Штучне прогрівання та нагрівання бетону

Сутність методу штучного прогріву і нагрівання полягає у підвищенні температури покладеного бетону до максимально допустимої та підтримці її протягом часу, за який бетон набирає критичну або задану міцність.

Штучний прогрів і нагрівання бетону застосовують при бетонуванні конструкцій з Мп > 10, а також і більш масивних, якщо в останніх неможливо отримати у встановлені терміни задану міцність при витримуванні тільки термоса.

Фізична сутність електропрогрівання (електродного прогріву) ідентична розглянутому вище способу електророзігріву бетонної суміші, тобто використовується теплота, що виділяється в покладеному бетоні при пропуску через нього електричного струму.

Теплота, що утворюється, витрачається на нагрівання бетону і опалубки до заданої температури і відшкодування тепловтрат в навколишнє середовище, що відбуваються в процесі витримування. Температура бетону при електропрогріві визначається величиною електричної потужності, що вищелюється в бетоні, яка повинна призначатися в залежності від обраного режиму термообробки і величини тепловтрат, що мають місце при електропрогріванні на морозі.

Для підведення електричної енергії до бетону використовують різні електроди: пластинчасті, смугові, стрижневі та струнні.

До конструкцій електродів і схем їх розміщення пред’являються такі основні вимоги: потужність, що виділяється в бетоні при електропрогріві, повинна відповідати потужності, необхідної за тепловим розрахунком, електричне і, отже, температурне поля повинні бути по можливості рівномірними, електроди слід розташовувати по можливості зовні конструкції, що прогрівається. для забезпечення мінімальної витрати металу, встановлення електродів та приєднання до них проводів необхідно проводити до початку укладання бетонної суміші (при використанні зовнішніх електродів).

Найбільше задовольняють викладеним вимогам пластинчасті електроди.

Пластинчасті електроди належать до розряду поверхневих і являють собою пластини з покрівельного заліза або сталі, що нашиваються на внутрішню поверхню опалубки, що примикає до бетону, і підключаються до різноїменних фаз живильної мережі. В результаті струмообміну між протилежними електродами весь об’єм конструкції нагрівається. За допомогою пластичних електродів прогрівають слабоармовані конструкції правильної форми невеликих розмірів (колони, балки, стіни та ін.).

Смужні електроди виготовляють із сталевих смуг шириною 20…50 мм і так само, як пластинчасті електроди, нашивають на внутрішню поверхню опалубки.

Струмообмін залежить від схеми приєднання смугових електродів до фаз мережі живлення. При приєднанні протилежних електродів до різноїменних фаз мережі живлення струмообмін відбувається між протилежними гранями конструкції і в тепловиділення залучається вся маса бетону. При приєднанні до різноїменних фаз сусідніх електродів струмообмін відбувається між ними. При цьому 90% всієї енергії, що підводиться, розсіюється в периферійних шарах товщиною, що дорівнює половині відстані між електродами. Внаслідок цього периферійні шари нагріваються за рахунок джоулевої теплоти. Центральні ж шари (так зване «ядро» бетону) тверднуть за рахунок початкового тепломістку, екзотермії цементу і частково за рахунок припливу теплоти від периферійних шарів, що нагріваються. Першу схему застосовують для прогрівання конструкцій слабоармованих товщиною не більше 50 см. Периферійний електропрогрів застосовують для конструкцій будь-якої масивності.

Смужні електроди встановлюють по один бік конструкції. При цьому до різноїменних фаз мережі живлення приєднують сусідні електроди. В результаті реалізується периферійне електропрогрів.

Одностороннє розміщення смугових електродів застосовують при електропрогріванні плит, стін, підлог та інших конструкцій товщиною не більше 20 см.

При складній конфігурації бетонованих конструкцій застосовують стрижневі електроди – арматурні прутки діаметром 6… 12 мм, що встановлюються в тіло бетону.

Найбільш доцільно використовувати стрижневі електроди у вигляді плоских електродних груп. У цьому випадку забезпечується рівномірніше температурне поле в бетоні.

При електропрогріванні бетонних елементів малого перерізу та значної протяжності (наприклад, бетонних стиків шириною до 3…4 см) застосовують одиночні стрижневі електроди.

При бетонуванні горизонтально розташованих бетонних або великих захисний шар залізобетонних конструкцій використовують плаваючі електроди – арматурні стрижні 6… 12 мм, що втоплюються в поверхню.

Струнні електроди застосовують для прогріву конструкцій, довжина яких у багато разів більша за розміри їх поперечного перерізу (колони, балки, прогони тощо). Струнні електроди встановлюють по центру конструкції та підключають до однієї фази, а металеву опалубку (або дерев’яну з обшивкою палуби покрівельною сталлю) – до іншої. В окремих випадках як інший електрод може бути використана робоча арматура.