация.Явление выхода воздуха из бетона в виде пузырьков на поверхности
пропариваемых образцов наблюдалось многими исследователями. Особенно
оно резко возрастает при температурах выше 80°С. Это явление подтверждает¬
ся и исследованиями НИИЖБ (Б.А. Крылов, В.Д. Копылов), которые показали,
что интенсивное удаление пузырьков газа из бетона при электроразогреве и в
процессе последующего повторного вибрирования происходит при температу¬
рах выше 70°С.Пары воды и воздуха в бетоне при нагреве движутся в основном вверх, в
сторону открытой поверхности изделия, т.к. здесь, особенно у верхних слоев
не ограниченных формой, требуются наименьшие усилия для их раздвижки и
разрыхления. Поэтому визуально заметное вспучивание при нагреве и слои¬
стость структуры материала наблюдаются только в верхних слоях. Для внут¬
ренних же зон вышележащие слои играют роль пригруза и препятствуют в ка¬
кой-то степени развитию деструктивных явлений.Изучение температурных деформаций бетонов при различных способах
тепловой обработки показало, что остаточное расширение, характеризующее
степень структурных нарушений, зависит от скорости нагрева и начальной
прочности, достигнутой бетоном до наложения теплового воздействия. Уста¬
новлено, что бетон, имеющий определенную начальную прочность, приобре¬
тает в процессе термообработки только деформации, соответствующие темпе¬
ратурному расширению затвердевшего материала. Объясняется это тем, что
такой бетон воспринимает возникающие в результате нагрева внутренние на¬
пряжения, снижая тем самым их деструктивное воздействие. Исходя из этих
представлений С.А. Мироновым и J1.A. Малининой введено понятие о «крити¬
ческой» прочности - минимальной прочности бетона, при которой наложение
теплового воздействия не приводит к структурным нарушениям. Расширение
бетона с такой прочностью практически равно температурному расширению
затвердевшего бетона того же состава.Необходимая критическая прочность бетона зависит от состава бетона
(содержания газовой и жидкой фаз) и интенсивности теплового воздействия
(скорости подъема температуры).Из вышеизложенного непосредственно вытекают общеизвестные пути
уменьшения структурных нарушений в бетоне при тепловой обработке: во-
первых, предварительное выдерживание, обеспечивающее достижение началь¬
ной прочности, равной критической, уменьшение свободной воды вследствие
химического связывания в новообразованиях, физического связывания по¬
верхностью субмикрокристаллов новообразований и частичного испарения
вследствие внешнего массообмена; во-вторых, уменьшение скорости подъема
температуры, в результате которых прирост прочности бетона во времени бу¬
дет опережать прирост возникающего в нем внутреннего давления, обеспечи-23
вая тем самым необходимое сопротивление этому давлению. Кроме того, при
малых скоростях нагрева избыточное давление не будет достигать больших
значений из-за частичной релаксации.До последнего времени все рекомендуемые оптимальные режимы тепло¬
вой обработки строились с учетом этих двух требований. Однако длительные
сроки предварительного выдерживания не всегда осуществимы, а малые ско¬
рости подъема температуры приводят к увеличению общего цикла тепловой
обработки. Поэтому они неприемлемы для современного производства бетон¬
ных работ, тем более в зимнее время, требующего значительной интенсифика¬
ции технологического процесса на всех его этапах.Чтобы отказаться от длительного предварительного выдерживания и в
тоже время избежать структурных нарушений, НИИЖБом (работа проводи¬
лась J1.A. Малининой) на основании изучения взаимосвязи между критической
прочностью бетона и его деформациями предложены ступенчатые режимы на¬
грева и режимы с прогрессивно возрастающей скоростью подъема температу¬
ры. При этом предполагается, что на начальной стадии нагрева, когда свеже-
отформированный бетон не имеет еще достаточной прочности, скорость подъ¬
ема температуры должна быть минимальной. Однако со временем прочность
бетона повышается, что допускает применение более высокого темпа нагрева.Однако ступенчатые режимы и режимы с прогрессивно возрастающей
скоростью подъема температуры не позволяют полностью исключить развитие
структурных нарушений в бетоне и максимально ускорить процесс нагрева. С
повышением скорости подъема температуры в бетоне возрастает температур¬
ный градиент и интенсифицируется внутреннее испарение влаги. В этом слу¬
чае процесс упрочнения структуры бетона будет все больше отставать от ин¬
тенсивности развивающихся физических явлений. Следовательно, деструктив¬
ное воздействие последних на формирующуюся структуру бетона будет уси¬
ливаться. Таким образом, прогрев бетона в монолитных конструкциях должен
осуществляться по мягким режимам со скоростью подъема температуры КЗ-
15 С/ч (но не более 20°С/ч) до температуры изотермического прогрева.§ 1-8. Методы тепловой обработки бетона в монолитных конструкциях.Прогрев бетона в монолитных конструкциях может осуществляться раз¬
личными методами, каждый из которых имеет свою наиболее рациональную
область применения. Перспективные методы, изложенные в настоящем
"Руководстве", будут еще длительное время применяться в строительстве и
конкуренцию им в будущем могут составить эффективные добавки ускорители
твердения и особо быстро твердеющие вяжущие, которые возможно будут в
текущем столетии разработаны.Методы тепловой обработки бетона в монолитных конструкциях за ред¬
ким исключением основаны на применении электрической энергии, позво¬
ляющей легко контролировать процесс прогрева, управлять им, а в перспективе-	автоматизировать его. В таблице 1.1 приведены краткие данные методов теп¬
ловой обработки. Каждый из методов имеет свои разновидности, о которых
будет сказано в соответствующих разделах "Руководства".24
Тепловая обработка бетона путем электродного прогрева. Электрод¬
ный прогрев или его обычно называют электропрогрев, основан на принципе
включения уложенного в конструкцию бетона в электрическую цепь как со¬
противления. При прохождении через него электрического тока выделяется те¬
пло, нагревающее бетон и ускоряющее тем самым процесс твердения. Элек¬
тропрогрев имеет разновидности, которые применяются в строительстве при
возведении различных конструкций - прогрев стержневыми и ленточными
электродами. Электропрогрев один из наиболее экономичных по расходу элек¬
троэнергии методов термообработки, поскольку тепло выделяется внутри бе¬
тона и в максимальной степени используется для его разогрева. При примене¬
нии стержневых электродов прогрев происходит по всей массе, при примене¬
нии ленточных (нашивные на опалубку) или напыленных электродов, прогрев
может быть сквозной или периферийный. При использовании последнего, бе¬
тон прогревается только в поверхностных слоях; внутренние слои нагреваются
за счет теплопроводности от поверхностных, экзотермии цемента и частично за
счет омического сопротивления при прохождении электрического тока.Арматура железобетонных конструкций оказывает большое влияние на
формирование электрического и температурного полей, может резко их иска¬
жать, приводя к неравномерности прогрева. Именно характер армирования
конструкций и определяет рациональную область применения этого метода.Как показывают исследования и накопленный опыт использования элек¬
тропрогрева, он эффективен при прогреве бетона в неармированных или сла-
боармированных конструкциях. Конструкции, с неравномерно расположенной
по сечению и весьма насыщенные стальной арматурой, армированные прокат¬
ными профилями, имеющие сложные очертания с густыми арматурными кар¬
касами, электродным методом прогревать нецелесообразно из-за возможности
замыкания электродов на арматуру и неравномерности прогрева. Стержневые
или струнные электроды, установленные в бетон, так в нем и остаются и отно¬
сятся к элементам одноразового применения.Тепловая обработка с использованием предварительного разогрева
бетонных смесей. Предварительный электроразогрев бетонных смесей был
предложен в 60-е годы Арбеньевым С.А. и с тех пор прочно занял свое место
среди методов ускорения твердения бетона. Попытки предварительного разо¬
грева бетонных смесей на заводах паром, себя не оправдали и, такой способ
заметного практического применения не нашел. Разогрев бетонной смеси элек¬
трическим током себя полностью оправдал и метод стал применяться при воз¬
ведении массивных частей зданий и сооружений из монолитного железобето¬
на. Этот метод по расходу электроэнергии является самым экономичным, ибо
электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в бетоне и
по всей его массе. Поскольку разогрев длится короткое время от 3 до 15 мин.,
то теплопотери в окружающую среду сводятся к минимуму.Разогретую смесь очень важно быстро уложить в опалубку, уплотнить и
укрыть теплоизоляцией, обеспечивая твердение бетона за счет внесенного при
прогреве и экзотермического тепла, выделяемого при гидратации цемента с
дальнейшим выдерживанием по методу термаса. При этом теплопотери в ок¬
ружающую среду должны быть значительно меньше поступающих за счет эк¬
зотермии. По этой причине рациональной областью применения метода пред-25
верительного электроразогрева бетона является возведение массивных и сред¬
ней массивности конструкций при близких к 0°С отрицательных температурах.Предварительный электроразогрев бетона требует строгого соблюдения
техники безопасности, поскольку разогрев осуществляется электрическим то¬
ком напряжением 220-380В.Тепловая обработка бетона путем прогрева греющими изолирован¬
ными проводами. Г реющие провода устанавливаются непосредственно в кон¬
струкцию до укладки бетона, после чего на них подается электрический ток и
они начинают нагреваться. Для обеспечения надлежащего сопротивления жила
провода делается стальной. Всё выделение тепла происходит непосредственно
в массе бетона и греющий провод при таком применении можно отнести к
внутренним источникам тепла или внутренним теплогенераторам. Это делает
метод одним из наиболее эффективных по сравнению с обогревом бетона
внешними источниками тепла. Обеспечение равномерности прогрева бетона
достигается установкой провода с необходимыми расстояниями струн друг от
друга. Метод может применяться для прогрева бетона в любых конструкциях
независимо от их насыщенности арматурой и конфигурации. К сожалению ус¬
тановленный в бетон провод остается в нем и является нагревателем одноразо¬
вого применения.Тепловая обработка бетона с применением наружных источников тепла.Наружные источники тепла весьма разнообразны и могут быть в виде греющих
опалубок и греющих матов. Греющие опалубки снабжаются разными видами
источников тепла, размещаемыми с внутренней стороны палубы и укрываемы¬
ми теплоизоляцией во избежание больших теплопотерь в окружающую среду.
В качестве нагревателей удобно применять греющий провод или греющие пло¬
ские элементы, наклеиваемые через слой электроизоляции непосредственно на
палубу. На поверхности опалубки, соприкасающейся с бетоном, температура
не должна превышать 80°С, должна быть равномерной во всех точках и раз¬
брос не должен быть более 5°С.Г реющие маты могут иметь разную конструкцию, в которых греющими
элементами являются металлические сетки, проволока, греющий провод и др.
Нагреватели тщательно изолируются и крепятся на гибкую основу (брезент,
термостойкая резина). При установке греющих матов на поверхность бетона на
них рекомендуется укладывать теплоизоляцию с целью резко снижать тепло-
потери в окружающую среду.Обогрев бетона с помощью наружных источников тепла в виде греющих
опалубок и греющих матов в основном сводится к контактной (кондуктивной)
подаче тепла на поверхность прогреваемой конструкции, поскольку нагревате¬
ли в них являются низкотемпературными. Такая подача тепла обеспечивает
эффективный прогрев бетона примерно на глубину до 20 см. Если конструкция
имеет толщину более 20 см, то ее целесообразно прогревать с двух сторон.Прогрев бетона наружными источниками тепла удобен при возведении
любых конструкций независимо от характера армирования и насыщенности
арматурой.Помимо низкотемпературных нагревателей иногда применяют высоко¬
температурные в виде ламп инфракрасного излучения, селитовых и других из¬
лучателей. Такие нагреватели устанавливаются на определенном расстоянии от26
опалубки и за счет радиации (излучения) тепло подается на ее тыльную по¬
верхность с таким расчетом, чтобы на контакте с бетоном температура на опа¬
лубке не превышала 80°С. Следует отметить, что этот метод требует более вы¬
соких затрат энергии, более сложного и дорогостоящего оборудования и связан
с большими потерями тепЛа в окружающую среду. В следствие чего в отечест¬
венной практике для прогрева монолитных конструкций применяется крайне
редко.Тепловая обработка железобетонных конструкций в электромаг¬
нитном поле (индукционный прогрев). Индукционный прогрев железобетон¬
ных конструкций является оригинальным методом, основанным на нагреве
элементов стальной арматуры в электромагнитном поле. Нагревающаяся арма¬
тура передает тепло окружающему ее бетону контактным способом. Это и оп¬
ределяет целесообразную область применения метода - для прогрева густоар-
мированных железобетонных конструкций с равномерным распределением
арматуры по сечению. Индукционный метод удобен для прогрева конструкций
трубчатого типа, которые достаточно насыщены и с равномерно распределен¬
ной арматурой при небольшой толщине стенки (например, железобетонные
трубы). Хорошо зарекомендовал себя такой способ прогрева при заделке сты¬
ков сборных железобетонных конструкций, которые имеют выпуски стальной
арматуры. Индуктор не только нагревает арматуру в заделке, но и на требуе¬
мую глубину в стыкуемых железобетонных элементах (обычно требуется не
менее 30 см). В случае применения стальной опалубки имеет место экраниро¬
вание электромагнитного поля и нагрев опалубки. От нагревающейся опалубки
происходит нагрев бетона, а от него арматуры.Индукционный прогрев довольно трудоемок при установке индуктора,
требует повышенного расхода электроэнергии и поэтому применяется доволь¬
но редко, в основном для прогрева указанных конструкций.Тепловая обработка бетона воздушным конвективным методом с
помощью теплогенераторов. Прогрев бетона при применении этого метода
происходит нагреваемым воздухом или продуктами сгорания топлива. Тепло
подается к поверхности прогреваемой конструкции за счет кондукции и кон¬
векции. Поскольку теплоемкость нагреваемого воздуха или продуктов сгора¬
ния невелика, то прогрев таким методом требует больше времени из-за невы¬
сокой температуры прогрева (обычно 40-50°С) при значительном расходе
электрической энергии или сжигаемого топлива. Прогрев конструкций с не-
опалубленной поверхностью нагретыми газами нежелателен из-за быстрого
испарения влаги с поверхности бетона и опасности его обезвоживания. Такой
метод относительно эффективным может быть только в полностью закрытых
помещениях (по существу тепляки).Комбинированные методы тепловой обработки бетона. Комбиниро¬
ванные методы разнообразны, но наиболее часто встречается прогрев бетона с
противоморозными добавками. В сильные морозы укладываемая в густоарми-
рованные вертикальные конструкции (колонны, стены и др.) бетонная смесь
при соприкосновении с холодным металлом замерзает на контакте с арматурой
и опалубкой, и не всегда доходит полностью до низа. Это приводит к непробе-
тонированию нижней части конструкций, образованию больших пазух и ка¬
верн, которые резко снижают несущую способность конструкции и их очень27
неудобно и трудоемко заделывать. Для таких конструкций в бетонную смесь
вводится небольшое количество противоморозной добавки-антифриза (нитрит
натрия, Асол-К и др.) в количествах 2-4% от массы цемента. Такой прием по¬
зволяет бетонной смеси в процессе укладки не терять свои пластические свой¬
ства и не намерзать на промороженную арматуру и опалубку. После укладки в
конструкцию и уплотнения бетон с добавками-антифризами подвергается про¬
греву.Возведение некоторых конструкций большой высоты требует устройства
тепляков (железобетонные трубы, ядра жесткости зданий и др.). Температуру в
таких тепляках с помощью калориферов поддерживают на уровне до 15-25°С.
При более высоких температурах, рабочим, одетым в зимнюю одежду, рабо¬
тать становится некомфортно. Бетон же при такой температуре твердеет мед¬
ленно и требует много времени до распалубки. В таких случаях бетон в тепля¬
ках приходится дополнительно прогревать. Чаще используют для этой цели
греющую опалубку, греющий провод, а при небольшом армировании - элек¬
тродный прогрев.Комбинированный метод термообработки бетона может быть использо¬
ван и при возведении массивных конструкций. Если конструкция среднего мо¬
дуля поверхности (М„ = 6-8м') была забетонирована предварительно разогре¬
той смесью и, резкое падение температуры окружающего воздуха вызвало
опасность преждевременного замерзания поверхностных слоев бетона, прихо¬
дится осуществлять дополнительно периферийный прогрев конструкции. Од¬
нако в этом случае температура бетона в поверхностных слоях не должна пре¬
вышать температуру внутренних слоев бетона. Несоблюдение такого режима
прогрева может вызвать неблагоприятное термонапряженное состояние в кон¬
струкции и в результате привести к появлению трещин на ее поверхности.Комбинированный метод обеспечения твердения бетона может быть ис¬
пользован при выдерживании его с противоморозной добавкой. Если темпера¬
тура среды резко упала значительно ниже расчетной температуры, на которую
была рассчитана добавка, то во избежание преждевременного замерзания бето¬
на необходимо конструкцию прогревать. В таком случае в бетоне достаточно
поддерживать температуру до 20°С, для чего большого расхода энергии не по¬
требуется.На практике при возведении железобетонных конструкций в зимнее вре¬
мя могут применяться и другие комбинации различных методов интенсифика¬
ции твердения бетона. Выбор их зависит от вида конструкции, температуры и
даже силы ветра окружающей среды, а также имеющихся на объекте энергети¬
ческих возможностей, материалов и оборудования. Главное - хорошо знать ме¬
тоды, чтобы их комбинации грамотно применять.28
Глава 2. ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА§ 2-1. Общие положенияЭлектропрогрев (электродный прогрев) - способ ускорения твердения бе¬
тона, заключающийся в нагревании его электрическим током промышленной
частоты, пропускаемым непосредственно через бетон. В этом случае прогре¬
ваемый бетон в конструкции включается в электрическую цепь как сопротив¬
ление и преобразование электрической энергии в тепловую происходит внутри
бетона.Электродный прогрев (электропрогрев) бетона применяется с 1932 г. в
нашей стране и является одним из эффективных способов ускорения твердения
бетона при возведении бетонных и железобетонных монолитных конструкций
при строительстве в зимних условиях. Этот способ предохраняет конструкции
от преждевременного замораживания и обеспечивает получение требуемой
прочности бетона в короткие сроки.Электропрогрев применяется для ускорения твердения бетона в конст¬
рукциях с модулем поверхности выше 5, а также в более массивных конструк¬
циях, когда нет гарантии обеспечения требуемой теплозащиты при выдержи¬
вании бетона методом "термоса" или, когда необходимо получить заданные
прочности в более короткие сроки.Кратковременный электропрогрев бетона целесообразно применять так¬
же в осенний и весенний периоды, когда понижение температуры наружного
воздуха (особенно в ночные часы) может значительно отодвинуть сроки распа-
лубливания или загружения конструкции.Электропрогрев бетона, вследствие выделения тепла непосредственно в
теле бетона, позволяет затрачивать наименьшее количество электроэнергии по
сравнению с другими способами электротермообработки бетона.При электропрогреве бетона целесообразно использовать максимально
допустимые температуры прогрева, что обеспечивает наименьшую длитель¬
ность прогрева конструкции.Однако, наряду с преимуществами, электропрогрев бетона имеет и опре¬
деленные недостатки:-	во избежание быстрого существенного расширения бетона и негативного
влияния на его структуру разогрев необходимо вести медленно, что увели¬
чивает продолжительность периода прогрева;-	нецелесообразно использовать его для термообработки конструкций с высо¬
ким процентом армирования и конструкций, армированных пространствен¬
ными каркасами, т.к. в этом случае имеет место большая неравномерность
температурного поля (перегрев бетона в зоне между арматурой и электро¬
дами и недогрев в межарматурной зоне).Электродный прогрев бетона подразделяется на сквозной (рис.2.1) и пе¬
риферийный (рис.2.2). Сущность сквозного электропрогрева заключается в
пропускании электрического тока через весь объем бетона прогреваемой кон¬
струкции. Электрический ток проходит через бетон между электродами, рас¬
полагаемыми на противоположных гранях прогреваемого конструктивного
элемента или устанавливаемыми непосредственно в бетон. Подведение элек -29
Рис.2.1 Схемы размещения полосовых электродов при сквозном и
переферийном электропрогреве:а - двусторонний переферийный электропрогрев; б - сквозной
электропрогрев; в - размещение стержневых электродов плоскими
группами; Н - ширина ( толщина ) конструкции; а - ширина
электродной полосы (ленты); b - расстояние между электродами и
плоскими электродными группами; h - расстояние между электродами
в группе; Ф - фаза.30
трического тока к бетону при сквозном электропрогреве осуществляется с по¬
мощью электродов (рис.2.1). Основным свойством, обусловливающим прохо¬
ждение электрического тока является электропроводность бетона или обратная
ей характеристика - удельное электрическое сопротивление, которое в зависи¬
мости от различных факторов колеблется в пределах от 5 до 20 Ом • м. Поэто¬
му, для обеспечения эффективного прогрева расстояние между электродами
определяется в соответствии с типом электродов и на основе электрофизиче¬
ских свойств бетона при условии напряжения в сети не более 120 В, но В лю¬
бом случае оно не должно превышать 50 см.Сущность периферийного электропрогрева заключается в пропускании
электрического тока через поверхностные зоны конструкции, которые нагрева¬
ются вследствие выделения джоулева тепла. Остальной объем бетона нагрева¬
ется за счет передачи тепла из этих зон вследствие теплопроводимости и экзо¬
термического тепловыделения при твердении бетона.В качестве электродов для периферийного прогрева могут использовать¬
ся металлические полосы (полосовые электроды) и стержни (стержневые элек¬
троды), размещенные на внешней поверхности опалубки (обращенной к бето¬
ну) или специальных щитах, накладываемых на иеопалублениые поверхности
конструкций. При этом соседние электроды присоединяются к разным фазам
(рис.2.2). Толщина активно прогреваемого слоя бетона (вследствие непосред¬
ственного прохождения электрического тока) составляет около 0,6 расстояния
между соседними электродами, но не превышая 20 см, что определяется элек¬
трофизическими характеристиками и структурой материала.Поэтому, при толщине конструкции до 20 см одностороннее расположе¬
ние электродов обеспечивает прогрев всего объема бетона. При толщине кон¬
струкции до 40 см двухстороннее расположение электродов (по двум противопо¬
ложным сторонам) позволяет подвергать активному прогреву всю конструкцию.При большей толщине конструкции электроды целесообразно размещать
по ее периметру. В этом случае активно прогревается слой бетона толщиной 20
см по периметру конструкции, а остальной объем прогревается за счет теплопе¬
редачи и экзотермического тепла, выделяемого при твердении бетона.1Ф иф Шф» S 4I	/Рис. 2.2. Схема одностороннего размещения полосовых электродов при
периферийном электропрогреве.В - ширина прогреваемой конструкции; в - расстояние между пластинчатыми
электродами; ф - фаза электрического трехфазного тока.Зак. 4198	31
Таблица 2.1Удельное электрическое сопротивление тяжелых бетонов на портландцементахразных заводовЗавод - изготовитель цементаВеличины удельного электрического сопротивления бетона,
Ом ■ мНачальногоМинимальногоАкмянский8,96,5Алексеевский7,44,9Авросиевский4,83,5"Арарат"8,46,0Белгородский18,812,2"Большевик"12,48,6Брянский11,68,1Воркутинский8,76,2Воскресенский7,24,9"Гигант"10,06,0Жигулевский9,67,4Каспский6,65,0Николаевский6,24,0Новоздолбуновский11,69,4Новотроицкий12,16,7Подольский11,59,7Первомайский9,86,6Ростовский8,57,2Себряковский14,09,9Сенгилеевский23,416,3Сланцевский3,02,0Спасский8,04,9Сухоложский10,66,9Ульяновский7,44,8Чернореченский7.95,5Примечание. Приведенные величины являются ориентировочными. Они
получены для бетонов с расходом цемента 415 кг/м3 и воды 185 л/м3 при тем¬
пературе изотермического прогрева 70°С. Величины р могут изменяться при
поступлении на завод сырья из другого карьера или при изменении схемы от¬
соса газов и пыли в обжиговых печах.32
§ 2-2. Удельное электрическое сопротивление бетона.Проводником электрического тока при электродном прогреве является
жидкая фаза, представляющая собой воду с растворенными в ней минералами
цементного клинкера. Твердые компоненты - сухие зерна цемента и заполни¬
телей - практически не проводят электрический ток. Электропроводность бе¬
тона обусловливается качеством и количеством жидкой фазы. Однако в расче¬
тах электрических параметров электропрогрева используют характеристику
обратную электропроводности - удельное электрическое сопротивление (р).
Удельное электрическое сопротивление представляет собой сопротивление
прохождению электрического тока через кубик бетона с размером ребра в 1 см.
На величину электрического сопротивления жидкой фазы существенное влия¬
ние оказывает содержание щелочей в цементе.Разница в значениях р бетонов, приготовленных на портландцементах
одинакового минералогического состава, но содержащих различное количество
щелочей, может достигать 5 раз (табл.2.1).Увеличение количества жидкой фазы в бетоне вызывает уменьшение р, а
уменьшение количества жидкой фазы - его увеличение.Так, например, увеличение водосодержания с 135 до 225 л на м3 бетона
приводит к снижению р в 2,4 ... 2,6 раза.Введение в бетон химических добавок - электролитов, приводит к
уменьшению р. Причем, снижение р тем больше, чем выше значение р бетона
без добавок (табл.2.2). Введение поверхностно-активных или воздухововле¬
кающих добавок не изменяет р.Удельное электрическое сопротивление бетона на гидравлическом вя¬
жущем не является величиной постоянной, а изменяется в процессе его твер¬
дения (рис.2.3).Таблица 2.2Ориентировочное уменьшение величины удельного электрического сопротивления бетона
в зависимости от вида и количества применяемых добавок.Наименование добавкиКоличество добавок
(% от веса воды затворения)00,511,523Хлористый кальций Са СЬ10,850,700.600.500,40Хлористый натрий Na Cl10,800.600,500.450,35Хлорное железо Fe С1 з10,880,770,690,620,53Азотистокислый натрий
(нитрит натрия) Na NO?10,840,690.580,490,39Азотнокислый кальций
(нитрат кальция) Са (N03)210,860,720,630,540,48Примечание. В таблице указаны отношения величин р бетона с добав¬
кой к р бетона без добавки.33
Процесс изменения р характеризуется тремя периодами. Сразу после за-
творения цемента водой происходит уменьшение р до величины, равной 0,6...0,85 от начального значения (первый период). Происходит это вследствие уве¬
личения концентрации электролитов в жидкой фазе, а при электропрогреве и
подвижности ионов в связи с повышением температуры бетона. Эту величину
р принято называть минимальным удельным электрическим сопротивлением
бетона (р мин.).Второй период характеризуется определенным балансом, при котором
величина р на какое-то время стабилизируется. Подобное состояние объясняет¬
ся следующим: уменьшение р вследствие увеличения концентрации ионов в
жидкой фазе компенсируется увеличением р из-за постепенного снижения ее
количества.В третьем периоде величина р постоянно возрастает вследствие интен¬
сификации уменьшения количества жидкой фазы из-за химического и адсорб¬
ционного связывания воды и испарения ее в окружающую среду, а также на¬
рушения сплошности наполненных жидкой фазой капилляров, что препятству¬
ет прохождению электрического тока. Интенсивность роста р обусловливается
скоростью гидратации цемента, темпом твердения бетона и уменьшением во-
досодержания.Рис. 2.3. Характер изменения удельного электрического сопротивления бетона.Удельное электрическое сопротивление бетонов на пористых заполните¬
лях зависит от тех же факторов, что и бетонов на плотных заполнителях. Одна¬
ко имеется некоторая специфика в изменении р. Так, в начальный период про¬
грева р бетонов на пористых заполнителях выше, чем обычных бетонов с та¬
ким же расходом цемента и воды, что обусловливается поглощением жидкой
фазы пористыми заполнителями. По мере подъема температуры жидкая фаза
вытесняется из заполнителя в межзерновое пространство бетона вследствие
расширения защемленного в его порах воздуха, и величина р соответственно
понижается.34
В практике электропрогрева имеют место случаи «самоотключения» бе¬
тона до момента приобретения им требуемой (заданной) прочности. Одной из
причин этого является интенсивное увеличение р вследствие испарения влаги и
достижение таких его величин, при которых электрический ток принятого на¬
пряжения не может такое сопротивление бетона преодолеть.При электропрогреве увеличение скорости разогрева даже до 30°С/ч
практически не влияет на р и его минимальная величина достигается, как пра¬
вило, к моменту приобретения бетоном температуры 50 ... 60°С.Величины начального (рнач) и минимального (рми„) удельного электриче¬
ского сопротивления бетона являются изменяющимися характеристиками и за¬
висят от целого ряда факторов (водосодержания, состава цемента, температу¬
ры, пористости заполнителя, условий твердения и др.): для наиболее широко
применяемых бетонов рна, колеблется в пределах от 4 до 25 Ом -м, а рмин - от
2,5 до 20 Ом м.Указанные величины удельного электрического сопротивления относят¬
ся к уплотненному бетону, но с достаточной для практических целей точно¬
стью могут быть применимы и к бетонным смесям.Существующее требование о необходимости начала прогрева бетона до
момента достижения им "t" = +3°С, обусловливается не только опасением слу¬
чайного замерзания бетона (с вытекающими негативными последствиями), но
и тем, что при понижении температуры бетона его удельное электрическое со¬
противление, а, следовательно, и общее электрическое сопротивление, возрас¬
тают, поскольку замерзшая вода плохо проводит электрический ток. И при
достижении в поверхностных слоях конструкции температуры - 4 ...- 5°С р
составляет до 104 - 105 Ом • см (т.е. 10000 - 100000 Ом • см). При "t" бетона в
поверхностных слоях около 0°С р составляет 3000 - 4000 Ом • см, что вызывает
определенные трудности при разогреве (необходимо использовать более высо¬
кое напряжение, что не всегда возможно).Использование при определении параметров электропрогрева величины
р, не соответствующей действительным электрофизическим характеристикам
бетона, приводит к отклонению от заданного режима прогрева. Если использо¬
вание в расчетах меньшей величины р приводит к уменьшению скорости разо¬
грева, что не скажется отрицательно на качестве бетона, а только несколько
увеличит продолжительность термообработки, то завышение в расчетах р по
сравнению с действительным значением, вызовет увеличение скорости разо¬
грева н, следовательно, приведет к снижению качества бетона.Поэтому, для уточнения параметров прогрева перед его началом необхо¬
димо уточнить величину р путем опытного определения, что выполняется ла¬
бораторией.При организации электропрогрева в практических расчетах и, в первую
очередь, для подбора электротехнического оборудования, целесообразно при¬
менять расчетное удельное электрическое сопротивление бетона (р,мсЧ), равное
полу-сумме величин начального и минимального удельного сопротивления:Ррасч ~ (Рнач + Рмин) / 235
Для предварительных расчетов при известном рнач и неизвестном рм„„
можно принять:Ррасч = 0,85' рнач (для тяжелых бетонов) и РраСЧ = 0,8- рнач (для легких бетонов).Определение удельного электрического сопротивления бетона строи¬
тельной лабораторией производится до начала электропрогрева по методике,
изложенной в Приложении.§ 2-3. Электроды.Напряжение к бетону прогреваемой конструкции подводится с помощью
электродов, тип и размещение которых должны обеспечивать:-	соответствие мощности, выделяемой в бетоне при электропрогреве,
мощности, требуемой по тепловому расчету;-	равномерность электрического и, следовательно, температурного полей;-	минимальный расход металла, для чего предпочтение следует отдавать
электродам, размещаемым на опалубке.В качестве электродов используют (табл.2.3):-	пластины, располагаемые на двух противоположных плоскостях конструк¬
ции и подключаемые к разным фазам:-	полосы, представляющие собой модификацию пластинчатых и используе¬
мые с целью экономии металла. В качестве полосовых электродов приме¬
няют стальные полосы шириной 20-50 мм и 5 =1-3 мм и используют только
как наружные, прикрепляемые к опалубке с расстоянием между полосами
20-30 см (рис.2.1 А, Б);-	стержни 0 6-12 мм, которые погружают в бетон после укладки смеси и ее
уплотнения с расстоянием между стержнями 20-30 см. Стержневые элек¬
троды являются внутренними и остаются в бетоне по окончании прогрева.
При прогреве неармированных или слабо армированных конструкций целе¬
сообразно размещать стержневые электроды плоскими электродными груп¬
пами (рис.2.1 В); длина стержневых электродов, устанавливаемых в бетон,
обычно не превышает 50 см, поскольку при большей длине установить их в
уложенный и уплотненный бетон трудно:-	струны - стальные прутки, устанавливаемые в бетоне вдоль оси конструк¬
ции (рис.2.4 и 2.5);-	напыленные - напыляются цинком на деревянную, бетонную или пластмас¬
совую опалубку в виде лент, шириной 30...50мм и толщиной 50-100микрон.Электроды делаются из стали; их нельзя делать из алюминия, который
вступает в химическую реакцию с гидроксидом кальция с выделением водоро¬
да, экранирующего поверхность электрода.Пластинчатые электроды обеспечивают наиболее равномерное темпера¬
турное поле в бетоне. Они применяются только как наружные. Пластинчатые
электроды используют для прогрева конструкций толщиной до 50 см. При
большей толщине конструкции (расстоянии между электродами) невозможно
обеспечить соблюдения заданного режима прогрева при используемых для
электропрогрева напряжениях.36
Рис. 2.4. Схема размещения струнных электродов при прогреве
конструкций квадратного сечения,
а - С четырьмя арматурными стержнями в углах и одним струнным
электродом; б - С часто расположенными арматурными стержнями
и пучком струнных электродов;В - наименьший размер конструкции; b - расстояние между струнными
электродами и рабочей арматуры; d - диаметр рабочей арматуры; D -
диаметр струнного электрода; б- диаметр группы струнных электродов;
1/- диаметр одного струнного электрода в пучке.I - арматура; 2 - бетон; 3 - опалубка; 4 - струнный электрод;5 - группа струнных электродов.бм-\ / -2 ... 2 фаза
	1 фаза1 фазаРис. 2.5. Схема последовательного размещения
3 фаза струнных электродов вдоль продольой оси зданияа - три струны; б - две струны;1 - арматура; 2 - струнные электроды; 3 - выводы для подведения
напряжения к струнам; b - расстояние между струнными электродами
и рабочей арматурой; г - расстояние между струнными электродами.3'
Классификация электродовТаблица 2.3НаименованиеОписаниеВремя установки
иподсоединенияМатериал,
характерные
размеры, ммПластинчатыеСолошные пластины,
устанавливаемые на де¬
ревянную опалубку, це¬
ликом закрывающие
противоположные плос¬
кости по меньшей сто¬
роне (толщине) конст¬
рукции.До бетониро&ання ;
подсоединенные до
или после бетонирова¬
ния.Кровельная сталь либо
"высечка" толщиной от
1мм.Полосовые(ленточные)Полосы, закрепленные
на некотором расстоя¬
нии одна от другой на
элементах опалубки нли
накладных щитах.Закрепленные на опа¬
лубке - до бетонирова¬
ния;Закрепленные на на¬
кладных щитах - после
бетонирования.Кровельная сталь, лис¬
товая сталь. Ширина
электродов 20-50мм.СтержневыеСтержни, устанавливае¬
мые (погружаемые) в
бетон.После бетонирования.Круглая сталь диамет¬
ром 6-12мм.СтрунныеСтруны, закрепленные
вдоль оси длинномерных
конструкций, изолиро¬
ванные от арматуры.До бетонирования;
Подсоединение после
бетонирования.Круглая сталь диамет¬
ром 6-12мм.НапыленныеНапыляемые на опалубку.До бетонирования на¬
пыленные на опалубку
и подсоединенные до
или после бетонирова¬
ния.Напыляются цинком на
деревянную, бетонную
или пластмассовую
опалубку в виде лент,
толщиной 50-100 мик¬
рон, шириной 30-50мм.Примечание.1.	На электроды, подсоединенные к питающей сети до бетонирования,
напряжение подается только после завершения бетонирования, со
строгим соблюдением правил техники безопасности, в т.ч. с обяза¬
тельным удалением людей из зоны прогрева.2.	В современном строительстве деревянной опалубкой служит водо¬
стойкая фанера, досчатая опалубка применяется и в основном для по¬
лучения поверхности бетона с текстурой дерева.
Полосовые электроды, применяемые вместо пластинчатых, размещают с
двух сторон конструкции и подключают к разным фазам. Применение полосо¬
вых электродов позволяет уменьшить потребляемую электрическую мощность
без изменения величины напряжения. Как правило, полосовые электроды кре¬
пятся к опалубке гвоздями или специальными клеями.Однако использование полосовых электродов, так же как и пластинча¬
тых, возможно только при толщине конструкции, определяющей расстояние
между электродами и длину пути электрического тока, не более 50 см. Сквоз¬
ной прогрев бетона с использованием пластинчатых и полосовых электродов
можно осуществлять только при армировании конструкций отдельными
стержнями, сетками или плоскими каркасами, расположенными параллельно
электродам.Для прогрева неармированных или слабо армированных конструкций,
следует применять электроды, представляющие собой стальные прутки диа¬
метром 6-12 мм, которые погружают в бетон после его укладки. Стержневые
электроды, как правило, остаются в бетоне после окончания прогрева, что вы¬
зывает непроизводительный расход металла. Их подключение к сети осущест¬
вляется после установки в забетонированную конструкцию, что усложняет
производство работ по электропрогреву, увеличивает их трудоемкость и удли¬
няет время от начала бетонирования до начала прогрева.Наиболее целесообразно применять стержневые электроды не отдельно,
а в виде плоских электродных групп, которые могут обеспечить более высокую
степень равномерности температурного поля в бетоне. В этом случае все
стержни одной группы подключают к одной фазе сети, а соседние группы к
разным фазам (рис.2.1в).Для прогрева конструкций, длина которых во много раз больше размеров
их поперечного сечения (колонны, балки, прогоны и т.д.) применяют струнные
электроды - стальные прутки длиной ~ 3,5 м, устанавливаемые в бетоне вдоль
оси конструкции. Струнные электроды являются разновидностью стержневых.
Как правило, подключение струнных электродов к сети осуществляется по
окончании бетонирования.При электропрогреве армированных конструкций квадратного сечения с
часто расположенными по периферии продольными арматурными стержнями,
струну подключают к одной фазе, а арматурные стержни - к другой.При большой длине конструкции вместо одной струны возможна уста¬
новка двух или трех струн, подключаемых к разным фазам сети.Если диаметр струны, определенный расчетом, получается более 12-16
мм, в целях получения равномерного электрического н температурного полей и
экономии металла, рекомендуется заменить одиночную струну эквивалентным
пучком струн меньшего диаметра. Условие эквивалентности определяется экс¬
периментальной формулой:5 = D"'1 и	(1)где 5 - диаметр окружности пучка, в см;D - расчетный диаметр одиночной струны, в см;
п - количество струнных электродов в пучке;
и - диаметр одного струнного электрода пучка, в см.49
Использовать в качестве электродов арматуру прогреваемых конструк¬
ций следует весьма осторожно во избежание возможного пересушивания при-
электродных и приарматурных слоев бетона, уменьшения в связи с этим сцеп¬
ления арматуры с бетоном, снижения прочности и несущей способности кон¬
струкции. Допускается использование в качестве разноименных электродов
плавающих арматурных сеток, не соединенных друг с другом металлическими
неизолированными связями.Оптимальный тип и схему размещения электродов следует выбирать ис¬
ходя из конфигурации и размеров конструкции, степени армирования, видов и
расположения арматурных изделий, количества прогреваемых конструкций и
т.п.Однако при этом следует иметь в виду, что анализ электрических и, со¬
ответственно, температурных полей, формирующихся при прогреве бетона с
помощью различных типов электродов, показывает, что наиболее равномерные
поля имеют место при использовании пластинчатых электродов, применение
полосовых электродов несколько снижает равномерность полей. Последова¬
тельно уменьшается равномерность электрических и температурных полей при
использовании стержневых и струнных электродов.Во избежание местного перегрева и недопустимого увеличения электри¬
ческой мощности необходимо соблюдать следующие расстояния между элек¬
тродами и арматурой:при U = до 50 В - не менее 5 см;при U = до 80 В - не менее 7 см;при U = до 120 В - не менее 12 см.§ 2-4. Параметры электропрогрева бетона.При проектировании и осуществлении электропрогрева бетона назнача¬
ют технологические и рассчитывают электрические параметры.К технологическим параметрам относятся: скорость разогрева, темпера¬
тура изотермического прогрева, продолжительность прогрева, прочность бето¬
на к окончанию тепловой обработки, скорость остывания.К электрическим параметрам относятся: напряжение в сети, сила тока,
выделяемая электрическая мощность.Технологические параметры. Скорость разогрева должна приниматься с
таким расчетом, чтобы исключить быстрое расширение бетона, способствую¬
щее нарушению его структуры и ухудшению свойств.Так, при разогреве находящиеся в бетоне вода и паро-воздушная смесь
стремятся увеличиться в объеме в соответствии с коэффициентами темпера¬
турного расширения. Однако каркас из твердых компонентов препятствует
свободному расширению воды и паро-воздушной смеси, вследствие чего в бе¬
тоне образуется повышенное давление, под действием которого неокрепшая
еще структура бетона разрыхляется, он затвердевает в таком расширившемся
состоянии, в результате чего снижается его прочность, увеличивается порис¬
тость и проницаемость, уменьшаются морозостойкость и долговечность.40
Действующий СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции»
устанавливает скорость подъема температуры:-	для конструкций с модулем поверхности до 4 м'1 не более 5°С/ч;-	для конструкций с модулем поверхности от 5 до 10м1 не более 10°С/ч;-	для конструкций с модулем поверхности более 10 м1 не более 15°С/ч;-	для стыков - не более 20°С/ч.Температура изотермического прогрева не должна превышать для бето¬
нов: на портландцементе - 80°С, на шлакопортландцементе - 90°С.Во многих случаях прогрев бетона на портландцементе (особенно высо-
коалюминатном) при температурах выше 50°С вызывает снижение прочности
по сравнению с прочностью бетона, твердеющего в нормальных температур¬
ных условиях.Малоактивные (с повышенным содержанием C2S) и смешанные порт-
ландцементы при благоприятном влажностном режиме не дают снижения
прочности при прогреве, а наоборот, повышают ее по сравнению с марочной.Ускорение гидратации портландцемента без тонкомолотых добавок и без
увеличения добавки гипса при повышенных температурах приводит к быстро¬
му образованию кристаллических сростков и плотной оболочек новообразова¬
ний вокруг зерен цемента. Эти оболочки мешают дальнейшему проникнове¬
нию воды и продолжению гидратации минералов цементного клинкера.При введении же активных кремнеземистых добавок или доменных шла¬
ков выделение свободной гидроокиси кальция благоприятствует гидратации
цемента и вовлекает в процесс твердения добавки.Портландцементный камень, подвергнутый тепловой обработке, получа¬
ется более хрупким и менее плотным, что и ухудшает его свойства.Максимальная температура электротермообработки железобетонных
конструкций с предварительно-напряженной арматурой должна назначаться с
учетом возможных потерь предварительного напряжения арматуры. Потери
напряжения прямо пропорциональны разности температур прогреваемого бе¬
тона и арматуры и упоров ty, воспринимающих усилия натяжения арматуры и
могут быть определены по формуле:а = 20- (te-ty)	(2)Если в прогреваемой конструкции предварительное напряжение армату¬
ры из твердых сталей меньше 0,65 нормативного расчетного сопротивления, а
из мягких сталей - менее 0,9 , то при натяжении арматуры рекомендуется ком¬
пенсировать возникающие при прогреве потери напряжения дополнительным
натяжением, величину которого следует определять по приведенной формуле.При невозможности производства дополнительного натяжения арматуры
максимальную температуру прогрева следует принимать не выше 80°С, а поте¬
ри напряжения арматуры при прогреве следует учитывать при расчете конст¬
рукции.Электротермообработка монолитных каркасных и рамных конструкций с
жесткой заделкой узловых сопряжений во избежание возникновения больших
температурных напряжений и появления трещин должна производиться, как
правило, при температуре изотермического прогрева бетона не выше 40°С.41
Максимальная температура изотермического прогрева бетона в конст¬
рукциях с Мп<3 м'1 (блоки гидротехнических сооружений, фундаменты под
оборудование и др.) назначается с учетом формирования такого температурно¬
го поля, которое обеспечивало бы благоприятное термонапряженное состояние
конструкции в процессе всего твердения. Это достигается любыми средствами,
обеспечивающими поддержание по сечению массива одинаковой температуры.Поддержание температуры бетона в процессе прогрева на заданном
уровне осуществляется одним из следующих способов:а)	изменением величины напряжения, подводимого к электродам;б)	периодическим включением и отключением напряжения;в)	отключением и включением отдельных электродов или групп электродов.Для обеспечения равной прочности бетона во всех частях прогреваемойконструкции и снижения температурных напряжений необходимо стремиться к
уменьшению температурных перепадов по объему конструкции в процессе
всей тепловой обработки. Для этой цели необходимо предусматривать тепло¬
изоляцию прогреваемых конструкций, особенно отдельных их частей, подвер¬
гаемых быстрому охлаждению.Продолжительность изотермического прогрева устанавливается в зави¬
симости от величины прочности, которую должен приобрести бетон к оконча¬
нию прогрева. В этом случае нарастание прочности за время остывания бетона
до температуры окружающей среды, как правило, не учитывается.Электропрогрев бетона целесообразно осуществлять при максимально
допустимой температуре до приобретения 50-70% прочности. Для получения к
окончанию прогрева бетоном более 70% прочности рекомендуется использо¬
вать быстротвердеющие или высокоактивные цементы, добавки-ускорители
твердения, жесткие бетонные смеси. При необходимости получения к оконча¬
нию термообработки 100% прочности следует повысить марку бетона на одну
ступень.После окончания изотермического прогрева скорость остывания бетона
не должна превышать:-	для конструкций с модулем поверхности более 10 м1 - 10°С/ч;-	для конструкций с модулем поверхности от 5 до 10 м1 - 5°С/ч.Для конструкций с меньшим модулем поверхности скорость остывания
устанавливается расчетом, исходя из условия исключения температурных де¬
формаций бетона.Для обеспечения одинаковых условий остывания различных по толщине
частей конструкции тонкие элементы, углы и выступающие части, остываю¬
щие быстрее основной конструкции, должны дополнительно утепляться.Размеры участка с усиленным утеплением должны предусматриваться
проектом производства работ.С целью исключения температурных деформаций, распалубка монолит¬
ных конструкций допускается при разности температур между наружным сло¬
ем бетона и окружающей средой не более 20°С.К электрическим параметрам относятся: потребная электрическая мощ¬
ность, выделяемая электрическая мощность, напряжение в сети, сила тока в сети.42
Электрические параметры. При электродном прогреве количество теп¬
ла, выделяемое в бетоне в результате прохождения электрического тока, опре¬
деляется по формуле:Q = 3,6 • I2 • R • Т = 3.6 • U • I • Т = 3,6 • Р • Т,	(3)где Q - количество выделяемого тепла, Дж;I	- сила тока. А;U - напряжение, В;R - электрическое сопротивление, Ом;Т- продолжительность прохождения электрического тока, час;Р - выделяемая электрическая мощность, Вт.Определение требуемой электрической мощности.Тепло, выделяющееся в результате преобразования электрической энер¬
гии, расходуется на прогрев до заданной температуры бетона и размещаемой в
нем арматуры, частично на нагрев опалубки, возмещение теплопотерь в окру¬
жающую среду. Электрическая мощность, требуемая при электропрогреве, за¬
висит от скорости и температуры разогрева бетона, начальной температуры бе¬
тона, модуля поверхности конструкции, температуры окружающей среды, теп-
лосопротивления опалубки, продолжительности активного прогрева (см. При¬
ложение № 1).При проектировании электрических параметров электропрогрева целесо¬
образно определять требуемую удельную электрическую мощность, т.е. мощ¬
ность, приходящуюся на 1 м3 бетона.Удельная электрическая мощность, требуемая на отдельных этапах элек¬
тропрогрева для выдерживания заданного режима, определяется по следую¬
щим формулам:на период подъема температурыР,+Р2+Р; = Сд'у"'р + С""' у‘"'S""'М' Р + К М"'(f|i +f“ ~ 2fJ (4)
3600	3600-2	1000-2на период изотермического прогреваР	кВт/мз	(5)1000где Р| - мощность, необходимая для разогрева бетона, кВт/м3;Р2 - мощность, необходимая для разогрева опалубочной системы, кВт/м3;Рз - мощность, необходимая для восполнения теплопотерь в окружающую
среду в процессе разогрева бетона, кВт/м3;Р4 - мощность, необходимая для восполнения теплопотерь в окружающую
среду в процессе изотермического прогрева бетона, кВт/м3;0,8 - мощность, эквивалентная теплу, выделяющемуся за время прогрева
вследствие экзотермии цемента, кВт/м3;С6 - удельная теплоемкость бетона, кДж/(кг град) (для обычных бетонов Сд
= 1,04 кДж/(кг-град));Ус, - объемная масса бетона, кг/м3;43
р - скорость подъема температуры бетона, град/ч;Соп - теплоемкость материала опалубки, утеплителя и др. частей опалубоч¬
ной системы, кДж/(кг-град);уол - объемная масса материала опалубки, утеплителя и др. частей опалу¬
бочной системы, кг/м3;боп - средняя толщина опалубки, утеплителя и др. частей опалубочной сис¬
темы, м;К - общий коэффициент теплопередачи опалубочной системы, Вт/(м2,град);
М„ - модуль поверхности конструкции, м‘!;
t<i - температура бетона перед началом прогрева, град;
tu - температура изотермического прогрева бетона, град;
tB - температура окружающей среды, град.Расчет выделяемой электрической мощностиПри электропрогреве бетона с помощью пластинчатых электродов выде¬
ляемая удельная электрическая мощность равна;Р= U~10/ кВт/м3 ,р ь-где Р- выделяемая электрическая мощность, кВт/м3;U- напряжение в цепи, В;р- расчетное удельное электрическое сопротивление бетона, Ом м;b - расстояние между электродами, м.Выделяемая удельная электрическая мощность при прогреве бетоиа по¬
лосовыми электродами, расположенными с одной стороны конструкции, опре¬
деляется по формуле;о £/2 Ю ’ г. , з
Р =	г	г—	кВт/м ,р.вк{Х+^±. 1ПА}н	ж В 2агде В - толщина конструкции (расстояние между разноименными элек¬
тродами), м;а - ширина полосового электрода, м;а - коэффициент при электропрогреве, равный 3/2 при трехфазном
токе и 2 - при однофазном токе.Выделяемую электрическую мощность при сквозном электропрогреве
бетона полосовыми электродами с двухсторонним размещением можно опре¬
делить, умножая полученную величину на коэффициент:Z = 1, ab 1 ь
1 +	In —ж- В 2аЗначения коэффициента z при различных величинах В, а и b определя¬
ются по табл. 2.4.44
Таблица 2.4Значения коэффициента z при сквозном прогреве бетона с двухсторонним
расположением полосовых электродовРасстояниемежду■электро¬дами,смЗначение коэффициента z при отношении —2а0,3 | 0,4 | 0,6 | 0Ширина электрода, см25252525100.9440,925-0.8850,847-0.7540,7040.9520,934-0.850,806200.8620,825П.9710,971-0.9160.841-П.80,752-0.6950,6330-0.9250,9-0.8540,818-0.730,671--40-П.8840.854------60-0.8460,806------Примечание. В числителе приведены величины z для трехфазного то¬
ка, в знаменателе - для однофазного тока.При расположении стержневых электродов в шахматном порядке выделяе¬
мая удельная электрическая мощность равна:D 3,14 -С/: ■ 10 ■' 0 . з
Р =	:	£	 кВт/м ,р-Ь1 (a-In	+ж)ltdгде d - диаметр стержневого электрода, м;b - расстояние между разноименными электродами, м.При прогреве бетона плоскими группами стержневых электродов выде¬
ляемая удельная электрическая мощность определяется по формуле:D	3,14 t/2 10■b h (arln —— + ж—)я-d hкВт/м'где b - расстояние между плоскими электродными группами, м;
h - расстояние между электродами в группе, м.При электропрогреве монолитных железобетонных конструкций квад¬
ратного или близкого к нему сечения, армированных продольными стержнями,
часто расположенными по периферии (рис.2.4) или изготавливаемых в форме с
металлическими бортами или в деревянной опалубке, внутренние поверхности
которой обиты кровельной сталью, струну или группу струн устанавливают по
оси конструкции и подключают к одной фазе, борта формы - к другой фазе се¬
ти. В отдельных исключительных случаях при необходимости в качестве.дру¬
гого электрода, может быть использована рабочая арматура. В этом случае вы¬
деляемая удельная электрическая мощность определяется по формуле:45
p = J^JO_	кВт/мзЕсли конструкции прямоугольного сечения армированы четырьмя про¬
дольными стержнями, расположенными в углах ее сечения (рис.2.4), выделяе¬
мая удельная электрическая мощность определяется по формуле:6,28£/:10 -’	D . лР =	:	р—	кВт/м ,, 2Ь ПГР~В'-'Я4Щгде b - расстояние между осями струны и арматурных стрежней, м.§ 2-5. Пример расчета параметров электропрогрева бетонаРасчет параметров электродного прогрева бетона осуществляется в сле¬
дующей последовательности:1.	Определяют тип электродов и их размеры.2.	Назначают технологические параметры:а)	температуру прогрева;б)	скорость разогрева;в)	продолжительность изотермического прогрева;г)	скорость остывания.3.	Рассчитывают электрические параметры:а)	определяют удельное электрическое сопротивление бетона;б)	определяют потребную электрическую мощность на период разогрева;в)	определяют потребную электрическую мощность на период изотермиче¬
ского прогрева;г)	определяют потребную электрическую мощность на период остывания
(при регулируемом остывании);д)	определяют величину напряжения электрического тока на период разо¬
грева;е)	определяют величину напряжения электрического тока на период изо¬
термического прогрева;ж)	определяют максимальную силу тока;з)	определяют сечение подводящих проводов.4.	Проверяют соответствие выделяемой электрической мощности требуемой.Пример 1. Необходимо определить параметры электродного прогрева
бетона стены размером 6x2,5x0,Зм, армированной двумя параллельными сет¬
ками. Бетон тяжелый марки 300 (класс В 22,5) на портландцементе марки 400.К моменту окончания изотермического прогрева бетон должен приобре¬
сти прочность не менее 70% марочной.Температура окружающей среды на основании статистических данных
составляет - 10 С.В качестве опалубки используем комбинированную конструкцию с об¬
щим коэффициентом теплопередачи К=3,6 Вт/м2- С.46
Принимаем температуру бетона в начале прогрева (после укладки в опа¬
лубку и уплотнения) (to.„.) равную +5°С.Исходя из габаритов и размеров конструкции, степени армирования и
вида арматурных изделий, прогрев целесообразно осуществлять пластинчаты¬
ми электродами, размещаемыми на больших сторонах стены.На основании заданных вида и марки цемента и в соответствии с дейст¬
вующими нормативными документами прогрев следует осуществлять при тем¬
пературе 80°С.Определяем модуль поверхности конструкции:F| = 6м • 2,5м • 2 = 30м2
F2 = 6м • 0.3м • 2 = 3,6м2
F, = 2,5м • 0,3м • 2 = 1,5м2
£F = 30м2+3,6м2+1,5м2 = 35,1м2
V = 6м • 2,5м • 0,3м = 4,5м3
Мп = IF/ V = 35,1 м2/4,5м3 = 7,8мВ соответствии с действующими нормативами бетон в конструкциях с
Мп = 7,8мследует разогревать со скоростью не более 10°С/ч.По графикам нарастания прочности бетона при различных температурах
определяем продолжительность прогрева при температуре 80°С до приобрете¬
ния заданной прочности - она составляет 12 часов.Скорость остывания бетона конструкции с М„ = 7,8м по окончании
прогрева должно составлять не более 5°С/ч.Принимаем опалубку с общим коэффициентом теплопередачи (К) рав¬
ным 3,6 Вт/м" • °С при действии ветра со скоростью 5 м/сек.Определяем электрическую мощность, необходимую для разогрева 1м'3
бетона стены до 80°С:Рр = (С6 • ус, ■ р) /3600 + [К • МП • (W+ t„ - 2t„)] /1000 -2 = 1,04 • 2400 10/3600+
+ [3,6 • 7,8 • (5 + 80 - (-2 • 10))] / 1000 • 2 = 6,9 + 1,5 = 8,4 кВт/м3Расход тепла на отогрев опалубки и арматуры не учитываем, т.к. они "от¬
нимут" тепло у уложенного бетона и это отразится в начальной температуре
бетона (te „.).Определяем мощность, необходимую для поддержания заданной темпе¬
ратуры (80°С) в процессе изотермического прогрева.Р„ = К • Мп • (t„ - t„.a.) /1000 = 3,6 • 7,8 [80 - (- 10)] / 1000 = 2,5 кВт/м3Учитывая, что для производственных целей используется трехфазный
ток, для исключения перекоса фаз, стену разбиваем на 3 части, каждая из кото¬
рых будет прогреваться отдельной парой плоских электродов площадью 5м2
(площадь прогреваемой стены 2м • 2,5м).47
Общий объем одновременного разогреваемого (и прогреваемого) бетона
составляет 4,5м3 (объем стены). Поэтому :Рр = 8,4 кВт/м3 • 4,5 м3 = 37,8 кВт
Р„ = 2,5 кВт/м3 • 4,5 м3 = 11,25 кВтВыбор трансформатора осуществляется, исходя из максимальной потреб¬
ной мощности ~ 38 кВт с учетом объема одновременно прогреваемого бетона.Определение параметров тока (напряжение и силу тока) осуществляется
с учетом разбивки стены на три самостоятельно (хотя и одновременно) прогре¬
ваемые части с объемом 1,5 м3 каждая (когда это возможно).Для расчета параметров тока необходимо знать расчетное удельное элек¬
трическое сопротивление бетона (ррасч).В построечной лаборатории опытным путем легко определяется началь¬
ное и минимальное удельное электрическое сопротивление бетона (соответст¬
венно р„ач и рм„и) по методике, изложенной в "Руководстве":Ррасч = (рнач + Рмин) / 2 Ом ' MВ нашем примере примем р^ч равное 10 Ом • м.Определяем электрическое сопротивление бетона (R):R = Ррасч • e/S = 10 Ом • м • 0,3 м/ 5м2 = 0,6 Ом ,где в - расстояние между электродами (толщина стены), м;S	- площадь электродов, м2.Определяем требуемые электрические параметры на период разогрева:
Напряжение в сети составит:U =JprР = 8,4 кВт/м3 ■ 1,5 м3 = 12,6 кВт = 12600 ВтU =л/12600 Вт 0,6 Ом = 87ВСила тока, подводимая к каждой паре электродов, составит:J = U/R = 87В/0,60м = 145А
Определяем требуемые электрические параметры на период изотермиче¬
ского прогрева:Р„ = 2,5 кВт/м3 • 1,5 м3 = 3,75 кВт > 3750 Вт
U„ = л/3750 Вт • 0,6 Ом = 47,5 Вт 47,5 В „п .1„ =	= 80 А0,6 ОмИспользуя вышеприведенные методики, определяем возможность выде¬
ления требуемой электрической мощности по расчитаным электрическим па¬
раметрам:D t/210"3 (87В): -10"’ ОД1 D . зРр = —	= , ' , 	= 8,41 кВт/мв~-Рг«» (0,3.и)- -10 Ом м48
" (0,3.w); ■ 10 Ом-мВыделяемые электрические мощности соответствует мощности, необхо¬
димой для разогрева и изотермического прогрева бетона.Затем, с учетом определенных электрических параметров, подбираются
технические средства (трансформатор, подводящие провода или кабели) для
осуществления электропрогрева бетона стены.Следует подчеркнуть, что электрические мощности и необходимые
трансформаторы назначаются и выбираются до начала прогрева.При одновременном прогреве нескольких типов конструкций необходи¬
мо электрические параметры определять отдельно для каждого типа и объема
конструкций, используя вышеприведенную методику.Для определения общей потребности электрической мощности следует
сложить мощности, потребные на прогрев всех конструкций.С целью рационального использования электрических мощностей целе¬
сообразно разработать график электропрогрева конструкций, на котором ука¬
зать последовательность включения в прогрев забетонированных участков и
периоды прогрева бетона на каждом участке.Пример 2. Необходимо определить параметры электродного прогрева
бетона стены в пределах захватки.Длина стены 56 м. Высота стены 3 м. Толщина стены 0,3 м.Армирование параллельными сетками.Бетон марки 300 (класса В 22,5) на портландцементе марки 400.В качестве опалубки используется комбинированная конструкция с об¬
щим коэффициентом теплопередачи К = 3,6 Вт/м2 • °С.Принимаем температуру бетона в начале прогрева равную +5°С.Температуру изотермического прогрева принимаем равной 80°С, а ско¬
рость разогрева - 10°С/ч.Температура окружающей среды равна — 10°С.Расчет ведем в соответствии с вышеизложенной методикой.Модуль поверхности конструкции равен 7,5 м1.Электрическая мощность, необходимая для разогрева 1 м3 бетона, составит:„ 1,04• 2400■ 10 3,6 ■ 7,5 ■ [5 + 80 - 2 • (-10) ]	„ , _ .Р„= 		+ —					— = 6,9 + 1,4 = 8,3 кВт/мр 3600	1000-2Определяем электрическую мощность, необходимую для поддержания
заданной температуры в период изотермического прогрева:3,6.7,5.[80-(-10)] = 24 кВт/мз
1000Общий объем одновременно прогреваемого объема бетона составляет 50 м3.
Поэтому	Рр = 8,3 кВт/м3 • 50 м3 = 415 кВтР„ = 1,4 кВт/м'1 • 50 м3 = 70 кВтВыбор трансформаторов для электропрогрева производим, находя из
максимальной потребной мощности 415 кВт.
Для обеспечения приемлемых токовых нагрузок разбиваем стену на уча¬
стки длинной 2 м, площадью 6 м2 и объемом 1,8 м\ Исходя из этого, определя¬
ем напряжение и силу тока в цепи.Определяем электрическое сопротивление бетона, принимая ррасЧет. рав¬
ным 10 Ом м:„ 10 Ом-м 0.3.V „ е „R =	;	= 0,5 Ом6	МОпределяем электрические параметры на период разогрева
Рр = 8,3 кВт/м3 • 1,8 м3 = 14,94 кВт = 14940 Вт
Up = Jp~R = V14940 Вт • 0,5 Ом = 86,5 В1р=^=*^ = 173А
р R 0.5 ОмОпределяем электрические параметры на период изотермического прогреваР„ = 2,4 кВт/м3 ■ 1,8 м3 = 4,32 кВт = 4320 Вт
U„ = V4320 Вт • 0,5 Ом = 46,5 В1И = 46А.В = 93 а
0,5 Ом ■ мПо полученным токовым параметрам определяем величину выделяемой
электрической мощностир = ($6.5 В)~ 1 = 831 кВт/мзР (0,3.м): -lOO.w-.w_ (46,5 В)2 • 10~''
(0,3.и): \ООм м■ 2,4 кВт/м'3С учетом экзотермического тепла выделяемые мощности обеспечивают
выдерживание заданных технологических параметров электропрогрева бетона§ 2-6. Электропрогрев бетонов с противоморозными добавками.Электропрогрев бетона с противоморозными добавками рекомендуется
производить при необходимости получения распалубочной прочности в корот¬
кие сроки, а также во многих случаях, когда бетонирование и выдерживание
бетона производится при низких температурах воздуха.Электропрогрев бетона с противоморозными добавками может приме¬
няться также в тех случаях, когда не представляется возможным применить
электропрогрев обычного бетона из-за опасности его замораживания до уста¬
новки и подключения всех электродов на захватке (например, при длительном
транспортировании смеси, укладке ее небольшими объемами и т.п.).Введение в бетонную смесь противоморозных добавок приводит к пони¬
жению температуры ее замерзания и уменьшению электрического сопротивле-
50
ния, в том числе и при отрицательных температурах. Это позволяет начинать
электропрогрев бетона, остывшего до температуры ниже 0ПС.При соблюдении всех технологических требований и оптимальных ре¬
жимах прочность при сжатии по окончании прогрева бетона с добавками со¬
ставляет 75-90%, а через 28 суток последующего выдерживания на морозе и
28-суточного нормально-влажного хранения - 100-120% от марочной прочно¬
сти.При необходимости получения меньшей величины прочности бетона по
окончании прогрева (например, критической) продолжительность изотермиче¬
ского прогрева может быть существенно снижена (до 4 ч), что дает возмож¬
ность экономить электроэнергию, повышать оборачиваемость опалубки и элек¬
трооборудования.При этом электропрогрев не приводит к снижению основных строитель-
но-технических свойств бетона (прочность при осевом растяжении, призмен¬
ная прочность, сцепление с арматурой, морозостойкость и др.) по сравнению с
бетоном, твердеющим без прогрева.В качестве противоморозных добавок в бетоны, подвергаемые электро¬
прогреву, должны применяться только проверенные и сертифицированные. Из
отечественных противоморозных добавок можно применять нитрит натрия,
формиат натрия и комплексные (табл. 2.5).Таблица 2.5Количество противоморозных добавок для бетона, подвергаемого электропрогревуТемпература остыва¬
ния бетона до электро¬
прогрева, °СКоличество добавок в расчете на сухое вещество,
% от массы цементаОтДоНН, формиат
натрияННХКХК+ХН *'ХК+НН0-5440+21+1,5-6-10670+31,5+2-11-158101+33+3,5-16-2010-1.5+3.54,5+5,5Примечание. Добавку ХК+ХН допускается применять в неармированные конструкцииПри необходимости в состав бетонных смесей допускается вводить до¬
бавки, предотвращающие их ускоренное загустение или добавки для повыше¬
ния морозостойкости бетона (воздухововлекающие).Применение в бетонах, подвергаемых электропрогреву, противомороз¬
ных добавок, в состав которых входит мочевина, не допускается из-за разло¬
жения мочевины при температуре выше 40°С.Применение поташа в качестве противоморозной добавки не разрешается
вследствие того, что прогретые бетоны с этой добавкой имеют значительный
(более 30%) недобор прочности по сравнению с непрогретым бетоном, харак¬
теризуются пониженной морозостойкостью и водонепроницаемостью.51
Для бетонов с противоморозными добавками, подвергаемых электропро¬
греву, наиболее эффективно применение портландцементов с содержанием в
клинкере С3А не более 6% во избежание недобора прочности.До начала бетонных работ необходимо изготовить в лабораторных усло¬
виях образцы из бетона подобранного состава, содержащего противоморозную
добавку. Образцы после охлаждения до отрицательной температуры должны
быть подвергнуты электропрогреву с последующим определением их прочно¬
сти и сравнением ее с прочностью эталона.Количество противоморозных добавок следует назначать по таблице2.5 в
зависимости от предполагаемой температуры остывания уложенного бетона до
начала электропрогрева.Количество вводимой противоморозной добавки должно обеспечивать
при остывании бетонной смеси до ожидаемой температуры величину ее удель¬
ного электрического сопротивления не более 3500 Ом ■ см. Эта величина по¬
зволяет рационально разместить электроды и осуществить электропрогрев бе¬
тона с использованием пониженного напряжения (до 127 В) в соответствии с
требованиями техники безопасности.Указанные в таблице 2.5 количества противоморозных добавок, как пра¬
вило, обеспечивают необходимую величину удельного электрического сопро¬
тивления остывшего бетона. Однако до начала бетонных работ рекомендуется
определить фактическую величину удельного электрического сопротивления
бетона с добавкой подобранного состава при остывании бетона до требуемой
температуры.Для уменьшения потерь тепла бетон следует укладывать в опалубку,
имеющую общий коэффициент теплопередачи (К) не более 3,6 Вт/м2 • °С.Расстояние между электродами следует определять исходя из величины
начального электрического сопротивления 3500 Ом • см или фактической его
величины. При определении расстояния между электродами начальную вели¬
чину напряжения на электродах рекомендуется принимать в пределах ЮЗ-
121 В, а если фактическая величина удельного электрического сопротивления
меньше 3500 Ом • см - в пределах 85-103 В. По мере подъема температуры бе¬
тона его электрическое сопротивление снижается и напряжение на электродах
нужно соответственно уменьшать. Ориентировочно расстояние между стерж¬
невыми электродами можно применять равным 150-200 мм.Электропрогрев должен быть начат не позже охлаждения бетона до тем¬
пературы, принятой для назначенного количества добавки, на наиболее быстро
остывающем участке во избежание чрезмерного возрастания удельного элек¬
трического сопротивления уложенного бетона (при приближении к критиче¬
ской температуре).Скорость подъема температуры бетона, температуру изотермического
прогрева и его продолжительность, скорость остывания конструкций, а также
температурные условия распалубки следует принимать как для бетона без до¬
бавок. Однако необходимо учитывать, что в процессе прогрева бетоны с до¬
бавками твердеют несколько интенсивнее, чем без них. В связи с этим продол¬
жительность изотермического прогрева может быть принята на 20-25% мень¬
ше. чем бетона без добавок.52
Для регулирования напряжения на электродах необходимо применять
понижающие трансформаторы для элекропрогрева бетона. Поскольку диапазон
изменения удельного электрического сопротивления бетонов с противомороз-
ными добавками от его начального значения до минимального может быть
значительно большим, чем для бетонов без добавок, то для электропрогрева
бетонов с добавками наиболее целесообразно применять понижающие транс¬
форматоры с бесступенчатым регулированием вторичного напряжения (типа
АОСУ, АОМК, АТМК). При использовании ступенчатых трансформаторов в
ряде случаев может оказаться необходимым для выдерживания заданного тем¬
пературного режима осуществлять периодическое включение и отключение
напряжения на электродах в течение нескольких часов либо производить
включение и отключение отдельных групп электродов.§ 2-7. Производство работ при электропрогреве бетона.Прогрев каждой конструкции можно осуществлять с использованием
разных типов электродов и схем их размещения. Оптимальный тип. схему раз¬
мещения и подключения электродов следует выбирать исходя из конфигура¬
ции и размеров конструкции, расположения арматуры, количества одновре¬
менно прогреваемых конструкций, местных условий производства и др.Во избежании местного перегрева и недопустимого увеличения выделяе¬
мой в бетоне мощности (более чем на 10-15% по сравнению с расчетной) необ¬
ходимо в период подъема температуры принимать напряженность поля не бо¬
лее 10-12 В/см. Указанные ограничения не относятся к импульсному прогреву.Отступления допускаются только после экспериментального подтвер¬
ждения отсутствия чрезмерных перепадов температур в бетоне и при недопус¬
тимости увеличения электрической мощности.Применение сквозного электродного прогрева наиболее эффективно для
конструкций простой конфигурации, неармированных, мало армированных,
армированных сетками или плоскими каркасами.Периферийный прогрев следует применять для термообработки бетона в
массивных и средней массивности монолитных конструкциях любой конфигу¬
рации (без выступающих частей небольшой толщины).С помощью напыленных, ленточных или полосовых электродов, закреп¬
ляемых на опалубке, рекомендуется прогревать ленточные монолитные фун¬
даменты, подпорные стенки и другие подобные конструкции. При толщине
конструкции до 40-60 см осуществляется сквозной прогрев. При большей тол¬
щине рекомендуется применять периферийный прогрев по каждой из плоско¬
стей конструкции.Для монолитной бетонной подготовки, бетонных полов, армированных
конструкций, развитых в горизонтальном направлении (днищ резервуаров,
плоских перекрытий и т.п. толщиной до 20 см), следует использовать односто¬
ронний периферийный прогрев с помощью накладных щитов с закрепленными
на них электродами. Щиты должны плотно прилегать к поверхности бетона.
При прогреве наклонными щитами монолитных ребристых плит пере¬
крытий вдоль их ребер следует устанавливать дополнительные ленточные или
полосовые электроды для периферийного или сквозного прогрева.Монолитные стены и перегородки также целесообразно прогревать с ис¬
пользованием закрепленных на деревянной опалубке электродов. В зависимо¬
сти от толщины конструкции и ее армирования следует применять сквозной
или периферийный прогрев.Для монолитных железобетонных колонн постоянного сечения по длине
с шириной не более 40 см при небольшой степени армирования отдельными
стержнями рекомендуется использовать сквозной электропрогрев с примене¬
нием закрепленных на опалубке электродов. Колонны большей ширины реко¬
мендуется прогревать по периферии с помощью нашивных электродов.Колонны и сваи с большой степенью армирования пространственными
каркасами целесообразно прогревать с помощью струнных электродов или
(при наличии арматуры по всему сечению) путем электрообогрева в греющей
опалубке или греющим проводом.Для конструкций сложной конфигурации и с высокой степенью армиро¬
вания применение электродного прогрева нецелесообразно.В проект производства работ по возведению монолитных железобетон¬
ных конструкций должны быть включены технологические карты электропро¬
грева.Технологическая карта разрабатывается на электропрогрев конструкции
или группы одновременно прогреваемых конструкций.Каждая технологическая карта должна включать в себя: схемы прогре¬
ваемых конструкций с указанием: положения арматуры и закладных деталей,
типа используемых электродов, мест их размещения и подключения к подво¬
дящим напряжение проводам, способов закрепления электродов и их изоляции
от арматуры. В технологической карте приводятся также данные о сечении и
длине подводящих напряжение проводов и кабелей, схемы размещения темпе¬
ратурных скважин, данные о паро- и теплоизоляции неопалубленных поверх¬
ностей бетона. В технологической карте даются подробные указания о режиме
прогрева с расчетом технологических и электрических параметров электропро¬
грева, разрабатывается график электропрогрева бетона, на котором указывает¬
ся последовательность включения участков бетонирования в прогрев и про¬
должительность каждого периода.Расчет электрических параметров осуществляется с учетом одновремен¬
но прогреваемых конструкций и их объема. При расчете потребиых электриче¬
ских мощностей целесообразно использовать график электропрогрева бетона.Выдерживание требуемого расстояния между электродом и арматурой
достигается применением различных изоляторов, например, из затвердевшего
цементного раствора, материалов на основе пластмасс, и других диэлектриков,
укрепляемых на арматуре до бетонирования конструкций.Электроды должны находиться на определенном расстоянии от заклад¬
ных деталей, устанавливаемом в зависимости от величины подаваемого на¬
пряжения. При расположении закладных деталей параллельно плоскости пла¬
стинчатых либо полосовых электродов их следует изолировать.54
Полосовые электроды следует изготовлять из кровельной или листовой
стали. Ширину полосы рекомендуется принимать от 20 до 50 мм. Для более
удобного подключения проводов концы электродов с отверстиями должны вы¬
ступать за кромку опалубки на 50-80 мм.Стержневые электроды изготавливают, как правило, из круглой катаной
стали диаметром 6-8 мм. Длина электрода назначается с учетом того, чтобы он
выступал над опалубкой с утеплителем на 5-8 см. При необходимости погру¬
жения в бетон стержневых электродов длиной более 0,6 м их диаметр следует
увеличивать до 10-12 мм.Для удобства производства работ плоские электродные группы можно
изготавливать в виде решеток с одним приваренным сверху поперечным
стержнем и погружать в бетон одновременно всю группу, желательно с вибри¬
рованием.Струнные электроды, изготавливаемые из круглой стали диаметром 6-12
мм, должны быть установлены и закреплены до бетонирования конструкций.
Струнные электроды диаметром более 8 мм, следует подвешивать к арматуре
на крючках, с надетыми на них изоляторами (например, в виде отрезков рези¬
новой трубки), либо крепить к специальным изолированным поперечным
стержням.Перед началом бетонирования производится осмотр установленных
электродов, соединительных проводов, отпаек и др. В процессе'бетонирования
необходимо следить за тем, чтобы установленные электроды не были смещены
от предусмотренного проектом производства работ положения, что достигает¬
ся их надежным закреплением до начала бетонирования.Все элементы и конструкции объемом до 3 м3 необходимо бетонировать
без перерывов. При бетонировании монолитных конструкций большего объема
или значительной протяженности (перекрытия, полы, днища резервуаров и др.)
должны соблюдаться правила назначения местоположения рабочих швов, - ус¬
тановленные СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции".При последовательном прогреве нескольких участков, электродная груп¬
па, установленная на границе двух участков, должно подключаться к сети при
прогреве последующего участка.Во избежание чрезмерных влагопотерь, при электропрогреве необходимо:-	не превышать предельно допустимую температуру прогрева;-	обеспечивать размеры электродов и их размещение в соответствии с
расчетом, не допуская тем самым местных перегревов;-	обязательно укрывать по мере бетонирования неопалубленные поверх¬
ности конструкций пароизоляционным материалом (толем, рубероидом, поли¬
этиленовой пленкой и др.), поверх которого обязательно укладывается утеплитель.Для обеспечения плотного прилегания накладных электродных панелей к
бетону и, соответственно, плотного контакта электродов с бетоном при прогре¬
ве горизонтально развитых конструкций, необходимо оказывать легкое вибра¬
ционное воздействие на каждую панель в течение нескольких секунд после их
укладки.55
Утепление верхней поверхности бетона должно выполняться сразу по
окончании бетонирования и укладки пароизоляционного слоя, а на конструк¬
циях, имеющих большую открытую поверхность - по мере бетонирования и
укладки пароизоляции.Опалубленные поверхности конструкции, утепление которых предусмат¬
ривается технологическими картами, должны быть утеплены до начала бето¬
нирования.Перед подачей напряжения иа электроды следует проверить: правиль¬
ность их установки и подключения; качество контактов и отпаек, которые мог¬
ли быть нарушены при бетонировании; расположение температурных скважин
или установленных в бетоне датчиков температуры; правильность укладки
утеплителя.Замеченные недостатки необходимо устранить, после чего установить
временное ограждение с предупредительными плакатами и сигнальными лампами.Сразу после подачи напряжения на электроды, дежурный электрик дол¬
жен повторно проверить все контакты, отпайки (пошатыванием, смещением
или отключением стержневого электрода), устранить причину короткого замы¬
кания или искрения, если таковые произошли.При необходимости отключения по каким-то причинам (например,
вследствие короткого замыкания) одного из стержневых электродов, рядом
следует установить новый электрод, проверить его работоспособность и затем
подключить к питающей электропроводке.В связи с тем, что в процессе подъема температуры токовые нагрузки,
как правило, возрастают, необходимо в этот период следить за показаниями
измерительных приборов, состоянием контактов и отпаек. Их состояние следу¬
ет проверять также после каждого переключения напряжения на другую, осо¬
бенно более высокую ступень.Концы стержневых электродов и стержней для подведения напряжения к
арматуре в случае использования ее в качестве электродов после окончания
прогрева должны быть срезаны заподлицо с поверхностью конструкции.§ 2-8. Техника безопасности при электропрогреве бетона.Мероприятия по обеспечению безопасного производства электропрогре¬
ва должны быть разработаны с учетом требований СНиП 12.-03.2002
"Безопасность труда в строительстве".К работам по электропрогреву бетона допускаются лица, оттестованные
комиссией и получившие удостоверение о знании правил техники безопасно¬
сти. Они должны быть снабжены резиновыми перчатками и обувью, а в зимнее
время - теплой одеждой.Участок электропрогрева бетона должен быть огорожен временным ог¬
раждением с предупредительными надписями и хорошо освещен в темное вре¬
мя суток.56
Электрооборудование (трансформаторы, рубильники, пульты управления
и т.п.) должны быть защищены от попадания снега или дождя, а также от воз¬
можного доступа посторонних лиц.Металлические токоведущие части трансформаторов, распределитель¬
ных щитов и софитов, кожухи рубильников должны быть заземлены.Перед подачей напряжения на электроды необходимо проверить пра¬
вильность их подключения, исправность проводов, надежность контактных со¬
единений, заземления или зануления электрооборудования. Необходимо убе¬
диться в отсутствии людей на участке электропрогрева.В случае обнаружения в процессе электропрогрева какой-либо неисправ¬
ности (замыканий, искрений в контактах, перегрева проводов и т.п.), напряже¬
ние должно быть немедленно отключено до устранения неисправности.Электропрогрев бетона разрешается производить при напряжении элек¬
трического тока не свыше 127 В. В сырую погоду, при дожде или сильных сне¬
гопадах производить прогрев бетона на открытом воздухе не разрешается.Замеры температуры уложенного бетона и электромонтажные работы на
участке электропрогрева допускается проводить при напряжении на электро¬
дах не свыше 60 В. При более высоком напряжении все работы должны осуще¬
ствляться только при отключенном токе.57
Глава 3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВ БЕТОННЫХСМЕСЕЙ§ 3-1. Сущность метода и область применения.Предварительный форсированный электроразогрев бетонных смесей
производится после их приготовления до начала схватывания, быстрой ук¬
ладки разогретых смесей в конструкцию, их уплотнения и укрытия для по¬
следующего термосного выдерживания. Разогревается бетонная смесь
электрическим током промышленной частоты при напряжении 380-220В.Внесенное в бетонную смесь тепло при разогреве повышает химиче¬
скую активность воды затворения, которая интенсивно начинает реагировать
с цементом, что способствует быстрому выделению экзотермического тепла.
Благодаря этому в забетонированной конструкции длительное время под¬
держивается положительная, подчас достаточно высокая температура (до 60-
80°С), что приводит к быстрому затвердеванию бетона. Уплотнение разогре¬
той бетонной смеси после укладки позволяет обеспечить плотную структуру
бетона с высокими физико-механическими характеристиками.Наибольший эффект предварительного электроразогрева проявляется
при бетонировании массивных и средней массивности конструкций с Мп до
8м’1. При этом учитывается температура наружного воздуха (а в районах с
сильными ветрами - жесткость погоды, т.е. при ветре воздействие темпера¬
туры оказывается более низким), влияющая на общий тепловой баланс забе¬
тонированной конструкции. Интенсивность охлаждения конструкции не
должна превышать притока тепла за счет экзотермии по крайней мере до
достижения бетоном 40 - 50%-ной прочности от проектного значения. При
последующем медленном остывании, твердение бетона продолжается вплоть
до достижения температуры 0°С.В сильные морозы при интенсивном остывании бетона в периферийных
слоях конструкции ее необходимо утеплять в соответствии с теплотехниче¬
ским расчетом, учитывающим влияние среды и массивности конструкции.Применение предварительного электроразогрева бетонных смесей, по¬
зволяет возводить бетонные и железобетонные конструкции высокого каче¬
ства и долговечности с минимальными затратами электрической энергии.
При этом методе на бетоно-смесительных узлах отпадает необходимость в
зимнее время подогревать заполнители до высоких температур и ограничи¬
ваться только их оттаиванием; исключать возможность начала схватывания
бетонной смеси (выходящей с невысокой температурой из смесителя) при
транспортировке ее к месту укладки; в течение короткого времени разогре¬
вать бетонную смесь (не более 15 мин.) до требуемой температуры (50-80 С)
с минимальными потерями тепла при этой операции и последующей быст¬
рой укладкой и выдерживанием бетона в конструкции по методу термоса.В конструкциях, забетонированных предварительно разогретой бе¬
тонной смесью, формируется благоприятное термонапряженное состояние,
благодаря тому, что температура в поверхностных слоях ниже, по сравне¬
нию с внутренними и бетон в них твердеет медленнее. За счет экзотермии
внутренние слои бетона в конструкции разогреваются, расширяются и на¬
ружные слои еще не затвердевшего бетона вследствие возникновения рас-58
тягивающих усилий деформируются без трещинообразования. В дальней¬
шем при затвердевании бетона внутри конструкции, постепенном остыва¬
нии и сжатии в соответствии с коэффициентом объемного расширения, в
поверхностных слоях возникают напряжения сжатия и бетон уплотняется.
Все изложенное делает метод предварительного электроразогрева бетон¬
ных смесей одним из наиболее эффективных и малоэнергоемких.Предварительный разогрев бетонной смеси, как метод зимнего бетони¬
рования, обеспечивает наибольший эффект, как было сказано выше, при бе¬
тонировании среднемассивных монолитных или сборных конструкций (в ус¬
ловиях полигона) с модулем поверхности Мп<8 м 1 при температуре наруж¬
ного воздуха до -20°С или с меньшим Мп, при более низких температурах.При бетонировании маломасснвных конструкций, в том числе пролет¬
ного типа, например, плит перекрытия в монолитном домостроении целесо¬
образно совмещать предварительный разогрев с термоактивным выдержива¬
нием бетона. При этом для компенсации повышенных теплопотерь тонко¬
стенными конструкциями следует использовать, например, термоактивные
щиты, греющие одеяла и т.п.§ 3-2. Технология производства работ.Как способ ускорения твердения бетона предварительный разогрев мо¬
жет быть применен и в теплое время года для сокращения времени набора
бетоиом распалубочной прочности.Предварительному разогреву могут подвергаться бетонные смеси, при¬
готовленные на низко- и среднеалюминатных портландцементах, используе¬
мые для обычных бетонов (плотность 1800-2500 кг/м’), для легких бетонов
(плотность 500-1800 кг/м3), а также мелкозернистых бетонов и цементно-
песчанных растворов. Крупность заполнителя бетонной смеси не должна
превышать 20 мм; желательно чтобы осадка конуса смеси находилась в пре¬
делах 6-12 см. Подвижность бетонной смеси с повышением температуры
уменьшается и это надо учитывать при разогреве. Отодвинуть время загус-
тевания можно введением в нее добавок пластификаторов, которые помимо
снижения В/Ц могут несколько замедлить сроки схватывания без негатив¬
ных последствий для последующего твердения бетона.Расход добавки уточняется опытным путем с учетом необходимости
обеспечения в заданное время требуемой прочности. В качестве таких до¬
бавок допускается применять С-3 и др.Для определения возможности разогрева бетонной смеси следует про¬
вести опытный разогрев и, если оперирование с разогретой смесью затруд¬
няется, то необходимо внести коррективы в ее состав и устанавливать тем¬
пературу разогрева, время работы со смесью до момента ее укладки и уплот¬
нения.Максимальная температура разогрева бетонной смеси зависит, прежде
всего, от применяемого цемента и возможного времени оперирования с ней
после разогрева (подача к месту бетонирования, укладка в опалубку и уп¬
лотнение). Смеси, приготавливаемые на низкоалюминатных портландцемен-59
тах (содержание CjA не выше 6%), можно разогревать до температуры 80°С,
на портландцементах с большим (превышающим 6%) содержанием CjA, ра¬
зогревать целесообразно не более чем до 60-70°С. Окончательная температу¬
ра разогрева устанавливается после опытной проверки изменения сроков
схватывания и интенсивности потери подвижности в построечной лаборато¬
рии.Уплотнение бетонной смеси в горячем состоянии практически ис¬
ключает остаточное тепловое расширение бетона (или оно значительно
меньше), которое обычно имеет место при других методах тепловой обра¬
ботки.Расчет и подбор составов бетонных смесей, подвергаемых предвари¬
тельному электроразогреву, осуществляется любым проверенным на прак¬
тике способом, обеспечивающим получение состава, обладающего к мо¬
менту укладки в горячем состоянии необходимой подвижностью, а также
заданной прочностью в установленные сроки при наименьшем расходе
вяжущего.Окончательное назначение рабочего состава смеси должно произво¬
диться по результатам опытной проверки подвижности разогретой смеси, а
также испытаний контрольных образцов, изготовленных из пробных заме¬
сов предварительно разогретой бетонной смеси и твердевших после уклад¬
ки в условиях, аналогичных производственным.Разогрев бетонной смеси может осуществляться циклично или не¬
прерывно. Для этого в первом случае используются различные устройства-	бадьи, специальные бункера для разогрева смеси (рис. 3.1), технологиче¬
ские комплексные линии (рис. 3.2) и переоборудованные бетономешалки, а
во втором - установки непрерывного действия.Порционный разогрев бетонной смеси целесообразно применять в
построечных условиях при потоке бетонной смеси менее 10 м3/ч.Непрерывный разогрев наиболее эффективно использовать на техно¬
логических линиях при потоке бетонной смеси более 10 м3/ч.Продолжительность подъема температуры бетонной смеси до задан¬
ной величины обусловливается: интенсивностью ее загустевания, видом и
размерами крупного заполнителя, наличием электрических мощностей и т.п.
и должна находиться в пределах 5-15 мин.Расход электрической энергии на разогреве 1 м3 бетонной смеси за¬
висит от температуры разогрева, конструктивного решения нагревательно¬
го устройства, условий окружающей среды и т.п. и ориентировочно может
приниматься равным 0,9 кВт ■ ч для стройплощадок на каждый градус ра¬
зогрева 1м’ бетонной смеси.Транспортирование разогретой бетонной смеси к месту укладки при
порционном разогреве наиболее эффективно производить непосредственно
в ёмкости для разогрева.При непрерывном разогреве бетонная смесь должна подаваться из
электродной камеры непосредственно в форму или опалубку.Перегружать разогретую смесь в промежуточные ёмкости не рекомендуется
и делать это только в крайнем случае.60
Разогретая смесь должна быть уложена в форму или опалубку в воз¬
можно короткий срок - не более чем за 15 мин.Отформованное изделие или забетонированная конструкция могут
выдерживаться до приобретения бетоном требуемой прочности различны¬
ми способами (термос, с обогревом по контуру).При выдерживании бетона следует учитывать экзотермическое теп¬
ло, выделяемое цементом в процессе твердения, величина которого ориен¬
тировочно составляет 80 ккал/м3.гРис. 3.1. Принципиальная схема бадьи для электроразогрева бетонной смеси1 - электрод; 2 - контактная шпилька; 3 - бункер; 4 - затвор; 5 - вибратор;
6 - крепление электрода; Н, В, L - соответственно высота, ширина и длина
бункера; b - расстояние между электродами.61
Рис. 3.2. Технологическая комплексная линия для непрерывного
электроразогрева бетонной смеси производительностью - 20-40 м3в смену
при потребляемой мощности 50-100 кВт, расходе электроэнергии - 30 кВт
ч/м3 при времени разогрева 2-3 мин.1 - доставка бетонной смеси с автозавода автобетоновозом; 2 - установка
непрерывного разогрева; 3 - автобетононасос для подачи разогретой смеси
в опалубку возводимых конструкций.В построечных условиях пост разогрева должен находиться в
непосредственной близости от места укладки бетонной смеси.Схему организации производства, а также способ разогрева выбирают,
учитывая условия работы, требуемую производительность линии и
наличие энергетических ресурсов.При порционном разогреве объем порции смеси выбирается из условия
обеспечения требуемой мощности, времени сохранения подвижности
разогретой смесью до ее укладки.При определении максимального объема емкости для разогрева следует
учитывать также целый ряд произвводственных ограничений. К ним
относятся, например, грузоподъемность крана или другого транспортного
средства, максимально допустимые габаритные размеры оборудования, а
также удобства в производстве работ. Вбольшинстве случаев объем
емкости, ограниченный указанными производственными факторами,
обычно не превышает 2 м .Количество емкостей для порционного разогрева определяется исходя
из условий бесперебойной работы транспорта и непрерывной укладки
разогретой бетонной смеси.Во избежание перекоса фаз питающей сети бетонная смесь должна рав¬
номерно распределяться между электродами нагревательного устройства.В целях уменьшения разброса температуры в процессе разогрева ем¬
кость со стационарно закрепленными электродами необходимо заполнять
бетонной смесью послойно и одновременно между всеми электродами.Для равномерного распределения смеси между стационарно
незакрепленными электродами, последние погружают в емкость для
разогрева, заполнению смесью, при одновременной вибрации.62
При порционном разогреве среднюю температуру смеси определяют
по показаниям трех-четырех датчиков, расположенных в центре между
электродами и стенками бункера.При непрерывном разогреве средняя температура смеси определяет¬
ся одним-двумя датчиками, установленными на выходе разогретой смеси.Для обеспечения равномерности и заданной скорости разогрева сме¬
си необходимо периодически очищать электроды от затвердевшего це¬
ментного камня, особенно при порционном способе разогрева.Для уменьшения площади загрязнения внутренних поверхностей ус¬
тановки, соприкасающихся с бетонной смесью, целесообразно покрыть их
(исключая электроды) конструктивным, адгезионным и одновременно
электроизоляционным материалом. Для этого можно применить, напри¬
мер, теплостойкую резину, фторопласт или полиэтилен низкого давления.В процессе эксплуатации установки электроразогрева при перерывах
в работе она должна быть освобождена от остатков бетонной смеси про¬
мывкой струёй воды под напором.§ 3-3. Расчёт бункера для порционного электроразогрева бетонной смесиОбъем бункера электроразогрева зависит от объема разогреваемой
смеси и определяется по формуле:V6 = kV,	(1)где к - коэффициент уплотнения бетонной смеси к моменту разогре¬
ва, учитывающий разрыхленное состояние ее при загрузке в бункер, кото¬
рый с достаточной точностью может быть принят равным 1,2 для обычно¬
го бетона и 1,4 - для легкого бетона;V	- объём помещаемой в бункер бетонной смеси, м3.Примечание. Коэффициент уплотнения рекомендуется определять
опытным путем как отношение объемного веса в предельно уплотненном
состоянии к ее объемному весу в рыхлонасыпном состоянии в бункере.Определяют потребную электрическую мощность для разогрева бе¬
тонной смеси по формуле:„ с vV(/ -г ) 60 аР = "р/-		, кВт	(2)3600-трДля расчета удобнее пользоваться величиной потребной удельной
электрической мощности:Рд=<у(,__-1- t-60-^, „W	,3)3600 г„	vгде Спр - приведенная удельная теплоемкость бетонной смеси, кДж/кг-град;Р и РУд - потребные электрические мощности для разогрева бетонной
смеси, соответственно, в кВт и кВт/м3;а - коэффициент, учитывающий потери тепла в период разогрева, ко¬
торый зависит от условий окружающей среды и может быть принят рав¬
ным в пределах 1,20	1,40;у - объемный вес бетонной смеси, кг/м3;
тр - продолжительность разогрева, мин.;3 Зак. 4198	«
t„a4. - начальная температура разогреваемой смеси, °С;
tKou. - температура смеси по окончании разогрева, °С.Примечание. При скорости ветра более 6 м/с коэффициент а должен
приниматься равным 1,5.Величина приведенной удельной теплоемкости бетонной смеси опре¬
деляется по формуле:СПР=^,	(4)где с, - удельные теплоемкости составляющих бетонную смесь компо¬
нентов, кДж/кгград;Pi - весовые части составляющих бетонной смеси (цемента, воды и
заполнителя).Удельная теплоемкость воды равна 4,18; цемента - 0,84. Удельная
теплоемкость заполнителя должна приниматься с учетом его влажности и
определяться по формуле:С3 = Ссух + 0,01 со.	(5)Удельная теплоемкость сухого заполнителя (Ссух) принимается при¬
мерно равной:
гранитный щебень - 0,84-;
известняковый щебень - 0,79;
керамзитовый гравий - 0,75;
песок кварцевый - 0,71.Весовая влажность (со в %) заполнителя после пребывания его в бе¬
тонной смеси в течение одного часа может быть принята равной:
гранитный щебень - 1%;
известняковый щебень - 3-5%:
керамзитовый гравий- 10-12%.Определяют расстояние между электродами в бункере по формуле:Ь= г U	м	(6)V/V—'V1000где U - напряжение в сети, В;PvA - потребная удельная электрическая мощность для разогре¬
ва смеси, кВт/м3;Р расчет- расчетное удельное электрическое сопротивление бе¬
тонной смеси, Ом-м;Ь - расстояние между электродами, м.В случае заземленного стального корпуса бункера расстояние между
электродами и днищем, а также между электродами и стенками бункера (Ь)
принимается равным Ь/7з.Мощность (электрическая) установки, равная потребной для элек¬
троразогрева бетонной смеси, определяется по формуле:тч	U2 ■ 10“’ D , ДРуст = —	, кВт/м ,	(7)^ Р расчетгде U - напряжение в сети, В;b - расстояние между разнофазными электродами, м;64
Ррасчет ~ расчетное удельное электрическое сопротивление бетонной
смеси, Ом'м.Определяют площадь электрода по формуле:S=^-, м2	(8)пЪгде и - количество равных отсеков в бункере (этой величиной при¬
ходится задаваться).Определяют ширину бункера по формуле:В = b • п + 2Ь,, м	(9)Задаваясь высотой (Н) или длиной (L) бункера, определяют одну из
этих величин по формуле:Я = — , м	или	L = —,м	(10)L	ЯДля обеспечения суточной производительности (П) необходимое ко¬
личество бункеров определяют по формуле:N = П Тр kl , шт.	(11)T-V6k3где N— количество бункеров, шт.;Я-сменная производительность, м3/смена;
к2 - коэффициент цикличности работы (0,7);
хр - продолжительность разогрева смеси, час;
г - продолжительность работы смены, час;kj -коэффициент использования трансформатора во времени (0,6-0,9).Определение установленной мощности и выбор трансформатора.Тип трансформатора назначается исходя из величины макси¬
мальной и расчетной мощности, необходимой для электроразогрева бе¬
тонной смеси.Максимальная электрическая мощность для разогрева определя¬
ется по формуле:Pmax=f—'—-10-3 , КВТ	(12)Ьр„„где рмт - минимальное удельное электрическое сопротивление бетон¬
ной смеси, Ом’м.Расчетная электрическая мощность определяется по формуле:Ррасч =—Рт*х ,	кВт	(13)Tlcospk4где Т) coscp — соответственно к.п.д. и коэффициент мощности транс¬
форматора (обычно г| coscp = 0,9);кд - коэффициент кратковременной допустимой перегрузки транс¬
форматора (может быть принят равным 1,3-1,5).По расчетной мощности подбирается тип трансформатора таким об¬
разом, чтобы соблюдалось условие:Рном.тр — Ррасч . кВт65
Определение тока по фазам и выбор типа кабеля.Определение тока по фазам из расчета максимально потребляемой мощности:л/3 Ьгр2 77 COS (0После определения величины тока подбирается сечение проводов, а со¬
ответственно и кабеля в зависимости от напряжения, подводимого к пер¬
вичной обмотке трансформатора.В зависимости от условий работы подбирается тип кабеля.§ 3-4. Особенности применения в построечных условиях.Транспортирование бетонной смеси с бетоносмесительного узла к
месту электроразогрева может осуществляться в различных автотранс¬
портных средствах. Смесь в открытых автотранспортных средствах укры¬
вается во избежание попадания в нее атмосферных осадков.Количество емкостей для разогрева подбирается исходя из суточного
потока бетонной смеси, вида транспортных средств, типа используемых
грузоподъемных механизмов и т.п.Объем емкостей, устанавливаемых на посту электроразогрева, дол¬
жен соответствовать объему одновременно доставляемой с завода бетон¬
ной смеси.Бетонная смесь из транспортных средств выгружается в емкость
электроразогрева и равномерно распределяется между электродами. Для
уменьшения теплопотерь емкость для электроразогрева рекомендуется
утеплять.При атмосферных осадках открытая часть емкости должна укры¬
ваться от попадания в бетонную смесь влаги.Для уменьшения теплопотерь с подветренной стороны площадки ре¬
комендуется устанавливать сплошной щит высотой не менее 2м на рас¬
стоянии 1-1,5м от поста разогрева.Электроразогрев бетонной смеси должен производиться на сплани¬
рованной горизонтальной площадке с деревянным настилом и с огражде¬
нием металлической сеткой высотой 1,5-1,7м (рис. 3.3). Щит управления
электроразогревом выносится за ограждение.Электроразогрев бетонной смеси осуществляется в следующем порядке:-	очищенные от бетонной смеси емкости устанавливаются на площадке
для разогрева;-	производится загрузка емкостей бетонной смесью с равномерным ее
распределением между электродами;-	к корпусу емкостей подсоединяется провод от защитного заземления,
нулевой провод от питающей сети и затем подключаются к питающей
сети электроды;-	в бетонную смесь устанавливают термометры или термодатчики;66
-	проверяется надежность контактов, после чего персонал выходит за
пределы ограждения и на электроды подается напряжение;-	по достижении бетонной смесью заданной температуры ток выключа¬
ется, затем последовательно отключаются электроды, нулевой провод и
провод защитного заземления;-	емкости с разогретой смесью подаются к месту ее укладки.Укладка бетонной смеси должна производиться в быстром темпе и, по
возможности, непрерывно. Смесь подается в конструкцию непосредствен¬
но из емкости электроразогрева. Промежуточная (перед бетонированием)
перегрузка разогретой бетонной смеси не допускается. Сразу после уплот¬
нения неопалубленная поверхность бетона тщательно укрывается паротеп¬
лоизоляционными матами или слоем паронепроницаемого материала
(толь, полиэтиленовая пленка, прорезиненная ткань и т.п.), а за тем слоем
теплоизоляции. Теплоизоляция должна защищаться от намокания и ув¬
лажнения при дождях и мокром снегопаде.Перерывов в укладке бетона в конструкцию следует избегать. При
неизбежных перерывах поверхность бетона до возобновления бетонирова¬
ния тщательно укрывается и утепляется., ,	3	- 5	На гтсгл- IsSsszt ztauuef. жгйг4/На пату Snemc* уыаака рахграпои сяс;и	J	гРис. 3.3. Принципиальная схема площадки для разогрева бетонной смеси1- бункер разогрева; 2- деревянный настил; 3- пульт управления;4— ограждение; 5- контур заземления; 6- светильники; 7- концевые вы¬
ключатели (блокировка); 8- вибратор площадочный; 9- заземляющий ка¬
бель; 10- токоподводящий кабель; 11- ворота.67
§ 3-5. Установки непрерывного действия.Из большого многообразия устройств для предварительного непрерыв¬
ного электроразогрева бетонной смеси требованиям эксплуатационной тех¬
нологичности в наибольшей степени удовлетворяет установка для термовиб¬
рообработки бетонной смеси. Термовиброобработка бетонной смеси
(ТВОБС) - это разновидность предварительного разогрева. Ее суть заключа¬
ется в непрерывном, форсированном (за 1 - 3 минуты) разогреве бетонной
смеси электрическим током с одновременным воздействием на нее вибрации,
избыточного давления и пара. Из комплекса указанных воздействий основ¬
ными являются разогрев и вибрация, что и предопределило название способа
обработки смеси и оборудования для его осуществления. Причем вибрация
используется, прежде всего, как средство транспортирования смеси в процес¬
се ее обработки. Активирующее влияние вибрации, а так же воздействие на
смесь избыточного давления, пара и электрических полей, имеющих место
при электроразогреве, проявляется в повышении качества бетона, в том числе
его прочности, по сравнению с чистым разогревом смеси.Общий вид установки ТВОБС, рекомендуемой к применению, пред¬
ставлен на рис.3.4. Основными узлами установки являются: загрузочный
бункер; вертикальная греющая труба; наклонная греющая труба с затво¬
ром; подъемно-опускаемое устройство и электрический шкаф (не показан).На внутренней поверхности вертикальной трубы электроизолиро¬
ванно закреплены токосъемные электроды, подключенные к жилам сило¬
вого кабеля электросети переменного тока напряжением 380/220 В. В по¬
перечном сечении электроды имеют треугольную форму, причем смежные
грани соседних электродов параллельны.Корпус наклонной трубы занулен, а внутри корпуса коаксиально
размещен электроизолированный центральный стержень с кольцевыми то¬
косъемными электродами.Труба с бункером сопряжена упруго-герметично. Сочленение грею¬
щих труб жесткое и осуществляется через воронку с переходным патруб¬
ком с помощью клиновых соединений. На корпусе трубы закреплены
подъемно-опускаемое устройство, используемое для разъединения труб на
время очистки, и вибраторы. Привод затвора гидравлический, для его ра¬
боты предусмотрена насосная станция.Работает установка следующим образом. Бетонная смесь, приготов¬
ленная и доставленная на строительную площадку по традиционной тех¬
нологии, загружается в бункер при закрытом затворе. Для заполнения
внутреннего объема установки бетонной смесью и обеспечения плотного
контакта смеси с электродами на 3-5 секунд включается вибратор. Подает¬
ся напряжение на электродные секции. После достижения бетонной сме¬
сью заданной температуры (порядка 70 - 80 °С), т.е. через 1,5-2 минуты
открываются заслонки затвора, включается вибратор. Дальнейший процесс
обработки смеси идет в установившемся режиме. Поскольку за такое ко¬
роткое время разогрева бетонной смеси до указанной температуры нагре¬
вается жидкая фаза, а от нее зерна цемента и песка, то крупный заполни¬
тель нагревается позже за счет теплопроводности от разогретых компонен-
68
тов смеси, вследствие чего после выхода из установки средняя температу¬
ра смеси падает на 5-20°С (зависит от количества и крупности заполнителя).Производительность установки регулируется величиной открытия-
закрытия затвора, при этом задаваемая температура разогрева бетонной
смеси поддерживается автоматически с точностью ± 3 °С, а ее визуальный
контроль осуществляется оператором по показаниям приборов, располо¬
женных на лицевой панели шкафа управления. Управление работой уста¬
новки осуществляет бетонщик-оператор с помощью выносного пульта.Процессы, происходящие в бетонной смеси при ее термовиброобра¬
ботке можно представить следующим образом. В соответствии с законом
Джоуля-Ленца при прохождении тока через бетонную смесь, обладающую
электрическим сопротивлением, в ней выделяется тепло. Повышенная
температура интенсифицирует реакции гидратации цемента.Вибрация приводит к дефлокулизации зерен цемента, частичной их
диспергации, которая дополняется химической диспергацией. Разогрев
смеси сопровождается частичным превращением воды в пар, а так как об¬
работка происходит в закрытом объеме, это приводит к появлению избы¬
точного давления порядка 0,01 МПа. Уменьшение вязкости воды при по¬
вышенных температурах, наличие пара, проницаемость которого значи¬
тельно выше проницаемости воды, в сочетании с избыточным давлением -
все это способствует большему проникновению влаги внутрь зерен цемен¬
та. Совокупность указанных воздействий интенсифицирует химические
реакции, приводит к увеличению массы цемента, вовлекаемой во взаимо¬
действие с водой.§ 3-6. Принципы конструирования установок для термовиброобработки
бетонной смеси.Излагаемые ниже принципы распространяются на все или большин¬
ство устройств для предварительного электроразогрева бетонных смесей.
Способы реализации этих требований и рекомендаций относятся к устрой¬
ствам, рекомендуемым к внедрению, а именно: к устройствам, типа “труба
в трубе” (табл.3.1).Принцип технологичности заключается в инженерной реализации
основных технологических параметров. Следует подчеркнуть, что соблю¬
дение принципа технологичности определяет жизнеспособность оборудо¬
вания и технологии с его использованием.Принцип безопасности состоит в выявлении факторов опасности и
устранении или сведении к минимуму их негативного воздействия на ра¬
ботающих. В установках предварительного электроразогрева бетонной
смеси факторами опасности являются электрический ток, вибрация и по¬
вышенная температура, а также высота.Принцип экономичности. Эффективность метода термовиброобра¬
ботки бетонной смеси дополняется рядом конструктивно-технологических
решений, обеспечивающих экономичность создания и эксплуатации уста¬
новок.69
Рис. 3.4. Общий вид установки ТВОБС по проекту ТГК-01.1 - загрузочный бункер; 2 - труба греющая вертикальная; 3 - труба
греющая наклонная; 4 - воронка с переходным патрубком; 5 - затвор;
6 - подъемник; 7 - вибратор; 8 - насосная станция; 9 - гидроцилиндр;
10 - синхронизирующий механизм; 11 - электроды треугольные;12 - электроды кольцевые.70
Принцип комплектности. В этот принцип вкладывается следующий
смысл. Установки ТВОБС необходимо разрабатывать во взаимоувязке всех
функциональных элементов, в т. ч. системами питания и управления.Применительно к реальным условиям производства (конкретное зна¬
чение удельного электрического сопротивления бетонной смеси, имею¬
щаяся свободная электрическая мощность) требуется уточнить эксплуата¬
ционные параметры установки ТВОБС.Независимо от исходных данных и решаемых задач во всех случаях
должны быть увязаны между собой три вида расчетов:расчеты производительности установки по пропускной способно¬
сти поперечного сечения камеры разогрева, по длине ее электродной час¬
ти и времени прохождения смеси через зону разогрева;электротехнический расчет, заключающийся в определении сопро¬
тивления бетонной смеси, силы тока, электрической мощности и расхода
электроэнергии;теплотехнический расчет, сводящийся к определению расхода теп¬
ла, необходимого для нагрева до задаваемой температуры определенного
объема бетонной смеси, характеризующейся конкретными значениями
плотности и теплоемкости.Решение каждой из указанных выше задач заключается в увязке за¬
даваемых параметров или значений параметров, получаемых в каждом из
названных расчетов.§ 3-7. Расчет параметров установки ТВОБС.При расчете установки ТВОБС, используются следующие параметры:
W - начальная температура бетонной смеси, °С;
tp6c - температура разогрева бетонной смеси, °С;
tpp4 - температура разогрева растворной части, °С;Убс ~ плотность бетонной смеси, кг/м3;С'гк - удельная теплоемкость бетонной смеси, кДж/кг- °С;Убс - объем бетонной смеси, м3;Gp4, G„, GB, G„, G„ - масса, соответственно, растворной части, цемен¬
та, воды, песка, крупного заполнителя, кг;Срч, Сц, Св, Сп, Сю - удельная теплоемкость, соответственно, раствор¬
ной части, цемента, воды, песка, крупного заполнителя, кДж/кг- °С;рно, рр - удельное электрическое сопротивление бетонной смеси, со¬
ответственно, к началу обработки, расчетное, Ом-м;R - электрическое сопротивление бетонной смеси, Ом;Snc - площадь поперечного проходного сечения электродной части
камеры разогрева, м";Un - длина электродной части камеры разогрева, м;SM- площадь поверхности токосъемных электродов, м2;
а - размер электрода (длина кольцевых секций или ширина полосо¬
вых секций), м;в - расстояние между токосъемными электродами (секциями), м;71
Таблица 3.1Принципы конструирования установок ТВОБС и рекомендации по их реализации.№п/пСодержание прин¬
ципов.
ТребованийРекомендации по реализации принципов,
требований1231. Эксплуатационная технологичность1.1Удобство
очистки камеры
разогрева1.1.1.	Сведение к минимуму длины камеры разогрева за счет:а)	размещения токосъемных электродов на внутренней поверх¬
ности наружной трубы (для ТВО);б)	вертикальное размещение камеры разогрева и оснащение ее
треугольными электродами.1.1.2.	Применение быстроразъемных соединений для крепления
разгрузочного устройства.1.1.3.	Выполнение внутренних поверхностей камеры разогрева
из антиадгезионных материалов.1.2СтабильностьпроцессаРазогреваСмеси1.2.1. Обеспечение равномерной плотности тока по объему об¬
рабатываемой смеси за счет увязки межэлектродного расстояния с
максимально допустимой напряженностью электрического поля.1 .2.2. Обеспечение одинаковой скорости перемещения смеси по
камере разогрева в пределах всех зон ее поперечного сечения.1.3Возможность
управления
режимом
обработки(по
температуре и
производитель¬
ности)1.3.1.	регулирование производительности установки и темпера¬
туры разогрева смеси за счет:а)	изменения межэлектродного расстояния (сменный централь¬
ный стержень у ТВО, сменные электроды у ТГВ);б)	схемы подключения токосъемных электродов (по звезде или
треугольнику);в)	изменения времени подачи напряжения на электроды при по¬
стоянной величине напряжения;г)	изменения величины напряжения при постоянном включении
электродов;д)	изменения величины открытия-закрытия заслонок затвора.1.3.2.	Нвличие системы контроля за температурой смеси в про¬
цессе ее обработки и на выходе нз камеры разогрева.1.3.3.	Использование системы автоматического поддержания
температуры разогрева смеси.72
Продолжение таблицы 3. /1231.4Долговечность1.4.1.	Футеровка внутренней поверхности камеры разогрева из¬
носостойкими материалами.1.4.2.	Возможность замены токосъемных электродов камеры ра¬
зогрева.1.4.3.	Возможность замены отдельных узлов и агрегатов уста¬
новки ТВОБС.1.4.4.	Виброизоляцня электрошкафа с системами управления и
автоматики.2. Безопасность и безвредность2.1Электро-Безопасность2.1. Заземление и зануление корпуса установки, защитное от¬
ключение.2.2БезопасностьПеремещенияустановки2.2.1.	Установка звонка.2.2.2.	Установка ограничителей хода тележки и портала, конце¬
вых выключателей.2.3Безопасность
при загрузке
установки2.3 Устройство рабочих площадок, оснащение их ограждениями.2.4Исключение
влияния
вредных
факторов на
исполнителей2.4.1.	Устройство выносного пульта управления.2.4.2.	Ограничение температуры разогрева смесн до 80°С.3. Экономичность3.1СнижениеСтоимостиИзготоапення.3.1.	Унификация узлов и деталей.3.2.	Использование серийно-выпускаемых комплектующих.4. Комплексность проектирования.4.Комплексностьпроектирования4.1. Разработка во взаимоувязке всех функциональных элемен¬
тов установки ТВОБС.П - производительность установки ТВОБС, м3/час;Т| - КПД процесса;Ртг, Pit - требуемая мощность, определяемая, соответственно, тепло¬
техническим и электротехническим расчетами, кВт;Wm W,t - расход электроэнергии, определяемый, соответственно,
теплотехническим и электротехническим расчетами, кВт • ч/м3;Е - напряженность на электроде, В/м;U - напряжение, В;I - сила тока, А;тр - время разогрева бетонной смеси, мин.73
Производительность установки ТВОБС определяется, с одной сторо¬
ны, пропускной способностью камеры разогрева, а с другой стороны - спо¬
собностью передать бетонной смеси требуемое количество тепловой энер¬
гии за заданное время.С позиций пропускной способности производительность установки
(П) зависит от площади поперечного сечения камеры разогрева (S„c), дли¬
ны электродов (L,„) и времени прохождения бетонной смеси через элек¬
тродную часть камеры разогрева (тр);S	-L ■ 60 з,Я = ——-— м /час	(1)тгтр задается в пределах 1 - 3 мин или принимается по расчету при со¬
поставлении расчетов электронергии, определенных по теплотехническо¬
му (Wtt) и электротехническому (W,T) расчетами (см. ниже).Зная начальную температуру бетонной смеси (tH6c) и температуру ра¬
зогрева бетонной смеси (tp6c), а также объем (V^), плотность (7бс) и удель¬
ную теплоемкость бетонной смеси (Сбс), можно определить требуемое ко¬
личество тепла (Wtt):V .у Г •(( -I 1w & л*	кВт.ч	(2)”	3600	'3600 - тепловой эквивалент (коэффициент перевода кДж в кВт).Удельную теплоемкость бетонной смеси (С^) рекомендуется опре¬
делять с учетом расхода воды (В, л/м3) по формуле, предложенной профес¬
сором Баталовым B.C.:Сбс = 0,87666+0,00134 В, кДж/кг • °С	(3)Допускается принимать осредненное значение Сбс= 1,11 кДж/кг °С.Чтобы за время разогрева (тр) бетонная смесь усвоила количество те¬
пла (W„) с учетом КПД процесса обработки смеси (Т|), необходима мощ¬
ность (Ртт):Ртг=^гг:60 кВт	(т,-чКПД процесса (т)) рекомендуется принимать в пределах 0,75 - 0,85.Требуемое количество тепла, определяемое по формуле (2), и мощ¬
ность, определяемая по формуле (4), должны соответствовать значениям
аналогичных параметров, определяемых электротехническим расчетом.Важнейшим параметром, используемым при выполнении электро¬
технических расчетов, является электрическое сопротивление бетонной
смеси (R). Для устройств типа «труба в трубе», R зависит: от расчетного
удельного электрического сопротивления (рр); длины электродной части
камеры разогрева (L,„); соотношения внутреннего диаметра наружной
трубы (D) и наружного диаметра внутренней трубы (d), а также от степени
заполненности электродами камеры разогрева, характеризующейся коэф¬
фициентом К„:Примечание. Нумерация формул относится только к расчету установки ТВОБС.
74
!р=-	А	(6)R= —^—in-, Ом	(5)2nLx,Kn dКоэффициент Кзэ определяется отношением площади токосъемных
электродов к площади внутренней поверхности электродной части камеры
разогрева.С учетом формулы (5) расчетная сила тока в камере разогрева (1р):U.-2x-L„-K„, ~D
P,-todрр - расчетное удельное электрическое сопротивление смеси, Ом-м
рекомендуется принимать по формуле 7 в зависимости от начального со¬
противления (рно) и температуры разогрева бетонной смеси (tp6c).РР = Рно(0,6 + —), Ом-м.	(7)tpikУдельное сопротивление бетонной смеси к началу ее обработки оп¬
ределяется по известной методике.Расчетное напряжение Up= 11ф= 220 В.По расчетным величинам тока (1Р) и напряжения (Up) можно опреде¬
лить выделяемую (потребляемую) электрическую мощность (Р,т).Р,т=1р-ир,	кВт	(8)С учетом времени разогрева (Тр) и КПД процесса расход электро¬
энергии (W„) составит:W1T = U>’~ L--^'T" . кВт-ч	(9)Рр 1п7Используя формулы (2) и (9), можно вычислить время разогрева (тр):60хР=—			 , мин	(10)р V\-bt-L„-K0-r]Расчет камеры разогрева с треугольными электродами, которые че¬
рез один оснащены дополнительными пластинками (рис. 3.5).Будем считать электроды без дополнительных пластин нечетными, а
с пластинами - четными. В поперечном сечении камеры разогрева элек¬
трическое поле будет складываться из двух составляющих. Первая состав¬
ляющая электрического поля будет действовать между смежными гранями
соседних электродов. Между соседними гранями четных и нечетных элек¬
тродов будет располагаться шесть участков бетонной смеси, каждый из
них характеризуется сопротивлением Ri.Вторая составляющая электрического поля будет действовать между
смежными соседними гранями пластин четных электродов. Каждый из
трех участков будет характеризоваться сопротивлением R2.75
А)b a	b аSr = ndadгРис. 3.5. Расчетные схемы камер разогрева.А) наклонной трубы с кольцевыми электродами;Б) вертикальной трубы с треугольными электродами.а- ширина грани треугольного электрода; Ь- расстояние между электродами;
d- диаметр кольцевого электрода; D- диаметр наклонной трубы;1 - вертикальная труба; 2- треугольный электрод; 3- выступ треугольного элек¬
трода; а„- высота выступа треугольного электрода; Ьмэ- расстояние между
треугольными электродами; г- расстояние от выступа треугольного электроддо центра трубы.Считая, что первая составляющая поля расположена между плоско¬
параллельными электродами, электрическое сопротивление (Ri) каждого
из шести участков будет равно:=	Ом	(11)LA2a-an)где рр-расчетное удельное электрическое сопротивление,Ом-м (см. ф-лу 7);
ЬМэ - расстояние между соседними гранями треугольных электродов, м;76
L, - длина электродов, м;
а - ширина грани треугольного электрода, м;
ап- ширина пластины, м;Принимая во внимание, что дополнительные пластины расположены
в радиальных плоскостях, а смежные пластины направлены навстречу друг
другу под углом а, сопротивление каждого из трех участков бетонной
смеси между смежными пластинами составит:=	Ом	(12)2 °nLnгде г - расстояние дополнительной пластины до центра камеры, м;
остальное см. выше.а = 90	, град	(13)пгде п - число треугольных электродов.Общая сила тока в камере разогрева составит:+	а	(14)Л, Л,где Ui и U2 - напряжение действующее, соответственно, на первом н вто¬
ром участках в зависимости от схемы подключения электродов, В.Остальные параметры камеры разогрева, оснащенной треугольными
электродами (расход электроэнергии, мощность), определяются по ранее
приведенным формулам.§ 3-8. Учет недогрева крупного заполнителя.Электрический ток проходит через растворную часть бетонной сме¬
си, главным образом, через ее водоцементную составляющую с растворен¬
ными в ней продуктами гидратации цемента, в которой происходит выде¬
ление тепла. Это тепло кондуктивно, т.е. посредством теплопроводности
передается заполнителю. Установлено, что в смесях, подвергаемых термо¬
виброобработке, температурное выравнивание между всеми ее плотными
компонентами происходит через 3-5 мин после окончания процесса разо¬
грева. При пористых заполнителях выравнивание температуры может про¬
исходить через 8-10 мин. и зависит от крупности зёрен.При управлении режимом обработки бетонной смеси приходится
оперировать температурой разогрева ее растворной части, которая фикси¬
руется датчиком, установленным в нижней части камеры разогрева.Из изложенного следует, что для получения требуемой температуры
бетонной смеси необходимо знать температуру разогрева ее растворной
части и температуру недогрева крупного заполнителя к моменту оконча¬
ния процесса обработки смеси. Недогрев крупного заполнителя (At„„), как
разницу между температурой разогрева растворной части смеси (tpp4) и77
температурой нагрева крупного заполнителя (tHK3), можно определить по
формуле:AtHla = tpp4 - tHla = ~~~. °С	(15)где V - скорость разогрева смеси, °С/ час;В - максимальный размер зерен крупного заполнителя, м;
а,^ - температуропроводность гранул заполнителя, м2/ч.Температура разогрева растворной части бетонной смеси, может
быть определена из уравнения теплового баланса:(Jpr Cpr (tppij — tH6c) + Gk3 Сю (tpp4 — tH6c — AtnK3) — Ggc Cgc (tp6c — tH6c)	(16)Теплоемкость растворной части:GprCpr= GUC„+ GBCB+G„Cn = Voc(PuCu+ PBCB+ РПСП), кДж/°С (17)Теплоемкость крупного заполнителя:GK3Cla= УбсРиСкз, кДж/ °С	(18)Теплоемкость бетонной смеси:Gee Сбс = V&- Тбс Сбс, кДж/°С	(19)В формулах (16) - (19) обозначено:Gpr, Gu, GB, Gn, GB, Grx - масса, соответственно, растворной части,
цемента, воды, песка, крупного заполнителя, бетонной смеси, кг;Срт, Сц, Св, С„, Сю, Сбс - удельная теплоемкость, соответственно, рас¬
творной части, цемента, воды, песка, крупного заполнителя, бетонной сме¬
си, кДж/кг-°С;Vi* - объем разогреваемой бетонной смеси, м3;Рц, Рв, Р,|, Ркз - удельный расход, соответственно, цемента, воды, пес¬
ка, крупного заполнителя, кг/м3.§ 3-9. Особенности бетонирования конструкции разогретыми смесями
и последующего выдерживания бетона.Схемы технологической привязки установок ТВОБС.При непрерывном режиме работы установки ТВОБС обработка бе¬
тонной смеси должна осуществляться в зоне бетонирования конструкций.
При этом процесс обработки смеси необходимо увязать с процессом ее
распределения и укладки.Распределение обработанной бетонной смеси в построечных усло¬
виях является достаточно сложной задачей из-за постоянного перемеще¬
ния фронта бетонирования в плане и по высоте в пределах возводимого
объекта.Подачу и распределение бетонной смеси наиболее просто осуществ¬
лять при работе установки ТВОБС, подвешенной на крюке крана.Принципиальные отличия использования установок ТВОБС на крю¬
ке крана от поворотного бункера с пластинчатыми электродами для пор-78
ционного разогрева смеси с которого начинался предварительный разо-
i-рев: в каждый момент времени разогревается не весь объем смеси, загру¬
женный в бункер, а только та ее часть, которая проходит через камеру ра¬
зогрева (0,1 - 0,2 м3), что существенно уменьшает время разогрева этой
порции смеси, опасность потери подвижности разогретой смеси сводится к
минимуму еще и потому, что обработка смеси осуществляется в установке,
находящейся на крюке крана, непосредственно перед укладкой в опалубку;
смесь подвергается не только электроразогреву, но и другим технологиче¬
ским воздействиям (вибрации, избыточному давлению, обработке паром),
что повышает эффективность обработки.Таким образом, схема “кран - установка ТВОБС” является для по¬
строечных условий наиболее целесообразной, т.к. преимущества ком¬
плексной обработки бетонной смеси, в основу которой положен не¬
прерывный электроразогрев, дополняются возможностью подачи бетон¬
ной смеси в любую точку возводимого объекта, определяемую зоной
действия грузоподъемного крана.Камеры разогрева последних модификаций установок ТВОБС имеют
сравнительно небольшую длину (до 2,0 м при производительности 6 м3/час), а
также возможность быстрого доступа к внутренним поверхностям для их очисткиЭто позволило на новом качественном уровне вернуться к бетониро¬
ванию конструкций разогретыми смесями по схеме “кран-бадья”. При этом
могут быть использованы установки двух типов, работающие на крюке кра¬
на, отличающиеся конструктивно-компоновочными схемами. По первому
типу установка ТВОБС построечного типа представляет собой поворотный
бункер специальной конструкции и сопряженный с ним наклонно рас¬
положенный термовиброорган (рис. 3.6). Достоинства этого типа установок
ТВОБС: возможность подачи бетонной смеси из автотранспортного средст¬
ва непосредственно в бункер установки; удобство очистки камеры разогрева
после перевода термовиброоргана (ТВО) из рабочего положения в положе¬
ние для очистки. Недостатки первого типа установок связаны с наклонным
расположением термовиброоргана: необходимость в промежуточном пат¬
рубке для сопряжения ТВО с бункером; трудность удаления последней пор¬
ции бетонной смеси и перекос фаз при разогреве этой порции.В установках ТВОБС второго типа термовиброорган расположен
вертикально, что упрощает его сопряжение с бункером, имеющим круглую
форму в плане. Вертикальное расположение камеры разогрева обеспечива¬
ет равномерную загрузку фаз и не вызывает затруднений с удалением по¬
следней порции бетонной смеси. Однако в этом случае для размещения ус¬
тановки ТВОБС во внерабочем положении требуется временная инвен¬
тарная опора, а для ее загрузки бетонной смесью нужна эстакада (рис.3.7).
Исполнение временной опоры и эстакады инвентарными сводит этот не¬
достаток к минимуму.На время загрузки установки бетонной смесью и ее обслуживания,
в том числе очистки, используется временная инвентарная опора. Загруз¬
ка установки из автобетоносмесителя производится с инвентарной эс¬
такады.79
Рис. 3.6. Поворотный бункер с приставкой для термовиброобработки бе¬
тонной смеси (БП-ТВОБС) в условиях строительной площадки.а) при загрузке бетонной смесью; б) в процессе бетонирования;
в) при очистке термовиброоргана. 1 - загрузочный бункер; 2 - термовиброорган;
3 - электрошкаф с пультом управления; 4- крюк крана.80
Рис. 3.7. Вариант использования установки ТВОБС в построечных ус¬
ловиях. а) загрузка бетонной смесью; б) процесс укладки бетонной смеси.1 - загрузочный бункер; 2 - термовиброорган; 3 - электрошкаф с пуль¬
том управления; 4 - инвентарная эстакада: 5- инвентарная опора.
Для уменьшения высоты инвентарной эстакады возможно размеще¬
ние инвентарной опоры с установкой ТВОБС в приямке.Подключение установки ТВОБС к питающей электросети осуществ¬
ляется гибким кабелем (шлейфом) с помощью инвентарного разъема.Гибкий кабель длиной 15 - 25 м (в зависимости от размеров за¬
хватки) запитывается от электрошкафа, расположенного в центре захватки.
Управление работой установки осуществляется с помощью выносного
пульта, который подключен к шкафу управления установки многожиль¬
ным кабелем.При больших объемах бетонирования, в частности, при возведении
линейно-протяженных, развитых в плане сооружений и устройстве фунда¬
ментов, целесообразно размещение установки ТВОБС на самоходном бе¬
тоноукладчике.При малых объемах работ может быть реализована так называемая
непрерывно-циклическая схема бетонирования. Установка ТВОБС разме¬
щается на земле в зоне действия крана. Термовиброобработка бетонной
смеси осуществляется непрерывно. Из установки бетонная смесь поступа¬
ет в один из трех бункеров, объемом 0,5 - 1 м3. В это время другой бункер,
ранее заполненный разогретой смесью, подается к месту бетонирования.
Третий бункер является запасным и используется на случай увеличения
производительности процессов обработки и укладки смеси. Реализация
этой схемы требует разработки пооперационного графика производства
работ (рис. 3.8). Достоинства этой схемы: возможность использования
крана малой грузоподъемности; стационарное размещение установки
ТВОБС упрощает подвод к ней электроэнергии. Однако ей присущи серь¬
езные недостатки: дополнительные потери тепла при двойной перегрузке
разогретой бетонной смеси; опасность потери ее подвижности; появление
дополнительных промежуточных операций, связанных с использованием
трех типов бункеров для бетонной смеси (приемного, загрузочного и про¬
межуточных).При большой повторяемости отдельных конструктивных элементов,
например, межкомнатных и межквартирных стен в монолитном домо¬
строении, значительная часть этих элементов может быть изготовлена в
условиях приобъектного полигона с использованием установки ТВОБС.
Схема изготовления сборных элементов на полигоне, размещаемом в зоне
действия монтажного крана, представлена иа рис. 3.9. В этом случае одна и
та же установка ТВОБС может быть использована для бетонирования мо¬
нолитных конструкций при работе на крюке крана, например, в первую
смену, а во вторую - для бетонирования сборных элементов при размеще¬
нии установки на инвентарном самоходном портале.При этом с наибольшей эффективностью используется большегруз¬
ные монтажные краны и наиболее целесообразно сочетаются достоинства
сборного и монолитного железобетона.82
bpi'MM, литI laPiMCiHiuBiiHC
операцииУеттнтиопалубкиfieioiuioK
смесью бункера
ycuiiiwiKH
Разогрев смеси с
пополнениембуикерп	IV ”• 0,65 м'	I)Тода‘1(1 бункера	jс беюниой	jг.месыо KMCt;iy	jук/шдки,	|уклялка,	jобрпмше	!ne[)OMCiiii;iiiie	|Ушютспне	!смеси	JПеремещение	jКрЩШ С ОДЖ>|‘| jоояпкн па 1
	jiBS!'*	!s?Irt1110,8(),6S*1 I (J,6,Snil i 1I* с1020§ е■ I ■ [■~•2 У• >->л 1 «О 1 2Г 1•с■ 	j 1
_J	I	—Рис. 3.8. Пооперационный график обработки и укладки бетонной смеси
§ 3-10. Бетонирование конструкций с использованием
термовиброобработанных смесей.При возведении монолитных конструкций их бетонирование в ряде
случаев осуществляется послойно. В соответствии с действующими нор¬
мами укладка следующего слоя бетонной смеси допускается до начала
схватывания бетона предыдущего слоя. При использовании обычных (не
разогретых) смесей соблюдение этого требования затруднений не вызыва¬
ет. В термовиброобработанных смесях сроки схватывания цемента суще¬
ственно сокращаются. Это обстоятельство требует детальной проработки
технологической последовательности послойного бетонирования конст¬
рукций с увязкой направления бетонирования каждого слоя и с установле¬
нием размеров границ захваток. Под режимом бетонирования следует по¬
нимать увязку во времени и пространстве укладки смеси в смежные слои
возводимой конструкции.Наиболее распространенной задачей, которую приходится решать на
инженерном уровне с позиций рассматриваемого вопроса, является опре¬
деление длины слоя бетонируемой конструкции. Решение этой задачи
рассмотрим на примере возведения монолитной стены со следующими ис¬
ходными данными:в - толщина стены (толщина слоя), м;h - высоте бетонируемого слоя, м., назначается в зависимости от ти¬
па вибратора. Например, для глубинного вибратора не должна превышать
1,25 длины его рабочей части;П - производительность установки ТВОБС, м3/ час;Тбет - промежуток времени от момента укладки бетонной смеси в ка¬
кой-либо точке нижнего слоя до момента укладки бетонной смеси над этой
точкой в вышерасположенном слое. Это время равно времени бетонирова¬
ния одного слоя при последовательности укладки смеси, представленной
на рис. 3.10 (односторонняя схема бетонирования). При последовательно¬
сти бетонирования слоев, равно времени бетонирования 2-х слоев (дву¬
сторонняя схема бетонирования);"Ссхв - время от момента окончания термовиброобработки смеси до
момента начала схватывания цемента. Определяется экспериментально в
лабораторных условиях, с учетом времени от момента затворения бетон¬
ной смеси водой до начала ее термовиброобработки.Пример: т6ет = 'СсхВ
Длина бетонируемого слоя (1) при односторонней схеме укладки смеси1=^£^, м	(20)И-%0При двухсторонней схеме укладки смеси:" Т *—м2h-%cм	(2dВ процессе возведения монолитных конструкций в ряде случаев
приходится прерывать бетонирование и устраивать рабочие швы. Для84
предотвращения негативного влияния вибрационных воздействий на ра¬
нее уложенный бетон его прочность должна быть не менее 1,5 МПа. Вре¬
мя достижения этой прочности зависит от марки бетона (его класса) и
температуры твердения и может быть определено через относительную
прочность бетона. Так, для бетона М-300 (класс 25) и средней температу¬
ре его твердения 45 °С прочность в 1,5 МПа может достигаться через
один час.§ 3-11. Особенности расчета режима выдерживания бетона нз
термовнброобработанных смесей.Под режимом выдерживания из термовнброобработанных смесей
следует понимать температуру бетонной смеси к моменту его укрытия
паронепроницаемой пленкой (и утеплителем), характер изменения темпе¬
ратуры твердеющего бетона во времени и продолжительность выдержи¬
вания. Знание этих параметров режима выдерживания необходимо для
определения кинетики нарастания прочности бетона.Режим выдерживания бетона должен обеспечить требуемую проч¬
ность в заданные сроки. В основу теплотехнических расчетов, опреде¬
ляющих, с одной стороны, режим термовиброобработки бетонных сме¬
сей, в частности температуры разогрева, и с другой стороны - режим вы¬
держивания, характеризующийся температурой и временем твердения бе¬
тона, положено уравнение теплового баланса:Qpa3 — Qn:у QiK^a^ Q'k'i ~ Qiihw.i^ Qgv;	(22)Qpaj- количество тепла, вносимое в бетонную смесь при ее разогреве;Qmy- потери тепла при транспортировании и укладке бетонной смеси;(2пфа - потери тепла на нагрев форм или опалубки, арматуры разогре¬
той бетонной смесью;Q,K3-тепло экзотермии цемента;Qn.Bbu - потери тепла в окружающую среду при выдерживании бетона;Qoct - остаточное количество тепла в конструкции или в изделии на
момент распалубки.Уравнение теплового баланса в представленном виде соответствует
технологической последовательности процесса обработки, укладки смеси
и выдерживания бетона, а также учитывает особенности приводимой ниже
методики расчета отдельных составляющих теплового баланса.Количество тепла, вносимое в бетонную смесь при ее разогреве:Qpa3= Убс СбсУбс(1рбс— ^нбс), кДж,	(23)где Vec - объем разогретой бетонной смеси, уложенной в форму, м3;Сбс- удельная теплоемкость бетонной смеси, кДж (кг °С). Примени¬
тельно к тяжелым бетонам для смесей с расходом воды от 140 до 220 л/м3
Сбс = 1,11 кДж/кг- °С;Убс - плотность бетонной смеси, для тяжелого бетона Уве = 2400 кг/м3;85
*4f 5~У~пОML/’гГ~1Зона бетонированияЗона подогрева форм Зона выдерживанияизделийРазрез б-б6//1 11	_J1 11713г :зГ"'"Т1. ,Z]Г . 1Рис. 3.9. Схема полигонного изготовления изделий при сочетании ТВОБС
и термоактивного выдерживания бетона.1 - инвентарный рельсовый путь; 2 - самоходный портал; 3 - установка
ТВОБС; 4 - бетонируемое изделие; 5 - термоактивное основание;6	- отформованное изделие; 7 - гибкое термоукрытие; 8 - термоактивный
инвентарный колпак.86
а)б)■ш1вятI ьРис. ЗЛО. Схемы послойного бетонирования конструкций:
а) в одном направлении; б) в двух направлениях; в) поперечный разрез.tpsc -температура разогрева бетонной смеси,°С. Назначается или рас¬
считывается в зависимости от решаемой задачи;t„6c - начальная температура бетонной смеси (до разогрева), °С. При¬
нимается в зависимости от конкретных условий производства.Количество тепла, теряемое бетонной смесью при ее транспортиро¬
вании и укладке:QnTy = Vfc СбсУбс(1рбс ~~ 1укл), КДЖ,	(24)где tyK31 - температура бетонной смеси сразу после укладки в форму °С,
остальное см. выше.Величину снижения температуры бетонной смеси при транспорти¬
ровании и укладке AtnTy= (t^- tyKJ1) следует принимать равной 5 - 8°С.Потери тепла на нагрев форм или опалубки и арматуры разогретой
бетонной смесью:Опфа Сф Сф (1бнв~ Ц)ну), кДж	(25)где Сф - масса форм и арматуры, кг;Сф - удельная теплоемкость материала форм. Для форм из стали Сф =
0,48 кДж/кг °С.t6„B - температура смеси (и форм) к началу выдерживания бетона, °С ;
1ф„у - температура форм (и арматуры) к моменту укладки в нее бе¬
тонной смеси, °С.В связи с тем, что нагрев форм и арматуры происходит достаточно
быстро (за 5 - 15 мин) потерями тепла в окружающую среду на этом этапе
пренебрегаем.87
Температура смеси (и формы) к началу выдерживания бетона (1бнв)
может быть определена из равенства:(tywi ^бнв) — СфСфа (tgHB Цшу)» кДЖ	(26)ИЛИ^бсСбсУбс ' At пфа = Qпфa	(27)При задаваемой температуре разогрева бетонной смеси (tp6c) ее тем¬
пература сразу после укладки в форму (tyia]) может быть определена по
выражению:tyioi = tp6c - At my, °C	(28)Тепло экзотермии цемента может быть определено двумя способами
в зависимости от решаемой задачи:Первый способ определения:Q»= V& ■ Ц ■ Э,	кДж	(29)где Ц - расход цемента в бетоне, кг/ м3;Э - тепловыделение цемента, кДж/кг, за вр>емя твердения бетона при
заданной температуре.Этот способ может быть использован, если заданы вр>емя и темпера¬
тура выдерживания бетона.Второй способ учета тепла экзотермии цемента:Q3K3= УбсСбсУбс ■ At ,и, кДж	(30)где At эга- повышение температуры бетонной смеси за счет экзотермии цемен¬
та, °С. Рекомендуется принимать:At,K3 = 0,4 tf,HB, °С, при времени вьщерживания 8 часов,At,о = 0,6 t6HB> °С, при времени вьщерживания 12 часов.Остаточное количество тепла в форме и в изделии на момент его распалубки
Qoct= (УбСбУб+ СфСф)1бга, кДж	(31)По численным значениям отдельных составляющих теплового ба¬
ланса (23), определенным по формулам 24 - 30 и, используя выражение
(31), можно определить температуру бетона изделия к концу его выдержи¬
вания:. ^ 	 Qj\i3 Qnm) Qm^n QiK3 Qn.em)	^ '	(32)УсГ,А, + офСф	’Для конструкций с Мп = 5 -s- 17 м'1 средняя температура бетона за
время его выдерживания определяется по формуле:w=	(33>Зная среднюю температуру твердения бетона, которую получили в
результате расчета, и время выдерживания бетона при этой температуре,
которым задаемся, можно спрогнозировать относительную прочность бе¬
тона, которую он приобретает к моменту распалубки.На основе уравнений теплового баланса могут быть решены и дру¬
гие задачи. Например, задаваясь прочностью бетона к моменту распалуб¬
ки и временем выдерживания конструкций, к которому бетон приобрета¬
ет эту прочность, можно рассчитать требуемую температуру разогрева
бетонной смеси или теплотехнические характеристики опалубки.Пример расчета режимов термовиброобработки бетонной смеси и
выдерживания бетона приведен в Приложении № 5.§ 3-12. Техника безопасности при предварительном электроразогреве
бетонной смеси.Производство работ с предварительным электроразогревом бетонной
смеси связано с применением тока высокого напряжения 220/380 В. Это
требует строгого соблюдения правил техники безопасности, изложенных с
СниП Ш-4-80 "Техника безопасности в строительстве". Следует также ру¬
ководствоваться правилами работы с электроустановками: ГОСТ 121.013-
78 ССБТ "Строительство. Электробезопасность. Общие требования", СН
102-80 "Правила безопасности при эксплуатации электроустановок. Инст¬
рукция по устройству заземления и зануления в электроустановках", а. так¬
же специальными инструкциями, разработанными для конкретных устано¬
вок и прилагаемые к ним.Все металлические части установок, находящихся под напряжением,
для электроразогрева бетонной смеси, должны быть заземлены. В установ¬
ках ТВОБС эти части должны быть занулены и повторно заземлены, а
электрошкаф должен быть оборудован средствами защитного отключения.
Для заземления установки предусматривается соединение корпуса с гиб¬
ким металлическим (медным) кабелем сечением не менее 10 мм2, проло¬
женного совместно с силовым подводящим кабелем и скрепленного с ним.При подаче напряжения на электроды и при включении вибратора на
панели шкафа управления должны загораться сигнальные лампы, а вольт¬
метры показывать величину напряжения на каждой фазе.До начала электроразогрева следует проверять изоляцию кабелей и
проводов с помощью мегометра, надежность крепления вибраторов на
корпусе установки, исправность приборов защитного отключения и свето¬
вой сигнализации. Необходимо также проверить отсутствие посторонних
предметов в бункерах электроразогрева.Операторы-бетонщики, работающие на установке и обслуживающие
ее электрики должны быть аттестованы и иметь квалификацию не ниже 1У
разряда.При цикличном электроразогреве бетонной смеси в бункерах на спе¬
циальных огороженных стендах, при включении напряжения вход людей
на стенд разогрева запрещается.89
Разогретая бетонная смесь может иметь температуру до 80°С и даже
выше, поэтому работать с ней надо осторожно и исключать ее случайного
попадания на открытые участки кожи человека.При перерывах в работе рабочие органы установок и в первую очередь
электроды должны тщательно очищаться от остатков бетона. Во время этой
операции рубильник должен быть отключен снятием рукоятки и на элек¬
трошкаф вешается табличка: "НЬ ВКЛЮЧАТЬ! РАБОТАЮТ ЛЮДИ!".По окончании работы установки разогрева от электросети отключа¬
ются, а электрошкаф запирается.Категорически запрещается: оставлять под напряжением установки
электроразогрева без надзора; производить очистку и ремонт установок при
включенном напряжении; эксплуатировать технические неисправные уста¬
новки и допускать для их обслуживания необученный и не прошедший ин¬
структаж персонал.90
Глава 4. ФОРСИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВ БЕТОНА
В КОНСТРУКЦИЯХ.§ 4-1. Сущность метода.Электроразогрев бетона в конструкциях может осуществляться и форси¬
рованно, т.е. с разогревом только что уложенной бетонной смеси в течение 3-6
мин. до требуемой температуры (50-80°С). Высокая скорость разогрева бетон¬
ной смеси приводит к нарушению в ее структуре, что приведет к низкому ка¬
честву затвердевшего бетона, а следовательно и возводимой конструкции. Во
избежании этого, разогретая в конструкции бетонная смесь подвергается в
обязательном порядке повторному виброуплотнению до начала ее схватыва¬
ния. Вибровоздействие дает возможность хорошо смесь уплотнить в горячем
состоянии и ликвидировать структурные дефекты.Такая технология обычно применяется для электропрогрева бетона в го¬
ризонтальных монолитных конструкциях типа дорожных и аэродромных по¬
крытий, при возведении днищ каналов, полов промышленных зданий, склад¬
ских площадок и других подобных конструкциях. Эта технология не имеет
аналогов в мире, является отечественной разработкой и несомненно заслужи¬
вает внимания.В настоящем "Руководстве" рассматривается устройство монолитных
бетонных покрытий путем непрерывного электроразогрева бетонной смеси в
конструкции.В строительстве находят широкое применение бетонные покрытия, ук¬
ладываемые на грунт или подготовленное основание. Однако, строительство
их в значительной степени затруднено в зимний период. При отрицательных
температурах наружного воздуха и основания трудно обеспечить длительное
сохранение бетоном положительных температур, если укладываемый слой не
превышает 35-40 см. Большие неопалубленные поверхности интенсивно от¬
дают тепло в окружающее пространство и грунтовое основание, бетон быстро
охлаждается до приобретения им минимально допустимой, критической проч¬
ности.В институте НИИЖБ Госстроя РФ разработана новая технология бето¬
нирования неармированных протяженных цементно-бетонных конструкций в
зимних условиях с использованием форсированного электроразогрева бетона
в начальный период. Выполненные исследования и экспериментальные про¬
верки в производственных условиях показали, что метод форсированного
электроразогрева позволяет выполнять бетонные покрытия в летних и в зим¬
них условиях при укладке бетона даже на слегка промороженное грунтовое
основание с не более, чем на 5-10 см и при отрицательных температурах на¬
ружного воздуха.Наибольшая эффективность применения этой технологии может быть
достигнута при соблюдении ряда условий, приемов и правил, инженерном
расчете параметров разогрева бетона и необходимой степени утепления в за¬
висимости от погодно-климатических условий, и организации производства
работ.Ниже приводятся рекомендации по применению новой технологии при
устройстве монолитных покрытий, составленные в развитие глав91
СНиП Ш-15-78, СНиП Ш-40-78 и СН 121-73, в которых приводятся данные по
применению форсированного электроразогрева при бетонировании неармиро-
ванных протяженных монолитных конструкций.Технологический процесс бетонирования протяженных монолитных
конструкций с применением форсированного электроразогрева включает в се¬
бя укладку на подготовленное основание бетонной смеси, разравнивание и
первичное уплотнение ее, форсированный разогрев уложенной смеси до за¬
данной температуры с помощью системы вибрируемых и перемещаемых в бе¬
тоне пластинчатых электродов, вторичное виброуплотнение разогретого бето¬
на, отделку поверхности, укрытие ее паро- и теплоизоляцией, и выдерживание
под ними до приобретения бетоном требуемой прочности.Технологию бетонирования протяженных монолитных конструкций с
форсированным электроразогревом рекомендуется применять для достижения
следующих целей:-	обеспечения твердения уложенного бетона в зимнее время;-	сокращения сроков влажностного ухода за бетоном и гарантированного по¬
лучения конструкций с заданными свойствами и долговечности при возведе¬
нии их в сухую жаркую погоду;-	обеспечения ускоренного твердения свежеуложенного бетона в любых по¬
годно-климатических условиях в случае необходимости сокращения сроков
сдачи конструкций под нагрузку.Использование форсированного электроразогрева бетона дает возмож¬
ность ликвидировать еще сохранившуюся в дорожном и аэродромном строи¬
тельстве сезонность в производстве бетонных работ, использовать единую
технологическую схему бетонирования независимо от времени года в любых
климатических зонах строительства.Использование форсированного электроразогрева с помощью системы
вибрируемых и перемещаемых в бетоне пластинчатых электродов наиболее
предпочтительно при бетонировании протяженных монолитных конструкций
бетонирующимися комплексами, включающими бетоноукладочные и бетоно¬
отделочные машины. При этом система электродов монтируется непосредст¬
венно на одну из этих машин.Однако система вибрируемых и перемещаемых пластинчатых электро¬
дов может быть смонтирована и на самостоятельной ходовой базе и может ис¬
пользоваться при любых других способах укладки бетона (рис. 4.1).Бетонирование протяженных монолитных конструкций с использовани¬
ем форсированного электроразогрева должно осуществляться по заранее раз¬
работанному для каждого конкретного случая проекту производства работ или
техническим картам.Бетонные смеси, укладываемые в зимнее время с применением форсиро¬
ванного электроразогрева, по своему составу и используемым материалам долж¬
ны удовлетворять требованиям, предъявляемым проектом к бетону для данных
конструкций и обеспечивать необходимые формовочные свойства применитель¬
но к используемым технологическим приемам их укладки, уплотнения и отделки.В целях обеспечения достаточного технологического времени на обра¬
ботку разогретой бетонной смеси в качестве вяжущего должны использовать -92
7А-АРис. 4.1. Установка для форсированного электроразогрева.1 - бетоно-отделочная машина; 2 - балка с системой пластинчатых элек¬
тродов; 3 - привод для подъема и опускания электродов; 4 - навесные вибра¬
торы; 5 - маслостанция; 6 - электрошкаф; 7 - пульт управления.93
ся высокоалитовые портландцемента марок 400 и выше, предпочтительно
низкоалюминатные (с содержанием С3А не более 8), удовлетворяющие требо¬
ваниям ГОСТ.Удельное электрическое сопротивление бетонной смеси должно быть не
меньше расчетной величины принятой при конструировании оборудования
для электроразогрева бетона и не превышать ее более, чем на 20%. Достиже¬
ние заданного значения удельного электрического сопротивления бетонной
смеси, подвергаемой форсированному электроразогреву, может обеспечивать¬
ся введением химических добавок - электролитов.Для улучшения технологических и эксплутационных свойств бетона до¬
пускается введение в смесь различных химических добавок (пластифицирую¬
щих, воздухововлекающих и т.п.). При этом, обязательно должна быть прове¬
дена лабораторная проверка соответствия удельного электрического сопро¬
тивления бетонной смеси расчетному и интенсивности набора прочности бе¬
тона при температурном режиме его выдерживания, аналогичном расчетному
в бетоне конструкции.Приготовление и транспортирование бетонной смеси, подвергаемой
форсированному электроразогреву, должно производиться с соблюдением
общих требований СНиП Ш-15-76 и обеспечивать к моменту укладки темпе¬
ратуру бетонной смеси не ниже 2°С.Подготовка основания под бетонное покрытие должна осуществляться в
соответствии с требованиями, указанными в приведенном выше СНиП.Для устройства подстилающего слоя основания, особенно при наличии
вечномерзлых грунтов, рекомендуется использовать материалы, обладающие
пониженной теплопроводностью, например, сухие пески, шлаки, керамзит и
т.п. Влажность этих материалов должна быть не более 3-5% по массе.В качестве материала для подстилающего слоя могут использоваться су¬
хие (незатворенные водой) бетонные смеси. Последние служат одновременно
гидро- и теплоизоляцией, в процессе бетонирования и тепловой обработки, а
при последующем насыщении водой и твердении приводят к увеличению не¬
сущей способности покрытия.Подготовленное основание до начала укладки бетона должно быть за¬
щищено от атмосферных осадков (снега, дождя и др.). В случае попадания
снега на подготовленное основание, перед началом бетонирования его следует
удалить.§ 4-2. Укладка бетонной смеси и форсированный ее электроразогрев.Укладка бетонной смеси в конструкцию осуществляется любым извест¬
ным способом. Уложенная смесь сразу же подвергается форсированному
электроразогреву до заданной температуры, а затем повторному вибрирова¬
нию до потери разогретой смесью формовочных свойств.В качестве исходных данных, при расчете параметров электроразогрева
бетона погодные условия на планируемый период должны приниматься по
СНиП П-А-6-72 "Строительная климатология" с последующей корректировкой
температуры разогрева с учетом данных прогноза погоды.94
Перед началом выполнения работы по электроразогреву необходимо
производить контрольную предпусковую проверку систем электропитания,
сигнализации, системы заземления и защитного отключения при аварийных
ситуациях.Для выполнения электроразогрева установку перемещают на участок
уложенного бетона, опускают систему электродов в бетон на необходимую
глубину и подают напряжение на электроды. Электроразогрев бетона произ¬
водят при непрерывном перемещении установки вдоль уложенной полосы со
скоростью, устанавливаемой в зависимости от необходимой степени разогрева.При производстве электроразогрева обслуживающий персонал обязан
соблюдать правила техники безопасности от поражения электрическим током,
изложенные в ниже приведенном разделе настоящих Рекомендаций.После выполнения электроразогрева бетон должен быть немедленно
подвергнут окончательному виброуплотнению, при необходимости в конст¬
рукцию должны быть уложены закладные элементы и разделительные перего¬
родки деформационных швов, произведено заглаживание поверхности.Виброуплотнение смеси после разогрева является обязательным элемен¬
том технологии. При быстром разогреве в бетоне возникают структурные де¬
фекты в результате температурных расширений составляющих компонентов -
вяжущего, заполнителей, воды и вовлеченного воздуха, из-за повышенных
термоградиентов интенсифицируется явление массопереноса, прохождение
пластинчатых электродов вызывает смещение крупного заполнителя. Интен¬
сивное окончательное виброуплотнение ликвидирует последствия отмеченных
деструктивных явлений.Общая продолжительность выполнения операций с разогревом бетона
до укрытия паро- и теплоизоляцией должна быть минимальной, определяемой
проектом производства работ, но не более 30 мин. Степень начального разо¬
грева бетона должна приниматься с учетом теплопотерь бетона в период вы¬
полнения этих операций.§ 4-3. Выдерживание бетона в конструкциях и контроль за температурнымрежимом твердения.Сразу же после выполнения указанных операций, конструкция должна
быть накрыта паро- и теплоизоляцией. В качестве пароизоляции рекомендует¬
ся использование пленкообразующих составов, пергамина или полиэтилено¬
вой пленки. В качестве теплоизоляции могут быть использованы любые теп¬
лоизоляционные материалы.Термическое сопротивление верхней теплоизоляции должно назначаться
из условия обеспечения требуемых режимов выдерживания в зависимости от
условий производства работ, степени разогрева бетона и содержания в нем
цемента.После укладки теплоизоляции должно быть выполнено измерение на¬
чальной температуры бетона. Для этого в конструкцию должны быть заложе¬
ны термопары или устроены гнезда для измерения температуры ртутными
термометрами. Расположение точек измерения температур в конструкции по4 Зак. 4198	95
сечению и в плане должно определяться проектом производства работ и со¬
ставлять не менее 3 точек на каждую захватку, но не более, чем на 100 м2 по¬
крытия. Расположение точек по сечению - одна в 1см от границы примыкания
слоя бетона к основанию, одна в середине конструкции и одна в 1 см от верх¬
ней поверхности бетона.Последующее измерение температур должно производиться в тех же
точках через интервалы времени, определяемые проектом производства работ,
но не более, чем через 6 часов в первые сутки выдерживания, 12 часов во вто¬
рые сутки выдерживания и через 24 часа в последующее время до полного ос¬
тывания конструкции. Данные измерений должны вноситься в журнал наблю¬
дений.В течение первых 2-х суток должен быть определен фактический пока¬
затель интенсивности остывания конструкций (время остывания до темпера¬
туры равной 0,37 t6 н). В случае отклонения его в меньшую сторону по срав¬
нению с расчетным, должна быть определена ожидаемая к концу выдержива¬
ния прочность бетона. Если величина ее будет недостаточной, то должны быть
приняты меры по дополнительному утеплению конструкций.Для контроля качества поступающего бетона необходимо не ранее одно¬
го раза в каждую рабочую смену отбирать пробы бетона, состоящие из двух
контрольных серий образцов: для испытания бетона после его твердения в
нормальных условиях в течение 1 суток - для экспериментального определе¬
ния группы бетона и 28 суток - для определения марочной прочности бетона.Контроль прочностных характеристик бетона в конструкции должен вы¬
полняться, как правило, неразрушающими ультразвуковыми методами или
склерометрическими методами по ГОСТ 22690-88, ГОСТ 17624-87, Методи¬
ческие рекомендации НИИЖБ МДС 62.2.01.Неразрушающему контролю должен подвергаться бетон не менее, чем в
3 местах на участке каждой захватки, но не более, чем на 100 м2. Контроль
должен производиться в конце срока выдерживания, а также в возрасте 28 су¬
ток или ином, указанном в технических условиях или проектной документа¬
ции на данную конструкцию. Возможно проведение дополнительных нераз¬
рушающих испытаний в промежуточные сроки в период выдерживания кон¬
струкции.Контроль качества бетона в конструкции на различные эксплутационные
воздействия, водонепроницаемость, морозостойкость и др., должен произво¬
диться путем высверливания образцов-цилиндров (кернов). Количество и пе¬
риодичность проведения этих испытаний определяется проектной документа¬
цией на данный вид конструкций.§ 4-4. Расчет конструктивных параметров н режимов
эксплуатации оборудовании.Обеспечение стабильных режимов процесса разогрева и получение на
выходе необходимой конечной температуры бетона может быть достигнуто
при правильном расчете конструктивных параметров оборудования и выборе
оптимальных режимов его загрузки в работе.96
При проектировании установки для разогрева задаются исходные данные:
h - толщина слоя бетона, (см);А - ширина прогреваемой полосы, (см);Р - электрическая мощность питающего трансформатора или подстан¬
ции, (кВт);U - напряжение тока, подводимого к электродам, (в).Должны быть известны характеристики бетонной смеси:
у - объемная масса (кг/м3);В - содержание воды в смеси (кг/м3);
р - удельное электрическое сопротивление (Ом-см).Ввиду того, что состав бетонной смеси и ее свойства могут колебаться в
каких-то пределах, удельное сопротивление ее, оказывающее наиболее суще¬
ственное влияние на скорость разогрева, должно определяться для каждого
конкретного бетона с учетом возможных колебаний (от рт!п до ртах) в разогре¬
том до температуры 55-65°С состоянии. Данные по объемной массе и содер¬
жанию воды в смеси могут быть приняты усредненные для заданного вида бе¬
тона.Количеством электродов в установке (п) и расстоянием между ними (Ь)
задаются из конструктивных соображений. При этом расстояние между элек¬
тродами должно приниматься в 3-4 раза больше диаметра наиболее крупного
заполнителя в бетоне. Для равномерной загрузки трансформатора по фазам
желательно количество электродов принимать кратным 3 (количеству фаз).
Высоту электродов принимают не менее возможной толщины слоя бетона.Длину электродов (L) определяют из условия полной загрузки питающе¬
го трансформатора при меньшем удельном сопротивлении смеси:L =	- см	(1)nU2hДля обеспечения стабильности заданной конечной температуры разо¬
грева при возможном колебании электропроводности смеси осуществляют ре¬
гулирование процесса скоростью перемещения установки. При конструирова¬
нии установки должен быть заложен привод с изменяемой в определенных
пределах скоростью.Максимальную скорость установки определяют из расчета минимально
необходимого подъема температуры в бетоне (Д t = tKO„ - t„a4):Vmax=	M3/4	(2)qAh&tМинимальную скорость перемещения установки определяют из расчета
возможности разогрева бетона с наибольшим удельным сопротивлением с
максимально необходимым подъемом температуры:Vmin= V^^^m/ч	(3)97
После определения величин скоростей проверяют продолжительность
нахождения смеси между электродами, т.е. время ее разогрева:Zmm= 0.6^— МИН.	(4)Zmax = 0,6^- МИН.	(5)Минимальное время разогрева зависит от вида и крупности заполните¬
лей (для обычного бетона при заполнителе крупностью 10 мм принимают не
менее 2 мин.). Максимальное время ограничено сроками схватывания бетона
(-15 мин.). В случае, если рассчитанные параметры установки не удовлетво¬
ряют этим условиям, необходимо повторить расчет, изменив расстояние меж¬
ду электродами.При работе установки скорость перемещения ее изменяют в зависимости
от удельного сопротивления бетона и интенсивности протекания процесса ра¬
зогрева в бетоне. Контроль степени разогрева при настройке системы осуще¬
ствляют непосредственным измерением температуры бетона. В период работы
машинист установки может следить за интенсивностью процесса разогрева по
потребляемому установкой электрическому току. Для этого в каждую фазу
питания включают прибор измерения силы тока (амперметр). При увеличении
силы тока повышается интенсивность прогрева, для обеспечения заданной
температуры на выходе необходимо увеличить скорость движения установки,
определяя ее по формуле:V= ^ /	(6)Atгде коэффициент К| определяют заранее (К| = 10 ) для каждой установки.qAhКонтроль по силе тока удовлетворителен при относительно стабильном
питании. При использовании питания передвижной электростанции возможны
более существенные колебания напряжения. В этом случае контроль за интен¬
сивностью процесса выполняется по потребляемой электрической мощности,
а скорость перемещения определяют по формуле:V	= £~Р	(7)AtПример расчета. Дано: h = 20 см, А = 375 см, Р = 600000 Вт, U =380 В,
у = 2300 кг/м3, В = 170 кг/м3, pmin = 400 Ом.см, рти = 1000 Ом.см, Д tmin - 50°С,Д tmax = 80°С.Задаемся количеством электродов и расстоянием между ними:
п = 15,b = 25 см. Определяем:98
, „ „ 400 • 25 ■ 600000-	длину электродов L = 0,8	;	= 110с,и20 380- 15-	удельные энергозатраты q = 1,15 (0,23 -2300+0,93 • 170) = 787 Вт.ч/м3град-	максимальную скорость перемещения установки1000-600000Vnu* =	= 20,3м I час787-375-20-50-	минимальную скорость перемещения установкиVmi„ = 20,3-^ • — = 5.0.И / час
1000 80Проверяем время разогрева: Zmj„ = 0,6^^ = Ъ,2минZmax = 0,6— = 13Л.ИИН
5,0380 • 3Определяем коэффициент Ki = Ю4	= 1,27 .787-375-20Следует заметить, что при времени разогрева 3,2 мин. разогреется толь¬
ко цементное тесто, песок и жидкая фаза. Крупный заполнитель нагревается
кондуктивно от них и в указанное время полностью крупные зерна заполните¬
ля могут не разогреться. Вследствие этого температура разогрева может не¬
сколько снизиться.Необходимо отметить, что степень использования мощности питающего
трансформатора зависит от точности определения принятой в расчете величи¬
ны удельного сопротивления бетонной смеси. Перестраховка в определении
может привести к низкому использованию мощности при разогреве бетоиа с
большим удельным сопротивлением. Схема питания установки должна обес¬
печивать отключение трансформатора при нарушениях в подводящих цепях
или перегрузке.§ 4-5. Назначение температуры разогрева бетона и необходимой теплоизоляцииНазначение температуры разогрева бетона, толщины подстилающего
основания и верхней теплоизоляции производят в зависимости от требуемой
прочности бетона к концу периода выдерживания, толщины бетонируемой
конструкции, внешних погодных условий на открытой площадке, или темпе¬
ратуры не отапливаемого помещения, а также характеристик грунтового осно¬
вания.Сначала принимают ориентировочно начальную температуру бетона по¬
сле укрытия его поверхностей теплоизоляцией. Зная требуемую к концу вы¬
держивания прочность бетона в % от R28 и группу (табл.4.1), определяют при¬
веденный возраст бетона или его данную прочность.Затем, зная группу используемого цемента (табл.4.2), определяют необ¬
ходимую продолжительность остывания конструкции до температуры 0,37 t6 „.
(показатель интенсивности остывания конструкции г) по формуле:99
r=	=		(8)2,4 + 0,04(r6 „ -40)(n-l,l)где Nnp - приведенный возраст бетона, сут.;te.n. - начальная температура в слое бетона (средняя) после укрытия
его теплоизоляцией, °С;п - показатель скорости гидратации цемента, принимаемый по табл. 4.1.В ориентировочных расчетах общую продолжительность остывания
конструкции Zo допустимо принимать равной Зг.Для обеспечения необходимого показателя интенсивности остывания
бетона необходимо определить требуемое термическое сопротивление под¬
стилающего основания (Ro) и верхнего утеплителя (Ry) в зависимости от при¬
нятой первоначальной температуры бетона, температуры наружного воздуха,
температуры и влажности грунта и содержания цемента в бетоне.После определения термического сопротивления теплоизоляции опреде¬
ляют величину ожидаемой общей продолжительности остывания бетона до
0°С в период выдерживания для таких внешних условий.Таблица 4.1Виды цементаГруппаЦементаВид цементаОсновная марка
ЦементаПоказатель скорости
гидратации вяжущего(в)1.Высокоалитлвые низкоалюминатные
портландцемента без кремнеземистых
добавок, включая БТЦ500 и более2,02.Среднеалюминатные портландцемента
без кремнеземистых добавок400-5002,153.Портландцемента с кремнеземистыми
добавками до 10%4002,44.То же, с добавками до 15%3002,95.Шлакопортландцементы, включая
БТМЩ300-4003,46.Пуицолановые портландцемента3003,6100
Виды бетонаТаблица 4.2ГруппацементаВнд бетонаМаркабетонаСуточнаяПРОЧНОСТЬ % ОТ R28В/Ц1.Бетон на высокопрочном портла
цементе марки 600, бетон на OBTL400-60036-450,3-0,452.Бетон на портландцементе ма
500, бетон на БТЩПЦ100-400350,36-0,53.Бетон на портландцементе ма
400, с добавками до 10%, бетон
БТЩПЦ200-30021-270,45-0,654.Бетон на портландцементе ма
300-400, с добавками до 15%, бе
на ЩПЦ200-30013-200,5-0,75.Бетон на портландцементе марки
н ниже с добавками, бетон на ЩП1100-2006-120,55-0,756.Бетон на пуццолановых и низко
рочных портландцементах н бетш
пластичных смесей500-200Менее 60,6-0,8Затем уточняют ожидаемую прочность бетона, по данным полученного пока¬
зателя интенсивности и общей продолжительности остывания конструкции.Если прочность получилась недостаточной, производят повторный рас¬
чет, увеличивая начальную температуру бетона или величину верхней и ниж¬
ней теплоизоляции.Для повышения точности определения ожидаемой прочности бетона
группу бетона можно определять экспериментально путем испытания бетона в
суточном возрасте нормального хранения. В зависимости от суточной прочно¬
сти по таблице 12, уточняют группу бетона.§ 4-6. Техника безопасности при форсированном электроразогреве бетонав конструкциях.Особенность и специфичность эксплуатации устройства в сложных ус¬
ловиях строительной площадки предъявляют повышенные требования к обес¬
печению электробезопасности работ при электроразогреве бетонной смеси в
конструкции. В процессе электроразогрева свежеупоженного бетона имеет ме¬
сто вынос напряжения за пределы электродной зоны. Однако, проведенными
исследованиями установлено, что без нарушения защитного заземления (зану-
ления) рельс-форм и корпуса установки, зона опасных напряжений за преде¬
лами контуров электродов не распространяется далее 3-х расстояний между
электродами (50-60 см).Ситуация, связанная с обрывом заземляющего провода, представляет в
данном случае серьезную опасность. При этом, не только рельс-формы, но и
свежеуложенный бетон является проводником электрического тока и находит-101
ся под напряжением, опасным для человека. Это опасное напряжение может
быть вынесено на значительное расстояние от места электроразогрева.С целью повышения надежности защиты обслуживающего персонала от
поражения электрическим током при электроразогреве бетонной смеси, в
принципиальной электрической схеме устройства должно быть предусмотре¬
но автоматическое отключение электроразогрева при аварийных ситуациях,
вызванных обрывом защитного заземления (зануления) или одной из фаз пи¬
тания установки.При эксплуатации устройства необходимо соблюдать следующие меры
техники безопасности:-	не допускается производить электроразогрев свежеуложенного бето¬
на без защитного заземления (зануления) корпуса всей установки и
токопроводящей опалубки (рельс-форм) согласно "Правил устройства
электроустановок" (ПУЭ);-	к работе по электроразогреву бетона допускаются лица, прошедшие
производственное обучение и инструктаж по технике безопасности.Реле напряжения, обеспечивающие аварийное отключение электроразо¬
грева, должны быть настроены на минимальную величину напряжения сраба¬
тывания. Перед началом работы устройства необходимо произвести проверку
срабатывания аварийного отключения электроразогрева нажатием кнопок
«Контроль аварийного отключения».При срабатывании аварийного отключения электроразогрева необходи¬
мо поворотом ручки пакетного выключателя выключить цепь управления, из¬
влечь электроды из бетонной смеси и принять меры по проверке и восстанов¬
лению цепи защитного заземления (зануления) и цепей питания установки.Участок, на котором производятся работы по электроразогреву бетонной
смеси, должен быть обнесен легким переносным ограждением с вывешенны¬
ми предупредительными и запрещающими плакатами. При выполнении работ
по укладке бетонной смеси, ее разравниванию, уплотнению и т.п. в пределах
огороженного участка - электроразогрев должен быть отключен.При производстве работ по электроразогреву бетонной смеси запреща¬
ется включать установку:-	лицам, не прошедшим производственное обучение и инструктаж по
технике безопасности;-	при неисправном защитном заземлении (занулении) всей установки и
рельс-форм;-	без ограждения участка, подлежащего электроразогреву, и отсутствия
предупреждающих и запрещающих плакатов;-	при ручной раскладке бетонной смеси вблизи зоны электродов;-	при нахождении работающих в зоне электродов.Должны соблюдаться правила по обеспечению безопасности работ, рег¬
ламентируемые действующими ПУЭ и требованиями безопасного об¬
служивания строительных и дорожных машин.102
Глава 5. ПРОГРЕВ БЕТОНА ГРЕЮЩИМИ ИЗОЛИРОВАННЫМИ
ПРОВОДАМИ.§ 5-1. Сущность метода и область примененияСреди методов обогрева бетона греющий провод занимает особое по¬
ложение. Если при всех обогревных методах тепло от источника тепловыде¬
ления подводится к забетонированной конструкции извне и осуществляет на¬
грев с поверхности с постепенным распространением тепла во внутренние
слои бетона, то прогрев греющим проводом происходит кондуктивно изнут¬
ри конструкции, поскольку источник тепловыделения - провод, находится
непосредственно в ней. В этом большое преимущество метода, поскольку все
тепло, выделяемое нагревателем передается бетону.Для прогрева бетона в конструкциях применяются специально выпус¬
каемые для этой цели нагревательные провода марки ПНСВ с жилой из
стальной проволоки сечением 1,2 и 1,4 мм" в пластиковой изоляции. Могут
также использоваться аналогичные по конструкции трансляционные провода
марок ПВЖ, ППЖ, ПРСП или какие-либо другие нагревательные провода,
выпускаемые промышленностью. Перед применением следует проверить со¬
противление проводов, чтобы определить на отрезки какой длины их разре¬
зать для обеспечения требуемой температуры прогрева (необходимой мощ¬
ности).В качестве греющих изолированных проводов, могут использоваться
неметаллические полимерные провода*. Уникальность и новизна таких про¬
водов состоит в том, что используемая в них токопроводящая жила на компо¬
зиционной основе, состоящая из сотен тончайших полимерно¬
композиционных волокон, обработанных по специальной технологии, обес¬
печивает более интенсивный нагрев провода в сравнении с металлическими
аналогами. Суть заключается в сгруппированное™ этих волокон в пучок, в
котором при прохождении тока они помимо частного нагрева способствуют
внутреннему нагреву волокон в пучке друг от друга, создавая более высокую
концентрацию тепловой энергии. Все это в итоге обеспечивает снижение
расхода энергии на обогрев.Токопроводящая жила из полимерного композита закатывается в спе¬
циальное полимерное покрытие с термостойкостью до 130°С, превращаясь по
форме в электропровод диаметром от 3 до 6 мм, с электросопротивлением от
20 до 120 Ом/м и электрической мощностью от 8,0 до 20 Вт/м.Провод обладает высокой гибкостью и коррозийной стойкостью. Вес
от 10 до 60 гр/м, может эксплуатироваться при температуре до -50°С, под¬
ключаться к переменному или постоянному току напряжением от 12 до 220В.Электроподключение греющих проводов при открытом использовании
следует осуществлять через понижающие трансформаторы со ступенями по¬
ниженного напряжения от 40 до 127 В, что позволяет регулировать тепловую
мощность проводов при изменении температуры среды.*) Разработаны в НИЛ "Информатики и технологии строительства" Белорусской государ¬
ственной политехнической академии под руководством проф. Лысова В.П.ЮЗ
Учитывая надежность изоляционного покрытия проводов, допускается
при использовании стандартных устройств электроподключеция и автомати¬
зации обогрева, применение напряжений 110-220В. В открытом виде поли¬
мерный проэод эффективно может применяться для прогрева бетона в тонко¬
стенных конструкциях перегородок, стяжек в кровлях и полах.Греющие провода с любой жилой подключаются к электрической сети
с напряжением до 220 В и работают как нагреватели сопротивления. Для пи¬
тания нагревательных проводов используются специальные понижающие
масляные трансформаторы типа ТМОА-50, трансформаторные подстанции
на их базе (типа КТП-63-ОБ) или автоматизированные трансформаторные
подстанции типа КТПО 80-86/VI на базе TMTO-80/0,38-VI, имеющие не¬
сколько ступеней понижающего напряжения, что дает возможность регули¬
ровать в широком диапазоне тепловую мощность проводов при изменении
температуры наружного воздуха.Греющий провод очень удобен для прогрева бетона в любых конструк¬
циях независимо от характера их армирования и конфигурации. Он нашел
широкое применение при возведении монолитных многоэтажных жилых
зданий, в которых прогреваются перекрытия, колонны и др. конструкции.Он начал применяться для обогрева бетона стыков, швов и заделок; при
отогреве ранее забетонированных конструкций на контакте с вновь уклады¬
ваемым бетоном; при обогреве раствора в заинъецированных каналообразо-
вателях после натяжения арматурных канатов. Обогрев греющими провода¬
ми монолитных конструкций и омоноличиваемых стыков и швов может быть
совмещен с другими способами обеспечения требуемой температуры тверде¬
ния бетона: термоактивные опалубки, термоактивные гибкие покрытия, воз¬
душный прогрев тепловыми генераторами.Накопленный опыт позволяет высоко оценить прогрев бетона греющи¬
ми проводами. При правильном их применении представляется возможным
получать высококачественные бетонные и железобетонные конструкции,
возводимые в любых температурных условиях наружного воздуха.§ 5-2. Технология производства работ.Потребное количество греющих проводов назначается на основании
теплотехнического расчета, в результате которого определяется мощность,
обеспечивающая нагрев бетона до требуемой температуры с учетом нагрева
опалубки, тепловых потерь в окружающую среду и собственного тепловыде¬
ления бетона.Шаг расстановки греющих проводов определяются по формуле:• = -Г—’	(!)^ + 1
Ргде Ру,1 - удельная требуемая мощность, Вт/м2;
р - погонная нагрузка на провод, Вт/м.В монолитных железобетонных конструкциях шаг греющих проводов
должен находиться в пределах 50... 150 мм. В стыках сборных железобетон-IM
ных элементов и заделках шаг греющих проводов принимается равным
30-70мм.При электрическом расчете греющих проводов необходимо учитывать,
что максимальная погонная нагрузка на провод не должна превышать 45-50
Вт/м. При большей нагрузке возможен местный перегрев бетона и возникно¬
вения в нем структурных нарушений (табл. 5.1).Таблица 5.1Максимальная температура нагрева провода в бетоне в зависимости от погонной нагрузкиПогонная нагрузка на провод, Вт/мТемпература нагрева провода, °С1050156520752585309235984010350112При использовании провода со стальной оцинкованной жилой электри¬
ческие параметры можно определять по номограмме (рис.5.1), а при исполь¬
зовании греющего провода с полимерной жилой - по номограмме (рис.5.2).По номограмме определяют:-	длину единичного проволочного нагревателя и напряжение питания в за¬
висимости от габаритов конструкции и допускаемой погонной нагрузки на
нагреватель;-	мощность одного нагревателя при найденной длине и нагрузке, а по по¬
требной площади обогрева находят общее число нагревателей и суммар¬
ную требуемую установленную мощность;-	по определенной суммарной мощности подбирают тип и количество
трансформаторов.Основными требованиями для обеспечения нормального обогрева с
помощью закладываемых в бетон нагревательных проводов являются пре¬
дотвращение механических повреждений изоляции при установке и крепле¬
нии проводов, монтаже опалубки и укладке бетонной смеси, а также недо¬
пущение возможности коротких замыканий токонесущей жилы со стальной
арматурой, металлической опалубкой и другими металлическими элемента¬
ми при выборе схем установки провода, которые могут иметь место при по¬
даче на нагреватели напряжения электрического тока.Нагревательные провода перед установкой в конструкции режут на пряди
расчетной длины. Установка их осуществляется после монтажа арматуры или
части ее (в зависимости от возводимой конструкции). В монолитных колоннах и
стенах обычно применяют вертикальную установку прядей путем навивки на
каркасы или размещением в виде параллельных струн на высоту бетонируемой
части конструкции (рис. 5.3). Для отогрева ранее забетонированных конструк¬
ций греющие провода устанавливаются в верхней части монолитной подготов¬
ки, фундаментов, подколонников и т.п.105
Рис. 5.1. Номограмма для определения параметров работы греющих
проводов со стальной оцинкованной жилой.106
Рис. 5.2. Номограмма для определения параметров работы греющих
проводов с полимерной токопроводящей жилой.107Напряжение, U, В
Рис. 5.3. Схема раскладки греющего провода при возведении стены.1 - греющий провод; 2 - соединение греющего провода с
коммутационным; 3 - коммутационные провода; 4 - арматура; а - шаг
между ветвями греющего провода.з1 - арматурный каркас; 2 - греющий провод, установленный по сторонам
каркаса; 3 - выпуски греющего провода для подключения к
коммутационным проводам108
В монолитных перекрытиях толщиной до 15 см греющий провод уста¬
навливается на нижнюю арматурную сетку. При большей толщине перекры¬
тия провод устанавливается по нижней и верхней сеткам. Направления рас¬
положения прикрепляемых к арматурным сеткам прядей может быть разное.В монолитных балках греющий провод располагается по боковым эле¬
ментам арматурных каркасов (рис. 5.4).Провод при установке крепится снаружи к арматурным каркасам или к
арматурным сеткам так, чтобы он располагался в наиболее защищенной от
механических повреждений зоне при бетонировании, т.е. между арматурой и
опалубкой.Крепление проволочного нагревателя к арматуре производится без
сильного натяжения (с усилием до 3-5 кг) мягкой вязальной проволокой диа¬
метром не менее 1,2 мм, отрезками изолированного провода, полипропиле¬
новым шпагатом. При этом строго соблюдается целостность изоляции и не-
смещаемость при укладке бетонной смеси и ее виброуплотнении. При уста¬
новке в углах конструкции с режущими кромками под провод укладывается
дополнительная электроизоляция (пластмассовый кембрик, пластмассовые
фиксаторы и т.п).Во избежание расплавления и обгорания изоляции, замыкания на бе¬
тонную массу и перегорания токопроводящих жил оба конца провода соеди¬
няются отводами из изолированного монтажного одножильного медного
провода с жилой сечением не менее 2,5 мм2. Закодированные соединения
греющих проводов с отводами должны располагаться в бетоне после укладки
смеси. Вторые концы отводов из медного одножильного провода соединяют¬
ся с инвентарной кабельной или из инвентарных секций шинопроводов элек¬
троразводкой открытого типа, подводящей электропитание к греющим про¬
водам. При этом подключение греющих проводов производится таким обра¬
зом, чтобы обеспечивалась равномерная загрузка всех трех фаз трансформа¬
тора. В случае выполнения греющего провода требуемой длины из несколь¬
ких частей они соединяются между собой скрутками, надежно изолируются в
бетонной смеси.В целях снижения трудоемкости работ отводы можно выполнять мон¬
тажным проводом от группы из нескольких нагревателей с минимальным ко¬
личеством узлов соединений. Это достигается подключением концов смеж¬
ных нагревателей в одной точке к отводу. Все узлы соединений изолируются
водостойкой электроизоляционной лентой. Отводы от нагревателей следует
располагать с одной стороны монолитных конструкций или по осевым лини¬
ям, отмечая их через один узелками для удобства коммуникации с питающей
сетью. Запрещается фиксировать концы и отводы проводов, привязывая их
узлом к арматуре, т.к. это может привести к местному перегреву их - и воз¬
можно к перегоранию при подаче напряжения.После установки опалубки перед укладкой бетона следует проверить
мегометром отсутствие замыканий прядей греющего провода. До начала бе¬
тонирования в случае снегопадов заармированные конструкции с установ¬
ленными греющими проводами укрываются во избежание попадания в них
снега или воды при дождях. Температура бетонной смеси, будучи уложенной109
в опалубку, не должна быть ниже 5°С. Для обеспечения этого температуру
бетонной смеси в барабанах автобетоносмесителей, в бадьях и после укладки
каждого слоя в конструкции регулярно замеряют на глубине 5-10 см.Подключение греющих проводов к питающей электросети производит¬
ся по мерю завершения работ по укладке бетона и отделке его поверхности на
отдельных участках бетонируемой захватки, но не позднее чем через 2 часа
после укладки бетона, не допуская подмораживания или замораживания бе¬
тона и не допуская подключения нагревателей на участках, где бетонная
смесь еще в конструкцию не уложена.Продолжительность прогрева бетона зависит от тр>ебуемой распалу-
бочной прочности, установленной СНиП для различных видов конструкций.
Набор прочности бетона в зависимости от температуры прогрева может оп¬
ределяться по графикам (рис. 5.5). Во время прогрева бетона в горизонталь¬
ных конструкциях категорически запрещается ходить по теплоизоляции, ко¬
торой укрывается по пароизоляции прогреваемый бетон.При погонных нагрузках на провода, превышающих 30 Вт/м в армиро¬
ванных монолитных конструкциях, рекомендуется подавать на них напряже¬
ние на ступень меньше расчетного, а после 5-6 часов обогрева бетона пере¬
ключать трансформатор на расчетное напряжение. В дальнейшем по мере
твердения бетона при изотермическом выдерживании напряжение электрю-
питания нагревательных прюводов может быть понижено на одну или две
ступени в зависимости от температуры окружающей среды. Сила тока и на¬
пряжение в питающей цепи измеряется не реже двух раз в смену, а в первые
три часа с начала прогрева бетона - через каждый час. Визуально проверяет¬
ся отсутствие искрения в местах электрических соединений.Контроль температуры бетона в процессе прогрева осуществляется по
показаниям технических термометров или электрюнными приборами, датчи¬
ки которых погружают в скважины. По температурному контрюлю прюверя-
ется характер нарастания прючности бетона и корректировка подачи напря¬
жения на питающие прювода.По окончании изотермического выдерживания бетона, он остывает пу¬
тем термосного выдерживания по возможности с малой скоростью (5-
10°С/час), но не более 20°С/час. При резком понижении температуры наруж¬
ного воздуха и возникающей опасности более интенсивного охлаждения бе¬
тона в конструкции рекомендуется обеспечивать требуемую скорость охлаж¬
дения путем периодической подачи напряжения на греющие провода на 0,3-0,5 часа.§ S-3. Расчет потребной тепловой мощности.В период подъема температуры требуемая удельная тепловая мощность
определяется по формуле:P' = Pi + P2 + P3 + Pi-P^£ihP +	о,8; (2)12	3600	3600 2 3600 1000где Рп - требуемая удельная электрическая мощность, кВт/м3;по
При О
град СПри +5
грал СПри +10
град СПри +20
град СПри+30
град СПри +40
град СПри +50
град СПри +60
град С£ofifIВ"IРис.5.5. Нарастание прочности бетона класса В25...В30 на портладцемете марки 500 в % от R28 при температуретвердения от 0°С до +60°С
Con - удельная теплоемкость материала опалубки или теплоизоляции,кДж/кг- °С;Са - удельная теплоемкость арматуры, кДж/кг- °С;Ye - плотность бетона, кг/м3;Ya - плотность арматуры, кг/м3;Yon - плотность опалубки или теплоизоляции, кг/м3;К - коэффициент теплопередачи опалубки или теплоизоляции, Вт/м2-°С;t„, - температура наружного воздуха, принимается средняя за время
остывания бетона, °С;t„ - начальная температура бетона, град;Monj - модуль поверхности, Moni = Foni /V, мгде Foni - площадь указанной поверхности, м2;К = -—1-^=-; Вт/м2-°С	(5)а Я,где а - коэффициент теплопередачи, Вт/м2- °С (табл. 5.2 и табл. 5.3);6i - приведенная толщина утеплителя, м;X, - коэффициент теплопроводности опалубки или теплоизоляции,Вт/м2-°С;Требуемая тепловая мощность в период изотермического прогрева бе¬
тона (Р„) определяется по формуле:Ри = 1,16 • 10 - 3 КМ (t„ -	кВт	(6)Продолжительность остывания бетона от начальной температуры до
конечной в конструкциях с модулем поверхности М„ свыше 3, определяется
расчетом по формуле:^ У б (h.H. ~ h*) ЦЭ
X6KM„(t6v-tH„)t6.K. - температура бетона к концу остывания, принимаем не ниже +5°С;
te.cp. - температура бетона средняя за время остывания, град;
находим с шагом в 5°С по формуле:tecp = 			(8)т 1,03 + 0,181-Л/+ 0,0060,;Прочность бетона, определяемая по графикам набора прочности бетона
за период термообработки, должна быть не менее установленной проектом
производства работ.Увеличение набора прочности достигается увеличением продолжитель¬
ности остывания за счет снижения величины К и повышения t6.„. до макси¬
мально возможной.112
Таблица 5.2Величины теплофизических характеристик строительных н теплоизоляционныхматериаловМатериалУдельныйвес,кг/м3Расчетный коэффи¬
циент теплопровод¬
ности, Вт/м • °СТеплоемкость,
кДж/кг ■ °СЖелезобетон(W=3%)25002,030,84Бетон на гравии или щебне
из природного камня
(W=3%)24001,860,84Вата минеральная
(W=5%)1000,0490,76Плиты минераловатные
(W=5%)1000.0520,76Маты минераловатные
(W=5%)500,0460,75Хвойные породы дерева
(W=20%)5000,172,52Лиственные породы дерева7000,232,52Фанера(W=13%)6000,172,52Плиты древесно¬
стружечные (W=12%)10000,292,1Опилки сухие2500,24Пенопласт(W=10%)740,0431,34Снег сухой3000,292,1Сталь7600520,47Полиэтилен2,5Энергофлекс (вспененный
полиэтилен)300,038Воздушная прослойка
0,01...0,05 м0,12...0,16Таблица 5.3Зависимость коэффициента а от скорости ветраСкорость ветра, м/с01351015Коэффициент а, Вт/м2 ■ °С3,773,8814,9626,5533,1843,15113
§ 5-4. Прогрев бетона с использованием полимерного греющего проводаПолимерный электроизолированный провод устанавливается непо¬
средственно в конструкцию для прогрева бетона и принципы его установки
те же, что и проводов с металлической жилой. О его особенностях сказано
выше.Расчет технологических параметров электропрогрева бетона полимер¬
ным проводом осуществляется по приводимой методике.Учитывая надежность изоляционного покрытия проводов, допускается
с использованием стандартных устройств электроподключения и автомати¬
зации обогрева, использование напряжений 110-220 В.В открытом виде полимерный провод эффективно может применяться
для прогрева бетона в тонкостенных конструкциях перегородок, стяжек в
кровлях и полах, в буронабивных сваях и др.Расчет сводится к определению потребной удельной электрической
(тепловой) мощности, обеспечивающей нагрев бетона до требуемой темпера¬
туры. При этом мощность может быть выбрана из трех характерных случаев:а)	нагрев бетона с максимально допустимой скоростью, регламенти¬
руемой действующими нормами;б)	нагрев бетона до вполне определенной температуры, с подбором не¬
обходимой мощности, для конкретных внешних условий, по так называемо¬
му саморегулирующему режиму, при котором не требуется применение уст¬
ройств для регулирования температуры бетона;в)	лишь для компенсации тепловых потерь бетонной смесью, уложен¬
ной в опалубку, по методу управляемого термоса.Потребная электрическая мощность Вт/м' полимерных проводов зави¬
сит от массивности прогреваемых монолитных конструкций, расчетной тем¬
пературы наружного воздуха, скорости ветра и теплопередачи утеплителя.
Ориентировочно эти данные можно определить по номограмме на рис.5.6 и
рис. 5.7.Расстояние между смежными проводами (шаг) и количество рядов на¬
гревателей в монолитной конструкции характеризуется требуемой мощно¬
стью. Практически это в диапазоне 150-200 мм. Для конструкций контакти¬
рующих с грунтом (подготовки под полы, основания и т.п.) шаг может при¬
ниматься 200-300 мм.В ответственных элементах шаг принимается в пределах 100-150 мм,
что должно согласовываться с проектной организацией.Коэффициент теплопередачи стальной опалубки утепленной минерал-
ловатными матами может быть определен по номограмме (рис. 5.6).Длина нагревателя из проводов (м), может быть определена по форму¬
ле, приведенной ниже.Длина нагревателя из греющего провода определяется по формулеI =	, м	(9)\P-p-Sгде S - условное сечение проводной жилы по толщине в мм2;V	- напряжение тока, В;114
Р - допускаемая погонная нагрузка на провод Вт/м. Для армирования
конструкций принимается от 20 до 30 Вт/м;р - удельная мощность провода, Вт/см.Максимальная погонная нагрузка на провод не должна превышать 20-
25 Вт/м, т.к. при большой нагрузке температура нагрева провода может пре¬
высить 100°С, что приведет к нарушению изоляции и ухудшению качества
бетона.Укладка нагревательных проводов в монолитных конструкциях с ми¬
нимальным шагом 100-150 мм может обеспечивать максимальную удельную
мощность до 600-700 Вт/м'. Однако, во избежание перегрева следует прини¬
мать в пределах 400-600 Вт/м2. При необходимости провод может уклады¬
ваться в два ряда или усиливать утепление.Расчетную температуру нагрева провода можно определить по номо¬
грамме (рис. 5.6) или приближенно по таблице 5.4.Таблица 5.4Погонная нагрузка на провод, Вт/м1015202530Температура нагрева провода, иС4050657585Для конкретных проводов на рис. 5.8 представлена дополнительно но¬
мограмма - график взаимосвязи показателей длины и мощности греющего
провода от используемого напряжения. Опыт показывает, что для практиче¬
ских целей определение показателей по этой номограмме вполне достоверно.
Однако предлагаем другую технологию расчета по комплексной номограм¬
ме, которая представлена на рис. 5.7.Рассмотрим это на конкретном примере.Требуется определить, какая должна быть длина электропровода со¬
противлением р = %ООм/м, чтобы обеспечить нагрев его до 60°С при напря¬
жении тока 220 В. Принцип решения задачи по номограмме (рис.5.7) доста¬
точно простой. В начале, из точки на шкале температуры Лг = 60° С проводим
горизонтальную прямую до пересечения кривой характеризующей значение
сопротивления провода р = %ООм!м. Далее из точки пересечения опускаем
перпендикуляр до пересечения со шкалой, характеризующей напряжение то¬
ка. В результате получаем, что длина провода, для этого случая, должна быть
7,6 м. Аналогичным образом, двигаясь по значениям известных параметров
номограммы, мы можем определить любой другой показатель по представ¬
ленным на графике.Особая эффективность греющего полимерного электропровода прояв¬
ляется в обогреве бетонных подготовок в полах и в других подобных конст¬
рукциях небольшой толщины (рис.5.9).Технология производства работ заключается в правильном размещении
греющих проводов до укладки бетона или после путем их втапливания с по¬
верхности. При необходимости раскладка провода может быть двухслойной
в горизонтальных конструкциях (основания, полы и др.).Расчет производится по методике, изложенной выше.115
Температура обогрева, “СМодуль поверхности	Удельная мощность проводаРис. 5.6. Номограмма по определению удельной мощности греющих
проводов с полимерной жилой.ли°с W,Вт/смРис. 5.7. Номограмма по определению взаимосвязанных количественных
показателей работы полимерных проводов.П6
ч0
еа1с8ИCQ§g4>ах<ц*С-SяМощность провода. Вт/мРис. 5.8. График-номограмма взаимосвязи показателей длины и мощное™
греющего полимерного провода от используемого напряжения.т/\ур '-■> Л\v /// „ V'О Л Я ///
°/// \' оиОVЛ-V ‘ о \' и ‘ I V' о /// \
rXXX^SXXX'ytXXX ^XXX-jSXX>-	^XxX^XXX^XXX^grXXX/?/Рис. 5.9. Схема прогрева греющими проводами бетонной подготовки.1 - бетонная подготовка; 2 - греющий провод; 3 - гидроизоляция;4	- уплотненный щебнем грунт.117
Часто греющие полимерные провода используются при изготовлении
греющих покрывал. Во всех случаях прогрева по мягкому режиму
(40-45°С) бетонная подготовка, например, в полах толщиной 120 мм за10-12 часов приобретает прочность, равную 60-70% от R28.В практике строительства встречаются случаи, когда порой и в летних
условиях возникает необходимость прогрева бетона в буронабивных
сваях, поскольку температура грунта на глубине 5,6 и более метров,
составляет 5-8°С. Это не соответствует нормам нормального твердения
бетона в сваях, из-за чего безопасная их загрузка (также ростверков)
существенно задерживается. Поэтому прогрев уложенного бетона в сваях,
тем более зимой, крайне необходим.Рекомендуется для этих целей использовать специальные заготовки
устройств из греющего провода. Суть технологии заключается в
размещении и закреплении греющего провода на каркасе арматуры в 2-4
нити по сечению. После заполнения скважены бетоном, ток подается на
греющие провода и бетон разогревается по расчетному режиму. За 5-6
часов прогрева и период остывания бетона до температуры грунта
достигается прочность до 60-70% от R2g. Для условий с более низкими
температурами среды, режим прогрева корректируется параметрами
температуры и продолжительностью прогрева.Рис. 5.10. Схема установки греющего провода.1 - фундамент; 2 - арматура; 3 - греющий провод; 4 - выпуски греющего
провода для подключения к питающим электрическим проводам
(места подключения должны находиться в бетоне).118
§ S-S. Контроль качества при прогреве бетона греющими
изолированными проводамиПеред началом бетонирования должно быть проверено наличие утеп¬
ляющих материалов, трансформаторов напряжения, нагревательных прово¬
дов, а также токоизмерительных клещей, вольтметра, диэлектрических ков¬
риков, перчаток и др. Следует проконтролировать отсутствие механических
повреждений изоляции проводов, коммуникационной сети, понижающих
трансформаторов и другого электрооборудования.Не реже двух раз в смену измеряют температуру бетонной смеси в ба¬
рабанах автобетономесителей, в бадьях и после укладки и уплотнения каж¬
дого слоя в конструкцию - на глубине 5-10 см.До начала укладки бетонной смеси должно быть проверено качество
очистки снега и наледи основания и арматуры.После бетонирования следует проконтролировать, как защищены от¬
крытые поверхности конструкций пленкой, а также толщину утеплителя по¬
верх нее.Контроль температуры обогреваемого бетона следует производить
техническими термометрами. Число точек измерения температуры устанав¬
ливается в среднем из расчета не менее одной точки на каждые 3 м3 бетона, 6
м длины конструкции, 10 м' площади перекрытия, 40 м2 площади подготовок
полов, днищ и т.п. Температура бетона измеряется следующим образом:-	в бетон закладываются трубки из ПВХ по 10-15 см длиной;-	все отверстия для измерения температуры нумеруются;-	время измерения температуры - 3-4 мин;-	термометры во время измерения температуры должны быть изолированы
от окружающего воздуха.Температуру бетона измеряют в процессе нагрева не реже чем через 2ч.В период изотермического прогрева - 2 раза в смену. В процессе осты¬
вания температуру тонкостенных конструкций толщиной до 10 см измеряют
через 4ч, а в средне массивных конструкциях толщиной более 15 см - один
раз в смену. Измерять температуру бетона следует в наиболее нагреваемых и
охлаждаемых зонах конструкций.Скорость остывания бетона по окончании тепловой обработки для
конструкции с модулем поверхности от 5 до 10 должна быть не более -
5°С/ч, свыше 10 - 10°С/ч. Один-два раза в смену замеряют температуру на¬
ружного воздуха; результаты замеров фиксируются в температурном листе.Не реже двух раз в смену, а в первые три часа с начала обогрева бетона-	через каждый час, следует измерять силу тока и напряжение в питающей
цепи. Визуально проверяется отсутствие искрения в местах электрических
соединений.Прочность бетона прогнозируют по фактическому температурному
режиму на наименее нагретых участках. Для определения достаточности вы¬
держивания бетона в опалубке или под утеплителем необходимо определить
количество градусочасов, полученных им в процессе выдерживания. Для
этого необходимо определить средние температуры бетона между двумя за¬
мерами его температуры, начиная с момента окончания бетонирования кон¬119
струкции и укрытия неопалубленных поверхностей, и умножить их на время
в часах между замерами температуры. Просуммировать полученные данные,
а затем разделить на 20°С. По полученному времени твердения бетона при
20°С по графику нарастания прочности бетона, применяемого на стройке со¬
става, определить ожидаемую прочность бетона в конструкции. Рекоменду¬
ется после распалубливания определять прочность обогретого бетона,
имеющего положительную температуру, с помощью неразрушающих мето¬
дов контроля.Общие требования к контролю качества бетона приведены в СНиП
3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции".§ 5-6. Техника безопасности при прогреве бетона греющими проводамиК работе с греющими проводами допускается персонал, прошедший
специальное обучение и ознакомленный с их работой и подключением.Дежурные электромонтеры должны иметь квалификацию не ниже III
группы.Эксплуатация греющих проводов производится в соответствии с
"Правилами устройства и эксплуатации электрических установок" и требова¬
ниями СНиП III-4-80 "Техника безопасности в строительстве".Особое внимание следует обратить:-	на целостность изоляции подводящих электрокабелей;-	на отсутствие механических повреждений.Эксплуатация системы обогрева с указанными дефектами не допускается.Подключение греющих проводов производится при отключенном на¬
пряжении.Зона, где производится электрообогрев бетона, должна быть огражде¬
на, на видном месте помещены предупредительные плакаты, правила по тех¬
ники безопасности, противопожарные средства. Зона производства работ
должна быть хорошо освещена.Доступ посторонних лиц в зону обогрева запрещается.Все металлические токоведущие части электрооборудования, арматуру
следует надежно заземлить, присоединив к ним нулевой провод (жилу) пи¬
тающего кабеля. При использовании защитного контура заземления, перед
включением напряжения, следует проверить сопротивление контура, которое
должно быть не более 4 Ом. Около трансформаторов рубильников, постов
распределительных, устанавливаются настилы, покрытые резиновыми ков¬
риками.Участок электрообогрева бетона должен постоянно находиться под
надзором дежурного электрика.Технический персонал, обслуживающий системы электрообогрева,
должен пройти обучение, проверку знаний квалификационной комиссии по
технике безопасности и получить соответствующие удостоверения. Дежур¬
ные электромонтеры должны иметь квалификацию не ниже 3-й группы.120
Запрещается:укладывать греющие провода на подготовленную поверхность, имею¬
щую штыри, режущие кромки, которые могут повредить целостность изоля¬
ции проволочных нагревателей;подключать нагревательные провода в сеть с напряжением, превы¬
шающим рабочее;подключать под рабочую нагрузку находящиеся на воздухе нагрева¬
тельные провода, если они не забетонированы в конструкции;подключать нагревательные провода с механическими повреждениями.§ 5-7. Пример расчета и схема установки греющих проводов
в монолитных конструкцияхДля рассматриваемых примеров имеем следующие данные;1.	Опалубка - металлическая, утепленная минеральной ватой толщиной
50мм/коэффициент теплопередачи К-1,34 Вт/м- С.2.	Укрытие неопалубленных поверхностей - толь, минеральная вата толщи¬
ной 50 мм/коэффициент теплопередачи К-1,34 Вт/м2-°С.3.	Температура бетона начальная -+10°С.4.	Температура наружного воздуха --15°С.5.	Температура изотермического прогрева - +65°С.6.	Скорость ветра - 10 м/сек.7.	Нагревательный провод марки ЭПГ - 140-60 с диаметром токоведущей
жилы 1,0 мм.Ниже приводится пример расчета и схемы раскладки нагревательных
проводов в монолитных конструкциях (рис. 5.10).Рассматривается возможность прогрева фундамента. Расчет ведется в
следующей последовательности.1.	Определяется модуль опалубливаемой поверхности конструкцииМ =^J-(1-<K4(1 + 1 + 1 + 1) = 17= -
V	411	4где F - площадь опалубливаемой поверхности, м2;V	- объем конструкции, м3.2.	По монограмме, представленной в "Рекомендациях", определяем потреб¬
ную удельную электрическую мощность, обеспечивающую обогрев бето¬
на по саморегулирующему режиму. Для конструкции с модулем поверх¬
ности 4,25 м'1, разности температур бетона и наружного воздуха 55°С, ко¬
эффициенте теплопередачи К=1,34 Вт/м2'°С и расходе цемента ЗООкг/м3
она будет равна 150 Вт/м2 опалубливаемой поверхности.3.	Для обогрева всей конструкции потребуется:Р = Р^ F = 150-17 = 2550 Вт4.	Исходя из предельно допустимой удельной нагрузки на 1 п.м. провода
марки ЭПГ - 140-60 диаметром 1,1 мм, равной 20 Вт/м при обогреве желе-121
зобетонных конструкций, определяем общую длину нагревательного про¬
вода:А,:„ =/>/20 = 127,5 м5.	Разбивая общую длину нагревательного провода на 12 нагревателей дли¬
ной 10 м, по номограмме, представленной в "Рекомендациях" определяем
подаваемое на нагреватели напряжение. При погонной нагрузке на нагре¬
ватель 20 Вт/м и длине его 10,17 м необходимо напряжение 220 В.Схема раскладки нагревательного провода показана на рис. 5.10 данно¬
го примера расчета. Нагревательный провод навивают на арматурный каркас
конструкции с шагом 125 мм, подключают к источнику электроэнергии.
Также с достаточной для практических целей точностью можно определить
графически по номограмме, представленной на рис. 5.8.122
Глава 6. ОБОГРЕВ БЕТОНА В ГРЮЩЕЙ ОПАЛУБКЕ§ 6.1. Сущность метода и область примененияСущность метода заключается в обогреве бетона путем передачи тепло¬
ты от греющей опалубки в поверхностные слои бетона.Достигается это трансформацией (переоборудованием) существующих
опалубок в греющие щиты. В качестве нагревателей в опалубке могут приме¬
няться пластинчатые, стержневые, ленточные, проволочные, сетчатые, труб¬
чатые, коаксиальные, текстильные (тканные), углеродно-волокнистые, токо¬
проводящие полимеры и другие, соответствующие требованиям по омическо¬
му сопротивлению и срокам службы не менее 5000 часов.Греющую опалубку целесообразно применять для обогрева тонкостен¬
ных и среднемассивных конструкций (с любой степенью армирования) при
температурах наружного воздуха до -40°С, а также в использовании ее для
компенсации тепловых потерь пристенными слоями бетона в массивных кон¬
струкциях по способу "регулируемый термос".Обогреву в греющей опалубке могут подвергаться и массивные конст¬
рукции в районах, характеризуемых резкими перепадами температуры в тече¬
ние суток, применяя "регулируемый термос", выдерживая при этом расчетную
продолжительность остывания монолитных конструкций.Греющую опалубку можно использовать для обогрева бетона, уложен¬
ного в стыки, швы и местные заделки, для отогрева мерзлых грунтовых, бе¬
тонных и искусственных оснований, удаления наледи с арматуры и др.Греющая опалубка в технологии зимнего бетонирования перспективна
не только в техническом аспекте, но и в экономическом, т.к. все затраты на
трансформацию опалубки в греющую являются единовременными и, как пра¬
вило, составляют не более 7-8% от стоимости опалубки для летнего периода
строительства. С учетом увеличения оборачиваемости самой опалубки или,
как минимум, палубы, и уменьшения трудозатрат на организацию прогрева
конструкции эти затраты неоднократно окупаемы. Следует отметить, что при
прочих равных условиях в России спрос на греющую опалубку значительно
выше, чем на сезонную, следовательно, затраты на трансформацию будут
компенсированы при реализации.В отличие от большинства других способов зимнего бетонирования
производство греющих щитов или трансформацию опалубок в греющие щиты
следует производить только в заводских условиях, а их ремонт и переобору¬
дование - в специализированных организациях.§ 6.2. Конструкции греющих опалубокКонструкция опалубки должна отвечать требованиям технологии произ¬
водства, предъявляемой к опалубкам (прочность, устойчивость, несложность
сборки и разборки, обеспечение ровной формуемой поверхности бетона в
конструкции и равномерности распределения температуры на палубе щита).
В конструкциях опалубки целесообразно применять стандартные и аттесто¬
ванные электрические нагреватели, допущенные к производству работ. Все123
другие, индивидуально изготавливаемые, должны тщательно контролировать¬
ся по возможной электрической мощности, сопротивлению и другим электро¬
техническим показателям, допускаемых по безопасности производства работ.
По степени нагрева нагреватели могут быть низкотемпературными (из прово¬
дов ПОСХВ, ПОСХП, ПОСХВТ и др.), которые целесообразно применять при
мягких режимах нагрева (50-60°С) и, высокотемпературные (из труб, кабелей,
ТЭНов и др.), используемые при режимах прогрева до высоких температур
(70-80°С) в крупногабаритных и многооборачиваемых опалубках.К низкотемпературным нагревателям относится также большая группа,
созданных в последние годы электронагревателей на основе углеродистых
греющих проводов и пластин на композиционной основе, которые успешно
применяются в жилищно-гражданском монолитном домостроении и зареко¬
мендовали как наиболее безопасные и надежные в эксплуатации.Размещение нагревателей на опалубке осуществляется по ее наружной
поверхности и зависит от их разновидностей, мощности и режимов прогрева.
Это возможно как на металлических, так и на фанерных (древесносодержа-
щих) опалубках.Изучение конструкций греющих щитов показало, что они состоят из
трех основных элементов:-	нагревателя;-	теплоизоляционного слоя;-	несущей основы.В зависимости от взаимного расположения этих элементов принципи¬
альная конструктивная схема греющих щитов опалубок может представляться
в виде схем, приведенных на рисунке 6.1.Из рассматриваемых схем следует, что греющие щиты могут быть раз¬
делены на две группы: I - с несущей основой (палубой), контактирующей с
бетоном; II - с нагревателем, контактирующим с бетоном.Каждая из этих групп имеет свои особенности и определяет узкий круг
материалов, применяемых для греющих щитов и типа нагревателей, исполь¬
зуемых для этих целей.В I группе наиболее рациональной является греющий щит, показанный
на схеме А. Практически с этой конструкции началась разработка греющих
щитов опалубок. В греющих щитах схемы А палуба должна выполняться из
материала с высокой теплопроводностью, т.к. нагреватель находится за палубой.Как правило, в таких греющих щитах палуба стальная из листа толщи¬
ной 2-4 мм. Преимуществами данной конструкции являются: возможность
применения любых нагревателей; простота крепления нагревателей к много¬
численным ребрам жесткости; отсутствие внешних воздействий на нагревате¬
ли, кроме вибрационных и, следовательно, относительная их долговечность.
Недостатками являются: некоторая громоздкость самой конструкции, необхо¬
димость решения вопросов, связанных с мостиками холода при любой тепло¬
изоляции; относительная неравномерность температурных полей на поверх¬
ности обогрева при применении линейных нагревателей; сложность ремонта
щитов при повреждении нагревателей. Несмотря на это, в таких греющих щи¬
тах возможно вполне эффективно проводить обогрев бетонных конструкций.124
3 греющий шит с несущей основой ,кон-
^ тактирующей с бетоном;I Б3	он же без теплоизоляционного слоя;низковольтный металлическим грею¬
щий щит;греющин щит с ншревагелем, контак--> 2 тирующим с оетоном;IIто же ое? теплоизоляционного слоя;то же с теплоизоляционным слоем,
расположенным между (шревателсм
и несущей основой.Ж.-~ ^ то же без несущей основыРис. 6.1. Конструктивные схемы греющих щитов
1- нагреватель; 2- теплоизоляционный слой; 3- несущая основаПроизводство греющих щитов по схемам Б и В практически возможно,
но представляется нецелесообразным по причине больших теплопотерь в ок¬
ружающую среду.Наиболее интересными в технологическом аспекте являются греющие
щиты И-й группы. Принципиальным и новым для греющих щитов этой груп¬
пы является установка нагревателя на контактирующую с бетоном поверх-125
ность палубы. Недостатком данной конструкции является износ нагревателя в
связи: с механическими воздействиями, его контактом с укладываемой бетон¬
ной смесью, твердеющим бетоном и распалубкой. Преимуществами являются:
отсутствие адгезии нагревателей к бетону и, как следствие, возможность отка¬
за от смазки; возможность крепления нагревателя на любую палубу или воз¬
можность трансформации в греющие щиты любой из существующих систем
опалубок с палубой из фанеры; увеличение оборачиваемости фанеры; ликви¬
дация мостиков холода и проблем связанных с ними; равномерность темпера¬
турных полей на поверхности обогрева; простота технологии замены палубы
современных опалубок и нагревателя установленного на них; значительное
снижение затрат энергии на обогрев и, как следствие, уменьшение требуемых
установочных мощностей на строящихся объектах.Наиболее простыми в исполнении являются греющие щиты, приведен¬
ные на схемах Г и Д. В случае, если несущее основание греющего щита вы¬
полненного по схеме Г из металла, то вопросы мостиков холода остаются и их
надо решать. Вследствие большой разности величин коэффициентов линейно¬
го температурного расширения плоских полимерных нагревателей и метал¬
лов, вопрос надежного крепления к металлическим палубам несколько услож¬
няется.Если несущая основа выполнена из фанеры, то проблемы, связанные с
приклеиванием нагревателя практически снимаются. В случае, если коэффи¬
циент теплопередачи через несущую основу высок, т.е. палуба выполнена из
толстого слоя фанеры или из досок, то можно отказаться от теплоизоляцион¬
ного слоя и проектировать греющие щиты по схеме Д. Очень интересным в
плане существенного снижения энергозатрат является греющий щит, приве¬
денный на схеме Е. При реализации данной схемы меняются требования к те¬
плоизоляционному слою, т.к. чрез теплоизоляцию все нагрузки передаются
несущей основе.Установлено, что в качестве материала для этих целей можно использо¬
вать жесткий пенополиуретан объемной массой 30-50 кг/м3. Единственная
проблема, которая возникает при реализации на практике этой схемы, являет¬
ся слишком медленное остывание конструкции до температур, позволяющих
производить распалубку. Поэтому при бетонировании в таких греющих щитах
следует, не дожидаясь остывания конструкции, производить распалубку и не¬
медленно укрывать конструкцию рулонным теплоизоляционным материалом.
Одним из вариантов схемы Е является термоактивный щит, показанный на
схеме Ж. Данную конструкцию, следует рассматривать как плоский нагрева¬
тель с эффективной теплоизоляцией, который можно установить на любую
опалубку с быстрой его заменой при необходимости.Совершенно очевидно, что для реализации схем термоактивных щитов,
приведенных во П-й группе, следует иметь плоский нагреватель, удовлетво¬
ряющий всем эксплуатационным, электротехническим, электрофизическим и
физико-механическим характеристикам. К таким нагревателям относятся
электропроводные полимеры.126
§ 63. Расчет энергетических параметров нагрева.При расчете мощности, необходимой для регулируемого кондуктивного
нагрева, прогреваемую конструкцию, нагреватель, разделительную стенку и
теплоизоляцию следует рассматривать как совокупность плоских тел, нахо¬
дящихся во взаимном теплообмене и теплообмене с окружающей средой. В
этом случае мощность, требуемая на стадии подъема температуры Рр, будет
складываться из мощности для нагрева бетона по заданному температурному
режиму Ре, мощности, необходимой для нагрева собственно нагревателя Рн ,
и разделительной стенки Ррс , а также мощности, которую следует затратить
для компенсации теплопотерь в окружающую среду Рт п , за вычетом мощно¬
сти, эквивалентной интенсивности тепловыделения бетона Р1Р . В случае от¬
сутствия теплоизоляции между нагревателем и окружающей средой, необхо¬
димо дополнительно учесть мощность, затраченную на нагрев опалубки Pon F.Таким образом, в общем случае при кондуктивном нагреве в период
подъема температурыМощность, необходимая для нагрева бетона РБ, определяется по формулегде аБ - коэффициент теплопроводности бетона;8 - толщина уложенного слоя бетона при одностороннем обогреве или
половина его - при двустороннем обогреве;ХБ - теплопроводность бетона.Величину Рн с достаточной точностью, можно определить какгде хР - время разогрева;*н.к и 1н.н - соответственно конечная и начальная температуры нагревателя.Рр ~ Рб + Рн + Рр с + Роп + Ртп Рэ.р(1)lso.)(2)(3)А поскольку tH K = tEH , a tH H можно определить как
По аналогии с этим Ррс = ————1CPCl урCl Spc,	(6)2тРгДе h.o. ‘ начальная температура бетона;
t8 - температура окружающей среды;
tE K - конечная температура нагревателя;
тР - время разогрева;Ср.с., * Ура * Яр .сj ~ соответственно удельная теплоемкость, плотность ма¬
териала и толщина (—го слоя разделительной стенки.Аналогично предыдущему и с учетом (4), получимР = г у 8 —.IejlZIlo.	/74г ОП ОП / оп иоп	~Тр Iгде Соп - удельная теплоемкость опалубки;
уоп - плотность опалубки;3оп - толщина опалубки.В соответствии с общепринятым подходом и с учетом (4), величину Рт п
на стадии подъема температуры можно представить какРтп =кЬе«+,*о-*в	(8)Величина Рзр определяется по формуле :Р,Р=(>Д^-[\-(\ + Ь,тР)ехр(-Ь,т)]	(9)2г>где Q, - удельная теплота гидратации цемента;Ц - удельное содержание цемента в бетоне.В период изотермического выдерживания мощность нагревателя Рт за¬
трачивается лишь на компенсацию теплопотерь в окружающую среду Рт н, за
вычетом мощности, эквивалентной теловыделению цемента на этой стадии
термообработки рэт:fm ~ ^тпт ~ fj.m	(Ю)известно, что	РТпт = К■ (tSK -tB)	(11)Греющая опалубка является тепловой установкой с различными нагре¬
вателями. Характеристики нагревателей для греющей опалубки приведены в
таблице 6.1.128
Таблица 6.1Нагреватели для греющей опалубки№Наименование ГОСТ или ТУ,
организация-разработчикКонструкцияКраткая техническая
характеристикаОсобые условия применения12345Лииейиые нагреватели1.Трубчатые
электронагреватели (ТЭНы)Стальная трубка, наполненная
прессованной окисью магния
(периклаз), внутри которой на¬
ходится спираль из нихрома, на
концах металлические вводы с
контактными гайками.Наружный диаметр трубы от 12
до 20 мм. Напряжение от 127 до
380 В, мощность от 600 до 1200
Вт/п.м. Длина от 400 до
1200мм. Форма линейная, U-
образная, угловая. Шаг нагре¬
вателя от 200 до 300 мм.Нагреватели выпускаются се¬
рийно промышленностью. Срок
службы не менее 4000 ч.2.Греющнй кабель марок ПНФЭ
и КНВПЭВ, серия НОСтальная или нихромовая жила
в электроизоляции из поливи¬
нилхлорида с плетеным экра¬
ном из проволоки в наружной
изоляции.Диаметр токопроводящей жилы
от 0,2 мм до 1,5 мм , наружный
диаметр от 3 до 6 мм.Нагреватели серийно выпус¬
каемые промышленностью.
Срок службы кабеля практиче¬
ски неограничен. Кабель вибро¬
стоек.3.Электрические нагреватели
марки ЭНГЛ-180Полосы теплостойкой резины с
завулканизированным в нее ни-
хромовым проводом. Лента
длиной от 25-М0п.м компонует¬
ся при параллельной или после¬
довательной схеме включения в
электрическую сеть. Несколько
лент размещаются в чехле из
теплостойкой резины с тепло¬
изоляцией, включающей воз¬
душные прослойки, и образуют
нагревательное устройство.Напряжение до 380 В. удельная
мощность от 60 до 100 Вт/п.м.
Шаг нагревателей от 40 до 80
мм. Удельная мощность нагре¬
вательных устройств от 720 до
1440 Вт/м2. Тепловое сопротив¬
ление термоизоляции 0,8
Вт/м20С.Нагреватели серийно выпуска¬
ются промышленностью.
/23454.Трубчато-стержневые элек¬
тронагреватели.
Разработчик - НИИЖБАрматурные гладкие стержни
из стали класса А-I (ГОСТ
5781-82) размещены в стальных
трубах с наружным диаметром
от 19 до 26 мм и толщиной
стенки не менее 2,5 мм (ГОСТ
8732-78). Зазор между поверх¬
ностями стержня и трубы обес¬
печиваются надетыми на стер¬
жень кольцами из электроизо¬
ляционного материала длиной
20-30 мм с шагом 400-500 мм.
Стержни включаются в элек¬
трическую цепь последователь¬
но. Нагреватели крепятся к
форме с помощью сварки.Масса нагревателей от 1 до 2
кг/п.м. Рабочая температура до
300 °С. Мощность нагревателей
от 0,2 до 0,6 кВт/п.м. Шаг на¬
гревателей 200 мм.Срок службы неограничен. На¬
греватели вибростойки. Креп¬
ление непосредственно к карка¬
су опалубки с обратной сторо¬
ны палубы. Из-за нестабильно¬
сти удельного электрического
сопротивления стали электри¬
ческие характеристики каждого
нагревателя следует определять
экспериментально и подбирать
нагреватели, близкие по удель¬
ной мощности для создания
равномерного температурного
поля на контакте формы с бето¬
ном изделия.5.У голково-стержневые
нагреватели.
Разработчик - НИИЖБПо конструктивному исполне¬
нию близки к трубчато-
стержиевым нагревателям (см.
выше). Отличаются размещени¬
ем стержня не в трубе, а в по¬
лости, образованной стальным
уголком, приваренным к сталь¬
ной полосе или стальному лис¬
ту.То же, что и трубчато-
стержиевые нагреватели за ис¬
ключением массы, которая со¬
ставляет 1,5-2,9 кг/п.м. Шаг на¬
гревателей 300 мм.То же.6.Стержневые нагревателиСтержни круглого или иного
сечения из стали или нихрома.
Крепление на изоляторах или
кронштейнах из электроизоля¬
ционного материала. В зависи¬
мости от электрического сопро¬
тивления стержней, их количе¬
ства и напряжения в питающейРабочая температура нагревате¬
ля не более 250°С. Шаг нагре¬
вателей 200 мм.Срок службы неограничен.
Нагреватели вибростойки.
/ / / 245 \сети, стержни одной формы
коммутируются последователь¬
но или параллельно группами с
последовательным соединением
стержней в группе.Плоские нагреватели1.Сетчатые электронагреватели.
Разработчик - НИИЖБ.Полосы из тканой металличе¬
ской сетки, последовательно
соединенные между собой мед¬
ными шинами и размещенными
между двумя слоями электро¬
изоляционного теплостойкого
материала. Ширина полос 50-
200 мм. Сетка тканная из лату¬
ни с размером ячейки 2,8 мм и
диаметром проволок 0,45 мм по
ГОСТ 6613-73 или из иизкоуг-
леродистой стали с теми же
размерами по ГОСТ 3826-82.Масса нагревателя 3-3,5 кг/м2.
Рабочая температура на по¬
верхности нагревателя не выше
200°С. удельная электрическая
мощность 0,8-1,2 кВт/м2. Рас¬
стояние между кромками со¬
седних нагревателей до 200 мм.Срок службы неограничен.
Нагреватели вибростойки.8.ПластинчатыеэлектронагревателиКонструкция такая же, как сет¬
чатых нагревателей. Отличие в
том, что полосы выполнены из
металлической ленты.Материал полос - сталь, ни¬
хром.Напряжение до 127 В. Мощ¬
ность до 1500 Вт на 1 п.м. Тем¬
пература иа поверхности до
400°С.Срок службы неограничен.
Нагреватели вибростойки.9.Нагреватели из токопроводя¬
щей углеграфитовой ткани.
Разработчик - Институт про¬
блем материаловедения
АН УССР и НИИСК Госстроя
СССР.Полосы из углеграфитовой тка¬
ни УУТ-2 толщиной 0,5-0,6 мм
с пресованными по концам
медными или латунными ши¬
нами, размещенными между
слоями теплостойкой электро¬
изоляции (стеклоткань, стекло-
холст, асбестовая ткань, листо-Масса нагревателей 0,3 кг/м'.
Температура на поверхности
нагревателя до 650°С. Удельная
мощность до 5,6 кВт/м2.Гарантированный срок службы
нагревателей 50000 часов.
Нагреватели вибростойки.
/2345вой асбест и т.п.) с нерабочей
стороны палубы.10.Модульные нагреватели типа
МН. Разработчик - институт
проблем материаловедения
АНУССР, НИИСП Госстроя
УССР.Несколько полос углеграфито¬
вой ткани УУТ-2, последова¬
тельно соединенных -между
собой и запресованных между
двумя слоями стеклоткани (или
материала РЭКС-ТАР), пропи¬
танными фенолформальдегид-
ной смолой, отвержденной при
давлении 3,5 МПа. Полосы раз¬
мещаются с нерабочей стороны
палубы. Размеры в плане
1,15x0,25 м, толщина 2-2,5 мм.
Крепление, как и нагреватели,
из углеграфитовой ткаии.Масса 0,35 кг. Мощность 400Вт
(удельная мощность 1 кВт/м").
Напряжение 70 В. Температура
на поверхности 130°С.Срок службы 50000 часов.
Нагреватели вибростойки.11.Полимерное греющее покры¬
тие. Разработчик - МИСИ
им. Куйбышева.Электропроводящий слой из
полимера с наполнителем из
технического углерода и моло¬
того графита, с электроизоля¬
цией обеих поверхностей стек¬
лотканью, пропитанной поли¬
мерной смолой и защитным
слоем из полимера на контакте
с поверхностью бетона. Разме¬
щается иа рабочей поверхности
деревянной палубы. В качестве
связующего применяют фенол-
формальдегндную, эпоксидную,
полипропиленовую и полиуре¬
тановую смолы.Толщина токопроводящего слоя
до Змм, напряжение от 49-121 В
подводится с помощью нахо¬
дящихся в токопроводящем
слое электроконтактов из фоль¬
ги или латунной сетки. Удель¬
ная мощность от 150 до 1500
Вт/м2.Срок службы 5000 часов.
Нагреватели вибростойки.
Греющие покрытия изготавли¬
ваются, как правило, на пред¬
приятиях стройиндустрии.
/2J4512.Термоактивное гибкое покры¬
тие сшивное ЦНИИОМТПНагреватель из углеграфитовой
ткани в электроизоляции из
стеклохолста, пропитанного бу-
тилкаучуковой мастикой в чех¬
ле из прорезиненной ткани,
прошитом насквозь.Наружные размером 1400 х
2400 х 40 мм, напряжение от 49
до 103 В. Удельная электриче¬
ская мощность от 150 до 600
Вт/м2.Нагреватель вибростоек. Обо¬
рачиваемость до 180 оборотов.
Изготовление на эксперимен¬
тальной базе ЦНИИОМТП и
базах филиалов института.13.ТАПП, клеенное ЦНИИОМТПНагреватели из углеродистой
ткани в такой же изоляции, как
поз. 12, приклеенные резиновым
клеем к рабочей поверхности в
чехле с прорезиненной тканью.Наружные размеры 920 х 1870 х
30 мм. Напряжение от 49 до
103В. Удельная электрическая
мощность от 150 до 600 Вт/м2.То же.14.ТАПП для бетонирования
высотных сооружений
ВНИПИТепло проектЦилиндрический фартук из
стеклохолста, прошитого ни-
хромовым проводом, с наруж¬
ной теплоизоляцией из минера¬
ловатных матов, подвешенных
к подмостям скользящей опа¬
лубки.Напряжение 220 В. удельная
мощность от 60 до 900 Вт/м2.
Температура на поверхности
80°С.Вибростоек. Срок службы до
2000 часов. Изготовляет трест
"Спецжелезобетонстрой".
В процессе изготовления греющей опалубки такие важные параметры
как геометрические характеристики нагревателей, электро- и теплофизиче¬
ские характеристики материала, из которого они изготовлены, форма и раз¬
меры нагревателей и электродов для плоских нагревателей, а также расстоя¬
ния между ними фиксируются и сохраняются неизменными на всем протя¬
жении эксплуатации опалубки или формы. И единственным фактором, по¬
дающимся произвольному варьированию, остается рабочее напряжение. По¬
этому электротехнический расчет греющих опалубок заключается в опреде¬
лении такого сочетания перечисленных параметров, которые в доступном
для производства диапазоне рабочих напряжений обеспечило бы гамму
мощностей, необходимых для прогрева по заданным режимам различных
конструкций в разнообразных внешних условиях.Известно, что при заданном напряжении мощность электронагрева¬
тельного устройства определяется электрическим сопротивлением его актив¬
ной части. Этот показатель является обобщенным параметром, который ре¬
комендуется определять опытным путем.Как правило, напряжение на низкой стороне масляных трансформато¬
ров, используемых для тепловой обработки бетонных конструкций равно
49-г 127 В. Задавшись минимальной мощностью нагревателей, например, в
150 Вт/м2 при напряжении 49 В, несложно определить, что при напряжении
127 В мощность греющей опалубки будет равна 1008 Вт/м2. Эффективность
использования полученных мощностей для обогрева бетонных конструкций
зависит от конструктивных решений греющей опалубки и применяемых теп¬
лоизоляционных материалов.§ 6.4. Определение коэффициента теплопередачиКоэффициент теплопередачи греющих опалубок зависит от многих пе¬
ременных: площади поверхности открытых ребер каркаса, размеров щита,
скорости ветра, теплофизических характеристик утеплителя и его толщины,
качества герметизации утеплителя, расположения утеплителя по отношению
к нагревателю и т.п.Максимальная толщина утеплителя в греющей опалубке, как правило,
ограничивается высотой ребер жесткости каркаса щитов для греющих опалу¬
бок сконструированных по схеме А рис. 6.1. Поэтому оптимальный, с точки
зрения экономических и эксплуатационных показателей опалубки, коэффи¬
циент теплопередачи греющих щитов определяется путем подбора соответ¬
ствующих утепляющих материалов и конструкций теплоизоляции.Конструкция и толщина утеплителя должны обеспечивать теплопотери
не более 35% для щитовой разборно-переставной и блок-формы от общих
теплопотерь для щитов, изготовленных по указанной схеме. Во всех осталь¬
ных случаях теплопотери значительно ниже и составляют до 10%. Столь вы¬
сокие теплопотери предопределяются тем, что коэффициент теплопередачи у
существующих конструкций греющих опалубок находится в пределах от 1,75
до 7,65 Вт/м2 • °С.134
При конструировании греющей опалубки следует задаться целью
уменьшить теплопотери до 10%.Через мощности, требуемые на разогрев конструкций по заданному
режиму, это ограничение запишется как:Рт„< 0,1 (Рь+Р0„)	(12)или	К ЪЕ к + З'а < 0,1 ■ [Рв + Роп),	(13)4где К - коэффициент теплопередачи через опалубку, который для много¬
слойного щита равен:где а - коэффициент теплообмена наружной поверхности щита опалубки с
окружающей средой;8,	- толщина теплоизоляционного слоя опалубки;X, - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя опалуб¬
ки (индекс « i » - присвоен изоляционному слою опалубки).Результаты расчетов минимальной величины с различным модулем
опалубленной поверхности М„, а также среднего значения (й'/Я,) приведены
в таблице 6.2.Таблица 6.2Величины с>' /Л для конструкций различной массивности, средние значения (8J\ )ср
и относительные отклонения от частных значений.Модуль опалубленной
поверхности Мп, м ''4681012Среднее значение
{8, IX,) ср4/д.0,6230,6760,7030,6660,6540,664Д-6,58+ 1,77+5,55+0,33-1,53Для конкретных конструкций греющих опалубок коэффициенты теп¬
лопередачи могут приниматься по таблице 6.3.Использование жесткого пенополиуретана н качестве теплоизоляции
для опалубок значительно уменьшает теплопотери, однако процесс остына-
ния конструкций после изотермического выдерживания чрезмерно удлиняет¬
ся и может дойти до нескольких суток, что приведет к резкому сокращению
оборачиваемости греющей опалубки.Для эффективного использования греющей опалубки н подобных слу¬
чаях рекомендуется распалубливание конструкций произнодить по мере на¬
бора прочности, указанной в проекте производства работ, с последующим
немедленным его укрытием гибкими теплоизоляционными покрытиями.135
Таблица 6.3Коэффициенты теплопередачи различных конструкций греющих опалубок№№п/пКонструкция теплоизоляцииКоэффициент теплопередачиВт/м2• иС. %/2341.Жесткий пенополиуретан плотностью 45 кг/м3
толщиной:50 мм
40 мм
30 мм0,660,831,001001251522.Фанерный щит с двумя палубами толщиной 12мм
с воздушной прослойкой толщиной 40 мм и бре¬
зентовым укрытием1,752653.То же, без брезентового укрытия2,33484.Теплоотражающий экран из алюминиевой фоль¬
ги, минераловатный мат толщиной 40 мм, фанера
толщиной 3 мм3,074655.Минерапьватный мат толщиной 40 мм и фанера
толщиной 3 мм3,445216.Фанерная палуба толщиной 12 мм с брезентовым
укрытием4,66377.Воздушная прослойка толщиной 15 мм, фанер¬
ный щит с сотовым заполнителем толщиной
30мм, утепление по контуру минераповатой4,847338.Воздушная прослойка толщиной 30 мм, фанера
толщиной 3 мм, уплотнение по контуру минера-
ловатой5,838839.Фанерная палуба толщиной (мм):
10
12
18
217,656.755.75
5,2511531022811735§ 6.5. Выбор шага линейных электронагревателейШаг линейных электронагревателей определяется из условий обеспе¬
чения равномерного температурного поля по всей плоскости палубы. Темпе¬
ратурные перепады на палубе допускаются не более 5°С на поверхности щита.Выбор шага линейных электронагревателей должен производиться с
учетом толщины и материала палубы, удельной электрической мощности,
коэффициента теплопроводности бетона и утеплителя. Правильный выбор
этих параметров должен обеспечивать в соприкасающихся с палубой при¬
стенных слоях бетона температурные градиенты ие выше критических, при
которых возникающие в поверхностном слое бетона напряжения не приводят
к необратимым деструктивным явлениям, к снижению его прочностных и ка¬
чественных характеристик.Перепад температуры (дт) на палубе между расположенными вплот¬
ную к ней смежными линейными нагревателями диаметром до 6 мм может
быть вычислен по формуле136
где Я,,, - удельная мощность электронагревателя, Вт/м2;Ь - шаг электронагревателей, м;Хп- коэффициент теплопроводности материала палубы щитов, Вт/м •°С;е = 2,72;Л6 - коэффициент теплопроводности бетона, Вт/м • °С;1x8„V	Ь ’
где 8„ - толщина палубы щитов, м.Оптимальный шаг линейных электронагревателей диаметром до б мм в
греющей опалубке со стальной палубой при допустимых температурных гра¬
диентах на поверхности обогреваемых конструкций до 0,4-0,5 град/см, что
соответствует перепаду в 2-2,5°С при шаге 100 мм, следует принимать по
номограмме рис. 6.2.Оптимальный шаг Ь и нагрузку р на единицу длины линейных элек¬
тронагревателей круглого сечения диаметром 12-16 мм с установленным над
ними теплоотражающим экраном в греющей опалубке со стальной палубой
рекомендуется принимать по таблице 6.4.■Шаг mmitribk.mOO tOC OCC ttCO 200 uУялмая мещне&п пюмштМнн* щтв1;Р‘^1т1нг т	"ФыРис. 6.2. Номограмма для определения оптимального шага линейных
нагревателей диаметром до 6 мм в стальной греющей опалубке.
Таблица 6.4Определение оптимального шага линейных электронагревателей круглого сечення
диаметром 12-16 мм в греющей опалубке со стальной палубойТолщина
стальной
палубы, ммУдельная мощность электронапревателей, Вт/м600800100012001300Ь,ммР.
Вт/мЬ,ммР.Вт/мЬ,
ммР.
Вт/мЬ,
ммР.Вт/мь,ммР,Вт/м210060907580857090709531358013010512012010012085115418010017013016015512014511014552001101901451801701401651301656220120210160190180170200160200Значение шага и нагрузок на единицу длины, определенные по моно¬
грамме и таблице, приведены для линейных электронагревателей, располо¬
женных вплотную к палубе. При расположении их с зазором до 5 мм от па¬
лубы в случаях, когда невозможна их установка вплотную к палубе, шаг и
нагрузку на единицу длины нагревателей следует увеличить до 15%.Шаг проволочных электронагревателей, запрессованных в слое термо¬
стойкого диэлектрика на фанерной палубе в плоскости, соприкасающейся с
бетоном, а также нагрузку на единицу длины, следует принимать по табли-
цеб.5.Таблица 6.5Шаг проволочных нагревателей, запрессованных в слой термостойкого диэлектрикаУдельная мощность
нагреватлей.
Вт/м2Нагрузка на единицу
длины проволочных
нагревателей,
Вт/мШаг проволочных
нагревателей,
ммМаксимальная тем¬
пература нагрева па¬
лубы,°С70011-1515-207560010-1515-256550010-1520-305540010-1425-355030010-1230-40452008-1035-4035Для уменьшения теплопотерь греющего щита электронагреватели сле¬
дует располагать вплотную к палубе, если это позволяет их конструкция.Мощность, приходящаяся на единицу длины линейных нагревателей,
должна удовлетворять выражениюМ2 -PJ>Ри <-1 + Ь-, Вт/м ,(16)где Рн - электрическая нагрузка на единицу длины электронагревателей;
Р„ - удельная мощность электронагревателей, Вт/м'.138
Для греющих опалубок с термоактивными покрытиями расстояние
между токоведущими электродами определяется из выражения:R-PT-	(17>оегде R - электрическое сопротивление участка электронагревателя ме¬
жду двумя токоведущими электродами, Ом;в - расстояние между токоведущими электродами, м;S	- толщина токоведущих электродов, м;
е - длииа токоведущих электродов, м.Известно, что	/? = —	(18)Py<Jгде U - напряжение, подводимое к опалубочному щиту, В.Подставляя значение в формулу (17), определяем расстояние между то¬
коведущими электродамиe = ^—Se	(19)Р»-РУстановлено, что электрическому полю на поверхности термоактивно¬
го покрытия свойственна неравномерность тем более значительная, чем
больше расстояние между токоведущими электродами и меньше их ширина.Температурный перепад на поверхности термоактивного покрытия за¬
висит, в основном, от расстояния между электродами и подводимого напря¬
жения : при увеличении расстояния между электродами он уменьшается, а с
повышением напряжения - возрастает.Оптимальным с точки зрения обеспечения перепадов температур на
тепловоспринимающей поверхности бетонируемой конструкции и требуе¬
мых скоростей подъема температур в диапазоне рабочих напряжений пони¬
жающих трансформаторов - расстоянием между токоведущими электродами
следует принимать от 0,2 м до 0,5 м.§ 6.6. Конструкции греющей опалубки с электронагревателямиКонструкция опалубки должна отвечать требованиям ГОСТ 23477-79 и
ГОСТ 23478-79 и обеспечивать равномерную температуру на палубе щита.При этом должны быть предусмотрены доступ к нагревательным эле¬
ментам и легкая замена нагревателей в случае выхода из строя.В качестве утеплителей рекомендуется применять теплоизоляционные
материалы с объемной массой не более 200 кг/м3; плотность их ие должна
превышать паспортную более чем на 15%, влажность - на 6% при обеспече¬
нии стабильности теплофизических свойств опалубки.В конструкциях опалубки должны, как правило, применяться стандарт¬
ные электрические нагреватели. При использовании нестандартных нагрева¬
телей необходимо контролировать электрическую мощность и сопротивле¬
ние, а также стабильность электрических показателей. Электрическое сопро¬
тивление изоляции нагревателей и коммутирующей разводки должно быть не
менее 0,5 МОм.139
Нагреватели могут быть различными, но срок их службы должен со¬
ставлять не менее 2000 ч. Низкотемпературные нагреватели из разных типов
проводов, целесообразно применять при низких температурах, мягких режи¬
мах обогрева; при их использовании необходим особенно тщательный тем¬
пературный контроль.Нагревательные кабели типа КНМС рассчитаны на высокую темпера¬
туру и имеют большой срок службы, поэтому их выгоднее применять в ин¬
вентарных многооборачиваемых опалубках в соответствии с таблицей 6.6.Таблица 6.6Нагревательные кабелн КНМСЭлектрическая нагрузка на единицу длины,
Вт/м5080100120140Температура нагревателя, иС, при коэффициенте
сопротивления теплопередаче утеплителя
0,29 м2 0С/Вт148203236265290Высокотемпературные трубчатые электронагреватели (ТЭНы) в основ¬
ном предназначены для применения в крупногабаритных опалубках, монти¬
руемых краном, однако их виброустойчивость ограничена.Способ крепления и размещения нагревателей на палубе опалубки за¬
висит от их мощности, режимов обогрева и других факторов. Греющие про¬
вода и кабели целесообразно устанавливать вплотную к палубе; высокотем¬
пературные нагреватели типа ТЭНов могут быть установлены как вплотную
к палубе, так и на расстоянии от нее, если это позволяет конструкция ТЭНов
и температура на их поверхности.При установке нагревателей вплотную к палубе необходимо тщательно
контролировать режимы и температуру обогрева, а также шаг установки на¬
гревателей во избежание местных перегревов, больших температурных де¬
формаций и формирования неравномерного температурного поля на поверх¬
ности палубы, контактирующей с бетоном.Шаг установки нагревателей диаметром до 6 мм может быть принят по
номограмме рис. 6.1.При установке высокотемпературных нагревателей с зазором 3-5 мм по
отношению к палубе шаг нагревателей можно увеличивать на 15% при ско¬
ростях подъема температуры до 7 град/час. При более высоких скоростях
подъема температуры для достижения равномерного температурного поля
следует применять экраны с высокой отраженной способностью (алюминие¬
вый лист, фольга и др.). Экран устанавливается на расстоянии 5-15 мм от по¬
верхности нагревателя. Для исключения конвективной передачи между экра¬
ном и нагревателем делаются перегородки или устанавливаются двойные и
даже тройные экраны. Греющую полость по периметру следует загерметизи¬
ровать (рис.6.3). Способы крепления нагревателей показаны на рис.6.4.Для равномерного обогрева опалубки высокомощными нагревателями
с широким шагом их установки возможно применение опалубки с разными
полями поглощения. Так степень черноты поверхности палубы, обращенной140
«лfРис. 6.3. Конструкция греющей опалубки с экраном
1- палуба; 2- нагреватель; 3- греющая полость; 4- экран; 5- кожух; 6- герметик/0^X7Рис. 6.4. Способы крепления электрических нагревателей в греющей опалубке
а- ТЭНов; б- кабелей типа КНМС; в- проводов типа ПОСХВТ в деревянной опалуб¬ке;1- ТЭН; 2- стальной хомут; 3- прокладка из асбеста; 4- стальная палуба;5-	кабель КНМС; 6- полоса на точечной сварке; 7- провод ПОСХВТ;
8- деревянная палуба; 9- скоба из проволоки диаметром 3 мм.14)
к нагревателю, обеспечивается нанесением черной теплостойкой краски ме¬
жду соседними нагревателями.Для переключения кабелей целесообразно использование специального
клеммника и муфт, исключающих замыкание на массу и поломки токонесущей
жилы. Схема греющей опалубки с нагревательным кабелем показана на
рис.6.5.Рис. 6.5. Греющий щит опалубки1-	каркас щита; 2- нагреватель; 3- прижимная планка; 4- утеплитель (мине¬
раловатные маты 40 мм); 5- защитный кожух (фанера толщиной 3-4 мм);6-	шпилька крепления кожуха; 7- вилочный разъем; 8- вырез для установки
соединительных устройств142
§ 6.7. Г реющие опалубки с нагревателями из углеродистых
и графитовых тканейКроме известных углеродистых тканей и лент в качестве греющих эле¬
ментов для опалубок получили применение греющие пластины, изготовлен¬
ные из этих тканей, где наиболее распространенной является ткань марки
"Урал-15". Суть изготовления греющих пластин заключается в запрессовке
углеродистых лент, раскроенных по расчету, между двумя слоями стеклотка¬
ни, пропитанной составами эпоксидной смолы, или укладке этих лент между
двумя теплостойкими электроизоляционными пластинами путем склеивания,
что обеспечивает их защиту от замыканий.Раскрой углеродистой ткани следует осуществлять исходя из габаритов
планируемых нагревательных элементов. На рис.6.6 представлен самый рас¬
пространенный вид такого элемента, который состоит из двух углеродистых
лент, контактно соединенных между собой по напыленным омедненным по¬
лоскам, с выводом концов из медного провода для подключения.Одним из сложных процессов при изготовлении нагревательных эле¬
ментов является создание контактных зон на границе примыкания токопро¬
водящей ткани к подключающему электропроводу или на стыках соединения
соответствующих углеродистых полос.В производственной практике существуют несколько способов:-	Способ плазменного напыления с использованием порошковых металлов,
обеспечивающих покрытие высокой электропроводности и возможную
пайку не представляет сложности. После облужения напыленной полосы
путем помещения в расплав припоя, обеспечивается в дальнейшем надеж¬
ная пайка проводов.-	Соединение контактов с помощью прижимных пластин или размещения
их в толще углеродистой ткани. На рис.6.7 б) представлен вариант стыка с
помощью оцинкованной железной полосы, к которой и привариваются
контакты. Отгибы ее могут находится сверху или снизу соединяемых уг¬
леродистых лент. Практика их эксплуатации показала, что они достаточно
просты при изготовлении и надежны в эксплуатации.-	Существенно простым является способ соединения путем приклеивания
контактной металлической пластинки к ткани токопроводящим клеем, ко¬
торый выпускается в промышленности. Подводящий провод подсоединя¬
ется также методом пайки. Применять такой способ можно, только в ре¬
жиме температур, которую выдерживает не разрушаясь клей.Расчет по раскрытию углеродистой ткани на ленты осуществляется в
зависимости от величины ее удельного поверхностного электросопротивле¬
ния, требуемых габаритов и конфигурации пластин и опалубки.Электрическое сопротивление ленточного нагревателя определяется по
формуле:R = р„ —, Ом,	(20)агде рп - удельное поверхностное электросопротивление, Ом;143
Рис. 6.6. Г реющие элементы для опалубки,
а - Схема греющего элемента на основе углеродистых лент:1 - углеродистые ленты; 2 - контактные соединения; 3 - медный провод
соединения; 4 - электроизоляция из асбеста и полипленки.б	- Схема собранного опалубочного щита:1 - Лист влагостойкой фанеры; 2 - электроизоляция; 3 - тканевые
углеродистые ленты; 4 - соединительные медные провода (шины);5	- утеплитель; 6 - наружный опалубочный щит (палуба); 7 - болты
(гвозди) крепления.144
! I 104L20ЩО116011601160Разрез а-азАз	■Е5=1	1	/ \2 1IРис. 6.7. Схема контактов с углеродистой тканью для подключения
к электрическим проводам.а - Схема плазменного напыления контактов на углеродистой ткани:1 - рулон углеродистой ткани; 2 - контактные зоны плазменного
напыления металлического порошка.б	- Контактное соединение оцинкованной полосы с углеродистой тканью:
1 - углеродистая ткань; 2 - оцинкованная полоса на электропроводном кле
3 - отгибы оцинкованной полосы.145
f - длина, м;
а - ширина, м.Удельная мощность нагревателя, соответственно, в зависимости от на¬
пряжения электрического тока и других параметров определяется по форму¬
ле:Р = -^	(21)Pn'ZТребуемая длина ленты ( , или системы лент нагревательного элемента
можно определить из преобразованного выражения этой же формулы:и(22)\P.-PДля удобства расчетов по представленным зависимостям (21 и 22)
можно воспользоваться номограммой (рис.6.8), в которой каждая кривая ха¬
рактеризует влияние показателей удельной мощности и длины элемента при
заданном напряжении и фиксированного значения удельного поверхностного
сопротивления ткани. По этой номограмме с достаточной для практических
целей точностью можно определить любой из интересуемых показателей: Р,
р„, J, а, V, W и др.При конструировании и расчете нагревательных элементов в виде пла¬
стин, основанных на использовании углеродистых тканей, важно определить
рабочую температуру на его поверхности, являющуюся главным показателем
условий эксплуатации. Точное определение может быть аыполнено путем
сложных теплотехнических расчетоа, аключая решение дифференциальных
уравнений второго порядка. Однако для облегчения задачи рекомендуется, с
некоторой степенью приближения, определять по ниже приведенным форму¬
лам, которые подтверждаются многочисленными результатами производст¬
венных данных.Для определения рабочей температуры на поверхности греющего эле¬
мента можно использовать уравнение 23At = 95,6р2 + 622,7р - 1,1 ;	(23)где, At - разность температур между поверхностью нагревателя и ок¬
ружающей среды, °С;р - удельная мощность, Вт/м2.Удельную мощность по некоторым известным параметрам можно опре¬
делить по формуле:р = 4,46At2 + l,75At - 3,0	(24)Исходными данными для конструирования и расчетов нагревательных
элементов являются:-	выбранные геометрические размеры нагревательного элемента;-	требуемая температура на поверхности нагревательного элемента, °С;-	температура окружающей среды, °С;-	принятое напряжение тока, В;-	величина удельного сопротивления углеродистой ткани, которая может
быть использована для изготовления нагревательных элементов, Ом/м.146
Последовательность расчетов осуществляется в следующем порядке:•	определяется требуемая разность температур между поверхностью нагре¬
вателя и окружающей средойAt = t пн - t ос, °С;	(25)где t пн - требуемая температура поверхности нагревательного элемента, °С;t ас - температура окружающей среды, °С;•	определение удельной мощности нагревательного элемента по формуле 24;•	требуемая длина греющих лент в нагревательном элементе определяется
по формуле 22, в том числе отдельно для всех разновидностей углеродистых
тканей;•	конструирование (сборка) всего элемента осуществляется путем перебора
возможных вариантов ткани с соответствующим удельным сопротивлением;■ в заключение осуществляется окончательное определение удельной мощ¬
ности по формуле 24 и температуры поверхности элемента по выражению:t ПН = t ОС + At	(26)Полученные данные проверяются на соответствие требованиям плани¬
руемых нагревателей.Если имеются превышающие расхождения, то корректируются путем
следующих операций:-	изменение длины нагревательного элемента;-	изменение рабочего напряжения тока;-	использование ткани с другим электросопротивлением, требуемая вели¬
чина которого может быть определена по формуле:Р7 = ^~, Ом,	(27)12РГгде Р у- удельная мощность ткани, Вт/см2.Для удобства определения можно также воспользоваться номограммой
(рис.6.8).Для этого по номограмме из точки на шкале "температура", равная 70°С,
ведем условную горизонтальную прямую до пересечения с кривой, соответст¬
вующей сопротивлению углеродистой ткани, равного 0,4 Ома. Далее из этой
точки опускаем перпендикуляр на горизонтальную ось ординат, которая харак¬
теризует длину греющей полосы при использовании тока напряжением 36 В.В результате в точке пересечения получаем значение требуемой длины
греющей полосы, равной t- 200см. Это величина и закладывается затем для
конструирования нагревательного элемента.Мощность элемента определяется как произведение площади греющей
полосы на удельную мощность, которая здесь берется по данным на оси орди¬
нат, т.е. в точке совпадения требуемой температуры нагрева полосы 70°С будет
соответствовать значение удельной мощности 0,08 Вт/см'.К примеру, если ширина греющей полосы будет равна 8 см, то общая ее
мощность для этого случая составит:147
t,°C W3T/CM220 В(м)Рис.6.8. Номограмма графического определения параметров прогрева.
P. = 200-8-0,08 = 128 ВтПо аналогии, обратным ходом графически можно определить любые дру¬
гие параметры (температуру нагрева, удельную мощность, удельное сопротив¬
ление).Пластинчатые нагревательные элементы в большинстве случаев изготав¬
ливаются в виде жестких пластин.Технологические схемы изготовления жестких пластинчатых нагрева¬
тельных элементов могут быть различны, в зависимости от разнообразия форм
и размеров. Однако общим и основным условием их изготовления является ка¬
чественное создание греющей углеродистой полосы из ткани, с запрессовкой ее
в изоляционные слои. Для получения надежных в эксплуатации и высококаче¬
ственных жестких пластинчатых нагревателей их следует делать в заводских
условиях.Одной из разновидностей греющей опалубки, снабженной графито¬
пластиковыми нагревателями, является опалубка, разработанная в МГСУ под
руководством д.т.н., проф. Афанасьева. Эти нагреватели представляют собой
графитовую ткань с плоскими электродами, запрессованными в теплостойкую
полимерную оболочку. Это позволяет создавать плоские нагреватели различ¬
ных размеров с необходимыми характеристиками и высокой долговечности (до
15 тыс.часов непрерывной работы) и эксплутационную надежность (табл.6.7).Широкий диапазон питающего напряжения (30...380V) дает возмож¬
ность создавать любые режимы тепловой обработки бетона, а также управляе¬
мые - с удельной мощностью от 100 до 1500Вт/м2 опалубливаемой поверхности.Температурный режим рабочей поверхности палубы может регулиро¬
ваться в диапазоне 60...120°С с применением температурных датчиков и сис¬
темы автоматического регулирования подачи напряжения. Однако, надо пом¬
нить, что на соприкасающейся с бетоном поверхности палубы температура не
должна превышать 80°С. Высокое сопротивление электроизоляции
(107...10|20м) обеспечивает электробезопасность системы и высокую экс¬
плуатационную надежность.Для визуального контроля подачи напряжения термоактивные щиты
снабжаются электронными безконтактными лампами, что позволяет осущест¬
влять приемочный контроль эксплуатационной готовности опалубки к уклад¬
ке бетонной смеси.Оптимизация конструктивных решений термоа1сгивных щитов позволя¬
ет снизить их удельную массу до 12... 14 кг/м‘, что обеспечивает ручную ус¬
тановку в проектное положение. Отличительной особенностью графитопла¬
стиковых нагревателей является малая толщина (1,5...2 мм), благодаря чему
их размещение под фанерной палубой заметно не увеличивает габариты опа¬
лубочных щитов. Использование теплоизолирующего слоя и отражающей
фольги обеспечивает повышение энерго-эффективности системы и снижение
теплопотерь.В зависимости от конструктивных элементов термоактивные щиты вы¬
полняются: для возведения стеновых конструкций - на полную высоту этажа
с элементами крепления в плоскости стен; при возведении перекрытий по149
балкам и прогонам используются щиты размерами, кратными модулю 0,3 м
(1,2 х 0,9; 1,2 х 1,2; 1,2 х 0,6 и т.д.); для устройства колонн щиты изготавлива¬
ются на полную высоту и снабжаются системой горизонтальных и наклонных
связей.Таблица 6.7Технические характеристики графитопластиковых нагревателей№Технические характеристикиЕдиницы измеренияПоказатели12341Источник электроэнергиипостоянныйпеременный2Напряжение:питаниерабочееВ220...380
20...603Частота токаГц50... 604Удельная мощностьВт/кв.м100...15005Температура рабочей поверхности°С60...1206Сопротивление изоляцииОм107...I0'27Габаритные размеры:ширинадлинатолщинамм30...85070...1100
1,5...2,08Массакг/кв.мО00О9Ресурс безотказной работы вне зависимо¬
сти от числа циклов:
включение - выключениечас5000010Срок службы при работе
в цикличном режимелет15...18ИГарантийный срок эксплуатациилет5Расчет температурных полей при возведении различных конструктив¬
ных элементов осуществляется путем численного решения уравнения тепло¬
проводности. Характерные расчетные кривые изменения тепловых полей для
плоских плит при не утепленной опалубке приведены на рис. 6.9.150
Особенностью режимов разогрева и остывания при удельной мощности
термоактивной опалубки 300, 500 и 1000 Вт/м2, как видно из графиков, явля¬
ется наличие высоких температурных градиентов по толщине плиты, повы¬
шение интенсивности разогрева примыкающих к палубе слоев смеси при воз¬
растании удельной мощности нагревателей, и резкое снижение температуры
слоев после отключения.Наблюдается нелинейный характер температурных полей начальной фа¬
зы разогрева, что связано с низкой скоростью теплопередачи и влиянием от¬
рицательных температур наружного воздуха.Минимальные температурные градиенты по толщине слоев и однород¬
ное тепловое поле достигается при утеплении открытых поверхностей бетона
и опалубки. При достижении максимально заданной температуры бетона изо¬
термическая зона требует минимальной мощности излучателей для поддержа¬
ния стационарного теплового режима.При наличии теплоизоляции открытых поверхностей достигаются ми¬
нимальные температурные градиенты по толщине конструкций; в бетоне
формируются более однородные температурные поля, что снижает процесс
миграции жидкой фазы из области высоких температур - к более низким. Это
обстоятельство исключает развитие деструктивных процессов в твердеющем
бетоне.Оптимизация технологических режимов тепловой обработки бетоиа в
таких опалубках показала, что для сокращения общего цикла наиболее рацио¬
нально при использовании диапазона удельной мощности в пределах300...500	Вт/м2, что обеспечивает разогрев до t" = 60...80“С на период 10...14ч.
с последующим термосным выдерживанием 8... 10ч. и остыванием 6...8ч.
Опытными данными установлено, что скорость остывания составляет2...3°С/час.В зависимости от температуры наружного воздуха продолжительность
циклов может колебаться. Однако в общем плане открывается возможность
суточного оборота опалубки при производстве работ не только зимой, но и в
летний период.Общие энергозатраты на достижение бетоном прочности, равной 70%
R28 для конструкций с модулем поверхности 9...12 составляют не более 80квт
час/м3 бетона.Расчетные и экспериментальные значения интенсивности набора проч¬
ности бетоном приведены для различных удельных мощностей термоактивной
опалубки на рис.6.10.В зимнее время целесообразно предварительно разогревать палубу, что
обеспечивает не только таяние снега и наледи, но и некоторый отогрев арма¬
турного каркаса.Укладка бетонной смеси осуществляется на разогретую палубу. Это ин¬
тенсифицирует процессы твердения бетонов и позволяет совместить техноло¬
гические циклы укладки и тепловой обработки, повысить качество монолит¬
ных конструкций.151
Рис. 6.9. Характер изменения тепловых полей при разогреве и остыванииплитыперекрытия толщиной 200 мм с использованием неутепленной опалубки
и неопалубленной поверхности бетона с удельной мощностью тепловоговоздействия :а - 300 Вт/м2; 6-500 Вт/м2; в - 1000 Вт/м2; /. = -20°С, /. = +15° С;1- слой бетонной смеси, прилегающий к опалубке;2-	поверхностный слой бетонной смеси152
Прочность, RM О* Средняя температура бетона, С'101215Продолжительность, ч1218243036424854606672Продолжительность, ч
Рис. 6.10. Режимы разогрева и термосного выдерживания бетона
в теплоизолированных монолитных перекрытиях (а)
и кривые набора прочности бетоном (6).Удельная мощность теплового влздействия:1 - 250 Вт/м2; 2 - 350 Вт/м2; 3 - 500 Вт/м2.153
§ 6.8. Опалубка с токопроводящим греющим покрытиемОпалубка с токопроводящим греющим покрытием представляет собой
обычную опалубку с металлической или фанерной палубой, на рабочей по¬
верхности которой, размещено полимерное покрытие с токопроводящим сло¬
ем. К этому слою подводят напряжение, в результате в нем выделяется тепло,
поступающее в бетон, находящийся в контакте с полимерным покрытием.Такие опалубки имеют различные конструктивные решения (рис. 6.11) и
состоят из токоведущих электродов; токопроводящего полимерного слоя ме¬
жду электродами; контактного с бетоном полимерного слоя; дублирующего
слоя, представляющего собой обычно тканевую основу для надежного креп¬
ления полимерного покрытия к несущей основе (металлической или деревян¬
ной); теплоизоляционного слоя (рис. 6.12).Преимуществами использования в качестве электронагревателя поли¬
мерного токопроводящего покрытия являются:-	непосредственный контакт электронагревателя с бетоном, что улучшает
условия теплопередачи, уменьшает теплопотери и обуславливает снижение
расхода электроэнергии;-	упрощение конструкций опалубочных щитов, в которых не требуется уст¬
раивать полости для электронагревателей иных типов;-	повышение равномерности температурного поля в обогреваемом бетоне и,
соответственно, повышение его качества;-	практически полное исключение адгезии бетона к полимерному покрытию,
что позволяет отказаться от смазки и чистки палубы.Греющее полимерное покрытие размещается на рабочей поверхности
палубы. На внутренней стороне опалубки его размещение нецелесообразно,
т.к. не позволяет использовать отсутствие адгезии обогреваемого бетона к по¬
верхности полимера и исключить таким образом трудности при распалубки
конструкции, а также операции по очистке палубы и ее смазке.Нижний слой покрытия располагается на палубе и закрепляется на ней.
Он служит для электроизоляции покрытия от палубы. На деревянной или фа¬
нерной палубе он состоит из одного слоя стеклохолста, пропитанного поли¬
мерной смолой. При размещении покрытия на металлической палубе,- нижний
электроизоляционный слой должен состоять из двух слоев стеклохолста, про¬
питанного полимерной смолой. Следующий слой - электропроводящий, к не¬
му подводится напряжение и выделяется тепло. Третий слой - электроизоля¬
ционный, он образуется одним слоем стеклохолста, пропитанного смолой. В
некоторых случаях поверх второго электроизоляционного слоя предусматри¬
вают антиадгезионный защитный слой, который контактирует с обогревае¬
мым бетоном.В качестве электронагревателей для греющей опалубки применяются
различные токопроводящие материалы:-	Рулонное полимерное трехслойное греющее покрытие на основе компози¬
ции из полипропилена или из полиамидной смолы. Толщина слоя 1 мм.
Средний слой - токопроводящий, благодаря содержанию токодисперсного
углеродного (или графитового) покрытия. На нижней поверхности покры¬154
тия закреплена ворсовая ткань для прочного приклеивания покрытия к па¬
лубе.-	Полимерные трехслойные листы греющего покрытия со средним слоем из
токопроводящей бумаги, пропитанной полиамидной смолой. Суммарная
толщина покрытия от 0,45 до 0,60 мм.-	Штучные токопроводящие элементы из полимерной композиции для
греющих покрытий изготовляют вручную. В качестве связующего приме¬
няют эпоксидную или другую термореактивную смолу. Ее перемешивают с
токодисперсным углеродным наполнителем (ацетоновая сажа). Сажа обла¬
дает высокой степенью диспергирования в полимере. Количество техниче¬
ского углерода и молотового графита в % от массы композиции в зависи¬
мости от минимально допустимой температуры эксплуатации покрытия
изменяется от 30 и 20 при температуре -20°С до 10 и 20 при -35°С. Воз¬
можно использование других термореактивных смол. После перемешива¬
ния с отвердителем и ацетоном, обуславливающим снижение вязкости
композиции, ее укладывают в металлические или деревянные формы.Вблизи торцов плит в композицию закладывают полоски из латунной
сетки, выполняющие функции электроконтактов. Отверждение композициии
происходит в течение суток при комнатной температуре или при повышенной
температуре значительно быстрее, в зависимости от свойств используемой
смолы. После распалубливания удельное электрическое сопротивление ком¬
позиции, например, из эпоксидной смолы ЭД-5, составляет около 60 Ом-м,
после выдерживания в течение 60 суток, оно снизилось примерно до 48 Ом-м
за счет усадки полимерного связующего, в результате которого происходит
сближение тонкодисперсных частиц углеродного наполнителя. В дальнейшем
оно продолжает медленно уменьшаться и затухает с течением времени.Трехслойные рулоны греющего покрытия изготавливают в заводских
условиях на специальных линиях по экструзионной технологии. С линии не¬
прерывно сходит трехслойная лента, которая автоматически сворачивается в
рулон. Непрерывная дозировка и поступление исходных материалов в смеси¬
тели и из них на движущуюся конвейерную ленту осуществляются автомати¬
чески. Рулоны покрытия разрезают на месте крепления на опалубку на листы
требуемых размеров.Трехслойные полипропиленовые листы греющего покрытия изготавли¬
вают из прессовой технологии следующим образом. Компоненты перемеши¬
вают, формуют на поддоне один за другим три слоя покрытия, в средний то¬
копроводящий слой закладывают полоски-электроконтакты из латунной сетки
и укладывают поддоны со свежеотформованными листами иа полки много¬
ярусной этажерки горячего пресса. Тепловая обработка трехслойных листов
происходит в течение трех часов при давлении 1 МПа и температурю 250°С.
Размеры листов определяются размерами этажерок горячего пресса. Листы
складывают в пакеты, доставляют к месту крепления иа опалубку, осуществ¬
ляют раскрой и закрепление их на палубе.После отверждения полипропилен приведенного состава характеризует¬
ся следующими показателями (табл. 6.8).155
1ШЮШSСъемный модульный листовой электронагре¬
ватель с несущим каркасом и изоляционным
слоем, расположенным на рабочей стороне
щита опалубки (элемента формы)Vi. UL1 2 3ТЕСтационарный листовой электронагреватель
с изоляционным слоем, расположенным на
рабочей стороне шита опалубки (элемента
формы!Стационарный листовой или окрасочный
электронагреватель с изоляционным слоем,
расположенным на тыльной стороне щита
опалубки (элемента формы)То же без дублирующего слояСтационарный листовой или окрасочный
электронагреватель без изоляционного слоя.То же без дублирующего слоя.Рис. 6.11. Принципиальные схемы полимерных электронагревателей для
тепловой обработки бетона:1- контактный слой; 2- проводящий слой; 3- токоведущие электроды;
4- дублирующий слой; 5- теплоизоляционный слой; 6- несущая основа;7-	ребра каркаса156
Узел "А"4	о t)Рис. 6.12. Конструкция опалубочного щита с полимерным покрытием:1-	водостойкая фанера; 2- электроизоляционный слой; 3- токопроводящий слой;
4-токопроводящие электроконтакты; 5- защитный слой; 6- электрическиепровода1V7
Таблица 6.8Технические показатели полимерных покрытийм»п/пТемпература,°СУдельноеэлектрическоесопротивлениеТемператураразмягчения,°СПределтекучести,МПаОтносительное
удлинение
при разрыве,%1.до -200,2311519272.-250,3411518,5303.-300,4411517354.-350,551151840В качестве токопроводящих микронаполнителей, в полимерных компо¬
зициях, следует применять только углеродные материалы - технический угле¬
род (ацетиленовую сажу) и тонкомолотый графит. Использование металличе¬
ских тонкодисперсных частиц не допустимо, т.к. они подвергаются окисле¬
нию в используемых полимерных смолах, что приводит к существенному рос¬
ту электрического сопротивления композиций с течением времени. Помимо
этого, металлические частицы в недостаточной степени образуют цепочечные
токопроводящие структуры с контактами между частицами или малым рас¬
стоянием между ними, через которые проскакивают электроны. Таким обра¬
зом, металлические микрочастицы не обеспечивают необходимую величину
проводимости композиции и ее стабильность во времени.Коэффициент объемного температурного расширения отвержденных
полимерных смол значительно больше, чем микрочастиц углеродного напол¬
нителя. В результате при нагревании возникают напряжения растяжения в то¬
копроводящих цепочках композиции и нарушение контактов между токопро¬
водящими частицами, что вызывает увеличение удельного электрического со¬
противления композиции. При использовании в качестве токопроводящего
элемента токопроводящей бумаги и углеграфитовой ткани, указанное явление
проявляется во много раз слабее, т.к. контакты в этих материалах обладают
определенной стабильностью.Необходимая равномерность температурного поля на контакте греюще¬
го покрытия с бетоном достигается только при использовании покрытий заво¬
дского изготовления. Это не исключает использования покрытий, изготовляе¬
мых вручную, но при этом необходимо учитывать некоторое ухудшение пока¬
зателей качества обогреваемого бетона и несколько повышенный расход элек¬
троэнергии.§ 6.9. Конструкции инвентарных греющих гибких покрытийПри обогреве монолитного бетона, уложенного в дорожные основания и
покрытия, в подготовки под полы, в стыки между сборными элементами, а
также при отогреве мерзлых грунтовых и искусственных оснований рекомен¬
дуется применять инвентарные термоактивные гибкие покрытия или греющие
маты (ТАГП).158
Такое покрытие представляет собой легкое, гибкое, гидроизолированное
нагревательное устройство, предназначенное для периферийного радиацион¬
но-конвективного или контактного обогрева различных видов бетонных и же¬
лезобетонных конструкций с открытыми горизонтальными и вертикальными
поверхностями при температур» наружного воздуха до минус 40°С. Макси¬
мальная температура обогр>ева должна быть не более 70°С.Назначение термоактивных гибких покрытий различных видов, область
и особенности их применения указаны в таблице 6.9.Таблица 6.9Гибкие термоактивные покрытияВид гибких электронагревательных
устройствОбласть примененияГ ибкие термоактивные покрытияДля обогрева свежеуложенного бетона дорожных и
аэродромных покрытий, бетонных оснований под по¬
лы межэтажных монолитных перекрытий промыш¬
ленных н гражданских зданий, горизонтальных по¬
верхностей фундаментов, вертикальных плоских и
криволинейных поверхностей стен в комплексе со
скользящей опалубкой и бетонных конструкций
сложной конфигурацииГ ибкие термоактивные полосовые
покрытияДля обогрева межконструкционных замоноличенных
швов промышленных и гражданских зданий; для уст¬
ранения мостиков холода в стыках жесткой греющей
опалубки и сопряжений бетоноводовГибкие термоэлектрические вкла¬
дышиКак греющие элементы в жесткой металлической
опалубкеПолужесткие греющие опалубкиДля обогрева монолитных стыков колонн и сборных
элементов несущего каркаса промышленных и граж¬
данских зданийВ качестве электронагревателей в ТАГП применяются провода, угле¬
родная ткань и ленты. При соответствующем технико-экономическом обосно¬
вании возможно применение проволочных нагревателей из металлов с высо¬
ким удельным омическим сопротивлением.Греющие провод применяется марок ПОСХВ и ПОСХП диаметром
1,1мм; марки ПОСХВТ диаметром 1,4 мм (ТУ 16-505.526.73); марок ПВЖ и
ППЖ диаметром 1,4-1,8 мм (ТУ КП 087-66). Максимально допустимая темпе¬
ратура на поверхности изоляции для проводов ПОСХВ и ПОСХП - 70°С,
ПОСХВТ - 105°С.Условия работы провода ПВЖ - от минус 40°С до плюс 60°С, провода
ППЖ - от минус 60°С до плюс 70°С.Углеродная ткань применяется марки УУТ-2 (ТУ 6-06-492-75). Нагрева¬
тель ТАГП быбирается в зависимости от максимальной температуры обогрева
и заданных рабочих параметров, может состоять из одной или нескольких
групп нагревательных прюводов или полос углеродной ткани, соединенных
между собой в электрическую цепь последовательно, параллельно или в "зв¬
езду" и "треугольник".6 Зак. 4198159
Геометрические размеры, коммутационные крепежные устройства гиб¬
ких ТАГП должны быть унифицированными, обеспечивающими возможность
обогрева поверхности любой конфигурации. Они должны обеспечивать рав¬
номерный обогрев бетона при температуре не выше заданной по всей площади
контакта с поверхностью бетона. В ТАГП недопустим перегрев нагревателя во
время эксплуатации по причине быстрого окисления (сетчатые нагреватели),
размягчения электроизоляции и температуры девулканизации резины.Электропитание ТАГП рекомендуется производить от сети с напряже¬
нием, равным 40-90 В, через понижающие трансформаторы. Во избежание их
перегрева и возгорания ТАГП запрещается при обогреве бетона устанавливать
внахлест активной частью одного покрытия на теплоизоляцию другого; пере¬
крытие покрытий одного другим следует производить только неактивной частью.При эксплуатации и хранении во избежание повреждения греющих эле¬
ментов (провода или углеродной ткани) на ТАГП запрещается ставить какие-
либо тяжелые предметы или устройства.Материалы для ТАГП должны быть теплостойкими (до 120°С), не выде¬
лять токсичных газов при нагревании и обладать необходимой гибкостью,
прочностью и морозостойкостью.-	Прослоечную сырую резину следует применять толщиной не более 1 мм.-	Для армирования рабочего слоя резины используется стеклоткань, напри¬
мер, марки КТ-11 (ТУ 6-11-68-67).-	Коммутационная разводка ТАГП выполняется из гибких медных шнуров,
например, марки ГПЦ (ГОСТ 9125-74), сечением в 2-3 раза превышающим
сечение греющего элемента.-	Для теплоизоляции ТАГП рекомендуется штапельное стекловолокно с эк¬
ранирующим слоем из фольги (ГОСТ 10499-78), в качестве гидроизоляции
применяется прорезиненная ткань (ГОСТ 9584-72).Теплоизоляция ТАГП должна иметь коэффициент теплопередачи, не
превышающий 3 Вт/м2 • °С.Для подвода к нагревателям электроэнергии каждый ТАГП оснащается
кабельным вводом со штепсельным разъемом, рассчитанным на максималь¬
ную расчетную величину тока электронагревателей. Коммутационные соеди¬
нения электронагревателей в ТАГП должны иметь плотный контакт, быть
прочными и иметь минимальное омическое сопротивление. Рекомендуется
выполнять их с помощью металлически накладок на заклепках или пайкой по
предварительно обмедненным концам углеродных нагревателей. Сопротивле¬
ние изоляции электронагревателей в покрытии должно быть не менее 2 МОм в
нормальных условиях.Конструкцией ТАГП должна быть предусмотрена возможность крепле¬
ния их между собой и на вертикальных или наклонных поверхностях моно¬
литных конструкций, подвергаемых обогреву.Способы соединения электронагревателей в одно- или трехфазную цепь,
а также линейные размеры ТАГП предопределяются удельным омическим со¬
противлением применяемых углеродных электроматериалов и наличием необ¬
ходимых понижающих трансформаторов. Масса одного ТАГП не должна быть
более 30 кг.160
Рис. 6.13. Общие виды термоактивных гибких покрытий (ТАГП)а- сборно-разборный швейный вариант; б- цельноклееный вариант; в- с греющим
проводом ПОСХП; 1- защитный чехол; 2- утеплитель; 3- стеклохолст;4- отверстия для крепления утеплителя; 5- углеродные ленточные электронагрева¬
тели; 6- стеклотканевая прокладка; 7- тесьма для крепления пакета утеплителя;8-	прижимные планки; 9 и 10- вилочные разъемы токопровода и датчика;11-	термоконтактор; 12- отверстия для крепления нагревателей; 13- листовая резина;
14- нагревательный провод; 15- алюминиевая фольга; 16- коммутационные выводы161
Для защиты от перегрева каждый комплект ТАГП, рассчитанный на
подключение к одному понижающему трансформатору, должен иметь один-
два ТАГП с установленными в них датчиками температуры.Конструкции, разработанные ЦНИИОМТП, предусматривают сборно¬
разборный швейный вариант со сменным защитным чехлом и неразборный
клееный вариант ТАГП (рис. 6.13 а,б). Конструкция ТАГП со стальным изо¬
лированным проводом, разработанная Красноярским Промстройниипроектом
(КПСНИИП), предусматривает цельноклееный вариант (рис. 6.13 в).На наружной поверхности ТАГП необходимо стойкой несмываемой
краской нанести маркировку с указанием основных электротехнических ха¬
рактеристик - рабочее напряжение, ток, электрическую мощность, омическое
сопротивление.§ 6.10. Гнбкне греющие устройства из греющего провода
с полимерной жилойВ практике производства работ имеется немалое количество индивиду¬
альных устройств по прогреву бетона. К ним относятся, в первую очередь, гиб¬
кие греющие устройства с использованием полимерного провода (коврики
ленты, покрывала и др.), которые применяются для прогрева бетона в стыка?
сборных железобетонных конструкций.Ниже представлены схемы устройств некоторых из них.-	Гибкая греющая полоса (рис. 6.14 а), представляет собой сшитый и соб¬
ранный комплект греющего устройства для прогрева монолитных участков
перекрытий, бетонных и цементных подготовок, стяжек полов, кровель, до¬
рожных покрытий и других конструкций.Принцип устройства заключается в раскладке и закреплением греющих
проводов на термостойкую полимерную сетку (90 - 100°С) с шагом по расче¬
ту на температуру 60°С. Далее на сетку с обратной стороны закрепляется уте¬
пляющий слой из стекловолокнистых тканей или фольгированно-утепленное
полотно. Собранный такой пакет вкладывается в специальный «мешок» из
влагостойкой ткани. Концы подключающих проводов выводятся на наружную
поверхность. Общая длина и ширина греющих устройств может быть различ¬
ной. т.е. в зависимости от назначения и вида конструкции прогрева.-	Греющая гибкая лента (рис. 6.14 б), применяемая чаще для обогрева го¬
ризонтальных и вертикальных швов между плитами, панелями, а также в со¬
единениях балок и колонн, где после зачеканки стык обёртывается этой поло¬
сой и включается ток для прогрева. Примерные схемы размещения показаны
на рис.6.15.162
-	Гибкий греюший жгут (рис. 6.16), предназначен для прогрева наиболее
узких и тонких швов омоноличивания и изготавливается длиной 3,0 -*• 6,7 м, в
виде одножильных, двух и трехжильных устройств, обеспечивающих режим
прогрева, соответственно 30 - 40° С; 50 - 60° С и до 70° С. Они состоят из те¬
пло- и электроизолирующей оболочки с размещенными внутри греющими
проводами (1, 2, 3 шт.).Прогрев бетона при омоноличивании стыков колонн может быть осуще¬
ствлён, непосредственно греющим полимерным проводом который навивается
на арматуру стыка, а затем, после укладки бетона в опалубку, на него подается
ток.После соединения арматуры путем ванной сварки стык способом торкре¬
та заполняется бетоном (или раствором) соответствующей марки. Далее, после
зачистки и выравнивания поверхности, стык укрывается специальным мягким
греющим устройством длиной 2,0 м по подобию гибких греющих полос.После укрытия и закрепления греющего устройства на колонне, подает¬
ся ток напряжением 220 В и бетон в стыке выдерживается в режиме расчет¬
ных температур, соответствующих мягкому режиму термообработки (40 -
50°С). За период 24 - 36 часов выдерживания в таком режиме прочность тор¬
кретируемого слоя достигает 60 - 70 % прочности от Rjg.Собранные результаты многих производственных работ и исследований
по обогреву стыков с помощью гибких греющих устройств (табл. 6.10), дают
основание рекомендовать их к использованию в более широких масштабах.Продолжительность термообработки бетона в стыках сборных конструк¬
ций с использованием гибких греющих устройств из полимерного электропро¬
вода должна строго контролироваться и обусловлена технологией работ. В тех¬
нологическом процессе необходимо учитывать режим прогрева в зависимости
от объема прогреваемого бетона, требуемой его прочности и продолжительно¬
сти прогрева.§ 6.11. Монтаж и электроподключение нагревательных элементов
в греющих опалубках и в гибких греющих устройствахВ греющих опалубках и различных гибких греющих устройствах следу¬
ет применять только провереннее и испытанные под электронагрузкой на¬
греватели (табл. 6.11 и 6.12). Перед их монтажем проверяется внешним ос¬
мотром исправность изоляции, качество пайки подключающих проводков; по
ведомости или цифровым данным на нагревателях указываются их мощности
и рекомендуемое напряжение для использования. В связи с возможными от¬
клонениями мощности нагревателей в пределах 3-8 Вт, целесообразно до мон¬
тажа их сгруппировать по несколько штук с тем, чтобы условно на 1 м2 опа¬
лубки приходилась равная суммарная мощность. Это даст возможность, путем
равномерной расстановки, избежать "перекоса фаз” в электросхеме и обеспе¬
чить в последующем более равномерный прогрев бетона.163
, 25£ОO'О8ОО~®1о3000; 3700; 4100Рис. 6.14. Гибкая греющая полоса (а) и лента (б).1 - мягкая обшивка; 2 - утепляющая прослойка; 3 - греющий полимерный
провод; 4 - выводы для подключения питающих электропроводов.Рис. 6.15. Схема обогрева стыков гибкими нагревателями.а - схема обогрева стыков колонн с балкой; б - схема обогрева стыка балок
1 - колонна; 2 - балка; 3 - гибкий нагреватель; 4 - выводы для подключенияпитающих проводов.164
Таблица 6.10Результаты прогрева стыков с использованием мигкнх греющих устройствНаименование,
вид греющего
устройстваНаименование прогреваемых
конструкций
(стыков)Характеристики испытанийТемпература
в стыках,°СПрочность,
% при про¬
должитель¬
ности про¬
грева, ч R/tМощностьустройства,Вт12345Гибкая греющая
полоса размером
3700x500
(утепленная)1. Монолитный участок в
плитах перекрытия486232270То же размером
3700x5002. Монолитный стык
сборных колонн545828180Гибкая греющая
лента
размером
3000x110
(утепленная)1. Монолитный стык балок
с колоннами506030902. Стык между балками
на сборных колоннах52653190Гибкий греющий
жгут длиной
6700мм; диамет¬
ром 20ммСтык швов между
панелями стен48562180То же диаметром
40 ммСтык между панелями
перекрытий6060231601	а АZZLI*?М-ж - j.f*i-jsee ■ 67 ас.Рис. 6.16. Греющий жгут с разными жилами греющего провода:1- ворсистый утеплитель; 2- греющий полимерный провод,3-	концы подключения165
Таблица 6.11Допустимые Нагрузки иа провода и кабели с медными жилами,
в резиновой или полихлорвиниловой изоляцииСечение токопроводящей жилы,
мм"Допустимые нагрузки,
А0,5100,75131,0151,5202,5274,0366,046106816902512535150501907024095290120330Примечание. Допустимые нагрузки на провода у кабели с алюминие¬
выми жилами принимаются равными 77% от нагрузок для соответствующих
проводников с медными жилами.Таблица 6.12Провода переносные шланговые легкие (ШПРЛ)
и средние (ШПРС, кабели ППШ, КРПТ, ГРШС) и другиеВид кабеляДопускаемая нагрузка, при сечении токопроводящей■>жилы, в мм'2,546101625355070Одножильный40506590120160190235290Двужильный3043557595125150185235Трехжильный2836456080105130160200Размещение электронагревателей на внешней стороне опалубки осуще¬
ствляется равномерно, с одинаковым расстоянием друг от друга. Целесооб¬
разно, чтобы 0,5 площади щита металлической опалубки закрывалось нагре¬
вательными элементами. Это создает возможность равномерного прогрева бе¬
тона в стенах возводимых зданий на выбранных режимах. Закрепление нагре¬
вателей на опалубочных щитах может бить осуществлено любым доступным
способом, обеспечивающим их плотное примыкание к поверхности опалубки
и надежное крепление. В металлических опалубках, предназначенных для мо¬
нолитного домостроения, целесообразно нагревательные элементы размещать
в междуреберном пространстве с закреплением путем приварки металличе¬
ских штырьков к ребрам жесткости. Подгибая эти штырьки к поверхности на-
166
гревателя, обеспечивается закрепление и плотное примыкание последних к
опалубке. Отгибая в противоположную сторону, нагреватели, при необходи¬
мости, можно снимать.При электроподключении нагревателей, их следует соединять (рис.6.17)
посекционно между собой группами, в зависимости от сечения соединяющего
провода, напряжения и мощности тока. От каждой группы осуществляется вы¬
вод на питающие электропровода при прогреве. Сечение подводящих проводов
к щитам опалубки определяется, исходя из общей мощности включаемых групп
нагревателей, объема прогреваемого бетона и режимов его прогрева. Ориенти¬
ровочные данные приведены в табл. 6.11 и 6.12.Индивидуально подбор проводов для подключения нагревателей или их
групп можно провести следующим образом. Например, мощность одного на¬
гревателя (W) составляет, согласно данным изготовителя-поставщика, 190 Вт,
сопротивление R = 18 Ом, и рассчитан он на использование под напряжением
60 вольт. Отсюда сила тока в одном нагревателе составит:I,	= U/R = 60/18 = 3,3 ампер
Исходя из этого значения, можно подобрать сечение провода для под¬
ключения одного электронагревателя. В данном примере достаточно сечение
медного провода 0,5 мм‘.Учитывая, что на одном щите опалубки, например, размещено 20 нагре¬
вателей, то для их совместного подключения к ведущему магистральному кабе¬
лю потребуется одножильный провод, выдерживающий нагрузку, равную1(1б = I, х п = 3,3 х 20 = 66 амперПо приведенным в таблице 6.11 данным мощностей определяется сече¬
ние провода, в данном случае медный, для этого потребуется провод сечением
10 мм2. В связи с тем, что в приведенном примере электропровода на нагрева¬
телях выполнены из медных проводков, то их подключение целесообразно
осуществлять тоже медным проводом.С внешней стороны нагревательные элементы и открытые поверхности
опалубки покрываются теплоизоляционными материалами (пенополеуретан
"Репор", минвата, минплита и др.), выдерживающими температуру нагрева
элементов.Толщина утепления определяется известными теплотехническими рас¬
четами. Расчеты и имеющийся опыт производства работ по внедрению пока¬
зывают, что с применением пенополеуретана слой утепления 20-30мм вполне
обеспечивает необходимую теплоизоляцию при температуре среды до -20°С.Перед нанесением теплоизоляции целесообразно провести испытание
всей системы нагревательных элементов работой под током соответствующе¬
го напряжения, с целью проверки надежности нагрева, изоляции проводов и
особенно контактов, в местах соединения проводов с нагревателями. Как при
испытаниях, так и в условиях эксплуатации подача тока осуществляется через
понижающий трансформатор с выдачей соответствующего напряжения. В ка¬
честве примера можно отметить положительную работу трансформаторов
КТП-06-63 У1 и прогрев бетона нагревателями, работающими под напряже¬
нием 60 вольт.1Л7
■Г'V*i/а)-•л 'U—и и—11. ... тб)If•Т-Рис. 6.17. Размещение и подключение нагревательных элементов
в межреберном пространстве крупнощитовой опалубки.а) и б) - варианты размещения нагревателя в опалубке
1- нагреватели; 2- палуба опалубки; 3- розетка для подключения; 4- фаза; 5-1168
Металлические нетоковедущие части трансформаторов, рас¬
пределительных щитов, кожухи рубильников должны быть присоединены к
нулевому проводу питающей сети отдельным изоляционным проводом, рас¬
положенном в общей резиновой оболочке с фазными проводами. Сечение за¬
щитного нулевого провода должно быть не менее 0,5 сечения фазных прово¬
дов.Перед подачей напряжения на нагревательные элементы необходимо
проверить правильность подключения нагревателей и наличие изоляции в
местах подсоединения их к питающим проводам. Осмотреть всю систему
электропроводки, состояние ограждения и убедиться, что в зоне ограждения
нет людей, проверить перед бетонированием, путем пробного включения, ра¬
ботоспособность системы электроснабжения и регулирования, а также работу
самих нагревателей на щитах опалубки с помощью токозамеряющих клещей.В случае обнаружения, при подаче напряжения на щиты (также при
прогреве) замыканий, перегрева проводов, искрения в контактах и других не¬
исправностей, следует немедленно отключить напряжение и устранить их.
Участки, где намечен прогрев бетона, должны быть обеспечены соответст¬
вующими плакатами электробезопасности и находиться под наблюдением
электромонтеров, имеющих группу не ниже III. Персонал, осуществляющий
производство работ по бетонированию или другие, находящиеся поблизости,
инструктируются правилам безопасности и методам оказания первой помощи.§ 6.12. Технология обогрева бетона в греющей опалубке
и при применении греющих матовКомплект термоактивной опалубки, находящейся в эксплуатации, дол¬
жен быть обеспечен силовой аппаратурой электропитания с инвентарной
электроразводкой и автоматическими устройствами контроля и регулирования
температуры обогрева.Электрическую мощность РОБЩ, необходимую для питания комплекта
термоактивной опалубки, определяют по формуле/’«*»= (28)где Р = Pit F - средняя мощность нагревателей термоактивных щитов,
находящихся ежедневно под нагрузкой, кВт;Руд - удельная мощность нагревателей, Вт/м2;F - площадь термоактивных щитов, находящихся ежедневно под на¬
грузкой, м";К - коэффициент, учитывающий отключение групп термоактивных щи¬
тов от сети по достижении расчетных температур, равный 0,85.Части конструкций, не перекрытые термоактивной опалубкой, следует
утеплять минерало- или стекловатными одеялами с коэффициентом теплопе¬
редачи не выше 2,85 Вт/м2 ■ °С на длину не менее 1 м.169
Перед установкой опалубки проверяется целостность изоляции электро¬
нагревателей и электрической разводки, соответствие омического сопротивле¬
ния и удельной мощности нагревателей и опалубки паспортным данным, сте¬
пень уплотнения и влажность утеплителя. Для просушки утеплителя до бето¬
нирования опалубка подключается под напряжение на 3-4 ч. Целостность изо¬
ляции электронагревателей и коммутирующей разводки проверяется внешним
осмотром, омическое сопротивление нагревателей - с помощью мегомметра,
удельная мощность - ваттметром.Транспортировать и хранить щиты греющей опалубки следует в верти¬
кальном положении в кассетах или горизонтально в штабелях на деревянных
прокладках высотой, превышающей на 30-40 мм высоту выступающих элек¬
трических разъемов. Коммутирующую разводку, клеммные коробки следует
хранить в специальных шкафах.Собранная опалубочная форма должна выступать над поверхностью бе¬
тона на 5-10 см. Открытые поверхности забетонированных конструкций сле¬
дует защищать от влагопотерь пленкообразующими составами или другими
влагонепроницаемыми материалами и утеплителем с коэффициентом тепло¬
передачи не более 2,5 Вт/м2 • °С. Утеплитель с такими же теплоизолирующими
свойствами рекомендуется применять для укрытия отогретых участков грун¬
товых, бетонных или других оснований, выступающих за наружные грани
термоактивных опалубочных форм.При модуле опалубливаемой поверхности менее 2 и высоте конструкции
1-1,5 м на открытые поверхности бетона при низких температурах воздуха ре¬
комендуется укладывать термоактивные щиты или инвентарные термоактив¬
ные гибкие покрытия ТАГП (греющие маты) с удельной мощностью до
600Вт/м2.При скорости ветра, превышающей 12 м/с, рекомендуется опалубочные
формы укрывать брезентом или воздухонепроницаемой пленкой. Такие укры¬
тия целесообразны для защиты опалубки от воздействия атмосферных осадков
и позволяют уменьшить коэффициент теплопередачи греющих матов или тер¬
моактивных щитов на 20-30%.При использовании в греющих щитах нагревателей из материалов с
большим температурным коэффициентом электрического сопротивления (же¬
лезо, латунь, никель и др.) пусковые токи достигают значительных величин
(до 2,5 ./„ ). Поэтому щиты во избежание нагрузки питающей электростанции
следует включать отдельными группами площадью не более 40-50 м2 с интер¬
валом не менее 10 минут.При коммутации термоактивной опалубки необходимо добиваться рав¬
номерной нагрузки на всех фазах. Коробки с клеммниками должны быть под¬
вешены к схваткам или связям жесткости панелей на уровне не ниже 0,5 м от
поверхности основания. При обогреве элементов каркасов - колонн, ригелей,
балок - клеммные коробки подвешиваются к раздвижным струбцинам или
верхнему ярусу хомутов колонн. При коммутации термоактивных щитов опа¬
лубки перекрытий клеммные коробки и кабели подвешиваются к раздвижным
ригелям.
Режимы обогрева выбирают в зависимости от массивности возводимых
конструкций с учетом обеспечения требуемой прочности бетона в зависимо¬
сти от активности применяемого цемента, состава бетона, внешних условий и
других факторов. При зимнем бетонировании после обогрева прочность бе¬
тонных конструкций должно быть не менее 50-60% R28-При изменении каких-либо компонентов в бетонной смеси, строитель¬
ная лаборатория должна при первом опытном бетонировании и обогреве со¬
поставить расчетные и фактические режимы и внести необходимые корректи¬
вы в расчеты.Применительно к бетонной смеси и бетону с объемной теплоемкостью2,5-103 кДж/м2 • °С для теплотехнических расчетов ориентировочно можно
пользоваться данными таблицы 6.13.Таблица 6.13Теплопроводность бетона раннего возрастаМатериалОбъемная масса,
кг/м3Т еплопроводность,
Лг, , Вт/(м-°С)Бетонная смесь с осадкой конуса 2-6 см в возрастедо 3 ч25003,7Бетон в возрасте до 12 ч24802,8То же, более 12 ч24001.86При выдерживании бетона в греющей опалубке скорость подъема тем¬
пературы, максимально допустимая температура и скорость охлаждения (по
замерам на поверхности конструкций) в зависимости от модуля опалубливае-
мой поверхности Моп ориентировочно можно принимать по данным
таблицы 6.14.Таблица 6.14ПоказателиМодуль опалубливаемой поверхности, м_|46810более10Максимальная скорость подъема температуры
на поверхности конструкции, °С/ч556810Максимальная температура на поверхности
конструкции, °С4050607075Максимальная скорость охлаждения конструк¬
ции, °С/ч556810Контролируемыми параметрами при обогреве является температура на
палубе щитов и продолжительность обогрева.Для повышения оборачиваемости термоактивной опалубки допускается
ее демонтаж после изотермического выдерживания бетона, если это позволяет
его прочность. Процесс остывания конструкций должен протекать под укры¬
тиями из теплоизоляционных материалов (минераловатные одеяла и т.п.).При отказе в работе нагревателей отдельных щитов должно быть обес¬
печено дополнительное утепление снаружи этих щитов. По окончании обогре¬
ва щит, отказавший в работе, должен быть изъят из опалубочной панели или
блока и отремонтирован в мастерских. При аварийном прекращении подачи171
электроэнергии устанавливается контроль за температурой бетона в конструк¬
ции. Время выдержки бетона при фактической температуре должно учиты¬
ваться в теплотехнических расчетах и в расчетах времени дальнейшей тепло¬
вой обработки. Если перерыв в подаче электроэнергии произошел в момент
укладки бетонной смеси, должны быть приняты меры по предотвращению за¬
мораживания бетонной смеси. С этой целью под брезентовое или пленочное
укрытие опалубочной формы или в инвентарный тепляк подается теплый воз¬
дух от теплогенераторов. Желательно для таких случаев, на объекте иметь пе¬
редвижную станцию мощностью до 200 кВт.Укладку бетонной смеси целесообразно производить в предварительно
подогретую опалубку. Предварительный нагрев опалубки позволяет сократить
сроки обогрева, снизить деформативные напряжения в бетоне и опалубке, ото¬
греть арматуру и повысить температуру основания (старого бетона).В связи с разными условиями обогрева бетона стен, перекрытий (при
одновременном их обогреве) целесообразно независимое подключение гори¬
зонтальных и боковых щитов с автономным, независимым температурным
контролем и регулированием.Перед установкой греющих матов открытая поверхность бетона укрыва¬
ется пленкой и по ней маты укладываются вплотную друг к другу.При температурах наружного воздуха до -40°С и толщине бетона пере¬
крытия (или покрытия) свыше 300 мм можно применять комбинированный
обогрев (греющие маты и нагревательные провода, закладываемые в бетон).
Бетонная смесь укладывается с температурой не менее 10°С на всю толщину
основания (или перекрытия). Открытая поверхность бетона укрывается плен¬
кой, по ней вплотную друг к другу устанавливают греющие маты. Электропи¬
тание греющих проводов и матов осуществляется через понижающий транс¬
форматор и ведется обогрев продолжительностью, обусловленной технологи¬
ей работ.§ 6.13. Обогрев бетона при возведении специальных монолитных
конструкций в скользящей опалубкеПри скорости возведения специальных монолитных железобетонных со¬
оружений в скользящей опалубке рекомендуется использовать для целей
обогрева термоактивное подвесное покрытие (ТАПП), что дает возможность
разделить операции по укладке и выдерживанию бетона в конструкции. С по¬
мощью ТАПП осуществляют периферийный радиационно-конвективный
обогрев распалубленного бетона и выдерживание его при температуре 50-70°С
до набора требуемой проектной прочности.ТАПП представляет собой гибкое, легкое, паронепроницаемое нагрева¬
тельное устройство, секционированное на отдельные элементы и устанавли¬
ваемое в непосредственной близости (0-50 мм) от поверхности распалублен¬
ного бетона сразу после передвижения щитов опалубки либо с технологиче¬
ским разрывом по высоте для выполнения операций по затирке поверхности и
нанесению полимерных покрытий (высота зоны затирки составляет 0,3-0,5 м).172
В зависимости от условий производства работ целесообразно примене¬
ние ТАПП в комплексе с другими методами тепловой обработки бетона: пред¬
варительным разогревом бетонных смесей, обогревом горячим воздухом и т.п.При скоростном строительстве в скользящей опалубке рекомендуется
применять двухсторонний обогрев стенок сооружений с установкой ТАПП на
наружных и внутренних бетонных поверхностях конструкции (рис. 6.18).Рис. 6.18. Схема возведения трубы с применением термоактивных подвесныхпокрытий1 - ТАПП; 2- брезентовое укрытие; 3- скользящая опалубка; 4- подвеска ТАПП;5- подвесные леса173
Рекомендуется собирать ТАПП из отдельных элементов шириной 0,8-0,9м. Длина ТАПП является основным фактором обеспечения требуемых ре¬
жимов выдерживания бетона и зависит от максимальной расчетной скорости
возведения сооружения и сроков набора прочности бетона до требуемого зна¬
чения.Каждый элемент ТАПП состоит из нагревателя, теплозащитного слоя,
наружной оболочки и может иметь разнообразное конструктивное оформле¬
ние. Следует стремиться к использованию ТАПП заводского изготовления.Электроснабжение ТАПП осуществляется от отдельной КТП через рас¬
пределительные пункты, установленные на рабочей площадке. Для электро¬
снабжения ТАПП рекомендуется использовать сетевое напряжение 220 В. Ка¬
ждый элемент подсоединяется по параллельной схеме.Ориентировочная величина удельной мощности нагревателя ТАПП оп¬
ределяется по формулеPia =0,4 + 0,065-,	кВт/м2	(29)Лгде Л - коэффициент теплопроводности материала теплозащитного
слоя, Вт/м • °С; Д - толщина теплозащитного слоя, м.Данные мощности и длины ТАПП в зависимости от требуемой конечной
прочности бетона приведены в таблице 6.15.Все элементы ТАПП должны иметь маркировку с указанием порядково¬
го номера, номера распределительного пункта и др. в схеме электроснабже¬
ния. Обозначения наносят стойкой, несмываемой краской на наружной по¬
верхности оболочки.Подвеска элементов ТАПП должна удовлетворять требованиям удобства
монтажа и демонтажа и обеспечить равномерное, без перекосов, расположе¬
ние элементов у обогреваемых бетонных поверхностей. Элементы ТАПП за¬
крепляются верхним торцом на специальных металлических конструкциях -
бандажах. В конструкции подвески следует предусматривать регулируемое
прижатие бандажей к поверхности бетона. Бандажи могут быть изготовлены
из труб диаметром 25-38 мм и удерживаться тросовыми подвесками на несу¬
щих металлических конструкциях рабочей площадки или домкратом рам.Нижние торцы элементов ТАПП на наружной поверхности сооружения
закрепляют обжимным тросом, а на внутренней поверхности - распорным
кольцом. Распорные кольца могут быть изготовлены из арматурной стали
диаметром 12-14 мм, соединенных сжимами.Боковые поверхности ТАПП соединяются быстроразъемными соедине¬
ниями либо в крайнем случае уплотнены установкой внахлестку с шириной
перекрываемой полосы около 100 мм.Элементы ТАПП подают в свернутом виде на подвесные леса, развора¬
чивают и в порядке, указанном маркировкой, от условной точки вывешивают
на бандажные кольца внутри и снаружи сооружения.Для электроснабжения ТАПП рекомендуется использовать сетевое на¬
пряжение 220 В переменного тока промышленной частоты. Подача электро¬
энергии на рабочую площадку и местные разводки выполняется шланговыми
кабелями КРПТ, ГРСШ и т.п. Подключение элементов ТАПП (не более трех)174
производится через автоматические выключатели, устанавливаемые на внут¬
ренние ограждения подвесных лесов.Вертикальную прокладку силовых кабелей от КТО осуществляют по
внешнему периметру сооружения путем подвески на тросе диаметром не ме¬
нее 10 мм до нижнего яруса наружных подвесных лесов. Запас кабеля уклады¬
вают на нулевой отметке у стены сооружения и защищают от повреждения
деревянным коробом.Непрерывное производство работ в расчетном режиме не требует изме¬
нения мощности нагревателей ТАПП. Регулирование температуры обогрева
бетона при перерывах в бетонировании может осуществляться включением и
выключением нагревателей. Для поддержания температуры рекомендуется
использование автоматических систем.Таблица 6.15Температура
наружного
воздуха, tg , °СНачальная
температура
бетона, г", °СТолщина конструкции
0,4 мТолщина конструкции
0,2 мСкорость бетонирования, м/сут.Длина ТАПП, м46464646-20+20010J5ОЛОЛ&5&56050304055453030-10+ 10*0,5ОЛололол&5олол40353035455535400+20*ОЛолололололas&55055404750584045+ 100£олОЛололол5165355060685056+200,25--0.250.25--0,2531302827-20+ 10*&901L2L0LQ0111LQ7071787077707670-10+ 10*0JSа10.850.8501а10£017375707278777174+ 10*01а10101£L7£LZ090J78807071718276700+ 100л!м01020601Ол!7173737476787073+20м0£01&6ол010J7078777871727577+40+200,080,080,160.060.080,080,160,086271525764725356* Рекомендуется обогревать в греющей опалубке мощностью 0,3 кВт.Примечание. В числителе - удельная мощность ТАПП, кВт/м2; в знаменателе - прочность
бетона после выхода из нижней зоны ТАПП, % R28.175
§ 6.14. Производство работ по прогреву бетона в греющей опалубке.Технологическая последовательность выполняемых работ при возведе¬
нии монолитных конструкций с использованием греющей опалубки, осна¬
щенной инвентарными нагревательными элементами на основе углеродистой
ткани заключается в нижеследующем.Щиты опалубки устанавливаются и раскрепляются в проектном положе¬
нии. Электровыводы от щитов соединяются в единую цепь, проверяется пра¬
вильность и надежность их соединения, в том числе включением тока соот¬
ветствующего напряжения. При этом обеспечивается частичный нагрев опа¬
лубки до 15-20 °С, чем обеспечивается'расстаивание образовавшегося снега и
льда.Укладка бетонной смеси и ее уплотнение в соответствии с мероприятия¬
ми, предусмотренными в проекте производства работ осуществляется при от¬
ключенном напряжении. В соответствующих местах (углах, на поверхности
бетона, снизу) оставляются скважины для установки датчиков замера темпе¬
ратуры.Если позволяют температурные условия, целесообразно, недопуская за¬
мораживания смеси, выдержать ее без прогрева (1-2 ч.) с тем, чтобы произош¬
ло более глубокое взаимодействие цемента с водой, обеспечивающее в про¬
цессе термообработки интенсивное твердение и возрастающее тепловыделе¬
ние от экзотермии.После повторной проверки правильности электроподключения, осущест¬
вляется включение на прогрев бетона. Это можно проводить на высоких (60-
80°С) и низких температурах (30-50°С) прогрева. Менее безопасными и на¬
дежными являются низкие температуры.При возведении стен высотных жилых зданий толщиной 500 мм целесо¬
образно осуществлять двухсторонний обогрев, а для перегородок толщиной
до 200 мм можно допустить односторонний обогрев. Однако не обогреваемая
опалубка должна соответственно утепляться.Расчет параметров прогрева бетона следует проводить аналогично при¬
меру, приведенному ниже. Например, требуется прогреть бетон, уложенный в
опалубку стен толщиной 50 см. Начальная его температура перед прогревом
составляла t„ =10°С Для этого выбирается, например, четырехстадийная схе¬
ма: выдерживание до начала прогрева, подъем температуры, прогрев и осты¬
вание.Вначале осуществляется выдерживание бетона перед прогревом в тече¬
ние 1 -3 ч при низкой положительной температурю, после укладки. Затем наме¬
чается, что подъем температуры в бетоне будет осуществляться со скоростью
(V3), не превышающей 10°С в час до максимального значения t„=50°C., т.е.
прогрев по мягкому режиму в целях исключения трещинообразования в бето¬
не.Далее принимается, что режим изотермического прогрева бетона будет
осуществляться по максимальной температурю (t„), равной 50°С. Исходя из
этого, время подъема температуры (Тпод) определится из частного от деления
разности температур изотермического прогрева (t„) и начальной температуры
(t„) бетона на величину скорости подъема температуры (Vn):176
По графику, приведенному на рис.6.19, определяется продолжительность
изотермического прогрева, для достижения бетоном заданной прочности. На¬
пример, требуется, чтобы она была не ниже 50% от R2g при прогреве при тем¬
пературе 50°С. Для этого на графике по кривой, характеризующей эту темпе¬
ратуру (кривая 2), находится точка пересечения этой кривой с горизонталью,
характеризующей значение прочности на шкале, равной 50%. Из этой точки
опускается перпендикуляр на горизонтальную шкалу и получается значение
продолжительности прогрева, равной 10 ч. Из этого графика также не трудно
заметить, что, при более высокой температуре изотермического прогрева, та¬
кую же прочность можно получить в более короткие сроки.Закончив прогрев, необходимо, не снимая опалубки, дать возможность
бетону остыть до температуры +15...+20°С по возможности с меньшей скоро¬
стью, но не более 15-20°С/ч. В приведенном примере это должно произойти за
два часа. Таким образом, начиная от окончания укладки до начала распалуб¬
ки, общая продолжительность термообработки составит 16 ч., т.е. 4 ч. выдер¬
живание, 10 ч. изотермический прогрев, 2 ч. остывание. Общую продолжи¬
тельность термообработки можно сократить за счет совмещения процесса вы¬
держивания и укладки, повышения температуры прогрева. Например, повы¬
шая температуру прогрева до 70°С, и снижая выдерживание на 2 часа, общая
продолжительность термообработки сократится на 5 часов и составит
2 + 7 + 2,5 = 11,5 часа.В период термообработки необходимо осуществлять контроль за темпе¬
ратурой прогрева, снимая результаты замера температур и записывая их в
журнал прогрева:в период подъема температуры через 30-60 минут;
в период прогрева - через 60-90 минут;
при остывании - 1 -раз в смену.При обнаружении нарушений режима прогрева надо принимать соот¬
ветствующие меры. Например, при перегреве бетона периодически отключать
ток, при падении температуры принимать меры к усилению прогрева, в т.ч.
повышением напряжения.В период термообработки могут быть отклонения фактических значений
температур от расчетных. В этих случаях достигнутую прочность в прогретом
бетоне можно определить обратным ходом расчета по данным температур.
Например, температура изотермического прогрева (tn) была 45°С, период про¬
грева составил 9 ч. Тогда на графике (рис.6.19) из значения продолжительно¬
сти прогрева, равного 9 ч., проводится условно линия вертикально вверх до
пересечения с точкой значения температуры 45°С, которая находится в сере¬
дине между кривыми, характеризующими температуру 40 и 50°С. Далее из
этой точки по горизонтали проводится линия до пересечения со шкалой проч¬
ности. В результате получается, что прочность бетона при таком режиме про¬
грева будет равна 45% от R28.
До снятия опалубки необходимо провести отсоединение всех подводя -
щих электропроводов (при отключенном токе), убрать и сложить их в
отведенном месте. Конечно же, снятие опалубки и ее перестановка
должны осуществляться осторожно, без нарушений целостности
нагревательных систем и забетонированной конструкции. Обнаруженные
дефекты в бетоне устраняются в соответствии с действующими
нормативными документами СНиП.ой"Продолжительность изотермического прогрева, чРис. 6.19. Зависимость относительной прочности бетона от температуры
и продолжительности изотермического прогрева.1 " 1пр= 40°С; 2 - tnp= 50°С; З-^бО^С; 4-Х^ЖС; 4-tn = 80°C.178
Пример расчёта и конструирования греющего элемента на тканевой
основе для оснащения опалубкиРассмотрим конкретный пример прогрева бетона в греющей опалубке.
Задано: размеры греющего элемента, исходя из формы опалубки составляют:
1=1150 мм, а=200 мм. Напряжение тока 60 В. Принимаем, что температура на
поверхности опалубки должна быть 60 - 70° С.Площадь греющего элемента составит:S	= I ха= 1150 Х200 = 230 ООО ми2 или 23(Тсм2Выбираем из справочных данных или по номограмме (рис.6,8), что при
нагреве элемента до 70°С, удельная мощность = 0,08 Bm/см2 или
Рюо-0,08В т/см2.Отсюда общая мощность нагревателя для этого случая должна составить:Р70 = 0,08 х2 300 = 184 Вт1!■ Принимаем Р = 250 ± 50 Вт.
Р,оо = 0,13 х2 300 = 299 Вт)Допустим, что из условия технологичности монтажа и снижения удель¬
ного электросопротивления принимаем, что конструктивно нагревательный
элемент будет состоять из двух тканевых полос, соединенных последователь¬
но. С учётом изоляционного расстояния (полосы) от края элемента по 3,5 см
получим, что размеры элемента будут равны: 1=230 см, Ь=3,5х2= =7,0 см.Общее сопротивление нагревателя составит :R200= и2/Р = 607200 =18,0 Ом для W=200 Вт
или Rjoo= 602/300 = 12,0 Ом для W=300 Вт.Среднее сопротивление составит: Rcp = 15 ± 3 Ом.Удельное поверхностное электросопротивление соответственно будет равно:при R = 12 Ом п = ,2 * 7 = 0,376 т.е. ~ 0,4 Ом,Г	г т 222при R = 18 Ом п = 18x7 = 0,566 т.е. ~0,6 Омf'loo 220Таким образом получили, что для изготовления требуемого нагревателя
необходимо использовать углеродистую ткань марки УТ-2 с удельным сопро¬
тивлением р = 0,4 -i-0,6 Ом. Это и принимаем при конструировании.При проектировании может возникнуть другая задача, например, по из¬
вестным параметрам мощности и напряжения требуется определить (габари¬
ты) размеры нагревательного элемента и другие.В этом случае по приведенным формулам, обратным ходом, можно опре¬
делить их.Для упрощения расчетов, можно пользоваться номограммой, представ¬
ленной на рис.6.8, графически. Пример пользования номограммой приведен в
§6.7.179
Глава 7. ВОЗДУШНЫЙ КОНВЕКТИВНЫЙ ПРОГРЕВ МОНОЛИТНЫХ
ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ§ 7-1. Сущность метода и разновидности конвективного прогреваНаиболее распространенным способом термообработки бетона тонкостен¬
ных конструкций (М„>10), возводимых в различных опалубках, является конвек¬
тивный прогрев, что объясняется его универсальностью, низкой трудоемкостью и
возможностью комбинирования с другими методами.Методы конвективного прогрева классифицируется по принципу подведе¬
ния теплового потока к прогреваемой конструкции, и разделяются на «традици¬
онный» камерный прогрев, «камерный прогрев с воздуховодами» и «конвектив¬
ный прогрев с приопалубочными шторами».При «традиционном» камерном прогреве тепловой поток от теплогенератора
подается в замкнутый объем тоннеля** и далее, вследствие конвективного теплооб¬
мена, происходит нагревание внутренних опалубочных щитов (рис. 7.1).11-1Рис. 7.1. Схема «традиционного» камерного прогрева:
1-теплогенератор; 2-теплоизолирующая штора; 3-перекрытие;4-стеныОткрытые вертикальные поверхности закрываются теплоизолирующими што¬
рами, а в образованный таким способом замкнутый объем устанавливают теплогене¬
раторы и подается нагретый воздух. Передача тепла от теплогенератора к поверхно¬
сти опалубки осуществляется конвекцией. Далее за счет теплопроводности бетона
происходит нагрев внутренних слоев возводимой конструкции. Наружные опалубоч¬
ные щиты утепляются эффективными теплоизолирующими материалами, либо ис¬
пользуются термоактивные маты.При «камерном прогреве с воздуховодами» тепловой поток от теплогенератора
поступает в распределитель и далее в воздуховоды по периметру возводимых конст¬
рукций стен (рис. 7.2).*) Термин "тоннель" в данном разделе применяется для обозначения прогреваемого пространства180
1Рис. 7.2. Схема «камерного прогрева с воздуховодами»
1-теплогенератор; 2-теплоизолирующая штора;3-воздуховоды; 4-распределитель воздушного потока«Конвективный прогрев с приопалубочными шторами»**, основан на пере¬
даче теплового потока от теплогенератора в область, ограниченную теплоизоли¬
рующей шторой и щитами опалубки (рис. 7.3), в результате чего уменьшается
объем прогреваемого воздушного пространства граничащего с опалубкой и по¬
вышается эффективность передачи тепла бетону.1-зЧРис. 7.3. Схема «конвективного прогрева с приопалубочными штора¬
ми»: 1 -теплогенератор; 2-теплоизолирующая штора; 3-воздуховоды;4-распределитель воздушного потока; 5-приопалубочные шторы*) Метод разработан на кафедре "Технологии строительного производства" Южно-Уральскогогосударственного университета д.т.н., проф. Головневым С.Г. и к.т.н. Мельником А.А.181
Воздуховоды изготавливаются из прорезиненной ткани. По длине они
должны иметь отверстия, предусмотренные для создания струй горячего воздуха,
направленных на внутренние щиты опалубки. Приопалубочные шторы выполня¬
ются из двух слоев брезента с теплоизолирующей прослойкой из ватина. Возмож¬
но также использование и других материалов.§ 7-2. Генераторы для конвективного прогрева конструкций.Генераторами тепла для конвективного прогрева являются электрокалори¬
феры, так как они отличаются простотой установки, высоким КПД, низкой стои¬
мостью, экологической безопасностью, возможностью быстрой замены в случае
выхода из строя и высокой степенью безопасности обслуживающего персонала.
Теплофизические параметры некоторых типов электрокалориферов, выпускаемых
предприятиями Российской Федерации, представлены в табл. 7.1.Таблица 7.1Теплофизическая харак¬
теристикаМарка электрокалорифераЗКО-бОЭК-52ЭК-40ЭТВ4-30СФО-25СФОО-18Мощность ТЭН, кВт67,552^37,530,025,018,0Производительность вен¬
тилятора, м’/ч400026002020410013411000Фирма-производительОАО «Мо-
вен» (Мо¬
сква)«Урал-
Микма-
Терм» (Ми-
асс)ООО«Сиб-пром-комп-лект»«Тепло»(Омск)ЗАО«Делсот»(Миасс)ЗАОПТК«Лингас»(НижнийНовгород)Предварительно требуемую мощность теплогенератора можно определить по
рис. 7.4.Помимо электрических теплогенераторов на стройках применяются дизель¬
ные теплогенераторы прямого нагрева (табл.7.2). Благодаря прямому нагреву
100% используемого топлива преобразуется в тепло разогретого воздуха, сме¬
шанного с угарным газом. Температура выходящего газа составляет 300ч450°С.
Благодаря этому воздух под опалубкой перекрытия разогревается до 30-50°С. При
работе таких генераторов рабочим в тепляке работать нельзя из загрязнения воз¬
духа продуктами сгорания топлива.Дизельные теплогенераторы непрямого нагрева, т.е. с теплообменником,
нагнетают в нагреваемое пространство чистый горячий воздух с температурой
100-120°С (табл.7.3). При этом, угарный газ отводится через специальный дымо¬
ход и его энергия не используется.182
Таблица 7.2Техническая характеристика дизельных теплогенераторов прямого
нагрева "Термобиль"МодельТепловая мощ¬
ность,
кВтРасходтоплива,л/чПроизводитель¬
ность вентиля¬
тора,
м /чЕмкость бака,
лТ/ТА-1618,61,860015Т/ТА-2225,52,560038Т/ТА-4046,44,5120080Т/ТА-8092,89,02350160Таблица 7.3Техническая характеристика дизельных теплогенераторов непрямого
нагрева "Термобиль"МодельТепловая мощ¬
ность,
(полная)
кВтРасходтоплива,л/чПроизводитель¬
ность вентиля¬
тора,
м /чЕмкость бака,
лITA-25292,3120040ITA-40464,5215080ГГА-65757,52400120Теплогенераторы, аналогичные указанным в табл. 7.1 и 7.2, производят
также фирмы БИ-КАР, Ижевский электромеханический завод "Купол", итальян¬
ские фирмы "Оклима", "Мизар", "Антарис", "Зеус" и др.При выборе дизельных теплогенераторов и определения необходимого их
количества можно руководствоваться ниже следующими данными, расчитанными
и практически опробированными при прогреве перекрытий толщиной 200 мм в
тепляках при температуре -5-М5°С.При удельной тепловой мощности теплогенератора 3-5 кВт/м3, удельный
расход тепловой энергии при прогреве конструкции в течение около 1 суток со¬
ставляет 0,06-0,10 Гкал/м3. Удельный расход топлива достигает 8-12 л/м3. Удель¬
ная тепловая мощность (объемная) составляет 3000-5000 Ккал/ч.м3.Таким образом, при необходимой средней тепловой мощности 800
Ккал/ч.м3 для прогрева перекрытия площадью 100 м2 потребуется один теплоге¬
нератор типа ТА-80 с мощностью 80 тыс.Ккал/ч.Указанные выше показатели генерирования тепловой энергии в тепляке
должны обеспечить указанные ниже параметры прогрева:-	температура разогрева бетона	30-40°С;-	время прогрева	24 ч;-	прочность бетона	25-30%R28По завершении прогрева бетон выдерживается методом термоса не менее 2
суток при температуре 25-30°С; прочность бетона обычно достигает 60-70%R28-183
§ 7-3. Производство работ и определение параметров прогрева.Управление обогревом и термосным выдерживанием конструкции осущест¬
вляется на основе анализа данных контроля температуры и оценки прочности бетона.Снятие утепления и распалубка конструкции производятся при достижении
нормативных значений прочности бетона и температуры, установленных проектом.Выбор параметров конвективного прогрева следует осуществлять в опреде¬
ленной последовательности.В начале рассчитываются параметры теплогенератора. Мощность приме¬
няемого теплогенератора должна превышать количество тепла, складывающегося
из теплопотерь через наружные ограждения, из расхода тепла на прогрев ин¬
фильтрирующегося через ограждение воздуха, из расхода тепла на нагревание
щитов опалубки и бетона:бтепл — Gorp+ (J н + Qh.o +	(1)где Qorp - потери тепла через наружные ограждения; Q„ - расход тепла на прогрев
инфильтрирующегося через ограждение воздуха; QHO - расход тепла на нагрева¬
ние щитов опалубки; QH.6 - расход тепла на нагревание бетона.Потери тепла через наружные ограждения:gorp=Z [(А; - Г„,) • п, ■ F, ■ р,] / Rj,	(2)где £г, - расчетная температура воздуха внутри тоннеля;tni -температура наружного воздуха при расчете потерь теплоты через наруж¬
ные ограждения тоннеля или тем¬
пература воздуха более холодного
помещения при расчете потерь теп¬
лоты через внутренние ограждения
прогреваемого пространства;rii - коэффициент, учиты¬
вающий фактическое понижение
расчетной разности температур (f,,- -
f„,) для ограждений, которые отде¬
ляют обогреваемое помещения от
не обогреваемых;(3; - коэффициент, учитывающий
дополнительные потери тепла через
ограждение;F, - площадь ограждения;Ri - сопротивление теплопередаче
ограждения.Потери тепла в тоннеле на на¬
гревание наружного воздуха, по¬
ступающего в результате инфильтрации через ограждения:£)„= Ро ■ G св ■	(3)где G - производительность вентилятора теплогенератора;"Конвективный прогрев с прнопалу-
бочными шторами”| 1- "Традиционный" камерный прогрев,
"камерный’1 прогрев с воздуховодами”Рис. 7.4. Предварительный выбор
теплогенератора184
св - массовая теплоемкость воздуха;(Зо - коэффициент, учитывающий дополнительные потери тепла в контуре при
инфильтрации через ограждение.Расход тепла на нагревание внутренних щитов опалубки:0н.о — К,' Со ‘ Ро ' W ' (?начо —	(4)где с0 - удельная теплоемкость материала внутренних щитов опалубки;
V0, р0 - соответственно объем и плотность материала внутренних щитов опалуб¬
ки; и - средняя по объему относительная недостаточная температура.Примечание: в случае, когда бетон укладывается в уже нагретую опалубку
величину Q„,a в формуле (1) можно не учитывать.Расход тепла на нагревание бетона, уложенного в опалубку:(2н п — Vg ■ Cg ■ ps ■ (^нач.б — ^б ),	(5 )где Сб -удельная теплоемкость бетона; У6, рв - соответственно объем и
плотность бетона; /нач.б, - средняя температура бетона в начальный момент и
через определенный период времени т.С учетом теплофизических характеристик выбранного теплогенератора вы¬
полняется расчет распределения температуры воздуха в приопалубочном про¬
странстве.«Традиционный» камерный прогрев. Температура воздуха в i-м элементарном
объеме, расположенном в прогреваемом пространстве, рассчитывается по формуле:/, = 45,65-(y/Z.) + 0,32iz/H)-33,27{y/L)iz/H) + 0,98-гф- ll,0(y/Z.)2--7fi-(z/H)2 —10,62+ 0,0006-(гф)2,	(6)где ?ср - среднее значение температуры воздуха в прогреваемом пространст¬
ве: 10оС</ср<50'’С; L, Н -соответственно его длина и высота, м (рис. 7.5); y,z- со¬
ответствующие координаты по длине и высоте тоннеля, м: 0< у < L, 0< г <Н.Среднюю температура воздуха в объеме тоннеля /ср, можно найти, решив
систему уравнений теплового баланса:Gorp=£ ГСЛ.ср - t»,) ■ п,- ■ Fi ■ p,J / Rj
Qk = Po ' (l ' ^ H (Л; — tKi)CJ!.[ — Qarp + (2 и(7)«Камерный прогрев с воздуховодами». Значение температуры в i-м элемен¬
тарном объеме, расположенном в замкнутом пространстве, рассчитывается по
формуле:г, = 8,33 (z/7/)2 + 0,001(rcp)2 + 0,26 (z/7/> гф - 7,30 (УЯ) +1,6+ 0,77 гф, (8)где tcр - среднее значение температуры воздуха в пространстве:
10°С</ср<50оС; Н-его высота в метрах; г-координата по высоте в метрах: 0 <tSH.185
Формулы (6), (8) применимы для расчета
распределения температуры воздуха в простран¬
стве тоннеля при выполнении условия0,5<(ff/L)<0,62 и их погрешность в этом случае
составляет не более 13%. В случае, если условие
не выполняется, то распределение температуры в
приопалубочном пространстве можно опреде¬
лить экспериментальным путем.«Конвективный прогрев с приопачубочными
шторами». При использовании данного метода
допустимо принять равномерное распределение
температуры в приопалубочном пространстве.
Температуру воздуха внутри тоннеля t и температуру воздуха в приопалубочном
пространстве (t+At) можно найти, решив систему уравнений теплового баланса:\JOИ\N
—РУУРис.7.5. Схема для определения тем¬
пературы в пространстве тоннелябопал=Ц((м-Дг)- tj nr FrfrVR,Qvt = Ро ' ^ ■ (fTj — ZHj)
бпол =[(f — ^H.l) ‘ ■ ^пол ' Р,]//?пол£?шт =Г(^—^н/') ' fli'Fun' Pi]/^urr
бприоп.ит-^^ * ^'приоп.шт/^прноп.штпол +Q шт^"бприоп.шт'У (9)где QH, Qnm, 2шт - потери тепла воздушной средой в тоннеле соответственно на ин¬
фильтрацию, через пол и через штору, закрывающую вход в тоннель, Вт;йопал, йприоп.шт - потери тепла приопалубочного пространства через конструкцию
стен, перекрытий и через приопалубочные шторы, соответственно, Вт;
Fприоп.шт - площадь приопалубочных штор, м2; /?приоп.шт - сопротивление теплопере¬
даче приопалубочных штор, (м2 оС)/Вт. Для приближенного расчета значение Д/
можно принять в интервале от 12 до 18°С.Задача определения температуры в бетоне может быть решена на основании
численного метода тепловых балансов. Прогреваемая конструкция разбивается на
элементарные объемы - симплексы; внутри каждого из них намечается узловая точ¬
ка. Затем составляется уравнение энергетического баланса для каждого элементар¬
ного объема: количество тепла, воспринятое (или отданное) от соседних элементов,
обуславливает теплосодержание рассматриваемого. При трехмерном температурном
поле температура произвольного элемента, tLiik через период времени Дт составит:= t,j/+A	■ рцх ■ cii/Jt)x[[(fMiM - ■ А у Az]/R,.u.k++[(- tijjc+ ti+ijji) • Д>’ ■ AzVRj+ijji+Htij-tt - tijf) ■ Ах ■ Az]/Rij.u++[(— Г., j.tjj+iji)' Ax ■ Az]//?ij+iJt+[(f)l/\lt-i ~ tijji) ■ Ax ■	i ++[(- tijj<+\) ■ Ax ■ Ду]//?,^],(10)где ti-i.j.t	 t,\j,k+i ~ температура в соответствующих точках;Ri-ij,h"- RijMi ~ термическое сопротивление между соответствующими узлами в
направлениях х, у, г; Ах, Ду, Дг - шаг узловых точек в направлении соответствую-186
щих осей; ДУу* - объем рассматриваемого элемента; tijkx, t,j^+&x - температура в
узловой точке в моменты времени т, т+Дт; рц,ь £i,j.k - плотность и удельная тепло¬
емкость элемента.Уравнение (10) позволяет рассчитать температуру в узловой точке конст¬
рукции в момент времени т+Дт, если известно первоначальное распределение
температур, а также заданы граничные условия.На основании полученного распределения температуры производится рас¬
чет распределения прочности в бетоне прогреваемой конструкции через заданный
период времени.Производится сравнение рассчитанного значения прочности с требуемым.
Если требуемое значение прочности не превышает рассчитанное, то расчет за¬
вершен, в противном случае расчет повторяется, при этом производится увеличе¬
ние мощности теплогенератора и/йли используется более эффективное утепление
наружных опалубочных щитов и бетона перекрытия.§ 7-4. Пример расчета технологических параметров
конвективного прогрева1.	Требуется рассчитать параметры конвективного прогрева монолитных
стен и перекрытий крайнего тоннеля (в осях 1-2, ряды В-Г) строящегося 9-ти
этажного жилого дома (рис. 7.6). Высота этажа здания - 3,0 м. Монолитные стеиы
и перекрытия возводятся из бетона класса В25 в объемно-переставной (тоннель¬
ной) опалубке, извлекаемой на фасад. Толщина возводимых конструкций стен и
перекрытий - 160 мм. Район строительства - г. Челябинск. Температура наружно¬
го воздуха минус 16°С, скорость ветра 5 м/с.2.	Теплофизические характеристики: а) наружных опалубочных щитов: материал-	стальной лист, утепленный пенополистиролом, толщина утеплителя 5у,=50 мм, ко¬
эффициент теплопроводности Ау, = 0,06 Вт/(м-°С); б) внутренних опалубочных щи¬
тов: материал - стальной лист, толщина 50 = 4 мм, коэффициент теплопроводности
^=58 Вт/(м °С); в) возводимых конструкций: материал - железобетон, толщина187
6g= 160мм, плотность Уб=2500 кг/м3, удельная теплоемкость сб=840Вт-с/(кг°С),
коэффициент теплопроводности Яб=1,86 Вт/(м °С); г) теплоизолирующей шторы, пе¬
рекрывающей вход в тоннель во время конвективного прогрева: материал - брезент,
утепленный ватином, толщина §1,п=14 мм, коэффициент теплопроводности
Хип^ОЛг Вт/(м°С).3.	Для осуществления термообработки бетона был выбран метод «конвек¬
тивного прогрева с приопалубочными шторами».4.	Расчет мощности теплогенератора.4.1	Определяем потери тепла через ограждения (табл.7.4), по формуле (1).
Среднюю температуру воздуха в объеме тоннеля первоначально принимаем 30°С.Таблица 7.4Потерн тепла через ограждения тоннеля№п/пВид ограж¬
денияПлощадь
F. м2Сопротивление
теплопередаче R
м2-°С/ВтРазность внут¬
ренней н наруж¬
ной температуры
(гт, -г„), °СКоэффи¬
циент рКоэффи¬циентПотери
тепла
боф, Вт1Стена В-Г,
ось 115,31,04461,218122Стена 1-2,
рядВ9,00,310--03Стена В-Г,
ось 215,30,310--04Штора 1-2,
ряд В9,00,24461,2120705Перекрытие
1-2,В-Г15,31,0446116776Пол тоннеля
1-2,В-Г15,30,2046113519Итого:70784.1.1	Сопротивление теплопередаче конструкций в таблице 4, рассчитыва¬
ется по формуле:R= 1/а„ + 8Д,- +1/сХв,	(15)где а„, (Хв - коэффициенты теплоотдачи соответственно наружной и внутренней
поверхности ограждающей конструкции. При расчете а„: а*=14,6 Вт/(м2оС),
(ув=1,374 кг/м3 при tK = -16°С; У=5м/с, согласно заданным климатическим условиям; L
=5,1 м, длина рассчитываемых конструкций стены и перекрытия); а„=2,9 Вт/(м2-°С),
(е=0,75 для наружных щитов опалубки, £=0,68 при г„ = -16°С). Таким образом,
ан=ак+ал =17,5 Вт/(м2оС). При расчете ав: 0*= 10,7 Вт/(м2 оС), (у„=1,165 при
гт=30°С; скорость воздушного потока V, обтекающего опалубку принимается от 2
до 5 м/с, в рассматриваемом примере V = 4,0 м/с; L=5,1 м); ссл=5,5 Вт/(м2 оС),
(е=0,92, для внутренних стальных щитов опалубки, В = 1,05 при гт = 30°С). Таким
образом, ав= аи-оСл =16,2 Вт/(м2 оС).4.1.2	Потери тепла в тоннеле на нагревание наружного воздуха, поступающе¬
го в результате инфильтрации через ограждения Q„ определяются по формуле (3).
Производительность теплогенератора принимаем G = 1562 кг/ч (при гв = 30°С,188
электрокалорифер СФО-25). После подстановки теплоемкости поступающего на¬
ружного воздуха с„ =0,280 Вт ч/(кг °С) при Г„ = -16°С, разности внутренней и наруж¬
ной температуры (fT, - /,„■) = 46°С, коэффициента (30 = 0,6 в формулу (3) находится
значение Q„= 12422 Вт.4.1.3	Расход тепла на нагревание бетона, уложенного в опалубку QH,6, опре¬
деляют по формуле (4). Удельная теплоемкость бетона сб=840 Втс/(кг°С)=0,84
кДж/(кг °С); объем бетона V6=8,8 м3, плотность бетона уб=2500 кг/м3; г1Шчб=150С,
через период подъема температуры, принимаемый Т=24 часа, температура в бето¬
не должна увеличиться до /бт = 30°С. Таким образом количество тепла на нагрева¬
ние бетона за 24 часов составит: £?н.бТ =277200 кДж. Требуемый расход тепла на
нагревание бетона:(2„.б=277200-103 Дж/ (24-3600 с)=3208 Вт.4.1.4	При возведении монолитных конструкций укладку бетона осуществля¬
ют в нагретую до бетонирования опалубку, в связи с чем расход тепла на нагрева¬
ние щитов опалубки в расчете не учитывается: £)„.0= 0.4.1.5	Требуемая мощность теплогенератора определяется по формуле (1):
етепл> 7078 Вт + 12422 Вт + 0 +3208 Вт=22708 Вт.4.1.6	С учетом требуемой мощности для осуществления конвективного прогре¬
ва был выбран электрокалорифер СФО - 25, мощностью 25000 Вт (табл. 7.1).4.2	Расчет температуры в приопалубочном пространстве. Температура в при-
опалубочном пространстве (t+At) для конвективного прогрева с приопалубочны-
ми шторами определяется из решения системы уравнений (9). Величина At при¬
нимается равной 15°С. Выполняется расчет потерь тепла через ограждения, ана¬
логичный расчету, приведенному в таблице 2: £>о,|ал. ctchu=17,7-/t+547; gonajI. „е.
рекр.= 14,7-гт+456; (2шТПры=45,07т+720; (2шм=76,5 гт +1224. Потери тепла через при-
опалубочные шторы. С^лрноп шг=-,'^’/'~при<н! Ш1 //^ирноп пп = 15’54,9/0,24=3431.Потери тепла на инфильтрацию: Q„ =270,0 /7+4320. Из равенства расхода и по¬
ступления тепла в рассматриваемом тоннеле:(J :епл— бопал.стены+бопал.перекр.+йн+йпол+йшт+йприоп.шт=423,9-гт +10698. После
подстановки мощности выбранного теплогенератора СФО - 25 вычисляется тем¬
пература в тоннеле: tT = 34°С. Температура в приопалубочном пространстве:
(М-Дг) = 49°С.4.3	Определение температуры в бетоне. Согласно требованиям строительных
норм: прочность бетона монолитных конструкций перекрытий к моменту распалубки
при пролете до 6 м должна составлять не менее 70% проектной прочности; прочность
бетона монолитных конструкций стен - не менее 40% проектной прочности. Поэтому
конструкцией, определяющей продолжительность термообработки, является пере¬
крытие.189
§ 7-5. Техника безопасности при конвективном прогреве.Все работы по конвективному прогреву выполняются в соответствии с тре¬
бованиями СНиП 12-03-2001, СНиП 12-04-2002 "Безопасность труда в строи¬
тельстве".Размещение теплогенераторов и оборудования для конвективного прогрева
должно быть выполнено в соответствии с проектом производства работ и техно¬
логическими картами. Перемещение, подъем и установка теплогенераторов и дру¬
гого электрооборудования допускается только в обесточенном состоянии. После
установки электрооборудования следует визуально проверить состояние изоляции
проводов, целостности корпусов и заземления. Обнаруженные неисправности не¬
обходимо устранить. Монтаж и присоединение электрооборудования к питающей
сети должны выполнять электромонтеры, имеющие квалификационную группу по
технике безопасности не ниже III.Эксплуатация теплогенераторов должна осуществляться в соответствии с
требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ), Правил техники безо¬
пасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТБ), Инструкции
по эксплуатации завода-изготовителя.Приопалубочные шторы и воздуховоды должны изготавливаться из огне¬
стойких метарилов. Закрепление приопалубочных и телоизолирующих штор (пе¬
рекрывающих вход в тоннель) к верхним точкам опалубочных щитов допускается
производить только с инвентарных подмостей. После монтажа оборудования, до
укладки бетона в опалубку необходимо осуществлять его пробный запуск с целью
убедиться в работоспособности системы.Зона конвективного прогрева должна находиться под круглосуточным на¬
блюдением электромонтеров, иметь защитное ограждение, удовлетворяющее
ГОСТ 23407, световую сигнализацию и знаки безопасности. Сигнальные лампы
подключаются так, чтобы при их перегорании отключалась подача напряжения.
Отключение теплогенераторов производится после достижения бетоном заданной
прочности, с разрешения производителя работ, а для особо ответственных конст¬
рукций (по перечню, установленному проектом) - технического руководителя.Контроль температуры бетона рекомендуется осуществлять дистанционны¬
ми методами с соблюдением требований безопасности труда. Размещение в зоне
конвективного прогрева оборудования и материалов, не предусмотренных проек¬
том производства работ, а также пребывание людей, непосредственно не участ¬
вующих в процессе термообработки, не допускается.Производственные территории должны быть оборудованы средствами по¬
жаротушения согласно Правилам пожарной безопасности в Российской
Федерации.190
Глава 8. ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ
(ИНДУКЦИОННЫЙ ПРОГРЕВ)§ 8-1. Сущность метода и область примененияИндукционный метод термообработки бетона основан на использова¬
нии магнитной составляющей переменного электромагнитного поля для на¬
грева стали вследствие теплового действия электрического тока, наводимого
электромагнитной индукцией (вихревые токи).При индукционном нагреве энергия переменного электромагнитного
поля преобразуется в арматуре или стальной опалубке в тепловую и переда¬
ется теплопроводностью бетону (рис.8.1).Индукционный метод может быть применен как для термообработки
бетона некоторых типов монолитных конструкций в условиях строительной
площадки, так и для ускорения твердения бетона конструкций при изготов¬
лении их в условиях припостроечных полигонов.Индукционный нагрев насыщенных арматурой каркасных конструк¬
ций, возводящихся в стальной (ферромагнитной) опалубке, обладает рядом
достоинста:органически просто осуществляется прогрев бетона насыщенных
металлом конструкций за счет теплопроводности;
обеспечивается равномерное по сечению и длине конструкций тем¬
пературное поле;легко и быстро без дополнительных источников тепла осуществля¬
ется предварительный перед укладкой бетона отогрев арматуры,
жесткого каркаса, металлической опалубки, а также при необходи¬
мости отогрев ранее уложенного и замороженного бетона;
обеспечивается возможность круглогодичного использования ме¬
таллической опалубки;исключается расход стали на электроды и коммутационных прово¬
дов по сравнению с электродным электропрогревом.§ 8-2. Технология производства работ при прогреве бетона
в электромагнитном полеИндукционный нагрев позволяет вести термообработку бетона моно¬
литных железобетонных каркасных конструкций (рис.8.1) колонны, ригели,
балки, прогоны, элементы рамных конструкций, отдельные опоры замоноли-
чивания стыков каркасных конструкций; сталебетонных и сборно¬
монолитных конструкций; омоноличивания каркаса и усиления каркасных
конструкций; монолитных железобетонных сооружений, возводящихся в
скользящих, подъемно-переставных и катучих опалубках (стволы труб, сило-
сов, ядер жесткости, коллекторы и т.п.); железобетонных изделий в условиях
припостроечных полигонов (ригели, балки, колонны, перемычки, сваи, опо¬
ры, трубы, колодцы, элементы элеваторов и т.п.).7 Зак. 4198191
а	2	5/•ою>■, . , • #1уГ. •. 1 V-ч•*.1,. R, . • .лж1*' . Г • -I-4Х>*, L : . •!' • ' I' г J><>-^'4' ^*§ю'VV* VWV'V'x VV W ч- '<5™.1	а, ___ _ j_<50„а*б	2 3 5<5„„J. 	а. |<5т.а>Рис. 8.1. Схема раположения источников тепла при
индукционном нагреве.а - стержневая арматура в деревянной опалубке; б - стержневая арматура
и жесткий каркас в деревянной опалубке; в - стержневая арматура и
жесткий каркас в металлической опалубке.1 - деревянная опалубка; 2 - стержневая арматура; 3 - жесткий каркас;4 - металлическая опалубка; 5 - индуктор.192
Конструктивное устройство индукторов и их расчет. В зависимо¬
сти от вида и конструктивных особенностей железобетонных конструкций
термообработка их индукционным способом может быть осуществлена по
одной из двух принципиальных схем: по схеме индуктивной катушки с желе¬
зом и по схеме трансформатора с сердечником.Схема индуктивной катушки с железом имеет место в том случае, ко¬
гда элемент железобетонной конструкции в процессе термообработки нахо¬
дится в полости индукционной обмотки (рис.8.2), выполненной в виде ци¬
линдрического, прямоугольного, трапециевидного и тому подобного соле¬
ноида (рис.8.3). При термообработке по этой схеме тепло в основном выде¬
ляется в ферромагнитных элементах (арматура, жесткий каркас, стальная
опалубка, форма), направление которых совпадает с направлением оси соле¬
ноида. Незначительная часть тепла выделяется в металлических замкнутых
элементах (хомуты арматуры, опалубка), плоскость которых перпендикуляр¬
на оси соленоида.Схема трансформатора с сердечником имеет место в том случае, когда
в полости железобетонного изделия или сооружения расположен магнито-
провод (или группа магнитопроводов) с индукционной обмоткой. Здесь теп¬
ло в основном выделяется в электрически замкнутых металлических элемен¬
тах (замкнутая металлическая форма, опалубка, арматурные хомуты или
замкнутая поперечная арматура, кольцевая арматура и т. д.), плоскость кото¬
рых перпендикулярна оси магнитопровода.Вихревые токи, возникающие в металле (арматурных стержнях, эле¬
ментах стальной опалубки и т.п.), циркулируют не по всей его толщине.
Электромагнитная волна по мере проникновения вглубь металла затухает,
вследствие чего плотность тока и напряженность электрического и магнит¬
ного полей при переменном токе имеет наибольшее значение у поверхности
металла.Поверхностный слой, где амплитуда падающей электромагнитной вол¬
ны снижается в е раз (где е - основание натурального логарифма) и джоулево
тепло, выделенное индуцированными токами, составляет 90% от всего тепла
и численно равно теплу, которое выделил бы ток, циркулирующий только в
этом слое и имеющий в нем постоянную плотность, называется глубиной
проникнов'ения тока в металл Д*.Глубина проникновения Д5, м, тока частотой /, Гц, в металл, имеющий
удельное электросопротивление р„ Ом-м, и магнитную проницаемость |1 оп¬
ределяется по формуле	ГрГ(1)Активная мощность АР, кВт/м2, выделяющаяся с единицы поверхности
металла, обладающего поверхностным сопротивлением рк. Ом, и находяще¬
гося в переменном магнитном поле напряженностью Я, А/м, выражается
формулойАР=рМ\	(2)193
Рис. 8.2. Схема индуктора и загрузки.R,- - радиус индктора;Rs- радиус загрузки;
h - высота индуктора и загрузки;N - количество витков индуктора;
д - глубина проникновения тока в
металл;Рис. 8.3. Расчетная схема системы индуктор-загрузка.а - цилиндрическая система;
б - прямоугольная система;R| - радиус индуктора; Rs- радиус загрузки;а,и bs- размеры загрузки; а; и Ь( - размеры индуктора;h - высота индуктора и загрузки.194
Зависимость АР и рк от напряженности магнитного поля Н для сталей с
различным удельным электросопротивлением представлена на рис. 8.4.Расчет потребной удельной активной мощности АР и соответственно
остальных параметров индукционных систем производится исходя из вели¬
чины общей активной мощности Р^, кВт, необходимой для обеспечения за¬
данного режима термообработки и определяется по формулеP^ = P«V,	(4)где Р„ - требуемая удельная тепловая мощность, кВт/м3, определяется
по формуле Р„ = /’,+/’,+ Р3где Р, и Р2 - мощность электрическая, необходимая для разогрева
бетона и для нагрева опалубки, кВт/м';Л - мощность электрическая, расходуемая на восполнение теп-
лопотерь в окружающую среду, кВт/м3.Определяются они по аналогии с Р{	——> но с учетомудельной теплоемкости объемной массы и толщины материала опалубки, и с
учетом Мя конструкции и коэффициента теплопередачи опалубки (Вт/м2-°С)
при определении Р3.Здесь С, - удельная теплоемкость бетона, ккал/кг °С;
у, - объемный вес массы бетона, кг/м3;/, - температура изотермического прогрева, °С;
t2 - начальная температура бетона, °С;г, - продолжительность подъема температуры до температуры
изотермического прогрева, час.Удельная активная мощность, необходимая для термообработки конст¬
рукции с активной поверхностью металла 5а, м2, определяется по формулеРасчет параметров индукционного нагрева по схеме индуктивной
катушки с железомРасчет параметров индукционной системы заключается в определении:•	числа витков N индукционной обмотки (индуктора) при выбранном на¬
пряжении U\•	силы тока в индукторе J, Л;•	коэффициента мощности cos <р;•	полной мощности системы Рс, кВА;•	мощности конденсаторной батареи Рк, кВАр;•	емкости конденсаторной батареи С„ мкФ, для компенсации реактивной
мощности.Число витков индуктора N определяется по формуле
N~b' (6)
где U - выбранное напряжение, В;Н - напряженность магнитного поля индуктора, определяемая по
рис.8.4 в зависимости от удельной мощности АР, А/м;Zq - приведенное полное сопротивление системы, Ом, определяемое поформуле:	Z„ = V+(й10~ -	(7)где	rB=\,\pH'^IIsFs^	(8)coLo =4,10'45./п + р„^Я525	(9)X/7S - сумма периметров сечения металла (арматуры, каркаса, опалубки),м;
Fs и Gs - безразмерные коэффициенты сопротивления, определяемые для2Длистовой стали толщиной Д, м, в зависимости от отношения — по рис. 8.5,г4гдля стержневой арматуры радиусом г, м, в зависимости от отношения	под,рис. 8.6;т - безразмерный коэффициент формы индуктора, зависящий от отноше¬
ния длины (высоты) индуктора к его радиусу и определяемый по графику
рис. 8.7;5,	- площадь сечения индуктора, м2.Сила тока / индуктора длиной (высотой) h определяется по формуле
, Hh~N	(Ш)По величине тока, полученной по формуле (10), подбирается сечение
провода (кабеля, шины) индуктора. Если по каким-либо причинам получен¬
ная величина силы тока не может быть принята для прогрева, производят пе¬
рерасчет. Для этого, задаваясь допустимой для данных условий величиной
силы тока и сохраняя неизменной величину Н, находят по формуле (6) необ¬
ходимое напряжение.Расчет параметров для изотермического прогрева сводится к определению
напряжения исходя из формулы (6), которое при сохранении полученного
расчетом числа витков индуктора, обеспечивало бы соблюдение заданного
режима изотермического прогрева.Коэффициент мощности системы cos <р определяется по формулеcos <р = ^~	(И)оПолная мощность системы Рс определяется по формулеРс=—	(12)cos^>Пример расчета индукционной системы по схеме индуктивной катуш¬
ки с железом приведен ниже (пример 1).196
ЛР, кВт/м2Рн,Ом-105Рис.8.4 Зависимость удельного
поверхностного электросопротив
ления рн и удельной активной
мощности д Р от напряженности
магнитного поля Н•vQsРис. 8.5. Зависимость
безразмерных коэффициентов
сопротивления Fs и Qs для 2Д/Д5
металлической плиты (листа) от
относительной толщины плиты
(листа)0	2	4	6hj/RiРис. 8.6. Зависимость	Рис. 8.7. Коэффициент формыбезразмерных коэффициентов	индуктора ш в зависимости отсопротивления для метал	отношения высоты индуктора h.лического стержня от	к его радиусу R(
аргумента гй/д5197
Расчет параметров индукционного нагрева по схеме трансформаторас сердечникомИсходя из заданного режима термообработки и конкретных размеров
конструкции расчетом определяются количество витков намагничивающей
обмотки N, сила тока /, коэффициент мощности cos <р и полная мощность Рс.Число витков намагничивающей обмотки N при полной мощности сис¬
темы Рс, выбранном напряжении U и напряженности магнитного поля Я, оп¬
ределенной исходя из удельной активной мощности АР или по графику
рис. находится по формулеN = 1>4- Ю'3 ,	(13)где		Рс =yjl2P,: +(Ш>„ +l,6-l(r8ft/Fg#2)2 ,	(14)Fs - площадь зазора между намагничивающей обмоткой на магнито-
проводе и нагреваемым изделием.Сила тока в намагничивающей обмотке при выбранном напряжении U
определяется по формуле/=-^103	(15)Коэффициент мощности системы cos <р определяется по формулеР'cos<p = l,l —	(16)Пример расчета параметров индукционной системы по схеме транс¬
форматора с сердечником приведен ниже (пример 2).Компенсация реактивной мощностиКомпенсация реактивной мощности производится путем подключения
к цепи батарей конденсаторов (например, бумажно-масляных конденсаторов
типа КМ).Расчёт требуемой мощности батарей конденсаторов ведется в следую¬
щем порядке:1.	Определяется величина cos <р системы и вычисляется tg <р;2.	Устанавливается требуемая величина коэффициента мощности cos
<р, до которой нужно компенсировать реактивную мощность, и вычисляетсяtg ф;3.	По известной активной мощности Pas определяется необходимая
мощность батареи конденсаторов, измеряемая в кВАр:pk=^paAts<p-tg<p,)	(17)4.	Емкость конденсаторной батареи С*, мкФ, необходимая для полной
компенсации реактивной мощности, определяется по формуле198
„ Jp;~\,2Rl лп9ct	10.	(18)2	7tfUkгде Ut - напряжение на конденсаторе.§ 8-3. Порядок выполнения работ по индукционному нагреву
монолитных конструкций.При индукционном нагреве бетона принимается следующий порядок
производства работ:-	установка и утепление опалубки;-	устройство индуктора;-	предварительный отогрев металла (арматуры, каркаса, опалубки) и
ранее уложенного бетона (при необходимости);-	укладка бетона;-	прогрев бетона по принятому режиму;-	регулируемое (при необходимости) остывание.До начала бетонирования по наружной поверхности опалубки с двух
противоположных сторон конструкции выставляются шаблоны с пазами для
размещения витков индуктора. Количество пазов должно соответствовать
расчетному числу витков индуктора. В центральной части конструкции, рав¬
ной 3/5 ее длины (высоты), пазы располагаются равномерно с шагом h/N, а к
торцам конструкции, шаг сокращается до 0,5 h/N.В пазы шаблонов последовательными витками укладывается изолиро¬
ванный провод (типа ПРГ, АПРГ и т.п.), соответствующий расчетной токо¬
вой нагрузке, и созданный таким образом индуктор подключается к питаю¬
щей сети.У торцов конструкции, соприкасающихся с ранее уложенным бетоном
или с холодным воздухом, происходит интенсивный отток тепла из примы¬
кающих к ним зон. Для компенсации теплопотерь в торцах расчетную высоту
(длину) индуктора следует увеличивать на 10-20 см в обе стороны.При больших объемах бетона и значительной длине провода индукци¬
онной обмотки целесообразно составлять индуктор из отдельных секций.
Длина секции при этом подбирается таким образом, чтобы ее вес не превы¬
шал 15-20 кгс. Оба конца секции должны иметь стандартные наконечники
под болтовое соединение.При необходимости термообработки большого количества конструк¬
ций одного типоразмера целесообразно изготовление и использование ин¬
вентарных разъемных индукторов.При прохождении по индуктору одного и того же тока количество вы¬
деляемого тепла будет больше в конструкции с металлической опалубкой,
так как площадь источников тепла будет больше на величину, равную удво¬
енной поверхности металлической опалубки. Следовательно, для разогрева
по заданному режиму бетона в металлической опалубке понадобится мень¬
шая, чем для конструкции в деревянной опалубке, сила тока и, естественно,
меньшая установленная мощность.199
Кроме того, при применении металлической опалубки в сечении кон¬
струкции формируется более равномерное температурное поле, что позволя¬
ет разогревать те же конструкции с более высокой скоростью (табл. 8.1).Таблица 8.1Вид армированияСкорость разогрева бетона при модуле по¬
верхности конструкции, °С/ч5-67-910-12Стержневая арматура3/55/88/10Жесткий каркас5/88/1010/15Стержневая арматура и жесткий каркас8/810/1015/15Примечание. Над чертой приведены скорости для конструкций, возво¬
димых в неметаллической; под чертой - в металлической опалубке.При возведении конструкций в стальной опалубке во избежание тепло-
потерь целесообразно устраивать простейшую теплоизоляционную рубашку
из мешковины, парусины и т. п.После установки индуктора производят, если это необходимо, предва¬
рительный отогрев арматуры, жесткого каркаса, закладных деталей или уча¬
стков стыкуемых элементов.Предварительный отогрев осуществляется включением индуктора по
режиму разогрева на время, достаточное для отогрева металла.Предварительный, перед укладкой бетонной смеси, отогрев металла и
арматуры при применении индукционного метода безусловно обязателен
только при наличии на металле наледи. В остальных случаях отогрев армату¬
ры можно начинать вместе с началом бетонирования и во время перерывов в
бетонировании.Для повышения конечной прочности бетона рекомендуется выдержи¬
вать его до начала прогрева в течение нескольких часов при низких положи¬
тельных температурах (не ниже 5°С), что достигается периодическим вклю¬
чением индуктора на 5-10 мин в каждый час предварительной выдержки.При термообработке сборно-монолитных конструкций следует принять
меры, к сохранению тепла аккумулированного сборными элементами в про¬
цессе их предварительного разогрева и использованию этого тепла для про¬
грева бетона монолитной части.Скорость подъема температуры бетона в период разогрева устанавли¬
вается в зависимости от модуля поверхности прогреваемой конструкции, ха¬
рактера армирования конструкции и материала опалубки по табл. 8.1.При термообработке длинномерных конструкций в условиях припо¬
строечных полигонов с целью обеспечения сцепления арматуры с бетоном в
зоне анкеровки укладку бетона следует производить только на предваритель¬
но отогретую арматуру. При укладке горячих бетонных смесей предвари¬
тельный отогрев арматуры не требуется.200
Поддержание температуры изотермического прогрева достигается либо
переключением индуктора на более низкое напряжение, полученное по рас¬
чету, либо обеспечением импульсного режима путем периодического вклю¬
чения и отключения напряжения.Силу тока в индукторе, а, следовательно, и мощность тепловыделения
на период изотермического выдерживания можно понизить переключением
схемы соединения групп прогреваемых конструкций с параллельной на по¬
следовательную, с треугольника на звезду.Эффективным методом термообработки бетона является комбиниро¬
ванный, представляющий собой сочетание индукционного метода нагрева и
предварительного разогрева бетонных смесей.Применение такого комбинированного метода позволяет вос¬
пользоваться достоинствами обоих методов и компенсировать их недостатки.Укладка разогретых бетонных смесей делает возможным применение
индукционного нагрева и для слабоармированных конструкций, возводящих¬
ся в стальной опалубке. С другой стороны, применение индукционного на¬
грева позволяет воспользоваться предварительным разогревом для укладки
бетона в металлическую опалубку.Использование индукционного нагрева дает возможность расширить
область применения предварительного разогрева для конструкций с модулем
поверхности до 10-12.Особое внимание в период остывания следует обращать на утепление
арматуры (и приарматурной зоны бетона), выходящей из прогретого бетона и
контактирующей с холодным воздухом.§ 8-4. Контроль температурного режима и набора прочности бетонаОсновными контрольными параметрами при индукционном нагреве
являются: сила тока в индукторе в различные периоды прогрева конструк¬
ций, температура бетона и прочность бетона.За температурным режимом индукционного прогрева необходимо сле¬
дить особенно тщательно, т.к. при отклонении от расчетных параметров воз¬
можен либо более интенсивный подъем температуры, либо превышение до¬
пустимого максимума температуры, что немедленно сказывается на прочно¬
стных показателях бетона и на сцеплении его с арматурой.При скорости разогрева 10°С/ч и выше температура бетона должна из¬
меряться ежечасно, при скорости разогрева от 5 до 10°С/ч - через два часа, и
при изотермическом выдерживании - через каждые два часа.При ручном регулировании изотермического выдерживания периоди¬
ческим включением и выключением напряжения замеры температуры следу¬
ет производить в течение первых двух часов - 2 раза в час, в последующие
часы, после определения оптимального режима «включение-отключение»
напряжения - через 2 часа.Температура прогрева контролируется обычно с помощью технических
термометров, устанавливаемых в скважинах или электронными термометрами.201
Силу тока и напряжение достаточно измерять по два раза в период ра-
зо1рева и в период изотермического выдерживания.Фактическая прочность бетона определяется при понижении его тем¬
пературы до 2-3°С с помощью склерометра или другими неразрушающими
методами контроля.§ 8-5. Техника безопасностиПри производстве работ по индукционному прогреву следует соблю¬
дать все требования по технике безопасности, изложенное в СниП.Монтажные работы по установке индукторов, наматывание и разматы¬
вание провода на прогреваемую конструкцию разрешается вести только до
подключения проводов индуктора к клеммам источника питания.Подключение индуктора к клеммам источника питания разрешается
только при снятом с них напряжении и при условии, что индуктор на это
время заземлен или включен в нулевую цепь.§ 8-6. Примеры расчета тепловой обработки бетона индукционным методомПример 1. Выбрать режим и рассчитать параметры индукционного
прогрева колонны сечением 0,4 х 0,4 м, высотой ft = з.м, армированной че¬
тырьмя стержнями диаметром 30 мм и жестким каркасом из двух шаеллеров
№ 16, сваренных полками. Деревянная опалубка имеет толщину 40 мм; на¬
чальная температура бетона 5°С; температура воздуха - минус 15°С; скорость
ветра 3 м/с. Бетон марки М 200, приготовленный на портландцементе марки
400 с расходом З50кг/м3. Требуемая относительная прочность к концу термо¬
обработки должна составлять 50% от R2s. Модуль поверхности конструкции
составляет Л/„ = 10.и'; коэффициент теплопередачи опалубки
К = 2,67кВтКм1 0 С). Напряжение принимаем 49В.1.	Максимальную температуру прогрева бетона для заданных условий
принимаем 70°С.2.	Скорость подъема температуры бетона по табл.1 принимаем 10°С/ч.3.	Активная электрическая мощность, необходимая для разогрева бетона
со скоростью 10°С/ч составит [см. формулы (4) и (5)]С'ЛР , Тс.*г0„,зт1м,* р tc.r.p	'3600	3600	2 3600 1000Pm=P„U = {Pl+P1+P,+Pi-Ps)-1,05-2400 - 0 2,73-700-0,04-10 10 2,67 - 0-[70- -5)1	„	+ —	1	+ —				—— - 0,8 > ■ 0,48 = 4,6кВ/я3630	3630	2	1000	Jгде Рп - требуемая удельная электрическая мощность, кВт/м3;Р,,Р2,Р,,РЛ- удельные мощности, необходимые соответственно для на¬
гревания самого бетона, опалубки, арматуры и для восполнения теплопотерь
в окружающую среду, кВт/м3;202
Р, - удельная мощность, эквивалентная экзотермическому тепловыде¬
лению, осреднение принятая равной 0,8 кВт/м3;0,48- объем прогреваемого бетона, м3;С6- удельная теплоемкость бетона, принимается равной 1,05кДж/кг 0 С;
С„„ - удельная теплоемкость материала опалубки или теплоизоляции,
кДж/кг°С; Соп = 2,73 кДж/кг°С;С„- удельная теплоемкость арматуры, кДж/кг-°С;
у6 - плотность бетона, кг/м3;
уи- плотность арматуры, кг/м3;уоп - плотность опалубки или теплоизоляции, кг/м3; уоп = 700 кг/м3;К- коэффициент теплопередачи опалубки или теплоизоляции,
Вт/м2-°С;f„„ - температура наружного воздуха, принимается средняя за время ос¬
тывания бетона, °С;tu - начальная температура бетона, град.;М„,- модуль поверхности, мт	мгде Fml- площадь указанной поверхности, м2.В связи с тем, что предварительный отогрев арматуры производится до
укладки бетона, составляющая Р, в расчете не учитывается.4.	Активная поверхность 5„ металла составит:S,, = nrnlh + 2{иш + 7ЬШ) ■• h = ■ 0,03 • 3 + 2(0,16 + 2 ■ 0,08) • 3 = 3,05.w2где п - количество арматурных стержней, шт.;
d - диаметр арматурных стержней, м;
h - высота (длина) арматурных стержней, м;
аш - высота швеллера, м;Ьш - ширина полки швеллера, м.5.	Удельная активная мощность доопределяется по формуле (5)АР = = 1,51 кВт / м23,056.	Напряженность магнитного поля Ни удельное поверхностное со¬
противление , соответствующие найденному значению ДР, определяем по
графику рис. 8.4 так, как это показано пунктирной линией. В результате име¬
ем:определенному в п.5 значению АР = 1,5\кВт/м2соответствует Н = 4200/)/.м
и = 8,75-10'5 О-и.7.	Расчет параметров индукционной системы ведем по схеме индук¬
тивной катушки с железом.203
8.	Для определения коэффициентов сопротивления Ft и Qs предвари¬
тельно вычисляем по формуле (3) глубину проникновения тока Д,:70-1 о-8д = ■ - = 0,0023м = 2,3 ■ 10"'л
8,75 10-59.	Коэффициенты сопротивлений Fs и Qs определяем для швеллеров по
графику рис. 8.5 и для стержневой арматуры по графику рис. 8.6.Для швеллеров:Средняя толщина сечения швеллера № 16 (по сортаменту) д = 0,007.«;2Д 2-0,007 ^отношение — =	= 6;Д, 0,0023для — = 6 величина F=Q =1
д,Для стержневой арматуры:Радиус арматурного стержня 0 30 составляет г = 0,015.w;г4г 1,4 0,015отношение	= -	= 9,1;Д, 0,0023rV2для	= 9,1 величина F, = О =1д,10.	Коэффициент формы индуктора т находим по графику рис. 8.7И 3при высоте индуктора А, = ЗООс.м отношение	= 10;для -1- = 10 величина т = IR,11.	Определяем сумму периметров сечения металла в сечении конструкцииIП, = псзв!е +пж(а + 2Ь) = 4л■ 0,03 + 2 ■ (0,16 + 2 ■ 0,08) = 1,02,и,
где п - количество стержней арматуры в сечении, шт.;
dc- диаметр стержневой арматуры, м;пж - количество элементов жесткого каркаса (швеллера), шт.;
а - высота швеллера, м;Ь - ширина полки швеллера, м.12.	Определяем	площадь	сечения	индуктораS,	= (0,4+ 0,04 +0,01)2 =0,2.vr13.	Условное активное сопротивление системы /-„определяем по формуле (8):г0 = 1,1 ■ 8,75 ■ 10 5 ■ 1,02 ■ I = 9,81 ■ 10“' Ом14.	Условное индуктивное сопротивление системы a/Ц определяется по
формуле (9):	аЦ = 4■ Ю^1 ■ 0,2 + 8,75 Ю'5 ■ 1,02 = 17 Ю“5Ом15.	Полное условное сопротивление системы Z0 определяем по формуле (7):204
?„ = д/(9,811(Г')2 +(|7 I0 5)2 =19,6 1(Г5<7и16.	Число витков индуктора при выбранном напряжении 49 В определяет-49ся по формуле (6):	N =	=	= 5919,6-10“ -42004200■317.	Ожидаемая сила тока определяется по формуле (10): / = ——— = 21 ЗЛ18.	Коэффициент мощности системы соыр определяется по формуле (11):9,81 1°“5cos® =	г = 0,519,6	-10 519.	Если в наличии имеется другой провод, например, медный сечением35мм2, у которого допустимая токовая нагрузка составляет 170 А, пересчи-,, Hh 4200-3тывается количество витков: N = — =	= 74I 170и напряжение, определяемое по формуле (6): U = 74 19,6-10 '' -4200 = 62520.	Расчет параметров для стадии изотермического прогрева:Pal=KM„ (f„ - /„ „ )-ри = 2,67 10 - [70 - (-15)] 1,2 ■ 0,48 = 1,1 ЪкВт,тогда АР = = 0^ЪкВт/м23,05При ДР = 0,38кВ/и/дГ по графику рис. 8.1 находим Н = 1700Л/.«; р„ = 11 ■ 10 50.и,
Z0 определяем по формулам (7) - (9):Z0 = ^(l,l • 11 ■ 10“5 • 1,02 -1)2 + (4 -10“4 - 0,2 -1 + 11 ■ 105 ■ 1,02 -1)2 = 22,6 10 5 Ом-U„ =NZ-H = 74 -22,6 -10 5 -1700 = 29В;™=]ТООО=69Л
N 74Пример 2. Рассчитать электрические параметры индукционной уста¬
новки для термообработки железобетонных труб диаметром 1000 мм, высо¬
той 4,1 м при толщине стенок 60 мм. Кольцевая арматура 150 10 мм. Ско¬
рость подъема температуры бетона в период разогрева 25° С/ч. Изотермиче¬
ский прогрев - при t 85° С. Температура наружного воздуха 0°С. Начальная t
бетона 15°С. Коэффициент теплопередачи ограждения К = 4,64 кВт/(м2оС).
Удельное электросопротивление стали равно 20-10‘8 Ом-м.1.	Расчет ведется по схеме трансформатора с сердечником.2.	Тепловым расчетом устанавливается электрическая активная мощ¬
ность, необходимая на период разогрева бетона: Pas = 21 кВт.3.	Сумма периметров сечения металлаS= 2я1,12 • 4,1 + 15я1,Ьг1,0 = 3 м2.4.	Необходимая удельная активная мощность определяется по формуле (5)205
. „ 2 \кВт _	,= “ , = 0,7 кВт/м".ЗОлг5.	Удельной активной мощности ДР=0,7 кВт/м2 соответствует, напря¬
женность магнитного поля Н = 2350 А/м (рис. 8.7).6	Площадь зазора между индуктором на магнитопроводе и нагревае¬
мым изделием при радиусе индуктора 25 см составляет5,	=/г(0,562 -0,252) = 0,78м2.7.	Полная мощность системы определяется по формуле (14):Рс = -^1,2 - 212 +(1,1-21+ 1,6-10"8 -4,1-50 0,78-23502)2 = 38 кВА.8.	При выбранном напряжении 220 В число витков индуктора (намаг¬
ничивающей обмотки) определяется по формуле (13):N = 1,4. Ю--1 2350-4,1 220 = 78.389.	Сила тока в индукторе определяется по формуле (15):/ = —103 =170д
22010.	Коэффициент мощности установки согласно формуле (16):21cos® = 1,1— = 0,6
38206
Глава 9. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЗА ПРОИЗВОДСТВОМ
БЕТОННЫХ РАБОТ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХВозведение зданий и сооружений из монолитного железобетона в хо¬
лодное время года требует особого внимания к обеспечению высокого каче¬
ства конструкций. В этих условиях весьма важно организовать эффективную
систему контроля за производством бетонных работ и характера нарастании
прочности бетона в процессе твердения и после распалубки.Как известно причины аварий зданий и сооружений, возводимых из
монолитного железобетона в зимнее время года, в основном происходят от
преждевременного замораживания бетона применительно к тем или иным
конструкциям. Разумеется, большое влияние на это может оказать некачест¬
венный бетон или нарушение технологии его выдерживания в конструкции,
но это относится и к летним условиям, хотя зимой их влияние оказывается
более опасным. Согласно СНиП 3.03.01-87, критическая прочность бетона
зависит от марки бетона и условий эксплуатации конструкций (табл.9.1).Таблица 9.1Критические прочности бетона без добавок и с добавками антифризамиКласс (марка) бетона, RjgКритическая прочность к моменту замерзания,% ОТ R28без добавокс добавками противоморозными
(антифризами)В 7,5-В 10 (100 до 150)5030В 12,5-В 25(150-300)4025В 30 и выше (400)3020Для преднапряженных конструкций80-Для конструкций, подвергающихся по¬
переменному замораживанию и оттаива¬
нию в водонасыщенном состоянии70Более жесткие требования следует предъявлять к пролетным конст¬
рукциям. Так в перекрытиях пролетом до 6м бетон не следует замораживать
до достижения 70%-ной прочности от R2», а пролетом более 6м - достижения
не менее 80% от R28.Следует однако подчеркнуть, что к моменту загрузки конструкций
проектной нагрузкой бетон должен достигнуть 100%-ной прочности от R28.Практика строительства показывает, что 2,5% от затрат на жилищное
строительство уходит на ликвидацию брака строймонтажных работ и 5% на
преждевременный ремонт зданий в первые три года эксплуатации. Разумеет¬
ся, приведенные цифры средние, но для зимнего строительства они наиболее
реальны.Контроль бетонных работ начинается с поступления на объект бетон¬
ной смеси, которая по своему составу и пластичности должна соответство¬
вать проектным данным. Состав указывается в паспорте, которым обязатель-207
но сопровождается бетонная смесь. Пластичность, если она вызывает подоз¬
рение о несоответствии паспортным данным, должна проверяться на строй¬
площадке лабораторией или ответственным за производство бетонных работ,
в случае отсутствия на объекте лаборатории. Кроме того, обязательно отби¬
раются пробы бетона, из которых готовятся образцы и выдерживаются в
нормальных условиях.Перед укладкой бетонной смеси в опалубку следует удостовериться в
чистоте арматуры и поверхности палубы. Совершенно не допускается попа¬
дание в установленную опалубку снега и намерзания его на стальной армату¬
ре. В случае все же попадания снега в опалубку, следует ее продуть горячим
воздухом от теплогенератора и совершенно не допускается применение для
этой цели пара.Во избежание намерзания бетонной смеси на палубу и арматуру при
низких температурах среды в бетонную смесь целесообразно вводить при
приготовлении (2-4% от массы цемента) противоморозную добавку.Сразу после укладки в опалубку и уплотнения бетона неопалубленные
поверхности конструкции должны быть обязательно утеплены по пароизоля-
ции и начинается прогрев методами, указанными в проекте производства ра¬
бот. При этом должны строго соблюдаться мягкие режимы прогрева и осу¬
ществляться температурный контроль за выдерживанием бетона построечной
лабораторией или при ее отсутствии - ответственным за производство бе¬
тонных работ.Помимо температурного контроля за выдерживанием бетона необхо¬
димо вести наблюдение за нарастанием его прочности. Такой контроль осу¬
ществляется иеразрушающими методами, которые надо хорошо знать.Контроль качества бетона неразрушающими методами, помимо нарас¬
тания его прочности, позволяет определять прочность бетона в любой конст¬
рукции, определять степень однородности бетона в конструкциях, выявлять
дефекты в структуре бетона и контролировать качество стыков.В соответствии с действующими в настоящее время нормативными до¬
кументами для контроля прочности бетона монолитных железобетонных
конструкций, могут использоваться следующие методы:-	Метод определения прочности по контрольным образцам (ГОСТ 10180-90).-	Неразрушающие методы контроля - метод отрыва со скалыванием
(ГОСТ 22690-88), ультразвуковой метод при сквозном прозвучивании
(ГОСТ 17624-87), метод скалывания ребра (ГОСТ 22690-88).-	Метод определения прочности по образцам, отобранным из конструкций(ГОСТ 28570-90).Последний из них применяется, как правило, при инспекционных и
экспертных испытаниях прочности бетона в конструкциях, вновь возводи¬
мых и реконструируемых зданий и сооружений.Кроме перечисленных методов допускается определение прочности бе¬
тона другими методами неразрушающего контроля (метод упругого отскока,
метод пластической деформации, метод ударного импульса, метод испыта¬
ния бетона в пробах, отобранных из конструкций) только при согласовании с
головными научно-исследовательскими организациями (ГОСТ 18105-86).208
Выбор того или иного метода определения прочности бетона при воз¬
ведении монолитных железобетонных конструкций зависит от возможности
исполнителей строго выполнять требования соответствующих норм, стан¬
дартов и рекомендаций, относящихся к данному методу определения проч¬
ности.Опыт практической работы показывает, что метод определения проч¬
ности бетона по контрольным образцам дает достаточно точные результаты
при естественном твердении бетона (обычно в теплое время года).При использовании прогрева для ускорения твердения бетона обычно
не удается точно выдержать температурно-влажностный режим твердения
бетона образцов (особенно это относится к вертикальным конструкциям и к
массивным конструкциям). Различие в режимах выдерживания образцов и
конструкций приводит к серьезным ошибкам в определении прочности бето¬
на в конструкциях.Кроме того, объем контроля по образцам в соответствии с ГОСТ 18 ЮЗ-
86 часто оказывается очень мал по сравнению с объемом укладываемого бе¬
тона, т.к. стандарт требует отбора всего 1-й пробы (3 образца куба) от объема
бетона, уложенного на стройплощадке за одни сутки (п.2.2).При использовании механических и ультразвуковых методов контроля
прочности бетона обеспечивается достаточная быстрота и точность получе¬
ния данных о прочности бетоиа непосредственно в конструкциях. Но при
этом для всех используемых приборов должны быть построены градуиро¬
вочные зависимости для данного бетона. Эти зависимости должны регулярно
проверяться и обновляться. Отступления от правил могут приводить к ошиб¬
кам в 2 и больше раз.Метод отрыва со скалыванием и метод скалывания ребра имеют пре¬
имущества по сравнению с другими методами неразрушающего контроля,
поскольку являются прямыми, позволяют использовать универсальную гра¬
дуировочную зависимость и определять прочность бетона не на поверхности,
а в более глубоких слоях.При контроле нарастания прочности бетона по температурным режи¬
мам выдерживания очень важно соблюдать правила устройства температур¬
ных скважин, правила ухода за ними, правила измерения температуры. От¬
ступление от этих правил также приводит к серьезным ошибкам.В соответствии с ныне действующими нормативными требованиями
определение прочности бетона следует выбирать с учетом его проектной
прочности по таблице 9.2.Таблица 9.2Неразрущающие методы определения прочности бетонаМетодПредельные значения
прочности бетона, МПаОтрыв со скалыванием5-100Скалывание ребра5-70Упругий отскок и пластическая деформация5-60Упругий импульс10-70Отрыв5-60Ультразвуковой метод7,5-35209
Проведенные в последнее время исследования выявили возможность
применения для неразрушающего контроля прочности бетона монолитных
конструкций ультразвуковой метод при измерении способом поверхностного
прозвучивания.Прочность бетона определяют по градуировочной зависимости. Гра¬
дуировочная зависимость устанавливается между прочностью бетона и кос¬
венной характеристикой прочности.Для испытания методом отрыва со скалыванием, методом скалывания
ребра, как было сказано выше, допускается использовать единые градуиро¬
вочные зависимости, приведенные в Приложениях 5 и 6 ГОСТ 22690-88.Для испытания методом упругого отскока, пластической деформации,
ударного импульса и отрыва градуировочные зависимости устанавливаются
на основании данных определения косвенных характеристик прочности в об¬
разцах-кубах и последующих их испытаний на прессе. К сожалению, на
практике во многих случаях невозможно выполнить некоторые требования
ГОСТ 22690-88 по соотношению температуры, влажности и возраста бетона
образцов и испытываемой конструкции. Поэтому для построения градуиро¬
вочной зависимости допускается использовать в качестве прямого метода
определения прочности метод отрыва со скалыванием.Градуировочную зависимость устанавливают на основании параллель¬
ных испытаний одних и тех же участков конструкций вначале одним из не¬
разрушающих методов (ультразвуковой, упругого отскока, ударного импуль¬
са), затем методом отрыва со скалыванием.Построение градуировочной зависимости возможно по данным нераз¬
рушающих испытаний участков конструкций и испытанием образцов, выре¬
занных из тех же участков конструкции, в соответствии с ГОСТ 28570-90.Построение градуировочной зависимости по данным испытаний кубов
и неразрушающих методов ведется в соответствии с ГОСТ 22690-88 и ГОСТ
17624-87.При выборе участков для испытания косвенным методом следует учи¬
тывать ряд факторов, которые могут исказить показание прибора. Так, при
испытаниях методом упругого отскока, упругого импульса и пластической
деформации необходимо следить за тем, чтобы поверхность бетона была
очищена от краски, мусора, песка и т.п. кроме того, шероховатую поверх¬
ность необходимо зачищать с помощью наждачного камня. Такие требования
к чистоте поверхности предъявляются при определении прочности бетона
ультразвуковым методом способом сквозного прозвучивания.При поверхностном прозвучивании влияние перечисленных факторов
значительно меньше, но чрезвычайно большое влияние на результаты изме¬
рений оказывают наличие поверхностных трещин в бетоне (в том числе и
малозаметных) между источником сигналов и приемником. Влияние этого
фактора устраняется подбором такого положения источника и приемника,
при котором время прохождения сигнала будет наименьшим. Искажения в
показания прибора может внести наличие значительных неровностей по¬
верхности между приемником и источником сигналов. Отмечаются случаи
нестабильности показаний ультразвуковых приборов на участках, испыты¬210
вающих вибрацию от работы отбойных молотков, а также при наличии мощ¬
ных радиосигналов и других источников переменного магнитного поля.Погрешности а результаты измерений вносит высокая влажность бето¬
на. При испытании влажного бетона ультразвуковым методом полученное
значение прочности может оказаться заниженным. Это относится к испыта¬
нию свежераспалубленного, еще влажного бетона или бетона, который был
покрыт слоем воды.В зимнее время особые условия создает сочетание влажности бетона с
отрицательной температурой. ГОСТ 22690-88 устанавливает температуру бе¬
тона, при которой допускается проводить измерения прочности неразру¬
шающими методами не ниже -10°С. Условия выдерживания конструкции
при отрицательных температурах перед проведением испытаний, которые
оговорены в ГОСТ, не всегда обеспечивают необходимую прочность резуль¬
татов. При проведении неразрушающего контроля прочности при отрица¬
тельных температурах необходимо следить за состоянием поверхности кон¬
струкции. Результаты, полученные для бетонов, замороженных в раннем воз¬
расте, а также замороженных в более позднем возрасте, но имеющих низкую
прочность, пропитанных водой при замораживании, будут недостоверными.
Практика показывает, что вполне можно доверять результатам для бетона,
имеющего сухую поверхность, температуру до -10°С и ориентировочную
прочность 50% и выше от проектной.Использование ультразвукового метода дает возможность определять
глубину поверхностной трещины. Для этого на равных расстояниях и пер¬
пендикулярно оси трещины устанавливают излучатель и приемник ультра¬
звуковых волн и определяют время прохождения ультразвука г, через трещи¬
ну. Затем определяют время прохождения ультразвука t2 на ненарушенном
участке бетона образца. Глубину трещины определяют по формуле:где Ь = 2а - база между излучателем и приемником ультразвуковых сигналов.Подробное применение ультразвукового метода изложено в Рекомен¬
дациях по контролю прочности бетона монолитных конструкций ультразву¬
ковым методом способом поверхностного прозвучивания (МДС 62-2.01).- М.,НИИЖБ.211
Глава 10. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ
ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ И ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА ПРИ
ВОЗВЕДЕНИИ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙБетоны и конструкции из них будут применяться в строительстве мно¬
гие десятилетия, а возможно и столетия, поэтому проблема интенсификации
бетонных работ и их твердения является актуальной проблемой не только в
настоящее время, но и в будущем. Это диктуется темпами строительства, ре¬
конструкцией зданий и сооружений в связи с устаревшей планировкой и
формой или исчерпавших свой жизненный ресурс. Благодаря своим уникаль¬
ным свойствам бетон все большее внимание привлекает архитекторов и
скульпторов, поскольку его пластические свойства в раннем возрасте и дол¬
говечность при эксплуатации открывают широкие возможности для изготов¬
ления сложнейших изделий и композиций.Интенсификация бетонных работ будет развиваться в разных направ¬
лениях - в появлении новых вяжущих материалов; эффективных химических
добавок разного назначения; совершенствовании технологии работ, включая
арматурные и опалубочные работы; ускорении твердения бетона; в эффек¬
тивном контроле качества. Одним из важнейших направлений будет автома¬
тизация строительных процессов и система управления производством работ.Вяжущее является важнейшим компонентом бетона и от темпов его
взаимодействия с водой затворения и затвердевания зависит продолжитель¬
ность общего цикла бетонных работ. В настоящее время появилось много
различных видов быстротвердеющих цементов, однако, или они имеют очень
короткие сроки схватывания, что затрудняет работу с ними, или бетоны на их
основе не всегда отвечают требованиям по долговечности и в первую оче¬
редь по морозостойкости. Есть вяжущие, обеспечивающие уже через 2-3 часа
достижение бетоном требуемой прочности. Их используют для ремонта
взлетно-посадочных полос в аэропортах без остановки движения самолетов.
Но эти вяжущие очень дорогие и в настоящее время их широкое применение
маловероятно.В перспективе для бетонов необходимы особо быстротвердеющие вя¬
жущие, бетоны на основе которых отличались бы необходимыми для опера¬
ций с ними сроками схватывания, быстрым твердением и высокой долговеч¬
ностью при эксплуатации в конкретной среде. В принципе разработка таких
вяжущих вполне реальна, но обычный минералогический и химический со¬
став применяемых портландцементов для этих целей не совсем приемлем.
Решить задачу позволят химические добавки разного назначения, которые
могут придать бетону те необходимые свойства, которые от него требуются
при работе в период изготовления конструкций и во время их эксплуатации.В направлении разработки химических добавок ведутся большие ис¬
следования в разных странах, но полученные составы пока не обеспечивают
требуемых темпов твердения бетона особенно при низких положительных и
тем более отрицательных температурах. Часто рекламируемые зарубежными
фирмами добавки не всегда при их реализации соответствуют рекламе.212
Крайне высокая надобность в добавках ускорителях твердения, которые в
купе с суперпластификаторами могли бы быть весьма эффективными. Следу¬
ет вести разработки композиционных добавок, в состав которых могли бы
включаться полимерные компоненты и другие реагенты различного действия.Высокоактивные и быстротвердеющие вяжущие, а также эффективные
химические добавки в перспективе помогут отказаться от тепловой обработ¬
ки при низких положительных температурах и существенно сократить затра¬
ты энергоресурсов на прогрев бетона при отрицательных температурах среды.Тепловая обработка останется наиболее эффективным методом ускоре¬
ния твердения бетона при отрицательных температурах среды. Вместе с тем,
начиная с середины столетия, начнет широко применяться для этих целей
энергия солнца и ветра, что существенно снизит затраты на прогрев бетона
не только при возведении монолитных конструкций, но при производстве
сборных изделий на заводах и полигонах в любое время года. Основные виды
термообработки бетона останутся с использованием электрической энергии,
позволяющей легко управлять процессами термообработки бетона и их авто¬
матизировать. Мягкие режимы прогрева и остывания бетона в холодную по¬
году - залог высокого качества возводимых конструкций.Заметно преобразуется технология возведения зданий и сооружений из
монолитного бетона. В первую очередь это касается арматурных работ. Сей¬
час почти 60% они выполняются вручную, что делает процесс армирования
длительным и трудоемким (до 10-12 человеко-дней на 1 т смонтированных
конструкций). На передовых стройках Москвы, например, в системе Глав¬
мосстроя, Главпромстроя и др. положение лучше (3-4 человеко-дня на 1 т),
но пока уступает по некоторым показателям на эти работы в крупных строи¬
тельных организациях технически развитых стран. Одним из путей совер¬
шенствования арматурных работ является применение готовых арматурных
каркасов и сеток, сделанных по заказам на заводах или в механических мас¬
терских. На стройках такие каркасы быстрее и дешевле устанавливать в про¬
ектное положение и при монтаже останется только их стыковка с ранее уста¬
новленными арматурными элементами и выверка. Иногда приходится арми¬
ровать конструкции из отдельных арматурных стержней непосредственно на
объекте (например, при малом объеме работ). В этом случае трудоемкая руч¬
ная вязка элементов в каркас будет заменена на вязку с применением специ¬
ального приспособления, позволяющего этот процесс ускорить во много раз.
Сейчас такие приспособления разработаны, апробированы, хорошо себя за¬
рекомендовали и им надо дать широкую дорогу для внедрения и на отечест¬
венных стройках.Стыкование арматурных элементов путем нахлеста одного стержня с
другим и значительным их перепуском с последующей вязкой приводит к
существенным перерасходам металла. Замена таких соединений на соедине¬
ния с помощью муфт при винтовой арматуре или путем обжимных муфт ис¬
ключит перерасход стержневой арматурной стали и сделает стыковые соеди¬
нения более надежными и значительно быстрее выполняемыми.При возведении однотипных объектов, особенно в жилищном строи¬
тельстве, целесообразно наряду с монолитом некоторые конструкции зданий213
выполнять из сборных железобетонных элементов. К таковым можно отнести
лестничные марши, плиты балконов, лоджий и эркеров с элементами их ог¬
раждения; архитектурные детали; облицовочные элементы и т.п. Такие эле¬
менты выполнять непосредственно на месте монолитными сложно, требуется
специальная опалубка, а зимой возникают проблемы с их прогревом.При завершении армирования вертикальных конструкций перед уста¬
новкой опалубки, или горизонтальных конструкций до бетонирования, будет
особое внимание обращаться на обеспечение защитного слоя бетона в конст¬
рукциях. Фиксаторы для этой цели давно разработаны, на производстве при¬
меняются и сейчас, но не везде и не всегда, что четко обнаруживается при
распалубке конструкций.Качество опалубки оказывает большое влияние на качество поверхно¬
сти возводимых монолитных конструкций. При этом весьма важны ровность
и гладкость поверхности палубы, а также качественная смазка, полностью
исключающая прилипание к ней бетона и облегчающая очистку палубы по¬
сле распалубки (при хорошей смазке очистка практически не требуется, кро¬
ме легкой протирки). Особое внимание будет обращено на стыковые соеди¬
нения опалубки. В стыках соединяемые элементы, должны быть тщательно
подогнаны, чтобы на поверхности распалубленных конструкций не было
видно неровных швов или натеков бетона. Соединение щитов между собой
будет осуществляться быстро и надежно с помощью замков, надежные кон¬
структивные решения которых уже имеются и такие замки уже применяются.
С их помощью легко и быстро осуществляется распалубка готовых конст¬
рукций. Будут совершенствоваться и материалы для опалубки. Большие пер¬
спективы у опалубок из полимерных термостойких материалов, в т.ч. с вмон¬
тированными электронагревателями.Для зимних работ будет применяться греющая утепленная опалубка с
гибкими, пластинчатыми или ленточными нагревателями, гибкие греющие
маты. Процесс прогрева будет автоматизирован с тщательным контролем за
режимом и температурой прогрева. При аккуратной эксплуатации опалубки
ее оборачиваемость может достигать нескольких сот раз, а металлической -
еще больше.Одним из решающих этапов возведения монолитных конструкций яв¬
ляется их выдерживание до достижения бетоном установленной распалубоч-
ной или проектной прочности. Помимо интенсификации твердения особенно
в холодную погоду, необходимо к минимуму сводить теплопотери и влаго-
потери из бетона выдерживаемой конструкции в окружающую среду. Паро- и
теплоизоляция неопалубленных поверхностей является непременным усло¬
вием обеспечения высокого качества конструкций и экономного расходова¬
ния затрачиваемой энергии на термообработку. В качестве пароизоляции
лучшим решением является нанесение на поверхность бетона после его ук¬
ладки пленкообразующих составов, которые надежно защитят его от боль¬
ших влагопотерь. На пленкообразующее покрытие укладывается эффектив¬
ная теплоизоляция, не впитывающая влагу и хорошо переносящая низкую
температуру в сильные морозы. Уйдут в прошлое рубероид и пергамин, при¬214
меняющиеся до сих пор в качестве пароизоляции, а также шлак, опилки, ми¬
неральная вата, пенополистирол и другие плитные утеплители.Пленкообразующие составы очень удобны для защиты бетона от вла-
гопотерь при возведении монолитных конструкций в жаркую погоду летом.
Полностью отпадет надобность в укрытии бетона влажными брезентами или
опилками и тем более совершенно не допустимого метода-поливки бетона.Пленкообразующие составы удобны для предохранения от влагопотерь
быстро распалубливаемых вертикальных конструкций (колонны, перегород¬
ки, стены, пилоны и т.п.). сразу после снятия опалубки на поверхность бето¬
на наносятся пленкообразующие составы, надежно защищающие бетон от
влагопотерь и высыхания при любой высокой температуре и низкой влажно¬
сти среды.Высокая механизация строительных процессов, автоматическое управ¬
ление отдельными технологическими переделами, пооперационный автома¬
тический контроль за всеми основными операциями, связанными с бетоном,
четкая организация работ, чистота и порядок на строительной площадке. Так
будет выглядеть в недалеком будущем возведение зданий и сооружений из
монолитного железобетона высокого качества, надежности и долговечности.Развитие экономного и качественного отечественного строительства
невозможно без глубоких научных исследований и разработки на их основе
новых эффективных материалов, конструкций, технологии работ, норматив¬
ных и инструктивных документов.Нормативные документы должны быть государственными и являться
обязательными для любой проектной, производственной и научно-
исследовательской организации независимо от формы собственности возво¬
димых объектов. Несоблюдение требования государственного стандарта чре¬
вато серьезными последствиями для качества, надежности и долговечности
возводимых зданий и сооружений и виновные в этом должны привлекаться к
строгой ответственности, вплоть до уголовной.Особое внимание должно уделяться возведению уникальных объектов:
крупные торговые, культурно-развлекательные и зрелищные центры, аква¬
парки, крытые стадионы, выставочные комплексы, крупные офисные здания
и т.п. Такие объекты расчитаны на посещение или работу в них множества
людей и их безопасность особенно должна быть чрезвычайно высокой. Со¬
оружение их должно осуществляться при научном сопровождении специали¬
стов научно-исследовательских организаций с тщательным контролем каче¬
ства бетона и других применяемых материалов и всех технологических пере¬
делов при производстве строительных работ.215
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1Ориентировочные величины потребной и выделяемой электрической
мощности при электропрогреве бетонаВ таблицах 1.1 - 1.2 приведены ориентировочные величины удельной
электрической мощности, необходимые для разогрева и изотермического
прогрева бетона при электропрогреве, в зависимости от температуры
окружающей среды, температуры прогрева и скорости разогрева бетона,
модуля поверхности конструкции. В таблицах приведены мощности для
прогрева и разогрева бетона в опалубке с коэффициентом теплопередачи (К)
равным 3,6 Вт/м2 • °С.В таблицах 1.3 - 1.6 приведены ориентировочные величины выделяемой
удельной электрической мощности при периферийном электропрогреве бетона
полосовыми электродами в зависимости от подводимого напряжения,
удельного электрического сопротивления бетона, ширины полосовых
электродов и расстояния между ними.Данные таблиц целесообразно использовать для предварительных
расчетов при проектировании электропрогрева бетона.Таблица 1.1Удельная электрическая мощность, требуемая в период изотермического прогрева
		бетона, кВт/м3	Мощность при прогреве конструкций смодулем поверхностим'1£ g5101520о* 2?Температура прогрева, иСг majН406080406080406080406080200,30,61,00,51,11,60,81,62,21,02,13,2100,50,81,10,81,31,91,22,02,81,62,73,700,61,01,31,11,62.11,62,43,22,13,24,3-100,81,11,41,41,92,42,02,33,62,83,74,8-201,01,31,61,72,12,72,43,24,03,24,35,3-301,11,41,82,02,42,92,83,64,43,74,85,9217
Таблица 1.2Удельная электрическая мощность, необходимая для разогрева бетона, кВт/м3евяг тSi?ч-ос -аМощность при прогреве конструкций с модулем поверхности, м’1О.£ *5101520о- г?а.u Я
г g£ н'
а яТемпература изотермического прогрева, СиВ. uh“° 1406080406080406080406080о И533,23,43,23,53,83,93,94,33,74,34,8106,877,17,27,47,77,68,18,58,18,79,2201510,510,710,9П,111,411,711,812,212,712,513,413,62014,314,514,715,115,315,61616,416,816,917,51853,23,43,53,53,84,054,34,34,84,54,85,41077,17,37,47,788,18,58,98,79,29,81 и1510,710,91111,111,411,712,212,713,113,613,513,22014,514,714,815,315,615,916,416,817,317,51818,653,33,53,73,844,34,34,75,24,85,460107,17,37,47,788,38,48,99,39,39,810,41510,91111,211,41212,212,713,113,513,614,214,82014,714,81515,615,916,216,817,217,71818,619,253,53,73,844,34,64,75,15,65,45,96,5106,47,47,688,38,68,99,39,79,810,310,9- 1015II4,211,41212,212,51313,513,911,214,71532014,81515,215,916,216,517,217,718,118,619,119,753,73,844,34,64,95,15,565,96,57,1107,47,67,88,38,68,79,39,710,110,310,911,5-201511,211,411.712,212,512,813,513,914,314,715,315,9201515,215,316,216,516,716,618,118,519,119,7-53,844,24,64,95,075,566,46,577,6107,67,87,98,68,89,19,710,110,610,911,112-301511,611,711.912,813,113,113,914,314,715,315,816,42015,215,315.516,516,71718,118,518,919.7II218
Таблица 1.3Выделяемая удельная электрическая мощность, при прогреве бетона полосовымиэлектродами с односторонним размещением (толщина конструкции 10 см), кВт/м3Мощность, кВт/м3X3Расстояние между осями электродов, смS соК ! Е! з а о
й. « = =10203040а хсШирина электродов, смX(j >ч S 5О25252525200——17.2714.9322.4920,389.208.0911.1410,345,645.126.656.2651800П.769.6917.1914.844.323,735.625.092.282,022.792,591.411.281.661.5716004.884,848.597,422.161.872.812.54Ш1,011.391.290.710.640.830.78200——23.9120.6631.1228,2012.5911,2015.4214.327.817.089Д8,676080016.2813.4123.7920.545.986,167,787.053.152.803.863.581.951,772.302,1716008.146.7011.8910,272.992,583.893,531.571,401.931.790.980,89Ц_51,08200————17.1415,2520.9919,4910.639.6412.5211,87080022.1618,2532.3827.968.147.0310.599,604.283.815.254,872.662,413,132.95160011.089.1316.1913,984.073,525.304,802.141.912.622.441.331,211.571.48200—-———16.4114,8919.3418.2387800-—12.5710,8616.3614.826.625.898.107,534.103.724.484,56160017.1114,0925.0121.596.285.438.187,413.312.944.053,762.051,862.422.28200—-————24.3722.1028.7127.06106800--18.6616,1224.2922,019.838,7412.0311,176.095.527.186.36160025.4120.9237.1232.059.338.0612.1411.004,914.376.025,593,062,763.593.38127200800————14.1112.5517.2716.038.747.9310,39.711600--13.3911,5717.4315.807.056,278.648,024.373.975.154,86Примечание. В числителе приведена мощность для трехфазного тока, в знаменателе - для
однофазного.219
Таблица 1.4Выделяемая удельная электрическая мощность, при прогреве бетона полосовымиэлектродами с односторонним размещением (толщина конструкции 20 см), кВт/м3.Мощность, кВт/м3X5Расстояние между осями электродов, см1 о «Я о s= 25 Б s10203040О. SСяЧ к в. « Чо. S S 1 sШирина электродов, смXU >» u и С252525252009.4912.735.257.093.674*577,6810,594,576,073,113,998005,557.902.373.181.381.770,921.14514,356,321,922,65М41,520,751,0016002.783.951.191.590.690.890,460,572,173,160.%0,570.570,760,380,5020013,1317.627.639.815.086.3310,6214,666,338.404,305,53608007.6910.943.284,401.912.451.271.586,028.742.663.661,582,101,071,3816003.845.471.642.200,951.230.640.793.014,371,331.830,791,050,540,6920017,8823,9810.3913366.918.6214.4619,958,6211,435,857,537080010.4614,894.476.002.603.341.732.158.9211,903.624,00----16007.442.243.00L31.670,871.084.105,951,812,491,081.430,730,94200—16.0520,6310.6813.3113,3117,659,0411,628780016.1622.996.904.015.162.672.673.3312.6518.385.587,703,334,412,262,9716008,0811,503.454.632,012.581.341.666,339,192,793,851,672,211.131,4520023,8330.6315,8519,7619,7326,2113,4217,2510680023.9934.1410.2513.759.%7.663,%4.9418.7827,298,2911,444,945,553,354,31160012.0017,075.126.872.983.831.982.479,3913,654,155,722,463,281,682,16200-------—12780014,7017.738.5510,995.697.0911,9016,427,079,404,816,19160017,2224,507.369.874.285.502.853.5513.4819.595,958,213,564.702,413,10
Таблица 1.5Выделяемая удельная электрическая мощность, при прогреве бетона полосовымиэлектродами с одностороивим размещением(толщина конструкции 30 см), кВт/м3.Мощность, кВт/м3-gРасстояние между осями электродов, смгГ\т и “S 2 ==s 2 о з10203040С- S
СлЧ е Q, 4) Оо, 2 ? 5 sШирина электродов.СМXи 5.S 5о2525252520013,819,16,228J3.794.922.623.3410,614,84,96,653,044,032,132,788003.454.781.562.08512,653,71,231,6616001.732.391,331,8520019.12.628.5811.425.246*83.624.6114,6220,26,769,174,25,562,943,84608004.77&62.152.873,665,111,72,2916002.393.301,842,5520026_35.9111.6815.67.129.254.926.2719,927,99,2212,495,727.564,015,22708006.489	2,933,912.314,986.952,32-1,916003.25АЛ2.493,4420018.1224.1711.0214,297.639.7214.2719,348,8511,176.198.18780010,0513.924.546.052.763.572.447.7210,743,584,832.212,942,0216005.046.952.273.023.875,381,792,4120026.8535J416,3321.211.314.421,1928,7313,117,49,211,9810680014.%20.66.658.984J.5.322.843.6211,515,935,327,163.284,362,283,0216007.4810.3Ш4.492.052.666,557,992,643,581,642,1820038,5551.523.4830.4316,2420,6230,3841,2118,8224,9813,217,2312780021.429.69.6812.886.847.644.095.2116,4322,947,5610.24.826.253,284,34160010.714.84.846.442.923.822.052.618.2211,473,785,252.363,121,642,17Примечание. В числителе приведена мощность для трехфазного тока, в знаменателе -
для однофазного.-»-> I
Таблица 1.6Выделяемая удельная электрическая мощность, при прогреве бетона полосовымиэлектродами с односторонним размещением(толщина конструкции 40 см), кВт/м3.Мощность, кВт/м3XРасстояние между осями электродов, см1 m" ° s5 * S * %
ч с а « Ч“ 3 S S j10203040Q.СШирина электродов,СМГС sи £ S £ о25252Г 5252009,757,4410.510,214.533,526_4,792.822,223.662,921.991,582.532,065180016002,441,862.682,55_—_———20013.4410,2414.514.056.254,858.276,613.893,065.054,03ZJA2,183,492,84608003,362,563.623,51-2.071,65---—1600--------20018,32
1419.7319,188.526,6111,289,025,34,176.885.483.742,974.763,88708004.573,54.934,792.131.652.822,25----16002.291,752.462,39------20028,3921,6430,2829,6413,1810,2217.4813,978а6.4610,628,55.814,67.366878001А5,47.577,4132,564.37
3,512.051.622.652.13-—16003.552.723.793,7-Ш1,75---—200——19.615,2125,9320,7112.189,615.7912,618^66,8310,938,9110680010.5811,3110,954.753,786.34.04Ш2,433.953,142.151,72гл2,2416005.2545.555.372.451,893.222,58----200--28.121,8337.229,7917.513,7922.918,112.139,79Ш212.78127800ш11,5116,2815,87.035,462*37,454.373,455.734,523.082,483.923,216007.565,768.147,93.512,734.753,732.181,732,862.26--222
ПРИЛОЖЕНИЕ 2Методика определения удельного электрического сопротивления бетона
в строительной лаборатории.Определение удельного электрического сопротивления бетоиа может
производиться разными способами (наиболее простым и удобным является
метод «амперметра-вольтметра»).Бетонная смесь укладывается в форму размером 10x10x20 см, у которой
боковые стенки и днище изготовлены из диэлектрика (пластмасса, пропитан¬
ное минеральным маслом дерево, текстолит и др.), а торцевые стенки, служа¬
щие электродами, из металла.Образец включается в электрическую цепь, по которой пропускается ток
строго фиксированного напряжения. Напряжение выбирается в зависимости от
состава бетона и пределов измерения миллиамперметра (определяется оно
опытным путем).Подача и регулирование напряжения производится лабораторным авто¬
трансформатором (J1ATP). Сила тока в цепи замеряется миллиамперметром с
точностью до 1мА, напряжение - вольтметром с точностью до 1В.После определения всех электрических параметров расчет удельного со¬
противления ведется по формуле:р = (R • S) / L,где р - удельное электрическое сопротивление бетона, Ом см;R - электрическое сопротивление бетона, Ом;S - площадь поперечного сечения образца, см2;L - расстояние между электродами, см.Расчет сопротивления образца R в зависимости от схемы включения по¬
следнего в электрическую цепь производиться по различным формулам.При включении образца в цепь по схеме (рис. 1) сопротивление его рас¬
считывается по формуле;/где R - сопротивление образца, Ом;U - показания вольтметра, включенного в цепь последовательно, В;I - показатели амперметра, А;К, - собственное сопротивление амперметра, включенного в цепь последова¬
тельно, Ом (указывается в паспорте прибора или на его циферблате).Тогда удельное сопротивление бетона определяется по формуле;у D . S U S RaSр = (	Ra) — =	К /	L IL LПри включении образца в цепь по схеме (рис.2) его сопротивление R
„ ирассчитывается по формуле R = — при условии, что сопротивление вольтметразначительно выше сопротивления образца, т.е. Ru>R , где Ru - сопротивление
вольтметра.От	 Л1ПЛ	223
—CHI	Ф-Рис. 1. Схема электрической цепи по определению удельного электрического
сопротивления бетона при включении вольтметра параллельно образцу иамперметру-Ю--ф--срр-Рис. 2. Схема электрической цепи по определению удельного электриче¬
ского сопротивления бетона при включении вольтметра параллельно образцу.В противном случае (когда Ru соизмеримо с R) сопротивление образца
определяется по формуле:иR =а удельное сопротивление:и_RVР =I-RVДля определения сопротивления бетона могут использоваться и другие
способы, например, при отсутствии миллиамперметра - схема с двумя вольт¬
метрами (рис. 3).224
—CD	ПjРис. 3. Схема электрической цепи по определению удельного
сопротивления бетона с двумя вольтметрами.В этом случае сопротивление рассчитывается по формуле:где Ui - показания вольтметра, включенного в цепь параллельно (V)), В;U2 - показания вольтметра, включенного в цепь последовательно (V2), В;R - сопротивление образца, Ом;R\)2 - собственное сопротивление вольтметра, включенного в цепь последов
тельно, Ом (указывается в паспорте прибора или на его циферблате).Тогда удельное сопротивление бетона определяется по формуле:Примеры определения электрического сопротивления бетона.1.	Определение удельного сопротивления при включении вольтметра парал¬
лельно образцу и амперметру.Проведенные замеры электротехнических параметров составили:U = 20 В, I = 80 мА, S = 100 см. кв., L = 20 см, Ra = 70 Ом.
Определяем удельное сопротивление по формуле:20 ВСопротивление равно: R = ~ 70°-ц = 180O.Wv	1800.V • 100с. V.Удельное сопротивление составляет: р =		1800.V • 1 ООс.и.кв.= 900Ом • см225
2.	Определение удельного сопротивления бетона в электрической щ
двумя вольтметрами.Проведенные замеры электротехнических параметров составили:U| = 27 В, U2 = 20 В, Rd2 = 500 Ом, S = 100 см. кв., L = 20 см.Определяем удельное сопротивление по формуле:27 0 - 20Сопротивление равно: R = 500—— = 175Q.W.. 1750.и-100слисв
Удельное сопротивление составляет: р =	—	= 8750.и • см226
ПРИЛОЖЕНИЕ 3где Кг = 1,3 Зе*р-К,.(2)Расчет темпа н продолжительности остывания поверхностного слояконструкцииДля конструкции, заданной своими размерами, характеристиками бето¬
на (вид цемента, его марка и расход, коэффициенты тепло- и температуропро¬
водности, начальная температура) и утеплением, характеризующимся а - ко¬
эффициентом теплообмена, и остывающей при температурю наружного воздуха
Тт, темп и продолжительность остывания до заданной конечной температуры
Тк определяются в следующей последовательности.1. Устанавливается условная начальная температура поверхности бетона
Т„„, учитывающая вид, марку и расход цемента, а также модуль поверхности
конструкции и коэффициент теплопередачи ограждения:Т)т=КтТиА,Ш) • °С	(1)(°MnY
М,ЦКц- коэффициент, учитывающий вид цемента: для бетонов на порт¬
ландцементе Кц = 0,72 , на шлакопортландцементе кн = 0,98;а - коэффициент теплопередачи ограждения (утепленной опалубки, ук¬
рытие и т.п.), Вт/м2-°С;Мп - модуль поверхности конструкции, м'1;Мц - марка цемента;Ц - расход цемента, кг/м3;Тн - начальная температура бетона (в момент начала остывания);A,	- параметр, определяемый по графику рис. 1, в зависимости от усло¬
вий теплообмена, определяемых числом В, и геометрическим характером кон¬
струкции;B,	= cxRX', где Л - коэффициент теплопроводности бетона, Вт/м-°С, a R, -
обобщенный характерный размер конструкции, зависящий от ее геометрии и
определяемый: для пластины Rn = М п 1; для цилиндра Rt =2 Мп' и для шара= 3М„~'. Пластиной считается конструкция, два измерения которой, значи¬
тельно, - более чем в три раза, - превышают третье, например, стенка; цилин¬
дром - конструкция, два измерения которой более чем в три раза меньше
третьего, например, колонна; шаром - конструкция, все три измерения которой
имеют величину одного порядка, например, массивный фундамент под обору¬
дование и т.п./,(//,)- функция, где параметр ц, определяется по формуле:rf = ,((l + уВ~~)"' ,	(3)в которой для пластины: х = 2,47; у = 2,24 и г = 1,02; для цилиндра:
* = 5,78; у = 2,45 и z = 1,04; для шара: .г = 9,86; у = 2,70 и г = 1,07 , а сама
/,(//,) = //;' sin//,.227
2.	Исходя из известных условий теплообмена, заданных коэффициентом
теплоотдачи а (т.е. числом В,), коэффициентом теплопроводности бетона Л,
обобщенным размером конструкции R, и определенному по известному В, па¬
раметру fi,, определяется темп охлаждения т:m = fj;aR~г ,	(4)где а - коэффициент температуропроводности бетона, м2/ч.3.	Продолжительность остывания поверхности (от условной начальной
температуры Тт до конечной Ты) г„, по найденному темпу охлаждения и из¬
вестной температуре наружного воздуха Тш определяется по формуле:1 Т -Тr,«,=-ln—	”,	(5)m Т.-Тя4.	Средняя температура поверхности за время остывания Тгхр составит:та ср = Т[l - ехр{- m г„„)] , °С	(6>m ■5.	По найденной продолжительности остывания тт и средней за период
остывания температуры поверхности Тпср по графику рис. 1 определяется
относительная прочность бетона, набранная им к моменту достижения Тк.Пример расчета темпа и продолжительности остывания конструкцииЗадача. Требуется рассчитать продолжительность остывания до Г, =0°С
и определить набранную к этому моменту относительную прочность бетона
протяженной стенки толщиной 0,6 м при следующих условиях: температура
бетона, уложенного в конструкцию г„ =50°С; температура наружного воздуха
Тм =-Ю°С; бетон МЗОО приготовлен на портландцементе марки 400 при рас¬
ходе 300 кг/м3; коэффициент теплопроводности бетона Л = 1,ЗВт/м-°С; темпера¬
туропроводности а = 22-10~*м2/ч; коэффициент теплообмена ограждения
а = 5 Вт/м2-°С.Решение. Для заданных условий МП =2/0,6 = 3,3м'1; R, =1/3,3 = 0,3м;
В; =5-0,3-1,3'' = 1,15; А =1,13 (по графику рис. 1 для пластины при в, =1,15);
ft? = 2,47(1 + 2,24 • 1,15~ш)"' = 0,84 (по формуле 3); //, = 0,921.	Коэффициент экзотермии К, в соответствии с (2):(5-3.3)2Кг = 1,33е*р-0,72-= из300-4002.	Условная начальная температура поверхности Т^ по (1):Тт = 1,33 - 50 ■ 1,13 ■ ««0,92 = 45,5 °С3.	Темп охлаждения m определяется по (4):m = 0,84 -22 10'4 (0,3)"! = 0,0205 ч"14.	Продолжительность остывания до 0°С определяется по (5):1	, 45,5-(-10)г , =	In	= 83,6 ч0,0205 0-(-10)228
AiРис. 1 График зависимости At = f(B j).1, 2 и 3 - соответственно для пластины цилиндра и шара.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4Определение температуры н продолжительности
остывания конструкций.Предлагаемая ниже методика позволяет определять температуру в
любой точке остывающей конструкции, продолжительность остывания этой
точки до заданной температуры и среднюю температуру точки за период
остывания - применительно к конструкциям трех типов:-	типа «неограниченной пластины» - стены, плиты, перекрытия и т.п.;-	типа «протяженного прямоугольного бруса» - высокие колонны,
длинные балки, ригели, высокие простенки и т.п.;-	типа «прямоугольного параллелепипеда» - короткие колонны, балки,
простенки, фундаменты прямоугольного сечения и т.п.Расчет температуры и продолжительности остывания
конструкции типа «неограниченная пластина»Для конструкций типа «неограниченная пластина», т.е. пластина, два
измерения которой Z и Y значительно превышают третье - X (рис. 1а) и
заданной своими размерами - толщиной 2R, характеристиками бетона (вид
цемента, его марка и расход Ц, коэффициенты тепло- и
температуропроводности (X и а), начальная температура Т„) и утеплением,
характеризующимся a-коэффициентом теплообмена и остывающей при
температуре наружного воздуха Т„в, температура в точке X и в момент
времени т после начала остывания Тх.т определяется по следующей формуле:тх,г-тнв=(тн — Тнв )Acos^l^ ехр(—m г) i	(1)Аили если обозначить избыточные температуры:Тх,т ~ Тнв = вх.т и Тн — Тнв = 6Н ;	(2)&х.т = 0HAcos//-^-exp(-mr).	(3)АИзбыточная температура поверхности 0R.T (x=R) и центра в0л (х=0)
определяются соответственно;0R г = вн A cos ц. ехр(-т г);	(4)в0г =0нАехр(-тт).	(5)В формулах (1) - (5) параметр ц определяется://2 =2,5(1 + 2,25 ЯГ1)'1,	(6)где Bi - критерий Био, Bi = aRX1, где R = половина толщины конструкции, Я -
коэффициент теплопроводности бетона, Вт/м°С; А - параметр, определяемый
по формуле:2	sin иА =	:—		.	(7)// + sin /1 COS//230
z»xZ»X и Уz»xUijjLj\ Y*1I0.R,х,УR,.0‘10Rlх.удx,y,z•0Y R„R2,0сечение
на уровнеz = Оx,y,z•ьY R„R„R»fсечение
на уровне
2=R3И„0Л,i »■ R. 1РисД. Типы конструкций: a - неограниченная пластина; б - протяженный брус; в - параллелепипед,
йепхний пятт а. б и в - сечения ня уповнк v = (V нижний пял - ня уповне 7 = 0 и 7 = R,
Определение продолжительности остывания производится в следующей
последовательн ости:1.	Устанавливается условная избыточная начальная (т.е. в момент
времени т = 0) температура поверхности 0уНп и центра 0унц:втп=КгвнА^ц,	(8)вуНЦ=КгвиА.	(9)где Кт - коэффициент экзотермии, определяемый выражением:Кг = |,ЗЗехр(-АГ„ (<Х..М"■>,),	(10)мц цгде Кц - коэффициент, учитывающий вид цемента: для -бетонов на
портландцементе Кц = 0,72, на шлакопортландцементе Кц - 0,98;Л/// — модуль поверхности конструкций, м"1;Мц - марка цемента;Ц- расход цемента, кг/м'1.2.	Исходя из известных условий теплообмена, заданных коэффициентома,	и найденному выше значению //, определяется темп остывания пг:2 Я _1™ = М J7’4	(11)где а - коэффициент температуропроводности бетона, м/ч.3.	Продолжительность остывания поверхности гох,.„ от условной
избыточной начальной температуры поверхности вуНп до заданной конечной
вк определяется по формуле:1 . в\'ни In в\ ип ~ In ^ат =_ п-^- =	—			П2)*охл. п	Л	•	\1^/m ик	mПродолжительность остывания центра т0Хл.ц от условной избыточной
начальной температуры центра 0УНц до заданной конечной 0К определяется по
формуле:1 , ®унц 1п @унц ~^.ч=-1п—— =	.	(13)m Ьк	m4.	Средняя избыточная температура поверхности за время остывания
0пср составит:в„ср = вуНП t1 - ехр(-т ■ )].	(14)m ■Средняя избыточная температура центра за время остывания 9^
составит:вч.сР = ву~' I1 - ехр(-тгох, „)]	(15)232
5.	По найденной продолжительности остывания т01И.„ и тохл ц и средней за
период остывания температуре поверхности Тп.ср и средней за период
остывания температуре центра Тц.ср:По графикам (рис. 2), определяется относительная прочность бетона в
поверхностных и центральных зонах, набранная им к моменту достижения
температуры Тк.Задача. Требуется рассчитать продолжительность остывания до Т, = 0°С
и набранную к этому моменту относительную прочность бетона в
поверхностных и центральных слоях протяженной стенки толщиной 2R = 0,4
м при следующих условиях: температура бетона, уложенного в конструкцию
Т„ = 80°С; температура наружного воздуха Т„„ = -10°С; бетон М300
приготовлен на портландцементе марки 400 при расходе 300 кг/м3;
коэффициент теплопроводности бетона Я = 1,3 Вт/м°с,
температуропроводность а = 22-10*4 м2/ч; коэффициент теплообмена
ограждения а = 5 Вт/м2ос.Решение.1.	Избыточные температуры по (2):9« = Т„ - Тш = 80 - (-10) = 90 °С;= Т„ - Т„„ = 0 - (-10) = 10 °с.2.	Модуль поверхности конструкции М„:3.	Число Bi для заданных условий (расшифровка к (6)):
Bi = aRA~l = 5 • 0,2 ■ 13"1 = 0,77.4.	Параметр ц в соответствии с (6):ц1 = 2,5(1 + 2,25ВГ') = 2,5(1 + 2,25 • 0,77"') = 0,63;
ц = 0,795.	Параметр А в соответствии с (7):А = 2sin/у = 2 sin 0,79 = {// + sin fi cos fi 0,79 +sin 0,79 cos 0,79(16)(17)Пример расчета остывания конструкции типа
«неограниченная пластина».6.	Коэффициент экзотермии Кт в соответствии с (10):233
20 40 Н) 80 100 120 140 150Бремя, в час.Рис, 2. Нарастание прочности бетона иа портландцементе при положительных температурах.
Kr = l,33exp-0,72(aM„?
Ц ■ Мц- 1,33ехр-0,72(5-5,0)2300-400= 1,327.	Избыточная условная начальная температура поверхности 0унп по (8):
вунп = к,&н A cos ц = 1,32 • 90 • 1,08 • cos 0,79 = 90,3" С.8.	Темп остывания т определяется по (11):т = fj2 = 0,63^^— = 0,0346 ч1.* R2	0,29.	Продолжительность остывания поверхности т01СЛП до температуры вк
определяется по (12):_ In вУНП - In вк _ In 90,3 - In 10 _ ^ gохлл	niYlAZ. 63,0 4.т	0,0346Продолжительность остывания центра тохлц до температуры 0К
определяется по (13):. _^9унц~^вк In 128,3-In 10„	—	:—: — ч.т0,034610.	Средняя температура поверхности Тпср за время остывания
определяется по (14) и (16):— [l - ехр(-т • г„„ „)] = J®'3- [l ~ ехр(-0,0346 • 63,6)] = 36,5 “С
0,034о • оЗ.о[l - exp(-m ■ г„„ч )]= 00^’37-38 [1 - ехр(-0,0346 ■ 73,8)]= 46,3 осТ„,Р = еяхр + Тнв = 36,5 + (-10) = 26,5 “С.Средняя температура центра Тсрц за время остывания определяется по
(15) и (17):4-срm‘TQXт,,р = Кср + Т„В = 46.3 + (-10) = 36,3 «С.11.	Согласно графикам (рис. 2), бетон М300 при температур» 26,5 °С за
время 63,6 ч приобретает относительную прочность порядка 55% (- прочность
бетона поверхностных зон); при температуре 36,3 °С за время 73,8 ч - около
75% (- прочность центральных зон).12.	При расчете термосного остывания по методике Б.Г. Скрамтаева
имеют место следующие результаты:-	средняя температура бетона (всего!) за период остывания te.q,:Г -Г.	80-0/ —	и	Ь.	—	.1,03 + 0,181МЯ +0,006(7h-7V) 1,03 + 0,181-5 + 0,006(80-0)= 33,1 °С235
-	продолжительность остывания бетона (всего!) от Т„ = 80 до О °С т:1,05• 2400(7н-Тк) + цэ _ 1,05-2400(80- 0) + 300 165 _ ?
Т~ 3,6-a-Mn(t6xp-THB)~ 3,6-5-5(33,1-(-10)) " ’ ч'Остывая в течение 64,7 ч при средней температуре 33,1 °С бетон
(согласно рис. 2), наберет прочность порядка 65%.13.	Если из каких либо технологических соображений требуется
определить температуру поверхности и центра, например, на 24-м часу после
начала остывания, то с использованием (12) - (13) и (16) - (17) находятся:Расчет температуры н продолжительности остывания конструкции типа
«протяженного прямоугольного бруса»Под типом «протяженного прямоугольного бруса» понимаются
конструкции, одно из измерений которой - Z (высота, длина) значительно
больше каждого из двух других измерений X и Y (рис. 16), а X и Y имеют
один порядок.С геометрической точки зрения протяженный прямоугольный брус
сечением 2R|-2R3 рассматривается как результат пересечения под прямым
углом двух неограниченных пластин: пластины толщиной 2R| и пластины
толщиной 2R2.С теплофизической точки зрения температурное поле протяженного
бруса определяется как произведение температурных коэффициентовх(температурный коэффициент = A cos//—exp(-mr)) составляющих этот брусАпластин, соответственно для точки с заданными координатами.Так как условия теплообмена, определяемые Bi = C(RA~', у соседних
граней будут различными (если R|^R2), различной будет и продолжительность
остывания каждой грани до заданной температуры.Для конструкции типа «протяженного прямоугольного бруса», заданной
своими размерами сечения 2R,-2R2, характеристиками бетона (вид цемента,
его марка и расход Ц, коэффициенты тепло- и температуропроводности (X и
а), начальная температура Т„) и утеплением, характеризующимся а -
коэффициентом теплообмена и остывающей при температуре наружного
воздуха Т„„, температура в точке X, Y и в момент времени т после начала
остывания Tx.y.t определяется по следующей формуле:0„.г=24 = 90,3ехр(-0,0346 ■ 24) = 39,4" С; ТПщТ=24 = 39,4 + (-10) = 29,4 °С
6»„г__14 = 128,3 ехр(-0,0346-24) = 55,9" С; Г„г=14 =55,9+ (-10) = 45,9° С/Т,Тнв (Тн Тнв)Agt Ar cos cos fiR expк.	- A,Мц ft*,
R? Rlили если обозначить избыточные температуры:
Тх.у.т ~ Тнв = вх у т; Тн — Тнв - дн ;236(19)
ex.s.T = вн\К2 COS fJRi — COS flRi ~~eXP2 2 \
/!s_ + Vл.or(20)где параметры ARi и |i.R, - принимаются каждый для «своей» пластины.Избыточная температура поверхности Rt (х = R|, у = 0) - 0Riit,
избыточная температура поверхности R2 (х = 0, у = R2) - 0R2,r, избыточная
температура угла (х = Rlt у = R2) - 0ri,r2,i и избыточная температура центра
сечения (х = 0, у = 0) - вт определяются с учетом (20), соответственно:8r,.t =виАкАк, cos^exp
0r2,t=0h\Ar, cosf/R, expR0Rt.R,.T = &hArARi cos//„ cos fiRi exp2 Л2 ^ат2 >"2ат2 )_2Ms, m«:1 R\RaTв,,=виАкА^ expW Hr,R?RiaT(21)(22)(23)(24)В соответствии с методикой расчета параметров для «неограниченной
пластины» для каждой из пластин 2Rt и 2R2 находятся: число BiR, параметры
Hr и Ar, модуль поверхности MnR, коэффициент экзотермии KtR, общие для
бруса избыточные температуры 0н и 0К и темп остывания т.Темп остывания определяется выражением:/ 2 2 \Hr, Ик2(25)т =Л,2 RlДалее для поверхности X = Rt, поверхности Y = R2, угла и центра
определяются:-	избыточные условные начальные температуры Яуни-'@УНЮ ~ А A COS№ri >	(26)-	продолжительность остывания TRi до температуры вх:In вунт -1п вкTRi ~	,т-	средняя избыточная температура 0^ за время остывания:&<рм =	[i _ ехр(- т г й )]т ■(27)(28)237
Пример расчета остывания конструкции
типа «протяженного прямоугольного бруса»Задача. Рассчитать продолжительность остывания до температуры
Тк = 0°С поверхностей, угла и центра простенка сечением 0,4-0,8 м,
образованного пересечением двух пластин толщиной 2Rt = 0,8 м и 2R2 = 0,4 м
при следующих условиях: температура бетона, уложенного в конструкцию
Т„ = 80°С; температура наружного воздуха Тнв = -10 °С; коэффициент
теплопроводности бетона X = 1,3 Вт/м°С, температуропроводности а = 22-1 O'4
м2/ч; коэффициент теплообмена а = 5 Вт/м2 °С; бетон М300 приготовлен на
портландцементе марки 400 при расходе 300 кг/м3.Решение.1. Для заданных условий применительно к пластине 2Rt = 0,8 м:2 м2МП =—^Ц- = 2,5лГ'; BiR = a£'R = 5 1,3“'-0,4 = 1,54.0,оЛ/	1= 2,5(l+ 2,25 бГ1)’1 =2,5(1+ 2,25-1,54'')“' =1,01; А*, =1-0
2sin//Ri	2 sin 1,0Л.. =-KT =1,33+sin fig cos//S| 1,0 +sin 1,0 cos 1,0
(5 • 2,5 )2= 1,15-0,72-300-400= 1,322. Для заданных условий применительно к пластине 2R2 = 0,4 м:5-1 -0,2 = 0,772м2 < ~Мп =	г = 5-м"*• 0,4 м3fiiR, =cd~'R = 5 1,3“fi„, = 2,5(l + 2,25 • 0,77 4 У = 0,63
2sin0,79Mr2 =0,79ar, ~KT =1,330,79 + sin 0,79cos0,79
(5-5)2 '-0,72300-400= 1,08
= 1,323.	Для обоих пластин:0И = 80 - (-10) = 90°С; 6>к = 0-(-10) = 10°С
темп остывания ш в соответствии с (25):т =/ 2 21,02 0,79
' 0,42 + 0,222 Л22-10“4 =0,048.4.	Условная избыточная начальная температура по (26):
вущ = 1,32 90-1,15 1,08 • cos 1,0 = 79,7" С;вунк —1,32-90 -1,15 -1,08-cosO,79 = 104° С;238
0yHR,R, = 1.32 • 90 ■ 1,15 • 1,08 ■ cos 1,0 ■ cos0,79 = 56,2" С;
вУНЦ = 1,32 90-1,15-1,08 = 147,6"С.5.	Продолжительности остывания tRi до вк определяются по (27):
In 79,7-In 10= 43,6 Ч;0,048
In 104—In 10
0,048= 48,8 Ч;1п56,2-1п10Три —	— Зо и -0,048In 147,6—In 10 ,г =	-	= 56,1 ч0,0486.	Средние избыточные температуры 0срК, за время остывания
определяются по (28):r = ——	[1 - ехр(-0,048 ■ 43,6)] = 33,6" СсрА 0,048'43,60 „ =	—	[1 - ехр(-0,048 ■ 48,8)] = 40" С0,048-48,80со r r = ■ -56’2 [1 - ехр(-0,048 ■ 36)] = 26,7 ° С
«■ЛЯ,Я, 0,048-366> = 147,6 [l - ехр(-0,048 ■ 56,1)]= 51,1" С
см 0,048-56,17.	Средние температуры Trj составят:ТсрА =всрЛ1 +ТНВ =33,6 + (-10) = 23,6"С;т** =0^ +тнв =40 + (-10) = 30" С;W = всРА*г +ТНВ = 26,7 + (-10) = 16,7“С ;Гчч=^+Гм=51,1 + (-10) = 41,1”С.8.	Таким образом, бетон на поверхности х = Ri остывает до 0°С за 43,6 ч
имея среднюю температуру 23,6 °С и набирает около 50% марочной
прочности; бетон на поверхности Y = R2 остывает за 48,8 ч при средней
температуре 30°С и набирает около 55% марочной прочности; бетон в углу
остывает до 0°С за 36 ч имея среднюю температуру 16,7 °С и набирает около
25% марочной прочности; и, наконец, бетон в центре простенка остывает до
0°С за 56,1 ч при средней температуре 41.1 °С и набирает более 65% от R:«.9.	При расчете термосного остывания по методике Б.Г. Скрамтаева
имеют место следующие результаты:-	средняя температура бетона (всего!) за период остывания Гб.ср:239
Тн Тк			80 0	= 219° Сср 1,03 + 0,181Л/„ + 0,006(7’,, -Тк) 1,03 + 0,181-7,5 + 0,006(80 - 0)-	продолжительность остывания бетона (всего!) от Тн = 80°С до Тк = 0°С
т составляет:1,05 ■ 2400(7" -Тк) + ЦЭ 1,05 • 2400 •80 + 300•165 . .X =	=	= 4у ч.3,6	а Мп(t6^,-Тм) 3,6 ■ 5 • 7,5(27,9-(-10))Остывая в течение 49 часов при средней температуре 27,9 °С бетон
(согласно рис. 2), набирает прочность порядка 50% от R28-Расчет температуры и продолжительности остывания конструкции
типа «прямоугольный параллелепипед»Под типом «прямоугольного параллелепипеда» понимаются
конструкции, все три измерения которых X, Y и Z имеют величину одного
порядка (рис.1в).С геометрической точки зрения прямоугольный параллелепипед
2R|-2R2-2R3 рассматривается как результат пересечения под прямым углом
трех неограниченных пластин толщиной соответственно 2R,, 2R2 и 2R3.С теплофизической точки зрения температурное поле параллелепипеда
определяется как произведение температурных коэффициентовх(температурный коэффициент = A cos /i—ехр(—m г)) составляющих этотКпараллелепипед пластин, соответственно для точек, заданных своими
координатами.Так как условия теплообмена, определяемые Bi = aRA 1, у соседних
граней будут различными (если R^R^Rj), различной будет и
продолжительность остывания каждой грани до заданной температуры.Для конструкции типа «прямоугольный параллелепипед», заданной
своими размерами 2R1-2R2-2R3, характеристиками бетона (вид цемента, его
марка и расход Ц, коэффициенты тепло- и температуропроводности (А. и а),
начальная температура Тн) и утеплением, характеризующимся а -
коэффициентом теплообмена и остывающей при температуре наружного
воздуха Тнв, температура в точке X, Y, Z в момент времени т после начала
остывания Тх,улт определяется по следующей формуле:,у,г,г — Т„в = (Тн — Тнв )ЛЯ, Аи ЛЯ] cos//R| —cos /У„2 —-cos//Rj —-■Aj	К2	A3• exp(Mr22А»,at(29)или обозначив избыточные температуры:
240
TX,y,Z.t Тнв — ^д,,.: г;Тц — ТНв - Он,&X.Y.Z.T Ar, ^Л, Ar, c°s Mr, d cos jiR cos Mr,R,R,■ exp2 ,2 2
Mr, Mr, Mr,+ —7Г +\Rr;R;а т(30)(31)где параметры AR, и (iRl - принимаются каждый для «своей» пластины.Избыточные температуры точек среднего по высоте параллелепипеда
сечения: поверхности R| (х = Rb у = 0, z = 0) - 0ri_t, поверхности R2 (х = 0, у =
R2, z = 0) - #R2.t. угла (x = Rb у = R2, z = 0) - (k\xi.x и центра сечения (x = 0, у =0,	z = 0) - виг, а так же точек, например, верхней грани параллелепипеда:
поверхности R,z (х = Rb у = 0, z = R3) - 0R lx, поверхности R2z (х = 0, у = R2, z =
R3) - 0R2ZX, угла (х = R,, у = R2, г = R3) - 0rir2m и центра сечения (х = 0, у = 0, z
= R3) - 0m, определяются с учетом (31) соответственно:2	2	2 ЛMr, Mr, М ftR; Rl R;( 2 , 2 2
Mr, Mr, Mr^~rF+~^+( 2 2 2 'NMr, Mr-, Mr,атЯ,2 + Rl +~Rf#r,, = 9hAr,Ar Ar_ cos //Ri exp
: ~ @h A^ARAR^ cos fjR exp
eR,R,j = 0/АЛА, C0SMr, C0SMr3 exp0чг=0//ЛгДЛ3еХРeR,:r = °H К, К \ C0SMr, cos^, exp
9R,:r = 0HARARARj cos//^ cos nRi exp
BR,R,Ri = eHAR, A*A, C0SMr, cosa«: cosexp
e4: = #H ARi AR2 AR} cos /уя exp - + —Hr- +ат/R; R;атf 2 2 2 л
Mr, Mr, Mr,
—b+—5- +—'t
R; Rl Rlат2	2	2 ЛMr, Mr, Mr
+ _ i +RRr;ат7	2	2 \Mr, Mr-, Mr,—— + —r- + —T- ат
Rf R; R;/2	2	■>Mr, Mr,_ Mr,
R,- + K; + R;Уд,2 /V thLR, + R\ + R]ат(32)(33)(34)(35)(36)(37)(38)(39)В соответствии с методикой расчета параметров для «неограниченной
пластины» для каждой из пластин 2Rb 2R2 и 2R3 находится число Bi,241
параметры AR и p.R, модуль поверхности MnR, коэффициент экзотермии KrR,
общие для параллелепипеда избыточные температуры ви и и темп
остывания т.Темп остывания m определяется выражением:Mr'- + ^L+Mr^v «,2 к к; ,(40)Далее для каждой избыточной температуры (32) - (39) определяются:-	условная избыточная начальная температура при т = 0:@унт =	COSfi;	(41)-	продолжительность остывания tRi до температуры
In dyHRt — In 0kТс; = -(42)m-	средняя избыточная температура 0cp Rt за время остывания:в,Рк, =	[1 - ехр(- т ■ г Ri)]	(43)Пример расчета остывания конструкции
типа «прямоугольный параллелепипед»Задача. Рассчитать продолжительность остывания до температуры Тк =
0°С поверхностей, угла и центра (в двух уровнях - в среднем сечении и иа
верхней грани) короткого столба 0,4-0,8-1,6 м, образованного пересечением
трех пластин толщиной 2Ri = 0,8 м; 2R? = 0,4 м; 2R3 = 1,6 м при следующих
условиях: температура бетона, уложенного в конструкцию Т„ = 80°С;
коэффициент теплопроводности бетона А. = 1,3 Вт/м°С,
температуропроводности а = 22-104 м2/ч; коэффициент теплообмена а = 5
Вт/м2 °С; бетон М300 приготовлен на портландцементе марки 400 при расходе
300 кг/м3.Решение.1.	Для заданных условий применительно к пластине 2Rj = 0,8 м:2м2МП = j = 2^5м ; BiR =aRA~‘ =5 0,41,3“‘ =1^40,o.V	1fJR2 = 2,5(l + 2,25ВГ')'' = 2,5(1 + 2,25 ■ 1,54“')“' = 1,01; fjRl = 1,02sinA«,	2 sin 1,0Ar =			=	= 1,15’ fiR +sin/yff cos /Уя 1,0+sin 1,0 cos 1,0(5 • 2,5)2= 1,33-0,72300-400= 1,322.	Для заданных условий применительно к пластине 2R2 = 0,4 м:242
мп2 м10,4.и’- = 5лГBiR = ceRArl =50,2-1,3'' =0,77MR 2 =2,5(1 + 2,25ВГ'У = 2,5(1 + 2,25 0,77“')“' =0,63; //„, =0,79А„ =-2sin0,79=1,330,79 + sin 0,79 • cos0,79
(5-5):• = 1,08-0,72300-400= 1,323.	Для заданных условий применительно к пластине 2R3 = 1,6 м:2и2Мп=-^-т = \,25м~'- BiR =ccRA~' =5-0,8-1,3"' = 3,08
1,6л<fjR 2 = 2,5(1 + 2,25 • 3,08 4)'' = 1,44; = 1,2
2sin 1,2Km, =1’331,2 +sin 1,2-cos 1,2
(5 -1,25)2— 0,72300-400= 1,21
= 1,324.	Для обоих пластин:
= 80 - (-10) = 90°С;?к = о - (-10) = 10°Стемп остывания m в соответствии с (40):rv2т =' ^ Mr,2 Mr''—Ь+—ч~ +—а~
R R; R;1,02 0,792 1,22—“ 	Т~ 	10,4 0,2 0,822 •Ю'4 =0,053.5.	Вычисляем условные избыточные начальные температуры по (41):
вунц = 1,32 • 90 • 1,15■ 1,08 ■ 1,21 • cos 1,0 = 96,4” С ;dyHRi = 1,32 • 90 • 1,15 ■ 1,08 ■ 1,21 ■ cos 0,79 = 125,8" С;вун^ = 1,32 ■ 90 • 1,15 • 1,08 • 1,21 ■ cos 1,0 ■ cos0,79 = 68" С;вунц =1,32-90-1,15-1,08-1,21 = 178,6°С.&унк,г = 1,32 90 1,15• 1,08• 1,21 • cosl,0 • cosl,21 = 34,7"Свунял = 1,32 ■ 90 • 1,15 ■ 1,08 • 1,21 ■ cos0,79 • cos 1,21 = 45,0" Свунцъъ = 1,32 90 1,15 • 1,08 ■ 1,21 • cos 1,0 cos0,79 • cos 1,2 = 24,3° Свунт = 1,32 90 1,15■ 1,08• 1,21 • cosl,2 = 64,3" С6.	Продолжительность остывания tRi до 0К определяется по (42):24
In96,4-lnl0 _=	= 42,7Ч0,053In 125,8 — In 10TR =	= 47,7Ч0,053In 68 — In 10
0,053In 178,6-In 10 „г„ =	= 54,4 чц 0,053In 34,7-In 10
^0 7 **"	— 2.3,5 II1	0,053Ш45,0-1п10lZ 0,0531п24,3-1п10 1£0— 1и,0 q0,053
In 64,3-In 100,053= 35,1,7.	Средняя избыточная температура 0cpRl за время
определяется по (43):0 „ =	^— [1 - ехр(-0,053 ■ 42,7)] = 38,1" СсрЯ' 0,053-42,7125,80,053-47,71„ & - ехр(-0,053 ■ 36,2)] = 30,2" Сecp R = ^ „ [1 - ехр(-0,053 • 47,7)] = 45,8“ С0,053-36,2всрЛ1 =	, [1 - ехр(-0,053 ■ 54,4)] = 58,5" С0,053-54,4
34,7
0,053-23,5'всрЯг = п	[' - ехр(-0,053 • 23,5)] = 19,8° Сr z = ——	[1 - ехр(-0,053 ■ 28,4)] = 23,2" СcpR'z 0,053-28,424,3
0,053-16,8L
64,3
0,053 35,1 ‘[1 - ехр(-0,053 ■ 16,8)] = 16,1“ С= — СЛС, [' -ехР(—0,053■ 35,1)] = 28,2"С8.	Средние температуры составляют:244
ТсрА =всрЩ + ТНВ =38,1+ (-10) = 28,1° С
TV.R, = ecp.R, + тна = 45,8 + (-10) = 35,8" С
Тср.^_ = 0^ + Тнв = 30,2 + (-10) = 20,2° С
ТсрМ = 0ср.ц + Тнв = 58,5 + (-10) = 48,5" С
TipAZ = всрЯ>1 +ТНВ= 19,8 + (-10) = 9,8° С
V;z = 6c,,r2z +T,m = 23,2+ (-10) = 13,2" С
^ср.К,Я,R, = ^£7>.R|«,Z "*■ ТНи = 16,1 + (—10) = 6,1 С
= Кцг + = 29,2 + (-10) = 19,2°С9.	При расчете термосного остывания по методике Б.Г. Скрамтаева
имеют место следующие результаты:-	средняя температура бетона (всего!) за период остывания t^:, =	8°-°	-25 у сбср' 1,03 + 0,181-8,7 + 0,006(80- 0)-	продолжительность остывания бетона (всего!) от Т„ = 80°С до Тк = 0°Ссоставляет:1,05-2400(80-0)+ 300-165 .г =					44,6 ч3,6-5-8,7(25,9-(-10))Практические приемы определения продолжительности остыванияЗнание закономерностей формирования температурного поля,
рассмотренных в настоящей главе, и использование понятия темпа остывания
создают чрезвычайно простые возможности прогнозирования
продолжительности остывания конструкций на основе замеров температуры в
фиксированных точках непосредственно иа строительной площадке.1.	Определение продолжительности остывания по замеренной
температуре центра и поверхности конструкции типа «неограниченная
пластина».Не ранее чем через 10 часов после начала остывания, - чтобы дать
остыванию выйти на регулярный режим, - производятся замеры температуры
центра Тц и температуры поверхности Т„ остывающей конструкции. С учетом
температуры наружного воздуха определяются 6а = Т„ - Тнв и в„ = Тп - Т„„. Из
соотношений (4) и (5) следует, что 6„ = ва cosp.b откуда вычисляется сначала
cosui, а затем иЗная температуропроводность бетона а и размеры конструкции R и с
учетом найденного Ц| рассчитывается темп остывания m на основе формулы
(11).Устанавливается температура поверхности Тпк, до достижения которой оттемпературы Т„ требуется определить продолжительность тпк, приняв
соответственно = Тпк - Т„в. Далее по (12) определяется продолжительность245
остывания тП1С, а по (17) средняя температура поверхности Тпср за время
остывания от температуры Тп до температуры Тк. По этим двум показателям -
Тп.ср. и тмк устанавливается набранная за этот период величина относительной
прочности бетона.Пример расчета. В бетонной стенке толщиной 2R = 0,6 м
(температуропроводность бетона а = 22-10^ м2/ч) через несколько часов после
начала остывания произведены замеры температуры центра Тц и температуры
поверхности Т„. В результате получено Тц = 60°С и Т„ = 40°С. Требуется
рассчитать через какое время температура поверхности достигнет
температуры Тпк = 5°С. Температура наружного воздуха Тнв = -10°С.1.	вп =Т„ -Тнв = 40-(-10) = 50“С ;#ц=Тц-Тнв =60-(-10) = 70°С;
еш=Тк-Тнв=5-{-Ю) = 15°С.2.	Из соотношения в„ = ви cosji! находим собц, и ц(:О	50cos A, =-2- = i- = 0.714; /i, =0,775
ttu /и3.	Из соотношения m = —f/faR~2 определяем темп остывания:m = -0,7752 -22 ■ Iff4 0,3'2 = -0,01474.	Определяется продолжительность остывания тпк:\пвпк-\пвп 1п15-1п50 0„к=	= —=82 часа.m	-0.01472.	Определение продолжительности остывания по замеренной
температуре центра и поверхности конструкции «протяженный брус».Через несколько часов после начала остывания производятся замеры
температуры центра Тц и температуры поверхности Tri и Ти. Из соотношений
(21) и (22) и с учетом 0Ц = Тц - Т„„ и 0RI = TR] - Tm устанавливается 0R1 = 0Ц
собцяь а из соотношений (22) и (24) и с учетом 0R2 = TR2 - Тнв устанавливается
0R2 = 0ц coshr2. откуда вычисляется сначала cosuri и собцм, а затем и цк! и Hr2-По полученным значениям nR1 и (j.r2 и известным a, R, и R2 находится по
(25) темп остывания т. По (27) рассчитывается продолжительность остывания
до заданной температуры Тк (соответственно 0К = Тк-Тнв) поверхности R/ и Яг-Пример расчета. В бетонной колонне сечением 2Rf2R2, где 2Rj = 0,8 м и
2R2 = 0,4 м через несколько часов после начала остывания произведены замеры
температуры центра и двух поверхностей: Тц = 61,9°С; TR1 = 28,8°С и Tr2 =
40,6°С. Требуется рассчитать через какое время температура поверхностей246
достигнет температуры Тк = 5°С. Температура наружного воздуха ТНЕ = -10°С,
температуропроводность бетона а = 22' 10^ м2/ч.1.	вц = ТЦ -Тнв = 61,9- (-10) = 71,9" С;
в*, = Tr1-Тин = 28,8-(-10) = 38,8"С;0R = - Тнв = 40,6- (-10) = 50,6" С;
^=^-Т'нв=5-(-10) = 15‘,С.2.	Из соотношения #R1 = 6а cosp.R| находим cosp.RI и цК1:38,8	п,л	,пcosu„ =	= 0,54- //„ =1,01	71,9 ’ *'3.	Из соотношения вК2 = #ц cosp.R2 находим cosp.R2 и цК2:
cos^: =^| = 0,70; //*=0,794.	По (2.114) находим темп остывания т:Mr,2 fjк,2
* + *22,а = -| -Лг + ^ |• 22 10“4 =-0,0480,4 0,25.	По (2.116) и (2.117) определяем продолжительность остывания до+5°С поверхности R|!\пв -\пвк ln38,8 — In 15То =	1	=	= 19,8 чт	0.048и поверхности R2:ln^-ln^ in 50,6-In 15Та =	1	 = 	 = 2. J,J .m	0.0483.	Определение темпа остывания по двум последовательным замерам
температуры поверхности.Замеры температуры в одной и той же точке поверхности, сделанные
через несколько часов при известной температуре наружного воздуха,
позволяют рассчитать темп остывания этой поверхности. Если температуры
составляют Ttl и Tt2, а время между замерами г, то при температуре
наружного воздуха Т„„ темп остывания составляет:In 0 - In в 1п(Гг -Тт)~ 1п(ГГ1 - Тнв)Найденное значение m позволит определить продолжительность
остывания т0!и1. точки от температуры Тг2 до температуры Т„ (в„ = Тк - THS):247
In6?r — In ^ГОХ1 =	.тПример расчета. Замеры температуры в одной точке поверхности,
сделанные через 5 часов один после одного дали следующие результаты: Ttl =
50°С; Tt2 = 45,2°С. Температура наружного воздуха Тнв = -10°С. Найти
продолжительность остывания этой точки до температуры Тк = 0°С.1.	вТ = 50-(-10) = 60°С;ви =45,2-(-10) = 5 5,2° С;0,=О-(-1О) = 1О°С.2.	Определяем темп остывания:1п60-1п55,2 ппхспm =	= 0.016753.	Определим продолжительность остывания от 45,2°С до 0°С:1п55,2-1п10 ,,,,Г“’= 00167 =102ч‘248
ПРИЛОЖЕНИЕ 5Пример расчета режимов термовиброобработки бетонной смеси
и выдерживания бетонаТребуется рассчитать температуру разогрева растворной части бетон¬
ной смеси, температурный режим выдерживания бетона и определить его
прочность в возрасте 12 и 24 часа.Исходные данные. Бетон М-300 (В22,5). Состав бетонной смеси:
портландцемент Пикалевского завода М-400 Рц = 400кг 1м3; песок М = 2,1
Р„ = 600кг 1м’; щебень гранитный крупностью зерен до 20 мм Р„ =1200кг/м3-,
вода Р, = 200л/.и'. Начальная температура бетонной смеси iuSc =+15°С. Темпе¬
ратура разогрева бетонной смеси t^. =+75° С.Бетонируемая конструкция - ригель сечением 0,4*0,6.и, длиной 6,0.и.
Удельный расход арматуры РА =170кг/м3.Конструкция утепленной опалубки: доска 25 мм, пенопласт 30 мм, фа¬
нера 4 мм. Неопалубленная поверхность укрыта минеральной ватой толщи¬
ной 50 мм по слою полиэтиленовой пленки.Температура наружного воздуха /,,а = -15°С, скорость ветра до 5м/с.Перед бетонированием конструкций бетонная смесь обрабатывается в
установке ТВОБС со следующей технической характеристикой:-	производительность 8м1/час;-	режим работы - непрерывный;-	время прохождения бетонной смеси через камеру разогрева - 1,5мин.;-	объем камеры разогрева - 0,2.и3;-	объем загрузочного бункера З.и’.Решение. Для расчета температуры разогрева растворной части бетон¬
ной смеси (/я„), по которой осуществляется контроль за режимом обработки
смеси, определим температуру недогрева крупного заполнителя:д, =±.±Х1 = ±.Ш^1 = 16,0оС>"" 15 а 15 0,004где а = 0,004-м2 / час - температуропроводность гранул гранитного щебня;V = 0,02 - размер зерен щебня.В =	60 _ 24оо°с/час - скорость разогрева смеси с 15°С до 75°С за \,5мин.Время прохождения смеси (1,5 мин.) по камере разогрева принято по тех¬
ническим характеристикам установки ТВОБС.При объеме V*. =0,2,и3 бетонной смеси, проходящей через камеру разогре¬
ва установки ТВОБС в каждый момент времени, ее теплоемкость (с^ )составит:
CL=V6c-r6e C6e= 0,2■ 2400• 1,11 = 532,8 кДж/°С,
где у/к. = 2400кгплотность бетонной смеси;= 1,11 кДж/кг-°С - удельная теплоемкость бетонной смеси.
Теплоемкость растворной части (с^)бетонной смеси составит:C'!n=V6c- {ри ■ Си + Р„ ■ С„ + Р„ ■ Сп) = 0,2 • (400 • 0,92 + 200 ■ 4,2 + 600 ■ 0,857) = 344,4 кДж/°С,249
где ptl. Рв, Р„ - удельные расходы цемента, воды, песка, кг/м3;Си ,СВ ,С„ - удельные теплоемкости цемента, воды, песка, кДж/кг-°С.
Теплоемкость крупного заполнителя (c'J смеси составит:С', = V,v • Prj ■ С„ = 0,2 ■ 1200 ■ 0,857 = 205,7 кДж/°С,
где рю и с„- удельный расход (кг/м') и удельная теплоемкость крупно¬
го заполнителя (кДж/кг-°С).Составим уравнение теплового баланса бетонной смеси, подвергаемой
разогреву:	(/,*. - tHic) =	)+ С', (г„рт - и. - Д/„„).Подставим известные численные выражения в уравнение теплового ба¬
ланса:	532,8 (75-15) = 344,4 ^ -15)+205,7-^ -15-1б).532,8-60 + 344,4 15 + 205,7-31 „„„„„
откуда f =	-	:	= 79,0 С.№	344,4 + 205,7Таким образом, для получения температуры бетонной смеси 75°С ее
растворная часть должна быть нагрета до 79°С.Расчет температурного режима твердения бетона.Объем бетонной смеси, укладываемой в ригель:= 0,4-0,6-6 = 1,44* \Определим количество тепла, внесенное в бетонную смесь при ее термо¬
виброобработке Q^, = 1Л. ■ С-, ул ([^ -г„Л.)= 1,44 1,11-2400 (75-15) = 230169,6кДж
Примем величину снижения температуры при укладке бетонной смеси в
опалубку (Ы^,,) равной 5°С. При этом имеется в виду, что по мере укладки ра¬
зогретой смеси в опалубку, ее уплотнения и заглаживания поверхности осу¬
ществляется укрытие свежеуложенного бетона полиэтиленовой пленкой и
плитами минеральной ваты.В процессе укладки бетонная смесь потеряет часть внесенного тепла
(б™,,)--	■ -С* -у*, (v -f J = 1,44-1.11 2400 Д^, =19180,8 кДж.Температура уложенной бетонной смеси составит:
'™=U-AW=75-5 = 70°C.Потери тепла на нагрев арматуры (Qnnu):Qmi = V* • Р, Cj (t)„ - f J = 1.44 170 0,48 ■ [70 - (-15)] = 9987,8 кДж
Потери тепла на нагрев деревянной опалубки массой Gm = 180кг и удель¬
ной теплоемкостью С„„ = 2,52 кДж/кг-°С.Qm„ = G„„ • С,и-tm) = 180• 2,52• [70-(-15)] = 38556 кДж.Снижение температуры бетонной смеси за счет теплопотерь на нагрев
арматуры и опалубки (Atm,) может быть определено из выражения:
Vb-U-Cb-Ai^^Q^+Q^Подставим известные численные выражения в это уравнение:1,44	1,11 2400 Д/^ = 9987,8 + 38566,0откуда Дi^, =12,6° С.250
Таким образом, температура бетонной смеси к началу выдерживания бе¬
тона (г*,,) составит:гйя=г,„-Д/шо =70-12,6 = 57,4° С.В связи с тем, что нагрев арматуры и опалубки происходит достаточно
быстро (5-15 мин.)потерями тепла в окружающую среду на этом этапе пре¬
небрегаем.Тепловыделение за первые 12 часов твердения бетона за счет экзотер-
мии цемента (0„Л):	= VU Рв Э = 1,44 -400 188 = 108288 кДж,где Э = 188 кДж/кг - удельное тепловыделение портландцемента М-400.
Приняты для температуры твердения 60°С по таблице 4.За счет экзотермии цемента температура бетона повысится на Дtx,:Q., = 108288
К-Сб'Уо 1,44 1,05-2500
Для определения потерь тепла в окружающую среду определим модуль
поверхности конструкции (М„) и коэффициент теплопередачи опалубки (К).Для линейно-протяженных конструкций модуль поверхности определя¬
ется отношением периметра поперечного сечения к площади поперечного се-(о,4 + 0,б) • 2чения:	М„ ='	—— = 8,3.w" 0,4-0,6Коэффициент теплопередачи опалубленной поверхности (К|) для при¬
нятой конструкции опалубки К|= 0,8 Вт/м2-°С, а для открытой утепленной по¬
верхности К2 = 1,31 Вт/м2-°С (табл. 1).Приведенный коэффициент теплопередачи определяют с учетом площа¬
дей опалубленной (F|) и неопалубленной поверхности (F2), через которые
происходят теплопотери. В данном случае для ригеля, как линейно¬
протяженной конструкции, вместо площадей охлаждения правомерно ис¬
пользовать периметры поперечного сечения конструкции:к = 1гК,+1г-К2 = (2-0.6 +0,4)-0,8+ 0,4-131 _ Q 9 Вт/м2.ос
/,+/2	2 0,6 + 0,4 + 0,4Потери тепла в окружающую среду за первые 12 часов выдерживания
конструкции:= 27978,4 кДжб* =3,6-г„д А- Мп -|	| = 3,6-12-0,9-8357,4+2М_(_15)2С учетом вычисленных составляющих уравнения теплового баланса оп¬
ределим температуру бетона конструкции к концу 12-го часа выдерживания:f	-Q^,-Q^+Q„,-Q„“*"2' V6 • ус • C6 + G„ • C„„ + V6 ■ Pa ■ C,230169,6-19180,8-38556,0-9987,8 +108288-27978.4 _ ^ goc1,44	• 2500 • 1,05 +1,44 170 • 0,48 +180 • 2,52
При выдерживании бетона в последующие 12 часов в уравнении тепло¬
вого баланса изменится Qm и Qm (внутренние тепловыделения будут нарас¬
тать одновременно с увеличением теплопотерь в окружающую среду).К концу 24-го часа суммарные тепловыделения цемента (Q„,) составят:
Q„ =W 3 = 1.44-400-209 = 120384,0 кДж,251
где Э- удельные тепловыделения цемента в суточном возрасте бетона
при температуре 55°С.При этом прирост температуры АгЖ1 составит:Л, = —^2	=	120384	= 3|g° qVa-Сь-уь 1,44 1,05 -2800
Потери тепла в окружающую среду к концу 24-го часа выдерживания
бетона составят:Q„ =3,6г„„ К М„ |	| = 3,6-24 0,9-8,357,4- — -(-15)= 56989,5 кДжТемпература бетона к концу 24-го часа выдерживания составит:бра. -Qnmу "б,™, -бя», +6*, -бг.S",2J' V'-r,-C,+G„-Cm + Vt-P.-C.230169,6	- 19180,8 - 38556,0 - 9987,8 +120384,0 - 56989,51,44	- 2500 -1,05 +1,44 -170 0,48 +180 • 2,52= 51,9° С.Определение прочности бетона.В результате расчета температурного режима получено: температура к
началу выдерживания бетона =57,4°С; температура к концу первых 12-ти
часов 1Ы1Ь =55,8° С.Средняя температура за первые 12 часов твердения бетона57,4 + 55,8'«.<*!!,=	;	= 56.6 С.Температура бетона к концу 24-го часа составила = 51,9° С.Средняя температура за вторые 12 часов твердения бетонаWl!4)=^-53,8»C.По табл. 2 определяем относительный возраст бетона, который за 12 ча¬
сов твердения при температуре 56,6°С составляет 4,8 сут., а при температуре
53,8°С составляет 4,3 суток. К концу 24-го часа суммарный относительный
возраст бетона составит 4,8 + 4,4 = 9,1 суток.По табл. 3 определяем относительную прочность бетона, которая за 12
часов твердения составит 49,6%, а за 24 часа - 65% от R28.252
Таблица 1Коэффициенты теплопередачи опалубок и укрытий иеопалубленной
поверхности бетона различной конструкцииТипопалубкиМатериалопалубкиТолщинаслояКоэффициент К, Вт/м‘-иС,
при скорости ветра, м/с0515IДоска252,445,25,98IIДоска402,033,63,94IIIДоскаТольДоска25251,833,25IVДоскаПенопластФанера253040,670,80,82VДоскаТольВатаминеральнаяФанера255040,871,071,1VIМеталлВатаминеральнаяФанера35041,021,271,33VIIФанераАсбестФанера104102,445,15,8VIIIТольОпилки1000,740,890,9IXТольШлак1501,271,771,87XТольВатаминеральная501,011,311,37
Таблица 2Значения приведенных к изотерме 18°С длительного выдерживания
бетона в сутках в зависимости от интервала между замерами
и его средней температурыtc р.°СИнтервал между измерениями, в час.2345678Я101112100000.10,10,10,10,20,20,20,20,3120000,10,10.10,20,20,20,20,303140000,10,10,10,20,20,20,30,30316000.10,10,10,20.20,20,30,30,40.418000,10,10,20,20,20,30,30,40,40,520000,10,10,20,20,30,30,40,40,5052200,10,10.20.20,30.30,40,40,50,50.62400,10,10.20,20.30,40,40,50,50,60,72600,10,20,20.30.40,40,50,60,60,70,82800,10,20.30.30.40,50,60,60,70,80.93000,10,2о.з0,40.50,60,60,70,80,91,03200,10.20,30,40,50,60,70,80,91,01.1340,10,20,30,40.50,60.70,80,91,01,113360,10.20,30,40,60.70,80,91,11,21,31.4380,10,20,40,50,60,80,91,11.21,31,51.6400,10,30,40,60,70,91,01,21,41.51.71.8420,10,30,50,70,81,01,21,41,51,71,92,1440,10,30,50,70,91,11,31,51,71,92,123460,20,40,60,81,11,31.51.72,02,22,42,6480,20,50,71,01,21,51,72,02,22,52,73,0500,20,50,8и1.41.71,92,22,52,83,13.4520,30,60,91,21,61,92,22,52,83,23,53.8540,30,71,01.41,82,12,52,83,23,63,943560,40,81.21.62.02.42,83,23,64,04,44,8580,40,91,31.8232,73,23,64,14,65,05,5600,51.01.52,02,53,13,64.14,65,15,76Д620,51,11.72.32.93,54,04,65,25.86,47,0640,61,31,92.63,23,94,65,25,96,57,27,9660,71,42,22.93,74,45,25,96,67,48,18,9680,81,62,53,34,15,05,86,77,58,39,210,0700,91.82,83,74,75,66,67,58.59,410,3113721.02,13.14.25,36,37.48,59,510,611,712,7741.22,43,64.86,07,28,49,610,812,013,214,4761,32.74,05,46.78,19.410,812,113,514,916,2781,53,04,56,17,69.110,612,213,715,216,8183801,73,45,16.88,610.312,013.715,417,218,920,6821,93,85,87,79,711,613,515,517,419,421,3233842,14,36.58,710,913.115,317,519,721,824,026,2862,44,97,49,812.314,817,219,722,224,627,129,6882,75,58,311.113,916,619.422,225,027,830,633,3903,16.29,412.515,618,821,925,128,231,334.537.6254
Таблица 3Кинетика нарастания прочности бетона в процентах от R<2*>
при Т = 18 °С (по Г.Д. Вишневецкому)ЦелыесуткиДесятые доли суток0,00,1 10,20,30,40,50,60,70,80,900,87,911,113,615,617,419,020,421,723,0124,225,326,327,428,329,230,131,031,832,6233,434,234,935,636,337,037,738,339,039,6340,240,841,442,042,643,143,744,244,745,2445,846,346,847,247,748,248,749,149,650,0550,550,951,451,852,252,653,053,453,854,2654,655,055,455,856,256,556,957,357,658,0758,458,759,159,459,860,160,460,861,161,4861,862,162,462,763,063,363,664,064,364,6964,965,265,565,766,066,366,666,967,267,51067,768,068,368,668,869,169,469,669,970,21170,470,770,971,271,471,771,972,272,472,71272,973,273,473,773,974,174,474,674,875,11375,375,575,776,076,276,476,676,977,177,31477,577,778,078,278,478,678,879,079,279,41579,679,880,080,280,480,780,981,181,281,41681,681,882,082,282,482,682,883,083,283,41783,683,783,984,184,384,584,784,885,085,21885,485,685,785.986,186,386,486,686,887,01987,187,387,587,687,888,088,188,388,588,62088,889,089,189,389,589,689,889,990,190,32190,490,690,790,991,091,291,391,591,691,82292,092,192,392,492,692,792,993,093,193,32393,493,693,793,994,094,294,394,494,694,72494,995,095,295,395,495,695,795,896,096,12596,396,496,596,796,896,997,197,297397,52697,697,797,898,098,198,298,498,598,698,72798,999,099,199,399,499,599,699,899,91009 Зак. 4198255
Таблица 4Тепловыделение цементов различных видов н марок в зависимости от температуры
твердения и времени тверденияВид и марка цементаТемпе¬ратура,°сТепловыделение цеме
кДж/кг, при времени их твентов,рдения,сут.0,250,5123714285--255884167209230108254284126188230272>ртландцемент 30020254275126167230251293405084147188230251293-6083147188230272298--5--2910910918820925110122550146146209251293>ртландцемент 400204267105209209272314335 ;4084134188272272314335-60130188230314314335--51225428912518823027210254263105167251393314ртландцемент 500, 60020428412518825129233537740105167209272293356377-60188230272314356377--525335010514720925131410335075125167372335377ртландцемент2063105147209293335377419стротвердеющий 60040117188230293335377419-60209251293335377419--5-122542631261671881акопортландцемент иЮ-253363105167209230дцолановый портланд-20-3362125147209251272лент 300404275117167209251272-6063105147209230272--256
ПРИЛОЖЕНИЕ 6Предварительный электроразогрев бетонных смесей
в автобетоносмесителях.Принципиально оснащение автобетоносмесителя электродной системой
может быть представлено в следующем виде.Во внутренней полости барабана автобетоносмесителя консольно к сфе¬
рическому днищу прикрепляется с помощью фланцевого соединения элек¬
тродная система, имеющая форму шнека. Электроды располагаются на несу¬
щей осевой трубе, имеющей шпонку для предотвращения прокручивания лопа¬
стей. Между собой и от трубы электроды отделены изоляторами. Коммути¬
рующие провода проходят внутри трубы, являющейся осью электродного шне¬
ка, через опорный пятак наружу к токосъемнику. Прибывший на пост электро¬
разогрева автобетоносмеситель через токосъемник подсоединяется к источни¬
ку питания, на электроды подается напряжение 380 или 220 В и при вращении
барабана происходит разогрев смеси до требуемой температуры.Разогрев бетонной смеси в барабане автобетоносмесителя имеет по срав¬
нению с электроразогревом в бункере или в кузове автосамосвала ряд отличи¬
тельных особенностей.При разогреве в барабане автобетоносмесителя ведется электроразогрев
движущейся, побуждаемой или перемешиваемой смеси.Разогреваемая бетонная смесь двигается внутри барабана как относи¬
тельно его стенок, так и относительно электродов. Одновременному и непо¬
средственному электроразогреву подвергается не весь объем бетонной смеси, а
лишь та его часть, которая в данный момент находится в зоне действия элек¬
тродов. Полученное бетонной смесью в зоне электродов джоулево тепло тут же
в процессе перемешивания отводится во внутренние слои и перераспределяет¬
ся, в конечном счете, по всему объему. Последующее, после завершения разо¬
грева, одно-двухминутное перемешивание разогретой смеси обеспечивает
практически полную равномерность распределения температуры по всему объ¬
ему.Вместе с тем, при традиционных способах электроразогрева в бункерах
(бадьях) или в кузове самосвала электрическая система состоит (не считая ма¬
гистральных и коммутационных проводов) из электродной группы, - обеспечи¬
вающей подвод напряжения; бетонной смеси - являющейся непосредственным
активным сопротивлением; и корпуса бетонотранспортной емкости, - как пра¬
вило, стального, влияющего на распределение электрического поля в объеме
разогреваемой смеси и определяющего характер работы фаз электрической це¬
пи, соединяющихся соответственно по схеме треугольника, звезды или по
смешанной схеме. Симметричное расположение плоскостей фазовых электро¬
дов относительно стальных стенок транспортной емкости позволяет обеспе¬
чить равнозначную загрузку фаз.Симметрия электрической цепи относительно среднего электрода обес¬
печивает равенство сопротивлений сторон треугольника и сопротивление лу¬
чей звезды. Расчетным путем определяются а - расстояния от электрода до ме¬
таллической плоскости бетонотранспортной емкости, и р - расстояния между257
электродами, приводящие к такой транспозиции электродов, которая обеспечит
симметрию фаз, равенство линейных токов и мощностей.При электроразо!'реве в автобетоносмесителе симметрия электрической
цепи нарушается: ни один из электродов не является и не может явиться плос¬
костью симметрии - при равенстве сопротивлений сторон треугольника сопро¬
тивления лучей звезды различаются между собой и при любом изменении а,
когда р остается неизменным, несимметрия цепи сохраняется, одна из фаз ока¬
зывается резко перегруженной.Решение задачи обеспечения симметричной загрузки цепи возможно в
двух направлениях:-	введение в электродную схему дополнительного, нулевого, электрода,
присоединенного к нейтрали (рис.1-а), что делает электрическую нагрузку
симметричной относительно одного из лучей звезды и при соответствующем
подборе расстояний аир обеспечивает симметрию нагрузки всей цепи в це¬
лом. Схема с дополнительным нулевым электродом приводит схему бетоно¬
смесителя к традиционной схеме.-	электроизоляция внутренней поверхности торцевой стенки барабана ав¬
тобетоносмесителя и введение дополнительного электрода, присоединенного к
первой фазе (рис. 1-6), что сводит электрическую схему к треугольнику, сим¬
метричному своими сторонами, что при соответствующем подборе аир, также
как и в первом случае, обеспечивает симметрию всей цепи в целом.При расположении электродов по первой схеме, т.е. с введением допол¬
нительного нулевого электрода, симметричность нагрузки фаз обеспечивается
при одном и только одном соотношении межэлектродных расстояний (фаза -
фаза и нейтраль - фаза):Р-а~'=1	(1)В электроизолированном барабане равномерная загрузка фаз может быть
осуществлена при одной и только одной транспозиции электродовР-а' =0,62	(2)где р - расстояние между средними электродами,а - между крайними и средними электродами.К параметрам электроразогрева, которые в зависимости от характера
технологической ситуации могут быть расчетными или заданными, относятся:продолжительность разогрева, температура разогрева, площадь электро¬
дов, количество электродов и длина электродной зоны, расстояние между элек¬
тродами.Продолжительность разогрева обычно находится в пределах 10-30 мин.
При продолжительности разогрева меньшей 10 минут требуется очень высокая
установленная мощность и не исключена опасность недогрева зерен крупного
заполнителя; при продолжительности разогрева большей 30 минут ухудшаются
реологические характеристики бетонной смеси.При разогреве в автобетоносмесителе продолжительность разогрева не
может назначаться произвольно, так как помимо ограничений на величину ус¬
тановленной мощности, возникают ограничения на площадь электродов, кото-258
свА-N ——паЬСпа)1х	X—Рис. 1. Схема включения электродов и электрической цепи при равномерной загрузке фаз:а)	с дополнительным нулевым электродом;б)	с изолированным корпусом и дополнительным фазовым электродом.А,Da1	2	3Рис. 2. Г рафик зависимости обобщенного геометрического параметра D от количества
трехфазных электродных групп п.259
рая не должна превышать плошадь сечения свободную от лопастей автобето¬
носмесителя.При известной площади электродов и установленной мощности опреде¬
ленный объем бетонной смеси разогревается до заданной температуры за вре¬
мя. зависящее от совокупности перечисленных выше известных и заданных ве¬
личин.Плошадь электродов, при традиционном электроразогреве являющаяся
расчетной величиной, при электроразогреве в автобетоносмесителе оказывает¬
ся величиной, определяемой из конструктивных, а не из энергетических сооб¬
ражений. Диаметр электрода должен быть на 40-50 см меньше внутреннего
диаметра лопастного оперения автобетоносмесителя и исходя из соображений
транспортных габаритов вряд ли может превысить 1 м2.Количество электродов и длина электродной зоны определяются габари¬
тами барабана автобетоносмесителя. Как при электропроводящем, так и при
электроизолированном барабане количество электродов определяется форму¬
лой:К = Зп + 1,	(3)где К- количество электродов, п - количество трехфазных электродных групп.В электропроводящем барабане электрод «+1» является нулевым элек¬
тродом, присоединяемым к нейтрали; в электроизолированном барабане элек¬
трод «+]» является фазовым электродом, дублирующим первый по фазе.В электропроводящем барабане межэлектродные расстояния определяются
следующими зависимостями:a = 3lO~3U2FDa(pPy'n- fl = 3-l0r3V2FDfi(pPy'n	(4)где U - фазное напряжение, В; F - площадь электродов, м2; р - удельное
электросопротивление бетонной смеси, Ом м; Р - мощность, требующаяся для
разогрева определенного объема бетонной смеси до заданной температуры и за
заданное время, кВт; Da и Z?p - параметры, определяемые по графику рис.3,12;
п - количество трехфазных групп.В электроизолированном барабане межэлектродные расстояния опреде¬
ляются следующими зависимостями:а = 4,86 10'3 U2Fn(pPy'\ Д = 3 • 1 (Г3 [/2 Fn(pP)~'	(5)где U - линейное напряжение, В; п - количество трехфазных групп.Пример расчета параметров электроразогрева бетонной смеси в автобе¬
тоносмесителе.Задача. Требуется запроектировать электродную систему электроразо¬
грева в барабане автобетоносмесителя СБ-92 для разогрева бетонной смеси
объемом 3,5 м3. Температура бетонной смеси должна быть поднята на 50°С за
20 минут. Барабан принимается теплоизолированным, максимальная площадь
электродов - 0,75 м2. Удельное электросопротивление бетонной смеси р =
=50м м.260
Решение.1.	Необходимая электрическая мощность для разогрева бетонной смеси
определяется традиционным теплотехническим расчетом и с учетом десяти¬
процентного увеличения на нагрев барабана может быть принята Р = 420 кВт.2.	Электродную схему принимаем состоящей из одной трехфазной груп¬
пы (п = 1). Обобщенный геометрический параметр D определяем по графику
рис. 2.Da = 1,8; Од =5,53.	Межэлектродные расстояния определяются по (4) для электропровод¬
ного барабанаа = 3 • 10"5 ■ 2202 • 0,75 ■ 1,8(5 ■ 420) 1 = 10 смР = 3 ■ 10'5 ■ 2202 ■ 0,75 ■ 5,5(5 ■ 420)'1 = 30 см
и по (5) - для электроизолированного:а = 4,86 ■ 10"5 ■ 3802 ■ 0,75 ■ 1(5 ■ 420Г1 = 25 смР = 3 ■ 10"3 ■ 3802 ■ 0,75 ■ 1(5 ■ 420)'1 = 15 см.4.	Общая длина электродной зоны в первом случае составляет:
10+30+30+10 = 80 см; во втором 25+15+25 = 65 см.Таким образом, для электроразогрева 3,5 м3 бетонной смеси на 50°С за 20
минут требуется электродная схема, состоящая из одной трехфазной электрод¬
ной группы, включающей 4 электрода площадью 0,75 м2 каждый и располо¬
женных на расстояниях 10-30-30-10 см друг от друга для схемы с нейтралью и
на расстояниях 25-15-25 см для схемы без нейтрали.26!
ПРИЛОЖЕНИЕ 7Предварительный пароразогрев бетонных смесей в автобетоносмесителяхПароразогрев бетонных смесей основан на непосредственном вводе пара
в смесь при ее перемешивании. Разогрев бетонной смеси паром, поступающим
в смесительный барабан, происходит за счет тепла фазового перехода, выде¬
ляющегося при конденсации пара, соприкасающегося с холодными со¬
ставляющими бетонной смеси, а также со стенками и лопастями смесительного
барабана. При конденсации 1 кг пара выделяется около 2250 кДж. тепла. В
процессе разогрева бетонной смеси, пар, конденсируясь, не только нагревает
ее, но и образует часть воды затворения. К моменту завершения приготовления
бетонная смесь при максимальной структурной и температурной однородности
должна иметь заданную температуру, определенное водосодержание (В/ц) и
консистенцию.Расчет энергетических параметров пароразогрева бетонной смеси
в автобетоносмесителях.Для определения оптимальных параметров пароразогрева смеси, а также
способов его контроля и управления необходимо знать зависимость температу¬
ры, влажности и консистенции разогреваемой смеси от ряда факторов. Основ¬
ными из них являются способ подачи пара в смеситель, его термодинамические
параметры и расход, геометрические характеристики смесителя и его заполне¬
ние, начальные и конечные температуры и водосодержание смеси, интенсив¬
ность перемешивания и скорость вращения барабана смесителя.Смешивание является одним из важнейших процессов в технологии про¬
изводства бетона. Равномерность распределения исходных материалов между
собой в бетоносмесителе во многом определяет физико-механические свойства
затвердевшего бетона.При изготовлении бетонной смеси необходимо равномерно распределить
ее составляющие между собой, дезаэрировать смесь (так как при загрузке ма¬
териалов в смеситель на 1 м3 вносится около 700 л воздуха), полностью смо¬
чить водой цементные зерна (поверхность которых в зависимости от расхода
цемента и удельной поверхности может составлять 80-150 тыс. м‘), а также
создать оболочки из цементной пасты вокруг зерен заполнителей (поверхность
заполнителей в зависимости от гранулометрического состава равна
3-40 тыс. м2).Как малая, так и большая продолжительность смешивания снижают ка¬
чество смеси и бетона. В первом случае из-за недостаточного времени смеши¬
вания не будет достигнуто равномерное распределение составляющих, во вто¬
ром - из-за измельчения заполнителей, вызывающего повышение водопотреб-
ности смеси, а также из-за возможного расслоения. В связи с этим принципи¬
альное значение имеет определение гой минимальной скорости вращения ба¬
рабана смесителя, которая в процессе пароразогрева обеспечит поступление в
смесь требующегося для нагрева и увлажнения смеси конденсата.262
Процесс перемешивания в автобетоносмесителе значительно отличается
от процесса перемешивания в стационарных гравитационных смесителях, по¬
этому для получения бетонной смеси требуемого качества приходится руково¬
дствоваться требованиями, характерными именно для автобетоносмесителей.Все типы автобетоносмесителей представляют собой смонтированный на
автомобильном шасси (или прицепе) гравитационный реверсивный бетоносме¬
ситель. Бетоносмесители реверсивные характеризуются тем, что лопастное
оперение в них, в отличие от применяемого в стационарных бетоно¬
смесителях, выполнено в виде двух винтовых лопастей.Определяющими технологическими параметрами являются емкость сме¬
сительного барабана, угловая скорость его вращения и суммарное число обо¬
ротов, а также объемные соотношения емкости и готового замеса, емкости и
объема загружаемых компонентов.Одним из важных параметров смесительного барабана является объем¬
ный коэффициент заполнения, выражающий отношение объема готового заме¬
са к геометрическому объему барабана. У стационарных гравитационных бе¬
тоносмесителей этот коэффициент составляет 0,2-0,4; это значит, что от 60 до
80% внутреннего пространства барабана используется для образования ради¬
альных и осевых потоков, обеспечивающих требуемое перемешивание компо¬
нентов бетона при небольшой продолжительности (1-2 мин.).У автобетоносмесителей объемный коэффициент заполнения составляет
0,5-0,6 (возить бетонную смесь, на 20-40% заполняющую объем барабана,
становится экономически нецелесообразным); здесь только 40-50% простран¬
ства используется для создания потоков гравитационного перемешивания
компонентов. Указанное свободное пространство относится к моменту оконча¬
ния перемешивания, а при загрузке, до подачи воды в барабан, свободного
пространства будет еще меньше. Например, при коэффициенте выхода (от¬
ношение суммы объемов загруженных компонентов к объему замеса), равном0,65, свободного пространства в начале процесса будет всего 25-30%. Поэтому
время на перемешивание здесь приходится увеличивать до 15-20 мин.Для процесса перемешивания угловая скорость (или окружная скорость
стенок) барабана принимается такой, чтобы компоненты бетона поднимались в
верхнее пространство барабана - выше горизонтальной осевой плоскости, и от¬
туда падали под действием силы тяжести. В подавляющем большинстве ста¬
ционарных гравитационных бетоносмесителей (здесь имеются в виду и мо¬
бильные бетоносмесители опрокидные, устанавливаемые на строительных
площадках) подъем смеси и перевод ее на каскадный режим падения в основ¬
ном осуществляется захватывающими смесь лопастями. В барабане автобето¬
носмесителя вывод смеси на каскадный режим падения осуществляется за счет
трения смеси о стенки и лопасти барабана и собственной вязкости смеси. Ин¬
тенсификация процесса перемешивания обеспечивается максимальной высотой
падения, что достигается увеличением скорости вращения барабана. Однако
скорость не должна превышать критическую, по достижении которой смесь
переходит на режим центрифугирования. Критическая скорость Ukd зависит от
радиуса барабана и определяется выражениемUKp<jRg,263
где R— радиус барабана смесителя, м.Для смесителя, радиус барабана которого R = 1 м, критическая скоростьпорядка 30 об/мин. Частота вращения барабанов современных автобеггоносме-
сителей 0-22 об/мин. Достаточно интенсивное смесеобразование, обеспечи¬
вающее получение высококачественной смеси, составляет 6-12 об/мин.Расчет пароразогрева в автобетоносмесителе требуемого объема бетон¬
ной смеси, при заданных геометрии барабана, скорости подъема температуры
(максимальной температуры разогрева и времени ее достижения) и параметрах
пара: давлении и температуре - сводится к определению площадей конденса¬
тообразующих поверхностей, возможного весового прихода конденсата за 1
мин., часовой производительности источника пара и наименьшей частоты вра¬
щения барабана смесителя, при которой обеспечивается конденсация требуе¬
мого количества пара.Конденсатообразуюшими поверхностями в автобетоносмесителе явля¬
ются: внутренние поверхности барабана (наклонные, вертикальные и горизон¬
тальные), вертикальные поверхности лопастей и горизонтальная или наклонная
(в процессе побуждения) поверхность бетонной смеси.Конденсатообразующие поверхности F1, отнесенные к 1 пог. м длины ба¬
рабана смесителя, определяются следующими зависимостями:
свободная поверхность бетонной смеси F1^,:составит икр = • 1 = 3,15 м/сек, что имеет место при скорости вращения(1)внутренняя поверхность барабана над поверхностью бетона F’6p6:(2)вертикальная поверхность лопастей, при их высоте hJlon = 0,5R':К„=1’5™'0-К3)(Я')2,м(3)де Кз = УбеУУбрб - объемный коэффициент заполнения;
h„0„ = 0.5R':Кбет " объем бетонной смеси, м3;Vf.pg - геометрический объем смесительного барабана, м3;R' = VУврб 1^врв - приведенный радиус барабана смесителя, м;/ брб - длина барабана смесителя, м;п' - количество лопастей на 1 пог. м длины барабана;<р - центральный угол, определяемый из выражения:к 	sin£3	360 2к(4)Полная активная конденсатообразующая поверхность при частоте вра-
1ения барабана л, мин"1, определяется:>4
Рбш=Р 1бгб'п2 к, м2/мин	(5), 180Fбрб = ^брб ' hpB 'п , м2/мин.	(6)P.,on - FL ' Iбрб ' п > м2/мин.	(7)В зависимости от характера ориентации конденсатообразующих поверх¬
ностей: горизонтальные с конденсацией сверху, горизонтальные с конденсаци¬
ей на нижней поверхности, наклонные и вертикальные; в зависимости от сте¬
пени шероховатости поверхностей и термодинамических характеристик пара,
коэффициенты теплоотдачи конденсатной пленки определяются нижеследую¬
щими выражениями.Коэффициент теплоотдачи пленки, конденсирующейся на свободной по¬
верхности бетонной смеси Обет с учетом ее наклона в процессе перемешивания,
определяется:(8)где kg - коэффициент, зависящий от наклона поверхности бетонной смеси
при вращении барабана смесителя,кв = 1,05 - 1,1;X - коэффициент теплопроводности, Вт/м°С;Re - критерий РейнольдсаU- -л/F
Re = —--
vС/брб - окружная скорость поверхности барабана, м/сF - поверхность теплообмена (при расчете на единицу поверхности:
F=1m2), м2;v - кинематическая вязкость теплоносителя, м2/сек;tjtc - параметрический критерий; tM и t,. - температура мокрого и сухого
термометров соответственно, °С;„ _ гЛ - ~ - критерий Кутателадзе;г - теплота парообразования, кДж/кг;с - теплоемкость теплоносителя, кДж/кг °С;At - разность температур пара и средней температуры конденсатообра¬
зующей поверхности, °С.Коэффициент теплоотдачи пленки, конденсирующейся на вертикальных
поверхностях лопастей с учетом центробежной силы, возникающей при вра¬
щении барабана алоп, определяется выражением:265
Убрбгде Ks = (g	—) - параметр, учитывающий затруднение скольженияАконденсатной пленки вследствие действия центробежных сил;/ - характерный размер (при расчете а на единицу поверхности / = ] м),м;
v/a - критерий Прандтля, Рг;-	критерий Галилея, Ga.Коэффициент теплоотдачи пленки, конденсирующейся на нижней внут¬
ренней поверхности барабана с учетом центробежной силы определяется
выражением;{Ъ, prKg«**=0Л49|У-At ■VВт(10)где р - плотность, кг/м3;а - коэффициент поверхностного натяжения, кг/м.Весовой приход конденсата за 1 мин. Q’ составляет:е'=^Х^«{1-4)=^-«-+^+^)(1-4)’кг/мин (11)где F’ = F/n;а’ = а/60 - удельная величина теплопередачи за 1 мин.Количество пара Q', необходимое для разогрева заданного объема бе¬
тонной смеси, определяется теплотехническим расчетом. Ориентировочно
можно принимать, что для разогрева 1м3 бетонной смеси (без теплопотерь) на
1°С расходуется примерно 1 кг пара (объемная теплоемкость бетонной смеси -
2520 кДж/м3С°, теплота фазового перехода пара - 2250 кДж/кг).Наименьшая скорость вращения барабана автобетоносмесителя, которая
при известных и заданных условиях обеспечивает конденсацию в смесителе
требуемого расчетом количества пара Q за время т определяется:И*. =	+ OU- -	0 2)Часовая производительность парогенератора (источника пара) Q
определяетсяQ = = 60Q кг/ч	(13)тПароразогрев может осуществляться по следующим технологическим
схемам:-	разогрев заготовленной бетонной смеси на пункте пароразогрева завода
товарного бетона;-	разогрев на стройплощадке от стационарного источника пароснабжения
(действующая котельная, технологический пар) или от передвижного пароге¬
нератора на специально оборудованном посту.
Расчет параметров пароразогрева в автобетоносмесителе.Задача. Требуется рассчитать теплотехнические параметры пароразогре¬
ва бетонной смеси в автобетоносмесителе СБ-92 (геометрический объем бара¬
бана - 6 м3, объем бетонной смеси - 3,5 м3, длина барабана смесителя по оси
1бре = 3,25 м). Требуется поднять температуру бетонной смеси от 20 до 80°С за
20 минут. Параметры подводимого пара: давление Р = 1,0 МПа, температура -
100°С. Барабан принимаем теплоизолированным, потерями тепла с поверхно¬
сти барабана в ходе разогрева пренебрегаем. Количество лопастей по сечению
барабана-7.Расчет1.	Определяем объемный коэффициент заполнения барабана бетонной
смесью К,. V*. _ 3.5= ^ = 0,58V** 6,02.	Приведенный радиус барабана автобетоносмесителяЛ" У 3,14-3,253.	Определим центральный угол <р по (4)0,58 = - ^ Sin^360 2лср= 196°.4.	Свободная поверхность бетонной смеси, отнесенная к 1 п.м длины ба¬
рабана, определяется по (1):F^ = 2/?'sin ^ = 2 ■ 0,77 ■ sin ^ = 1,53 м2.Внутренняя поверхность барабана над поверхностью бетона отнесенная
к 1 п.м длины барабана, определяется по (2):F' = лЛ'(2 ——) = 3,14 - 0,77(2 — ———) = 2,2 м2.180 180Вертикальная поверхность лопастей при высоте лопасти равной 0.5R1
отнесенная к 1 п.м длины барабана, определяется по (3):=\,5nh'(\-K,)(R')2 = 1,5 3,14■ (1-0,58) 0,772 =2,53м2.5.	Определяем активную конденсатообразующую поверхность при час-
юте вращения барабана п мин'1 согласно (5)-г(7):2л	2-314F6er, = Рб«п ■ lsp6 ■	-) = !.53■ 3,25■ и( 4 196	) = 5,76п м2/мин.—^ + 2sin-		+ 2 sin —180 2 180 2267
F6o6 = Крб ■hP6'n = 2>2• 3,25• n = 7,15n м2/мин.Fmn = F'Mm ■ l6pr. ■ n = 2,53 • 3,25 • n = 8,22 • n м2/мин.6.	Коэффициент теплоотдачи абет пленки, конденсирующейся на свобод¬
ной поверхности бетонной смеси, определяем по (8):= V Л •14-3 • Re°,4(—)зл (——)°м - 1,1 • 0,681 ■ 14,3 с 0,4'1 zr)"4 • (—У'8 • (- 257-)0-36 =
& f	t, с-At	23,7 • 10 100 4,2-50=318 Вт/м2 °С.Здесь Я = 0,681 Вт/м °С - коэффициент теплопроводности воды при 100°С;С/брб = 0,4 м/сек - исходя из U ~ nR’/lO и при ориентировочной частоте
вращения барабана в режиме побуждения п = 5 об/мин;
v - 23,7-10'6 м2/сек - кинематическая вязкость;Гм = 70 и Гс = 100°С - температура мокрого и сухого термометров при от¬
носительной влажности <р = 100% и в ходе вращения барабана;
г = 2257 кДж/кг - теплота парообразования;
с = 4,2 кДж/кг °С - теплоемкость теплоносителя;At = 50°С - разность температур пара и средней температуры смеси.
Удельный приход пара на единицу поверхности бетона <?бет составляет:Чбет ~ажт ■ Af = 318 • 50 = 159005т / л<2 =25,3кг/м2 ч.7.	Коэффициент теплоотдачи пленки, конденсирующейся на вертикаль¬
ных лопастях смесителя алоп, находим по (9):а,„ = 1,33а(----^--— )°-3 =4	a v с At= 1,33 0,68123,7 • 10~6 (9’8~°’4/0,77)/3
4 0,12 ■ 10“2257(23,7 •Ю-6)’ 4,2-50= 488 Вт/м2 °С.Здесь а = 0,12-10 м /ч - температуропроводность влажного воздуха при
100°С.Удельный приход пара на единицу поверхности вертикальных лопастей
q„on составит:=осю„ ■ At ■ Кт = 488 • 50 • 0,6 = 8784Вт/ м2 = 23,3кг /м2 чЗдесь Кт - коэффициент, зависящий от степени шероховатости конден¬
сатообразующей поверхности: при полированной гладкой поверхности
Кт= 1,0; при естественной поверхности Кт = 0,6.8.	Коэффициент теплоотдачи пленки, конденсирующейся на внутренней
поверхности барабана авф находим по (10):Л3 • рк г ,,абр6 = 0,149(	— / )"■” = 0,149)0 40,68 Г’ -960 (9,8——) -22570,7723,7 10-6 -50'72 10"
960= 178Вт/м2оС
Здесь р = 960 кг/м3 - плотность воды при 100°С;<У = 72 • Ю^1 кг/м - коэффициент поверхностного натяжения пленки
конденсата.Удельный приход пара на единицу внутренней поверхности барабана q6p5
составит:Чбpi =абрб А/-АГт = 178-50 0,6 = 5340Вт/л<2 =8,5кг/м2 ■ч.9.	Весовой приход конденсата ко всем конденсатообразующим поверх¬
ностям за 1 минуту определяем по (11):Q ~ gQ (F(iem ' Q&* ■*" F,6р6 ' Ябрб ■*"	_= —(5,76• 25,3 + 7,15 • 8,5 + 8,22 ■ 23,3) ■ (1 - —) = 3,01 п кг/мин.60	360Предположим, что теплотехническим расчетом установлено, что для на¬
грева 3,5 м3 бетона на 60°С с учетом сопутствующего нагрева корпуса утеп¬
ленного барабана автобетоносмесителя требуется 564000 кДж или 250 кг пара.
Если условием задачи установлена продолжительность разогрева 20 мин., то
минутное поступление пара должно составить 250/20 = 12,5 кг/мин. Такое по¬
ступление может быть обеспечено при часовой производительности парогене¬
ратора или источника пара Q не менее:б>^р>750	кг/часи при минимальном количестве оборотов барабана автобетоносмесителя nmta:ъ12’5ъ„ПтЫ -	- 4 06/МИН.Если бы условием задачи требовалось произвести разогрев за 10 мин., то
при минутном поступлении 250/10=25 кг/мин, минимальное количество оборо¬
тов составит:25Птт “ 3~QJ 06/МИН.Барабан смесителя должен вращаться в режиме побуждения с количест¬
вом оборотов более 4 мин'1 (при времени разогрева 20 мин) или 8 мин'1 (при
времени разогрева - 10 мин). При меньшей скорости и при заданной и посто¬
янной мощности источника пара количество поступившего конденсата не
обеспечит требуемой скорости подъема температуры бетона.Конденсирующаяся в процессе разогрева вода в количестве 250 литров
(71,4 л/м3) должна быть учтена при расчете количества воды затворения.269
БИБЛИОГРАФИЯ
БИБЛИОГРАФИЯ1.	Абрамов B.C., Амбарцумян С. А. Методы и технические средства те¬
пловой обработки бетона на основе применения электропроводных полиме¬
ров. - М.: 1998.2.	Амбарцумян С.А., Бадеян Г.В. Щиты греющих опалубок с перемен¬
ным сечением изоляционного слоя. / XXXV Научно-техническая конференция
профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов,
ЕрПИ, - 1988, - с. 30.3.	Амбарцумян С.А., Бадеян Г.В., Нуриджанян Ш.А. Анализ темпера¬
турных полей при контактном нагреве монолитных бетонных и железобетон¬
ных конструкций. / Известия академии наук Арм.ССР, - 1991, - № 4, с. 175-
178.4.	Амбарцумян С.А., Мартиросян А.С. Зависимость энергозатрат от ко¬
эффициента теплопередачи опалубки. / Международная конференция. Энер¬
госбережение и охрана воздушного бассейна в системах жизнеобеспечения.
ЕрАСИ, - 1992.5.	Арбеньев А.С. Бетонные и железобетонные работы. - Владимир, -
ВлГУ, - 1999, - 64 с.6.	Арбеньев А.С. Возникновение и развитие технологии бетонирования
с электроразогревом смеси. // Промышленный вестник № 6 и 7, - 1998, -
С. 21-25.7.	Арбеньев А.С. От электротермоса к синэргобетонированию. - Вла¬
димир: ВТУ, 1996.8.	Арбеньев А.С. Синергетика электроразогревательных устройств. //
Механизация строительства. - № 12, - 2000, - С. 11-12.9.	Арбеньев А.С. Создание и обработка синэнерготрона. // Строитель¬
ные материалы, оборудование, технологии XXI века. - № 10, - 2004.10.	Арбеньев А.С. Четыре принципа синэргобетонирования с электро¬
разогревом смеси. И Строительные материалы, оборудование, технологии XXI
века. - № 10, - 2001, - С. 34-35.11.	Афанасьев А.А. Технологическая надежность монолитного домо¬
строения. - ж. ПГС № 3, - 2001.12.	Афанасьев А.А., Минаков Ю.А. Оценка тепловых полей при уско¬
ренных методах твердения бетонов в монолитном домостроении. - 7-ой Поль¬
ско-российский семинар «Теоретические основы строительства», - Варшава, -
1998.13.	Афанасьев А.А., Минаков Ю.А. Термоактивная опалубка в моно¬
литном домостроении. - ж. Стройматериалы, оборудование и технологии XXI
века № 7 и 8, - 1999.14.	Баталов B.C. Теоретические основы вибротермической технологии
монолитного бетона. - Магнитогорск: МГМА, 1998.15.	Беккер JI.H., Трембицкий С.М. Ресурсосберегающие тепловые ме¬
тоды ускорения твердения бетона при монолитном строительстве в зимнее
время. - Спецжурнал «Энергосбережение», № 5, 2000.271
16.	Вегенер Р.В. Электроразогрев бетонных и железобетонных конст¬
рукций. - Госстройиздат, - 1953.17.	Витько С.Д., Толстых А.А., Козак Г.Д. Опыт бетонирования с при¬
менением термоактивных опалубочных щитов. / Повышение качества строи¬
тельства зданий и сооружений в зимних условиях. - М.: МДНТП им.
Ф.Э. Дзержинского, 1987, - С. 67-69.18.	Временные указания по периферийному электроразогреву бетона
(ВСН-60-70), - М.: Мосоргстрой, - 1972, - 86 с.19.	Временные указания по электроразогреву бетонной смеси
(ВСН-22-26). - М.: Мосоргстрой, 1967, - 14 с.20.	Ганин В.П. Электрическое сопротивление бетона в зависимости от
его состава. - ж. Бетон и железобетон № 10, - 1964.21.	Гендин В.Я. Электропрогрев в производстве сборных железобетон¬
ных изделий и блоков. - М.: Госстройиздат, - 1961.22.	Гендин В.Я., Мягков А.Д. Электропрогрев бетона с противомороз-
ными добавками / Рекомендации по производству бетонных работ в зимнее
время. - Новосибирск: Западно-Сибирское книжное изд-во, - 1979, - С. 42-44.23.	Головнев С.Г. Материалы и технологии, обеспечивающие эффек¬
тивность возведения зданий из монолитного бетона зимой. - Бетон и железо¬
бетон в третьем тысячелетии: Материалы второй международной научно-
практической конференции / Ростов-на-Дону, 2002.24.	Головнев С.Г. Оптимизация методов зимнего бетонирования. - Л.:
Стройиздат, 1983.25.	Головнев С.Г. Параметры технологии и качество зимнего бетониро¬
вания. - Изд-во : Известия вузов. Строительство, № 5-6, 1995.26.	Головнев С.Г., Алабугин А.Н., Юнусов Н.В. Раннее нагружение
уложенного в зимнее время бетона. - Бетон и железобетон, № 12, 1985.27.	Головиев С.Г., Барский И.Э., Новиков Ю.М. Прогрев бетона в сты¬
ках железобетонных конструкций ТЭФ с применением трубчатых нагревате¬
лей. - Изд-во: Энергетическое строительство, 1968, № 5.28.	Г оловнев С.Г., Вальт А.Б., Г ольденберг М.М. Способ расчета сред¬
ней температуры бетона при охлаждении конструкций. - Изд-во : Известия
вузов. Строительство и архитектура, № 10, 1986.29.	Головнев С.Г., Капранов В.В., Юнусов Н.В., Валеев А.Х. Зимнее бе¬
тонирование на Южном Урале. - Южио-Уральское книжное изд-во, Челя¬
бинск, 1974.30.	Г оловнев С.Г., Юнусов Н.В., Бланк Л.И. Экономическое обоснова¬
ние выбора способа зимнего бетонирования. - В кн.: Руководство по произ¬
водству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сиби¬
ри и Крайнего Севера,- М., 1982.31.	Данилов Н.И. Тепловая обработка сборного железобетона инфра¬
красными лучами. - Тр. РИЛЕМ, - Стройиздат, - 1968.32.	Заседателев И.Б., Мишин Г.В. Теплопроводность твердеющих рас¬
творов и бетонов. - ж. Бетон и железобетон № 10, - 1969.272
33.	Заседателев И.Б., Петров-Денисов В.Г. Тепло- и массоперенос в бе¬
тоне специальных промышленных сооружений. - М.: Стройиздат, -1973,-
168с.34.	Колчеданцев Л.М. Интенсифицированная технология бетонных ра¬
бот на основе термовиброобработки смесей. - С.-Петербург, - 2001.35.	Колчеданцев Л.М. Интенсифицированная технология бетонирова¬
ния среднемассивных конструкций // Электромонтажные и специальные рабо¬
ты в строительстве. - 1998. - № 4.36.	Красновский Б.М. Инженерно-физические основы методов зимнего
бетонирования. - М.: ГАСИС, - 2004, - 475 с.37.	Крылов Б.А. Возведение монолитных конструкций. - сб. «НИИЖБ
75 лет в строительстве», - М. - 2002.38.	Крылов Б.А. Эффективное ресурсосбережение. - М.: Знание, - 1989.39.	Крылов Б.А., Арбеньев А.С. Остывание бетона на морозе. // Бетон и
железобетон. - № 5, - 1993, - С. 22-24.40.	Крылов Б.А., Ли А.И. Механизм воздействия форсированного подъ¬
ема температуры на физико-механические процессы в бетоне при электрора¬
зогреве // Вопросы общей технологии и ускорения твердения бетонов. - М.:
Стройиздат, 1970.41.	Крылов Б.А., Ли А.И. Форсированный электроразогрев бетона. - М.:
Стройиздат, - 1975.42.	Лысов В.П. Полимерный провод в греющих полах и устройствах. -
НП ООО «Стринко». - Минск, 1999. - 124 с.43.	Лысов В.П. Формирование ресурсосберегающих организационных
решений возведения монолитных конструкций и сооружений из бетона. -
Учебное пособие. - Белорусский политехнический институт. - Минск, 1986. -
96 с.44.	Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. - М.: Гос-
стройизат, - 1974.45.	Проектирование технологии термообработки бетона с использова¬
нием методов контактного электрообогрева. - Учебно-методическое пособие
для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство»
(1-700201). Изд-во: Белорусский национальный технический университет.
(Под редакцией профессора Лысова В.П.), Минск, 2004. - 56 с.46.	Рекомендации по применению в зимних условиях бетонных смесей,
предварительно разогретых электрическим током. - НИИЖБ, М., Стройиздат,
1969.47.	Рекомендации по производству работ в зимних условиях с использо¬
ванием полимерного греющего провода. - (Лысов В.П., Гусева И.В., Минеев
Р.А.). Изд-во: Белорусская государственная политехническая академия. -
Минск, 1995. - 26 с.48.	Рекомендации по электрообогреву монолитного бетона и железобе¬
тона нагревательными проводами. - М.: ЦНИИОМТП, - 1989, - 68 с.273
49.	Руководство по омоноличиванию стыков каркасных зданий рамно-
безригельной конструкции при круглогодичном строительстве. - М., ОАО
ЦНИИС, 1997,- 115 с.50.	Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, в
районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера. - М.: Стройиздат,
1982,-313.51.	Руководство по электропрогреву бетонных и железобетонных кон¬
струкций и изделий. - М.: Стройиздат, - 1964, - 185 с.52.	Руководство по электротермообработке бетона. - М.: Стройиздат,
1974, - 225 с.53.	Руководство по зимнему бетонированию с применением метода тер¬
моса. - М.: Стройиздат, 1975, - 192 с.54.	Руководство по конструкциям опалубки и производству опалубоч¬
ных работ. - М.: Стройиздат, - 1983, - 501 с.55.	Руководство по применению опалубки для железобетонных конст¬
рукций. Скользящая и объемно-переставная опалубка. - М.: Стройиздат, 1974,-	вып. 2, - 80 с.56.	Сагайдак А.И. Организация контроля качества железобетонных
конструкций. - Железобетон в XXI веке. Состояние и перспективы развития
бетонов и железобетона в России. / НИИЖБ, - М.: Готика, - 2001.57.	Сагайдак А.И., Несвижский Э.Г. Основные направления примене¬
ния акустодиагностики для контроля качества бетона в конструкциях и со¬
оружениях. // Материалы ХХ1П Международной конференции в области бе¬
тона и железобетона, - М.: Стройиздат, - 1991, - С. 315-316.58.	Совалов И.Г., Топчий В.Д., Поспелов М.Б. Инвентарная опалубка
для зимнего бетонирования. / Совершенствование методов бетонирования мо¬
нолитных конструкций зданий и сооружений, в т.ч. в зимних условиях. - Крас¬
ноярск: Стройиздат, - 1971, - сб. 2, вып. 1, - С. 151-159.59.	Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А. и др. Руководство по омоноличи¬
ванию стыков каркасных зданий рамно-безригельной конструкции при круг¬
логодичном строительстве. - М.: ОАО ЦНИИС, - 1997, - 115 с.60.	Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Куракин П.П. Опыт зимнего бето¬
нирования плит проезжей части сталежелезобетонных пролетных строений. //
Технология и качество возводимых конструкций из монолитного бетона. На¬
учные труды ОАО ЦНИИС. Вып. 217, стр. 172-179, - М.: ОАО ЦНИИС, -
2003.61.	Строительные нормы и правила. СНиП П1.15-76. Бетонные и желе¬
зобетонные конструкции монолитные. Правила производства и приемки ра¬
бот. - М.: Стройиздат, - 1977, - 127 с.62.	Строительные нормы и правила. СНиП 52-01-2003. Бетонные и же¬
лезобетонные конструкции: основные положения. - М.: Стройиздат, - 2004.63.	Топчий В.Д. Бетонирование в термоактивной опалубке. - М., Строй¬
издат, 1977.64.	Трембицкий С.М. Графоаналитический метод оценки электрических
параметров индукционных установок для термообработки бетона. - Научно¬274
технический реферативный сборник «Электротехническая промышленность,
электротермия» № 1 (251), - М., - 1984.65.	Трембицкий С.М. Методы и технические решения энергосберегаю¬
щей технологии изготовления железобетонных изделий и конструкций. - М.:
Бетон и железобетон № 6, - 2004.66.	Трембицкий С.М. Энерго- и ресурсосбережение в заводской и
строительной технологии изготовления железобетонных изделий и конструк¬
ций. - М.: ОАО «Издательство «Стройиздат», - 2004.67.	Шифрин С.А. Практика применения греющего провода в техноло¬
гии возведения транспортных сооружений // Технологии и качество возводи¬
мых конструкций из монолитного бетона. Научные труды ОАО ЦНИИС, Вып.
217. стр. 216-221. - М., ОАО ЦНИИС, - 2003.68.	International Symposium «Proceedings Cold regions Engineering». -
Harbin, - China, - 1996, - 328 p.69.	Krylov Boris A. Cold Weather Concreting. - USA, - CRC Press LLC, -
1998,-227 p.70.	Krylov B.A. and Zvezdov A.I. Temperature Influence on Concrete Struc¬
tures and Its Hardenings. / International Symposium in Japan E&FN Spook. - 1995,-	Wolum Two, - 917-925 p.71.	RILEM 67, Recommendation for concreting in cold Weather, - Finland, -
ESPOO, - 1988.275