Текст
Я. Р. Бессер
Методы
зимнего
бетонирования
Москва
Стройиздат
1976
Я. р. БЕССЕР
МЕТОДЫ
ЗИМНЕГО
БЕТОНИРОВАНИЯ
МОСКВА
СТРОЙИЗДАТ
1976
УДК 693.547.3
Печатается по решению секции литературы по технологии стро-
ительных работ редакционного совета Стройиздата
Бессер Я. Р. Методы зимнего бетонирования. М.» Стройиздат,
1976, с. 168.
В книге изложены новые эффективные способы зимнего бетони-
рования — предварительный электроразогрев бетонной смеси (горя-
чий термос), безобогревный метод бетонирования с добавкой нитри-
та натрия, периферийный электропрогрев и индукционный нагрев мо-
нолитных железобетонных конструкций.
Наряду с описанием исследований по этим методам зимнего бе-
тонирования даны фактические показатели об их применении в стро-
ительных организациях Главмосстроя и производственные рекомен-
дации по технологии их выполнения. По каждому из четырех спосо-
бов зимнего бетонирования приведены: подробные примеры расче-
тов; технико-экономические показатели по расходу электроэнергии,
затратам труда, стоимости оборудования и отдельных операций;
указания по выбору оптимального способа зимнего бетонирования
с учетом особенностей каждого из них и местных условий; перечень
подготовительных мероприятий, обеспечивающих высококачествен-
ное выполнение бетонных работ в зимнее время.
Книга предназначена для инженерно-технических работников
строительных организаций и сотрудников научно-исследовательских
институтов.
Табл. 52, ил. 35, список лит. 59 назв.
30207—579
Б 047(01)-76 134’76
©Стройиздат, 1976
ВВЕДЕНИЕ
В связи с увеличением объема строительства зданий
повышенной этажности и строительства уникальных объ-
ектов в последние годы все большее значение приобре-
тают монолитные железобетонные работы.
•Сложность теоретических и практических вопросов
зимнего бетонирования рассматривалась и обсуждалась
на Втором международном симпозиуме по зимнему бе-
тонированию (в дальнейшем называемом «симпозиум
РИЛЕМ»), проведенном в Москве с 14 по 16 октября
1975 г. На этом симпозиуме представители 220 различ-
ных научно-исследовательских, проектных и производст-
венных организаций из 73 стран основное внимание уде-
лили решению двух проблем: 1) теория твердения и фи-,
зико-механические свойства зимнего бетона; 2) методы
производства бетонных и железобетонных работ в зим-
них условиях. Как сообщили на симпозиуме РИЛЕМ
д-р техн, наук, проф. Б. А. Крылов в генеральном докла-
де «Методы производства бетонных работ с применени-
ем прогрева и обогрева конструкций» и канд. техн, наук
А. С. Арбеньев в докладе «Теория и технология бетони-
рова1ния с электроразогревом смеси», предварительный
электроразогрев бетонной смеси особенно широко и ус-
пешно применяется на стройках Сибири, где этим мето-
дом ежегодно укладывают 1 млн. м3 бетона. По данным
докладчиков, электроразогрев бетонной смеси с успехом
выполнялся непосредственно в кузовах автомобилей -са-
мосвалов, а разогретая смесь, уложенная в массивные
конструкции, выдерживалась в неутепленной стальной
опалубке при температуре наружного воздуха до —25°С.
Используя теоретические разработки советских уче-
ных, строители Москвы ежегодно вводят в эксплуатацию
значительное количество жилой площади, а также объ-
ектов производственного и промышленного назначения,
выполняя бетонные работы зимой >с такой же интенсив-
ностью, как и летом. Так, в 1974 г. Главмосстроем возве-
дено примерно 800 тыс. м3 монолитных бетонных и желе-
зобетонных конструкций, из них 50% в зимнее время.
Монолитные железобетонные конструкции в Москве
возводятся зимой не только методом электропрогрева
3
стержневыми электродами, но и новыми более прогрес-
сивными и экономичными способами: безобогревным ме-
тодом, при котором в бетонную смесь вводят противомо-
розные добавки нитрита натрия; предварительным элек-
троразогревом бетонной смеси в бадьях; периферийным
электропрогревом и индукционным методом.
Материалы, изложенные в дальнейшем, учитывают
рекомендации симпозиума РИЛЕМ и основаны главным
образом на проведенных под руководством автора в сек-
торе зимних работ НИИМосстроя исследованиях и обоб-
щении последующего опыта внедрения результатов этих
исследований в практику выполняемого Главмосстроем
строительства.
В проведении исследований и в успешном внедрении
их результатов в производство активно участвовали
канд. техн, наук Абрамов В. С., инженеры Веселов В. А.,
Дашевский М. М., Жаров В. В. и Мелешин В. А., кото-
рым автор приносит свою искреннюю благодарность.
ПРОИЗВОДСТВО БЕТОННЫХ РАБОТ В ЗИМНИХ
УСЛОВИЯХ
•При производстве бетонных работ в зимнее время
основную опасность представляет отрицательная темпе-
ратура воздуха, вызывающая замерзание воды в бетоне.
Образующийся в бетоне лед, увеличиваясь в объеме до
10%, разрушает структуру бетона и исключает дальней-
шую гидрацию цемента, следствием чего являются: пре-
кращение набора прочности; необратимая значительная
потеря конечной прочности бетона, даже при последую-
щем его выдерживании в нормальных условиях; резкое
снижение его морозостойкости; полное нарушение сцеп-
ления бетона с арматурой. Устранить эти недостатки
можно двумя путями — вести бетонирование безобогрев-
ным методом, например с применением противоморозных
добавок, или с термической обработкой, нагревая бетон
или бетонную смесь и выдерживая бетон при положи-
тельной температуре до достижения критической проч-
ности, при которой замораживание бетона становится не
опасным.
Требование достижения бетоном к моменту его замо-
раживания критической прочности не распространяется
на бетоны, приготовленные с противоморозными добав-
ками. Добавки принципиально изменяют физико-хими-
ческую картину твердения бетона и обеспечивают его
твердение при отрицательной температуре выдержива-
ния, предел которой зависит от вида добавки.
Согласно п. 5.3 СНиП Ш-В.1-70 «Бетонные и желе-
зобетонные конструкции монолитные. Правила произ-
водства и приемки работ» [1], критическая прочность бе-
тона для железобетонных конструкций должна состав-
лять не менее 50% проектной прочности для бетона мар-
ки 150, 40% —для бетонов марок 200 и 300 и 30% —для
бетонов марок 400 и 500. Многочисленные исследования,
проведенные в НИИЖБ Госстроя СССР [2, 3, 4, 5] и в
других науч'НО-И'Сследовательеких институтах, показа-
ли, что если бетон заморожен до достижения им крити-
ческой прочности, то в последующем, даже после
длительного хранения в нормальных условиях, он не
достигнет своей проектной марки. Чем меньше проч-
5
ность бетона в момент его замерзания, тем ниже его
прочность после дополнительного 28-суточного выдержи-
вания в нормальных условиях. Особенно вредно и необ-
ратимо сказывается раннее замораживание на сцепле
ние бетона с арматурой и на его морозостойкость
(табл.1).
Таблица 1
Влияние раннего замораживания на прочность бетона и на его
сцепление с арматурой
Прочность бетона при заморажи- вании, % /?2в Прочность бетона* на порт- ландцементе после 28 сут выдерживания в нормаль- ных условиях, % /?2в. Сцепление бетона* марки 200 с арматурой после 28 сут выдерживания в нормаль- ных условиях, % R2B
бетон марки 200 бетон марки 300 на портланд- цементе на шлако- портлаидце- менте
0
65
100
0
30
100
О
15
30
40
100
60
83
100
70
82
84
90
100
* Для бетона, замороженного при прочности от 0 до 40% Яге.
При прочих равных условиях наибольший ущерб от
раннего замораживания наблюдается [3] в бетонах с
повышенным В/Ц и большим расходом цемента.
Выбор оптимального для конкретных условий строи-
тельства метода зимнего бетонирования определяется
многими факторами. Основными из них являются: мас-
сивность бетонируемых конструкций; прочность бетона,
требуемая для производства последующих работ; нали-
чие на строительстве энергетических ресурсов и обору-
дования.
В зимнее время применяют два способа бетонирова-
ния: безобогревный и термический.
При безобогревном бетонировании нормативными до-
кументами санкционировано применение противомороз-
ных добавок нитрита натрия, поташа, хлористых солей
(хлористый кальций и хлористый натрий) и комплекс-
ных противоморозных добавок (НКМ — нитрита каль-
ция с мочевиной, ННК — нитрита-нитрата кальция,
ННХК — нитрит-нитрат хлорида кальция и др.).
В Главмосстрое широко и с наиболее устойчивым по-
ложительным результатом применяется нитрит натрия.
6
Термический способ обработки бетона подразделяет-
ся на три группы:
1) горячий термос — предварительный разогрев бе-
тонной смеси;
2) электротермическая обработка (электропрогрев
сквозной, электропрогрев периферийный, индукционный
электронагрев, обогрев инфракрасными лучами);
3) паропрогрев (паровые рубашки, капиллярная опа-
лубка, паровая баня).
Из термических способов бетонирования в дальней-
шем остановимся на горячем термосе, сквозном, пери-
ферийном электропрогреве и индукционном электрона-
греве, так как остальные методы либо недостаточно^ ис-
пользуются в практике строительства Москвы, либо свя-
заны со значительным удорожанием и осложнением бе-
тонных работ в зимнее время.
При любом методе зимнего бетонирования рост проч-
ности бетона зависит от продолжительности и величины
температуры выдерживания. При бетонировании в зим-
них условиях всегда желательно применение портланд-
ских, особенно высокоактивных цементов марки 300 и
выше. Относительно худшие технико-экономические по-
казатели связаны с использованием шлакопортландских
цементов при низких положительных температурах —
до 5°С.
Графики нарастания прочности бетона при темпера-
туре выдерживания от 0 до 40°С для разных цементов,
разработанные в НИИЖБ Госстроя СССР [6], приве-
дены на рис. 1.
Аналогичные графики, рекомендованные «Руководст-
вом по электротермообработке бетона» [7] для темпера-
тур до 90°С, приведены на рис. 2.
Процесс гидратации цемента является экзотермичным,
он происходит с выделением тепла, пропорциональным
активности цемента и температуре твердеющего бетона
(табл.2).
Тепловыделение (экзотермия) цемента Э играет ре-
шающую роль при термосном выдерживании бетона и
позволяет снизить расход электроэнергии при его элект-
ротермической обработке. При безобогревном методе бе-
тонирования для конструкций с модулем поверхности
Мп менее 8 экзотермию учитывают, когда количество
противоморозной добавки принимают в соответствии с
расчетной температурой твердеющего бетона [8].
7
00
Время, сут
Рис. 1. Нара-
стание проч-
ности бетона
на цементах
марки 400 при
температурах
до 40°С
а — на портланд-
цементе; б — на
шлакопортландце-
менте
2 Ь 6 8 10 12 /4 16 18 20 22 24
Время,ч
Время, ч
Рис. 2. Нара-
стание проч-
ности бетона на
цементах марки
400 при темпе-
ратурах до
90°С
а — на портланд-
цементе; б — на
шлакопортландце-
менте
Т а блица 2
Тепловыделение цементов при разных температурах и сроках
твердения
Вид и марка це- мента Температура, °C Тепловыделение цементов (кДж/кг) за время твердения, сут
0,25 0,5 1 2 3 7 .14 28
Портландце- 5 — 17 50 88 163 193 222
мент, 300 10 6,3 13 29 67 109 184 214 260
20 10 29 71 134 167 218 252 293
40 38 96 163 205 226 251 268 -
60 105 163 209 239 255 272 280 »
80 134 201 251 272 285 297 — —
Портландце- 5 — . 29 63 109 188 209 243
мент, 400 10 8,4 17 50 100 134 209 243 284
20 17 67 100 172 209 272 314 335
40 84 134 184 226 247 293 —• —•
60 130 188 230 260 276 306 —- —
80 159 209 247 272 284 314 — —
Быстротвердею- 5 - , 21 50 75 117 197 230 293
щий портланд- 10 17 33 63 105 167 260 293 314
цемент, 400— 20 59 92 134 184 272 314 335 377
600 40 100 176 218 272 310 377 -
60 184 226 280 330 377 419
80 239 268 322 364 398 — — •
Шлакопортланд- 5 - — 10,5 33 71 126 167 180
цемент и пуц- 10 —• 8,4 17 59 100 152 197 201
цолановый порт- 20 —- 21 42 121 152 192 218 226
ландцемент, 300 40 29 67 121 172 192 226 ——
60 54 96 167 201 222 247 —-
80 84 130 188 226 238 260 —
Модуль поверхности характеризует массивность кон-
струкции и равен отношению поверхности охлаждения
конструкции F, м2 к ее объему V, м3:
Мп = F/V, м-1 (1)
Массивность конструкции обратно пропорциональна
величине Мп. В практике конструкции считают: массив-
ными— с Л1п^3; средней массивности—Мпот 3 до 8 и
ажурными — с Мп>8. С небольшой долей погрешности
можно принимать для балок и колонн длиной более 3 м
модуль поверхности равным отношению их периметра к
площади поперечного сечения и для плит толщиной до
0,15 м — отношению цифры 2 к толщине плиты, выра-
женной в метрах.
При термической обработке бетона в конструкциях с
Л4П^8 (термосном выдерживании) требуемая прочность
бетона достигается с учетом ее прироста за время осты-
вания бетона — т до 0°С, определяется по формуле (2)*:
бОО^ + ДЭ-0,00024
т- 0,86ЛаМп(/бср-/нв) ’
(2)
где 6—температура бетона в момент начала его остывания, °C.
При термосном выдерживании 6 — температура бетона пос-
ле его укладки, при электротермической обработке t\ —
температура бетона в момент окончания прогрева;
Ц — расход цемента, кг/м3;
Э — тепловыделение (экзотермия) цемента, Дж/кг, принимаемая
для рассматриваемого периода выдерживания бетона по
табл. 2;
k— коэффициент теплопередачи от бетона через опалубку в
окружающую среду, кВт/(м2-К), принимаемый по табл. 3
или формуле (3)
0,05+ S
(3)
— толщина каждого слоя ограждения, образующего опалуб-
ку, м;
— коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м-К), при-
веденный в табл. 4;
/н.в — температура наружного воздуха, °C;
а — коэффициент, зависящий от скорости ветра, действующего на
выдерживаемую бетонную конструкцию (см. табл. 5);
Мп — модуль поверхности, м-1, определяемый по формуле (1);
/б.ср — средняя температура бетона, °C, за период остывания до 0,
определяемая по формуле
^б.ср
_____ti
1,1+0,2 Мп’
(4)
При производстве бетонных работ в зимних условиях
несколько осложняется контроль прочности бетона, так
как помимо обязательного определения марки уложен-
ного бетона требуется также знать прочность бетона к
моменту его замораживания и после выдерживания в
течение достаточно длительного срока при положитель-
ной температуре. Срок выдерживания при положитель-
ной температуре зависит от ее значения и принимается
* Предложена преф. Скрамтаевым Б. Г.
10
Таблица 3
Коэффициент теплопередачи k для наиболее распространенных видов
ограждений
Наименование материала k, кВт/ (м«-К)
Слой толя или -руберойда Опалубка деревянная толщиной 25 мм То же » 40 мм Опалубка из древесностружечной отлиты толщиной 22 мм Опалубка двухслойная из досок толщиной 25 мм и древесностружечной плиты толщиной 12 мм То же, при наличии 5—10-см воздушной прослойки между древесностружечной плитой и опалубкой Утепление в виде короба (толщина опалубки 25 мм, 6,4 5,22 3,71 5,56 3,83 2,32
обшивки—-20 мм) с засыпкой из опилок при толщи-
не опилок:
50 мм 100 » Шлаковата толщиной 40 мм Слой толя и опилки толщиной 50 мм То же толщиной 100 мм Слой толя и 50-мм слой минераловатных матов 1,18 0,71 1,64 1,69 1,7
Примечания: 1. При периферийном электропрогреве (при разо-
греве <и изотермическом прогреве) k для прогреваемых поверхностей при-
нимается с коэффициентом 0,77 [9].
2. Для неотогретых оснований Л=5,8 кВт/(м2чК); для отогретых —
=1,75 кВт/(м2-К).
3. При поверхностях с различными k принимается средневзвешенное
k = _F-* + F» *« + F» кВт/(м»-К),
С Fi + F, + F,
где Fi — боковая поверхность; Fa — верхняя поверхность; F3 — нижняя по-
верхность; k\t k2t k3 — коэффициенты теплопередачи соответствующих по-
верхностей.
не менее 28 -сут. Если конструкцию загружают расчетной
нагрузкой до выдерживания ее при положительной тем-
пературе, то перед загрузкой обязательна проверка проч-
ности бетона, подтверждающая, что он достиг проектной
марки. Проверка получения бетоном проектной марки
желательна и после его выдерживания при положитель-
ной температуре, особенно если ранее установленная ис-
пытаниями прочность бетона была менее 0,9/?28-
Если марка бетона определяется по результатам ис-
пытания кубов [10, II], то прочность бетона в конструк-
ции к моменту окончания прогрева, остывания до 0°С и
выдерживания в тепле, перед загрузкой до расчетной на-
грузки, следует определять неразрушающим методом не-
посредственно в конструкции, например с помощью эта-
лонного молотка [10, 12]. Применение ручного шарико-
11
Таблица 4
Коэффициент теплопроводности X основных изоляционных
материалов
Наименование материала X, Вт/(м-К)
Пенопласт Мипора Стекловата Резина пористая Минеральный .войлок Опилки древесные Минеральная вата Камышит Фанера «клееная Пергамин, толь Резина листовая Шлак топливный или доменный Туф, пемза насыпная Картон обыкновенный Пленка полихлорвиниловая Снег уплотненный Сталь строительная Дерево (опалубка) Бетон обыкновенный в зависимости от влажно- сти Древесноволокнистые плиты с объемной массой: 600 То же 250 0,023 0,035 0,046 0,05 0,064 0,07 0,16 0,139 0,151 0,174 0,174 0,174 0,174 0,174 0,301 0,348 57 9 0,174—0,232 1,27—1,74 0,162 0,075
Таблица 5
Коэффициент а, учитывающий влияние ветра
Величина £,..кВт/(м2«К) Безветрие Умеренный ветер Сильный ве- тер
Скорость ветра, м/с
До 0,2 0,2—6 более 6
До 2,9 Более 2,9 1 1 1,2 1,3 1,3 1,4
вого молотка для определения прочности бетона не ре-
комендуется [13], так как он не обеспечивает достаточ-
но достоверных результатов [14].
Проведенные нами замеры подтверждают достовер-
ность и допустимую точность результатов определения
прочности бетона эталонным молотком при сухой по-
верхности бетона (с. влажностью не более 6%) и при
12
температуре бетона не ниже —5°С. Не исключается при-
менение и других включенных в ГОСТ 10180—67 [10]
неразрушающих методов определения прочности бетона
в конструкции.
Определение прочности бетона в конструкции на раз-
личных этапах его выдерживания по результатам испы-
тания кубов, изготовленных из той же порции бетона и
выдержанных в тех же температурных условиях, что и
конструкция,, рекомендуется только для безобогревных
методов и совершенно не должно применяться для бето-
на, подвергнутого электропрогреву, так как практически
крайне сложно в кубах создать такие же температурные
условия, как в конструкции, прогреваемой электродами
или индукционным методом. Следует учитывать, что да-
же при безобогревном методе определяемая на проме-
жуточных этапах выдерживания кубовая прочность бе-
тона будет ниже, чем в конструкции, особенно в доста-
точно массивной с Л1П менее 8, в которой средняя темпе-
ратура выдерживания бетона за счет более медленного
остывания и.экзотермии цемента будет существенно вы-
ше температуры наружного воздуха. Примерно такое же
явление наблюдается при термосном выдерживании бе-
тона даже при испытании кубов, уложенных непосред-
ственно на конструкцию и тщательно теплоизолирован-
ных, что подтверждается результатами исследований,
проведенных участником симпозиума РИЛЕМ канд.
техн, наук М. Ю. Лещинским в докладе «Контроль проч-
ности бетона при зимнем бетонировании».
Каждый из применяемых в практике Главмосстроя
способов зимнего бетонирования: горячий термос, без-
обопревный, электропрогрев и индукционный нагрев —
имеет свою специфику контроля производства работ. При
любой технологии зимнего бетонирования помимо конт-
роля прочности бетона необходимо записывать в соот-
ветствующих журналах не менее двух раз в сутки тем-
пературу наружного воздуха, и при всех термических ме-
тодах с частотой, зависящей от принятого метода и эта-
па выдерживания (разогрев, изотермический прогрев
или остывание), температуру бетона, уложенного в кон-
струкцию.
Интенсивность остывания конструкций после терми-
ческой обработки не должна превышать данных, приве-
денных в табл. 6.
Опалубку и теплоизоляцию разрешается снимать с
конструкции при температуре наружного слоя бетона не
1 в
более 5°С, не допуская примерзания опалубки и тепло-
изоляции к бетону.
Таблица 6
Допустимая скорость остывания конструкций
Процент армирования остывающей железобе- Модуль поверхности Скорость ос-
тонной конструкции (от площади расчетного .. * —1 тывания,
сечения бетона) М„. м °С/ч
От 0,1 до 0,8 15—10 12
То же со 1 5
5—3 3
Более 1 8—15 15
С целью исключения значительных температурных
напряжений в конструкциях и появления в них трещин
перепад температур между поверхностью бетона и на-
ружным воздухом не должен превышать при Afn<C5—
20°С и при Л4п^5—30°С.
Тщательная очистка от снега и льда поверхности,
подготовленной под бетонирование, и гидроизоляция от-
крытых поверхностей уложенного бетона обязательны
для всех методов зимнего бетонирования.
Укладка бетонной смеси на не очищенную от снега
или льда поверхность не только исключает сцепление
между ранее уложенным и вновь укладываемым слоями
бетона, но вызывает раковистость, а часто и сквозные
крупные пустоты в конструкции; помимо этого резко сни-
жается прочность уложенного непосредственно на снег
или лед слоя бетона из-за увеличения в нем воды, обра-
зующейся при таянии снега и льда.
Поверхности бетона, которые при последующем бето-
нировании будут являться основанием, сразу после окон-
чания бетонирования следует укрывать рулонными ма-
териалами — толем, пергамином и т. п., деревянными
щитами или древесноволокнистыми, фибролитовыми
плитами. Несвоевременная защита открытых бетонных
поверхностей приводит к более сложной и трудоемкой
очистке этих поверхностей от снега и льда, которые вна-
чале удаляют вручную лопатами, скребками и метлами,
а затем окончательно снимают наледь с помощью элект-
ропечей сопротивления, коробов, оборудованных трубча-
тыми электронагревателями (ТЭНами), или отражатель-
•них печей НИЛЭС, оборудованных нихромовыми спи-
ралями [15]. Опыт показывает, что при температуре воз-
духа до —15°С после механической очистки наледь пол-
ностью удаляется с поверхности через 3—4 ч работы ко-
робов с ТЭНами, которые устанавливают вручную (об-
щая масса короба 35 кг).
При недостатке на строительстве электроэнергии для
удаления наледи может быть использована применяе-
мая в ряде трестов Главмосстроя установка, работаю-
щая на газе пропан-бутан, смонтированная в перед-
вижном запирающемся контейнере общей массой 80 кг.
Контейнер подается краном к месту работы, открывает-
ся вентиль баллона, газ через редуктор поступает по ре-
зиновому шлангу через стальную трубу-ручку длиной
1 м к горелке и зажигается. Горелка с горящим газом
подносится к обледенелой поверхности и при непрерыв-
ном медленном перемещении пламя полностью удаляет
наледь с поверхности. Баллон емкостью 40 л достаточен
для непрерывной 18—20-часовой работы горелки. Об-
служивается установка одним рабочим, который должен
иметь удостоверение на право работы с газовыми уста-
новками.
При температуре наружного воздуха до —ГО°С и не-
посредственно перед укладкой смеси допускается удале-
ние наледи также с помощью острого пара, но во всех
случаях запрещается применять с этой целью горячую
воду.
При безобогревном бетонировании и при электропро-
греве бетона отсутствие пароизоляционного покрытия
открытых бетонных поверхностей отрицательно сказыва-
ется на конечной прочности бетона, особенно сильно про-
являясь на бетоне, выдерживаемом с электропрогревом.
Отсутствие гидроизоляции открытых бетонных по-
верхностей при электропрогреве приводит к сильному —
до 50%—выпариванию влаги из поверхностных слоев
бетона [16], бетон получается пересушенным и даже в
последующем, после выдерживания при положительной
температуре не достигает проектной марки. Большая
разница температур незащищенной поверхности прогре-
ваемого бетона и наружного воздуха вызывает в конст-
рукции недопустимые температурные напряжения и, как
следствие, появление глубоких трещин.
При безобогревном бетонировании незащищенные
гидроизоляцией бетонные поверхности покрываются сне-
гом и льдом, при таянии которых вода проникает в ни-
15
жележащий слой бетона, снижает концентрацию проти-
воморозной добавки, что резко снижает нарастание
прочности бетона в этом слое и вызывает его шелушение
и разрушение.
Особенно большие затруднения вызывает несвоевре-
менная защита от снега бетонных поверхностей, если на
них смонтирована арматура. Характерным примером мо-
жет служить опыт выполнения СУ-16 треста Мосстрой
№ 3 в зимнее время фундаментной плиты здания Цент-
рального архива г. Москвы. Фундаментная плита площа-
дью 33X34 м, толщиной 1,5 м, с объемом бетона 1680 м3
по проекту армируется в нижней части четырьмя рядами
арматуры диам. 36 мм и вверху двумя рядами арматуры
диам. 28 мм, опирающейся на монтажные каркасы.
Поздней осенью плита была полностью заармирова-
на, по ее периметру установлена опалубка из 40-мм до-
сок и проведена разбивка на захватки, отделенные одна
от другой мелкой стальной сеткой, натянутой по монтаж-
ным арматурным каркасам. Из-за того, что по верхней
арматуре плиты не были своевременно уложены щиты, к
январю, когда надо было начать бетонирование, установ-
ленная на бетонную подготовку арматура примерно на
0,5 м была заполнена снегом и только после этого укры-
та легкими деревянными щитами, препятствовавшими
дальнейшему скоплению снега внутри плиты.
До начала бетонирования необходимо было очистить
захватки от льда и снега, что оказалось сложной и тру-
доемкой работой. Попытки удаления снега путем растап-
ливания его горячим воздухом, подаваемым подогрева-
телями МПМ-85К под деревянные щиты, уложенные по
верхней арматурной сетке захватки, не дали положи-
тельных результатов. Мало производительным и практи-
чески нецелесообразным оказался способ удаления сне-
га за контур плиты с помощью направленной струи сжа-
того воздуха от передвижного компрессора.
Наиболее эффективным оказался способ удаления
снега и льда на захватках с помощью стальных труб ди-
аметрохм 200 мм, в которых сжигалась солярка. Для ра-
стапливания снега и льда внутри арматуры захватки
прокладывались три трубы, к каждой из которых пода-
валось горючее из емкости, расположенной на бровке
котлована, и сжатый воздух от передвижного компрес-
сора 0-16. При расстановке 200-мм труб следили за тем,
чтобы пламя, выбивающееся из конца трубы, не каса-
лось рабочей арматуры плиты.
16
На захватке, в которой сжигалось горючее, деревян-
ные щиты, уложенные по арматурной сетке, заменялись
стальными 1-мм листами на расстоянии не менее 6 м от
выходного отверстия трубы и 3-м —от ее оси.
При проверке термокарандашом температура рабо-
чей арматуры, расположенной вблизи пламени, не пре-
вышала 400°С.
Полное удаление с захватки примерно полуметрового
слоя слежавшегося снега при температуре наружного
воздуха около —15СС наблюдалось после 6—8 ч сжига-
ния в трубах топлива. К недостаткам этого метода сле-
дует отнести оседание на арматуре слоя копоти, возни-
кающей в момент разжигания и особенно при плохой ре-
гулировке подачи воздуха и горючего. Перед бетониро-
ванием арматура очищалась от копоти сжатым воздухом
или механическими стальными щетками, после чего
представители лаборатории треста принимали захватку и
разрешали вести укладку бетонной смеси.
Для успешного проведения зимнего бетонирования
необходимо своевременное выполнение целого ряда об-
щеорганизационных работ и подготовительных меропри-
ятий, направленных в первую очередь на обеспечение ус-
тановленного СНиП качества строительства и всемерное
снижение материальных и трудовых затрат.
Большое внимание должно быть уделено обучению
производственного персонала зимним методам производ-
ства бетонных и железобетонных работ. Помимо допол-
нительного изучения соответствующих разделов СНиП,
технических условий и ведомственных указаний во всех
трестах и строительных управлениях рекомендуется про-
водить (в сентябре—октябре) семинары по вопросам ка-
чества, надежности и устойчивости железобетонных кон-
струкций, применения противоморозных добавок, произ-
водства монолитных бетонных работ наиболее целесооб-
разными в условиях данного строительства методами.
Особое внимание следует уделить обеспечению стро-
ек необходимыми для выполнения зимних бетонных ра-
бот энергетическими ресурсами, электрооборудованием,
противоморозными добавками, тепло- и гидроизоляцион-
ными материалами, воздуходувками, электропечами со-
противления и газовыми установками для удаления на-
леди с бетонных поверхностей, а также набором в доста-
точном количестве нормативных документов. Необходи-
мые запасы материалов и оборудования определяются,
исходя из установленного планами объема зимнего бето-
нирования и принятых для данного строительства мето-
дов выдерживания бетона, с учетОлМ наличия и реально-
сти получения дополнительных ресурсов.
Подготовка к зимнему бетонированию должна вклю-
чать также план технических мероприятий с указанием
наиболее экономичного для реальных условий данной
стройки метода и объема бетонирования, способа конт-
роля прочности бетона, количества и времени доставки
на стройку оборудования и материалов.
В зимних условиях возведение монолитных железобе-
тонных конструкций вызывает значительное удорожание
и повышение трудоемкости. Однако из-за производствен-
ной необходимости в Советском Союзе около 40% объе-
ма этих работ выполняется при отрицательной темпера-
туре наружного воздуха. На отдельных стройках зимой
производится основная часть бетонных работ, например
в тресте Магнитострой в отдельные годы зимой уклады-
валось до 53%, а в среднем за последние годы — 46%
общего объема бетона. При строительстве в 1964—
1967 гг. административных и жилых зданий в Москве на
проспекте Калинина было уложено 48 600 м3 монолитно-
го бетона, из них 21 800 м3, или 45%,— зимой.
Благодаря исследованиям, начатым еще в тридцатых
годах основоположниками зимнего бетонирования тов.
Скр а мтаевым Б. Г., Мироновым С. А., Сова-
ловым И. Г., Сизовым В. Н., М е д в е д е в ы м
В. М., Шишкиным А. А. и др., бетонные работы ве-
дутся зимой успешно, с относительно небольшими до-
полнительными материальными, трудовыми и денежны-
ми затратами и почти без снижения темпов.
Исследования и огромный производственный опыт,
накопленный в СССР, позволяют выбирать наиболее це-
лесообразные для конкретных условий каждой стройки
методы зимнего бетонирования.
Наряду с традиционными методами зимнего бетони-
рования, из которых наибольшее распространение имеет
сквозной электропрогрев бетона, в последние годы про-
шли экспериментальную проверку и стали достаточно
широко применяться в строительстве г. Москвы новые
методы бетонирования: горячий термос, безобогревное
бетонирование с использованием добавки нитрита нат-
рия, периферийный электроподогрев, индукционный на-
грев. Основные факторы, при которых целесообразно
применение каждого из вышеперечисленных методов, и
некоторые производственные и технико-экономические
показатели приведены в табл. 7.
18
Таблица 7
Рекомендации по выбору метода зимнего бетонирования
Метод зимнего бетониро- вания Условия, определяю- щие производствен- ное применение и необходимые ресурсы Конструкции, для которых рекоменду- ется метод Расход электро- энергии на 1 мэ бетона, кВт-ч При- мерная эконо- мичес- кая эффек- тив- ность, руб- чел.-ч
1 2 3 4 5
Горячий термос Наличие: электри- ческой мощности не менее 175 кВт; установки для электроразогрева смеси (две бадьи и щит управления). Коэффициент теп- лопередачи опа- лубки должен быть не более 5,3 кВт/ (м2-К). Желательно при- готовление бетон- ной смеси на порт- ландцементе или быстр отвердею- щем шлакопорт- ланд'цементе. До- пустима прочность бетона после осты- вания до 0°С — 50—70% от 7?28 Фундаменты, рост- верки, подколенни- ки, колонны, бал- ки, ригели, стены, перекрытия и дру- гие железобетон- ные конструкции с модулем поверх- ности Мп от. 3 до 12 40—70 5,5 3,5
Безобо- гревное бетони- рование с добав- кой нит- рита натрия Допустим медлен- ный набор прочно- сти бетона и до- стижение проект- ной марки после наступления поло- жительной темпе- ратуры; бетой не должен соприка- саться с алюмини- ем; наличие крис- таллического нит- рита натрия; сред- несуточная темпе- ратура до —15°С и кратковременная Фундаменты, рост- верки, подколенни- ки, колонны, сте- ны, подготовка под полы и другие, распалубка кото- рых возможна при прочности бетона до 5 МПа 8 5,5
Продолжение табл. 7
Метод зимнего бетониро- вания Условия, определяю- щие производствен- ное применение и необходимые ресурсы Конструкции, для которых рекоменду- ется метод Расход электро- энергии на 1 м бетона, кВт-ч При- мерная эконо- мичес- кая эффек- тив- ность, руб. чел.-ч
1 2 3 4 5
температура в пер- вые дни твердения (до набора бето- ном прочности 5 МПа) до —25ЭС
Пери- ферий- ный электро- прогрев Наличие трансфор- матора с несколь- кими ступенями по- ниженного напря- жения и электри- ческой мощности из расчета 5—10 кВт на 1 м3 прог- реваемого бетона. Допустим набор бе- тоном 50—70% от #28 за 3—5 сут Для всех конструк- ций 80—100 1,5 1
Индук- ционный нагрев Прин тона по €[ Наличие транс- форматора с не- сколькими ступе- нями пониженного напряжения; изо- лированных гиб- ких проводов ПР Г, АПРГ сечением 25—80 'ММ2 при- мерно 150 м на 1 м3 прогреваемой конструкции; элек- трической мощно- сти 10—20 кВт на 1 м3 бетона. На- бор бетоном до 100% от #28 за 2— 3 сут л е ч а н и е. Экономичен >авнению с электропрог] Все каркасные же- лезобетонные кон- струкции (колонны, рамы, отдельно стоящие балки, ри- гели, прогоны и другие аналогич- ные конструкции), особенно бетони- руемые в стальной опалубке зкая эффективность пр. ревом стержневыми эле1 120—150 инята на I стродами. м3 2 бе-
20
предварительный электроразогрев
БЕТОННОЙ СМЕСИ — ГОРЯЧИЙ ТЕРМОС
Одним из наиболее экономичных в зимних условиях
методов бетонирования является метод термоса, при ко-
тором подогретую при изготовлении до 20—30°С бетон-
ную смесь укладывают в достаточно массивные конст-
рукции — с модулем поверхности не более 5 — и утепля-
ют открытые бетонные поверхности, а при необходимости
и опалубку, с таким расчетом, чтобы за время остыва-
ния бетона до 0°С он приобрел бы не менее 50% про-
ектной прочности.
Термосное выдерживание бетона требует в первую
очередь, чтобы бетонная смесь, уложенная в конструк-
цию, имела достаточно высокую температуру, что до-
вольно трудно выполнить на производстве, особенно при
значительном расстоянии от бетонного завода до строй-
ки и при нескольких перегрузках, неизбежных в пути от
бетонного завода до места укладки бетонной смеси.
Предложенный канд. техн, наук А. С. Арбеньевым
(авторское свидетельство 168173, Бюллетень изобретений
и открытий, 1965, № 3) и разработанный под руковод-
ством д-ра техн, наук, проф. С. А. Миронова новый спо-
соб зимнего бетонирования с электроразогревом смеси
перед ее укладкой в конструкцию [17, 18], так называе-
мый метод горячего термоса, заключается, как сказано в
авторском свидетельстве, в том, «что с целью обеспече-
ния возможности перевозки готовой бетонной смеси на
значительные расстояния, бетонную смесь готовят из
холодных составляющих, после чего перевозят к месту
укладки и осуществляют подогрев непосредственно пе-
ред укладкой в опалубку до температуры 4-70°С в те-
чение 5—15 мин».
Проведенные в НИИМосстроя исследования и доста-
точно большой объем внедрения в течение ряда лет ме-
тода горячего термоса на стройках Главмосстроя пока-
зали, что этот метод наиболее целесообразен при бето-
нировании конструкций с модулем поверхности от 4 до
12 и с успехом применяется при морозах, доходящих до
—30°С [19]. При характерных для Москвы зимних тем-
пературах электроразогрев бетонной смеси в бадьях,
оборудованных электродами, ведется в течение 10—
20 мин до температуры 30—50°С непосредственно перед
укладкой смеси в конструкцию. При последующем тер-
мосном выдерживании бетон выбирает прочность 40—
21
70% от 7?28 при условии приготовления бетонной смеси
на портландцементах марки 300 и выше с расходом це-
мента не менее 300 кг на 1 м3 бетона.
В сравнении с электропрогревом бетона в конструк-
циях с помощью стержневых электродов метод горячего
термоса имеет ряд преимуществ и дает возможность ис-
пользовать неизбежное при перевозке охлаждение бе-
тонной смеси для углубления и ускорения гидратации
цемента; более полно использовать экзотермию цемента
и создать наиболее благоприятные условия для тверде-
ния бетона; исключить расход стали и проводов, требу-
ющихся в значительном количестве при электропрогреве
бетона.
Электроразогрев бетонной смеси обычно производит-
ся от сетевого напряжения 380В в поворотных бадьях
емкостью, равной половине объема самосвала, подвозя-
щего бетонную смесь.
В Главмосстрое применяются поворотные бадьи ем-
костью 0,9 м3, в которых, по предложению НИИМосстроя
(авторское свидетельство № 264953, выданное НИИМос-
строю*, Бюллетень изобретений и открытий, 1970,
№ 9), токоприемные устройства расположены на верх-
ней стенке бункерной части бадьи, что дает ряд сущест-
венных преимуществ перед обычной установкой токопри-
емных устройств на торцевой стенке [20] — снижается
возможность короткого замыкания токоподводящих
стержней с корпусом, устраняется мешающий разгрузке
деревянный брус внутри бадьи (рис. 3).
Ранее применявшиеся токоприемные устройства ко-
нусного вида заменены простыми в изготовлении пло-
скими ножевыми токоприемными устройствами в виде
медной пластинки шириной 25, длиной 120 и толщиной
3 мм. Производственная проверка ножевых токоприем-
ных устройств подтвердила их хорошие эксплуатацион-
ные качества.
К торцевой стенке бадьи крепится деревянный брус,
предохраняющий бадью от ударов колесами самосвала.
Расположенные в приемной части бадьи три пластины-
электрода крепятся к торцевой стенке бадьи с помощью
уголков и изоляционной плиты, а к верхней части ба-
дьи — с помощью токопроводящих стержней и бруса.
Для зануления защитного заземления корпуса на
стенках бадьи привариваются два болта—один для
* Авторы Бессер Я. Р. и Дашевский М. М.
22
подключения нулевого провода питающей сети, второй—
для провода, идущего от контура защитного заземления.
Во избежание одновременного повреждения болты при-
вариваются на расстоянии не менее 500 мм один от
другого.
Рис. 3. Бадья для электроразогрева
бетонной смеси
1 — корпус бадьи; 2 — гетинаксовые изо-
ляционные плиты; 3 — упорный брус; 4 —>
пластина-электрод; 5 — ножи штепсельного
разъема; 6 — брус крепления токоподводя-
щих стержней; 7 — стальной токоподводя-
щий стержень
Лабораторная и производственная проверка показа-
ла, что при электроразогреве наблюдается большой раз-
брос температуры бетонной смеси в различных точках
бадьи, достигающей 50°С. Особенно опасным является
закипание цементного молока, сопровождающееся рез-
ким увеличением парообразования, появлением на по-
верхности бетонной смеси пузырьков воздуха и брызг це-
ментного молока. В значительной степени неравномер-
ность температур, как показали исследования, проведен-
ные во ВНИИЖелезобетона*, объясняется увеличением
напряженности электрического поля в пространстве ме-
жду нижней тонкой плоскостью электродов и дном
бадьи.
Для создания более равномерного электрического, а
следовательно, и теплового поля в бетонной смеси ниж-
няя часть пластин-электродов была оборудована трубча-
той насадкой, которая исключила полностью явления ки-
пения при электроразогреве бетонной смеси. В бадьях,
оборудованных трубчатыми насадками, перепады темпе-
ратур в разных точках бетонной смеси составляли 15—
20°С и не превышали 30°С.
Бадьи для электроразогрева бетонной смеси с успе-
хом использовали и в летних условиях, после того как
из них было снято оборудование для электроразогрева:
токоприемные устройства, брус крепления токоподводя-
* Канд. техн, наук Вегенером Р. В.
23
щих стержней, пластины-электроды с токоподводящими
стержнями и гетинаксовыми изоляционными плитами.
Для облегчения демонтажа электротехнического обо-
рудования бадьи гайки крепления стального уголка гети-
наксовых пластин к торцевой стенке выносят на наруж-
ную поверхность, благодаря чему они не зарастают бе-
тоном и при необходимости легко отвинчиваются.
Хронометражными наблюдениями определено, что
на демонтаж .в бадье оборудования для электроразо-
грева затрачивается 1,2 чел.-ч, а установка в бадью обо-
рудования для электрораз'огрева требует 0,6 чел.-ч.
Проведенными в производственных условиях наблю-
дениями установлено, что за счет перемешивания бетон-
ной смеси при подъеме бадьи, разравнивания смеси при
ее укладке в конструкцию и последующего вибрирова-
ния, а также благодаря большему охлаждению смеси с
повышенной температурой, разность температур в бето-
не сразу после его укладки в конструкцию не превышала
10°С.
В комплект оборудования, необходимого для элект-
роразогрева бетонной смеси на строительстве, включа-
ются: две или четыре бадьи; щит управления электрора-
зогревом; сетчатое ограждение с воротами для въезда
автосамосвалов и калиткой для служебного прохода;
световые табло и конечные выключатели, устанавливае-
мые на всех входах; защитный контур заземления; пи-
тающий кабель марки КРПТ сечением 3(1X70+1 X
Х25) м‘м2.
Бадьи и щит управления изготовлялись по чертежам
Мосспецпромпроекта на заводах Управления производ-
ственных предприятий Мосгорисполкома ориентировоч-
ной стоимостью одной бадьи 350 руб. и щита 340 руб.
Щит управления, устанавливаемый на открытом воз-
духе вблизи от служебного прохода площадки для элек-
троразогрева бетонной смеси, предназначен для ручно-
го дистанционного управления процессом электроразо-
грева.
В комплект щита входят:
блок «предохранитель-выключатель» типа БПВ-34 на
номинальный ток 350 А с выводной боковой рукояткой,
предназначенный для защиты питающего кабеля от то-
ков короткого замыкания и токов перегрузки и включе-
ния или отключения питающей сети;
контактор переменного тока типа КТ-6043 на номи-
нальный ток 400 А, предназначенный для подачи и сня-
тия напряжения с электродов бадьи;
устанавливаемые на щите в заводских условиях кон-
трольно-измерительные приборы — амперметр типа
Э-302 со шкалой 0-400 А, вольтметр типа Э-302 со шка-
лой 0-450 В, счетчик активной энергии типа СА-3, вольт-
метровый переключатель, световое табло.
Монтаж цепи управления щита выполняется прово-
дом марки ПРГЛ-50, сечением 1,5 мм2, силовая провод-
ка внутри щита выполняется проводом марки ПР-500,
сечением 95 мм2. Питание к щиту подается от КТП с
трансформатором 180—320 кВа (при глухозаземленной
нейтрали) кабелем марки КРПТ, сечением 2(3X70+
+ 1X25) мм2.
Все жилы питающего кабеля КРПТ с одной стороны
имеют кабельные наконечники для подключения к щиту
управления, с другой — на нулевую жилу напаивается
кабельный наконечник для подсоединения к болту за-
земления бадьи, а на токоведущие жилы — губки штеп-
сельного разъема для соединения с ножами штепсельно-
го разъема, устанавливаемыми на бадье (см. рис. 3).
Защитным контуром заземления называют систему
проводников, состоящую из заземлителя и заземляющих
проводов, предназначенную для соединения с землей не-
токоведущих металлических частей или какой-либо точ-
ки электрической сети.
Заземлитель служит для создания электрического
контакта с землей и представляет собой металлический
проводник (или группу проводников), находящийся в
непосредственном соприкосновении с почвой. Заземля-
ющие провода — металлические проводники, соединяю-
щие заземленные части установки с заземлителем.
Заземляющее устройство должно иметь сопротивле-
ние не более 4 Ом и выполняется обычно в виде замк-
нутого или разомкнутого контура. В качестве заземлите-
лей используются трубы с толщиной стенок не менее
3,5 мм, забиваемые в предварительно открытую траншею
глубиной 0,8—1 м на расстоянии 2,5—3 м одна от другой.
Забивка труб ведется до тех пор, пока от уровня дна
траншеи до верхнего среза трубы не останется расстоя-
ния порядка 0,25—0,3 м. К трубам приваривается сталь-
ная полоса толщиной не менее 4 мм и сечением более
48 мм2. К полосе, соединяющей трубы, приваривается
проводник заземления. Длина сварного шва должна
быть больше двойной ширины свариваемых элемен-
тов.
25
Расчет системы заземления ведется по формуле:
D 1 *5 #ГР#П
Ясист — 1 К D ID ОМ *
1,5 /?тр “|“ Яп"
где /?сист —сопротивление системы проводников, Ом;
/?тР — сопротивление трубы, Ом;
Rn — сопротивление полосы, Ом;
п — число труб.
(5)
Сопротивление трубы определяется по формуле
/?Тр = 0,366 1g Ом. (6)
1р /Тр а
Сопротивление полосы
2 Z2
Rn = 0,366 1g —v- Ом, (7)
где р — удельное сопротивление грунта при влажности 10—20%
принимается: для торфа 2000, глины 4000, садовой земли
5000, «суглинка 10 000, песка 70 000 Ом- см;
/ТР— длина трубы, см;
d — диаметр трубы, см;
/п — длина полосы, см;
6 —ширина полосы, см;
h — глубина заложения полосы, см.
Определяем по формулам (5) — (7) сопротивление защитного
заземления при следующих исходных данных: грунт — глина с р=
= 4000 Ом-см, наружный диаметр трубы d=6 см, число труб п=3;
длина трубы /Тр=250 см, длина полосы /п = 500 см, глубина зало-
жения полосы Л=30 см, ширина полосы 6=5 см;
4000 4-250
Ятр = 0,366 —— 1g —-— = 5,85 1g 167= 13,05 Ом;
zbU о
4000 2-5002
яп = °>366 =2>92 3330 = 10’3 Ом;
oUO о • oil
^сист —
1,5-13,5-10,3
1,5-13,05 + 10,3 • 3
201,6
50,48
= 3,99<4 Ом.
Контроль температуры бетонной смеси при электро-
разогреве может выполняться тремя способами: непо-
средственным измерением с помощью термометра, по
продолжительности разогрева и по расходу электроэнер-
гии.
Для определения координат одной точки замера
температуры техническим термометром, наиболее точно
характеризующей среднюю температуру смеси в бадье, а
также для оценки точности двух других способов контро-
ля, в производственных условиях были проведены 25 на-
блюдений, при которых фиксировались следующие пока-
затели: температура наружного воздуха, бетонной смеси
26
в процессе разогрева и после укладки в конструкцию;
длительность разогрева; расход электроэнергии; марка
разогреваемого бетона и его прочность к моменту осты-
вания до 0°С, а затем после дополнительного 2—5-суточ-
ного замораживания и последующего 28-суточного вы-
держивания в нормальных условиях.
Для более точного определения средневзвешенной
температуры бетонной смеси при электроразогреве за-
меры температур выполнялись через каждые 2 мин тех-
ническими термометрами в шести характерных точках с
учетом объема бетонной смеси, которой соответствует
температура каждой точки. Сравнение температур от-
дельных точек и средневзвешенной температуры бетонной
смеси в бадье — tcp показало, что наиболее близка к /ер
температура точки <?, расположенной между средним и
крайним электродами на глубине 10 см от noiBepxHO'CTH
бетонной смеси. Полученные замеры позволили опреде-
лить вероятность отклонения не более чем на 5°С темпе-
ратуры, замеренной в точке 3, от tc& при этом в соответ-
ствии с [21] средняя величина отклонений х=3,5 и
средняя квадратичная ошибка — стандарт о=2,42. При-
нимая доверительный интервал ±2, определяем вероят-
ность того, что результаты любого замера температуры
в точке 3 выйдут за пределы 1,5<%г<5,5 [22], и нахо-
дим, что доверительная вероятность равна 0,59, т. е., что
примерно 60% замеров температуры в точке 3 будут от-
личаться от /ср не более, чем на ±2°С. Из [22] находим,
какой доверительный интервал обеспечит включение в
него 95% результатов; значению а=0,95 соответствует
е=2, следовательно, сге=2,42-2=4,8, т. е. 95%, замеров
температур бетонной смеси в точке 3 будут отклоняться
от /Ср не более чем на ±5°С.
Для определения влияния на величину повышения
температуры при электроразогреве у длительности разо-
грева х устанавливаем корреляционную связь между ве-
личинами у и х, для чего данные опытов сводим в корре-
ляционную решетку [23].
Рассчитываем прямолинейную корреляцию длитель-
ности разогрева и повышения температуры бетонной
смеси при электроразогреве, вычисляем коэффициенты
регрессии и получаем уравнение прямой линии регрессии
#=1,49 х+40,3, которой соответствует коэффициент кор-
реляции г=0,75.
При аналогичном определении корреляционной связи
между расходом электроэнергии х и повышением темпе-
27
ратуры при электроразогреве у получаем уравнение пря
мой регрессии у= 1,68%—1,85, а коэффициент корреля-
ции будет г=0,97 (рис. 4).
Рис. 4. Влияние расхода электроэнергии на повышение температуры
бетонной смеси в бадье
Коэффициент корреляции при факторе расхода элект-
роэнергии значительно ближе к единице, чем при фак-
торе длительности разогрева, следовательно [21], расход
электроэнергии точнее и теснее связан с повышением
температуры бетонной смеси при ее электроразогреве,
чем длительность электроразогрева. Полученные уравне-
ния линий регрессии позволяют определить зависимость
повышения температуры бетонной смеси при электрора-
зогреве от расхода электроэнергии (табл. 8).
Фактор длительности разогрева является ориентиро-
вочным и может применяться только для предваритель-
ных расчетов, но не в качестве контрольного показателя
при производстве работ.
Значительно более точным является определение /Ср
с помощью термометра, но этот способ осложняет произ-
водство работ и снижает темп бетонирования, так как по
условиям техники безопасности отсчет температуры по
28
термометру, находящемуся в бадье, может выполняться
только после отключения от бадьи напряжения.
Таблица 8
Показатели определяющие повышение температуры бетенной смеси
при электроразогреве в бадье
Повышение тем- пературы бетон- ной смеси в бадье, °C 10 15 20 25 30 1 35 40 45 50
Расход электро- энергии, кВтх X ч/м3 .... 7,1 10 13 15,9 18,9 21,9 24,9 27,9 30,9
Электроразогрев бетонной смеси в бадьях произво-
дится на заранее спланированной горизонтальной пло-
щадке размером не менее 7X6 м с ограждением высо-
той 1,7 м из металлической сетки, позволяющей кранов-
щику наблюдать за работами по разогреву смеси. На
площадке размещают две бадьи для электроразогрева
бетонной смеси, заземляющее устройство и щит управ-
ления (рис. 5).
Рис. 5. Схема площадки для Элек-
тр ор аз огр ев а бетонной смеси в
двух бадьях
1— решетчатое ограждение высотой
1,7 м; 2— бадья; 3— ворота для само-
свалов с задней выгрузкой; 4— провода
питающей сети; 5— кабель; 6— дере-
вянная опора для кабеля; 7— щит уп-
равления; 8— кабель от трансформатор-
ной подстанции; 9— служебный про-
ход; 10— очаг повторного заземления;
11— нулевой провод
Электроразогрев бетонной смеси в бадьях осуществ-
ляется в следующем порядке. Такелажник и электро-
монтер с помощью крана устанавливают на огорожен-
ной площадке две очищенные от бетонной смеси бадьи с
небольшим уклоном к торцевой стенке. Бадьи загружа-
ют бетонной смесью из самосвала, заезжающего па пло-
щадку через ворота ограждения задним ходом. Бетонная
смесь, загруженная в открытую приемную часть бадьи,
при необходимости разравнивается между электродами.
Не допускается наличие пустых мест или «шапки» из
29
бетонной смеси непосредственно между электродами, а
также между электродами и корпусом бадьи. После вы-
езда самосвала за ограждение электромонтер, предвари-
тельно проверив, выключен ли в щите управления блок
«предохранитель-выключатель» (см. рис. 4), присоеди-
няет к корпусу бадьи провод от защитного заземления,
а также нулевую жилу питающего кабеля, подключает к
контактным выводам бадьи токоведущие жилы питаю-
щего кабеля, затем включает последовательно блок
«предохранитель-выключатель» и контактор щита уп-
равления, в результате чего на электроды бадьи подает-
ся напряжение.
Электроразогрев бетонной смеси производится до
температуры не выше 70°С. В процессе разогрева тем-
пература бетонной смеси может контролироваться тер-
мометром, установленным между средней и крайней пла-
стиной-электродом на глубину 10 см от поверхности бе-
тонной смеси. Отсчет температуры по термометру вы-
полняется электромонтером только после отключения
блока «предохранитель-выключатель», поэтому рекомен-
дуется контролировать повышение температуры бетон-
ной смеси в бадье при разогреве по показателю расхода
электроэнергии на установленном в щите управления
счетчике активной энергии в соответствии с данными
табл. 8.
По достижении необходимой температуры бетонной
смеси электромонтер последовательно выключает кон-
тактор и блок «предохранитель-выключатель» щита уп-
равления, проверяет (по приборам на щите и указателям
напряжения) отсутствие напряжения на электродах, за-
тем снимает штепсельные разъемы с контактных выво-
дов бадьи, а от корпуса бадьи отсоединяет нулевую жи-
лу питающего кабеля и провод защитного заземления.
Бадья с разогретой бетонной смесью подается мон-
тажным краном к месту бетонирования и сразу после
удаления первой бадьи за пределы отгороженной пло-
щадки разогревается бетонная смесь во второй бадье.
Затем первая бадья снова устанавливается под загруз-
ку, а вторая подается к месту бетонирования и по окон-
чании разгрузки вновь устанавливается рядом с первой
бадьей, после чего цикл работы повторяется в той же по-
следовательности.
Ориентировочная продолжительность одного цикла
двух бадей составляет 40 мин и складывается из следу-
ющих операций: выгрузка бетонной смеси из самосвала
зо
в бадьи — 3 мин; разравнивание бетонной смеси в бадь-
ях — 2 мин; подключение токоподводящих устройств,
нулевого провода питающей сети и проводов от защит-
ного заземления первой бадьи — 2 мин; электроразогрев
бетонной смеси в первой бадье—10 мин; отключение
первой бадьи, подача ее к месту бетонирования и под-
ключение защитного заземления и питающей сети ко
второй бадье — 3 мин; разогрев смеси во второй бадье-
10 мин; отключение от сети и защитного заземления
второй бадьи—1 мин; установка первой бадьи под за-
грузку — 2 мин; подача к месту бетонирования второй
бадьи — 2 мин; разгрузка бетонной смеси из второй ба-
дьи в опалубку —3 мин; подача на площадку и установ-
ка под загрузку второй бадьи — 2 мин.
Разгрузка бетонной смеси в опалубку и подача к от-
гороженному участку первой бадьи выполняются во вре-
мя электроразогрева бетонной смеси во второй бадье.
При непрерывной работе и использовании двух бадей
пооизводительность электроразогрева бетонной смеси и
бетонирования в течение смены при емкости самосвала
1,8 м3 в среднем составит:
8-60
—— 1,8 = 21,6 мз.
40
Если бетонная смесь доставляется самосвалами с бо-
ковой выгрузкой с прицепом, то на площадке для элек-
троразогрева должны устанавливаться четыре бадьи
(рис. 6).
Площадка, показанная на рис. 6, является универ-
сальной и допускает доставку бетонной смеси самосва-
лами как с боковой, так и с задней выгрузкой.
Поворотные бадьи емкостью 0,9 м3 рассчитаны на
приемку бетонной смеси из самосвалов с задней вы-
грузкой; общая ширина двух плотно составленных бадей
2,5 м при ширине кузова самосвала 2,06 м. Самосвалы и
прицепы с боковой выгрузкой имеют длину кузова
2,56 м и при их разгрузке в две рядом поставленные
бальи емкостью 0,9 м3 часть бетонной смеси не попада-
ет в них. Кроме того, из-за невозможности установить
самосвал вплотную к торцевой стенке бадьи и из-за не-
значительного вылета платформы за внешнюю плоскость
скатов край платформы при опрокидывании находится
на расстоянии 0,15—0,2 м от торцевой стенки, что иск-
лючает возможность непосредственной выгрузки бетон-
ной смеси из самосвала и прицепа в бадьи.
31
Рис. 6. Схема площадки для элект-
роразогрева бетонной смеси в четы-
рех бадьях
/ — бадья; 2 — ворота для самосвалов с
боковой выгрузкой; 3 — служебный проход;
4 — кабель от трансформаторной подстан-
ции; 5 — щит управления; 6 — очаг повтор-
ного заземления; 7 — ограждение площад-
ки; 8 — отбойный брус; 9 — ворота для са-
мосвалов с задней выгрузкой
Для обеспечения нормальной выгрузки бетонной сме-
си из самосвалов и прицепов с боковым опрокидыванием
платформы поворотные бадьи следует устанавливать с
промежутком 0,2—0,25 м, который перекрывается ком-
пенсирующей доской, а перед разгрузкой бетонной смеси
между скатами самосвала и торцевой стенкой бадей под
углом 60—70° устанавливают направляющую доску, ко-
торая одним ребром опирается на торцевые стенки ба-
дей, а другим—на скаты самосвала или прицепа (рис. 7)
Температуру разогрева бетонной смеси не рекомен-
дуется превышать: для бетонов на портландцементах
70°С, на шлакопортландцементах 80°С, но без обоснова-
ния расчетом нежелательно разогревать бетонную смесь
свыше 50°С. После окончания разогрева бетонную смесь
сразу и непосредственно из бадьи укладывают в опалуб-
ку и уплотняют. Разогретую бетонную смесь не следует
держать в бадье более 10 мин во избежание потери ее
подвижности и большого охлаждения. Не допускается
перегрузка разогретой бетонной смеси или подача ее в
опалубку по лоткам.
Рис. 7. Вспомогательные приспособления при разгрузке самосва-
лов с боковой выгрузкой
а — схема расположения направляющей доски при разгрузке; б — схема
расстановки бадей; / — бадья; 2 — отбойный брус 0,2X0,15X7,5 м; 3 — ко-
лесо; 4—кузов самосвала; 5 — направляющая доска 0,3X2,6 м; 6 — упор-
ный брус бадьи; 7— компенсирующая доска 0,2X1,25 м
Снижение температуры разогретой бетонной смеси в
процессе ее хранения, подачи и укладки зависит в основ-
ном от температуры наружного воздуха и ориентировоч-
но может быть принято: при температуре до —10°С рав-
ным 5°С, при температуре от —10 до —20°С равным
10°С и от —20 до —30°С равным 15°С. Более точно сни-
жение температуры At определяется фактическими за^
мерами или расчетом по предложенной НИИСП Гос-
строя УССР [24] формуле
(«i + «2 (Ч> /ср ~ 'н.в) И
Д/~ 0,0024 С у V ’
где ai — коэффициент теплоотдачи открытой поверхности, принимае-
мый 35 кВт/(м2 К);
а2 — коэффициент теплоотдачи закрытой поверхности, принима-
емый 9,3 кВт/(м2-К) при скорости ветра <о> 1 м/с, щ и
а2 повышаются, для хранения и подачи на величину У со
и для укладки — на 1,4
Fo — открытая поверхность бетонной смеси, м2;
F3 — поверхность бетонной смеси, закрытая стенками и дном
бадьи или опалубкой, м2;
ф — коэффициент неравномерности распределения температуры
по объему смеси, принимаемый при хранении и подаче — 0,5
и при укладке 0,75;
/ср — температура смеси вначале хранения и при выгрузке из
бадьи, °C;
Ti — время хранения и подачи разогретой бетонной смеси или
время укладки -смеси от момента разгрузки бадьи до мо-
мента утепления бетона в конструкции, ч;
С — теплоемкость бетонной смеси, принимаемая 1,045
кДж/(кг-К);
у— объемная Maicca м3 бетонной ©меси, принимаемая 2300 кг;
V — объем смеси в бадье, м3.
Подставляя в формулу (8) обычно принимаемые величины для
применяемой в Главмосстрое поворотной бадьи вместимостью 0,9 м3
(см. рис. 3) и при скорости ветра до 1 м/с, получим:
при хранении и подаче
(35-2,4 + 9,3.3,9) (0,5 /ср - tn в)
Д/_ 0.0004-1045-2300-0.9
= 0,23 (0,5/ср ^н.в)т1»
при укладке kt = 0,00222 (30Го + 8^з) (0,75/ср — /н в)
Определяем по формуле (8) снижение температуры разогретой
бетонной смеси при следующих исходных данных: /Ср = 40°С; /и.в~
=—10°С; продолжительности хранения и подаче смеси 10 мин, или
0,17 ч; продолжительности укладки 6 мин, или 0,1 ч; бетонируется
плита толщиной 0,25 м, площадью 1X3,6 м2 с Л4П= (3,6X24-0,25X
Х9,2) : 3,6X0,25= 10,5 м-1.
В безветренную погоду снижение температуры при хранении и
подаче А/= 0,23 (0,5-404-10) 0,17= 1,2°С, а при ветре 3 м/с kt —
= 1,2 К 3=2,1°С.
33
При укладке смеси в безветренную погоду Д/ = 0,00222 [30-3,6 +
+8 (3,6+0,25-9,2)] -{0,75(40—1,2) + 10] 0,1 = 1,3°С, а при ветре 3 м/с
Д/ = 1,3-1,4 ]/3 = 3,2°С.
Следовательно, при заданных исходных данных общее снижение
температуры разогретой бетонной смеси за время хранения, подачи
и укладки в конструкцию составит: в безветренную погоду Д/=1,2+
+ 1,3 = 2,5°С, а при слабом ветре — Д/=2Д+3,2 = 5,3°С.
До укладки разогретой бетонной смеси в конструк-
цию опалубка и арматура должны быть тщательно очи-
щены от снега и наледи. При возведении конструкций с
модулем поверхности более 6, а также при температу-
рах наружного воздуха ниже —20°С опалубка в углах
должна быть дополнительно утеплена.
Разогретую смесь укладывают в быстром темпе и не-
прерывно. Сразу после уплотнения бетона его неопалуб-
ленную поверхность тщательно укрывают паротеплоизо-
ляционными матами или слоем паронепроницаемого ма-
териала (битуминозная бумага, толь, полиэтиленовая
пленка, прорезиненная ткань и т. п.), а затем слоем
шлаковаты толщиной 5—10 см, опилок или шлака
толщиной 10—15 см. Перерывы в укладке бетона в кон-
струкцию крайне нежелательны. Если перерыв неизбе-
жен, то поверхность уложенного бетона до возобновле-
ния бетонирования тщательно укрывают и утепляют.
При выдерживании бетона осуществляют тщатель-
ное наблюдение за температурным режимом его твер-
дения. При резком понижении температуры наружного
воздуха и появлении опасности, более быстрого охлажде-
ния бетона, чем предусмотрено расчетом по формуле
(2), конструкцию укрывают дополнительным слоем теп-
лоизоляции, обратив особое внимание на утепление уг-
лов и выступающих частей. Необходимую величину до-
полнительного утепления определяют по формулам (3) и
(2). Если дополнительное утепление не может обеспе-
чить достижения бетоном требуемой к моменту замер-
зания прочности, следует применять обогрев конструк-
ции. Для такого аварийного случая желательно иметь
на строительстве воздуходувки и брезент. Брезентом по
возможности тщательно укрывают конструкцию и в про-
странство между конструкцией и брезентом подают го-
рячий воздух от воздуходувки.
Необходимую температуру- разогрева бетонной смеси
определяют задаваясь в формуле (2) температурой Zj,
учитывая ожидаемую в период выдерживания бетона
/п.в и принятые на данном строительстве остальные сос-
тавляющие формулы. Определив при принятом t\ время
34
остывания бетона до 0°С и по формуле (4) /б.ср по рис. 1
или 2, определяют прочность, достигнутую бетоном за
время остывания, которая, как правило, должна равнять-
ся критической прочности. Если полученная таким об-
разом прочность бетона превышает критическую более
чем на 5%, то соответственно уменьшают или тепло-
изоляцию и повторяют расчет. Если в результате расче-
та прочность бетона ниже критической, то задаемся по-
вышенной <1, или увеличиваем теплоизоляцию бетона и
снова повторяем расчет до получения требуемой по за-
данию прочности бетона к моменту его охлаждения до
0°С. Определив /], учитываем по формуле (8) снижение
температуры разогретой бетонной смеси за время ее вы-
держивания, подачи и укладки и, суммируя ее с опре-
деляем необходимую температуру разогрева смеси.
В отдельных случаях, при специальном обосновании
допускается разогревать бетонную смесь до температу-
ры, обеспечивающей достижение бетоном прочности,
превышающей критическую,
но не более чем на 20% от
Опыты, проведенные на по-
лигоне, и производственное
внедрение метода горячего тер-
моса подтвердили высокое ка-
чество бетона и бетонных кон-
струкций, выполненных этим
методом.
В декабре 1966 г. были за-
бетонированы и выдержаны
методом горячего термоса три
блока -с Л1п=7,5 «и два блока с
ЛГП=Ю. В блоках с 7ИП=7,5
температура бетона замеря-
лась техническим термометром
и термопарами в пяти точках;
в блоке с Мп= 10 термометры
располагалась аналогично
(рис. 8).
Все блоки бетонировались
в деревянной 40-мм опалубке,
установленной на неотогретое
бетонное основание. Верхняя
открытая поверхность бетона
тщательно укрывалась толью и
100-мм слоем опилок.
Рис. 8. Схема расстановки
термометров для замера
температуры в блоках с
Мп=7,5
(цифрами показаны места
расстановки)
35
В первом опыте 7/XII разогретая бетонная смесь,
приготовленная на портландцементе марки 400 с расхо-
дом 300 кг/м3 при B/Z/=0,65, укладывалась в блок с
Л4П=7,5; одновременно было изготовлено 6 контрольных
кубов, из которых 3 испытывались после 28 сут хране-
ния в нормальных условиях для определения фактиче-
ской марки бетона. Три другие куба, изготовленные из
разогретой бетонной смеси, были установлены в сталь-
ных формах на открытую поверхность бетона, утеплены
100-мм слоем опилок и испытывались через трое суток—
10/XII при понижении температуры бетона до 0°С
(табл. 9).
Таблица 9
Температура бетона при выдерживании в блоке с Л4„ = 7,5
Замеры температуры Темпера- тура на- ружного воздуха, °C Температура бетона (°C) в точках (см. рис. 8)
дата часы / 2 3 4 5
7/ХП 12.00 —15 36 33 35 32 29
17.00 —17 37 39 38 36 21
8/ХП 9.00 —20 30 36 33 29 16
16.00 —17 25 26 24 21 13
9/XII 10.30 — 18 11 И 11 7 5
15.30 —15 9 9 8 6 4
ю/хп 9.00 — - § 3 4 4 2 3
1 1500 —6 2 3 2 1 1
Последующие опыты проводились 24 и 28 декабря с
бетоном марки 300, приготовленным на портландцемен-
те марки 500 с расходом'цемента 400 кг/м3 и В/Ц—0,5}
одновременно изготавливалось 12 контрольных кубов, из
которых 3 испытывались после 28-суточного выдержива-
ния в нормальных условиях и имели прочность на сжа-
тие 23,4 МПа. Остальные 9 кубов, изготовленные из ра-
зогретой бетонной смеси, хранились под 100-мм слоем
опилок на бетоне блока и испытывались: 3 куба после
трех суток термосного выдерживания, 3 — при пониже-
нии температуры бетона до 0°С и последние 3 куба—•
после дополнительного выдерживания в течение трех
суток на воздухе и последующего 28-сутрчного хранения
в нормальных условиях (табл. 10).
Помимо испытаний контрольных кубов прочность бе-
тона определялась эталонным молотком [12] непосред-
ственно в блоках. Результаты испытаний кубов и блоков,
изготовленных 7, 24 и 28 декабря, приведены в табл. 11.
36
Таблица 10
Температура бетона, выдерживаемого в блоках с разными модулями
поверхности
Замеры тем- пературы Температура наружного воздуха, °C Блок с Мц 7,5 Блок с Мп — 10
Температура бетона, С°, в точках (см. рис. 8)
дата часы
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
24/ХП 25/XII 26/XII 27/XII 28/XII 29/XII 10.30 11.30 11.00 16.00 10.00 17.00 10.00 16.00 10.00 —9 —4 —8 —9 —11 —9 —10 -9 —12 39 35 20 19 6 5 4 0 —1 38 36 18 17 7 5 3 1 —1 38 34 17 16 7 5 2 0 — 1 31 27 13 11 4 2 0 —1 —2 28 19 10 8 4 3 — 1 —2 —3 30 22 12 6 4 2 —1 28 21 7 6 3 1 —1 26 19 6 5 3 1 —2 23 15 8 4 2 1 —2 18 7 6 4 3 2 —2
Таблица 11
Результаты испытаний блоков, забетонированных с предварительным
электроразогревом бетонной смеси ________________________________
"п блока, м-' Средняя темпера- тура воздуха за время выдер- живания, °C Тем- пера- тура бетона после уклад- ки в блок, °C Продол- житель- ность остывания бетона до 0°С, сут Прочность бетона, МПа
после хранения 28 сут в нор- мальных усло- виях выдержанного методом го- рячего термоса
3 сут до пони- жения темпера- туры бетона до 0°С до пони- жения темпера- туры бетона до 0°С + 3 сут выдержи- вания на морозе + 28 сут нормаль- ного хранения
7.5 —13,8 33 4 18,4 — 16,7 17,4 21,7
7.5 10 —9 35 25 4,5 3,5 23,4 19,8 15,2 23,5 17,6 35,9 37,2
7,5 10 п пыта! бетон —10,5 р и м е ч а п 1ий контрол а непосредс 40 34 а е. П ЬНЫХ К) твенно в 4.5 3,5 рочпость 61 /бов, в зна блоках эта 24,8 ?тона в ч менателе - ДОНОВ мол 16,9 15,3 ислител - по рез отком. 19,2 20,8 16,5 18,2 з по резуль (ультатам 31,9 37,1 ►татам ис- испытаиий
37
Физико-механические качества бетона, уложенного с
предварительным электроразогревом, исследовались в
Магнитогорском горно-металлургическом институте им.
Г. И. Носова [26]. Бетон марки 150, приготовленный на
шлакопортландцементе марки 300 с различным ВЩ, ра-
зогревался до 60, 70 и 85°С, затем пропаривался 8 ч
при 95—98°С с последующим выдерживанием в нор-
мальных условиях в течение 1, 6 и 12 мес. В результате
проведенных исследований установлено, что разогретый
бетон равен по прочности обычному бетону нормального
твердения, морозостойкость его несколько выше, а де-
формативные изменения — меньше.
В январе — марте 1968 г. СУ-28 треста Мосстрой
№ 6 Главмосстроя на стройобъскте успешно и в доста-
точно большом объеме применяло метод горячего термо-
са при бетонировании железобетонных стен подвала
толщиной от 0,3 до 1,2 м —с модулями поверхности со-
ответственно от 7,4 до 2,4. Стены армировались плоски-
ми сварными каркасами; опалубка выполнялась из
40-мм досок без утепления; открытые поверхности бето-
на укрывались толью и утеплялись минераловатными
плитами.
На стройобъекте бетонная смесь, приготовленная на
портландцементе БТЦ марки 400, доставлялась самосва-
лами с прицепами, имевшими боковую выгрузку. Для
возможности одновременной разгрузки доставленной бе-
тонной смеси на приемной площадке по схеме, приведен-
ной на рис. 6, размещались четыре бадьи, которые по-
очередно подключались к одному щиту управления. В
этих условиях максимальная сменная производитель-
ность бетонирования при далеко не идеальной доставке
бетонной смеси составила 32 м3, а всего было уложено
методом горячего термоса более 2000 м3 бетона.
Бетонную смесь разогревали до 60°С при температуре
воздуха ниже —20сС; до 45°С при —15°С и до 35°С при
температуре воздуха до —ГО°С. Разогретую бетонную
смесь сразу из бадей укладывали непосредственно в
конструкцию; за время разгрузки и уплотнения темпера-
тура бетона снижалась примерно на 5° при температуре
воздуха до —10°С, на 10—45° — при температуре возду-
ха около —15°С и на 20° — при температуре воздуха
около —20°С.
Забетонированные конструкции остывали до 0°С за
6—7 сут, в течение которых бетон набирал не менее 50%
от /?28 (табл. 12).
38
Таблица 12
Температура бетона, уложенного методом горячего термоса
Дата бетониро- вания, 1968 г. Модуль поверх- ности конструк-, —1 ции, м Температура бе- тонной смеси после электрора- зогрева, °C Температура (°C) бетона после укладки через сут воздуха
0 1 2 3 4 5 6 7
17/1 4 60 42 —18 38 —25 24 —25 —25 —21 12 —24 -
8/II 2,4 45 28 —10 36 —14 —15 —16 11 —16 — —•
9/11 4 40 34 —14 32 —15 —16 13 —16 5 —15 — •—
12/11 4 45 37 —16 30 —15 28 —10 22 —8 11 —5 —9 1 —8
22/II 7 39 34 —6 —3 —10 —14 7 —13 3 —9 *
27/П 4 45 34 —9 —6 'Т 29 —6 16 —6 —3 —5 2 —7
Таблица 13
Прочность бетона в стенах подвала
Дата бетонирования, 1968 г. Прочность бетона, МПа, определенная
22/111 8/IV 13/V
17/1 21,5 - »
8/II 20,5 —*
9/II 16,5 —— —
12/11 19,5 —
17/11 — 18 27,5
13/11 18 26,4
15/11 — 17,4 24,2
21/11 —' 1 16,2 30,3
22/II — 18 23,7
27/11 — 21 28
П р и м е ч а н и е. Проектная марка бетона — 300; фа» :т.ическая марка
бетона —241; положительная среднесуточная температура установилась с
22/1И 1968 г.
39
Фактическую марку бетона ойрёдёлйлй в Ьроцессй
производства работ испытанием трех серий контрольных
кубов, выдержанных 30 сут в нормальных условиях;
прочность бетона непосредственно в стенах подвала оп-
ределяли с помощью эталонною молотка [12] (табл. 13);
Из табл. 13 видно, что с 8/IV по 13/V 1968 г. проч^
ность бетона в стенах подвала в среднем возросла на
8 МПа и средняя фактическая прочность 13/V составила
26,1 МПа, плп 107% фактической марки бетона.
Интенсивность нарастания прочности бетона в конст-
рукции после ее оттаивания указывали, что к моменту
замерзания бетон имел достаточную прочность. Это под-
тверждается также и результатами непосредственных
испытаний прочности бетона 22/111 1968 г., показавших,
что бетон в момент оттаивания имел более 50% проект-
ной марки. Учитывая, что с момента укладки до испыта-
ния бетона температура воздуха была отрицательной,
можно считать, что бетон набрал эту прочность за вре-
мя термосного выдерживания.
Статистическая обработка результатов испытания
прочности бетона в стенах подвала, проведенная соглас-
но ГОСТ 10180—67 [10], показала, что при фактическом
/?ноРм=24,1 МПа показатель изменчивости Сг=9,7%;
наименьшее вероятное значение прочности /?мин=
= 18,5 МПа и коэффициент однородности бетона
Коди=0,77 больше минимально допустимого СНиП П-А.
10-62 [25], равного 0,6.
Проверка качества бетона, уложенного методом го-
рячего термоса, проводилась также с 28/1 по 24/II 1969 г.
в СУ № 9 треста Мосстрой № 8 на строительстве Завода
автотракторного электрооборудования № 2 (АТЭ-2) и
мусоросортировочной фабрики.
Несмотря на то что бетонная смесь доставлялась
для обеих строек с одного бетонного завода и применял-
ся один вид цемента — шлакопортландский марки 300,
удельное сопротивление бетонной смеси и, соответствен-
но, потребляемая мощность резко колебались. На строи-
тельстве АТЭ-2 при укладке бетона марки 300 с расхо-
дом шлакопортландцемента 400 кг/м3 бетонная смесь
вначале разогрева за наблюдаемый период бетонирова-
ния с 28/1 по 11/11 имела удельное сопротивление 6,35—
15 Ом-м и в конце разогрева — 4,45—8,5 Ом-м при по-
треблении мощности вначале 58—136 кВт и в конце ра-
зогрева 88—467 кВт. На строительстве мусоросортиро-
вочной фабрики, где для бетона марки 200 расходова-
40
лось 330 кг/м3 шлакопортлапдцемепта, удельное сопро-
тивление бетонной смеси вначале разогрева колебалось
7,6—25,3 Ом-м; в конце 4,45—12,5 Ом-м и соответст-
венно потребляемая мощность вначале 44—93 кВт и в
конце 70—129 кВт.
За время выдерживания, подачи и укладки бетонной
смеси температура разогретой бетонной смеси понижа-
лась на 15—20° при температуре наружного воздуха от
—20 до —25°С и на 5—10° при температуре воздуха по
— 10°С.
Для определения прочности бетона в момент бетони-
рования на стройке было изготовлено 6 партий конт-
рольных кубов; каждая партия состояла из 9 кубов, из
которых три выдерживались 28 сут в нормальных усло-
виях и по ним определялась фактическая марка бетона,
шесть укладывались па забетонированную конструкцию,
тщательно укрывались и выдерживались 3—5 сут до по-
нижения температуры в конструкции до 0°, после чего
три куба испытывались для определения прочности бето-
на к моменту замораживания, а последние три выдержи-
вались открытыми 2—3 дня на морозе и затем 28 сут в
камере нормального твердения. Помимо испытания конт-
рольных кубов прочность бетона определялась с помо-
Таблица 14
Прочность бетона, уложенного с предварительным электроразогревом
на строительстве АТЭ-2 и мусоросортировочной фабрики
Дата бетониро- вания, 1969 г. Темпе- ратура наруж- ного возду- ха, °C Прочность бетона, МПа
в контрольных кубах в конструкции
после 28 сут выдер- живания в нор- мальных условиях (факти- ческая марка) после остыва- ния до 0°С после остывания До 0°С-Ь -j-2 сут замора- живания+ 4-28 сут в нор- мальных условиях после остывания до 0°С+ 4-1 мес выдержи- вания на морозе после остывания до 0°С4- 4 2 мес выдержи- вания при поло- житель- ной тем- пературе
30/1 11/11 14/II 18/11 20/II 24/II При» струкции тировочно —23 —20 —15 — 12 —7 —5 л е ч а н и < АТЭ-2; с й фабрики 24,5 23,5 15 14,4 12,2 15,5 30/1 и 11 14 по 24/11 [. 15,1 11,8 9,7 /II бетон л эетои марки 36,8 25,1 14,4 16,8 23,1 18,7 «арки 300 у 200 — в ко 14,5 23,5 16 15,4 14,1 'клад ыва лея нструкции 26 25 19 18,5 20 20 в кон- иусоросор-
41
Щью эталонного молотка непосредственно в конструкции
(табл. 14).
Статистическая обработка результатов испытания
прочности бетона в конструкциях мусоросортировочной
фабрики показала, что даже при /?норм=20 МПа, пре-
вышающем среднюю фактическую марку бетона на 40%,
показатель изменчивости С\=3,8%; наименьшее вероят-
ное значение прочности бетона /?Мин=>18,3 МПа и коэф-
фициент однородности бетона Лоди.—0,86.
Высокий коэффициент однородности бетона, получен-
ный на трех разных стройках, и его прочность, превы-
шающая фактическую марку, доказывают высокие каче-
ства бетона, уложенного зимой методом горячего тер-
моса.
При внедрении метода горячего термоса кроме необ-
ходимости бадей для электроразогрева вторым решаю-
щим фактором является наличие на объекте свободной
электрической мощности, которую необходимо преду-
сматривать в проекте организации работы на строитель-
ство объекта и при представлении заявки на потребную
для строительства электрическую мощность.
Производственный опыт подтвердил, что при исполь-
зовании напряжения 380 В потребная мощность для
электроразогрева бетонной смеси в бадье емкостью
0,9 м3 составляет 135—170 кВт. Учитывая, что на строй-
ках типовых жилых домов установочная мощность не
более 100 кВт, а в фундаменты таких домов ежегодно
зимой укладывают 40—50 тыс. м3 бетона, в НИИМос-
строе были проведены исследования и проверена воз-
можность электроразогрева при наличии для этого мощ-
ности порядка 50 кВт.
Определение максимальной электрической мощности
для разогрева [7] приведено в формуле
U2 V о
^тах— «2 Ю кВт, (9)
Ь2 р2
где U — напряжение на пластинах-электродах, В;
V — объем разогреваемой в бадье смеси, м3;
b — расстояние между пластинами-электродами, м;
р2 — минимальное удельное электрическое сопротивление.
Из этой формулы видно, что снижение потребной
мощности возможно при уменьшении применяемого на-
пряжения. Однако при понижении напряжения до 121 В
для сохранения в допустимых пределах продолжитель-
ности разогрева, как показывают расчеты, необходимо,
42
чтобы минимальное удельное сопротивление вместо обыч-
но пр ши им а ем ого 6—10 Ом нм было 1,5—2,5 Ом-м.
Исследования [18, 27, 28, 29] показали, что величина
удельного электрического сопротивления бетонной смеси
определяется в первую очередь электропроводимостью
ее жидкой фазы. При этом с увеличением в жидкой фа-
зе водорастворимых щелочей и продуктов гидратации
цементного клинкера величина удельного электрического
сопротивления бетонной смеси уменьшается. Получение
бетонной смеси с начальным удельным электрическим
сопротивлением порядка 2—3 Ом-м возможно при при-
менении добавки соли.
Проведенные опыты показали, что при добавке 1 —
1,5% поваренной соли от массы цемента удельное сопро-
тивление бетонной смеси при температуре ее около 10°С
находится в пределах 2—2,5 Ом-м. При этом условии
потребная установочная мощность при электроразогре-
ве с напряжением 121 В в бадье емкостью 0,9 м3 состав-
ляет 25—50 кВт. Мощность в процессе электроразогре-
ва, который продолжается около 20 мин, увеличивается
из-за снижения удельного электрического сопротивления
бетонной смеси при повышении ее температуры.
В полигонных условиях была проверена возможность
электроразогрева бетонной смеси при напряжении 121 В.
В блоки с Мп—7,5; 9 и 10 с деревянной 40-мм опалуб-
кой, установленной на неотогретое основание, уклады-
вался бетон марки 250, приготовленный на портландце-
менте марки 500 с расходом 300 кг/м3 с добавкой 1,5%
поваренной соли от массы цемента при В/Ц=0,5, На-
чальное удельное сопротивление смеси 2,05 Ом-м. Элек-
троразогрев велся при температуре наружного воздуха
—9°С и за 20 мин средняя температура смеси в бадье
поднялась на 25°. После укладки в опалубку и утепления
верхней открытой поверхности блоков толью и 100-мм
слоем опилок температура бетона понизилась па 5—10°
и равнялась 50°С в блоке с Мп=9 и 45°С в двух других
блоках.
Бетон остыл до 0°С при среднесуточной температуре
воздуха за период выдерживания, равной —10,5°С в
блоке с Л4п=1'0 за трое сут, и в д-вух других блоках за
четверо сут, после чего блоки были распалублены и эта-
лонным молотком определена прочность бетона, равная
844-78% /?28- Вторичное определение прочности бетона
эталонным молотком после дополнительного 28-суточно-
го выдерживания в нормальных условиях показало, что
43
во всех блоках прочность бетона превысила марочную
на 28—48%.
Из проведенных испытаний и расчетов следует, что
электроразогрев бетонной смеси с начальным удельным
сопротивлением 2,2±0,25 Ом при напряжении 121 В и
дополнительном увеличении времени разогрева до 15—
25 мин возможен до 35°С при температуре наружного'
воздуха —10°С или до 45°С при температуре наружного
воздуха от —11 до —25°С. Потеря тепла бетоном при
выдержи1ва'Нии, подаче и укладке не должна превышать.
5°С. Выполнение этих условий гарантирует достижение
бетоном 40—50% марочной прочности к моменту осты-
вания его до 0°С при применении портландцемента не
ниже марки 300, укладке бетона в конструкции с моду-
лем поверхности до 10, среднесуточной температуре воз-
духа до —20°С и применении деревянной опалубки тол-
щиной 25—40 мм. Открытые бетонные поверхности при
этом должны быть тщательно утеплены по слою толя
опилками или минеральной ватой.
Для получения бетонной смеси с требуемым пони-
женным удельным электрическим сопротивлением обяза-
тельно введение в смесь при ее изготовлении на заводе
1 —1,5% поваренной соли от массы цемента.
Величина удельного сопротивления бетонной смеси
зависит также от вида и количества цемента, от величи-
ны водоцементного отношения и т. д., поэтому точное
количество добавки определяется лабораторией бетон-
ного завода из расчета получения бетонной смеси с
удельным сопротивлением при температуре около 10°С—
2—2,5 Ом-м.
Величина удельного сопротивления бетонной смеси
определяется в форме размером 100X100X200 мм, у ко-
торой боковые стенки и днище изготовлены из диэлект-
рика (пластмасса, дерево, пропитанное минеральным
маслом, текстолит и др.), а торцевые стенки, являющие-
ся электродами, — из металла. В форму укладывается
испытуемая бетонная смесь.
Форма включается в электрическую сеть переменного
тока и измеряется: вольтметром напряжение U и милли-
амперметром сила тока / (рис. 9).
Величина удельного электрического сопротивления
бетонной смеси определяется по формуле
S
— Ом-м,
b
(10)
44
г-Дё — собственное сопротивление миллиамперметра, которое ука-
зано в паспорте прибора или на его циферблате, Ом;
S — площадь поперечного сечения формы — 0,01 м2;
b — расстояние между электродами 0,2 м.
Путем увеличения или уменьшения величины добав-
ки поваренной соли соответственно уменьшают или уве-
личивают удельное сопротивление бетонной смеси до
требуемого значения.
Рис. 9. Схема электриче-
ской цепи при определе-
нии удельного электри-
ческого сопротивления
бетонной смеси
•1 — вольтметр с ценой деле-
ния до 2 В; 2 — амперметр
с ценой делен/ия до 2 мА;
•3—форма с бетонной смес.чд)
Электроразогрев бетонной смеси осуществляется от
сети переменного тока через трансформатор ТМОА-50,
от которого к бадье под'ается напряжение 121 В.
При бетонировании методом горячего термоса конт-
роль работ ведется ио трем последовательным этапам
производства работ — при электроразогреве, в процессе
укладки разогретой смеси и при выдерживании бетона.
При электроразогреве бетонной смеси необходимо
проверять тщательность очистки электродов и стенок
бадьи от схватившегося бетона, горизонтальность уста-
новки бадей на площадке, равномерность распределения
бетонной смеси в приемной части бадьи; подвижность
бетонной смеси до и после электроразогрева; температу-
ру бетонной смеси до начала и после окончания разогре-
ва; продолжительность разогрева или расходуемую на
разогрев электроэнергию. В процессе укладки ра-
зогретой бетонной смеси контролируют отсутствие
снега и наледи на основании, опалубке и арматуре бето-
нируемой конструкции; своевременность укладки бетон-
ной смеси в опалубку, причем охлаждение бетонной сме-
си с момента окончания электроразогрева до окончания
укладки ее в конструкцию не должно превышать 10°С;
тщательность укладки по открытой поверхности бетона
паро- и теплоизоляции и ее соответствие проекту.
При выдерживании контролируют прочность бетона,,
определяя его температуру, для чего в наиболее охлаж-
даемых местах конструкции оставляют скважины глуби-
ной 80—100 мм, которые между замерами температуры
закрывают пробками. Температуру бетона замеряют
45.
техническими термометрами не реже двух раз в сутки до
Окончания выдерживания бетона, а результаты замеров
заносят в журнал контроля температур. Кроме того, из
разогретой смеси на каждые 50 м3 уложенного бетона
изготовляют 6 контрольных кубов-близнецов, из которых
три хранят в нормальных условиях и испытывают в
28-дневном возрасте для определения марки бетона, а
остальные три выдерживают в условиях, полностью со-
ответствующих режиму выдерживания забетонирован-
ной конструкции. Эти кубы следует изготовлять в сталь-
ных формах и выдерживать на бетоне конструкции тща-
тельно укрытыми паронепроницаемым материалом,
(толь, (полиэтиленовая пленка и т. п.), а затем слоем
шлаковаты толщиной 70—100 мм или опилок (шла-
ка) толщиной 100—150 мм. Эти три куба испытывают
после понижения температуры бетона в конструкции до
0-4--|-1оС. Рекомендуется с помощью эталонного молотка
проверить прочность бетона в конструкции до его за-
мерзания сразу после снятия опалубки, а также через
1—2 мес после наступления устойчивой положительной
температуры воздуха. Результаты испытания контроль-
ных кубов и бетона в конструкции заносят в журнал
контроля прочности бетона.
Учитывая, что разогрев бетонной смеси ведется с на-
пряжением 380 В, в Главмосстрое особое внимание было
уделено точному выполнению правил техники безопасно-
сти, благодаря чему за все время эксплуатации бадей с
электродами не было ни одного несчастного случая.
Техника безопасности требует, чтобы электроразогрев
производился только на специально предназначенных
для этой цели площадках, огражденных со всех сторон
деревянным или сетчатым ограждением высотой не ме-
нее 1,7 м.
На ограждении площадки должны быть установлены
красные сигнальные лампы, загорающиеся при подаче
напряжения на пластины-электроды, и вывешены «Пра-
вила оказания первой помощи при поражений электри-
ческим током» и предупредительные надписи: «Опасно!»,
«Ток включен!» На площадке должен находиться только
дежурный электромонтер, который выполняет оператив-
ные включения и отключения на щите управления, а для
того чтобы посторонние лица в период электроразогрева
не зашли на отгороженный участок, на воротах и калит-
ке устанавливают конечные выключатели для электриче-
ской блокировки, которые при открывании ворот или ка-
46
литки разрывают электрическую цепь и обесточивают
электроды бадьи.
Измерение температуры бетонной смеси в процессе
электроразогрева техническими термометрами допуска-
ется только при выключенном напряжении.
Все лица, обслуживающие установки для электрора-
зогрева бетонной смеси и контролирующие эти работы,
должны пройти обучение безопасным методам работы
под руководством опытного инструктора, усвоить прак-
тические приемы освобождения от действия электротока
и правила подачи первой помощи пострадавшим, способы
производства искусственного дыхания и тушения пожара
в электроустановках; работающих вблизи площадки для
электроразогрева предупреждают об опасности пораже-
ния током и тщательно инструктируют.
В период электроразогрева бетонной смеси площад-
ка, на которой производятся работы, должна находиться
под контролем и наблюдением лица, имеющего квалифи-
кационную группу не ниже 3.
Работников, осуществляющих электроразогрев, обе-
спечивают диэлектрическими перчатками, сапогами или
галошами, испытанными на пробой. Ручки рабочего ин-
струмента защищают изолирующим материалом. Все
металлические токоведущие части оборудования надеж-
но зануляют путем присоединения к ним нулевого про-
вода питающей сети. Корпус бадьи дополнительно за-
земляют проводом, идущим к защитному заземлению с
сопротивлением не более 4 Ом.
Перед каждым включением пластин-электродов под
напряжение визуально проверяют изоляцию кабеля и
проводов, надежность и прочность контакта и заземле-
ния и результаты проверки один раз в смену записывают
в специальный журнал. Не реже одного раза в месяц
изоляцию установки проверяют мегаметром на 1000 В.
Присоединение пластин-электродов к питающей сети и
отсоединение их, а также присоединение к бадье прово-
да от защитного заземления производится лицом, обу-
ченным непосредственно на рабочем месте методам ве-
дения работ и изучившим правила техники безопасности.
После электроразогрева бетонной смеси до заданной
температуры напряжение с пластин-электродов снимают
путем отключения блока «предохранитель-выключатель»
па щите управления. Кабели от контактов пластин-элек-
тродов бадьи отсоединяет электрик в диэлектрических
перчатках и галошах при снятом напряжении.
47
При обнаружении неисправностей (механическое по-
вреждение изоляции, обрыв провода и др.) электроразо-
грев должен быть немедленно прекращен до их устране-
ния; при перерывах в работе и ремонте напряжение пол-
ностью снимается со щита управления на КТП.
Хронометражные наблюдения, проведенные ЦНИБ
Мосстроя в 1969 г. во время производства работ при на-
пряжении 380 В, явились основанием для разработки и
утверждения временной местной нормы «§ 13—2—69.
Электроразогрев бетонной смеси в бадьях», предусмат-
ривающей следующий состав работ: разравнивание бе-
тонной смеси в бадьях между электродами; подключение
токоподводящих устройств, нулевого провода питающей
сети и провода от защитного заземления; электроразо-
грев бетонной смеси; проверка показаний термометров;
отключение бадьи от сети и защитного заземления
(табл. 15).
Таблица 15
Нормы затрат труда и расценки на одну бадью вместимостью 0,9 м3
при электроразогреве бетонной смеси
Повышение температуры бетонной смеси в бадье при электроразогреве, °C 10 20 30 40 50
Затраты труда, чел.-ч 0,39 0,49 0,59 0,67 0,76
Расценка, коп. 17,3 21,8 26,2 29,8 33,8
Выполняется электроразогрев звеном в составе элек-
тромонтера 4-го разр. и транспортного рабочего.
По сравнению с электропрогревом бетона стержне-
выми электродами бетонирование горячим термосом сни-
жает стоимость 1 м3 бетона от 3,8 руб. (в конструкциях
•с электродами, не проходящими через опалубку) до
7,2 руб. (при конструкциях с электродами, проходящими
через опалубку) (табл. 16).
Технико-экономические показатели определялись для
расчетной конструкции с Л1п = 8, температуры наружно-
го воздуха —10°С и учитывали два варианта установки
стержневых электродов: непосредственно в бетон (при
бетонировании балок, ростверков, плит толщиной более
250 мм и т. д.) и проходящих через опалубку (при бето-
нировании стен. колонн и т. д.). В зависимости от спо-
соба установки, .стержневых электродов оборачиваемость
48
опалубки принята: четырехкратной — для стержневых
электродов, не проходящих через опалубку и при бето-
нировании методов горячего термоса, и двукратной —
при электродах, проходящих через опалубку.
Так как показатели (см. табл. 16) определены для
ЛТП=8, то при бетонировании конструкций с Л4П= 12
экономичность метода горячего термоса возрастет при-
мерно на 1 руб/м3, а при конструкциях с Afn=4 — сни-
зится на tv же сумму.
Таблица 16
Стоимость и затраты труда на 100 м3 бетона при горячем термосе
и электропрогреве стержневыми электродами (без учета затрат,
одинаковых для обоих методов)
Виды затрат и наименование работ Горячий термос Электропрогрев стержневыми элект- родами, проходящи- ми через опалубку Электропрогрев стержневыми элект- родами, не проходя- щими через опалубку
Амортизация бадей и щитов управления, 15,91 —— — . -
руб. Амортизация трансформаторов, руб. - 24,62 24,62
Стоимость коммутационных 'проводов, руб. — 28,81 15,57
Стоимость стержневых электродов, руб. — 57,22 46,43
Стоимость электроэнергии, руб. Подключение и отключение бадей, электро- 75 186,9 186,9
разогрев: 37,25
руб. — — '
чел.-дни 12,28 —
Установка, подключение электродов и об- резка их: 147,38
руб. — 77,96
чел.-дни — 33,1 16,95
Дежурство при электропрогреве: 148,07
руб. — 148,07
чел.-дни — 33,95 33,95
Стоимость опалубки, руб. 386,65 773,3 386,65
Накладные расходы, руб. 14,07 84,57 64,45
Всего:
руб. 528,88 1450,87 950,65
чел.-дни 12,28 67,5 50,9
Приведенные в табл. 16 цифры характеризуют толь-
ко относи тельную эффективность одного метода — го-
рячего термоса — по сравнению с другим — электропро-
49
гревом стержневыми электродами, но не дает оощей
суммы удорожания данного метода по сравнению с бе-
тонированием в летнее время, так как дополнительные
затраты, одинаковые для обоих методов (необходимость
подогрева воды и заполнителей бетона, очистка основа-
ния, опалубки и арматуры от снега и наледи, простои
рабочих из-за низкой температуры воздуха и т. д.), в
расчет не включались и в то же время учитывалась ча-
стично или полностью стоимость опалубки, расходуемая
и в летнее время.
Из данных технико-экономического анализа видно,
что метод горячего термоса экономичнее электропрогре-
ва в основном за счет исключения дежурных, коммута-
ционных проводов и электродов, а также большей обора-
чиваемости опалубки. Следует также учитывать, что
качество бетонных конструкций, выполненных методом
горячего термоса, при прочих равных условиях будет
выше, чем в конструкциях, выдержанных с электропро-
гревом стержневыми электродами.
БЕЗОБОГРЕВНОЕ БЕТОНИРОВАНИЕ
Безобогревный метод бетонирования — наиболее про-
стой и дешевый метод возведения монолитных железобе-
тонных конструкций, при котором бетонную смесь при-
готовляют с противоморозной добавкой и не требуется
искусственного обогрева бетона.
При наличии противоморозных добавок бетон относи-
тельно медленно набирает прочность при отрицательной
температуре, но после дополнительного 28-дневного вы-
держивания в нормальных условиях, как правило, до-
стигает марочной прочности, поэтому его можно реко-
мендовать во всех случаях, когда он отвечает темпера-
турным условиям стройки и расчетным требованиям
проекта.
В Главмосстрое, используя авторское свидетельство
П. Е. Рикерта № 97338 класс 80в 1/05*, начиная с зимы
1966/67 г. безобогревным методом с противоморозной до-
бавкой нитрита натрия бетонировались различные желе-
зобетонные конструкции, в которых расчетом допускался
* Способ приготовления гидравлических вяжущих веществ,
растворов и бетонов для производства строительных работ в зимнее
•время.
50
относительно медленный набор прочности и получение
марки бетона после наступления положительной темпе-
ратуры.
Химическая промышленность выпускает технический
нитрит натрия (натрий азотистокислый — NaNO2) в двух
модификациях: в виде Кристаллического порошка, отве-
чающего требованиям ГОСТ 6194—69. [30] с содержани-
ем безводного нитрита натрия от 96 до 98,5%, и в виде
водного раствора, изготовляемого различными заводами
по утвержденным им техническим условиям (табл. 17).
Таблица 17
Требования к нитриту натрия в растворе
Показатели Требования ВТУ АУ- 152-62 Новомосков- ского комбината Требования СТУ 30^-64 на Чернореченском хи- мическом комбинате
Внешний вид, цвет Содержание нитрита нат- рия in пределах, г/л Содержание нитрата натрия, не выше, г/л Содержание карбоната нат- рия и бикарбоната натрия в пересчете на карбонат на- трия (Na2CO3), не выше, г/л Содержание хлора, не вы- ше, г/л Содержание железа, не вы- ше, г/л Желтый или бес- цветный 270—290 20 7 1,4 0,6 Слабо-желтая или слабо-желтая с зеленым от ген ком 280±10 7 4—17 0,005
Нитрит натрия кристаллический поступает на строй-
ку главным образом в бумажных четырехслойных 50-кг
мешках по цене 1 т l-ro сорта 150 руб. и является фон-
дируемым дефицитным материалом.
Жидкий нитрит натрия поставляется в виде водного
раствора 24%-ной концентрации, т. е. 1т жидкого ни-
трита натрия содержит 240 кг основного вещества, но не
дефицитен и отгружается заводами-изготовителями в
обычных 50-т железнодорожных цистернах по цене
26,6 руб. за 1 т.
До 1965 г. общесоюзными указаниями [31, 32] реко-
мендовалось применять добавку нитрита натрия при
температуре воздуха до —10°С.
Проводимые в НИИМосстрое с 1962 г. исследования
установили целесообразность применения добавки ни-
51
трита натрия при температуре воздуха до —20°С, чтб
было подтверждено производственной проверкой [33,
34]. С 1966 г. и в настоящее время ведущие специалисты
в области зимних работ и общесоюзные нормативные до-
кументы рекомендуют применять добавку нитрита на-
трия при температуре до —15°С [35, 36, 37, 38, 1]. Опыт
Строительства Главмосстроя [39, 40], данные лаборато-
рии СибЗНЙИЭП [41], а также проведенные в НИИ-
Мосстрое исследования доказали целесообразность при-
менения добавки нитрита натрия при температурах, до-
ходящих в отдельные дни даже до —30°С, если (как это
характерно для метеорологических условий Москвы)
такая низкая температура является случайной, держит-
ся не более 2—3 дней, и затем повышается до —10 или
— 15°С
•В результате этих исследований была уточнена опти-
мальная величина добавки нитрита натрия, колеблю-
щаяся в зависимости от отрицательной температуры вы-
держивания от 4 до 10% от массы цемента, причем мак-
симальная величина добавки— 10% —вводится 1на'чиная
с —«КРС и ниже. Опыты подтвердили, что большее коли-
чество добавки вне зависимости от температуры выдер-
живания снижает прочность бетона и ухудшает его
структуру.
Добавка нитрита натрия до 5% от массы цемента не
изменяет сроков схватывания, но немного удлиняет их
пои увеличении добавки (табл. 18).
Таблица 18
Сроки схватывания цемента в зависимости от величины
добавки нитрита натрия и температуры воздуха
Добавка нитрита натрия, % от массы цемента Температура воздуха, °C
6 20
начало схва- тывания, ч конец схва- тывания , ч начало схва- тывания, ч конец схва- тывания, ч
0 7,5 10,2 4,2 5,7
3 6 9,6 4,1 5,7
5 5,8 9,3 4 6,1
7 8,2 10,2 4,6 8,2
Достоинством нитрита натрия является его способ-
ность пластифицировать бетонную смесь. В проводимых
нами опытах бетонная смесь, приготовленная на шлако-
52
йортландцементе марки 400, при 10°/о-ной добавке ни-
трита натрия от массы цемента и В/Ц=0,5\ имела под-
вижность по стандартному конусу 7 см; без добавки эта
смесь имела такую же подвижность при В/Ц=0,62\ при-
готовленная на портландцементе марки 400 с 10% ни-
трита «натрия бетонная смесь с В/Ц=0,62 имела под-
вижность 6 ей, а без добавки эта -смесь такую же под-
вижность имела только при ВЩ=^,1. В среднем можно
принять, что добавка нитрита натрия при сохранении
требуемой подвижности бетонной смеси позволяет
уменьшить расход воды на 15—20%.
В секторе зимних работ НИИМосстроя л 1965—
1967 гг. проводились исследования, определяющие влия-
ние температуры —10°С и .переменной температуры ни-
же — 15°С «а прочность бетона, изготовленного с добав-
кой нитрита натрия, при долговременном выдерживании.
Исследовались три вида цемента: шлакопортланд-
ский марок 400 и 500, портландский марки 500 и
быстротвердеющий портландский марки 500, на которых
изготовлялись бетоны с добавкой кристаллического и
жидкого нитрита натрия.
Образцы бетона с добавкой нитрита натрия выдержи-
вались в течение двух лет в нормальных условиях и .при
переменной температуре—первые 28 дней на .морозе, из
которых сначала три дня при температуре —10, —20 и
—30°С, затем 25 дней при температуре —10°С, с после-
дующим 28-дневным, 6-, 12- и 24-меся'чным хранением в
нормальных условиях. Количество нитрита натрия при-
нималось 10% от массы цемента.
Результаты двухлетних испытаний бетона, изготов-
ленного с добавкой нитрита натрия и выдержанного в
различных температурных условиях, приведены в
табл. 19.
Анализ данных (см. табл. 19) показывает, что при до-
бавке нитрита натрия бетоны набирают прочность при
отрицательной температуре, причем интенсивность роста
прочности снижается с понижением температуры.
Однако при последующем повышении отрицательных
температур до —»10°С прочность бетонов начинает повы-
шаться и в дальнейшем, при 28-дневном выдерживании
в нормальных условиях превышает прочность бетона,
выдержанного 28 дней только в стандартных условиях.
•Образцы бетона с 10%-ной добавкой кристаллическо-
го нитрита натрия, хранившиеся сразу после изготовле-
ния в течение трех суток при температуре —30°С, а за-
53
тем 25 сут при —10°С, после 28-днсвного выдерживания
в нормальных условиях имели прочность в трех опытах
от 100 до 109% от 7?28 и лишь в одном случае, при испы-
тании бетона на портландцементе, прочность соста«ви-
ла 57% от
Таблица 19
Прочность бетона с добавкой 10% кристаллического нитрита
натрий, выдерживаемого в различных условиях
Вид цемента, марка Температура выдерживания на морозе в течение 1 | 00 ьсч а Прочность (% от /?2Н) после дополнительного выдержи- вания в нормальных усло- виях в течение
о
Е О S
с :9_2
первых 3 сут, °C последу- ющих 25 сут, °C 28 дней 6 мес. 1 года 2 лет
S О й “
Прочное таивани дневног вания н % от Я2
Шлакопортланд- —10 — 10 38 104 113 134 139
ский, 400 —20 — 10 29 112 123 113 131
—30 —10 48 ПО 172 189 203
Шлакопортланд- —10 —10 56 152 181 171 155
ский, 500 —20 —10 44 112 158 155 144
—30 —10 39 104 138 144 131
Портландск'ий, 500 —10 —10 47 89 106 108 125
—20 —10 45 69 116 112 121
—30 — 10 42 57 120 105 107
БТЦ, 500 —10 —10 73 130 188 152 174
—20 —10 50 103 135 134 140
-30 —10 51 109 138 152 161
Примечание. Фактическая марка бетона па шлакопортландцемен-
те марки 400 и на БТЦ равна 18 500 и на портландцементе марки 500- МПа, на —21,5 МПа шлакопортландцементе марки
После шестимесячного выдерживания в нормальных
условиях наблюдалось дальнейшее, достаточно весомое
увеличение прочности бетона, составившее в среднем
37,2% от /?2в. При испытаниях после 6 месяцев проч-
ность бетона во всех сериях была выше марочной и сос-
тавляла ОТ 106 ДО 188% ОТ 7?28-
Наряду с прочностными испытаниями в образцах с
добавкой нитрита натрия лабораторией методов испы-
тания бетонов НИИЖБ исследовалась микроструктура
бетона, сразу после их 28-суточного выдерживания на
54
морозе и после дополнительного 28-, 180- и 360-суточно-
го выдерживания в нормальных условиях, а также изу-
чались новообразования, возникающие в цементном
камне при введении добавки нитрита натрия.
Для изучения микроструктуры были изготовлены
прозрачные шлифы нормальной толщины, которые про-
сматривались под поляризационным микроскопом при
увеличениях в 100, 200 и 480 раз.
Для изучения фазового состава продуктов гидрата-
ции были изготовлены специальные образцы цементного
камня размером 3X3X3 см из клинкера Подольского за-
вода с добавкой 10% NaNO2.
Для идентификации новообразований были примене-
ны микроскопический, электронно-микроскопический,
дифференциально-термический и рентгенографический
методы исследования. Дифференциально-термический
анализ проводился на пирометре Курникова ФПК-55 с
термовесовой установкой для регистрации потери массы
при нагревании. Скорость подъема температуры — 20°С в
1 мин. Рентгенографический анализ проводился на ап-
парате УРС-50И. Режим съемки: излучение CuCct, анод-
ный ток 12 мА, напряжение на трубке БСВ-3=37 кВ.
При электронно-микроскопических исследованиях был
использован метод одноступенчатых платиноугольных
реплик со свежего излома образца цементного камня.
Работа проводилась на электронном микроскопе ЭМ-7
при увеличениях 1000—15 000 раз.
Наиболее серьезные повреждения структуры бетона
наблюдались в образцах, изготовленных на портландце-
менте БТЦ с 10%-ной добавкой кристаллического нитри-
та натрия и хранившихся первые три дня при —30°С и
затем 25 дней при —10°С. Эталонные образцы (без до-
бавки нитрита натрия), выдержанные 28 сут в нормаль-
ных условиях, под бинокулярным микроскопом и в шли-
фе под поляризационным микроскопом, имели плотную
однородную структуру.
Цементирующая гидратированная масса содержит в
небольших количествах гидрат окиси кальция Са(ОН)2
и СаСОз в виде мелкозернистых скоплений. На фоне
•мелкозернистой гидратированной массы выделяются вы-
сокорельефные клинкерные зерна, в которых различают-
ся округлые желтоватые зерна белита и буроватые не-
правильной формы зерна браупмиллерита.
Сцепление между зернами кварцевого заполнителя и
Цементным камнем хорошее. Наиболее хорошее сцепле-
65
пие дают мелкие кварцевые зерна с (неровными краями,
имеющие коррозионный контакт с цементным камнем.
Структура образца, хранившегося 28 дней на морозе
при —30°С и затем при —10°С, оказалась сильно нару-
шенной. Под действием мороза в цементном камне обра-
зовались глубокие продольные трещины шириной до
0,07 мм, расположенные параллельно друг другу, на рас-
стоянии 0,04—0,05 мм. В некоторых местах нарушено
сцепление цементного камня с заполнителем, на контак-
те наблюдаются широкие зазоры. Последующее допол-
нительное 28-дневное выдерживание в нормальных усло-
виях не привело к заметному улучшению микрострукту-
ры образцов.
Эталонные образцы 180-дневного нормального хране-
ния при исследовании под микроскопом имели плотную
однородную структуру и состояли из цементирующей
массы и зерен мелкого заполнителя. Заполнитель пред-
ставлен зернами кварца различной формы и полевого
шпата. Сцепление цементного камня с зернами заполни-
теля прочное; наблюдается «наползание» гидратирован-
ной массы на зерна кварца.
Образцы, хранившиеся 28 дней на морозе (при —30
и —10°С), а затем 180 дней в нормальных условиях, име-
ли нарушенную структуру. Цементный камень этих об-
разцов испещрен глубокими продольными трещинами,
образовавшимися при замораживании образцов. Неко-
торые из этих трещин заполнены поляризующими ново-
образованиями—портландцементом—Са (ОН)2 и карбо-
натом кальция СаСО3, что является признаком частично-
го «самозалечивания» структуры образцов. Контакт це-
ментного камня с зернами заполнителя в основном хо-
роший. Образовавшиеся на контакте с некоторыми зер-
нами заполнителя зазоры заполнены поляризующими
гид р атным и новообр а зов а н и я м и.
Проведенные исследования показали, что все образцы
с добавками нитрита натрия, хранившиеся после замора-
живания в нормальных условиях в течение 180 сут, име-
ют более плотную структуру по сравнению с образцами,
исследованными сразу после замораживания. Это уплот-
нение структуры произошло за счет частичного заполне-
ния образовавшихся при замораживании пустот гидрат-
ными новообразованиями в процессе последующего нор-
мального твердения образцов.
Структура образцов, хранившихся 28 дней на морозе
при —30 и — 10°С, а затем в течение года в нормальных
56
условиях, оказалась нарушена в большей степени по
сравнению с образцами, хранившимися вначале при
—10 и —20°С, и образцами, хранившимися при —30°С,
но с добавкой жидкого нитрита натрия. В цементирую-
щей массе образцов с добавкой кристаллического нитри-
та натрия, хранившихся вначале при —ЗО°С, наблюда-
ются в большом количестве продольные трещины (сле-
ды «мороза»), которые в результате последующего нор-
мального твердения образцов в течение года стали бо-
лее тонкими и короткими, чем в образцах более раннего
возраста. Некоторые из этих трещин заполнены кристал-
лическими гидратными новообразованиями—портлан-
дитом и карбонатом кальция. Контакт цементного камня
с зернами заполнителя в основном хороший. Лишь на
отдельных участках наблюдаются зазоры на контакте
цементного камня с зернами заполнителя, также частич-
но заполненные гидратными новообразованиями.
Результаты микроскопического исследования образ-
цов подтверждают, что все образцы годичного возраста
отличаются от соответствующих образцов раннего воз-
раста (28 и 180 сут) более плотной структурой—с мень-
шим количеством трещин и зазоров на контакта с запол-
нителем. Это уплотнение структуры произошло в резуль-
тате заполнения морозных трещин гидратными новооб-
разованиями в процессе длительного нормального твер-
дения образцов.
Исследование фазового состава образцов цементно-
го камня показало, что при введении в гидратирующийся
клинкер добавки нитрита натрия происходит обменная
реакция между этой добавкой и Са(СО)2 в присутствии
С3А с образованием в конечном счете двойного соедине-
ния—гидронитриалюмината кальция ЗСаО • А12О3 •
•Ca(NO2)210 Н2О, кристаллизующегося в виде гексаго-
нальных пластинок с Ng—1,536; Wp= 1,502 и идентифи-
цируемого на термограммах по эффектам при 270 и 680°
и линии-на рентгенограмме с d==8,03 А.
В связи с острой дефицитностью кристаллического
нитрита натрия Главмосстрой с 1967 г. начал применять
жидкий нитрит натрия (нигрит натрия в растворе), хотя
последний по своему противоморозному действию—на-
бору прочности бетоном при отрицательной температу-
ре—менее эффективен, чем кристаллический (рис. 10).
Проведенные в НИИМосстрое исследования показа-
ли, что снижение интенсивности твердения при отрица-
тельной температуре и конечной прочности раствора и
57
Температура выдерживания'
Рис. 10. Прочность бетона
с добавкой нитрита натрия
после 28-суточного выдер-
живания при отрицательной
температуре
1 — бетон с кристаллическим
нитритом натрия; 2 — бетон с
жидким нитритом натрия
бетона с жидким нитритом натрия происходит из-за на-
личия в нем соды (табл. 20).
Таблица 20
Влияние добавки жидкого нитрита натрия с примесью соды
на прочность бетона
Содержание соды Прочность на сжатие в % от марки бетона при выдерживании
в жидком нитрите нат- рия, г/л раствора 28 сут в нормальных условиях 28 сут при — 12°С 4- 28 сут в нормальных условиях
0 101 НО
5 90 98
10 86 91
15 82 86
25 76 80
Если кристаллический нитрит натрия, {выпускаемый
по ГОСТ 6194—69, не имеет примесей соды, то жидкий
содержит ее до 20 г/л раствора, поэтому безобогревное
бетонирование несущих железобетонных конструкций
с жидким нитритом натрия разрешается только после
лабораторной проверки его действия на прочность бето-
на того же состава, который применяется на данном
строительстве [40]. Бетонирование несущих железобе-
тонных конструкций разрешается, если после проверки
прочности бетона с добавкой жидкого нитрита натрия,
выдержанного в течение 7 дней при—10°С и затем
28 дней в нормальных условиях, составит не менее 80%
проектной прочности бетона.
В ряде случаев строительные организации Главмос-
строя применяют ускоренную проверку действия жидко-
го нитрита натрия на прочность бетона, выдерживая
бетон с добавкой жидкого Нитрита Натрий в течение
58
3 сут -п>ри температуре—10°С, а затем 3 сут в нормаль-
ных условиях. При полученной после проверки (прочно-
сти бето-на не менее 80% прочности того же бетона, но
без добавки и выдержанного. 3 сут в нормальных усло-
виях, разрешалось безобогревное бетонирование.
Эффективность действия жидкого нитрита натрия
определяется минералогическим составом клинкера це-
мента, видом и количеством вводимых при изготовлений
цемента минеральных добавок.
Результаты проверки действия жидкого нитрита
натрия на цементы различных заводов показывают, что
ой наиболее эффективен прй использовании портландце-
мента марки 400 Брянского -завода и шлакопортландце-
мента марки 300 Подольского завода (табл. 21).
Таблица 21
Влияние 10 %-ной добавки жидкого нйтрйта нДтрйя на бетоШ
и раствор, приготовленные на цементах различных заводов
-Марка бетона, раствора и цемента Прочность после вы- держивания Длитель- ность выдержи- вания при —10°С, сут
при —10°С при —10°С и затем 28 сут в нор- мальных условиях
Бетон марки 250 на портландцементе марки 400 Брянского завода 2J И 22,4 89 6
Бетон ма-рки 200 на шлакопортланд- цементе -марки 300 Подольского за- вода 1,8 9 17,9 90 6
Бетон марки 200 на портландцементе БТЦ марки 400 Воскресенского за- вода 7 35 14,2 71 28
Раствор марки 150 на шлакопорт- Ландщементе марки 300 Подольского за-вода 8 53 19 127 28
Примечания: 1. Добавка жидкого от массы цемента в расчете на безводную с > нитрита I ЮЛЬ. 1атрия принята в %
2. В числителе указана прочность в МПа, в знаменателе — ^?28. •в % ОТ
Жидкий нитрит натрия, как и кристаллический, не
вызывает коррозии стальной арматуры, трубопроводов,
транспортных и складских емкостей.
59
Проведенные исследования подтвердили возмож*’
ность применения бетонов с добавкой нитрита натрия
при относительно кратковременных температурах возду-
ха до —30°С, т. е. при температурах, характерных для
зимних условий Москвы й других городов с похожими
климатическими условиями, выявили необходимые вели-
чины добавок нитрита натрия (см. табл. 22), а также
зависимость прочности бетона от температуры воздуха,
вида цемента и нитрита натрия (табл. 22 и 23).
Таблица 22
величина добавки нитрита натрия в бетоны при работе
в зимнйх условиях
Среднесуточная температура Наружно- Величина Добавки нитрита НаТрйП
го Воздуха °C в % от Массы цемента в расчете
на безводную соль
До —5
От —5 до —10
От —10 до —25
Примечание. Минимальное количество нитрита натрия добавляет-
ся при В//(<0,4; а максимальное — при ВЩ> 0,65.
Таблица 23
Ориентировочная относительная прочность (в % к Т?28) бетона
с добавкой кристаллического нитрита натрия
Температура вы- держивания, °C Относительная прочность (в % к Т?2в) при сроке выдер- живания, сут
3 7 14 28
А. Бетон на портландцементе марки 300 и выше
—5 10 30 50 70
— 10 4 18 35 50
—15 2 10 18 35
—20 0 2 5 10
Б. Бетон на шлакопортландцементе марки 300 и выше
—5 5 20 40 55
—10 0 5 20 45
—15 0 2 10 35
—20 0 0 5 10
Примечания: 1. При использовании жидкого нитрита натрия к показателям таблицы вводится коэффициент 0,8.
2. Фактическую прочность бетона следует определять на основании
испытаний контрольных кубов <р.азрушаю1цим.и методами. млн непосредственно в конструкциях не-
60
В секторе зимних работ НИИМосстроя в 1970—
1973 гг. были проведены исследования бетонов с добав-
кой нитрита натрия для получения данных о сцеплении
бетона с арматурой и о морозостойкости бетона, выдер-
жанного при отрицательной температуре.
Необходимость изучения зависимости условий .вы-
держивания бетона с добавкой нитрита натрия на сцеп-
ление его с арматурой подтверждается проведенными
исследованиями [42], установившими, что раннее замо-
раживание бетона без противоморозных добавок приво-
дит к частичному или полному нарушению сцепления
бетона с арматурой.
Руководствуясь рекомендациями [43], за -критерий
сцепления арматуры с бетоном принималась податли-
вость арматуры при выдергивании ее из бетонной приз-
мы размером 100XI00X200 мм. По центру призмы про-
ходил 8-мм стержень длиной 600 мм из стали .периоди-
ческого профиля М-25Г2С. В процессе испытаний напря-
жение в арматуресто определяли по усилию, создава-
емому универсальной испытательной машиной УММ-50,
а взаимные смещения арматуры относительно бето-
на на загруженном (нижнем) торце — g0 и на незагру-
женном— gi измеряли закрепленными на арматуре ин-
дикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм. Ин-
дикаторы устанавливали параллельно оси арматуры и
на одинаковом расстоянии от нее.
Несложное приспособление из двух опарных плит,
скрепленных четырьмя стальными болтами диаметром
18 мм, позволило определить искомые параметры сце-
пления при испытании образцов на серийно выпускае-
мой машине УММ-50.
Бетонные призмы для испытаний изготовлялись в ме-
таллических формах с одним центрально расположен-
ным арматурным стержнем, предварительно очищенным
от грязи и масла и выпрямленным на разрывной маши-
не. При изготовлении образцов арматурный стержень
располагался горизонтально, .перпендикулярно направ-
лению бетонирования.
Призмы изготовлялись из бетонной смеси, приготов-
ленной на шлакопортландцементе марки 400 Подольско-
го завода, составом по массе 1 :-2,5:4,5, с осадкой конуса
7 см; песок имел модуль крупности 2,1; щебень извест-
няковый 20 мм. Бетонная смесь приготовлялась вручную
с тщательным перемешиванием и уплотнялась на лабо-
01
раторной виброплощадке в 'соответствии -с ГОСТ
10180—62.
Сцепление арматуры с бетоном определялось в об-
разцах с 10 %-ной добавкой кристаллического 'нитрита
натрия и в контрольных образцах, .приготовленных без
проти1во1мороз1ной добавки. Образцы с 10%-ной добавкой
нитрита натрия «выдерживались в холодильной камере
по 14 сут при двух режимах: при температуре —10°С—
14 сут и при —20°С — 3 сут, а затем при —10°С—11 сут,
после чего одна серия образцов .выдерживалась 28 сут
в нормальных условиях, а другая 6 мес при 20°С. Конт-
рольные образцы выдерживались 28 сут в нормальных
условиях.
Для определения прочности бетона из той же бетон-
ной оме-си были изготовлены для каждой серии образ-
цов по три куба 10Х10ХЮ ом, которые хранились в
тех же условиях, что и призмы, и испытывались однов-
ременно с ними. Испытания велись с постепенным по-
вышением нацрузки, равными этапами, величина кото-
рых равнялась 3 кН (около 10% предельной нагрузки).
Нагрузка прикладывалась таким образом, что скорость
изменения напряжений в арматуре была порядка 5 МПа
в 1 с. Выдержка под нагрузкой перед снятием отсче-
тов принималась равной 1 мин.
Полученные при проведении испытаний значения сме-
щений арматуры относительно бетона и данные о проч-
ности бетона в различных сериях образцов даны в табл.
24.
В соответствии с рекомендациями [43] проведена
обработка результатов испытаний и расчетным путем
определены параметры оцепления: взаимные смещения
и податливость сцепления (табл. 25).
Скорректированные в табл. 24 результаты испыта-
ний ограничены напряжением на арматуру в 450 МПа,
при котором появляются смещения арматуры на неза-
груженных торцах железобетонных образцов, показы-
вающие, что началось выдергивание арматуры и разру-
шение образцов.
Данные табл. 25 показывают, что в образцах, при?
готовленных с добавкой нитрита натрия и выдержан-
ных на морозе до —10°С, после 28 сут хранения .в нор?
мальных условиях взаимные смещения арматуры и бе-
тона ниже примерно на 15% по сравнению с анало-
гичными показателями эталонного образца (выдержан-
ного 28 сут в нормальных условиях). Дополнительное
62
Таблица 24
Взаимное смещение арматуры и бетона
Марка образ- цов Условия выдержи- вания бетона и про- цент добавки нит- рита натрия Прочность, бетона, МПа Место замера смещения ЁЗаиМное смещение (мк) арма- туры и бетона при нагрузке, т
6,15 0,6 1,2 1,8 2,4 3
i 28 сут в нормаль- 22,2 ёо 30 96 164 308 436 648
ных условиях, 0% 19;8 gi — — — 12 33
2 14 сут при —10°С+ +28 сут в нор- мальных условиях, ю% go £1 14 " У 64 118 260 380 2 536 19
3 14 сут при —10 С+ +6 мёс при 20С, ю% 33,7 So gi 30 82 154 251 356 8 635 21,8
4 3 сут при —20°С+ + 11 сут при —10°С + 28 сут в нормальных ^усло- виях, 10% 16,5 go gi 16,5 84 183 330 25 490 69 740 150
5 3 сут при —20°С+ +11 сут при —10°С+6 мес при 20?С, 10% Примечание. g0 - gi — смещение на неза 30,7 - смеще! груженн go gl 1ие на ом торц вагруж е обра: 42 енном зца. 115 торце 203 обра 302 6,6 зца; 555 40
Таблица 25
Параметры сцепления арматуры с бетоном при различных условиях
выдерживания
Ко марки образцов Скорректированные взаимные смещения (мк) армату- нагрузке т ры и бетона при — в арматуре, напряжении МПа Напряже- ние сцеп- ления, МПа
0,45 90 0,9 180 1,35 270 1,8 360 2,25 450
1 2 3 4 5 При тона ука: 62 50 25 60 32 м е ч а н и е шны в табл 128 107 77 140 91 !. Условия . 24. 203 173 119 220 140 выдерж'ива] 281 250 172 321 211 шя образц< 407 335 254 449 281 эв и прочн 4,2 4,6 4.8 2,6 4,1 ость бе-
63
5-месячное выдерживание образцов с нитритом натрия
.при комнатной температуре и относительной влажности
порядка 60% снижает по сравнению с эталоном взаим-
ные смещения до 35% и значительно улучшает «податли-
вость сцепления.
В образцах с нитритом натрия, выдержанных внача-
ле при —»20°С, а затем при —10°С, после 28-суточного
хранения в нормальных условиях по сравнению с эта-
лонными образцами взаимное смещение арматуры с бе-
тоном повышается на 10%, что объясняется меньшей
на 25% прочностью бетона и нарушением структуры бе-
тона с нитритом натрия, сразу после изготовления под-
вергнутого воздействию температуры ниже —20°С. При
последующем выдерживании в нормальных условиях в
бетоне наблюдается накопление кристаллических ново-
образований, заполняющих образовавшиеся пустоты и
трещины и таким образом способствующие «залечива-
нию» и уплотнению нарушенной структуры.
.Проведенные исследования подтвердили способность
к «самозалечиванию» структуры у бетона с добавкой
нитрита натрия, образцы которого после дополнитель-
ного 5-месяч'ного выдерживания при комнатной темпе-
ратуре и относительной влажности 60% имели снижен-
ные на 30% -по сравнению с эталоном взаимные смеще-
ния и примерно в 2 раза лучшую податливость «сцепле-
ния.
Результаты наших опытов, показавшие хорошее сцеп-
ление арматуры с бетоном при безобогревном бетониро-
вании с противоморозной добавкой нитрита натрия, и
исследова'ния, проведенные в МИЙТе*, подтвердили,
что бетон, выдержанный безобогревным методом, вос-
принимает динамические нагрузки так же, как бетон
без противоморозных добавок, твердевший только при
положительной температуре, позволяет допустить без-
обогревное бетонирование с добавкой нитрита натрия
для конструкций с динамической нагрузкой.
Необходимость изучения морозостойкости бетона с
добавкой нитрита натрия вызвана тем, что в руковод-
стве [37] указано о пониженной морозостойкости бето-
на с добавкой нитрита натрия по сравнению с морозо-
стойкостью бетона с добавками хлористых солей, и нет
данных о морозостойкости бетона с нитритом натрия, вы-
держанного в первые дни после укладки при температуре
ниже —15°С.
* Выполненные канд. техн, наук Н. С. Кост левым.
64
1 1ровеДенныё исследования позволили определить
морозостойкость бетона, приготовленного с добавкой
нитрита натрия, выдержанного при отрицательной тем-
пературе до — 20°С.
По литературным данным, морозостойкость бетонам
повышается при введении добавок ССБ (сульфитно-
спиртовой барды) и СНВ (смола нейтрализованная воз-
духововлекающая), увеличивающих также (Подвижность
бетонной смеси и уменьшающих водоцементное отноше-
ние. Добавки ССБ и СНВ широко применяются в стро-
ительстве и при проведении исследований проверялась
целесообразность их введения с нитритом натрия.
Проверка морозостойкости велась на образцах бето-
на 10ХЮХЮ см, приготовленных на двух видах цемен-
та: Ульяновском портландцементе марки 400 (образ-
цы марки П) и Подольском шлакопортландцементе
марки 300 (образцы марки Ш). Исследования прово-
дились с кристаллическим нитритом натрия, отвечаю-
щим требованиям ГОСТ 6194—69 (10% от массы цемен-
та), и жидким концентратом сульфитно-спиртовой бар-
ды, отвечающим требованиям ГОСТ 8518—57 (0,2% от
массы цемента) и жидким концентратом смолы нейтра-
лизованной воздухововлекающей, отвечающим требова-
ниям ТУГЛХ-01 (0,2% от массы цемента).
Контрольные бетонные образцы на обоих видах це-
мента приготовлялись одного состава по массе 1:2,21:3,14
при подвижности по осадке стандартного конуса 6 см;
при изготовлении других серий образцов вводились до-
бавки и изменялось (уменьшалось) количество воды
с целью выдерживания одной подвижности бетонной
смеси (табл. 26).
Как видно из таблицы, принятое при изготовлении
бетонной смеси условие равной подвижности 6± 1,5 см
было выдержано во всех сериях, за исключением образ-
цов на портландцементе с добавкой 10% нитрита нат-
рия и 0,2% ССБ.
Приготовление, укладка и уплотнение бетонной сме-
си производились по ГОСТ 10180—67. Морозостой-
кость бетона определялась по ГОСТ 10060—*62 и по ме-
тоду Шестоперов а [44], т. е. по оценке внешнего вида
образцов после 50, 100, 200 и 350 циклов попеременного
замораживания и оттаивания по десятибалльной шкале.
Прочность образцов на сжатие определялась на 50-тон-
ном прессе при следующих условиях и сроках:
1—до испытания на морозостойкость—контроль-
65
Таблица 26
Характеристика бетонной смеси и условия выдерживания
бетонных образцов, испытываемых на морозостойкость
Марка образ- ца Наличие добавок в бетоне Условия выдерживания образцов первые 84 сут до испытания на моро- зостойкость Осадка конуса бетонной смеси, см Водоце- ментное отноше- ние
ПК 1. Образцы 1 Контрольные без на портландцементе ма[ Нормальные условия жи 400 5,5 0,5
П-1 добавок Добавка 10% нйт- (20 С) 7 сут при —- 20° - 7,5 0,59
П-2 рйта натрия Добавка 10% нит- +49 сут при— 10°С- +28 сут при 20°С То же 13 о,3з
П-3 рита натрия и 0,2 % ССБ Добавка 10% нит- рита натрия и 0,2% СНВ 2. Образцы на » шлакопортландцементе 6 марки ЗОС 0,33 )
шк Контрольные без Нормальные условия 6 0,43
Ш-1 добавок Добавка 10% нит- (20 С) 7 сут п.ри — 20°С- 5,5 0,32
Ш-2 рита натрия Добавка 10% нит- 1 -49 сут при — 10 С- -28 сут при — 20°С о же 7,5 0,26
Ш-3 рита натрия и 0,2% ССБ Добавка 10% нит- 7 сут при — 20°- 6,5 0,33
п рита натрия и 0,2% СНВ р и м е ч а н и е. Колич +49 сут при—10- +28 сут при — 20°С ество добавок указано е 1 % от массь I цемента.
ные образцы — после выдерживания 84 сут в 'камере
нормального твердения и затем 84 сут при переменной
температуре—первые 7 сут при —20°С, затем 49 «сут
при — 10°С и 28 сут в камере нормального твердения;
2 — после 84 сут выдерживания всех образцов в ка-
мере нормального твердения и 46 сут в нормальных ус-
ловиях (в 130-суточном возрасте), эквивалентном воз-
расту образцов, подвергаемых 50-кратному поперемен-
ному замораживанию и оттаиванию;
3—после 84 сут выдерживания всех образцов в ка-
мере нормального твердения и 95 сут в нормальных ус-
ловиях (в 179-суточном возрасте), эквивалентном воз-
расту образцов, подвергаемых ЮОнкратному поперемен-
ному замораживанию и оттаиванию;
66
4 — «осле 84 сут выдерживания всех образцов три
переменной температуре и последующих 50, 100 и 350
циклов попеременного замораживания и оттаивания.
Результаты испытаний образцов подтвердили, что
наиболее морозостойким является бетон с добавкой нит-
рита натрия даже в случае его выдерживания вначале
при температуре —20°С. Обычно применяемые для уве-
личения .морозостойкости дюбав-ки ССБ и СНВ .при на-
личии нитрита .натрия не улучшают, а ухудшают ка-
чество бетона (табл. 27 и 28).
Таблица 27.
Прочность бетонных образцов при испытаниях
на морозостойкость
Марка образца Прочность бетонных образцов, МПа, в возрасте 84 сут
конт- роль- ные образ- цы нормального тверде- ния 7 сут при —20°С+49 сут при —10эС+28 сут нормального твердения
+46 сут эквива- лентных, Мрз 50 +95 сут эквива- лентных, Мрз 100 +Мрз 50 +Мрз 100 +Мрз 350
1. Образцы на портландцементе марки 400
ПК 16,5 18,7 15,9 16,9 17,1 23,3
Н-1 21 23,3 25,6 22,4 24,4 29
Н-2 14,3 18,2 23,2 17 18,1 20,9
Н-3 20,4 26,9 27,4 20 24 24,2
2. Образцы на шлакопортландцементе марки 300
шк 13,9 16,8 15,2 15,5 17,3 23,1
Ш-1 17 22,4 26 24,2 22,5 23,3
Ш-2 1,9 • 1 — —- — ——
Ш-3 17,2 21,6 19,8 18,2 19,6 19,8
П р и меча н н е. Наличие добавок в бетоне и условия выдерживания
образцов указаны в табл. 26.
Одновременно с проведением опытов на ряде объек-
тов треста Мосстрой № 4 в 1971—1973 гг. отмостки,
эксплуатируемые в тяжелых атмосферных условиях, бе-
тонировались зимой безобопревным методом с добавкой
нитрита натрия. Осмотр в 1974 г. показал вполне удов-
летворительное состояние этих отмосток, поверхность
которых не имела следов повреждения морозом.
67
Таблица 28
Изменение массы и оценки внешнего вида бетонных образцов
при испытаниях на морозостойкость
Марка об- разца Показатели после переменного замораживания и оттаивания циклов
0 50 100 200 350
1. Образцы на портландцементе марки 400
ПК 2480 2480 2480 2480 2470
10 9 8 7,5 7
П-1 2450 2435 2430 2430 2430
10 9 8 7,5 7
П-2 2360 2350 2340 2320 2320
10 7 7 6 5
П-3 2380 2370 2370 2360 2360
10 9 8 7 6,5
2. Образцы на шлакопортлан дцементе марки 300
ШК 2550 2550 2540 2540 2540
10 9 8 7,5 7
Ш-1 2460 2450 2450 2450 2450
10 9 8 7,5 7,5
Ш-3 2420 2410 2400 2400 2400
10 8 8 7 6,5
Приме ле — -оценка ч а н и я: 1. В внешнего вида числителе — масса образц образца в баллах; а в г, в знаменате-
2. Наличие добавок в бетоне -и условия -выдерживания образцов ука- заны в табл. 26.
Данные, .полученные после 350 циклов попеременного
замораживания и оттаивания (бетонных образцов, ре-
зультаты других исследований [45] и практика без-
обогревного бетонирования подтверждают, что морозо-
стойкость 'бетона с добавкой нитрита натрия, выдер-
жанного первые 7 -сут при температуре —20°С, не ниже
морозостойкости бетона того же состава, но без добавки
нитрита натрия, выдержанного только в нормальных
условиях; .введение в бетон с нитритом натрия ССБ сни-
жает .морозостойкость бетона на портландцементе и раз-
рушает бетон на /шлакопортландцементе.
В строительных конструкциях бетон и раствор «кон-
тактируют с арматурой и стальными деталями, поэтому
всякого рода химические добавки могут вызвать их кор-
68
розию. Исследованиями установлено, что добавка
нитрита 1натрия «практически безвредна для стали,
а в ряде^случаев даже уменьшает его коррозию, об-
разуя пассивирующие, защитные пленки на стальных
деталях в арматуре [46, 47]:
В «последние годы в строительстве все чаще стали
применяться алюминиевые конструкции, широко ис-
пользуются также в жилищном строительстве и электро-
провода АППВ и АПН с алюминиевой жилой, которые
часто заделываются бетоном или раствором с добавкой
нитрита натрия. Во многих случаях электропроводка
осуществляется без эбонитовых или металлических тру-
бок и раствор непосредственно соприкасается с алюми-
ниевой жилой электропровода, так как зимой полихлор-
виниловая и наиритовая изоляция проводов становится
хрупкой, и в «местах перегибов в изоляции появляются
трещины.
Алюминий корродирует в щелочной среде и «факти-
чески стоек в нейтральной и слабокислой среде, благо-
даря чему широко применяется при атмосферной экспо-
зиции [4В]. Имеются указания [49], что защитные
пленки на алюминии растворяются в сильных кислотах
и особенно легко в .щелочах, но в исследованиях [50]
не был установлен агрессивный характер нитрита натрия
на алюминий. В литературе отсутствуют данные о сов-
местном действии щелочи и соли на алюминий, а имен-
но такой средой является цементный раствор с добавкой
нитрита натрия.
Цементный раствор — щелочная среда с рН= 12,
которая особенно активна в период твердения раствора
и по мере карбонизации углекислым газом воздуха че-
рез несколько лет слабеет и приближается к pH = 7-4-7,5.
Для выяснения оотаоности контакта наиритовой и по-
лихлорвиниловой изоляции, а также оголенной алюми-
ниевой жнлы проводов АПН и АППВ с цементным раст-
вором, имеющим добавку нитрита натрия, в НИИМос-
строе нами* были проведены специальные исследования.
Испытания образцов изолированных проводов АПН
и АППВ и алюминиевых жил проводились непосредст-
венно в цементном растворе; кроме того, определялась
коррозия алюминиевых жил в различных водных раст-
ворах.
Исследуемыми образцами являлись отрезки прово-
дов длиной около 50 мм и куски оголенных алюминн-
* Совместно с кднд. техн, наук Ю. Б. Волковым.
69
евых жил диаметром 1,77 мм и длиной около 100 мм.
Критерием оценки 'коррозии проводов являлось измене-
ние вслич'нны изоляции между жилами в мегомах, а для
образцов алюминиевых жил —потеря массы в граммах.
Образцы были заложены в растворные (Призмы 7Х
Х7Х4 см, изготовленные на портландском и иплако-
портландском цементах и выдержанные 28 сут в нор-
мальных условиях; состав раствора 1 :3; В/Д=0,8; до-
бавка кристаллического нитрита натрия — 0; 0,5; 5; 10 и
15% от массы цемента.
Результаты опытов, показывающие величину корро-
зии алюминия и изменения изоляции электропроводов
АПН и АППВ после их 28-суточного выдерживания в
цементном растворе с различной добавкой нитрита нат-
рия, приведены в табл. 29.
Таблица 29
Влияние добавки нитрита натрия в цементном растворе
на алюминиевую жилу и изоляцию электропроводов АПНиАППВ
д°. банка нит- рита натрия, % от массы цемен- та Масса алюминия, г Потеря массы алюми- ния, % Вид электропровода
наиритовый (АПН) полихлорвинило- вый (АППВ)
до опыта после опыта
Изоляция между проводами, МОм
до опыта после опыта ДО опыта после опыта
0 0,6595 0,6541 0,82 3000 2200 5000 ю;ооо
0,6651 0,6621 0,45 3000 2300 5000 10 000
0,5 0,6545 0,6398 2,24 3000 2600 5000 10 000
0,6761 0,6666 1,4 3000 2000 5000 8 000
5 0,6494 0,614 7,9 3000 2500 5000 10 000
0,6686 0,6223 7,1 3000 2500 5000 10000
10 0,6584 0,6786 0,1408 0,1802 78,5 73,5 3000 3000 1800 1600 5000 5000 8000 7500
15 0,6637 0,1358 80 3000 3333 5000 9000
0,6779 0,0512 92,5 3000 800 5000 8 000
Примечания: 1. В числителе — данные для раствора на порт- ландцементе, в знаменателе — на шлакопортландцементе. 2. Все результаты являются средними из трех образцов-близнецов.
Особенно наглядными оказались результаты иссле-
дования коррозии алюминиевых жил: на 10—11-й день
выдерживания призмы из раствора с 10 и 15%-ной до-
бавкой нитрита натрия раскололись под действием рас-
ширяющихся продуктов коррозии алюминия.
. f
70
Вид оголенных алюминиевых жил, находившихся
28 сут в цементном растворе с нулевой и 10%-ной до-
бавкой нитрита натрия, -показан на рис. И.
На рисунке отчетливо /видно, что в растворе без до-
бавки нитрита натрия коррозий алюминия (невелика, а
в растворе с 10 %-ной добавкой алюминий почти пол-
ностью корродировал. Исследованиями доказано, что
цементный раствор с добавкой нитрита натрия более
5% от массы цемента, т. е. наиболее применимым "в
строительстве процентом добавки, разрушающе влияет
на алюминий.
Влияние цементного раствора на наиритовую и полп-
хлорвиниловую изоляцию можно оценить только ориен-
тировочно, из-за возможной неточности замера величи-
ны изоляции, вызванной малой длиной образцов, а так-
же вследствие значи-
тельного разброса ре-
зультатов. Можно счи-
тать, что цементный ра-
створ без добавок прак-
тически не снижает ве-
личину изоляции про-
водов АПН и АППВ;
наличие добавки ни-
трита натрия не влия-
ет на полихлорвинило-
вую изоляцию и сни-
жает изоляцию намри-
товых проводов.
Для уяснения воз-
действия щелочи и ни-
трита натрия на алю-
миний были приготов-
лены водные растворы:
щелочи с рН=12, ще-
лочи рН=12 с добав-
кой нитрита натрия
концентрацией 15%, ни-
трита натрия с концен-
трацией 0; 0,5; 5; 10 и
15%. Алюминиевые об-
Ри1С. 1.1. Вид образцов алюминиевых
жил из электропроводов после 28-
дневного хранения в растворе
1-Б — раствор без добавки; 5-Б — раствор
с 10%-ной добавкой нитрита натрия
разцы выдерживались в них 25 сут и взвешивались че-
рез 5, 10, 15 и 25 дней.
Результаты ’испытаний в различных водных раство-
рах разъясняют причины коррозии алюминия и подтвер-
ждают, что водный раствор нитрита натрия не опасен для
него. При выдерживании в течение двух сут в растворе
щелочи алюминий корродировал, однако после помеще-
ния его в водный раствор нитрита натрия коррозия прек-
ратилась, образцы же, выдержанные в водном растворе
щелочи с добавкой 10 и 15% нитрита натрия, корродЩ
ровали со значительно большей скоростью.
Проведенные опыты 'Подтвердили, что щелочная сре-
да твердеющего цементного раствора агрессивна и (на-
личие в бетоне и растворе добавки нитрита натрия уско-
ряет -коррозию алюминия пропорционально увеличению
количества добавки. Поэтому действующие в Главмос-
строе указания [40] запрещают применять бетон с /до-
бавкой нитрита натрия при заделке электропроводов
с алюминиевой жилой и с яаиритовой изоляцией, а так-
же в контакте с закладными частями или конструкция-
ми из алюминия или его сплавов.
Многолетние исследования и значительная практи-
ка применения в Главмосстрое безобогревного метода
бетонирования с добавкой нитрита натрия легли в осно-
ву разработанных сектором зимних работ НИИМосстроя
указаний [40], детально формулирующих условия при-
готовления бетонной смеси с добавкой нитрита натрия,
а также область и технологию безобогревного бетони-
рования.
Бетонные смеси с добавкой нитрита натрия начина-
ют применять, когда среднесуточная температура стано-
вится ниже 5°С и минимальная температура ниже 0°С,
а при оттепелях — даже в тех случаях, когда минималь-
ная суточная температура выше 0°С. Бетоны с добавкой
нитрита натрия достаточно эффективно твердеют при
среднесуточных температурах до —15°С. Если требуе-
мая морозостойкость бетона не более Мрз 25 и отсутст-
вует необходимость в получении определенной прочнос-
ти через 14 дней после укладки, то возможно примене-
ние таких бетонов и при кратковременных (не более
5 сут) среднесуточных температурах до —25°С. Поми-
мо температурных границ бетон с добавкой нитрита нат-
рия можно применять только для конструкций с проект-
ной маркой не более 300 и при условии, что допустим
медленный набор прочности и достижение проектной
марки после наступления положительной температуры.
Как показали исследования, использование бетона
с добавкой нитрита натрия недопустимо в контакте с
алюминиевыми конструкциями; в предварительно-напря-
женных конструкциях; в конструкциях, расположенных
72
в зоне переменного уровня воды и незащищенных гидро-
изоляцией; при возведении монолитных" дымовых и
вентиляционных труб; при наличии в заполнителях ре-
акционноспособного кремнезема (опала, халцедона, об-
сидиана и цеолита).
Из-за повышенной электропроводности в бетоне с
добавкой нитрита натрия блуждающие токи могут 'Выз-
вать коррозию стальной арматуры, поэтому запрещает-
ся применять такой бетон в железобетонных конструк-
циях, имеющих непосредственный контакт с грунтом и
находящихся на расстоянии до 100 м от источников пос-
тоянного тока высокого напряжения.
Для бетонов с добавкой нитрита натрия используют-
ся обычно применяемые для зимнего бетонирования за-
полнители и портландские и шлакопортландские цемен-
ты, но желательно не ниже марки 300 и с содержанием
трехкальциевого алюмината не более 7%. Бетонная-смесь
изготовляется на холодных заполнителях, не имеющих
включений снега и льда, с подогревом воды. Перед вве-
дением в смесь кристаллического нитрита натрия его
растворяют в воде, подогретой до 60°С, дозируют по
массе или объему и добавляют в бетонную смесь в виде
рабочей концентрации или концентрированного водного
раствора.
В производственных условиях удобнее и проще при-
готовлять бетонную смесь на водном растворе нитрита
натрия рабочей концентрации, но это возможно только
при наличии на бетонном узле баков достаточной ем-
кости. При отсутствии больших емкостей приготовляют
концентрированный раствор нитрита натрия, который
дозируют отдельно от чистой воды.
Если предварительными опытами установлена воз-
можность использования для безобогревного бетониро-
вания жидкого нитрита натрия, то транспортировка,
хранение и подача его в бетоносмеситель осуществляют-
ся существующими автотранспортными средствами и тем
же оборудованием на бетонных заводах, которое пред-
назначено для хранения и подачи водных растворов
кристаллического нитрита натрия.
Жидкий нитрит натрия поступает с заводов-изго-
товителей на прирельсовые склады, представляющие
собой заглубленные в землю 2—4 цистерны емкостью
от 50 до 100 м3 каждая, оборудованные принудительным
сливом в автотранспортные средства.
С прирельсовых складов жидкий нитрит натрия
транспортируют на бетонные заводы в вакуумных авто-
73
цистернах КАЗ-601, предназначеййых для перевозки из^
весткового молока. Автоцистерна' КАЗ-601 емкостью-
3 IM3 оборудована насосом и шлангом, с помощью кото-
рых осуществляют .принудительное Наполнение расход?
ных емкостей бетонного завода жидким нитритом нат-
рия. Автоцистерну наполняют насосами 'прирельсового'
склада через верхний люк после тщательной промывки:
ее водой.
Хронометражные наблюдения по наполнению авто-
цистерны жидким нитритом натрия и его сливу из авто-
цистерны установили время наполнения цистерны: на-
сосом автомобиля—15 мин, насосом прирельсового
склада — 10 мин; время слива: насосом автоцистерны —
5 мин, самотеком — 10 мин. При принудительном напол-
нении автоцистерны из емкости прирельсового склада
имеющийся на автоцистерне шланг при необходимости’
удлиняют до 20 м, что не вызывает затруднений при:
перекачке жидкого нитрита натрия.
Количество автоцистерн, необходимых для транспор-
тировки жидкого нитрита натрия, в зависимости, от рас-
стояния транспортировки и производительности бетон-
ного завода, приведено на графике (рис. 12).
Расстояние перевозки
Рис. 12. Количество автоцистерн
КАЗ-601, требуемых для перевозки
жидкого нитрита натрия (в числите-
ле — сменная производительность бе-
тонного завода, м3; в знаменателе —
количество доставляемого жидкого
нитрита натрия, м3/смену)
При отсутствии вакуумных автоцистерн КАЗ-601
можно использовать наливные автоцистерны и сталь-
ные емкости, объем которых зависит от грузоподъемно-
сти автомобиля, в кузов которого они устанавливаются.
Наливные автоцистерны и стальные емкости заполняют
насосами прирельсового склада.
74
Температура наружного воздуха, при которой допус-
кается транспортировка жидкого нитрита натрия, дол-
жна быть не ниже— 15°С, а при длительности перевоз-
ки до одного часа—не ниже —20°С. При более низкой
температуре наружного воздуха перевозка жидкого нит-
рита натрия запрещается. В этот период бетонную
смесь приготавливают на кристаллическом нитрите нат-
рия, двухсуточный запас которого для этой цели должен
быть на бетонных заводах.
Жидкий нитрит натрия на бетонном заводе сливают
и хранят в существующих расходных емкостях для кри-
сталлического нитрита натрия. Если объем существу-
ющих расходных емкостей недостаточен, то устанавли-
вают дополнительные емкости с тем, чтобы запас жид-
кого нитрита натрия обеспечивал 3—4-часовую работу
бетонного завода.
Расходные емкости на бетонном заводе могут распо-
лагаться как ниже, так и выше уровня земли. В емкости,
расположенные выше уровня земли, жидкий нитрит нат-
рия подается только принудительным способом: из авто-
цистерн КАЗ-601—насосом, установленным на автома-
шине, из стальных емкостей и наливных автоцистерн —
перекачивающим насосом бетонного завода.
При сливе нитрита натрия из автоцистерн КАЗ-601
в расходные емкости расстояние между автоцистерной
и емкостью в месте слива принимают не более 4 м. При
большем расстоянии устанавливают дополнительный
трубопровод с таким расчетом, чтобы расстояние от не-
го до автоцистерны было не более 4 м. В емкости, распо-
ложенные ниже уровня земли, нитрит натрия сливается
как принудительным способом, так и самотеком. Срок
хранения жидкости нитрита натрия допускается до
12 мес. Для предохранения раствора нитрита натрия от
замерзания расходные емкости размещают в отапливае-
мом помещении.
Если безобогревным методом бетонируют конструк-
ции с Л4П^8, то величина добавки нитрита натрия, ука-
занная в табл. 22, может определяться не по ожидаемой
температуре наружного воздуха — /н.в, а по среднесу-
точной температуре бетона за период выдерживания —
/2., достаточной для набора бетоном прочности не менее
5 МПа. В этом случае средняя расчетная температура
бетона /2, определяется по формуле:
600 (/г —/Н В) + Д3-0,00024
^2 ~ .в I 0,86Лт2аМп ’
75
где т2 — время остывания бетона до набора им прочности не менее
5 МПа. Значением т2 задаются исходя из данных конкрет-
ного строительства (фактической марки бетона, Мп бе-
тонируемой конструкции, ожидаемой /н.и) и показателей
табл. 23.
Остальные обозначения приведены в формуле (2).
При назначении добавки в соответствии с расчетной
температурой бетона необходим тщательный контроль,
исключающий возможность укладки бетонной смеси в
конструкции с Л4П>*8. Наличие в бетонной смеси добав-
ки нитрита натрия проверяют на строительстве в каж-
дом самосвале или ином транспортном средстве, достав-
ляющем бетонную смесь на строительство по окраске
одной капли реактива А (раствора дифениламина в кон'
центрированной серной кислоте)* или реактива Б (ра-
створа а-нафтиламина в 28%-ной уксусной кислоте)**.
Этими реактивами можно также определять нали-
чие нитрита натрия в затвердевшем бетоне, для чего на
поверхность бетонной смеси или затвердевшего бетона
пипеткой наносят 1—2 капли реактива, не касаясь кон-
цом пипетки бетона. Поверхность затвердевшего бетона
перед нанесением реактива необходимо счистить на глу-
бину 2—3 мм. Изменение цвета реактива в зависимости
от наличия нитрита натрия приводится в табл. 30.
Таблица 30
Изменение цвета реактивов при наличии в бетоне добавки нитрита
натрия
Добавка нитрита нат- рия в % от массы цемента Цвет реактива на несхватившемся и на затвердев- шем бетоне
реактив А реактив Б
0 До 10 Примечание, но пропорционально i Бесцветный или зелено- ватый От синего до темно-си- него Интенсивность окраски реа соличеству нитрита натрия в р Бесцветный От розового до бор- дового ктива меняется пример- астворе.
Для приготовления реактива А в чистую стеклянную
посуду засыпают одну весовую часть дифениламина и
* Предложение -инж. Е. Ф. Нестерова.
** Предложение инж. Э. Б. Мадорского.
76
заливают двумя весовыми частями концентрированной
технической серной кислоты (ГОСТ 2184—59). Смесь
перемешивают стеклянной палочкой в течение 10—
15 мин до полного растворения дифенил амина. Реактив
Б приготавливают, заливая в чистую стеклянную посу-
ду 350 г 28 %-ной уксусной кислоты и добавляя в нее 5 г
а-нафталамина. Смесь перемешивают стеклянной па-
лочкой до полного растворения а-нафталамина.
Приготовленные для производственного использова-
ния реактивы расфасовываются «в полиэтиленовые или
стеклянные бутылочки емкостью 50—100 г, которые хра-
нят в темном помещении («в шкафу).
Реактивы, попавшие на кожу, вызывают покрасне-
ние и пощипываний, их следует немедленно омыть во-
дой. Хлопчатобумажную и другую ткань реактивы
разъедают. Бутылочки с реактивами, используемые на
производстве, следует хранить и переносить в специаль-
ных футлярах, а не в карманах одежды.
Бетонную смесь с добавкой нитрита натрия перево-
зят в неутепленной таре, предусматривая защиту от по-
падания в нее снега и учитывая, что в момент укладки
смесь должна иметь температуру не ниже 5°С.
При безобогревном бетонировании исключается не-
обходимость отогрева арматуры диаметром более 25 мм
и закладных стальных деталей при температуре воздуха
ниже —10°С.
Поверхность свежеуложенного бетона во избежание
потери влаги или повышенного увлажнения за счет осад-
ков необходимо укрывать полиэтиленовой пленкой, ру-
бероидом или иным гидроизоляционным материалом. В
тех случаях, когда величину добавки нитрита натрия
назначают исходя из определенной по формуле (11)
средней расчетной температуры бетона, по открытой по-
верхности бетона кроме пароизоляции укладывают теп-
лоизоляцию с коэффициентом теплопередачи, определя-
емым по формуле (11). Распалубка конструкций при
безобогревном бетонировании разрешается при проч-
ности бетона, требуемой при распалубке конструкций
в летних условиях, а также указанной в п. 4.54 СНиП
IП-В. 1-70 [1]. В тех случаях, когда величина добавки
нитрита натрия определяется по температуре наружно-
го воздуха, снятие боковых элементов опалубки, не не-
сущих нагрузок от массы конструкций, допускается (ес-
ли в проекте сооружения нет иных указаний по этому
вопросу) при достижении бетоном прочности 1,5 МПа
77
без замены ее гидро- или теплоизоляционными покры-
тиями.
Проведенные исследования и большой производствен-
ный опыт применения зимой растворов с добавкой -нит-
рита натрия явились основанием для производственного
внедрения в Главмосстрое противоморозной добавки
нитрита натрия при возведении несущих железобетонных
конструкций с маркой бетона не более 300. Безобогрев-
ный метод бетонирования с противоморозной добавкой
кристаллического нитрита натрия успешно применялся
в Главмосстрое на строительстве 26-этажных админист-
ративных зданий на проспекте Калинина, 25-этажного
жилого дома из вибропрокатных деталей на проспекте
Мира, Дома Советов РСФСР и на других стройках.
В зиму 1966/67 г. безобопревным методом было уло-
жено около 1500 м3 бетона в горизонтальные диски жест-
кости административных 26-этажных корпусов на прос-
пекте Калинина, которые имели сборные перекрытия,
усиленные сплошными или уложенными в отдельных
пролетах монолитными дисками жесткости.
Диски жесткости на 10 этажах сплошные, т. е. идут
по всему перекрытию, а на остальных этажах они пре-
дусмотрены только в двух пролетах, примыкающих к
ядру и торцевым диафрагмам жесткости. Диски жест-
кости толщиной 60 мм выполнялись из бетона мар-
ки 250, армированного сеткой из стержней диаметром
12 мм с ячейками 300X300 мм. Проектом разрешалось
отставание в бетонировании дисков от монтажа сборно-
го каркаса не более чем на шесть этажей и по расчету
требовалось, чтобы к этому моменту прочность бетона
была в них не менее 35% от /?28, т. е. 8,75 МПа.
Учитывая, что монтаж каркаса шести этажей длился
около двух месяцев и что примерная относительная
прочность бетона с добавкой нитрита натрия, выдержи-
ваемого 28 сут при среднесуточной температуре наруж-
ного воздуха —15°С, составляет 35% от 7?28 (см. табл.
23), было решено применить безобогревный метод бето-
нирования, с предварительной проверкой НИИМоостро-
ем допустимости бетонирования дисков жесткости без-
обогревным методом, на составах и материалах, приме-
нявшихся на строительстве.
Исследовалось влияние добавки нитрита натрия на
прочность бетона марки 250, применявшегося для бето-
нирования дисков жесткости. Бетон приготовлялся на
портландцементе марки 600 Брянского завода, подвиж-
78
ностью 7—9 см с расходом на 1 м3: цемента 345 кг, пес-
ка »с модулем крупности 1,8—699 кг, щебня 1114 кг:
В/#=0,64.
После проверки заполнителей на отсутствие в них
реакционноспособного кремнезема [37] бетон с добав-
кой нитрита натрия выдерживался в нормальных усло-
виях и при —15°С. Результаты испытаний подтвердили
достаточно интенсивный набор прочности бетоном ппи
—15°С и последующее нарастание прочности при твер-
дении бетона в нормальных условиях (табл. 31).
Таблица 31
Прочность бетона с добавкой нитрита натрия при различных сроках
и температурах выдерживания
Добавка Прочность образцов после выдерживания сут в течение
Темпера- тура вы- держива- ния, °C нитрита натрия, % к мас- се це- мента 3 7 14 28 7 сут на морозе -f- 4-28 сут в нор- мальных условиях
+ 18 0 — 16,5 54 -— 30,5 100 —
+ 18 10 — — — 31,8 104 —
—5 7 1,4 4 5,1 17 8,5 28 11,9 39 20,2 66
—15 10 — 1,9 6 — 12 39 22,2 73
Примечание. В числителе — прочность в МПа, в знаменателе — в % от прочности эталонных^ образцов в 28-суточном возрасте.
Перед безобогревным бетонированием дисков жест-
кости поверхность сборных перекрытий тщательно очи-
щалась от снега и наледи, по ней укладывалась арма-
турная сетка и бетонная смесь, тщательно уплотняемая
поверхностными вибраторами. Прочность бетона конт-
ролировалась по бетонным кубам, выдерживаемым не-
посредственно на перекрытии. Кубы испытывались пос-
ле 28 сут выдерживания на морозе и последующего 28
сут твердения в нормальных условиях. Кроме того, в
июле 1967 г. прочность бетона определялась непосредст-
венно в дисках жесткости с помощью эталонного молот-
ка НИИМосстроя.
79
Результаты испытаний (показали, что средняя проч-
ность бетона в конструкции после 2 мес выдерживания
при положительной тем-пературе составила более 90%
проектной марки.
В январе—марте 1968 г. песчаным бетоном мар-
ки 300 с добавкой нитрита натрия бетонировались сте-
ны жесткости 4—6 этажей 16-этажного жилого каркас-
ного дома по Б. Бронной ул. в Москве. Стены жесткости
запроектированы монолитными, толщиной в надземной
части 160 и 180 мм, армированные объемными каркаса-
ми, собираемыми из плоских арматурных сеток и кар-
касов, с закладными деталями, привариваемыми к зак-
ладным деталям сборных железобетонных колонн.
Прочность бетона определялась по контрольным ку-
бам, часть которых выдерживалась в нормальных усло-
виях для определения фактической марки бетона, а ос-
тальные в течение 7 и 28 сут хранились на открытом
воздухе: 7 сут испытывались сразу после оттаивания,
а 28 сут — после дополнительного 28-суточного выдер-
живания в нормальных условиях. Кроме испытания кон-
трольных кубов прочность бетона определялась непос-
редственно в конструкциях с помощью эталонного мо-
лотка НИИМосстроя. Результаты приведены в табл. 32.
Таблица 32
Прочность песчаного бетона с добавкой нитрита натрия,
выдержанного в различных температурных условиях
Дата бетониро- вания. 1968 г. Факти- ческая марка бетона Средняя температу- ра °C при выдержи- вании натвоздухе в течение, сут Прочность контроль- ных кубов после вы- держивания Средняя прочность бетона в конст- рукциях при испы- тании 20/V 1968 г.
3 7 28 7 сут на воздухе 28 сут на воздухе +28 сут в нор- мальных условиях
7/П 26,2 100 — 11,5 —13,4 -9,2 0,5 1,9 20,7 79 22 84
16/II 14,9 100 -7,4 -8,1 —6,8 — 18,9 126 20,3 136
26/11 31,8 100 -7,9 -6,4 —3,6 3,7 11,6 27,9 87 25,8 81
Примечания: 1. В числителе указана прочность в МПа, в знаме- нателе — в % от Яги; 2. Устойчивая положительная среднесуточная температура воздуха на- ступила 22/1II 1968 г.
8
В табл. 32 приведены средние результаты 15 испыта-
ний прочности бетона в конструкции. Их статистическая
обработка определила показатель изменчивости бетона
в конструкции, равный 19,3%, и коэффициент однород-
ности, равный 0,4. Большой разброс прочности бетона в
конструкции и низкий коэффициент его однородности
объясняются неудовлетворительными показателями,,
присущими фактической марке бетона, и недостатками,,
связанными с технологией подачи и уплотнения бетонной
смеси.
В январе—марте 1968 г. безобогревным методом бето-
ном марки 300 с добавкой нитрита натрия бетонирова-
лись стены жесткости 1—4-го этажей 25-этажного трех-
секционного дома из вибропрокатных панелей на прос-
пекте Мира в Москве. На каждом этаже бетонировали
четыре железобетонные стенки жесткости толщиной
200 мм по торцам здания и толщиной 400 мм между сек-
циями дома. Опалубкой стен жесткости служили попе-
речные вибропрокатные панели, имевшие по шесть от-
верстий 500X250 и 450X175 мм. Бетон при заполнении
отверстий образует шпонки, надежно объединяющие в
одну конструкцию монолитную и сборную часть стенок
жесткости.
Марка бетона в стенах жесткости определилась ис-
пытанием кубов, выдержанных в нормальных условиях
в течение 28 сут, а прочность бетона в конструкции
контролировалась в 7-дневном возрасте по кубам, выдер-
жанным на открытом воздухе после наступления тепла
(5 йюня 1968 г.) непосредственно в конструкции с по-
мощью эталонного молотка НИИМосстроя. Результаты
приведены в табл. 33.
Статистическая обработка результатов испытаний,
приведенных в табл. 33, показывает, что бетон в конст-
рукции после выдерживания на воздухе в течение 82—
157 сут -более высокого качества, чем бетон, выдержан-
ный 28 сут в нормальных условиях. Кубы, выдержанные
в нормальных условиях, характеризуются: средней проч-
ностью 1?ср=24,9 МПа, показателем изменчивости Cv —
= 16,9% и коэффициентом однородности КоДН=0,41, а
бетон в конструкциях при испытании 5 июня 1968 г. ха-
рактеризуется: /?сР=31,7 МПа; Су = 20,3 % и Коди=0,5.
В феврале — марте 1969 г. около 2000 м3 -бетона -было
уложено безобогревным методом в колонны конференц-
зала административного корпуса № 4 на просп. Калини-
81
Табл и ц а 33
Прочность бетона с добавкой нитрита натрия, выдержанного
в различных температурных условиях
Дата бетониро- вания, 1968 г. Фактичес- кая марка бетона Средняя температура °C при выдерживании на воздухе в те- чение, сут Проч- ность конт- рольных кубов после выдер- живания 7 сут на воздухе Проч- ность бетона в конст- рукциях при испы- тании 5/VI 1968 г.
3 7 28
4/1 28,8 100 —12,9 —18,1 16,8 6,8 24 46 160
30/1 27 100 —3,6 -3,2 —8,9 8,2 30 43
31/1 29,6 100 —0,9 —2,9 -8,6 8 27 152
8/II 28,4 100 —14 —13,6 -9,1 7,4 26 32
12/11 28 100 —12,5 -9,7 -7,7 6J 24 113
14/11 27,5 100 -8,1 -8,7 -7,1 5,9 21 27,5 100
1/Ш 21,6 100 -4,9 —5,3 —2 5,8 27 31,5 145
2/Ш 28,2 100 —5,9 -5,1 —1 1,6 5,7 20 28 99,5
6/Ш 23,2 100 —5,5 —5,3 —0,3 13 56 27 116
11/Ш 27,3 100 -6,4 -5,1 +1.4 11,3 42 26 95
12/Ш 15,4 100 -5,2 —1,1 4,9 32 27 175
13/Ш 20,7 100 -+,5 -2,9 +2,5 7 34 28 135
При» нателе — i 2. Ус1 наступила л е ч а и и я: 3 % ОТ Я28. ойчивая пс 22/III 1968 1. В чис. >ложителы г. цителе указ »ая среднее ана прочно уточная т сть в МПа, емпература в знаме- воздуха
82
на «и © ростверки холодоцентра и камеры кондициониро-
вания Дома Советов РСФСР.
Круглые колонны конференц-зала (бетониро!вались в
железобетонной опалубке-трубах с внешним диаметром
1400 мм и толщиной стенки 100 мм, которые заполнялись
бетоном марки 200. На колонны ’высотой 6 м опирались
стальные балки подвального перекрытия и стальные ко-
лонны каркаса надземной части (рис. 13).
Рис. 13. Конструкция колонн конференц-зала административ-
ного корпуса № 4 на просп. Калинина
/ — железобетонная опалубка колонны; 2 — стальная балка перекры
тмя над подвалом; 3 — анкерный болт; 4 — стальная колонна каркаса;
5 — цементный раствор марки 200; 6 — бетон марки 400; 7 — бетон мар-
ки 200; 8 — первый рабочий шов бетонирования
Несмотря на низкую температуру наружного воздуха
при укладке бетона в колонны конференц-зала, доходив-
шую в -первые дни выдерживания до4—26°С, (прочность
бетона и колоннах, благодаря наличию добавки нитрита
натрия, после 2 мес'выдерживания на морозе и 15-суточ-
ного выдерживания при .положительной температуре до-
стигла фактической «марки. Бетон ростверков, выдержан-
ный 1,5 1мес при температуре воздуха около —10°С, а
затем 15 сут при положительной температуре, оказался
отличного качества (табл. 34).
Зимой 1970/71 г. на строительстве корпуса «Изве-
стий» СУ-32 треста Мосстрой № 7 был уложен бетон
проектной марки 300 под 20 опорными плитами стальных
колонн каркаса.
Опорные плиты колонн площадью от 600X600 до
700X800 мм и толщиной от 70 до 120 мм были установ-
83
лены на монолитные железобетонные ростверки с зазо-
ром между низом плиты и верхом ростверка порядка
50—100 мм.
Таблица 34
Прочность бетона с добавкой нитрита натрия, выдержанного
в различных температурных условиях
Наименование объекта и конст- рукции Марка бетона (фактическая) Средняя температура выдержива- ния, °C, за первые Прочность после выдер- живания на морозе Прочность после дополнительного 15-суточного вы- держивания при положительной темп ературе
7 сут 28 сут 28 сут 46 сут средняя Яср коэффициент из- менчивости Су коэффициент од- нородности кодн
Конференц-зал на просп. Кали- нина Дом Советов РСФСР, рост- верк холодо- центра Ростверк каме- ры кондициони- рования ♦ Прочность б Примечан: нателе — в % к фа 16,2 100 22,5 100 24 100 етона п и е. В < (ктическ -—16 6 —16,3 —8 7 3,3 20 14,9 66 14,2 59 го выде юность ( 1. 10,8* 17,6 109 21,6 96 21,1 88 [я на м » МПа, 6 12 11 орозе. В 31 0,89 0,61 0,59 каме-
—9,8 —10 осле 58- 1ислител ой марк 67 19
и»* -7,6 СУТОЧНО! е — про’ е бетона 85 20,6 85 рживани 5етона i
Под опорные плиты бетонная смесь подвижностью
6—8 см изготовлялась на портландцементе марки 400 с
10 %-ной добавкой нитрита натрия. Температура бетона
перед укладкой его ib 'конструкцию была в пределах 3—
5°С. Прочность бетона показана в табл. 35.
Бетонная смесь подавалась с одной стороны опалуб-
ки, установленной на расстоянии 10—15 см от перимет-
ра плиты. При вибрации бетонной смеси внутренним
(глубинным) вибратором постепенно заполнялось все
пространство между опорной плитой и поверхностью
ростверка. Вибрирование бетонной смеси с одной сторо-
ны плиты продолжалось до тех пор, пока бетонная смесь
84
не появлялась с ее противоположной стороны, благода-
ря чему исключались «пустоты в бетоне под опорной пли-
той. После уплотнения «поверхность бетона укрывалась
толью.
Прочность бетона определялась по куба«м, изготов-
ленным при укладке бетона под опорные плиты, и не- •
посредственно в конструкциях с помощью эталонного
молотка НИИМосстроя.
Бетон, уложенный под три опорные плиты 20/1 1971 г.
(см. табл. 35), приготовлялся, в отличие от ранее уло-
женного, без нитрита натрия, утеплялся толью и шлако-
ватой и прогревался стержневыми электродами в тече-
ние 51 ч при средней температуре 17°С, после чего 7 сут,
т. е. с 22/1 до 28/1 1971 г. выдерживался при среднесу-
точной температуре наружного воздуха, колебавшейся
от 0,2 до 1,7°С. По графикам набора прочности этот бе-
тон за время его выдерживания при положительной тем-
пературе ДОСТИГ 55% ОТ ^2.8-
Таблица 35
Прочность бетона с 10 %-ной добавкой нитрита натрия,
уложенного под опорные плиты колонн
Дата бетони- рования Проч- ность бетонных кубов, выдер- жанных в нор- мальных условиях 28 сут Среднесуточ- ная темпера- тура воздуха в первые 28 сут вы- держивания на воздухе, •С Проч- ность бетона в кубах, выдер- жанных 31 сут на воздухе ” Прочност в констру! редел 22/П1 1971 г. ь бетона <циях, оп- енная 18/VI 1971 г.
18/ХП 1970 г. 26,2 100 —10,9 21_2 29 19,9 76 27 103
23/XII 1970 г. 29 100 —10,5 9,9 32 18,8 65 32,5 113
7/1 1971 г. 23,6 100 -2,5 — 16 68 32,8 139
11/1 1971 г. 28,6 100 -2,9 22,6 79 16,5 58 30 105
20/1 1971 г. П р и м е ч а нателе — в % от 2. 20/1 1971 вом. 3. Устойчивг 30,4 100 н и я: 1. В Rm- г. бетон ук 1Я ПОЛОЖИТ! числителе — по ладывался без ельная темпера очность бет нитрита на" тура насту! 16,9 56 она в МПа, грия с элек шла 22/1II 24 79 в знаме- тропрогре- 1971 г.
85
В дальнейшем до 22/Ш 1971 г. среднесуточная тем-
пература воздуха колебалась от 0 до —17°С; определен-
ная 22/Ш 1971 г. эталонным молотком прочность про-
гретого бетона равнялась 56% от R^.
Следовательно, 28/1 1971 г., т. е. к моменту замора-
живания, 'прочность бетона, уложенного с электропро-
гревом, была значительно выше 40% от R<&— критиче-
ской прочности, но, несмотря на это, в дальнейшем после
трехмесячного выдерживания при положительной темпе-
ратуре бетон достиг только 79% фактической марки.
Прочность 'бетона с нитритом натрия после 2—3-ме-
сячного выдерживания при отрицательной температуре
и последующего 2—3-месячного выдерживания при поло-
жительной температуре во всех случаях превышала фак-
тическую марку.
При статистической обработке результатов испыта-
ний показатель изменчивости бетона с добавкой нитри-
та натрия равен 9,5% и коэффициент однородности 0,74,
что подтверждает отличное качество конструкций, забе-
тонированных безобогревным -методом.
Безо'богревным методом в ноябре-декабре 1971 г.
на строительстве Центрального библиотечного коллек-
тора, выполняемом СУ-23 треста Мосстрой № 4, бетон
проектной марки 200 укладывался в ростверки сечени-
ем 2,5X2,4 м. Опалубкой ростверков служили железо-
бетонные вибропрокатные плиты ППС.
Выбор безобогревного метода обосновывался тремя
факторами: применением тонкой железобетонной опа-
лубки с высоким ‘коэффициентом теплопроводности; мас-
сивностью конструкций, имеющих модуль поверхности
около 2,5, и передачей на них проектной нагрузки не ра-
нее осени 1972 г.
Проведенные расчеты показали, что температура бе-
тона ростверков при среднесуточной температуре возду-
ха— 15°С в течение 15 сут не опустится ниже —5°С и
за этот срок бетон с добавкой нитрита натрия получит не
менее 50% марочной прочности. Для того чтобы темпе-
ратура бетона ростверков через 15 сут после укладки не
была ниже —5°С, 'бетон укладывался -с температурой
7—10°С сразу на всю высоту ростверка и по ходу бето-
нирования открытая бетонная поверхность укрывалась
толью и шлаковатой толщиной 40 мм или фибролитом
толщиной 70 мм.
Выполнение этих условий позволило добавлять в бе-
тонную смесь вне зависимости от температуры наружно-
86
Тб воздуха только 5% (кристаллического нитрита натрия
от массы цемента.
\Всего за ноябрь — декабрь 1971 г. в ростверки биб-
лиотечного коллектора уложено безобогревным методом
1406 м3 бетона, приготовленного на портландцементе
/марки 400. Контроль прочности бетона проводился лабо-
•раторией треста Мос-стрюй № 4 на заводе — изготовителе
«бетона и непосредственно на стройке путем закладки бе-
тонных кубов и испытания их после 28 сут выдержива-
ния на открытом воздухе и дополнительного 28-суточно-
го выдерживания в нормальных условиях. Результаты
испытаний показывают на достаточно интенсивный рост
прочности бетона на морозе и достижение им марочной
прочности после 28 сут последующего выдерживания в
нормальных условиях (табл. 86).
Таблица 36
Прочность бетона в ростверках библиотечного коллектора
Дата укладки бетона, 1971 г. Темпера- тура воздуха в день укладки, °C Прочность бетона, МПа
в лабораторных ку- бах, выдержанных в кубах строительства, выдер- жанных
28 сут на воздухе 28 сут на воздухе 4-28 сут в нор- мальных условиях 28 сут в нор- мальных условиях 28 сут на воздухе 28 сут на воздухе 4-28 сут в нор- мальных условиях
29/Х 2 1 20,5 21,9
17/XI 3 * —— 20,1 25,5
18/XI 0,1 10,3 18 20,4 17,7 20,1
23/XI -6,7 1,3 7,7 15,6 18,6 8,4 18,7
29/XI 9,4 — —— 11,2 —-
6/XII —0,9 8,2 — 17,3
9/XII -2,4 7,1 10,5 — —— 14,6
17/XII —8,6 — 9,8 —-
При безобогревном бетонировании контроль за ка-
чеством производства осуществлялся: при изготовлении
бетонной смеси, при доставке ее на строительство, при
укладке в (конструкцию и в процессе выдерживания.
При контроле приготовления бетонной смеси прове-
рялись: плотность (концентрированных или рабочих раст-
воров нитрита натрия, отсутствие осадков соли в рас-
ходных емкостях нитрита натрия, а также соответствие
количества вводимой добавки температуре наружного
воздуха или -средней расчетной температуре бетона за
87
период, выдерживания. Помимо контроля, связанного с
применением противоморозной добавки, как и при лю-
бом методе зимнего бетонирования, необходимо следить
за отсутствием смерзшихся комьев заполнителя, темпе-
ратурой подогрева воды, соответствием заданной тем-
пературы и подвижности бетонной смеси при выходе ее
из бетономешалки.
При достатке бетонной смеси проверялось по наклад-
ной, выдаваемой бетонным заводом, наличие добавки
нитрита натрия, а также на строительстве осуществля-
лась вторичная проверка с.помощью реактива, указан-
ного в табл. 30.
Контроль качества укладки бетонной смеси и ухода
за бетоном заключался: в проверке отсутствия снега и
наледи на опалубке, арматуре к ранее уложенном бето-
не; в измерении температуры наружного воздуха (2 раза
в сут) и бетонной смеси во время укладки; в наблюдении
за своевременным укрытием бетона после окончания бе-
тонирования или при перерывах в работе, а также за
сохранностью укрытия в течение всего периода выдержи-
вания; в измерении не менее двух раз в сутки темпера-
туры уложенного бетона на глубине 5—10 см и в опреде-
лении возможности распалубки и загрузки конструкции.
В процессе выдерживания бетона контролируют
прочность бетона, для чего на каждые 50 м3 уложенного
бетона и при резком изменении температуры воздуха,
но не реже одного раза за 5 сут изготовляют партию об-
разцов в количестве не менее 9 шт.
Три образца хранят в нормальных условиях и испы-
тывают через 28 сут для определения марки бетона; ос-
тальные хранят в тех же температурных условиях, что и
конструкцию, затем три из них испытывают через 28 сут,
а последние три — после дополнительного 28-суточного
хранения в нормальных условиях. Снятие боковых эле-
ментов опалубки, не несущих нагрузки от массы конст-
рукции, допускается при достижении бетоном требуемой
прочности, определяемой по табл. 23. Снятие несущей
опалубки допускается >П|ри достижении бетоном требуе-
мой прочности, определяемой с помощью эталонного мо-
лотка.
При выполнении правил техники безопасности необ-
ходимо учитывать, что нитрит натрия — ядовитое веще-
ство: попадание его кристаллов и водного раствора в ор-
ганизм человека — опасно для жизни. Особенно внима-
тельно и точно следует выполнять правила, когда бетон-
88
нуЮ смесь с добавкой ‘нитрита натрия приготовляют не-
посредственно на строительстве.
На всех емкостях, в которых готовится или перено-
сится водный раствор нитрита натрия, должна быть пре-
дупредительная надпись: «Яд — не пить». Цистерны для
хранения раствора нитрита натрия необходимо запирать
на замок, ключ от которого в каждой смене хранится у
ответственного инженерно-технического работника.
На складах кристаллический нитрит натрия хранят в
запираемом сухом помещении, вход в которое посторон-
ним должен 'быть запрещен. Хранить кислоты и раство-
ры, имеющие кислую среду, в этих помещениях запре-
щается, так как при взаимодействии их на нитрит натрия
образуются ядовитые газы окиси, и двуокиси азота.
Для исключения возможности образования окиси
или двуокиси азота автоцистерны, баки и другие емкости
перед заполнением раствором нитрита натрия тщательно
промывают водой, а если в них ранее хранилась кисло-
та, то пропаривают.
Кристаллический нитрит натрия загорается, если он
находится в контакте с открытым пламенем, поэтому
вблизи от места его хранения запрещается курить и
вести работы открытым пламенем (газосварка, газорез-
ка и др.).
Водный раствор нитрита натрия следует приготовлять
с помощью механических мешалок или другого обору-
дования, исключающего необходимость его перемешива-
ния вручную и подавать его в расходные емкости и бе-
тоносмесители по трубопроводам самотеком или с по-
мощью насоса.
Лицо, выдающее кристаллический нитрит натрия или
водный раствор его на строительные объекты, пре-
дупреждает получателя о ядовитых свойствах нитрита
натрия, о чем получатель расписывается в хранящемся
на складе специальном журнале.
К приготовлению водного раствора нитрита натрия
допускаются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие ме-
дицинское освидетельствование, обученные безопасным
методам работы с химикатами и прошедшие инструктаж
по технике безопасности при работе с химическими до-
бавками. Знания рабочих должны быть проверены.
Рабочие, приготовляющие водный раствор нитрита
натрия, должны работать в спецодежде — комбинезонах
из водоотталкивающей ткани, очках, резиновых сапогах
и перчатках, и не иметь ссадин, ожогов царапин, раздра-
89
жений и других повреждений кожи или 'поражений. век
и глаз. По окончании работы с нитритом натрия необхо-
димо снять спецодежду и тщательно вымыть руки и
лицо.
Характерным 'признаком отравления (нитритом (нат-
рия является шосинение кончиков пальцев рук и ног и
кончика «носа, которое возникает через 10—15 мин после
1попадан(ия (нитрита натрия в организм. Помимо этого «при
отравлении (нитритом «натрия появляются слабость, голо-
вокружение, снижается зрение.
При отравлении нитритом натрия пострадавшего не-
медленно эвакуируют б ближайшую поликлинику (боль-
ницу) или вызывают врачебную скорую помощь. До при-
бытия врача пострадавшему «следует оказать первую
помощь: положить его в хорошо проветриваемое помеще-
ние и дать выпить 2—3 стакана чистой (без соды) воды,
желательно комнатной температуры, но не более 35°С.
Если после этого не появится рвота, ее надо вызвать ис-
кусственно. После освобождения желудка надо дать но-
вую порцию воды и опять вызвать рвоту.
При определении технико-экономических показателей
безобопревного метода он сравнивается с электропрогре-
вом конструкций стержневыми электродами и с паро-
прогревом для тех конструкций, в «которых электропро-
грев практически неосуществим. Исходные данные при
расчете экономической эффективности безобопревного
метода и электропрогрева аналогичны исходным дан-
ным определения стоимости выдерживания бетона мето-
дом горячего термоса.
Сравнение безобогревного метода с паропро-гревом
ведется только для выполняемых по сборным плитам пе-
рекрытий набетонок, создающим диски жесткости, тол-
щина (которых не более 60 мм; электропрогрев таких
тонких плит с Л1п>25 связан с высушиванием бетона,
кроме того, очень сложно утеплить снизу железобетон-
ные плиты, по которым укладывают набетонку. Если
конструкции бетонируют в стальной опалубке или в опа-
лубке из тканой металлической сетки, то в этих случаях
также исключается электропрогрев и возможно без-
обопревное бетонирование или паропропрев бетона.
Применение безобогревного бетонирования дает эко-
номический эффект на 100 м3 бетона: по сравнению с
бетонированием тонкостенных конструкций с электро-
прогревом — 847,49 руб. и снижает затраты труда на
65,23 чел.-дня; соответственно при бетонировании мае-
90
Таблица 37
Стоимость и затраты труда на 100 м3 бетона при безобогревном
бетонировании, электропрогреве стержневыми электродами
К паропрогреве (без учета затрат, одинаковых для всех методов)
Наименование работ и затрат Безобогревное бетонирование конструкций Электропрогрев стержневымм элект- родами конструк- ций Паропро- грев на- бетонок и конст- рукций в сталь- ной опалубке
тонко- стенных массив- ных тонко- стенных массив- ных
Амортизация тран- сформаторов, .руб. Стоимость комму- тационных прово- дов, руб. Стоимость стерж- невых электродов, руб. Стоимость электро- энергии, руб. Установка, под- ключение электро- проводов и обрез- ка их: руб. чел.-дни Дежурство при электро- и паро- прогреве бетона: руб. чел.-дни Стоимость опалуб- ки, руб. Приготовление и применение раст- вода нитрита нат- рия: руб. чел.-дни Устройство паро- провода и паровой рубашки: руб. чел.-дни Стоимость пара, руб. Накладные расхо- ды, руб. 386,65 214,05 2,27 2,68 386,65 152,89 1,62 1,91 24,62 28,81 57,22 186,9 147,38 33,1 148,07 33,95 773,3 84,57 24,62 15,57 46,43 186,9 77,96 16,95 148,07 33,95 386,65 64,45 118 30,5 386,65 21,48 301,5 230 412,35
Всего: руб. чел.-дни 603,38 2,27 541,45 1,62 1450,87 67,5 950,65 50,9 3295 332
91
сивных конструкций экономия составит 409,20 руб. и
49,28 чел.-дня. Применение безобогревного бетонирова-
ния по сравнению с паропрогревом экономит на 100 м3
бетона 2691,62 руб. и 329,73 чел.-дня (табл. 37).
Из общего объема конструкций, (выполненных без-
о<богрев1ным методом в Главмосстрое, тонкостенные со-
ставляют 55%, массивные — 35% и 10% приходятся на
набетонки и конструкции, возводимые ib стальной или
сетчатой опалубке. При этих исходных данных средний
экономический эффект от применения безо»богревного
бетонирования на 100 im3 бетона составит:
847,49-0,55+409,2-0,35+2691,62-0,1 ^880 руб.;
65,23-0,55+49,28-0,35+329,73-0,1 те85 чел.-дней.
Простота производства, экономичность и перспектив-
ность бетонирования безобогревным способом с исполь-
зованием противоморозных добавок обосновывались в
12 докладах зарубежных и советских участников симпо-
зиума РИЛЕМ. Выступавшие в дискуссии авторитетные
специалисты профессора В. Б. Ратинов, И. Н. Ахвердов,
С. В. Шестоперов, И. Бергстрем указали на необходи-
мость дальнейшего теоретического изучения действия
различных противоморозных добавок и о явной целесо-
образности их широкого и повсеместного внедрения в
практику зимнего строительства.
ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА
Одним из наиболее применяемых в настоящее время
методов зимнего бетонирования является электропрогрев
бетона, который в зависимости от принятой схемы рас-
становки и подключения электродов разделяется на
сквозной и периферийный. Теоретические разработки,
экспериментальные исследования и производственная
проверка, проведенные МИСИ им. В. В. Куйбышева и
НИИМосстроя, обосновали и подтвердили возможность
с помощью периферийного электропрогрева бетониро-
вать зимой любые монолитные железобетонные конст-
рукции [51, 52].
Периферийный электропрогрев основан на (использо-
вании джоулева тепла, выделяющегося в бетоне при
прохождении по нему переменного электрического тока.
В отличие от других методов электропрогрева, при пе-
92
рйферийном электропрогреве разнофазные электроды,
между которыми {происходит токообмен, размещаются
на поверхности конструкции. Вследствие этого почти вся
подводимая электрическая энергия трансформируется в
тепловую в периферийных слоях, толщина которых рав-
на 0,5—0,7 расстояния между электродами. В этих слоях
повышение температуры осуществляется в основном за
счет джоулева тепла, в то «время как основная масса бе-
тона, так называемое «ядро» конструкции, нагревается
за счет экзотермии цемента и тепла, полученного в ре-
зультате теплопереноса от периферийных слоев.
При периферийном электропрогреве массивных кон-
струкций интенсивность теплообмена между периферий-
ными слоями и ядром незначительна и тепловой режим
ядра не зависит от режима периферийных слоев, поэто-
му пропреть все сечение с помощью только периферий-
ного электропрогрева невозможно и режим выдержива-
ния бетона в массивных конструкциях определяется
главным образом экзотермией цемента. При прогреве
немассивных конструкций роль экзотермии весьма ма-
ла, в то время как периферийные слои, нагреваемые до
80°С, служат основным источником тепла, от которого за
счет теплопроводности бетона нагревается все сечение
конструкции.
При правильном расчете и осуществлении теплового
и электрического режимов периферийный электропро-
грев создает в монолитных железобетонных конструкци-
ях температурные условия, при которых бетон к момен-
ту замерзания не только достигает критической проч-
ности, но при необходимости значительно превышает ее.
При периферийном прогреве степень массивности
прогреваемой конструкции характеризуется не модулем
ее поверхности — Мп, а определяющим размером конст-
рукции — 7? в направлении распространения внутреннего
теплового потока. При этом та конструкция считается
массивной, в которой /?—расстояние от электродов в
направлении, перпендикулярном плоскости их установ-
ки до центра конструкции (при двустороннем располо-
жении электродов) или до края ее (при односторонней
установке электродов) ^0,5 м.
В массивных конструкциях применяется низкотемпе-
ратурный периферийный электропрогрев, рассчитанный
на достижение бетоном критической или более высокой
прочности только в периферийных слоях, а в центральной
части конструкции «бетон твердеет благодаря экзотермии
93
цемента в процессе термосного выдерживания; при этом
для 'Повышения трещиностойкости конструкции темпера-
турный режим периферийных слоев определяется темпе-
ратурой ядра.
В немассивных (конструкциях проводится высокотем-
пературный (периферийный электропрогрев, и требуемая
прочность всего объема 'бетона достигается за счет ин-
тенсивного прогрева всей конструкции или ее периферий-
ных слоев, от которых благодаря теплопередаче «бетон
ядра конструкции равномерно нагревается до темпера-
туры периферийного слоя; в этом случае экзотермия це-
мента имеет (второстепенное значение. В массивных 'кон-
струкциях температура прогрева периферийного слоя
бетона не должна превышать 40°С; в немассивных конст-
рукциях при расчете высокотемпературного теплового
режима принимают (максимально допустимые для дан-
ной (конструкции температуры, но не более 80°С. Для
исключения трещин на поверхности бетона массивных
конструкций помимо выдерживания температуры прогре-
ва до 40°С требуется, чтобы температура периферийных
слоев бетона соответствовала или была немного ниже
температуры бетона в центре конструкции, а темпера-
турные градиенты в сечении не превышали 0,15°С/см.
Бетоны, выдерживаемые с периферийным электропро-
гревом, приготовляют на портландцементе, быстротвер-
деющем портландцементе, шлакопортландцементе и
быстротвердеющем (шлакопортландцементе, удовлетво-
ряющих требованиям ГОСТ 10178—62. При прогреве
массивных конструкций, в которых до 20% марочной
прочности набирается в процессе остывания бетона, ре-
комендуется (применение «бетонов на портландцементе с
содержанием трехкальциевого силиката — 50—60 %,
трехкальциевого алюмината — 4—6% и активных крем-
неземистых добавок (трепела, шлака и др.) не более
10%. Пуццолаяовые портландцементы применяют толь-
ко в том случае, когда это необходимо по условиям
службы конструкции, если это указано в проекте.
Расчет и подбор составов бетонов, подвергаемых
электропрогреву, могут производиться любым проверен-
ным на практике способом, обеспечивающим получение
заданной прочности и объемной массы при наимень-
шем расходе вяжущего. При подборе составов необхо-
димо учитывать, что тяжелые бетоны, подвергнутые
электропрогреву, а затем выдержанные до 28-суточного
возраста в нормальных условиях набирают 85—90% ма-
94
речной прочности -бетона, «причем чем мягче режим, тем
меньше потеря прочности. К заполнителям и к воде до-
полнительных требований при электропрогреве не
предъявляют.
Для проектирования теплового режима периферий-
ного электропрогрева предварительно следует устано-
вить определяющий размер прогреваемой конструкции —
/?, м. За определяющий размер принимают при дву- и
многостороннем прогреве или в (массивных конструк-
циях— (Кратчайшее расстояние от электродов до центра
конструкции; при одностороннем .периферийном прогре-
ве— кратчайшее расстояние от электродов до противо-
положного края конструкции; при отсутствии на бли-
жайшей поверхности электродов — кратчайшее расстоя-
ние от геометрического центра бетонной части конструк-
ции до ее ‘ближайшей поверхности.
Следовательно, в массивных конструкциях или при
двустороннем прогреве определяющий размер равен
половине толщины констру-
кции, а при одностороннем
прогреве и немассивной кон-
струкции—полной ее толщи-
не. В массивных плитах при
расчете температуры бетона
центра, верхней и боковой
поверхностей определяющий
размер равен половине тол-
щины плиты.
Кроме определяющего
размера для проектирова-
ния необходимы следующие
исходные данные: 7ИП, /'н.-з,
Ла; материал опалубки и
его толщина и требуемая
прочность бетона к моменту
оконч а ния тер мообр а ботки
в % от его марки; опреде-
ление коэффициентов зави-
симости clr, а0 и b от крите-
рия Bi и определящего раз-
мера R*
* Методика проектирования
разработана канд. техн, наук
В. С. Абрамовым
Рис. 14. График зависимости
коэффициентов а я и ап от кри-
терия Bi
при Т=0 или бесконечности
0K=ao=:il
95
Методика проектирования теплового режима для
Массивных и немассивныхконструкций различна. Длй
выполнения условий, требуемых при периферийном элек-
тропрогреве массивных конструкций, необходимо рас-
считать температуру бетона в центре конструкции—
4/
В
Рис. 15. График зависимости коэффициента b от критерия и оп-
ределяющего размера
а — R=0,25—0,5 м; б — /? = I— 3 м
Для определения температуры центральной точки кон-
струкции на глубине R в любой момент времени Т пре-
дложена формула
/я = вя"7, (12)
где ап находится в зависимости от определяющего размера R, м,
и безразмерного критерия Bi (см. рис. 14).
gj _ 0»86 Q А?/?
(13)
где а — коэффициент, учитывающий влияние ветра (см. табл. 5);
£ —коэффициент теплопередачи, кВт/(м2-К) (см. табл. 3).
t = t2 е~вт + /я.в
(1 __ е-вт) +
ДС2в *0,00024 В2
(Ь —В)2
ВТ
600
где е — 2,718 — основание натурального логарифма;
^ — начальная температура бетона (перед началом прогрева),
С;
Ь — находится в зависимости от R и Bi (см. рис. 15);
Ц — расход цемента, кг/м8 бетона;
Q28, В — термические характеристки цемента, определяемые по
табл. 38.
96
Таблица 38
Термические характеристики цементов
Вид цемента Марка цемента Qtt кДж/кг при °C В при °C
20 40 60 80 40 60 80
Б ыстротвердеющий 600 460 419 377 335 0,06 0,115 0,18 0,23
портландцемент Портландцемент 500 398 377 356 335 0,05 0,105 0,15 0,21
» 400 335 314 293 272 0,04 0,102 0,145 0,2
» 300 293 272 264 247 0,03 0,1 0,138 0,195
» 200 251 243 226 209 0,025 0,09 0,13 0,19
Шла ко портландце- 300 251 243 226 209 0,02 0,08 0,13 0,185
мент То же 200 251 243 222 201 0,015 0,06 0,12 0,18;
Примечания: 1. Значения коэффициентов Q2e и В берутся для
средневзвешенной температуры определяемого периода выдерживания бе-
тона.
2. Для температур 7—10®С Qae принимается по графе 20°С, а В — по
графе 20°С с коэффициентом 0.7.
Аналогичным образом определяется в любой момент
времени Т температура на поверхности бетона
t0 — aot, (15)
где а0— принимается по рис. 14, a t рассчитывается по формуле (14).
На основе формул (12), (14) и (15) построен гра-
фик и составлена корректировочная, позволяющие оп-
ределить в массивных конструкциях температуру цент-
ра — tR и поверхности — tQ бетона при его выдерживании
в различных условиях при переменных ан и R (рис. 16
и табл. 39).
Кривые температур конструкций с различными оп-
ределяющими размерами /?=0,5; 0,75; 1 и 1,25 м и
средними коэффициентами теплопередачи ограждаю-
щих поверхностей ал= 1; 2; 3; 5; 6 приведены на рис. 16—
сплошными линиями tR и пунктирными /о. Кривые tR и
t0 на рис. 16 построены для бетона на портландцементе
марки 400 с расходом цемента 400 кг/м3, при /2=Ю°С;
/п.в=—15°С.
Данные рис. 16 и табл. 39 позволяют, не прибегая
к вычислениям по формулам (12) — (15), определить
температурный режим бетона центральной точки и по-
верхности конструкций при его выдерживании. Если
реальные условия совпадают с принятыми при построе-
нии! рис. 16, то кривые температур бетона в центре tR
97
tgltg
0C
R= 0,75м 60 R=0,5n
200190 №0170160150 M 130120110 100 90 80 70 60 SO W 30 20 Ю 10 20 30 t050 60 7080 90100110120 gowhso wo no 90190200
R=1,0m so R~ 1,25m •
to 20g
°C
Рис. 16. График определения температуры бетона массивных конструкций
и на поверхности t0 конструкции определяют непосред-
ственно по рцс. 16.
Например, варианту /?==0,5 м и а&=1,16 кВт/(м2*К) со-
ответствуют две верхних (сплошная и пунктирная) кривые темпера-
тур на правой верхней четверти, рис. 16, а. /?=0,75 м и а&=
--6,96 кВт/(м2-К) (нижние сплошная tR и пунктирная /о) кривые на
левой верхней четверти. Если значения R и ak находятся в проме-
жутке между приведенными значениями, то величины tn и to опреде-
ляют интерполяцией.
Если реальные условия отличны от данных, принятых при
построении рис. 16, то для определения tn и /о прибегают к помощи
табл. 39 и построение температурных кривых бетона центра t# и
поверхности конструкции, в соответствии с конкретными исход-
ными данными, ведут в следующем порядке.
Таблица 39
Корректировочные данные при определении температуры центр (tR)
и поверхности бетона (/0) в массивных конструкциях
№ п. п. Показатели Расход цемента, кг/м» При Т = 0 При Т, соответст- вующем максималь- ной /0 и t *х При Т = 200 ч
При R, равном, м
от 0,5 ДО > >1,25 0,5 0,75 1 >1,25 0,5* 0,75 1 >1,25
1 = 5°С • —5 —3 —3,5 -- —5 —1 —1 —1 -1,5
2 t2 = 15°С — 5 3 3,5 4 5 1 1 1 1,5
3 t = 5°С н.в 0 2 1,5 1 1 8 4 6^ 3 4_ 2 2 1
4 t = —10° С н.в — 0 1 0,7 0,5 0,5 4 2 _3 2 2 1 1 0,5
5 t = —20°С н.в Портландце- мент марки: — 0 —1 —0,7 —0,5 -0,5 —2 —3 —2 —2^ —1 —1_ —0,5
6 500 400 0 10 11 12 13 3 3,5 4 5
7 500 300 0 —1 0 1 2 —4 —3,5 —3 —3
8 400 500 0 13 14 16 17 5 6 7 8
9 400 300 0 —7 —6 —4,5 —3 —8 —7 —6 —5
10 300 500 0 5,5 6,5 7 9 2 2,7 3.2 4
П 300 400 0 —3 —2,5 —1,5 —1 —5 —5,5 —6 —6
12 300 Шлакопорт- ландцемент марки: 300 0 —11,2 —10,7 —10,3 —10 —9,6 -9,4 —9,2 -9
13 500 300 0 —11,2 —10,7 —10,3 —10 -9,6 —9,4 —9,2 —9
14 400 500 0 5,5 6,5 7 9 2 2,7 3,2 4
15 400 400 0 —3 —2,5 —1,5 —1 —5 —5,5 —6 —с
16 300 500 0 —10 —8,5 —7 —6 —2,6 —2,7 —2,8 —3
17 300 400 0 —15 —14 —13 —12 —8 —9 —10 — 1
18 300 300 0 —22,5 —21,3 —20,5 —20 —13 —14 —15 -16
* Для аЛ>4 при Т, соответствующем t0, t =0.
•К
Примечание. В числителе поправка при afc=4->8; в знаменате-
ле— пр,и аЛ=0,5-г2.
По определенным # и ak из рис. 16 находят соответствующие
кривые Ir и /о, к которым затем вносят поправки, учитывающие фак-
тические начальную температуру бетона (поправка А/2), температу-
ру воздуха (поправка А/Н.в), вид, марку и расход цемента (поправ-
ка Л t ц ).
Новые значения температур с учетом поправок определяются но
формулам:
= tR + A t2 + А /н.в + А /ц = tR + 2 А; (16)
!= “Ь А /2 4“ А ^н.в “Ь А /ц = Iq 4- 2 А. (17)
Поправки вносят к значениям температур трех характерных то-
чек кривых tR и /о-
1) к температурам tR и /0 в точке Т=0 (А^» А" в,
2) к температурам в точке Т, соответствующей максимальным
значениям tR и /0 (А/™ах, А/™ах, А/™ах);
3) к температурам в точке Т=200 ч (Д/|00, Л/„°в» ^ц°°)-
В случае, если #=0,5 и а^4, вместо T=i200 ч принимают
время, при котором tR и /0 достигают нуля (A t§» А /{J в, А/^).
По определенным для этих точек с учетом поправок новым тем-
пературам и /0 строят, ориентируясь по кривым tR и /0, кри-
вые температур бетона центра и поверхности конструкции (рис. 17).
Время Выдерживания детоми
Рис. 17. График кривых температур бетона (пример I)
Построение кривых температур поясним на нескольких харак-
терных примерах.
Пример 1. Требуется определить температурный режим цент-
ра и поверхности конструкции с # = 0,5 и а& = 2 ккал/(м2-ч-°С) [2,32
кВт/(м2-К)], при /2 = 5°С; /н.в =—20°С; бетон на портландцементе
марки 500 с расходом цемента 400 кг/м3. Расчет ведется в следую-
щем порядке (см. рис. 17).
Для #=0,5 м и a k = 2 ккал/(м2-ч-°С) [2,32 кВт/(м2-К)] в
правой верхней четверти .рис. 16 находим соответствующие кривые
tR и /0 и переносим .их на рис. 17. Так как a k <4, то характерными
точками данных кривых для внесения поправок будут:
температуры tR .и /0 при Т=0 (/£ и ):
100
температуры при 7, соответствующем максимальным Значениям
/йи/оС и/^ах);
температуры tlt и /0 при Г = 200 ч (/^° и /q00)*
Но рис. 17 находим: /"=/» = Ю°С; /”1ах = 28°С; /^пах = 23°С;
^°=912°С; Zq00 = 8,5°C (все эти температуры выделены кружоч-
ками).
Находим Д/2.
Для /2=5°С и Я = 0,5 по строке № 1 табл. 39 находим:
1) при 7 = 0 Д/“ =—5°С;
2) при 7, соответствующем максимальным tR и /о» Д^ах =
=—3°С;
3) при Т=200 ч А/ 2°° ——1°С.
Находим Д/Н.в.
Для /н.в = —20°С и /? = 0,5 по строке № 5 табл. 39 находим
поправки:
1) при 7 = 0 Д/« в =0;
2) при Г, соответствующем максимальной tR и /о, М™** ~—1°С;
3) при 7 = 200 ч для а/г=2, Д/^в=—2°С.
Находим Д/ц.
Для портландцемента марки 500 с расходом цемента 400 кг/м3
и R = 0,5 по строке № 6 табл. 39 находим:
1) при 7 = 0 Д/“ =0;
2) при Г, соответствующем максимальным tR и /о, Д/цах =
= 9°С;
3) при 7=200 ч Д^00 =7°С.
Новые температуры характерных точек определяют по форму-
лам (16) и (17):
1) при 7 = 0 t'R = 1'0 =10—5+0+0=5°С;
2) при 7, соответствующем максимальным tR и t0:
=28—3—1+9 = 33°С;
/о=23—3—1+9 = 28°С;
3) при Т=200 ч:
tR =9,2-1—2+7 = 13,2°С;
=8,5—1—2+7=12,5°С.
При небольшом навыке частные поправки (Д/г, Д/н.в и Д/ц), их
сумму (£Д), а также новые температуры с учетом поправок (t# и
/0) следует сразу вписывать в табличную форму (табл. 40).
Учитывая, что tR и /0 достигают максимума при 7=70 ч, нано-
сим полученные значения и tQ на координатную плоскость риг.
17 (ход нанесения показан стрелками), а новые характерные точки
и tQ выделены звездочками.
101
Таблица 40
Таблица поправок к Ir и /о в *С (пример 1)
Точки попра- вок A t н.в ^=г и >5 < + ^0? о < о •w
7 = 0 0 0 —5 10 5 10 5
7 при /™х —3 —1 9 5 28 33 23 28
7 = 200 ч —1 —2 7 4 9,2 13,2 8,5 12,5
Соединяя затем полученные характерные точки плавными кри-
выми (точки —жирными сплошными, a tQ —жирными пунктир-
ными), аналогичными по характеру с кривыми /в и /0, получаем ис-
комые кривые температур центра и поверхности конструкции для
фактических исходных данных.
Пример 2. Требуется определить температурный режим цент-
ра и поверхности конструкции с ^ = 0,5 м и a k=6 ккал/(м2-ч-°С)
[6,96 кВт/)(м2-К)] при /2=15°С; /н.в=—10°С; бетон на портландце-
менте марки 400 с расходом цемента 300 кг/м3. Расчет ведется в
следующем порядке (рис. 18).
Рис. 18. График по-
строения кривых тем-
ператур бетона (при-
мер 2)
Для Я=0,5 м и а 6 = 6 ккал/(м2-ч-°С) в [6,96 ikBt/(im2-K)] пра-
вой верхней четверти рис. 16 находим соответствующие кривые tn
.и t0 и переносим их на рис. 18. Так как /? = 0,5 и а& = 6>4, то ха-
рактерными точками данных кривых для внесения поправок будут:
1) температуры tR и t0 при Т=0 (/^и/J);
2) температуры при 7, соответствующем максимальным Ir и /о
(/тах и ^maxj.
3) температуры tR и /0=0, «ли в соответствии с табл. 39 темпе-
ратуры при Г, соответствующем tR и /0==0 (/^ ; ). По рис. 18
находим: = 10°С; t£ax =15°С; t™x =9°С; .-/g =0 (па
рис. 18 эти температуры выделены кружочками).
Находим Д/2.
Для /2=15°С, 7? = 0,5 и при а&=6 ккал/(м2-ч-°С) {6,96 кВт
/(см2-К)] по строке № 2 табл. 39 находим:
1) при 7 = 0 =+5°С;
102
2) при 7, соответствующем максимальным tR и 4, Д/™ах =3°С;
3) при 7, соответствующем /л = 4=0, Д/2=+1°С.
Находим Д/н.в.
Для /и.в=—10°С и /? = 0,5 по строке № 4 табл. 39 находим:
1) при 7=0 Д/н.в=0;
2)- при 7, соответствующем максимальным tR и 4» Д^н1вХ = +
+1°С;
3) при Г, соответствующем /д = 4=0, Д/® в =4°С.
Находим Д/ц.
Для портландцемента марки 400 с расходом цемента 300 кг/м3
и /? = 0,5 по строке № 9 табл. 39 находим:
1) при 7=0 Д/ц =0;
2) при Г, соответствующем максимальным tR и 4» Д£цвх =
=—7°С;
3) при 7, соответствующем tR=4=0, Д/°=—8°С.
Новые температуры характерных точек определяют по форму-
лам (17) и (18):
1) при 7=0 tR =4' = 104-5+0= 15°С;
2) при 7, соответствующем максимальным tR и 4-
t'R =15+3+1—7=12°С;
=9+3+1—7= 6°С;
3) при 7, соответствующем tR = 4=0:
t'R =0+1+4—8=— 3°С;
=0+1+4—8=— 3°С.
Учитывая, что tR и 4 достигают максимума, в данном случае
при 7=50 ч, а нулевые tR и 4— *при 7=105 ч, наносим получен-
ные значения tR и t0 на координатную плоскость (рис. 18); ход
нанесения показан стрелками, а новые характерные точки tR и /о
выделены звездочками.
Соединяя затем полученные характерные точки плавными кри-
выми (точки — жирными сплошными, а /0 —жирными пунктир-
ными), аналогичными по характеру кривым tR и 4, получаем иско-
мые кривые температур центра и поверхности конструкции для
фактических исходных данных.
По построенным температурным графикам, аналогичным приве-
денным на рис. 17 и 18, определяют средневзвешенные температуры
центра и поверхности конструкции за время твердения бетона
ср —
где ti — средняя температура бетона за промежуток 'времени Д7<,
103
tin и tn< — соответственно начальная и конечная температуры
бетона промежутка времени Д7\;
2АТ< — общая продолжительность твердения бетона при по-
ложительных температурах.
По средневзвешенным температурам и времени тве-
рдения бетона из графиков нарастания прочности (см.
рис. 1 и 2) определяют прочность бетона центра и по-
верхности конструкции.
При этом возможны следующие варианты:
1. Бетон центральных слоев и поверхности конструк-
ции до замерзания не набирает требуемой прочности.
2. Бетон центральных слоев конструкции приобрета-
ет требуемую прочность, а бетон поверхности замерза-
ет до получения требуемой прочности.
3. Бетон центральных слоев и поверхности приобре-
тает требуемую прочность, но температурные градиен-
ты по сечению превышают 0,15°С/см.
4. Бетон центральных слоев и поверхности приобре-
тает требуемую прочность, и температурные градиенты
по сечению не превышают 0,15°С/см.
В первом случае необходимо либо повысить началь-
ную температуру бетона /2 (с помощью предваритель-
ного электроразогрева или другим способом), либо
увеличить расход цемента или его марку, или допол-
нительно утеплить опалубку. Если применение одного
из перечисленных мероприятий оказывается недоста-
точным, чтобы данный случай свести к варианту 2, 3
или 4 — применяют одновременно все перечисленные ме-
роприятия.
Если имеет место второй вариант, то температурный
режим поверхностных слоев создается периферийным
электропрогревом, который назначают исходя из сле-
дующих условий: бетон в периферийных слоях должен
набрать требуемую прочность ранее, чем его температу-
ра понизится до 0°С, его температура должна быть рав-
на или ниже температуры бетона в центре, а темпера-
турные градиенты в сечении не должны превышать
0,15°С/см.
Если имеет место третий вариант, то температурный
режим периферийного слоя назначают только из усло-
вия максимально допустимых градиентов в сечении.
При четвертом варианте периферийный электропрогрев
можно не применять и обойтись только термосным вы-
держиванием бетона.
Если реализуются 2-й и 3-й варианты или удается
свести к ним первый, то выбирают один из следующих
104
расчетных температурных режимов периферийного
слоя: электротермос, состоящий из разогрева и остыва-
ния до /к; изотермический, состоящий из изотермичес-
кого прогрева и остывания до tK; пилообразный, состо-
ящий из последовательных периодов разогрева и осты-
вания до заданных температур, что обеспечивается пе-
риодическим включением и выключением тока, и осты-
вания до /к.
Температуру бетона в периферийном слое назнача-
ют в соответствии с температурой бетона в центре кон-
струкций, определяемой по формуле (13). Скорость
остывания бетона периферийного слоя принимают не
более 2°С/ч. Выбранная схема температурного режима
ложится в основу расчета электрического режима пе-
риферийного электропрогрева массивных железобетон-
ных конструкций. Максимальные скорости разогрева
приведены в табл. 41.
Таблица 41
Максимально допустимые скорости разогрева конструкций
при периферийном электропрогреве
Схема расстанов- Величина 2₽ . ДО b Допустимая скорость разогрева v, °С/ч, для конструкции с определяющим разме- ром м
ки электродов до 0,2 0,21—0,3 0,31-0,4
Односторонняя 1 15 10 10 10 15 5 10 5 10 5 10 5
Двухсторонняя П р и м е ч а I минованных и cj армированных. 2. b — рассп 3. Скорость о отдалять: для конструк! ДЛЯ КОНСТРУК1 для конструк 2 I и я: 1. В чис 1абоармнрованн эяние между рг стывания конст Лий с Мп > 10 — Лий с 6 <МП < ций с Мп<6 — 15 10 10 10 лителе указан* ы.х конструкци 1знофазными эл ^рукций по око до 12°С/ч; 10 — до 5°С/ч; до 2°С/ч. 15 10 10 10 >i скорости раз й, в знаменат ектродами. ичанни прогрев 10 5 8 5 огрева нсар- еле — сильно- а должна со-
При расчете теплового режима немассивных конст-
/рук’ций в зависимости от /н.в, Л1П и k величины тепло-
выделения цемента— QT за время термообработки и
остывания бетона—Т задаются одним из режимов тер-
105
мообработки: электротермосом, изотермическим или
пилообразным.
Величину тепловыделения цемента определяют при
Г^24 ч по формуле
QT = Q28 [1 - (ВТ+ 1) e-Bq (18)
и при Т>24 ч по формуле
вт
QT = Qzb • (19)
В формулах (18) и (19) коэффициент В определяет-
ся по табл. 38 для средневзвешенной температуры за
время Т. Затем определяют необходимое время для ра-
зогрева бетона—Тр по формуле
(20)
где v—.принятая по табл. 41 скорость разогрева, °С/ч.
Применяемая для определения То формула (21) ана-
логична формуле (2) и отличается от нее только зна-
чением Э.
Время остывания конструкции — То до конечной тем-
пературы — обычно принимаемой в 0°С, определяем
по формуле
где
600 tY + Ц (QT — Qp) 0,00024
° = 0,86ЛаЛ4п(/б ср-—/н в) Ч’
Qp = Q28 [1 — (ВГР + 1) е-втр].
(21)
(22)
В формуле (22) коэффициент В определяется по
табл. 38 для средней температуры за время Тр.
По графикам набора прочности (рис. 1 и 2) опреде-
ляют относительную прочность, набранную бетоном за
время Тр+То при средневзвешенной температуре tCy
определяемой по формуле
__ ZP-c.{P + Z6.cp то
тР4-т0 » W
где
, __^2 4~ *1
р-с "" 2
(24)
При этом возможно, что прочность, приобретенная
бетоном, будет: 1—соответствовать требуемой прочнос-
ти или превышать ее не более чем на 10%; 2—превы-
шать требуемую прочность более 10%; 3—прочность
бетона ниже требуемой.
106
В первом случае задаются режимом «электротер-
мос», а время разогрева Тр, время остывания То и мак-
симальную температуру принимают по формулам (20)
И (21).
Если при принятых параметрах электротермоса
прочность бетона превышает требуемую более чем на
10%, то соответственно понижают принятую макси-
мальную температуру и повторно для измененных усло-
вий определяют прочность бетона, пока она не будет
удовлетворять условиям первого варианта.
Если прочность бетона ниже требуемой, то, остав-
ляя без изменения время и температуру разогрева бе-
тона, дополнительно применяют изотермический про-
грев с принятой температурой t\. По рис. 1 и 2 устанав-
ли'в а ют продол ж ител ыюсть изотер м ическо го п рогр ев а
7\ь при котором бетон получает недостающий до тре-
буемой процент прочности, и определяют время остыва-
ния от температуры до по формуле
600 /1 + Ц (QT — Qp — Q„) 0,00024
?0== 0,86^Мп(/б.9р-/н>в)
(25)
где
Qh = (Q28-Qp) [1 — (ВТИ + 1) е-вти]. (26)
В формуле (26) коэффициент В определяется по
табл. 38 для температуры /ь
Достижение требуемой относительной прочности
проверяется по рис. 1 или 2 за время Г=ТР+Ти+Г0
при tc—средневзвешенной температуре за это время,
—
р.с
о
(27)
Если по рис. 1 и 2 была правильно установлена для
принятой температуры ti продолжительность прогрева
Т1Ь то прочность будет соответствовать требуемой.
При выборе режимов прогрева необходимо следить,
чтобы скорость разогрева бетона не превышала значе-
ний, указанных в табл. 41, а разогрев и прогрев прово-
дился с максимально допустимыми скоростями и темпе-
ратурами.
Максимальные температуры прогрева приведены в
табл. 42.
107
Таблица 42
Максимально допустимые температуры периферийного
электропрогрева
Вид цемента Марка цемента Максимально допустимая тем- пература (°C) для конструк- ций с Л1
6—9 10-15 16—20
Быстротвердеющий порт- 400—600 65 55 40
ландцемент Портландцемент 400—500 70 60 50
» 200—300 80 70 60
Шлакопортландцемент 200—500 80 70 60
Тепловую инерцию .немассивных конструкций при
нагреве с поверхности учитывают коэффициентом С
(табл. 43).
В немассивных конструкциях при периферийном
электропрогреве интенсивность понижения температуры
от поверхности к центру конструкции не должна пре-
вышать 1°С на 1 см.
При относительно высокой t2 или £н-в желательно
осуществлять перед периферийным электропрогревом
предварительное 2—8-часовое выдерживание бетона
при температурах 3—8°С. Особенно целесообразно пред-
варительное выдерживание при периферийном электро-
прогреве массивных конструкций, так как одновремен-
но с более полной гидратацией цемента предваритель-
ное выдерживание способствует превышению темпера-
туры бетона в центре конструкции над температурой
бетона в периферийных слоях. После предварительного
выдерживания температура бетона перед началом пе-
риферийного электропрогрева должна быть не ниже
3°С.
Опалубку и теплозащиту прогретых конструкций
разрешается снимать после того, как бетон приобрел
критическую прочность и перепад температур откры-
тых поверхностей бетона и наружного воздуха не дол-
жен превышать при Мп<5— 20°С и при Л4П^5—30°С.
При необходимости поверхность бетона после распа-
лубливания утепляют, укрывая ее брезентом, толем и
другими материалами.
Зная температурные параметры, рассчитывают элек-
трический режим периферийного электропрогрева, опре-
108
Таблица 43
Величина коэффициента С для немассивных конструкций
Отношение определяю- щего размера Скорость разогрева, °С/ч
Определяющий размер м к расстоя- нию между электродами 2R 5 10 15
b
/. При дву- или многосторонней расстановке электродов
<0,2 — 0,98 0,96 0,97 0,94 0,95 0,91
0,21—0,3 — 0,88 0,86 0,85 0,83 —
0,31—0,4 — 0,82 0,78 0,76 0,75 —
0,41—0,5 — 0,79 0,77 — —
2. При односторонней расстановке электродов
<0,2 —- 0,95 0,94 0,92 0,9 0,91 0,87
0,96 0,93 0,91
0,21—0,3 0,9 0,84 0,77
1—2 0,91 0,9 0,85 0,84 0,81 0,77
0,91 0,9 0,87
0,31—0,4 0,87 0,8 0,76
1—2 0,86 0,83 0,8 0,78 0,79 0,75
Примечания: 1. Для массивных конструкций С=1. 2. В числителе значения для бетонных и слабоармироваиных конст- рукций, в знаменателе — для сильноармированных конструкций. 3. Значения С справедливы для k < 4,2 ккал/(м2-ч-оС) [4,87 кВт/м2-К)]. 4. b — расстояние между разнофазными электродами, м.
деляя необходимую электрическую мощность при разо-
греве Рр по формуле
~ 600 (С — /2) ( 0,00024 QYzdzMn
864 Тр 864 Гр
109
(tr-ti) 0,86akMn(t1 + t2 — 2tiiK) Z/Qp •0,00024'1
2 + 864^2 ~ 864 Tp JVx
X 1000 Вт, (28)
где С — коэффициент, приведенный в табл. 43;
Ci—удельная теплоемкость материала опалубки, Дж/(кг-К);
Yi — объемная масса опалубки, кг/м3.
При изотермическом прогреве электрический режим
рассчитывают по формуле
Г0,86 а&Л1П (/х —/н в) Д<2и-0,00024 600/1 (1 —С) 1
Р“ = L 864 — 8647\ + 8647\ J Vx
X 1000 Вт. (29)
Формулы (28) и (29) расчета мощности при пери-
ферийном электропрогреве немассивных конструкций
отличаются от обычных [7] коэффициентом С.
В тех случаях, когда реальная скорость остывания
конструкций V2 оказывается выше допустимой скорости
остывания то необходимая электрическая мощность
Ро для снижения V2 до уровня Vi определяется по фор-
муле
0,00024 q у/д/М
0,0697 4- - г /
1728
1728
V . 1000 Вт.
(30)
Реальная скорость остывания для немассивных кон-
струкций определяется по формуле
/1 /к
V2=-L^L- <31)
* о
Для массивных конструкций определяют по тем-
пературному графику поверхности конструкций, по-
строенному по формуле (16) или принятому по рис. 16.
В формулах (28), (29), (30) при расчете потребной
мощности за прогреваемый объем V принимают объем
периферийного слоя толщиной 0,3 м, но не более фак-
тического объема конструкции.
Удельный расход электроэнергии при периферийном
электропрогреве бетона определяют по формулам:
W = (РрТр 4- Ри + PQTO) у кВт.ч/м3, (32)
W = (Рр Гр 4- Ри Ри + Ро Го) у кВт • ч/м2 (33)
НО
где F — площадь поверхности, на которой ведется периферийный
электропрогрев, м2.
После расчета по формулам (28) и (29) необходи-
мой удельной мощности на 1 м3 прогреваемого бетона
выбирают расстояние между осями разнофазных элек-
тродов и находят величину напряжения, требуемого
для принятого теплового режима (рис. 19).
При несовпадении определенного по рис. 19 напря-
жения со ступенями трансформатора рекомендуется
при пропреве массивных конструкций принимать бли-
жайшее меньшее, а при нема,сс|ив»ных (конструкциях —
ближайшее большее напряжение трансформатора.
График на рис. 19, по которому определяется на-
чальное напряжение, составлен из расчета удельного
сопротивления бетона 900 Ом-см. При других значени-
ях удельного сопротив-
ления величина факти-
ческой мощности Рф
будет (см. рис. 19):
(34)
где Р — расчетная мощ-
ность, кВт/м3;
р — .принятое удель-
ное сопротивление
бетона 900 Ом*см;
рф — фактическое удель-
ное сопротивление
бетона, Ом см.
По мере твердения
бетона и роста его
удельного сопротивле-
ния напряжение на
электродах (при неиз-
менной величине элек-
трической мощности)
необходимо увеличи-
вать, но в первые 4—-
8 ч, особенно при пе-
риферийном прогреве
Рис. 19. График напряжения и расче-
та удельной мощности
массивных конструк-
ций, рекомендуется применять напряжение не более
49 В.
Расчет теплового и электрического режимов по фор-
мулам (28) — (33) поясняется на примерах проектиро-
111
вания периферийного электропрогрева массивных и не-
массивных железобетонных конструкций.
Пример расчета и проекта периферийного электропро-
грева массивной фундаментной плиты
Исходные данные: монолитная железобетонная фун-
даментная плита размером 30X20 м, высотой 0,6 м;
бетон марки 300 на портландцементе марки 500 с рас-
ходом цемента 400 кг/м3 бетона;
опалубка деревянная толщиной 25 мм; коэффициент
теплопередачи k по табл. 3 равен 5,22 кВт/(м2-К); при
электропрогреве коэффициент k будет 5,22-0,77=
= 4,02 кВт/(м2-К); начальная температура бетона
10°С; требуемая прочность бетона к моменту заморажи-
вания 40% от /?2в; темп бетонирования 20 м3 (одна
захватка) в смену при двухсменной работе; среднесу-
точная температура наружного воздуха —Г5°С; бетон
укладывается на холодное основание с коэффициентом
теплопередачи 6 = 5,8 кВт/(м2-/С); скорость «ветра 6 м/с
•и по табл. 5 коэффициент, учитывающий ветер, а=1,3.
Расчет теплового режима. Проверяем возможность
бетонирования монолитной железобетонной плиты ме-
тодом термоса, для чего определяем температуру цент-
ральной точки ядра и поверхности плиты, принимая,
что теплоизоляция сверху плиты равна теплоизоляции
. . 5,22+5,8
ее сбоку, тогда средневзвешенное 6С = ------------- =
= 5,51 кВт/(м2-К).
Температура центральной точки ядра и поверхности
определяется по формулам (12), (13) и (15).
При R = =0,3 м по формуле (13) Bi =
0,86-1,3-5,51.0,3 nnQ ..
=----------------= 0,93; по рис. 14 находим, что aR=
= 1,082 и ао=0,75, по рис. 15,а, что 6 = 0,03.
По табл. 38 получим Q28=398 кДж/кг и В=0,05Х
Х0,7=0,035. Задаваясь Т=20, 40, 60 и 80 ч, получим:
при Т=20 ч
7=10 е~0,03’20 +( - 15) (1 - е-0’03-20) +
400-398-1О3-0,00024 0,035а
600 ‘ (0,03 — 0,035)2 Х
х{[(0,03— 0,035) 20— 1] е-"0’035’20 + е-о,оз-2О| =
= 6,7 °C; tR = 6,7-1,082 = 7,2 °C;
/о = 6,7-0,75 = 5,1°С.
112
Следовательно, при Г=20 ч:
/=6,7°С; /л = 7,2°С; /О = 5,1°С и соответственно:
при Т=40 ч; Т==11,4°С; /Д=12,3°С; /О=’9,2°С;
при T=i60 ч: T=7,9°C; fR=8,5°C; /О=‘5,9*С;
три Т=80 ч: 7=4,6°С; tR—И,7°С; /0=И,2°С.
По формуле (23) определяем средневзвешенную
температуру центрального слоя и поверхности бетона
за 80 ч его термосного выдерживания:
для центрального слоя
20 (— + 7,2+ 12,3 + 8,5 + —
\ 2 >|.| 2 ।
/с =------------------------------ = 8,5 °C;
для поверхности
По рис. 1 прочность бетона центрального слоя, вы-
держанного 80:24 = 3,3 сут при температуре 8,5°С,
равна 20% от 7?28, а прочность бетона поверхности, вы-
держанного 3,3 сут при температуре 6,5°С, равна 22%
от /?2в, т. е. не отвечает требуемой прочности.
Проверяем возможность достижения требуемой
прочности при периферийном электропрогреве боковых
поверхностей плиты и утеплении верхней поверхности
шлаковатой толщиной 40 мм и двумя слоями толя с
k = 1,33 кВт/(м2- К) и средневзвешенным
= СЗЗ + 5,8 __ 3 кВт/(м2-К).
2
Производим пересчет /я и t0 при В=0,3 м. Bi=
0,86-1,3-3,57 0,3 „ 1л
= —:---- -——=0,6, а определенный по рис. 14 aR—
= 1,07 и ао=0,8; по рис- 15,а, 6=0,024 и по табл. 38
Q28=i398 кДж/кг, а В=0,05.
Задаваясь Т=20, 40, 60, 80 и 100 ч, по формулам
(12), (13) и (15) получим:
при 7=20 ч:7=15; tR= 16,1; /0= 12;
« 7=40 ч: 7= 21,1; /д=22,6; t0= 16,9;
« 7=60 ч:7= 18,6; tR= 19,9; /о= 14,9;
« 7=80 ч: 7=11,1; tR= 11,9; t0=8,9;
« Т= 100 ч: 7=3,8; /й=4,1; /0 = 3.
113
По полученным значениям строим температурный
график Zr и /о (рис. 20). По формуле (23) определяем
средневзвешенную температуру бетона в центральной
точке и на поверхности плиты за 100 ч выдерживания:
Рис. 20. Температурный график периферийного электропрогрева
фундаментной плиты
— температура верхней поверхности;
— то же, центра; tn — то же, пере-
ферийного слоя по периметру плиты; пунктиром показан тепловой режим пе-
риферийного прогрева слоя бетона толщиной 0,3 м по периметру захватки
для центральной точки
20 (10.0,5+ 16,1 +22,6+ 19,9 + 11,9 + 4,1.0,5)! _ _
*с =-----------------------—------------------------=15,5 °C;
для поверхности
20 (10 0,5 + 12 + 16,9 + 14,9 + 8,9 + 3.0,5)
Прочность бетона в центральной точке при tc =
— 15,5°С и 7=100:24=4,2 сут равна 45% от
прочность верхней поверхности при £c=ll,8GC и Т=
=4,2 сут равна 40% от /?2в, что отвечает требуемой.
Рассчитываем тепловой режим периферийного про-
грева слоя бетона толщиной 0,3 м по периметру бето-
нируемой захватки плиты. Согласно темпу бетонирова-
ния 20 м3 в смену, площадь захватки бетонирования
равна 20:0,6=33,4 м2, или 5X6,67 м (рис. 21).
Модуль поверхности периферийного слоя определя-
ем, принимая, что бетон периферийного слоя охлажда-
ется с трех сторон: с вертикальной наружной стороны по
114
Рис. 21. Схема |расстановки электрооборудования при электропро-
греве фундаментной плиты (/—XVIII — номера захваток)
1— установка для электропрогрева бетона; 2— токораспределительное устрой-
ство (софит); 3—провод АПР-6 мм2; 4—* провод АПР-4 мм2; 5—опалубка; 6—
полосовой нашивной электрод 20X0,5 мм; 7— монолитный бетон
поверхности опалубки Fi [&=4,06 кВт/(м2-К)—при
электропрогреве и 5,32 кВт/(м2-К)—при остывании]; с
верхней утепленной 1по1верх1но>сти ?2[&=:1,33 кВт/
/(.m2-iK)] и с поверхности, примыкающей к холодному
основанию, F$=F2 [&=5,8 кВт/(м2-К)];
(5 + 6,67) 2-0,6 + [6,67-2-0,3+(5-0,3-2) 2-0,3] 2
6,67-0,3-0,6-2 + (5-0,3-2)0,3-0,62
14 + 6,63-2
= —!--------=6,9
2,4+1,58
Средний коэффициент теплопередачи с учетом вет-
ра при электропрогреве:
a ki Fi + а F3
G = ———
Л + Ъ + г,
1,3-4,06-14 + 1,3-1,33-6,63 + 5,8-6,63
14 + 6,63 + 6,63
= 4,52
115
и при остывании
а^с
1,3-5,3214 +
1,3-1,33-6,63 + 5,8-6,63
14 + 6,63+6,63
= 5,34.
Учитывая, что температура бетона в периферийном
слое не должна быть выше температуры бетона в цент-
ре, и руководствуясь графиком температуры бетона в
центре плиты tR (см. рис. 20), наносим на рис. 20 пунк-
тиром тепловой режим периферийного прогрева слоя
бетона толщиной 0,3 м по периметру захватки, прини-
мая время разогрева 40 ч; скорость разогрева (22—
10) :40=0,3°С/ч; максимальную температуру разогре-
ва 22°С и изотермический прогрев в течение 10 ч.
Продолжительность остывания бетона до 0°С опре-
деляется по формуле (21) предварительно без учета
тепловыделения цемента за вермя остывания, а сред-
няя температура бетона в градусах за период остыва-
ния определяется по формуле (4):
находим ^б.ср— i j _|_о,2-6,9 ~8,4
_______________________600-22____________
Т°~ 0,86 • 6,9 5,34 [8,4— ( —15)] = 18 ч’
Уточняем То с учетом экзотермии цемента при Т=
=40-|-104-18=68 ч. Для средневзвешенной темпера-
туры разогрева, изотермического прогрева и остывания,
равной
(10 + 22) 0,5 40 +22 10 + 8,4-8
14,6 °C,
при портландцементе марки 500 по табл. 39 находим
Q28=398 и В=0,05 и по формуле ()19)—QT=398X
X—9'05'68— = 74-4,19 кДж/кг. Количество экзо-
1+0,05-68
термического тепла, выделяемое при остывании бетона:
vo = Qt — Qp — Qb-
По формуле (22) QP=398 [1—(0,05-40+1) е-°-0540] =
=56-4,19.
По формуле (26) <Эи= (398 — 56-4,19) [1 — (0.05Х
Х’104-1) е-°-0510] 4-4,19.
QO= (74—56—4) 4,19=44-4,19 кДж/кг.
По формуле (21)
600-22 + 400-14-4,19-0,00024
Т =----------------------------= 26 ч
° 0,86 6,9-5,34 [8,4— ( —15)]
116
Округляя принимаем 30 ч и график остывания бетона
наносим пунктиром на рис. 20.
Уточненное общее время выдерживания бетона с
учетом экзотермии цемента составит 7=40+10+30=
= 80 ч, а средневзвешенная температура разогрева,
изотермического прогрева и остывания
(10 + 22) 0,5-40+ 22 10 +8,4-30
80
При прогреве периферийного слоя бетона должны
быть выдержаны следующие три условия:
1. Прочность бетона периферийного слоя должна
быть по заданию не менее 40% от /?28-
2. Температура бетона в периферийном слое не дол-
жна превышать температуру в центре конструкции.
3. Температурные градиенты в сечении не должны
превышать 0,15°С/см.
Проверяем соответствие принятого температурного
режима первому условию. При 80-часовом или 80:24 =
= 3,3-суточном выдерживании со средней температурой
13,9°С прочность бетона достигает 38% от /?28 (см.
рис. 1). Для получения (согласно заданию) прочности
бетона в периферийном слое 40% от Яга необходимо
в процессе остывания бетона осуществить дополнитель-
ный периферийный электропрогрев, параметры, которо-
го назначаются по рис. 20. При понижении температу-
ры бетона в периферийном слое до температуры верх-
него слоя бетона, т. е. в момент пересечения пунктирной
линии остывания tn с кривой to (см. рис. 20) предусмат-
р и в а ется д опо л н и тел ьн ы й из отер м и ч ес ки й э л ектр оп р о -
грев на 10 ч, поддерживающий в бетоне температуру
15°С. Проектируемый режим остывания бетона >в течение
40 ч наносим пунктиром (см. рис. 20).
При дополнительном 10-часовом изотермическом
прогреве общая продолжительность выдерживания бе-
тона будет 90 ч, или около 3,8 сут. При средневзвешен-
ной температуре за это время
19,9-80 + 15-10
бетон достигнет 40% от /?28 (см. рис. 1).
Проверяем соответствие принятого температурного
режима второму условию. По рис. 20 видно, что по
1 17
проекту температура бетона в периферийном слое tn
на всем периоде выдерживания бетона не превышает
температуры бетона в 'центре 'конструкции /r.
Проверяем соответствие принятого режима третьему
условию. По рис. 20 видно, что разница температур бе-
тона периферийного слоя и центральной точки достига-
ет максимума в момент понижения температуры пери-
ферийного слоя до 0°С (через 90 ч после укладки бето-
на) и составляет 7,5°С. При этом температурный
градиент равен 7,5:250=0,03<0,15°С/см. Следователь-
но, проектный режим периферийного слоя бетона, ука-
занный пунктиром на рис. 20 (линия tB), отвечает всем
требуемым условиям.
Расчет электрических параметров. Принимая удель-
ную теплоемкость опалубки 2,72 кДж/(кг-К) и ее объ-
емную 'массу 600 кг/м3, рассчитываем по формуле (28)
потребную мощность на разогрев бетона одной захват-
ки:
600 (22 —10)
864*40
0,00024-2,72-600-0,025-6,9 (22— 10)
864-2-40
0,86-4,52-6,9 [22 + 10 — 2 ( — 15)Г 400-56-4,19-0,00024
+ 864-2 ~ 864-40
X 3,98-1000 = 2101 Вт = 2,1 кВт.
Потребная мощность на разогрев 1 м3 бетона равна
£р=-^- = 0,53 кВт.
V 3,98
Принимая расстояние между осями нашивных элек-
тродов b=0,2 м, по рис. 19 определяем начальное на-
пряжение U=Q6 В. При начальном напряжении, рав-
ном 49 В—минимальной ступени напряжения с низкой
стороны трансформатора ТМОА-50, ведем пилообраз-
ный разогрев бетона периферийного слоя, контролируя
температуру по кривой tn (см. рис. 20).
По рис. 19 при 17=49 В и Ь = 0,2 м определяем
Р=1,9 кВт/м3 или на всю захватку PpV= 1,9-3,98 =
= 7,6 кВт.
При напряжении 49 В тарнсформатор можно нагру-
жать до 35 кВт. Следовательно, для одной захватки
требуется одна установка для электропрогрева бетона
(см. рис. 21).
При потребной мощности н£ одну захватку 7,6 кВт
и 17=49 В ток равен 7600:49 УЗ ^90 А, следовательно,
необходим один .софит Мосспецпромпроекта, на 'который
допускается нагрузка до 100 А.
Удельный расход электроэнергии на разогрев бетона
по формуле (32) будет равен:
№=2,1-40 : 3,98 = 21,1 .кВт-ч/im3.
Пример расчета и проекта периферийного электро-
прогрева немассивных железобетонных колонн
Расчет монолитных железобетонных колонн сечени-
ем 600X600 мм, высотой 3000 мм (рис. 22).
Исходные данные: бетон марки 200 на портландце-
менте марки 500 с расходом цемента 300 кг/м3 бетона.
Рис. 22. Расстановка и расфази-
ровка электродов
1 — нашивные полосовые электроды
20X0,5 мм2 длиной 3100 мм; 2 — дере-
вянная опалубка из досок толщиной
25 мм; 3 — провод АПР-6 мм2; 4 —
утепление; 5 — температурная скважй-
на
Опалубка деревянная толщиной 25 мм; коэффици-
ент теплопередачи k (табл. 3) равен 5,22 кВт/(м2-К)
и при электропрогреве 6=5,22X0,77=4,02 ,кВт/(м2-К).
Начальная температура бетона 10°С; требуемая проч-
ность бетона <к моменту замораживания 45% от ^?2в-
Теми бетонирования 10 м3 в смену при двухсмен-
ной работе; среднесуточная температура наружного
воздуха (15°С; скорость ветра 3 м/с, 'коэффициент, учи-
тывающий ветер, а=1,3 (см. табл. 5).
119
Расчет теплового режима. Модуль поверхности ко-
лонны ранен:
м _ F1 + F2+F3 _ 0,6-4-3 + 0,60,6+0,6-0,6 _ 7,92 _
п V 0,6-0,63 1,08 * ’
где Fb F2, F3 — боковая, верхняя «и нижняя поверхности колонны;
V — объем бетона колонны.
Принимая, что нашивные электроды устанавливают-
ся по периметру колонны, определяющий размер бу-
0,6 та
дет-----=0,3 м. Расстояние между осями электродов
2-0,3
принимаем Ь = 0,2 м, тогда для
и двусторонней расстановки электродов «выбираем ско-
рость разогрева 5°С/ч (см. табл. 41).
Максимально допустимую температуру 'бетона для
портландцемента ‘марки 500 три Л4П=7,3 определяем
£1 = 70оС (см. табл. 42).
Продолжительность разогрева бетона по
(20) будет
формуле
70° —10°
р — — 12 ч.
Продолжительность остывания бетона до 0°С опре-
деляется по формуле (21) предварительно без учета
тепловыделения цемента за время остывания при:
70 4-0
!----- =27 4 °C-
бсР 1,1+0,2-7,3 ’ ’
600 (70 — 0)
То =-------------------'--------= 23 ч.
0 0,86-5,22.1,3-7,3 [27,4 —(—15)]
Уточняем То с учетом экзотермии цемента. При Т=
= 12+23=35 1ч для средневзвешенной температуры ра-
зогрева и остывания, равной
(70+ 10) 0,5-12 + 27,4.23
/ _ ____!__> '____!__’______70 °C
и портландцемента марки 500, интерполируя, находим
по табл. 38 (?28 = 385 и В=0,083 и то формуле (19)
QT = 385
0,083.35
1 +0,083 • 35
= 69-4,19 кДж/кг.
Для средней температуры разогрева 40°С по табл.
38 находим В = 0,105; по формуле (22)
Qp = 385 [1 -(0,105-12 + 1)е“0’10512] =
= 29,4-4,19 кДж/кг
120
и по формуле (21)
___ 600 (70 —0) +30 (69 — 29,4) 4,19 • 0,00024
°" 0,86-5,22-1,3-7,3 [27,4 —( — 15)]
При Т = 12 + 30 — 42 ч средневзвешенная тем-
пература разогрева и остывания равна /с=
(70+ 10)0,5-12 + 27,4-30 -
=----------------------=31,1 с, т. е. незначительно
отличается от (Предварительно (принятой, что исключает
необходимость повторного расчета длительности осты-
вания/
По рис. 1 прочность бетона, выдержанного 42:24=
= 1,75 сут при 31,ГС, равна 47% от 7?28- Следователь-
но, (принятый температурный режим сто схеме: разогрев
до 70°С в течение 12 ч и 'последующее остывание — обес-
печивает требуемую прочность .бетона (рис. 23).
Расчет электрических параметров. Потребную
мощность на разогрев бетона колонны рассчитываем
по формуле (28). Определяющий размер />=0,3 м для
двусторонней расстановки электродов и скорости ра-
зогрева 5°С/ч по табл. 43; для сильноармированных
конструкций определяем коэффициент С=0,86, удель-
ная теплоемкость опалубки 2,72 кДж/(кг-К), объемная
масса опалубки 600 кг/м3.
600 (0,86-70— 10)
864-12
0,00024-2,72-600-0,025-7,3 (70— 10)
864-2-12
0,86-1,3-4,02-7,3 [70 + 10 —2(—15)] 300-29,4-4,19-0,00024|
864-2 “ 864-12
X 1,08-1000 = 4397 Вт = 4,4 кВт.
Рис. 23. График температурного
режима периферийного электро-
прогрева бетона колонн
При бетонировании 18 колонн в сутки (20 м3 в две
смены) требуется мощность 4,4-18=80 кВт. Потребная
мощность на разопрев 1 м3 бетона равна Рр —
4 4
= - * =4 кВт и при Ь = 0,2 м; по «рис. 19 определяем
1,08
начальное напряжение £7=73 В.
121
Принимаем начальное напряжение равным 70 В—
ближайшей ступени напряжения с низкой стороны
трансформатора ТМОА-50. В этом случае трансформа-
тор можно нагружать до 50 кВт, поэтому для электро-
прогрева бетона одной захватки требуются (80:50) две
установки.
При потребной мощности на одну захватку 80 кВт
и t/=70 В сила тока будет 80 000 : 70УЗ =660 А, сле-
довательно, потребуется (660:100) шесть софитов Мос-
спецпромпроекта (с учетом перегрузки на 10% допус-
каемой при отрицательной температуре воздуха).
Удельный расход электроэнергии на разогрев бето-
на по формуле (32) будет равен:
W = 4,4-12 : 1,08 = 49 кВт-ч/м3.
Периферийный электропрогрев осуществляют наши-
вными электродами, инвентарными электродными пане-
лями или плавающими электродами.
Наши(в1ные электроды, выполняемые из ’полосок
кровельной стали шириной 20 мм, рекомендуются при
электропрогреве всех конструкций, за исключением не-
массивных плит. Допускается применение нашивных
стальных электродов из гладкой арматуры диаметром
не менее 6 мм, но они имеют малую оборачиваемость
и осложняют распалубку.
При производстве периферийного электропрогрева
установку и подключение нашивных электродов по воз-
можности осуществляют до начала бетонирования, что
значительно упрощает и ускоряет производство работ.
Расстояние между осями нашивных электродов b на-
значают для слабоармированных конструкций до 50 см,
а для си льноармированных конструкций—от 10 до
40 см; наиболее часто на практике принимают Ь от 20 до
30 см.
В зависимости от толщины прогреваемой конструк-
ции применяют двустороннее расположение нашивных
электродов, когда их размещают по противоположным
плоскостям прогреваемой конструкции, или односторон-
нее расположение, когда электроды размещают по од-
ной плоскости. Рекомендуемые схемы размещения и
подключения к электросети нашивных электродов при-
ведены на рис. 24.
При односторонней расстановке нашивных электро-
дов прогревают, как правило, плиты толщиной до
300 мм и все остальные конструкции толщиной до
122
200 мм; при большей толщине конструкций периферий-
ный электропрогрев выполняют с двусторонней рас-
становкой нашивных электродов, а в массивных пли-
тах осуществляют только по периметру бетонируемой
Рис. 24. Рекомендуемые схемы размещения электродов
а — одностороннее расположение электродов при В < 20 см и 6=25—30 см;
б — двустороннее расположение электродов при В=20—30 см и 6=20 см;
в — двустороннее расположение электродов при В >30 см и 6 от 20 до 30 см
захватки плиты, а верхнюю открытую бетонную поверх-
ность плиты утепляют термоизоляционными материала-
ми с k 1,74 кВт/ (‘м2 • К).
Периферийный электропрогрев немассивных плит
осуществляют, как правило, инвентарными панелями с
электродами из полосовой стали шириной 20—30 мм и
толщиной до 4 мм.
Отдельные небольшие участки немассивных плит
прогревают укладываемыми по поверхности бетонируе-
мой конструкции плавающими электродами из армату-
ры диаметром 6—8 мм.
При прогреве с односторонним расположением по-
лосовых электродов необходимую равномерность темпе-
ратурного поля в бетоне достигают за счет небольших
скоростей подъема температуры (до 5°С/ч) и хорошего
утепления поверхности конструкции, удаленной от элек-
тродов.
Плавающие электроды из арматуры диаметром 6—
8 мм укладывают через 200—300 мм на открытую по-
верхность бетона и утапливают в него на 10—15 мм.
123
Сверху плавающих электродов укладывают паро- и теп-
лоизоляцию.
Наличие стальной арматуры в прогреваемых конст-
рукциях вызывает неравномерность электрического по-
ля между электродами и увеличение выделяемой в бе-
тоне электрической мощности. Во избежание местного
перегрева не следует устанавливать электроды вдоль
арматуры, соблюдая по возможности расстояния между
электродами и рабочей арматурой не менее 5 см.
Периферийный электропрогрев бетона осложняется
и стоимость его возрастает из-за большого количества
софитов и подключений, необходимых при относительно
коротких электродах. Существующие нормативные до-
кументы [53] ограничивают длину электродов 2,5—
3,5 IM. В то же время ib работе Оргэнергостроя [54], ос-
нованной на производственном опыте гидротехнических
строек, рекомендуется длина электродов до 14 м.
Сектором зимних работ НИИМосстроя в 1972 г.
было (проверена возможность применения электродов
длиной до 12 м. Исследования проводились в деревян-
ном -коробе (Сечением 0,3X0,3 м и длиной 12 м, па бо-
ковых сторонах которого были нашиты 12-метровые
плоские электроды сечением 0,4X20 мм и электроды
диаметром 6 мм.
Короб заполнялся предварительно подобранным пес-
чаным составом с удельным омическим сопротивлени-
ем около 1100 Ом-см, т. е. примерно таким же, как у
обычного бетона. Требуемая величина сопротивления
достигалась добавлением в песчаный состав воды с по-
варенной солью, который для однородности порциями
около 50 л тщательно перемешивался. При засыпке ко-
роба проверялось фактическое удельное омическое соп-
ротивление, которое колебалось от 960 до 1190 Ом-см.
Параметрами, определяющими допустимую длину
электродов при электропрогреве, являлись величина
падения напряжения по длине электродов и изменение
температуры прогреваемой смеси. Для замера напря-
жения между фазами по длине электродов на каждом
из них через 3 м крепились изолированные провода,
второй оголенный конец которых выводился из короба,
в этих же точках с помощью технических термометров
определялась температура смеси. Короб сверху закры-
вался полиэтиленовой пленкой, предохраняющей песок
от тепло- и влагопотерь и от снега.
Электроды подключались к сети, идущей от низкой
124
стороны трансформатора ТМОА-50 с напряжениеАм 49 и
70 В. Сила тока по фазам в месте подключения сети к
электродам измерялась при помощи электрических кле-
щей, напряжение между проводами, подключенными к
электродам,—с помощью вольтметра с ценой деления
1 В. Результаты замеров напряжений и температуры по-
зволили осуществить периферийный электропрогрев
удлиненными электродами при бетонировании зимой
1973 г. фундаментных балок на строительстве корпуса
«Известий».
Периферийный электропрогрев электродами диамет-
ром 6 мм и максимальной длиной 11,2 м был осущест-
влен в марте 1973 г. при бетонировании балки БФ-4
конференц-зала «Известий» в соответствии ,со ‘схемой
рис. 25.
Рис. 25. Схема периферийного электропрогрева железобетонной фун-
даментной балки БФ-4 на строительстве конференц-зала изд-ва «Из-
вестия»
II— VII— точки замера температуры бетона; / — электроды диаметром 6 мм;
2 — доска 200X35 мм; 3 — щит опалубки 6000X500X35 мм
Результаты электропрогрева фундаментной балки
БФ-4 (приведены в табл. 44.
Проведенные на строительстве замеры температур
бетона по длине электродов и данные лабораторных
исследований подтверждают целесообразность исполь-
зования удлиненных электродов с применением для
электродов стальной полоски шириной от* 15 до 25 мм
и толщиной 0,2—0,4 мм (табл. 45).
Равномерное распределение температуры прогревае-
мой смеси определяется равномерностью ее удельного
электрического сопротивления, а не длиной электрода,
если она не превышает 12 м.
125
Таблица 44
Температура бетона, °C, по длине электрода при периферийном
электропрогреве фундаментной балки БФ-4
Время замера Точки замера температуры (см. рис. 25)
дата часы 11 III IV IVa V VI VII
17/Ш 16 8 9 10 10 10 10 11
22 14 12 22 20 26 16 30
18/Ш 7 22 22 34 32 40 32 34
18 30 31 43 40 45 42 42
22 33 35 45 46 48 46 47
19/Ш 2 38 36 46 40 48 42 38
6 38 36 46 40 48 42 38
Средняя темпера- 24,8 24,3 34,5 32,2 37,8 32,1 34,8
тура
Прим е ч а н и е. Электропрогрев начат 17/Ш в 15.30 и закончен
19/1II в 6.00.
Таблица 45
Величина напряжения и температуры смеси по длине электродов
после 6 ч прогрева
Полученные данные позволяют рекомендовать при
электропрогреве монолитных железобетонных конструк-
ций электроды длиной до 12 <м вместо трехметровых,
что благодаря уменьшению количества софитов, под-
126
ключений и коммутационных проводов снижает в сред-
нем стоимость выдерживания 1 м3 бетона при электро-
прогреве на 1,2 руб. и трудозатраты на 0,1 чел.-дня.
Необходимо, однако, учесть, что при длинных элек-
тродах особое внимание должно быть уделено изоляции
электродов от закладных деталей и арматурных кар-
касов (рис. 26).
Рис. 26. Предохранение электродов от за-
мыкания при помощи деревянных реек
1 — деревянная рейка 20X30 (20X40) мм, при-
биваемая к опалубке поверх электродов; 2 —
нашивные полосовые электроды; 3 — арматур-
ный каркас; 4 — опалубка; 5 — гвозди
Электроды предохраняют от замыкания с арматур-
ным каркасом три помощи реек сечением 20X30 или
20X40 мм, прибиваемых к щиту опалубки гвоздями
длиной 50 мм, с шагом 0,4—0,5 м. Расстояние между
рейками зависит от высоты щита и равно 500—1000 мм,
но не менее двух реек на щит. Рекомендуется также
располагать распределительную и монтажную армату-
ру, где это возможно то условиям работы ко-нструкции,
с дальней от опалубки поверхности рабочей арматуры.
Предохранение электродов от замыкания на заклад-
ные детали осуществляют путем прокладки между щи-
том и закладной деталью слоя рубероида или толя.
Расход стали на нашивные электроды может быть
определен по формуле
Р=— [1+<р(п-1)1 КГ, (35)
п
где F — площадь всей боковой опалубки с электродами, м2;
р— удельный расход стали на 1 м2 опалубки, приведенный в
ггабл. 46;
п — оборачиваемость опалубки;
Ф — коэффициент амортизации, принимаемый для плоских элект-
родов 0,11'6 и для цилиндрических электродов — 0,45.
Расход стали на нашивные электроды приведен в
табл. 46.
Для периферийного электропрогрева бетона Мос-
спецпромпроектом разработана передвижная установка
мощностью до 50 кВт, включающая трансформатор
127
ТМОА-50, который имеет ступени пониженного напря-
жения 49—60—70—85—103—121 В. В комплект уста-
новки кроме трансформатора ТМОА-50 входит распре-
делительный щит с аппаратами защиты, коммутации и
контрольно-измерительными приборами, которые поз-
воляют контролировать электрический режим электро-
прогрева. Габаритные размеры установки 1950X1ЮОХ
XI670 мм, масса 890 кг.
Таблица 46
Потребность стальных нашивных электродов по массе на 1 м2
опалубки
Сечение электрода, мм Удельный расход стали, кг/м8, опалубки при расстоянии между разнофазными электродами, мм
200 300
20x0,4 0,46 0,31
20x1 1,14 0,76
0 6 1,25 0,24
0 8 2,17 1,45
Трансформаторы типа МТОА-50 имеют естественное
масляное охлаждение и предназначены для работы в
сетях переменного тока частотой 50 Гц. Трансформато-
ры рассчитаны на длительный режим работы с непре-
рывной нагрузкой при температуре окружающей сре-
ды 40°С и высоте над уровнем моря не более 1000 м.
Для разводки в пределах захватки можно рекомен-
довать софиты Мосспецпромпроекта, имеющие шесть
отходящих групп и подключаемые к (каждой трехфазной
группе распределительного щита установки.
Софит Мосспецпромпроекта имеет механическую
блокировку, снимающую напряжение с шин при откры-
вании дверцы, его габаритные размеры 1050ХЮ00Х
Х850 мм, масса 73,7 кг. Максимальная нагрузка на
софит не должна превышать 100 А при средней величи-
не нагрузки на одну трехфазную группу софита 16 А.
Допускается применять открытые софиты в виде
доски или деревянного короба длиной 2,5—3,5 м с про-
ложенным по роликам изолированным проводам АПР-
16—25 мм2. Через 0,4—0,6 м к этим проводам припаи-
вают провод АПР или АПРГ-2,5 мм2 длиной 1—2 м,
который с помощью инвентарных зажимов или тща-
128
тельной обкруткой присоединяют к нашивным электро-
дам. Открытые софиты устанавливают «вдоль прогрева-
емых конструкций или вдоль торцов инвентарных элек-
тродных панелей и соединяют между собой при помощи
перемычек из провода АПР-16-25 мм2, концы которого
должны иметь наконечники или приспособления для
скрепления болтами.
Допустимые длительные токовые нагрузки на прово-
да и кабели, применяемые для разводки при электро-
прогреве бетона, приведены в табл. 47, 48 и 49.
Таблица 47
Провода с алюминиевыми и медными жилами с резиновой
или полихлорвиниловой изоляцией
Сечение токопрово- дящей жилы, мм2 Нагрузка, А Сечение токопрово- дящей жилы, мм2 Нагрузка, А
Жилы Жилы
алюминие- вая медная алюминие- вая медная
2,5 4 24 35 130 170
32 41 50 165 215
6 39 50 70 210 270
10 60 80 95 255 330
16 75 100 120 295 385
25 105 140 150 340 440
185 390 510
Таблица 48
Кабели переносные шланговые тяжелые (марки КРПТ)
Сечение токопрово- дящей жилы, мм2 Нагрузка, А
Провода и кабели
одножильный двухжильный трехжильный
2,5 40 33 28
4 50 43 36
6 65 55 45
10 90 75 60
16 120 95 80
25 160 125 105
35 190 150 130
50 235 185 160
70 290 235 200
129
Таблица 49
Поправочные коэффициенты для токовых нагрузок
на изолированные провода и кабели в зависимости от температуры
воздуха
Характеристика проводов Поправочные коэффициенты при температуре воздуха, °C
—10 —5 0 5 10
Провода и кабели с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией марок АПР, КРПТ 1,47 1,41. 1,35 1,29 1,23
Для уменьшения падения напряжения в сети рас-
стояния между отдельными элементами установки для
электропрогрева не должны превышать между главной
линией и трансформаторами 50 м, а между трансфор-
матором «и 'распределительным устройством 15—20 м.
Для успешного проведения электропрогрева в под-
готовительном периоде выявляют .резервы «мощности,
имеющиеся на строительной площадке, и возможность
использования для нужд электропрогрева действующих
силовых трансформаторов и построечной сети. При не-
обходимости заблаговременно устанавливают специаль-
ный силовой трансформатор для электропрогрева и уси-
ливают соответствующие участки построечной сети, а
также подключают к обесточенной сети все электрообо-
рудование.
До начала электропрогрева ответственных или слож-
ных конструкций разрабатывают технологические кар-
ты, по которым производят установку электродов, фа-
зирование, размещение термометров и осуществляют
режим электропрогрева.
Одновременно с монтажоАм электрооборудования
очищают и проверяют на плотность затяжки и все кон-
тактные соединения, шлифуют контактные поверхности
рубильников, очищают от окислов наконечники присое-
диняемых проводов, при наличии повреждений ремонти-
руют изоляцию проводов и устанавливают на нуле
стрелки электроизмерительных приборов.
Электроды при изготовлении очищают от ржавчины,
налипшего раствора, масла и устанавливают в строгом
соответствии с проектом электропрогрева. Применение
130
электродов с неочищенной поверхностью значительно
снижает электрическую 'мощность и ухудшает процесс
электропрогрева.
Длину электродов берут из расчета, чтобы они вы-
ступали за опалубку на 50—80 мм. Полосовые электро-
ды тщательно крепят к опалубке гвоздями длиной 20—
30 мм, забиваемыми по длине электрода не 'более чем
через 100 мм, а цилиндрические электроды—скобами.
При установке электродов необходимо добиваться
плотного прилегания их к опалубке; наличие даже не-
больших зазоров между опалубкой и электродом при-
ведет к отрыву электродов от опалубки при распалубке
конструкций.
Поверхность электродов, соприкасающуюся с бето-
ном, рекомендуется смазывать составами, обладающи-
ми электропроводностью, но снижающими сцепление
электродов с бетоном—водным раствором соапстока,
водномасляными эмульсиями и техническим вазелином.
Для экономии проводникового материала и сниже-
ния потерь напряжения в питающих проводах установ-
ку для электропрогрева бетона размещают в непосред-
ственной близости от прогреваемых конструкций, обес-
печивая свободный подход к ней и возможность откры-
вания дверей. При подключении к установке несколь-
ких прогреваемых конструкций она должна быть
расположена в центре нагрузок с таким расчетом, что-
бы длина магистральных проводов от установки до
софитов была не более 15 м, а длина 1П1рюводов от софи-
тов до подключения к электродам—не 1более 5 >м. При
бетонировании но захваткам 'все электрооборудование
перемещается по ходу •бетонирования «с одной захватки
на другую.
К распределительному щиту установки для электро-
прогрева одновременно могут подключаться не более
4 софитов Мосспецпромпроекта. Питающую магистраль
от КТП или распределительного пункта на стройпло-
щадке до установки для электропрогрева выполняют
кабелем марки КРИТ; от распределительного щита до
софитов—проводом марки АПР и от софитов до элек-
тродов—проводом марки АПР или АПРГ. Сечения
проводов и кабелей принимают по расчету или по про-
екту производства работ электропрогрева. Для нор-
мального воздушного охлаждения провода монтируют
на козлах или подвешивают на крюках к опалубке
прогреваемой конструкции.
131
Все электрические соединения токоведущих частей
должны иметь надежные, прочные, защищенные и про-
веренные на плотность контакты.
При бетонировании больших железобетонных масси-
вов (например, фундаментных плит) отдельными за-
хватками периферийный прогрев нашивными электро-
дами ведут только по наружному периметру плиты, где
вертикальные поверхности ограничены деревянной опа-
лубкой. Вертикальные поверхности рабочих швов за-
хваток обычно имеют опалубку из стальной тканой
сетки с мелкими ячейками, исключающую применение
нашивных электродов. При сетчатой опалубке бетон
вертикальных плоскостей обогревают с помощью возду-
ходувок путем устройства по всей поверхности сеток
тепловой завесы, непрерывно действующей в течение
24—36 ч после укладки бетона. При толщине плиты
до 0,8 м периферийный слой бетона у сеток может быть
прогрет стержневыми электродами, устанавливаемыми
на всю толщину бетона через 200—250 мм вдоль сеток
на расстоянии 80—100 мм от них, при этом сетки дол-
жны быть защищены пароизоляционным слоем.
При прогреве немассивной плиты с помощью на-
гревательных электродных панелей необходимо обеспе-
чить надежный контакт полосовых электродов панели
с поверхностью бетона. Непокрытые панелями участки
бетона плиты шириной до 10 см тщательно укрывают
паротеплоизоляционными материалами с 1,74 кВт/
/(м2-К); при большей ширине непокрытые участки мож-
но прогревать так называемыми «плавающими» элек-
тродами из арматурной стали диаметром 6—8 мм. Эле-
ктроды, расположенные у рабочего шва панели, вклю-
чают повторно при бетонировании следующей захватки.
При электропрогреве конструкций для исключения
в них температурных трещин при остывании следует
соблюдать правила бетонирования, предусмотренные в
пп. 4.62 и 4.63 «Руководства по электротермообработке
бетона» [7], а в случае невозможности их выполнения
электропрогрев монолитных железобетонных конструк-
ций осуществляют при температуре не выше 40°С.
Температуру прогреваемого бетона регулируют в
соответствии с температурным режимом, заданным про-
ектом или технологической картой электропрогрева, пу-
тем периодического изменения напряжения, а в случае
перегрева бетона—временным выключением напряже-
ния или отключением части электродов.
132
Прогретые конструкции распалубливают только пос-
ле проверки прочности бетона в них и при перепадах
температур между бетоном и окружающей средой не
выше — 20°С 'при 7ИП<5, и —ЗО°С при Л1П^5.
По формулам (12), (15) и (28) рассчитывалась
температура и потребная мощность при периферийном
прогреве фундаментной железобетонной балки ФБ-1 на
строительстве конференц-зала № 1 проспекта Калинина.
По проекту в балку БФ-1 пролетом 20 900 imim и се-
чением 1400X2300 мм укладывался бетон (марки 300,
прочность которого -к моменту понижения температуры
в бетоне до 0°С требовалась не менее 70% марочной,
т. е. 21 МПа.
Балка БФ-1 общим объемом 68 м3 имела рабочую
арматуру диаметром 40 мм, уложенную внизу балки в
три ряда по высоте и каркас из стержней диаметром 16
и ГО мм; общий расход арматуры составлял 128 кг/м3
бетона. Защитный слой бетона снизу и с боков балки
равнялся 45 мм.
Периферийный прогрев осуществлялся полосовыми
электродами сечением 20X0,2 мм, нашиваемыми гори-
зонтально через 200 мм по боковым и торцевым щитам
деревянной 40-мм опалубки.
До начала бетонирования нашивные электроды, вы-
веденные в местах стыкования опалубочных щитов, бы-
ли подключены к открытым софитам, ток к которым по-
давался от низкой стороны двух трансформаторов
ТМОА-50. Бетонирование балки началось в 8 и закончи-
лось в 17 ч 9/II 1971 г.; (приготовленную на шлакопорт-
ландцементе марки 400 бетонную смесь подавали пнев-
моколесным краном с помощью поворотных бадей, ук-
ладывали горизонтально слоями и уплотняли внутрен-
ними вибраторами. По ходу бетонирования верхнюю
бетонную поверхность балки укрывали толью и утепляли
20-см слоем опилок. По окончании бетонирования тем-
пература бетона была 7°С, периферийный электропро-
грев был включен в 21 ч 9/П и проводился по пилообраз-
ному режиму до 20 ч 15/11, затем бетон остывал и через
семь суток (22/11) балка была распалублена. В процессе
электропрогрева температура бетона в периферийном
слое и в центре балки замерялась через каждые 4 ч тех-
ническими термометрами и термопарами в 17 точках;
одновременно замерялись сила тока и напряжение. При
остывании бетона температура замерялась в тех же точ-
ках, но только- два раза в сутки.
133
Температуру поверхностного слоя бетона регулиро-
вали по фактической температуре бетона в центральной
части балки, путем включения и отключения периферий-
ного электропрогрева. Для того чтобы температура бе-
тона в поверхностном слое была на уровне температуры
центра в течение первых двух суток ток напряжением
49 В включался через каждые 4 ч на 15—20 мин, за-
тем в течение полутора суток ток включался через каж-
дые 4 ч на 1 ч, после чего напряжение было увеличено
до 60 В и для поддержания температуры в поверхност-
ном слое до конца прогрева ток включался через каж-
дые 4 ч на 2 ч.
•Максимальная мощность наблюдалась через 2,5 ч
после начала электропрогрева и составила 52 кВт, или
0,77 кВт на 1 м3 бетона балки и 0,5 кВт на 1 м2 перифе-
рийного электропрогрева.
Расчетный и фактический температурный график
периферийного прогрева балки ФБ-1 приведен на
рис. 27.
чпй^тпппплопой T^mkiKnUIld
Рис. 27. Температурный
график периферийного
электропрогрева балки
БФ-1
1 — расчетная температура
бетона в центре балки; 2—
фактическая температура бе-
тона в центре балки; .3 —
фактическая температура
поверхности бетона
Он подтверждает вполне удовлетворительную сходи-
мость расчетной температуры с фактической. Обработка
температурных замеров показывает, что за время вы-
держивания средняя температура бетона в периферий-
ном слое была 18,2°С, а в центральной части — 22,8°С,
соответственно по графику нарастания прочности для
бетона на шлакопортландцементе прочность бетона в
поверхностном слое равна 71% и в центре конструкции—
80% марки бетона.
После распалубки 22/II 1971 г. с помощью эталонно-
го молотка была определена фактическая прочность бе-
тона в балке ФБ-1 (табл. 50).
134
Таблица 50
Прочность бетона при распалубке балки БФ-1,
определенная эталонным молотком
Места замеров и средняя прочность Прочность бетона, МПа, в точках на расстоянии от торца балки, м Средняя прочность бетона, МПа
2 8 15
На расстоянии от низа балки, м: 0,2 1,1 2 18,7 17,1 18,3 17,5 18,5 19,8 17,3 21,5 19,6 17,8 19 19,2
Верхняя поверхность балки 20,4 —— 17,9 19,1
Средняя прочность, МПа 18,6 18,6 19,1 18,8
Данные табл. 50 указывают 1на высокую однород-
ность 1П1роч1ности -бетона и достижение им к моменту рас-
палубки 63% проектной марки, хотя по прафикам рас-
четная прочность бетона должна «быть выше примерно
на 10%. Отклонение фактической прочности от расчет-
ной объясняется меньшей фактической маркой -бетона,
которая, по данным лаборатории завода-изготовителя,
для бетона, уложенного в балку ФБ-1, равнялась
28 МПа.
Повторное определение прочности бетона в балке
ФБ-1, проведенное 13/V 1971 г., после дополнительного
твердения бетона в течение 45 дней при средней темпе-
ратуре 5,7°С показало, что фактическая прочность бето-
на балки во всех точках выше марочной при средней
прочности бетона балки, превышающей марочную на
32% (табл. 51).
Широко и успешно применялся низко- и высокотем-
пературный периферийный электропрогрев в тресте Мос-
строй № 4 на строительстве административных и жилых
высотных корпусов на проспекте Калинина, где из
21,8 тыс. м3 бетона, уложенного в зимнее время на
17,5 тыс. м3, был применен периферийный прогрев.
Необходимость периферийного прогрева конструкций
даже с Л1п=3—5 обусловливалась тем, что температура
бетонной смеси, поступающей на строительство, не пре-
вышала 10°С, а после перегрузок на объекте при уклад-
ке в конструкцию—снижалась до 5°С.
135
Таблица 51
Прочность бетона балки ФБ-1, определенная 13/V 1971 г.
эталонным молотком
Места замеров и средняя прочность Прочность бетона, МПа, в точках на расстоянии от торца балки, м Средняя прочность бетона, МПа
2 8 15
На расстоянии от низа балки, м 0,2 37 37 41 38,4
1,1 37 38,5 42 39,2
2 38,5 32 43 37,9
Верхняя поверхность (балки 29,5 35 33 32,5
Средняя прочность, МПа 35,5 35,6 39,8 37
Фундаментная плита бетонировалась одновременно
с ребрами отдельными захватами объемом от 60 до
100 м3, с темпом бетонирования от 30 до 50 м3 в «смену.
В плиту укладывался бетон марки 250, который у верти-
кальных (поверхностей плиты и ребер прогревался (пери-
ферийным электропрогревом с помощью нашивных
электродов. Открытые горизонтальные бетонные повер-
хности плиты и ребер сразу после окончания уплотнения
бетонной смеси утеплялись двумя слоями (фибролитовых
плит или минерало(ватными плитами толщиной 6 см по
толю.
Нашивные электроды из 6-мм катанки шли горизон-
тально через 250 мм и прибивались к деревянным щи-
там опалубки толщиной 40 мм при их изготовлении. Они
частично устанавливались непосредственно на стройке
из кровельной стали шириной 15—20 мм.
Для того чтобы предохранить соприкосновение на-
шивных электродов с арматурой, поверх электродов при-
бивались к опалубке через 1,5—2 м деревянные противо-
контактные рейки толщиной 20—25 мм. Перенос мон-
тажной арматуры «с наружной стороны на внутреннюю
сторону рабочей арматуры значительно сократил коли-
чество коротких замыканий.
Перед началом бетонирования поверхность, на ко-
торую укладывалась бетонная смесь, тщательно очища-
ли от снега и наледи с помощью горячего воздуха или
острого пара. Для того чтобы исключить преждевремен-
136
ное замерзание бетона в зоне его контакта со старым
замерзшим бетоном, бетонирование вели сразу на всю
высоту плиты или ребра.
Бетон у рабочих вертикальных швов, особенно если
они образовывались с помощью металлической сетки,
обогревали горячим .воздухом или прогревали стержне-
выми электродами, установленными на всю высоту шва
через 200—250 мм.
При периферийном прогреве бетон до температуры
50°С разогревали примерно за 10 ч, затем в течение
1,5—2 сут производили изотермический прогрев и посте-
пенное понижение температуры. Если при разогреве или
вначале изотермического прогрева температура бетона
достигала 50°С, то такие участки выключали из электро-
прогрева, .пока температура бетона на них не понижа-
лась до 40°С.
После отключения тока в зависимости от тщатель-
ности утепления и температуры наружного воздуха бе-
тон в плите и ребрах остывал до 0° в течение 5—8 сут,
и прочность его к моменту замерзания была не менее
15 МПа, т. е. превышала 50% проектной.
Ядра жесткости и торцевые диафрагмы с мощными
жесткими арматурными каркасами дополнительно ар-
мировались стальными сетками и замоноличивались бе-
тоном марки 250. Стены ядра жесткости имели толщи-
ну от 500 до 700 мм, а толщина торцевых диафрагм
450 мм. Большая насыщенность монолитных элементов
жесткости профильной сталью и гибкой арматурой так-
же обусловила применение при их бетонировании пери-
ферийного электропрогрева с помощью нашивных элект-
родов, размещаемых на деревянной опалубке. В под-
вальных и трех нижних этажах, где ядро жесткости бы-
ло более массивным, его бетонирование осуществлялось
поэтажно отдельными захватками объемом от 60 до
100 м3, с режимом прогрева, аналогичным принятому
при бетонировании фундаментной йлиты.
Питающая электросеть от софитов к нашивным
электродам выполнялась проводами АПР сечением
6 мм2; перемычки между нашивными электродами име-
ли сечение 4 мм2. Подача тока от электросети осущест-
влялась через трехфазный трансформатор ТМОА-50 с
напряжением в начале прогрева 49 В с последующим
переключением на 60 или 70 В.
Периферийный прогрев применялся также при бето-
нировании колонн транспортного тоннеля с Л4П=5,6, в
137
которых (вертикальные (нашивные электроды закрепля-
лись через 250 мм на деревянной опалубке толщиной
40 мм. В колонны укладывали бетон и за 7—8 ч разо-
гревали до температуры 60°С, затем в течение 14 ч шел
изотермический прогрев и после отключения тока бетон
2—3 сут остывал до 0°С, набирая за это время не менее
50% проектной прочности, равной 30 МПа.
Контроль производства периферийного прогрева бе-
тона включает проверку качества и правильности мон-
тажа электрооборудования, соответствие расчету и нор-
мативам фактического теплового и электрического ре-
жимов, проверку качества бетонирования и прочности
бетона.
В установке для электропрогрева бетона проверяют
исправность блоков предохранителей-выключателей; на-
личие в блоках предохранителей-выключателей калиб-
рованных плавких вставок; исправность контрольно-из-
мерительных приборов и вольтметрового переключате-
ля; прочность всех контактов электрических соединений
и уровень масла в трансформаторе. Обмотки трансфор-
матора проверяют на обрыв и на изоляцию между собой
и относительно корпуса.
В софите проверяют исправность клеммы для под-
ключения проводов; прочность и надежность всех кон-
тактных соединений; исправность блока предохраните-
ля-выключателя и наличие в нем калиброванных плав-
ких вставок.
По окончании монтажа электросети проверяют соот-
ветствие проекту сечений и марок проводов и кабелей;
исправность их- изоляции; наличие на проводах и кабе-
лях наконечников; правильность расстановки электро-
дов; качество контактов .между ними и подводящими
проводами, а также равном арность распределения на-
грузки между фазами питающей сети.
Перед укладкой бетонной смеси дополнительно к
обычному контролю проверяют: отсутствие наледи на ар-
матуре, опалубке и поверхности ранее уложенного бето-
на; плотность прилегания нашивных электродов к повер-
хности опалубки; наличие токонепроводящих прокладок
между электродами и арматурой.
В процессе периферийного электропрогрева следят
за силой тока в подводящих проводах и за температу-
рой проводов и контактов, снижая в случая чрезмерного
нагрева нагрузки или временно выключая трансформа-
торы и распределительные устройства. В случае искре-
138
ния в контактах от сильного нагрева, запаха горящей
изоляции проводов и т. п. немедленно выключают и уст-
,р ат я ют шов р е ждoi i и я.
Учитывая, что нагрузка на трат (/форматоры и разво-
дящую 'сеть увеличивается через 2—3 ч после начала ра-
зогрева бетона, необходимо в это время (внимательно
наблюдать на показаниями измерительных приборов и
следить за состоянием о(борудо1ва1ния и проводов, не до-
пуская н а пр е в а копта kti i ы х с о сдан еи i и й. Исп р авт о сть
разводящей сети, состояние контактов и трансформато-
ров проверяют также и после каждого (переключения
напряжения на более высокую ступень.
Основным видом контроля теплового режима элект-
ронропрева и прочности бетона является измерение тем-
пературы бетона в различных точках (Пропрев'аемых кон-
струкций. Температуру бетона замеряют с помощью тех-
нических термометров со шкалой от 0 до +100°С и дли-
ной нижней части не менее 100 мм. Для получения дос-
товерных заморов температуры в (бетоне устраивают
скважины и размерами немногим более размеров ниж-
них частей термометров. Скважины защищают толевы-
ми воронками от засорения опилками или шлаком. При
замерах температуры количество скважин на одного ра-
оочего, производящего замеры температуры, не должно
превышать 40 шт. Можно рекомендовать следующий
порядок замеров: при разогреве бетона через каждые
2 ч при изотермическом режиме —2 раза в смену, при
остывании бетона—2 раза в сут.
Количество установленных скважин должно быть
не менее: одной на каждые 6 м длины конструкции; двух
на каждую конструкцию монолитного железобетона, но
не менее одной па каждые 5 м3 бетона; одной на каждые
15 м2 плиты перекрытия.
Напряжение отключают только после сопоставления
фактического температурного режима с расчетным.
При резких отступлениях от запроектированного ре-
жима, например при перерывах обогрева из-за времен-
ного выключения напряжения в сети и т. д., необходимо
при подсчете относительной прочности бетона пользо-
ваться соответствующими графиками нарастания проч-
ности (рис. 1 и 2). Помимо температурного контроля
перед выключением напряжения осматривают открытые
поверхности прогретой конструкции. Кроме расчетного
определения прочности бетона по графикам рекоменду-
ется перед распалубкой определять фактическую проч-
139
ность бетона в конструкции с помощью эталонного мо-
лотка или другими перазрушающими методами [10].
На периферийный электропрогрев распространяют-
ся правила техники безопасности, включенные в раздел
«Электропрогрев бетона» главы СНиП Ш-А.11-70 «Тех-
ника безопасности в строительстве». Некоторые допол-
нения по этому вопросу, характерные для периферийно-
го электропрогрева, привозятся ниже.
Напряжение к нашивным электродам подключают
после окончания бетонирования прогреваемой конструк-
ции. При значительных размерах бетонируемой конст-
рукции подключение электродов к ее забетонированной
части разрешается при условии, что напряжение не пре-
вышает 60 В, поверх подключенных электродов закон-
чены укладка и уплотнение бетонной смеси не менее чем
на 0,5 м, и незабетонированная арматура на прогревае-
мом участке дополнительно заземлена. Заземлять необ-
ходимо арматуру каждого отдельно расположенного кон-
структивного элемента (каркас колонны, балки, сетка
плиты и т. д.) путем подсоединения арматуры к очагу
заземления не менее чем в двух точках.
Ремонт монтажной проводки, а также подключение
групповых щитов и понижающих трансформаторов к си-
ловой сети производят только после снятия напряжения
в сети. Во время подкючения кабеля или проводов глав-
ный рубильник должен быть выключен и. заперт на за-
мок, а при отсутствии замка — находиться под охраной.
При возникновении пожара на участке электропрог-
рева немедленно выключают напряжение и только пос-
ле этого тушат пожар водой. Для тушения пожара не-
обходимо иметь наготове огнетушители типа «Титан»
или «Тайфун» и ящики с песком, снабженные пожарны-
ми лопатами.
Опыт применения периферийного электропрогрева
и проведенные технико-экономические расчеты показа-
ли, что по сравнению со сквозным прогревом стержне-
выми электродами расход стали на нашивные электро-
ды благодаря большой оборачиваемости снижается в
3—5 раз, а удельная мощность вследствие сокращения
объема прогреваемого бетона снижается примерно в
2 раза. Сокращение расхода электродной стали, сниже-
ние затрат труда на установку электродов и, главное,
увеличение оборачиваемости опалубки дают экономию
при применении периферийного электропрогрева по сра-
внению с прогревом стержневыми электродами в зави-
140
симости от модуля поверхности конструкции от 0,5 до
2,5 руб/м3 бетона.
О широком применении электродного метода элект-
ропрогрева бетона в СССР и Финляндии указали в ге-
неральных докладах на симпозиуме РИЛЕМ профессо-
ра Б. А. Крылов и X. Пойярви. По данным Б. А. Крыло-
ва «...и нашей стране ... в настоящее время свыше
12 млн. м3 бетона ежегодно прогревается таким спосо-
бом».
ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ монолитных
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Применение традиционных форм термической обра-
ботки бетона монолитных густо-армированных каркас-
ных конструкций в зимних условиях зачастую сталкива-
ется с целым рядом трудностей, которые сильно ослож-
няют и удорожают производство работ.
Электропрогрев таких конструкций весьма сложен.
Замыкание электродов на арматуру; неравномерный
пропрев различных частей конструкций из-за неравно-
мерности электрических, а следовательно, и тепловых
полей; сложность предварительного отогрева арматуры;
значительный расход арматурной стали на электроды;
сокращение оборачиваемости опалубки — все это при-
водит к тому, что электродные методы оказываются в
одних случаях несовершенными, а в случае бетонирова-
ния в металлической опалубке вообще невозможными.
Эти недостатки устраняются при применении индук-
ционного метода, широко! используемого в металлурги-
ческой и металлообрабатывающей 1промып1лениостп для •
нагрева металла [55, 56, 57].
Известно, что если в токопроводную катушку — ин-
дуктор—поместить стальной сердечник и пропустить по
катушке переменный ток, то вокруг нее возникнет элек-
ромагнитное поле. Силовые линии магнитной составля-
ющей этого поля будут пронизывать сердечник и наво-
дить (индуцировать) в нем вихревые токи, а поскольку
стальной сердечник обладает электрическим сопротив-
лением, то энергия вихревых токов по закону Джоуля—
Ленца будет переходить в тепло. Именно этот принцип
нагрева металла в электромагнитном поле используется
для пропрева бетона каркасных конструкций.
141
Если на поверхности опалубки конструкции, напри-
мер -колонны, уложить последовательными витками изо-
лированный про-вод-индуктор <и пропустить по нему пере-
менный ток, то в арматуре при бетонировании конст-
рукций в металлической опалубке и .в опалубке начнут
циркулировать вихревые токи, энергия «которых будет
переходить -в тепло, арматура (опалубка) будет нагре-
ваться и нагревать соприкасающийся с ней бетон (рис.
28).
Рис. 28. Схема индукционного на-
грева
I — прогреваемая конструкция; 2 — арма-
тура; 3 — индуктор; А — расстояние меж-
ду витками индуктора; h — высота (дли-
на) индуктора; R радиус индуктора
Индукционный метод применяется для отогрева ра-
нее выполненных и нагрева бетона возводимых каркас-
ных железобетонных конструкций и стыков сборных
железобетонных конструкций разной массивности, бето-
нируемых кан в деревянной, так и в металлической опа-
лубке, п-ри любой температуре наружного воздуха, и
позволяет за 12 28 ч получить бетон хорошего качест-
ва с ‘прочностью от 50 до 70% от /?28- Индукционный
метод наиболее эффективен для конструкций густо насы-
щенных арматурой, с модулем поверхности Мп от 5 п
выше и во всех случаях для конструкций, возводимых
в 1металличесп<ой опалубке, и по сравнению с электро-
прогревом имеет следующие преимущества: не требует
дополнительных источников тепла для отогрева армату-
ры диаметром более 25 мм, а также ранее уложенного
и замороженного бетона, примыкающего к возводимой
конструкции; создает равномерное тепловое поле как
по длине (высоте), так и по сечению прогреваемой кон-
струкции; позволяет использовать круглый год инвен-
142
тарную -металлическую опалубку; увеличивает оборачи-
ваемость деревянной опалубки и исключает расход ста-
ли на электроды.
Режим индукционного нагрева определяется в пер-
вую очередь требуемой относительной, прочностью бето-
на к концу термообработки, а также /пв, Мп конструк-
ции, коэффициентом теплопередачи Жетона через опалуб-
ку k и величиной тепловыделения цемента. Как и при
электропрогреве, индукционный нагрев ведут: -по режи-
му «электротермоса» — нагревая бетон до некоторой
максимально допустимой температуры и достигая тре-
буемой прочности к моменту остывания конструкции до
О—5°С; по изотермическому режиму — разогревая бетон
до расчетной температуры и выдерживая при этой тем-
пературе до получения требуемой прочности к моменту
окончания изотермического прогрева, или по изотерми-
ческому режиму с учетом роста прочности бетона при
остывании, представляющему комбинацию двух преды-
дущих режимов.
Время каждого из периодов режима нагрева и соот-
ветствующую этому период}' среднюю температуру бето-
на определяют по формулам (2); (20) и (4); (23), а за-
тем по рис. 1 или 2 в зависимости от вида цемента сред-
ней температуры определяют прочность бетона. Если
эта прочность соответствует требуемой прочности к
концу термообработки, то задаются режимом «электро-
термос», а если она меньше, то задаваясь температурой
изотермического нагрева t\ и зная требуемую относи-
тельную прочность бетона, по рис. 1 и 2 определяют про-
должительность изотермического нагрева, с учетом ве-
личины набора прочности в период разогрева и остыва-
ния бетона.
При назначении продолжительности каждого пери-
ода термообработки необходимо, чтобы максимальная
температура нагрева не превышала значений, указан-
ных в табл. 42, а скорость разогрева максимально до-
пустимой, приведенной в табл. 52.
Расчет параметров индукционного про-грова состоит
в определении числа витков N, которые при заданном
напряжении U могут создать напряженность магнитно-
го поля Н, обеспечивающую тепловыделение с поверх-
ности источников тепла (например, арматуры), необхо-
димое для нагрева бетона конструкции. Количество теп-
ла, выделяющееся в металле, пропорционально N и U и
за-вмеит от Н,
из
Таблица 52
Максимально допустимая скорость разогрева монолитных
конструкций индукционным методом
Материал опалубки Вид армирования Максимальная ско- рость разогрева (°С/ч) при модуле
поверхности конст- >10
<6 рукции 6—10
Неметаллическая Прутковая арматура 5 8 10
Жесткий каркас 5 8 10
к Прутковая арматура и жест- кий каркас 8 10 15
Металлическая Прутковая арматура 5 8 10
Жесткий каркас 8 10 15
Прутковая арматура и жест- кий каркас 8 10 15
Примечание. Бетон в конструкции рекомендуется разогрев; скоростью, близкой к максимальной. иъ со
Предварительно, зная /н.в, Afn, k, Э, скорость разо-
грева бетона v и т. д., определяют по формуле (36) ос-
новной показатель — требуемую для разогрева «бетона
электрическую мощность Рр
600 о
864
0,86 а k Мп
0,00024 Cz yz-dzMn
864
(/1 + /2-2/нл,)
864-2
V 1000 Вт.
(36)
Затем определяют поверхность источников тепла.
При прогреве в неметаллической опалубке такими ис-
точниками является арматура, при металлической—ар-
матура и опалубка.
В зависимости от схем армирования поверхности
источников тепла определяются по следующим форму-
лам («рис. 29):
для рис. 29,а
F = jtd/ncM2, (37)
где d — диаметр арматуры, см:
/ — длина арматуры, см;
п — количество арматурных стержней;
для рис. 29,6
F — nd I п + 21 (ак + Ьк) см2, (38)
144
где av, bu — ширина сторон каркаса, см;
I — длина арматуры, высота каркаса, см;
для рис. 29,в
F — nd In+ 21 (ак + Ьк) + 4 / (at + 6<), см2,
(39)
где fli, bi — ширина сторон опалубки, см;
I — длина арматуры, высота каркаса, высота опалубки, см.
Источниками тепла являются только те элементы
(арматура, жесткий каркас и т. д.), которые расположе-
ние. 2Э. Схемы расположения источников тепла при индукци-
онном нагреве
а — прутковая арматура в деревянной опалубке; б — прутковая арма-
тура и жесткий каркас в деревянной опалубке; в — прутковая армату-
ра и жесткий каркас в металлической опалубке; 1 — деревянная опа-
лубка; 2 — прутковая арматура; 3 — жесткий каркас; 4 — металличе-
ская опалубка
ны параллельно оси индуктора, т. е. вдоль силовых ли-
ний магнитного поля. Хомуты, сетки и т. п. элементы ар-
матуры во внимание ле принимаются.
После определения 'поверхности источников тепла
рассчитывают ДР — удельную мощность теплового mc-
точника, необходимую для нагрева по данному «режиму
Вт/см2. Требуемую напряженность магнитного
поля Н А/см и удельное электросопротивление стали
при этой напряженности рп, Ом находят по рис. 30.
Напряженность июля обусловлена электрическими
параметрами и в конечном счете общим сопротивлением
системы «индуктор—загрузка» (под загрузкой понима-
ются источники тепловыделения: арматура, стальная
опалубка и т. п.). Составляющие общего сопротивления,
приведенные к 1 см высоты индуктора, определяют при
N2 _]
h2 ~
Активное сопротивление гг- в зависимости от формы
•ипд у кто р а рас сч и тыв а ют по форм у л а м:
145
цн л ипдр и ческого и иду ктор а
ARi Ом;
11 н д у*кт>О|р а прямо угол ьно го сеч chi i я
А
ri =----(а< + bi) Ом,
Л
(40)
(41)
где Л = 1,26-10 5 Ом-см — для медного провода индуктора;
Л — 1,Суо-10 5 Oai-iGM для алюминиевого провода индуктора;
Ri радиус индуктора, см.
Н,А/см
Рис. 30. График зависимости
сопротивления 1 см2 поверхнос-
ти разгрузки рн и величины
удельной мощности ДР от на-
пряженности магнитного по-
ля Н
Рис. 31. График зависимости
коэффициента формы индукто-
h
ра а от величины h — вы-
сота индуктора; Ri — радиус
индуктора
Индуктивное сопротивление (о.£г- определяют по фор-
мулам:
для цилиндрического индуктора
со Li = В R? а Ом; (42)
*
для аддуктора прямоугольного сечения
в
(&Li= — aibia Ом, (43)
л
146
где В = 1,24-10-5 Ом;
а — безразмерный коэффициент формы индуктора, который оп-
ределяют -в зависимости от отношения длины (высоты) ин-
дуктора h к его радиусу Ri (рис. 31).
Активное сопротивление загрузки рассчитывают по
формуле
rs (44)
где П8 — сумма периметров загрузки, которую принимают для схе-
мы (см. рис. 29,а), равной JTdn, см. для схем (см. рис. 29,6)
л d и + 2 (ак + Ьк) см , а для схемы (см. рис. 29, е>)
nd п + 2 (Як -h bK) -R4 (fli + bi) см.
Индуктивное сопротивление загрузки принимается
равным его активному сопротивлению:
со Ls = rs Ом. (45)
Активное и «индуктивное сопротивление системы ин-
дуктор— загрузка находят но формулам:
г = к + G Ом; (46)
со L = со Li + со La Ом. (47)
•Общее сопротивление системы индуктор—загрузка
определяется по 'следующей формуле:
Z = //-2 + (g)L)2 Ом. (48)
Зная Z и задаваясь напряжением
число витков индуктора:
U, определяют
(49)
U
ZH '
•После этого определяют силу тока в индукторе при
полученном расчетном количестве витков:
//•Л д
А (50)
и по ее величине подбирают сечение провода индуктора.
Если полученная сила тока по каким-либо причинам не
может быть принята для прогрева, производят перерас-
чет. Для этого-, задаваясь допустимой для данных усло-
вий силой тока /доп и сохраняя неизменной величину Н,
находят число витков
Hh
/доп
(51)
(52)
и определяют необходимое напряжение
U=NZH=
H4iZ
Доп
147
Следовательно, расчет параметров изотермического
прогрева сводится к определению напряжения, которое
при сохранении полученного расчетом количества вит-
ков индуктора N .позволило выдержать выбранный ре-
жим разогрева и изотермического нагрева конструкции.
Следует остановиться на необходимости неравномер-
ного распределения витков индуктора по высоте (дли-
не) конструкции. Удельная тепловая мощность ДР, вы-
деляемая с 1 см2 поверхности арматуры (стальной опа-
лубки), согласно [7] и рис. 30, составляет:
д р = рн 7/2 Вт/см2.
(53)
Как видно из формулы (53), небольшое изменение
величины Н влечет за собой уже значительное измене-
ние ДР.
Из теории индукционного нагрева [55, 56, 57] извест-
но, что в индукторах конечной длины напряженность
магнитного поля уменьшается от центра к краям, дости-
гая у краев величины, вдвое меньшей, чем в центре.
Следовательно, и тепловая мощность, а значит и тем-
пература на поверхности арматуры у краев индуктора,
будет ниже, чем в центре, что подтверждается экспери-
ментами. Если по высоте конструкции витки индуктора
расположены на одном расстоянии друг от друга, то
конструкция будет нагреваться неравномерно, причем
эта неравномерность будет возрастать из-за теплопотерь
в торцах конструкции.
Для устранения перепадов температур по высоте
(длине) конструкции при установке индуктора и после-
дующем прогреве необходимо: увеличивать по возможно-
сти высоту (длину) индуктора по сравнению с зоной
бетонирования на 0,2—0,3 м, укладывая у каждого тор-
ца на 3—5 витков больше расчетного; укрывать торцы
забетонированной конструкции паро- и теплоизоляцион-
ными материалами; располагать витки индуктора по
конструкции неравномерно.
Расстояние между витками .на 3/s высоты (длины)
конструкции, в обе стороны от центра располагают с
равным шагом, а на крайних участках шаг плавно
уменьшают, доводя его до величины, вдвое меньшей,
чем в центре (см. рис. 28). При этом в средних 3/б час-
тях конструкции размещают 0,528 N витков с расстоя-
нием между ними А= 1,133 -- , а в крайних Vs «частях
N
размещают по 0,236 N витков с постепенно уменьшаю-
148
щимся между соседними витками расстоянием на вели-
чину
А
1 = 0,472 W *
Определенное по формуле (49) количество витков
N должно остаться и при расчете параметров изотер-
мического нагрева, на первом этапе которого устанав-
ливают по формуле (54) требуемую для его проведения
электрическую мощность,
Ри = а£Мц (/1 — /н.в) V Вт. (54)
Исходя из полученного Рн дальнейший '.расчет ведут
аналогично расчету пара!метров индукц.и6|нного разогре-
ва по формулам (36) — (38) и, определив новое Z, кото-
рое в данном случае обозначают /и, сохраняя неизмен-
ным полученное ранее количество витков N, определяют
требумое напряжение изотермического прогрева (7И и
силу тока в индукторе /п:
U* = ZH ни В; (55)
А. (56)
N
Ниже приведен пример расчета параметров индук-
ционного нагрева по формулам (37) — (56) для колонны
сечением 0,4X0,4 м, высотой 3 м, армированной 4
стержнями диаметром 30 мм, СтЗ
и жестким каркасом из двух
швеллеров № 16, сваренных
встык, возводимой в деревянной
опалубке толщиной 40 мм при
начальной температуре бетона
/2=5°С, температуре наружного
воздуха /ц.в = —’15°С и скорости
ветра 3 м/с (рис. 32).
В опалубку укладывают бе-
Рис. 32. Сечение прогре-
ваемой колонны
1— деревянная опалубка; 2—
арматура прутковая диамет-
ром ЗС мм; <3 — жесткий
каркас
тон марки 200, приготовленный
на портландцементе марки 400 с
с расходом цемента 350 кг/м3.
Требуемая прочность бетона к
концу термообработки 50% от
/?2в. При этих исходных дан-
ных У = 0,48 м3; 7Ип= 10; сг- = 2,72 кДж/(кг-К); уг = 700
кг/м3; * = 2,67=кВт/(м2.К).
Режим прогрева
табл. 42 температура
заданных условий не
назначаем, учитывая, что по
термообработки конструкции для
должна превышать 60°С, а по
149
табл. 52 скорость разогрева бетона v не должна превы-
шать 10°С/ч. Задаваясь v = 10рС/ч и /1 = 60°С, определя-
ем 'время разогрева бетона:
„ 60-5
Гр =
10 =5’54
при средней температуре за этот период
По формуле (2) определяем время остывания бетона
до 0°С, ориентировочно принимая, что бетон будет осты-
вать 36 ч при средней температуре бетона за период ос-
тывания по формуле (4) /б.ср=60: (1,1+0,2-10) =
и при тепловыделении данного цемента, равном, по
табл. 2, для этих условий 134 кДж/кг.
По табл. 5 находим, что для & = 2,67 кВт/(м2-К) и
скорости ветра 3 м/с а — 1,2. По формуле (2)
600-60 + 350-134-0,00024
0,86-2,67-1,2-10 [19,4 —( — 15)]
Следовательно, скорость остывания составит: /]/т=
= 60/50= 1,2°С/ч, что значительно ниже допустимой —
5°С/ч.
По рис. 1 и 2 находят, что за 5,5 ч разогрева конст-
рукции по средней температуре 32,5°С и за 50 ч остыва-
ния при средней температуре 19,4°С бетон наберет приб-
лизительно 47% от /?28, а для получения 50% от /?2в по-
требуется еще 2—3 ч прогревать конструкцию при мак-
симально допустимой в данном случае температуре, рав-
ной 60°С.
Таким образом, выбранный режим состоит из разог-
рева бетона в течение 5,5 ч до температуры 60°С, изо-
термического нагрева при температуре 60°С в течение
3 ч и остывании в течение 50 ч.
Расчет параметров индукционного нагрева ведут по
формулам (36)—1(56). По формуле (36) определяют
электрическую мощность, требуемую для разогрева бе-
тона со скоростью 10°С/ч. Не вычитая из-за краткости
времени разогрева величину 0,8, учитывающую тепловы-
деление цемента, получим
р
600-10 0,00024-2,72-103-700-0,04-10 10
864 + 864 2
, 0,86-1,2-2,67-10 60 + 5 — 2 (—15) 1 Л ло 1ЛЛЛ п
+ -------1'-------------------------— f 0,48-1000 = 4600 Вт
864-2 J
При (прутковой арматуре и жестком каркасе опреде-
ляем поверхность источников тепла
F = л-3-300-4 + 2 (16 + 16) 300 = 30 500 см2.
I кггребпая
удел ьп а я мощность источн и ков тепл а
4600
Д Р = = 0,151 Вт/см2.
30 500
На рис. 30, как это показано на нем стрелками и
пунктирами, находим /7=42 A/ем и рн=8,75-10-5 Ом.
Определяем активное .сопротивление индуктора, вы-
полненного из изолированного провода с медной жилой
сечением 35 мм2, тогда
1,26
КГ5 (40 ч- 4 + 40 + 4) = 0,35-10—3 Ом.
На рис. 31 находим
h 300
Ri “ 44
хз 6,8; а = 1,
тогда:
индуктивное сопротивление индуктора
1 2*4
® L( = —---- 10~5 (40 + 4) (40 + 4) 1 = 7,65 • 10-3 Ом;
Л
активное сопротивление загрузки
Гу = [л-3-4 + 2 (16+ 16)1 8,75-10-5 = 8,89-10"3 Ом;
индуктивное сопротивление загрузки
d)Ls = rs = 8,89♦ 10-3 Ом;
активное сопротивление системы индуктор — за-
грузка
г = 0,35- ю-3 + 8,89-10-3 = 9,24-Ю~3 Ом;
индуктивное сопротивление системы индуктор — заг-
рузка
g)L=: 7,65-10~3 + 8,89-10-3 = 16,54-10"3 Ом.
Общее .сопротивление системы индуктор — загрузка
Z= /9,242 + 16,542 -10~3 = 18,95-10~3 Ом.
Задаваясь напряжением 49 В, определяем по фор-
муле (49) число витков индуктора:
49
N =----------5---= 62 витка.
18.95-10-3 -42
151
Ожидаемая сила тока
42-300
62
- 203 Л.
Но табл. 47 находим, что для пропуска такого тока
потребуется провод с .медной жилой сечением 50 мм2, а
номинальный ток имеющегося провода сечением 35 мм2—
170 А. Тогда, задаваясь /Доп=170 А и сохраняя вели-
чину 77=42 А/см, получим N =----------------= 74 [витка,
для которых по формуле (52) определяем необходимое
напряжение [/=74* 18,95 • 10 3-42^60 В.
Для расчета параметров изотермического нагрева бе-
тона по формуле (54) устанавливаем электрическую
мощность, требуемую при /1 = 60°С:
Ри = 1,2-2,67-10 (60+ 15) 0,48 = 1150 Вт.
Зная из предыдущего расчета поверхность источнг
ков тепла, определяем их удельную мощность
1150
А Рп =------= 0,0377 Вт/см2.
" 30 500 7
По рис. 30, как показано на нем стрелками и пункти-
рами, находим /7=17 А/см и рп=10,8-10~5 Ом. Так как
активное и индуктивное сопротивления индуктора не за-
висят от теплового режима прогрева, то при неизменном
N и сечении провода они остаются прежними —g=0,35X
Х’Ю-3 Ом и coLi = 7,65-10'3 Ом.
Активное и индуктивное сопротивление загрузки,
поскольку изменилось рн, будут иными, оставаясь, одна-
ко, равными между .собой:
r8= aLs= [л-3-4 + 2 (16+ 16)] 10,8-10-5 =
= 10,92-10-3 Ом.
Активш ое и индуктивное сопр оти вл еп и я с исте м ы'
индуктор —загрузка
г = 0,35-10~3 + 10,92-10-3 = 11,27-10~3 Ом;
со! = 7,65-10-3 + 10,92-10-3 = 18,57-10~3 Ом.
Общее сопротивление системы индуктор — загрузка
при изотермическом нагреве
Z„ = /11,272 + 18,57* -10~3 -21,7- 10~3 Ом.
Сохраняя неизменным N, получим требуемое напря-
жение при изотермическом нагреве
Un —74-21,7-Ю “3-17- 36 В
152
и силу тока в индукторе
/п - -
17-300
~74
69 Л.
Основные параметры индукционного прогрева могут
быть также определены по номограммам, разработан-
ным канд. техн, наук Б. М. Красновским (рис. 33).
Номограммы составлены для конструкций высотой
(длиной) 100 см с периметром .сечений от 125 до 250 см
при напряжении U от 50 до 121 В, коэффициенте насы-
щения сечения металлом р от 0,5 до 3 и потребной удель-
ной мощности ДР от 0,05 до 0,6 Вт/см2:
где ns — сумма периметров арматуры и металлической опалубки в
поперечном сечении конструкции' с периметром сечения Hi.
Для периметров, отклоняющихся от принятых в но-
мограммах, расчет следует вести по ближайшим значе-
ниям /7; и ц. Например, при /7;=160 см и ц=1,1 расчет
ведется по номограмме для 1Ц= 150 в секторе р=>1; при
Пг= 180 см и |л= 1,2 расчет ведется по номограмме для
/7;=200 в секторе р,= 1,25.
Найденное по номограмме число витков индуктора
соответствует любой высоте конструкции А, см. При
этом сила тока в индукторе высотой А, см:
ВЛ
где /п — условная сила тока, определенная по номограмме.
1. По известным /7;, ц, ДР и выбранному напряжению
U определять число витков индуктора N и силу тока в
индукторе /.
2. По известным /7;, р, ДР, выбранному U и макси-
мально допустимому для имеющегося провода 7 опреде-
лить N.
3. По известным 77;, р, ДР и выбранному U опреде-
лить /.
4. По известным 77;, ц, W и максимально допустимой
для провода индуктора 7 определить напряжение U.
При решении задачи 1 для заданного /7;, когда необ-
ходимо определить N и 7, по номограмме в секторе, соот-
ветствующем полученному значению ц, находят точку
пересечения линии полученного по расчету ДР с линией
принятого напряжения и на оси N данного сектора (как
это показано «па рис. 33 для 77; = 150 в секторе
153
Рис. 33. Номограмма для расчета индукционного нагрева бетона в конструкциях с пе-риметром 150 см
|ы=0,5 для АР=0,3 и U—50) определяют количество
витков индуктора ¥=63, а на осп /«— условную силу
тока /ц, равную 89 А.
Зная /н и длину конструкции Л, находим силу тока в
индукторе:
Находя точку пересечения лишни 'полученного ню рас-
чету АР с линиями других напряжений, можно получить
соответствующие этим напряжениям другие значения
N и I. Таким образом, по номограмме для шести значе-
ний U и одного значения АР можно найти шесть значе-
ний N и /ц и выбрать из них наиболее удобные для кон-
кретных условий производства сочетания ¥ и /.
На рис. 33 показан также принцип решения осталь-
ных трех задач: в секторе ц=0,75—задачи 2, в секторе
ц=1—задачи 3 и в секторе 1,25—задачи 4. Деталь-
ные указания .по расчету с помощью номограмм пара-
метров индукционного прогрева приведены в разрабо-
танных НИИМосстроем и МИСИ им. В. В. Куйбышева
указаниях [58] и в брошюре о производстве бетонных
работ на проспекте Калинина [59].
Необходимо отметить, что параметры индукционного
прогрева, полученные расчетом .или по номограммам,
справедливы лишь в том случае, если диаметр армату-
ры или толщина стальной опалубки больше 7 мм, и да-
ют достаточно близкие к фактическим результаты при
точном учете таких факторов, как армирование .конст-
рукции, объем нагреваемого бетона, температура на-
ружного воздуха, теплопотери.
Производственное применение индукционного нагре-
ва бетона в СССР началось в 40-х гадах для термообра-
ботки колонн, обделки тоннеля, при изготовлении желе-
зобетонных труб. Однако до 1963 г. никаких работ
в этом направлении не велось. С 1963 г. на кафедре тех-
нологии строительного производства МИСИ им. В. В.
Куйбышева, а с 1964 г. в НИИМоострое проводились
исследования индукционного метода термообработки
железобетонных каркасных конструкций в зимних усло-
виях. Благодаря этим работам и проектным разработ-
кам Мосспецпромпроекта индукционный нагрев был
достаточно широко внедрен в практику московского
строительства и была отработана технология его произ-
водства, предусматривающая следующий порядок работ.
155
Перед бетонированием на наружной поверхности
опалубки € двух диаметрально противоположных боко-
вых поверхностей конструкции выставляют шаблоны
для укладки провода индуктора. Простейшим шабло-
ном может служить доска с набитыми на нее гвоздями
•или «гребенка», сваренная из арматурной стали. Рас-
стояние между гвоздями или зубьями гребенки и их ко-
личество должны точно соответствовать расчету. Меж-
ду гвоздями (зубьями) последовательными витками ук-
ладывают индуктор, подсоединяемый затем к трансфор-
матору.
В 'качестве -индуктора попользуют изолированные
•гибкие провода -с медной или алюминиевой жилой ма-
рок ПРГ и АПРГ. Сечение проводов индуктора должно
.соответствовать величине токов, полученной по расчету,
причем желательно предусмотреть 10%-ный запас в се-
чении индуктора.
Необходимо отметить .известную трудоемкость опе-
раций по установке индукторов. Так, например, на стро-
ительстве административного здания СЭВ в Москве на
установку индуктора одной 'колонны сечением 0,4Х
Х0,4 м и высотой 3 м двое рабочих затратили в сред-
нем не менее 30 мин. Кроме того, при монтаже и демон-
таже провод индуктора подвергается различным пов-
реждениям, вследствие чего сокращается срок его служ-
бы.
После установки индукторов их концы присоединя-
ют к источнику питания. Из условий техники безопасно-
сти индукционный нагрев ведут на напряжениях от 50
до 121 В, применяя как сварочные, так и масляные по-
нижающие трансформаторы. Предпочтительней приме-
нение при индукционном нагреве более мощных масля-
ных трехфазных понижающих трансформаторов, позво-
ляющих достаточно широко варьировать как подавае-
мым на индукторы напряжением, так и схемами подклю-
чения прогреваемых элементов. В зависимости от имею-
щейся мощности, типа трансформаторов и количества
одновременно прогреваемых конструкций последние
можно соединить последовательно, параллельно, звез-
дой и треугольником.
После установки индуктора укладывают и уплотня-
ют бетонную смесь, открытые поверхности бетона и
стальную, а если необходимо, то и деревянную опалуб-
ку, укрывают теплоизоляционным материалом (шлако-
ватой, матами, брезентом и т. д.), устраивают скважины
156
для замера температуры, обеспечивают мероприятия то
технике безопасности и три снятом напряжении индук-
тор подключают к клеммам низкой стороны трансфор-
матора.
Предварительный (перед укладкой 'бетонной смеси)
отогрев арматуры обязателен при наличии на ней на-
леди. Если на опалубке, арматуре ;йли примыкающих
к бетонируемой 'конструкции поверхностях обнаружена
наледь, то до укладки бетонной смеси укрывают откры-
тые поверхности конструкции, включают индуктор и
бетонирование начинают только после полного удале-
ния наледи.
Для 1повы1шения конечной прочности бетона реко-
мендуется выдерживать его в конструкции ib течение
2—3 ч после укладки при низких положительных темпе-
ратурах (около 5°С), что достигается периодическим
•включением индуктора на 10—15 мин ib каждый час
предварительного выдерживания.
Изотермическое выдерживание регулируют либо пе-
реключением на более низкую ступень напряжения, сни-
маемого с трансформатора (при применении сварочно-
го трансформатора — изменением силы тока в индукто-
ре с помощью дросселя), либо варьированием схем под-
ключения прогреваемых конструкций, либо периодичес-
ким включением и отключением питающей сети.
Из трех указанных способов изотермического .выдер-
живания наиболее простым н эффективным является
первый способ.
Переключение схем с последовательной на парал-
лельную, звезду, треугольник и т. д. в условиях строи-
тельной площадки более .сложно и дает возможность
весьма ограниченно варьировать силой тока в индукто-
рах нагреваемых конструкций, однако этот способ мож-
но применять, когда по каким-либо причинам переклю-
чение на более низкую ступень напряжения на транс-
форматоре невозможно.
Третий способ наиболее .сложен — он требует (неот-
ступного контроля температуры, так как промедление с
отключением питания может привести к высоким коле-
баниям температуры бетона и, как следствие, к возник-
новению недопустимых внутренних деформаций -и нап-
ряжений в теле конструкции. Поэтому пилообразный
режим допускается лишь в тех случаях, коада не удает-
ся применить первые два способа и при условии стро-
жайшего контроля за температурой бетона.
157
Величина потребной активной мощности на термооб-
работку 1 м3 бетона в зависимости от режима нагрева
бетона 'колеблется от 2 до 10 кВт. Величина же толпой
(•кажущейся) мощности зависит от коэффициента мощ-
ности цепи cos ф, который изменяется с изменением на-
сыщения сечения конструкции арматурой, 'периметра ин-
дуктора и электрического сопротивления 1 м2 'поверх-
ности загрузки. При увеличении насыщенности сечения
конструкции металлом cos ср растет, с увеличением пе-
риметра индуктора и электросопротивления поверхнос-
ти арматуры—надает, изменяясь при этом в пределах
от 0,3 до 0,7 и никогда не превышая величины 0,707.
В связи с этим при индукционном нагреве величина
полной (кажущейся) мощности при прочих равных ус-
ловиях будет выше, чем -при электропрогреве, составляя
от 5 до 20 кВт на 1 м3 бетона. Расход же активной
электроэнергии на индукционный напрев при. практи-
чески равном с электропрогревом времени на термооб-
работку бетона незначительно превышает расход на
электропрогрев. При необходимости предваритель-
ного отогрева арматуры индукционный метод может
дать экономию электроэнергии по сравнению с электро-
прогревом, где для этой цели расходуется обычно не ме-
нее 20 кВт-ч на 1 м3 бетона.
Для искусственной 'компенсации реактивной мощно-
сти можно применить дешевые и недефицитные бумаж-
но-масляные конденсаторы типа КМ на частоту 50 Гц и
напряжение 0,23—0,525 кВ [56].
На стройках Главмосстроя индукционный метод на-
чал применяться с зимы 1963/64 г. и сразу получил до-
статочно широкое распространение. Прогрев колонн
различного сечения в деревянной, металлической и гети-
накюовой опалубке на строительстве гостиницы «Россия»
и зданий проспекта Калинина, комплекса СЭВ, Госу-
дарственной картинной галереи, Дома Совета РСФСР,
а также прогрев различных стыков каркасных конструк-
ций гостиницы «Россия», зданий проспекта Калинина и
жилых домов серии 1МГ-601, прогрев усиления колонн
домов серии 1МГ-601 в 32—33-м квартале Юго-Запада,
отогрев ранее смонтированных и забетонированных
.конструкций на различных стройках—вот далеко не
полный перечень примеров применения индукционного
метода в Москве.
Характерным и рациональным примером примене-
ния .индукционного нагрева является примененное на
158
строительстве Ш-этажпого ка'ркаспо-папелыюго жилого
дома то Дев я г ипс ком у шер. при температурах наружно-
го воздуха от —7 до —20°С бетонирование стыков моно-
литного железобетонного подколенника со сборной ко-
лонной в сварной обойме из стали толщиной 8 мм
(рис. 34).
Рис. 34. Индукционный нагрев бетона стыка подколенника
и колонны
1 — подколенник; 2 — питающий провод; 3 — деревянный шаблон с
гвоздями; 4 — колонна; 5 — утепление войлоком; 6 — витки индук-
тора
В стыки укладывали песчаный бетон марки 300 соста-
ва 1 : 1,5, приготовленный на портландцементе марки 600
и песке с модулем крупности выше 2,5.
В качестве индуктора использовали провод АПРГ се-
чением 35 мм2, с одновременным прогревом двух после-
довательно соединенных стыков. На каждый стык по
шаблону с гвоздями устанавливали по 12 витков, равно-
мерно распределенных по высоте. После окончания (бе-
тонирования стыки укрывали матами, из мешковины с
войлоком и включали питание. Нагрев выполняли через
понижающий трансформатор ТМОА-50 на напряжении
85 В, при этом сила тока в индукторе равнялась 150 А.
Бетон нагревали до 50°С со скоростью подъема тем-
пературы 7°С/ч, затем 24 ч бетон выдерживали при тем-
пературе 50°С. Изотермическое выдерживание регули-
ровали периодическим включением и отключением ин-
дуктора от сети. Максимальные температурные перепа-
159
ды составляли по сечению стыка 1,4°С/см; по высоте —
0,9°С/см.
По окон чал-ии нагрева л ос'1'ывании до 5°С прочность
бетона в стыках составила по показаниям эталонного
молотка НИИМосстроя 50—60% от /?28- На нагрев од-
лото стыка объемом 0,125 м3 затрачивалось 75 кВт-ч.
Индукционным методом на корпусе № 4 по проспек-
ту Калинина было прогрето ib деревянной и фанерной
опалубке около 100 колонн -сечением 600X000 мм и вы-
сотой 3,5 м.
На каждую колонну навивали 50 витков из провода
АПРГ-50, к которому от трансформатора ТМОА-50 по-
давалось напряжение 49 В. Мощность одного трансфор-
матора позволяла одновременно вести нагрев бетона
трех колонн. Индуктор подлючали к питающей сети во
время укладки бетонной смеси, благодаря чему сохраня-
лась положительная температура бетона. Затем для луч-
шей гидратации цемента бетон в течение 2—3 ч выдер-
живали при температуре около 5°-С, после чего включа-
ли индуктор и за 10 ч поднимали температуру бетона до
75°С. На этом процесс нагрева заканчивался, индуктор
выключали и демонтировали, а -бетон остывал до 5°С
в среднем за 35 ч. Прочность бетона к моменту его ос-
тывания составляла 60—70% его марки, т. е. 18—21
МПа. При индукционном нагреве колонн на 1 м3 бетона
расходовалось НО—120 кВт-ч три потребной мощности
около 12 кВт.
На строительстве административных корпусов по
проспекту Калинина индукционный нагрев применялся
также при омоноличивании бетоном марки 400 сфери-
ческих стыков сборных колонн. Зазор между опорными
сферами стыка тщательно очищали от снега и наледи
и зачеканивали цементным раствором состава 1:1с до-
бавкой 10% нитрита натрия от массы цемента. Не позд-
нее чем через сутки боковые грани -стыка замоноличива-
ли бетоном марки 400, предварительно прогревая бетон-
ные поверхности -стыка примерно до 10°С.
Индукционный (Нагрев бетона при заделке сферичес-
ких стыков колонн велся по электротермосному режиму
с таким расчетом, чтобы к моменту замерзания
бетон достиг 40% марочной прочности. В качестве
индуктора использовали изолированные провода марки
ПРГ, сечением 35—50 мм2, из которых по металлической
или деревянной опалубке стыка укладывали не менее 15
витков на расстоянии 30—40 мм один от другого с тем,
1G0
чтобы индуктор имел вьисоту 0,5 мм и заходил вверх и
вниз от стыка на 100 мм. Индукционный нагрев велся
через (понизительный трансформатор ТМОА-50 напря-
жением 85 или 103 В и -силой тока в пределах 240—280 А
при последовательном подключении к трансформатору
до 10 индукторов.
После примерно двухчасового индукционного нагре-
ва, благодаря которому температура поверхности сты-
ка поднималась до 10°С, при отключенном напряжении,
но без демонтажа индуктора производили замоноличи-
вание стыка.
Предварительные опыты показали, ‘что при темпера-
туре наружного воздуха до —15°С и опалубке из дре-
весностружечных плит или фанеры для получения 40%
марочной прочности достаточно за 10—‘42 ч разогреть
бетон до 50°С со скоростью не более 5—7°С/ч, после че-
го остывание -бетона до 0°С продолжается 25—30 ч. При
температуре ниже —15°С деревянную и фанерную опа-
лубку утепляли 40-iMiM слоем минеральной ваты. В слу-
чае использования металлической опалубки ее утепляли
40—60-мм слоем минеральной ваты при любой темпе-
ратуре наружного воздуха.
При индукционном нагреве температуру бетона опре-
деляли техническими термометрами: при разогреве—че-
рез -каждый час, в процессе остывания — через каждые
.3—4 ч. Стыки распалубливали при понижении темпера-
туры в 'бетоне до 2—.3°С и сразу, до замерзания бетона,
с помощью эталонного -молотка [12] определяли факти-
ческую прочность бетона в одном стыке из каждой пар-
тии одновременно прогреваемых стыков, но не менее,
чем в одном стыке на каждые шесть замоноличенных
стыков.
В декабре 1968 г. в Мосстрое № 5 |бетонировали же-
лезобетонные сваи в стальной обойме-трубе диаметром
0,4 м и высотой 3 м. Труба выступала над поверхностью
земли на 1,5 м и после ее установки в проектное поло-
жение заполнялась бетонной смесью (рис. 35).
Перед 'бетонированием у поверхности труб устанав-
ливали рейки-шаблоны с набитыми на них гвоздями, ио
которым наматывали провод АПРГ сечением 35 мм2.
После укладки (бетона трубы утепляли сверху и по пе-
риметру шлаковатой и вели индукционный нагрев при
Напряжении 49 В со средней скоростью разогрева 15°С/ч,
Нагревая одновременно по три сваи от одного трансфор-
матора ТМОА-50. Температуру в 'бетоне за 3—4 ч под-
161
.ним ал и до 60—70°С, после чего индуктор отключали и
сваи выдерживали методом термоса. За 'счет экзотер-
м.ии цемента через час .после отключения индуктора тем-
пература в (бетоне -повышалась еще на 10°С.
Рис. 35. Индукционный нагрев бетона в стальной трубе-
обойме
Положительная температура в бетоне свай при тем-
пературе воздуха —10°С держалась в течение трех су-
ток. По расчету бетон за время нагрева и. последующего
остывания достигал не менее 50% проектной марки. По
хронометражным данным, установка индуктора на сваи
выполнялась электриком и подсобным рабочим за 20 мин,
а на снятие пронода затрачивалось 10 мин. Проведен-
ные замеры тока и напряжения показали, что для про-
грева 1 м3 'бетона -свай потребовалась мощность 25 кВт
и расходе® а лось электроэнергии 50 кВт-ч.
Контроль за производством работ и качеством бето-
на при индукционном нагреве проводился так же, как
и при других методах бетонирования, но особенно тща-
тельно необходимо следить за температурой бетона, так
как при отклонении от расчетных параметров индукци-
онного нагрева возможен быстрый подъем температуры
более допустимых максимумов (см. табл. 42 и 52).
Чтобы не допустить перегрева бетона в приарматурной
зоне, показания термометра должны быть меньше задан-
ной по расчету температуры на величину / град, где I —
162
кратчайшее расстояние (.в см) от термометра до бли-
жайшего прутка рабочей арматуры.
Рекомендуется следующий порядок замеров темпе-
ра тур: при разогреве бетона со скоростями до 5°С/ч -
через 1 Hj, при скорости разогрева от 6 до 15°С/ч — через
30 мин. При регулировании изотермического прогрева
периодическим включением и отключением питания в за-
висимости от массивности конструкции, температуры
наружного-воздуха и теплоизоляционных качеств тепло-
ограждения частота замеров колеблется от 0,5 до 2 ч.
Температуру нагрева 'бетона контролируют с по-
мощью технических термометров или термопар, устанав-
ливаемых на глубину 5—10 см. Температуру замеряют
не менее чем в одной конструкции из каждой партии од-
нотипных и одновременно прогреваемых по одному ре-
жиму конструкций, и не менее, чем в одной на каждые
пять одновременно прогреваемых однотипных конст-
рукций. Замер температур © конструкции следует вести
нс менее чем в двух точках — в центре и около одного
’из торцов ко н стр у кции.
Силу тока и напряжение па индукторе измеряют один
раз, как в период разогрева, так и .в период изотермичес-
кого нагрева.
Фактическую прочность бетона определяют при пони-
жении в нем температуры до 2—3°С с .помощью эталон-
ного молотка НИИМосстроя. Прочность бетона про-
веряют не менее чем в одной конструкции из каждой
партии однотипных и прогреваемых по одному режиму
’конструкций, и не менее чем в одной на каждые пять од-
новременно прогреваемых конструкций.
При индукционном нагреве должны соблюдаться
все требования по технике безопасности, изложенные
в разделе «Электропрогрев бетона» главы СНиП Ш-А.
4 1-70 «Техника безопасности в строительстве». Относя-
щиеся только к индукционному нагреву правила техни-
ки безопасности предусматривают: подводку тока от
трансформаторов к индукторам изолированным прово-
дом, проложенным иа козелках или рамках на высоте
не менее 0,5 м от поверхности земли; намотку и размот-
ку провода вокруг нагреваемой конструкции только тог-
да, когда провод индуктора не подключен к клеммам ис-
точника питания; подключение индуктора к клеммам
источника питания при снятом с них напряжении.
Практика показала, что затраты труда на индукцион-
ный нагрев не выше затрат труда на электропрогрев тех
163
же -конструкций. Расчеты экономической эффективности
индукционного «метода, (подтвержденные производствен’
ным опытом ряда строек в Москве, позволили устано-
вить, что стоимость индукционного нагрева конструкций
в деревянной опалубке начиная с Л1п^6 ниже, чем
электропрогрева. Индукционный нагрев не требует рас-
хода арматурной стали, которую при электропрогреве
используют в качестве электродов, и расход се в зависи-
мости от диаметра стержневых электродов и моду-
ля поверхности конструкции составляет от 3,5 до 24 кг/м3
бетона. За счет экономии металла, коммутационных
проводов, увеличения оборачиваемости опалубки и зна-
чительно более низких, чем при электропрогреве, затра-
тах на предварительный отогрев арматуры экономия от
применения индукционного метода по сравнению с
электропрогревом стержневыми электродами составля-
ет примерно 2 руб. на 1 м3 бетона.
Опыт применения индукционного метода в Главмос-
строе подтвердил, что он является эффективным и эко-
номичным методом термообработки стыков, каркасных
конструкций, бетонируемых в металлической опалубке,
и густоармированных железобетонных конструкций.
О том, что индукционный напрев наиболее целесооб-
разен для «... стыков сборных железобетонных элемен-
тов, имеющих арматурные выпуски и 'закладные сталь-
ные части, густоармированных колонн» и других анало-
гичных железобетонных конструкций линейного типа,
указал также на симпозиуме РИЛЕМ проф. Б. А. Кры-
лов в генеральном докладе «Методы производства работ
с применением прогрева и обогрева конструкций».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Строительные нормы и правила. Часть III, разд. В. Глава 1.
Бетонные и железобетонные конструкции монолитные. Правила про-
изводства и приемки работ. СНиП IП-В. 1-70, М., Стройиздат, 1971.
2. Миронов С. А. Теория и методы зимнего бетонирования. М.,
Стройиздат, 1956.
3. Иванова О. С., Миронов С. А., Крылов Б. А. Влияние замо-
раживания бетона в разном возрасте на ег.о физико-механические
свойства после оттаивания. Сборник 1. Совершенствование методов
бетонирования монолитных конструкций для зданий и сооружений,
в том числе в зимних условиях, с. 149, Красноярск, 1967.
4. Миронов С. А., Арбеньев А. С. Влияние низких отрицательных
температур на прочность бетона. «Бетон и железобетон», 1966, № 2.
5. Миронов С. А., Крылов Б. А., Иванова О. С. Твердение бето-
на при отрицательных температурах. «Бетон и железобетон», 1966,
№ 12.
6. Миронов С. А., Иванова О. С. и др. Твердение тяжелого и
легкого бетона при бетонировании методом термоса. «Промышленное
строительство», 1974, № 10.
7. Руководство по электротермообработке бетона. НИИЖБ Гос-
строя СССР, М., Стройиздат, 1974.
8. Указания по приготовлению и применению в зимних условиях
бетонов с добавкой нитрита натрия (ВСН 42-69), НИИМосстрой
Главмосстроя, М., Мосоргстрой, 1970.
9. Вегенер Р.. В. Электропрогрев бетонных и железобетонных
конструкций. М., Стройиздат, 1953.
10. ГОСТ 10180—67. Бетон тяжелый. Методы определения проч-
ности. М., Издательство стандартов, 1967.
11. ГОСТ 18105—72. Бетоны. Контроль и оценка однородности
и прочности. М., Издательство стандартов, 1972.
12. Кашкаров К. П. Контроль прочности бетона и раствора в
изделиях и сооружениях. М., Стройиздат, 1967.
13. Физдель И. А. Дефекты бетонных, каменных и других стро-
ительных конструкции и методы их устранения. М., Госстройиздат,
1961.
14. Скрамтаев Б. Г., Лещинский М. Ю. Испытание прочности
бетона. М., Стройиздат, 1964.
15. Руководство по электропрогреву бетонных и железобетон-
ных конструкций и изделий. НИИЖБ Госстроя СССР, М., Стройнз-
дат, 1964.
16. Миронов С. А., Вегенер Р. В., Семенский К. П. Электропро-
грев бетона. М. — Л., Главная редакция строительной литературы,
1938.
17. Арбеньев А. С. Новый метод зимнего |бетонирования, «Бе-
тон и железобетон», 1966, № 1.
18. Арбеньев А. С. Зимнее бетонирование с электроразогревом
смеси. М., Стройиздат, 1970.
19. Указания по электроразогреву бетонной смеси. ВСН 81-72,
Главмосстрой, М., Мосоргстрой, 1973.
165
20. Рекомендации по применению в зимних условиях бетонныл
смесей, предварительно разогретых электрическим током. НИИЖБ
Госстроя СССР. М , Стройиздат, 1969.
21. Романовский В. И. Применение маюмаiнческон стачпстпки
в опытном деле. ЛА., Гостехиздат, 1947.
22. Зайдель А. Н. Элементарные оценки ошибок измерении. ЛА.,
«Наука», 1968.
23. Длин А. М. Математическая статистика в технике, 3-е изд.,
М., «Советская наука», 1958.
24. Булатова Е. Н., Андрющенков В. Н., Зыскин А. В. Расчет
технологических параметров горячею формования бетонных смесей,
разогретых паром. «Бетон и железобетон», 1974, № 3.
25. Строительные нормы и правила. Часть II, разд. А, глава 10.
Строительные конструкции и основания. Основные положения про-
ектирования. СНиП П-А.10-62. М., Госстройиздат, 1962.
26. Баталов В. С., Носова Т. П. Основные свойства бетонов го-
рячего формования. Сборник научных трудов. Выпуск 101. Магни-
тогорский горно-металлургический институт им. Г. И. Носова, Маг-
нитогорск, 1971.
27. Крылов Б. А., Копылов В. Д. Влияние удельного сопротив-
ления бетона на характер его прогрева электрическим током. «Бе-
тон и железобетон», 1966, № 7.
28. Лейрих В. Э., Гендин В. Я. Электропрогрев монолитного бе-
тон а -'В сборных железобетонных резервуарах. «Бетон и железобе-
тон», 1967, № 10.
29. Вегенер Р. В., Ленский С. Е. О реализации электропрогрева
бетона в заводских условиях. «Бетон и железобетон», 1969, № 11.
30. ГОСТ 6194—69. Натрий азотистокислый (нитрит натрия)
технический. М., Издательство стандартов, 1966.
31. Указания по применению и приготовлению строительных ра-
створов. СН 290-64. М., Стройиздат, 1965.
32. Временные указания по замоноличиванию, герметизации и
утеплению стыков в крупнопанельных зданиях. Госкомитет по
гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР, 1973.
33. Байер Е. Я. Московский эксперимент. «Строительство и ар-
хитектура Москвы», 1963, № 10.
34. Овсянников К. Л- Устройство стыков в крупнопанельных
зданиях. М., Стройиздат, 1964.
35. Крылов Б. А., Муха В. И., Абакумов Ю. Н. Заделка стыков
сборных железобетонных конструкций. Часть вторая. Заделка сты-
ков бетоном и раствором в зимник условиях. М., Стройиздат, 1966.
36. Миронов С. А., Лагойда А. В. Противоморозпыс добавки к
бетону. «Строительная газета» от 1/1II 1976.
37. Руководство по применению бетонов с протпвоморознымп
добавками. НИИЖБ Госстроя СССР, М., Стройиздат, 1968.
38. Миронов С. А., Лагойда А. В. Бетоны, твердеющие на моро-
зе. М., Стройиздат, 1974.
39. Временные указания на приготовление и применение в зим-
них условиях строительных растворов с добавкой нитрита натрия
(ВСН 22-65), М., Мосоргстрой, 1965.
40. Указания по приготовлению и применению в зимних усло-
виях бетонов с добавкой нитрита натрия (ВСН 42-69), М., Мосорг-
строй, 1970.
41. Ручьев А. П., Смелик В. Д. Замоноличивание стыков зимой
бетоном и раствором с противоморозными добавками. Сб. «Совре-
менная техника зимнего строительства», ЛА., МДНТП им. Дзержин-
ского, 1965.
166
42. Ахвердов И. Н. Влияние усадок, условий твердения и цик-
лических температурных воздействий на сцепление бетона с армату-
рой. «Бетон и железобетон», 1968, № 12.
43. Холмянский М. М., Кольнер В. М. Рекомендации по испыта-
ниям на сцепление арматуры 'с бетоном. Р-36-67, М., ВНИИЖелезо-
бетон, 1968.
44. Шестоперов С. В. Долговечность бетона. М., Автотражиз-
дат, 1960.
45. Гончаров Л. С. и др. Сравнение свойств бетонов с противо-
морозными добавками. «Бетон и железобетон», 1974, № 1.
46. Кларк Г. Б., Кошелев Г. Г., Берукштис Г. К. Коррозия ме-
таллов .в контакте со строительными материалами. «Промышленное
•строительство», 1933, № 6.
47. Алексеев С. Н. Коррозия и защита арматуры в бетоне. М.,
Стройиздат, 1970.
48. Розенфельд И. Л. Атмосферная коррозия металлов. М., Изд-
во АН СССР, 1960.
49. Томашсв Н. Д. Теория коррозии /И защиты металлов. М., Изд-
.во АН СССР, 1960.
50. Милявская В. О. Применение нитрита натрия для защиты
от коррозии изделий при длительном храпении. Сб. «Атмосферная
коррозия», М., Металлургиздат, 1951.
51. Бессер Я. Р. Новые методы зимнего бетонирования. Матери-
алы семинара «Совершенствование методой возведения монолитных
железобетонных конструкций», М., МДНТП им. Дзержинского, 1968.
52. Абрамов В. С. Совершенствование электропрогрева бетона.
«Реферативный сборник научно-технической информации Главмос-
строя», 1970, № 5.
53. Руководство по производству бетонных и железобетонных
работ в зимних условиях, ЦНИИОМТП, М., Госстрой изд ат, 1962.
54. Алексеев К. В. Теория и практика периферийного электро-
прогрева бетона. Куйбышев, Оргэнергострой, 1957.
55. Бабат Г. И. Индукционный напрев металлов и его промыш-
ленное применение. М., ’ГЭИ, 1946.
56. Лозинский М. Г. Поверхностная закалка и индукционный
нагрев стали. М., Машгиз, ,1949.
57. Родигин Н. М. Индукционный нагрев стальных изделий, М.,
Металлурпиздат, 1950.
58. Временные указания по индукционному прогреву железобе-
тонных конструкций (ВСН 22-68), М., Мосоргстрой, 1969.
59. Бессер Я. Р., Федулов С. Д. Производство бетонных работ
при возведении зданий на проспекте Калинина, ЦБТИ ЦНИИОМТП,
М., Стройиздат, 1970.
OTJIAiB Л ЕНИЕ
Стр.
Введение . . ............ 3
Производство бетонных работ в зимних условиях . . 5
Предварительный электроразогрев бетонной смеси горячий
термос . . . ...... 21
Безоюогревнос бетонирование 50
Электропрогрев бетона................................ 92
Индукционный нагрев монолитных железобетонных конст-
рукций . . 141
Список литературы 165
ЯКОВ РУВИМОВИЧ БЕССЕР
Методы зимнего -бетонирования
Редакция литературы по технологии строительных работ
Зав. редакцией Е. А Л а р и н а
Редактор Я- Т. Н и ж н и к
Мл. редактор В. Н. Тихомирова
Внешнее оформление художника Ю. И. С м у р ы г и н а
Технические редакторы В. М. Родионова,
Р. Т. Никишина
Корректоры О. В. Стигнеева, Л. П. Бирюкова
Сдано в набор 24/1II 1976 г. Подписано к печати 5/VII 1976 г.
Т-13307 Формат 84Х108,/:12 Бумага типографская № 2
8,82 усл.-псч. л. (уч.-изд. 9,15 л.) Тираж 7000 экз.
Изд. № A.VI-5I17 Зак. 166 Цена 47 коп.
Стройиздат
103006, Москва, Каляевская ул., д. 23а.
Подольская типография Союзполиграфпрома
при государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
г. Подольск, ул. Кирова, д. 25