Анализ методов зимнего бетонирования. Метод Термоса. Основная характеристика и сущность метода. Принципиальная схема на выдерживание бетона

2 Анализ методов зимнего бетонирования

2.1 Метод Термоса

2.1.1 Основная характеристика и сущность метода

Способ термоса основан на принципе использования тепла, введенного в бетон до его укладки в утепленную опалубку, и тепла, выделяемого цементом в процессе твердения бетона (рисунок 2.1). Этот метод является наиболее простым и, как правило, экономичным способом выдерживания бетона в зимний период. Общий запас тепла в бетоне должен соответствовать его потерям при остывании конструкции (при соответствующем утеплении) до набора бетоном заданной критической прочности [46].

1 – бетон; 2 – опалубка; 3 – утеплитель; 4 – паро-влагопроницаемый слой; 5 – утеплитель для неопалубленной поверхности

Рисунок 2.1 – Принципиальная схема на выдерживание бетона

конструкции методом термоса

Таким образом, в бетоне должно соблюдаться термодинамическое равновесие согласно которому , но так как такое равновесие невозможно из-за малого восполнения теряемого тепла за счет экзотермии цемента, то основной задачей является подобрать утеплитель, чтобы впоследствии бетон набрал необходимое значение прочности в заданное время. На рисунке 2.2 представлена схема нарастания прочности бетона со временем при изменении температуры вплоть до набора бетоном критической прочности [46].

Температурный режим и прочность бетона в конструкции определяются по контрольной точке, расположенной на глубине 50 мм в центре охлаждаемой конструкции.

Рисунок 2.2 – График нарастания прочности бетона в зависимости

от времени остывания при данной начальной температуре

Возможность применения термосного выдерживания бетона определяется рядом следующих параметров [30]:

- Массивность конструкции (Модуль поверхности);

- Температура наружного воздуха и скорость ветра;

- Начальная температура бетона;

- Температура уложенного в опалубку бетона;

- Активность и тепловыделение цемента, зависящие от вида и марки цемента;

- Продолжительность остывания бетона;

- Класс бетона;

- Коэффициент теплопередачи опалубки, на который влияет конструкция опалубки и материалы для неё, включая утеплитель.

Сочетание этих факторов устанавливает область применения способа термоса, за пределами которой невозможно обеспечить заданную проектом прочность бетона к моменту его распалубки или замерзания. Целесообразность применения способа термоса устанавливается теплотехническим и технико-экономическим расчетом.

Выдерживание бетона способом термоса наиболее целесообразно производить при бетонировании массивных конструкций с М_П до 8, а так же в тех случаях, когда к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости, так как применение этого метода позволяет получать наиболее благоприятно термонапряженное состояние бетона в конструкциях.

Способ термоса рекомендуется использовать как элемент комбинированных способов зимнего бетонирования, например предварительным электроразогревом бетонной смеси перед укладкой её в опалубку с применением химических добавок (ускорителей твердения и противоморозных). Комбинированные способы с использованием термоса в этом случае могут применяться для выдерживания бетона в конструкциях с М_П 12. Областью наиболее экономичного применения метода «термоса» в соответствии с указаниями СНиП 3.03.01-87 являются: массивные монолитные фундаменты, блоки, плиты, стены, колонны, рамные конструкциис разными значениями модуля поверхности (М_П), а также температурных режимов подогрева и выдерживания бетонной смеси [14].

Рациональные способы применения метода «Термоса» с его комбинациями указаны в таблице 2.1.

Существует три вида термоса:

- обычный «термос»;

- метод «горячего термоса»;

- термос с ускорителями твердения.

Обычный «термос» используется при укладке бетонной смеси в опалубку с начальной температурой (t_б.н) 15-35 °С. Основан на использовании тепла, вводимого в бетон путем прогрева материалов или бетонной смеси до ее укладки в опалубку, и экзотермического тепла, выделяемого цементом в процессе твердения бетона.

Метод «горячего термоса» заключается в кратковременном форсированном электроразогреве бетонной смеси непосредственно перед укладкой и последующем выдерживании уложенного бетона без обогрева по методу «термоса». Метод позволяет отказаться от высоких температур заполнителей на бетонном заводе и ограничится только их оттаиванием, увеличить дальность и длительность транспортирования бетонной смеси на морозе, не опасаясь её остывания до температуры 5 °С (перед нагревом), обеспечить высокую (до 60-80 °С) начальную температуру бетона при укладке и тем самым применить метод «термоса» для конструкций с М_п≈15, а в ряде случаев и выше при использовании противоморозных добавок, быстротвердеющих и высокомарочных цементов. Расчет возможности применения методу «горячего термоса» следует вести по формулам метода «термоса» лишь изменяя начальную температуру бетонной смеси [30].

Смесь приготовляют на среднеаллюминатном портландцементе с содержанием трёхкальциевого алюмината не более 6-7 % и с подвижностью 6-8 см. Смесь в течении 7-15 мин нагревают до температуры 70-80 °С и после этого быстро укладывают в утепленную опалубку. При этом уложенный бетона имеет начальную температуру 60-70 °С и, следовательно, остывает в течении более продолжительного времени и при более высокой средней температуре, что обеспечивает получение более высоких прочностных характеристик бетона к моменту его замерзания.

Для облегчения условий термосного выдерживания бетона, сокращения срока приобретения бетоном критической прочности применяют быстротвердеющие цементы (не ниже М400), которые не только быстро набирают прочность, но и выделяют в процессе гидратации повышенное количество тепла; при этом бетонную смесь укладывают с максимально допустимой температурой, а уложенный бетон и уплотненный бетон укрывают.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляется при напряжении тока 380 В и реже – 220 В. Для огранизации электроразогрева на строительной площадке оборудуют поднос с трансформатором, распределительным щитом и пультом управления.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляется в основном в бункерах