НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ГОССТРОЯ СССР (НИИЖБ)

РУКОВОДСТВО

ПО ЭЛЕКТРОТЕРМООБРАБОТКЕ БЕТОНА

МОСКВА 1974

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ГОССТРОЯ СССР (НИИЖБ)

РУКОВОДСТВО

ПО ЭЛЕКТРОТЕРМООБРАБОТКЕ БЕТОНА

МОСКВА

СТРОЙИЗДАТ

1974

к с g Метод электро-термообработки бетона Краткая характеристика и рациональная область применения Ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 бетона, кВт-ч Примечание 3 Электрообо грев: а) с помощью высокотемпературных нагревателей инфракрасного излучения Обогрев бетона осуществляется по периферийным зонам изделия или конструкции путем подачи тепла непосредственно на бетон или опалубку. Применяется при возведении монолитных конструкций и изготовлении сборных изделий различной конфигурации и армированных по любой схеме, а также при сушке изделий из теплоизоляционного бетона и штукатурки 120—200 Обогрев осуществляется с обязательной защитой неопалубленных поверхностей от потерь влаги. Температура на обогреваемой поверхности не должна превышать. 80— 90°С. В качестве нагревателей используются лампы, трубчатые, спиральные, проволочные и другие нагреватели—с температурой на поверхности нагревателя выше 250°С б) с помощью низкотемпературных электронагревателей Обогрев сборных изделий и монолитных конструкций с помощью вмонтированных жестких электронагревателей в опалубку или гибких — в греющие маты и одеяла. Применяются практически для всех видов изделий и конструкций 100—160 Обогрев осуществляется по мягким режимам. Опалубка или маты с вмонтированными электронагревате -лями должны иметь теплоизоляцию с наружной стороны для предупреждения больших теп-лопотерь в окружающую среду. В качестве нагревателей используются: а) трубчатые — ТЭНы, трубчато-стержневые, уголковостержневые, коаксиальные и др.,

12

’ с в Метод электро-термообработки бетона Краткая характеристика и рациональная область применения Ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 бетона, кВт-ч Примечание б)    плоские — сетчатые, пластинчатые и др. в)    струнные — стальная или нихромовая проволока и др. Эти нагреватели имеют температуру на поверхности ниже 250°С в) обогрев в камерах с излучающими поверхностями Обогрев сборных железобетонных изделий в камерах, оборудованных индукторами. Применяется преимущественно при изготовлении плит перекрытий и покрытий, панелей стен 100—180 Конструкция камеры и индуктора такова, что при загрузке ее изделиями подвод тепла к изделиям осуществляется со всех сторон 4 Электроразо грев: а) предварительный электроразогрев бетонной смеси Бетонная смесь быстро разогревается вне формы, укладывается и уплотняется в горячем состоянии. Применяется при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций с Мп< <12 и при изготовлении изделий в заводских условиях 50—90 Для конструкций с Мп—6 требуемая прочность достигается путем термосного выдерживания. Для конструкций с Л4П=6* • • • • • 12 необходим дополнительный прогрев или обогрев бетона (что увеличит расход электроэнергии) б) бетона в форме с повторным уплотнением Бетонная смесь в холодном состоянии укладывается и уплотняется в форме, а затем быстро разогревается и повторно 50 -70 То же

13

Продолжение табл. I

К с 2 Метод электротермообработки бетона Краткая характеристика и рациональная область применения Ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 бетона, кВт«ч Примечание в) смеси в процессе виброформования уплотняется. При изготовлении сборных и возведении монолитных бетонных и мало-армированных железобетонных конструкций. При изготовлении тонкостенных слабоармированных конструкций и линейных элементов с одиночной арматурой 50—60 Отформованные изделия целесообразно сразу же помещать в среду с повышенной температурой

1.6.    Требуемое качество и долговечность бетона в конструкциях, подвергаемых электротермообработке, в значительной степени обусловливается предотвращением больших влагопотерь, которые могут иметь место при неправильно выбранных режимах прогрева и отсутствии пароизоляционных покрытий на неопалубленных поверхностях.

1.7.    Электротермообработку бетона необходимо осуществлять таким образом, чтобы исключить или максимально снизить возможность развития в нем деструктивных процессов и обеспечить формирование благоприятного термонапряженного состояния конструкций и изделий.

1.8.    Электротермообработка требует от инженерно-технического персонала знания электрофизических и теплофизических процессов, протекающих в бетоне, и высокой культуры обслуживания. Только в этом случае она может быть эффективна и экономична по сравнению с другими методами.

Обслуживающий персонал должен быть обучен и соответствующим образом инструктирован по вопросам соблюдения правил техники безопасности при работе с электрическим током.

1.9.    Производство работ по электротермообработке бетона должно осуществляться в соответствии с разра-

14

ботанным проектом, в котором содержатся: указания по установке электродов или электронагревательных элементов и по выбору необходимого электрооборудования; схемы подводки электропитания, подключения электродов или электронагревателей и установки контрольноизмерительной аппаратуры, данные по электрическим параметрам прогрева, режимам выдерживания и остывания конструкций, характеру паро- и теплоизоляции.

2. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ БЕТОНА, ПОДВЕРГАЕМОГО ЭЛЕКТРОТЕРМООБРАБОТКЕ

2.1.    Основное требование, которым следует руководствоваться при выборе вяжущих для бетонов, подвергаемых электротермообработке, является получение бетонов возможно более высокой относительной прочности при малой продолжительности прогрева. В качестве таковых могут быть: портландцемент, быстротвердеющий портландцемент и шлакопортландцемент, отвечающие требованиям СНиП I-B.2-69, ГОСТ 10178-62 и соответствующих технических условий.

2.2.    Портландцементы рекомендуется применять али-товые с содержанием трехкальциевого алюмината (СзА) не более 10%. Допускается применение портланд-цементов с более высоким содержанием С₃А, но только после обязательной проверки оптимальных режимов прогрева в лабораторных условиях.

2.3.    Быстротвердеющие (БТЦ) и особобыстротверде-ющие (ОБТЦ) портландцементы рекомендуется применять в бетонах, подвергаемых электротермообработке, и в первую очередь укладываемых в зимнее время в монолитные железобетонные конструкции.

2.4.    Пуццолановые портландцементы следует использовать только в тех случаях, когда это диктуется условиями службы конструкции или агрессивностью среды.

2.5.    Пластифицированные, гидрофобные и сульфатостойкие портландцементы допускается применять в бетонах, подвергаемых электротермообработке, после предварительной проверки нарастания их прочности при принятых режимах прогрева. Максимальная температура прогрева бетонов на пластифицированных и гидрофобных цементах, а также с добавками пластификаторов, вводимыми при приготовлении смеси, должна устанавли-

15

ваться опытным путем построечной или заводской лабораторией.

2.6.    Для бетонов, подвергаемых предварительному электроразогреву или форсированному электроразогреву в форме с повторным уплотнением бетонной смеси, рекомендуется применять цементы с содержанием QA не более 6 %. При этом независимо от содержания СзА в цементе следует обязательно производить предварительную лабораторную проверку потери подвижности бетонных смесей при достижении заданной температуры разогрева.

2.7.    Допускаемые температуры прогрева бетонов в конструкциях определяются их массивностью и видом применяемого цемента. Выбор температуры прогрева должен осуществляться в соответствии с требованиями СНиП III-B.1-70 п. 5.26 (табл. 13) и настоящего Руководства.

2.8.    Для сокращения продолжительности прогрева, улучшения электропроводности бетонных смесей и получения повышенной прочности, приобретаемой бетоном сразу после прогрева, рекомендуется применение химических добавок: хлористого кальция (ГОСТ 450-70), хлористого натрия (ГОСТ 13830-68 и 4233—66), нитрита натрия (ГОСТ 6194-69), хлорного железа (ГОСТ 11159—65).

2.9.    Величина добавки хлористых солей для неарми-рованных конструкций не должна превышать 3% веса цемента. Для армированных железобетонных конструкций добавка хлористых солей при электротермообработке допускается не более 2% при соблюдении следующих условий: конструкции в период эксплуатации должны находиться в условиях нормальной влажности, толщина защитного слоя арматуры должна быть не менее 15 мм, несущая арматура должна располагаться в плотном бетоне.

2.10.    Величина добавок нитрита натрия независимо от армирования и назначения арматуры не должна превышать 3% веса цемента.

2.11.    В бетоны, подвергаемые электротермообработке, допускается введение других видов добавок (воздухововлекающих, пластифицирующих) в количествах, разрешаемых действующими инструктивными документами, если они обеспечивают требуемую прочность прогретого бетона.

16

2.12.    Крупный и мелкий заполнители, применяемые в бетонах, подвергаемых электротермообработке, должны удовлетворять требованиям СНиП I-B.1-62, ГОСТ 8736-67, 9759—71, 10268—70, 9758—69 и соответствующих технических условий.

2.13.    Расчет и подбор составов бетонных смесей, подвергаемых электротермообработке, осуществляется проверенными на практике способами, обеспечивающими получение заданной прочности в требуемые сроки при наименьшем расходе вяжущего.

2.14.    Основные положения технологии бетона, твердеющего в нормальных условиях, остаются в силе для бетонов, подвергаемых электротермообработке, а некоторые особенности, связанные с электропрогревом или обогревом, оговорены в соответствующих разделах настоящего Руководства.

3. РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОТЕРМООБРАБОТКИ И ТРЕБУЕМАЯ МОЩНОСТЬ

3.1.    Электротермообработка бетона более эффективна до достижения им прочности 50—70% от /?2в- При этом для получения сразу после прогрева 70% прочности рекомендуются следующие мероприятия: применять бетонные смеси с В/Ц до 0,5; приготавливать бетон на высокоактивных или быстротвердеющих цементах; вводить в бетонную смесь добавки—ускорители твердения.

Для получения сразу после прогрева 100% прочности бетона обычно требуется увеличить расход цемента или удлинить изотермический прогрев (например, для бетонов на шлакопортландцементе).

3.2.    Режим электротермообработки выбирается с учетом обеспечения требуемой прочности бетона в зависимости от вида и активности цемента, состава бетона, типа прогреваемой конструкции и других факторов.

При -одинаковой температуре изотермического прогрева длительность прогрева бетона на шлакопортландцементе должна быть увеличена по сравнению с длительностью прогрева бетона на портландцементе. Поэтому для сокращения общего срока прогрева бетона на шлакопортландцементе рекомендуется повышать температуру его изотермического прогрева до 90—95°С.

3.3.    Для снижения расхода электроэнергии необходимо стремиться к получению требуемой прочности бетона

17

в наиболее короткие сроки прогрева. С этой целью следует применять максимально допустимые температуры, сокращать длительность активного прогрева за счет учета нарастания прочности бетона при остывании, использовать быстротвердеющие цементы, а также применять в комплексе другие способы ускорения твердения бетона.

3.4. В зависимости от ряда факторов и применяемых способов электротермообработки прогрев может производиться по различным режимам:

а)    подъем температуры и изотермическое выдерживание. Требуемая прочность бетона при таком режиме должна быть достигнута к моменту окончания изотермического прогрева, а прирост прочности за время остывания не учитывается. Этот режим рекомендуется применять при электропрогреве конструкций с модулем поверхности (М_п)¹ 12 и выше;

б)    подъем температуры, изотермический прогрев и остывание. При таком режиме необходимую прочность бетон приобретает к концу остывания. Этот режим целесообразно применять для электропрогрева конструкций с ЛГ_п=8—11;

в)    подъем температуры и остывание. В данном случае заданная прочность обеспечивается к концу остывания. Этот режим рекомендуется применять для конструкций с М_п=3”¹7;

г)    ступенчатый режим, когда нагрев производится сначала, например, до 50°С и поддерживается на этом уровне в течение 1—3 ч, а затем может быть произведен более быстрый подъем температуры до максимально допустимой для данной конструкции и выдерживание при ней до приобретения бетоном требуемой прочности. Этот режим рекомендуется применять при прогреве монолитных конструкций с М_п=8' ■ • 15 и сборных предварительно-напряженных конструкций;

д)    изотермический прогрев и остывание. При этом режиме необходимую прочность бетон приобретает к концу остывания. Указанный режим применяется при возведении монолитных конструкций сМ_п=2-¹-7 и сборных конструкций (независимо от М_п), выдерживаемых в пакетах, термоформах или камерах с использованием предварительно разогретых электрическим током

бетонных смесей, а также при форсированном разогреве уложенного в форму или опалубку бетона с повторным уплотнением его в горячем состоянии;

е)    саморегулирующийся режим, при котором напряжение в цепи остается постоянным на протяжении всего цикла термообработки, т. е. прогрев осуществляется на одной ступени напряжения трансформатора. Этот режим рекомендуется применять при прогреве конструкций с М_а более 8;

ж)    импульсный режим, осуществляемый периодическим включением — отключением напряжения, подаваемого на электроды или нагревательные элементы.

3.5.    По саморегулирующемуся режиму изменение температуры в теле конструкции или изделия соответствует по своему характеру изменению электропроводности бетона в процессе его твердения. Характерным для этого режима является то, что каждой скорости подъема температуры бетона конкретной конструкции соответствует определенная и свойственная только данной скорости нагрева максимальная температура.

3.6.    При прогреве по импульсному режиму тепловая энергия подается не постоянно, а отдельными импульсами, чередующимися с паузами. В период пауз вследствие теплопроводности бетона происходит 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 разогрева, температуры изотермического прогрева, модуля поверхности конструкции, подводимого напряжения и т. п. и должна устанавливаться опытным путем.

3.7.    Саморегулирующийся и импульсный режимы прогрева рекомендуется применять при отсутствии на заводе или стройке специальных трансформаторов необходимой мощности с плавным или ступенчатым регулированием напряжения.

3.8.    Положительное влияние на качество бетона, подвергаемого электротермообработке, оказывает предварительное выдерживание его до начала прогрева в течение

19

2—6 ч при нормальной или низкой положительной температуре до +5°С.

При скоростях нагрева до 8°С/ч предварительное выдерживание бетона можно не осуществлять.

С увеличением скорости подъема температуры вследствие различия коэффициента линейного и объемного расширения отдельных компонентов бетона значительно возрастают общие деформации (особенно расширения) материала, свидетельствующие о возникновении в нем структурных нарушений и ухудшении его свойств.

Чтобы избежать появления дефектов в структуре, рекомендуется осуществлять нагрев бетона с замедленным или ступенчатым подъемом температуры.

3.9.    В монолитных конструкциях при равномерном нагреве бетона скорость подъема температуры не должна превышать:

15° С/ч для каркасных и тонкостенных конструкций с М_п=10- • • 12 и более, а также конструкций, возводимых в скользящей опалубке;

10° С/ч для конструкций с М_п=6 • • • 9;

8° С/ч для конструкций с М_а=3- • -5.

3.10.    При ступенчатом режиме нагрева начальная скорость подъема температуры не должна превышать 20°С/ч, а последующая — не более 30°С/ч.

3.11.    При производстве сборных бетонных и железобетонных изделий скорость равномерного нагрева при всех методах электротермообработки, за исключением форсированного электроразогрева, должна назначаться в соответствии с данными табл. 2.

Таблица 2

Максимально допустимые скорости разогрева сборных изделий в открытых формах

Тип изделий Скорость подъема температуры, °С/ч Неармированные блоки для фундаментов и стен............ 20 Армированные блоки для фундаментов и стен, колонны, сваи и балки прямоугольного сечения ........... 15 Массивные сборные фундаменты сложного очертания ........... 15 Колонны и балки таврового и двутаврового сечения ............ 10 Плоские плиты .......... 10

ПРЕДИСЛОВИЕ

В связи с непрерывным увеличением объема строительства, особенно на севере и востоке страны, где зимний период длится 6 и более месяцев, а температура достигает от —40 до —50°С, серьезным и важным вопросом является предохранение бетона от замерзания и обеспечение надлежащих условий для его твердения. Одним из основных путей решения этого вопроса является ускорение твердения бетона. Среди многочисленных методов интенсификации твердения наиболее эффективным и экономичным в данных условиях следует признать тепловую обработку с помощью электрического тока.

Поэтому естественно, что электротермообработка в основном применяется при возведении монолитных конструкций в зимних условиях.

В то же время прогрев бетона электрическим током все шире применяется также на заводах и полигонах при изготовлении сборных железобетонных конструкций и изделий вследствие некоторых преимуществ его по сравнению с другими методами тепловой обработки, а также благодаря появлению и разработке ряда новых его разновидностей.

Потребность в ускорении темпов строительства ставит вопрос о необходимости использования электротермообработки при возведении монолитных конструкций и в летних условиях.

Наличие различных способов электротермообработки бетона позволяет в каждом конкретном случае (для различных конструкций и условий их изготовления) выбирать наиболее эффективный и экономичный из них.

Более широкому использованию электрического тока для тепловой обработки бетона способствует также строительство новых электростанций в различных районах страны и снижение стоимости электроэнергии.

Проведенные в НИИЖБ работы по изучению характера формирования электрического и температурного полей в конструкциях при электротермообработке, по изысканию оптимальных режимов разогрева и последующего выдерживания тяжелых и легких бетонов, по исследованию массообмена, удельного электрического сопротивления и деформаций свежеуложенного бетона в процессе его твердения позволили разработать и предложить ряд режимов и способов электротермообработки, обеспечивающих сокращение длительности прогрева при

3

условии получения высококачественных конструкций и изделий, а также научно обосновать эффективность применения предварительно разогретых электрическим током бетонных смесей, в том числе с повторным вибрированием разогретых смесей в формах и др.

Для удобства пользования Руководством буквенные обозначения основных формул приведены отдельно.

В основу Руководства положены результаты исследований, выполненных в НИИ бетона и железобетона Госстроя СССР, ВНИИ по строительству магистральных трубопроводов, МИСИ им В. В. Куйбышева, ВНИПИ Теплопроект, ЦНИИЭП жилища и других организациях, ранее выпущенные инструктивные материалы, а также опыт применения электротер-мообработки на стройках и заводах сборного железобетона страны.

Руководство разработано НИИЖБ Госстроя СССР (доктора техн. наук, профессора С. А. Миронов, Б. А. Крылов, кандидаты техн. наук В. Д. Копылов, Н. Г. Матков, А. А. Бабаев, А. И. Пижов, инженеры Р. А. Лукичев, В. П. Маслов), МИСИ им. В. В. Куйбышева (кандидаты техн. наук Н. Н. Данилов, Б. М. Крас-новский, В. С. Абрамов), ИТМО (канд. техн. наук А. И. Ли), ВНИИСТ (канд. техн. наук В. Я. Гендин), ЦНИИЭП жилища (кандидаты техн. наук Д. С. Миха-новский, Ю. П. Клюшник, инженеры П. И. Шварцман, И. Б. Вайнштейн), ВНИПИ Теплопроектом (кандидаты техн. наук И. Б. Заседателев, Г. В. Мишин, инженеры Е. И. Богачев, И. В. Дудников), Московским архитектурным институтом (инж. Т. С. Шубина), ЦНИИОМТП (инж. А. И. Творогов), Южгипрониисельстроем (канд. техн. наук В. П. Ганин), НИСИ им. В. В. Куйбышева (канд. техн. наук А. С. Арбеньев), Белорусским политехническим институтом (доктор техн. наук М. Т. Солдат-кин), НИИМосстроем (канд. техн. наук Я. Р. Бессер), Кузнецкметаллургстроем (канд. техн. наук В. П. Лысов).

Общая редакция Руководства осуществлена докторами техн. наук, профессорами С. А. Мироновым, Б. А. Крыловым, инж. Р. А. Лукичевым, кандидатами техн. наук В. Я. Гендиным, В. Д. Копыловым.

Все замечания и предложения по содержанию настоящего Руководства просьба направлять в НИИЖБ Госстроя СССР по адресу: Москва, 109389, 2-я Институтская, д. 6,    Дирекция    НИИЖБ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

о — величина потерь напряжения арматуры, кгс/см²;

/ь Ну Н и ?₄— температура соответственно разогрева или изотермического прогрева бетона, упоров натяжения арматуры, начальная бетона перед прогревом, наружного воздуха, °С;

h — рабочая температура нагревателя, °С;

То — продолжительность предварительной выдержки, ч;

т_ь т₂— продолжительность соответственно подъема температуры от /₃ до и изотермического прогрева при *ьч;

тз, т₄ — продолжительность соответственно импульса и паузы при импульсном способе прогрева, ч;

т₆ — максимально допустимое время разогрева по условию получения требуемой подвижности горячей смеси, ч;

т_б — продолжительность вспомогательных операций от момента окончания разогрева одной порции смеси до начала разогрева следующей, ч;

т₇ — продолжительность работы смены, ч;

Р — удельная электрическая мощность, необходимая для прогрева 1 м³ бетона, кВт/м³;

Р\ — мощность электрическая, необходимая для разогрева бетона, кВт/м³;

Р₂ — мощность электрическая, необходимая для нагрева формы или опалубки, кВт/м³;

Рз — мощность электрическая, расходуемая на восполнение теплопотерь в окружающую среду в процессе прогрева бетона, кВт/м³;

Р₄ — мощность электрическая, эквивалентная экзотермическому теплу, кВт/м³;

Рэ, Ре — мощность активных потерь в стальном нагревателе, соответственно, при переменном и постоянном токе, кВт;

АР — удельная активная мощность индуктора, Вт/см²;

Рае — активная электрическая мощность индуктора, кВт;

Ро—полная электрическая мощность индукционной системы, кВА;

Q_K — мощность конденсаторной батареи, кВАр;

W₀ — удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/см²;

W₇ — мощность инфракрасной установки, Вт/м²;

V, —требуемая мощность инфракрасной установки, Вт;

ро — удельное электрическое сопротивление материала нагревателя при 0°С, Ом*мм²/м; рь Рг, Рз — удельное электрическое сопротивление бетона или бетонной смеси, соответственно, начальное, минимальное и расчетное, Ом*м;

ре — удельное электрическое сопротивление металла, Ом*см;

Рн — удельное поверхностное электрическое сопротивление металла, Ом;

Ро — электрическое сопротивление материала нагревателя при (гС, Ом;

R — электрическое сопротивление бетона (бетонной смеси), проводника нагревателя, индуктора, Ом;

*o, r₀, ©L₀— приведенное сопротивление индукционной системы со* ответственно полное, активное и реактивное, Ом;

U, U\ — напряжение в сети соответственно при обычном и импульсном прогреве, В; i — сила тока, А; f — частота тока, Гц;

As — глубина проникновения тока в металл, см;

Н — напряженность магнитного поля, А/см;

— относительная магнитная проницаемость металла; р₂—коэффициент насыщения сечения конструкции металлом;

864 — электрический эквивалент тепла, ккал/кВт*ч;

Fa, Qa — функции, зависящие от относительной толщины металла;

5 — площадь сечения электрода при электропрогреве, м²“ S_a — активная поверхность металла, с которой выделяется' индукционное тепло, см²;

Si — площадь сечения индуктора, см²;

Fq — площадь зазора между индуктором на магнитопроводе и нагреваемым изделием, см²;

F_n — площадь поверхностей, воспринимающих инфракрасное излучение, м²;

Fon, Fот — площадь, соответственно, опалубленной и открытой поверхностей конструкции, м²; q — площадь поперечного сечения проводника нагревателя, мм²;

qo — площадь поперечного сечения нагревателя, занимаемая слоем, равным Д₂ при переменном токе, мм²;

Ai — толщина стального листа, см;

Аз — глубина проникновения магнитного поля, в проводнике, мм;

61,62— толщина соответственно опалубки и утеплителя, м;

В — толщина (ширина) прогреваемого (обогреваемого) изделия, м;

т — коэффициент формы индуктора; в — степень черноты поверхностей;

L — длина прогреваемого (обогреваемого) изделия, м;

I — расстояние между одноименными электродами, м;

1\ — длина электрода, м; h — длина ( свободная) нагревателя, м; а — ширина плоских электродов, м; а\ — шаг нагревателя, м;

b — расстояние между разнофазными электродами, м; а — коэффициент при электропрогреве, равный ³/₂ при трехфазном и 2 при однофазном токе; d_u d₂, d₂— диаметр соответственно электродного стержня, струны, и рабочей арматуры, м;

£>i, D₂— диаметр соответственно окружности пучка и эквивалентный расчетный диаметр пучка струн, м; п — количество струнных электродов в пучке, шт.; гц— количество участков бетона при групповом импульсном прогреве, шт.;

N — число витков индукционной обмотки (индуктора), шт.;

6

Си ^с2, Сз, С\ — удельная теплоемкость соответственно бетона, деревянной опалубки, стальной арматуры или стальной опалубки, материала утеплителя, ккал/кг-град;

Уь Y2* Уз* Y4 — объемный вес соответственно массы бетона, древесины (сосны), стали и материала утеплителя, кг/м³;

V_{ — объем одновременно прогреваемого бетона, м³;

V_y — скорость перемещения инфракрасной установки относительно бетона, м/ч;

Vo — скорость подъема опалубки, м/ч;

ft_K — высота конструкции или индуктора, см;

ftp— высота зоны разогрева бетона инфракрасной установкой, м;

ft_H3 — высота зоны зотермического прогрева бетона инфракрасной установкой, м;

ft_y — высота инфракрасной установки, м;

h_a — высота подвижных строительных лесов, м;

М_п — модуль открытой поверхности конструкции, м^-1;

Я —периметр поперечного сечения проводника, по которому электромагнитная волна проникает в проводник, мм;

П\ — производительность оборудования за период формования изделий, м³/ч;

Я₂ — сменная производительность, м^а/смена;

Я₃ — мощность потока бетонной смеси при формовании без учета пауз между двумя последовательными операциями, м³/ч;

П{ — периметр сечения конструкции или индуктора, см;

Я_а — периметр сечения металла, с поверхности которого происходит выделение тепла, см;

Ц — расход цемента, кг/м^а;

Эи Э₂ — удельное тепловыделение цемента соответственно в период подъема температуры и изотермического прогрева, ккал/кг.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    В Руководстве рассматриваются вопросы прогрева бетонной смеси, бетонных и железобетонных конструкций и изделий.

Электротермообработка бетона объединяет группу методов, основанных 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.

1.2.    Электротермообработка бетона применяется с целью ускорения его твердения и быстрого достижения конструкциями и изделиями заданной прочности. В зимних условиях при возведении монолитных конструкций методы электротермообработки предотвращают преждевременное замерзание бетона и при этом обеспечивают его интенсивное твердение при любой отрицательной температуре наружного воздуха.

При летнем бетонировании в районах с сухим и жарким климатом электротермообработка позволяет сократить время ухода за бетоном и исключить преждевременное его обезвоживание, которое имеет место при изготовлении конструкций без термообработки.

Применение методов электротермообработки бетона при изготовлении изделий в заводских условиях и на полигонах дает возможность сократить время выдерживания их в формах и снизить стоимость прогрева, значительно повысить культуру производства и улучшить санитарно-гигиенические условия труда, дает возможность автоматизировать производственные процессы.

Разнообразие методов электротермообработки позволяет в каждом конкретном случае (в зависимости от вида конструкции, ее размеров, конфигурации, характера армирования и т. д.) выбирать наиболее эффективный из них.

Применение электротермообработки для изделий из газобетона и легкого бетона уменьшает влажность изделий, улучшает их теплофизические характеристики и снижает усадочные деформации.

1.3.    Методы электротермообработки бетонных и железобетонных конструкций можно классифицировать на

8

три группы: 1) электродный прогрев (собственно электропрогрев); 2) обогрев различными электронагревательными устройствами; 3) нагрев в электромагнитном поле.

Электродный прогрев бетона осуществляется непосредственно в конструкции или до его укладки в опалубку (предварительный электроразогрев) и относится к наиболее эффективным и экономичным видам электротермообработки.

При этом методе представляется возможным поднимать температуру материала до требуемого уровня за любой промежуток времени — от нескольких минут до нескольких часов.

Электрообогрев с помощью электронагревательных устройств осуществляется путем подачи тепла к поверхности бетона от источников превращения электрической энергии в тепловую — нагревателей инфракрасного излучения или низкотемпературных нагревателей (сетчатых, коаксиальных, ТЭНов и др). Во внутренние слои конструкции тепло передается путем теплопроводности.

Прогрев бетона в электромагнитном поле осуществляется путем передачи тепла от разогревающихся вихревыми токами стальных элементов 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 теплопроводности.

Основные методы электротермообработки бетона и области их применения приведены в табл. 1.

1.4.    Интенсификация твердения бетона при применении методов электротермообработки является следствием активизации химических и физико-химических процессов при повышении температуры.

В этом случае образующиеся при твердении бетона фазовый состав новообразований и структура при обеспечении соответствующих температурно-влажностных условий идентичны таковым у пропаренных и твердеющих в нормальных условиях бетонов.

1.5.    Электротермообработка обеспечивает получение бетонов с заданными физико-механическими свойствами (прочностью на сжатие и растяжение при изгибе, морозостойкостью, сцеплением с арматурой и др.), существенно не отличающимися от свойств бетона* твердеющего в нормальных условиях.

1

Модулем поверхности называется отношение площади поверх¹ ности конструкции (м²) к ее объему (м³).

18