Технические характеристики бетононасосных установок с маслогидравлическим приводом. 4 страница

Количество и вид противоморозной добавки назначается в зависимости от:

· факторов окружающей среды;

· модуля поверхности;

· темпов строительства;

· технико-экономических показателей.

 

 

В таблице 20 приведены температурный диапазон применения противоморозных добавок и интенсивность нарастания прочности бетона с добавками.

Бетон с противоморозными добавками разрешается применять в том случае, если до приобретения критической прочности температура бетона с добавками не опускается ниже:

   ± 15°С при применении НН;

   ± 20°С при применении ХК+ХН, НК+М, НКМ, ННК+М;

   ± 25°С при применении П, ХК+НН, ННХК, ННХК+М;

Полное наименование добавок приведено в приложении 8 СНиП 3.03.01-87.

После набора критической прочности бетона с добавками при положительной температуре приобретают прочность 100% от R₂₈.

Бетоны с хлористыми солями могут применяться в изделиях и конструкциях, армированных нерасчетной арматурой с защитным слоем не менее 5см.

Если интенсивность набора прочности не соответствует требованиям ППР, рекомендуется повысить расчетную (среднюю) температуру твердения за счет утепления конструкции.

В таблице 21 приводится рекомендуемое количество противоморозных добавок от массы цемента.

 

Таблица 20

Нарастание прочности бетона с противоморозными

добавками на портландцементах.

Добавка	t б. твердения, °С	Прочность, при твердении, % от R28
		Возраст, сут.
		7	14	28	90
Хлористый натрий	-5	35	65	80	100
Хлористый натрий с хлористым кальцием	-10	25	35	45	70
	-15	15	25	35	50
Нитрит натрия	-5	30	50	70	90
	-10	20	35	55	70
	-15	10	25	35	50
Поташ	-5	50	60	75	100
	-10	30	50	70	90
	-15	25	40	60	80
	-20	20	30	50	75
	-25	15	25	40	65
СПП	-5	40	50	70	95
	-10	30	40	65	90
	-15	20	30	60	80
	-20	15	20	30	50
ННХКМ	-5	50	-	85	100
	-10	30	-	60	90
	-15	25	-	55	80
	-20	20	-	45	70
	-25	12	-	30	45
Аммиачная вода	-1	-	25	55	100
	-20	-	20	45	90
	-25	-	15	30	70

  

                                                                                                                                    Таблица 21

Рекомендуемое количество противоморозных добавок.

tн. в	Количество безводных солей в % от массы цемента					Концентрация NH4OH (аммиачная вода), %
	NaCl +CaCl2	NaNO2	Ca(NO3)2+НКМ	K2CO3+СДБ	ННХК+М
-5 -10 -15 -20 -25 -30	3+0 3,5+1,5 3+4,5 - - -	5 7 10 - - -	2,5+2,5 4,5+4,5 9+3 11,25+3,7 - -	5 7 10 12 15 -	4 8 10 12 15 15	- 8 - 12 - 15

   Бетоны с противоморозными добавками требуют меньшего расхода воды на единицу объема, чем обычные бетоны.

Недостаточное количество добавок может привести к преждевременному замерзанию, а избыточное – к снижению темпа набора прочности и неоправданному увеличению его стоимости.

В таблице 22 приведены ориентировочные данные по продолжительности выдерживания бетона до набора им критической прочности. При этом количество противоморозных добавок следует назначать согласно данным таблицы 23 с учетом расчетной температуры твердения бетона.

Производство бетонных работ с противоморозными добавками требует соблюдение следующих правил:

1. после окончания бетонирования поверхность конструкции, не защищенную опалубкой, необходимо укрыть слоем гидроизоляционного материала и утеплить изоляционным материалом (минераловатными плитами, пенопластом, спилом, шлаком и др.);

2. термическое сопротивление опалубки и утеплителя должно обеспечивать в бетоне температуру не ниже расчетной до набора прочности не менее критической;

                     

Таблица 22

Продолжительность выдерживания бетона с противоморозными добавками

до набора критической прочности.

Добавка	t б. средняя, °С	Время выдерживания, сут.
		Марка бетона
		200	300	400
НН	-5 -10 -15	7 12 19	6 3 14	4  7 11
ХК + ХН	-5 -10 -15 -20	6 9 19 58	5 7 14 45	4  5 10 28
ННХК ННХК +М ХК+НН	-5 -10 -15 -20 -25	5  9 11 14 40	4 7 9 11 28	3 5 7 9 20
НКМ НК+М ННК+М	-5 -10 -15 -20	7 12 19 28	6 9 14 19	5 7 10 14
П	-5 -10 -15 -20 -25	3 7 9 11 14	2 5 7 9 10	1 4 5 6 7

 

                                                                                                                                 Таблица 23

Рекомендуемое количество противоморозных добавок в зависимости

от расчетной температуры твердения бетона.

t б , расчёт- ная°С		Количество безводных добавок, % от массы цемента
от	До	НН	ХК+ХМ	НКМ НК+М	ННК+М НК+М	ННХК ХК+НН*	ННХК+М	П
0	-5	4-6	0+3-2+3	3-5	3+1-4+1,5	3-5	2+1-4+1	5-6
-6	-10	6-8	3,5+3,5-2,5+4	6-9	5+1,5-7+2,5	6-9	4,5+1,5-7+2,5	6-8
-11	-15	8-10	4,5+3-5+3,5	7-10	6+2-8+3	7-10	6+2-8+3	8-10
-16	-20	-	6+2,5-7+3	9-12	7+3-9+4	8-12	7+2-9+4	10-12
-21	-25	-	-	-	-	10-14	8+3-10+4	12-15

 

3. толщина утеплителя задается из расчета равномерности температурных полей по сечению конструкций в зависимости от различных толщин, углов, выступов и других частей.

     Снятие теплоизоляционного укрытия, распалубливание и загружение конструкций должно производиться с соблюдением следующих требований:

· распалубливание несущих железобетонных конструкций следует производить после достижения бетоном прочности, полученной испытанием контрольных образцов;

· конструкции, подвергаемые попеременному оттаиванию и замораживанию, следует распалубливать после достижения 70% прочности от проектной;

· если разность температур поверхностного слоя бетона и наружного воздуха превышает 20°С для конструкции с М_п до 5 и 30°С с М_п>5, распалубленные конструкции должны укрываться на время, необходимое для выравнивания температур.

 

7.8 Электоротермообработка бетона.

 

7.8.1 Общие сведения.

Электротермообработка бетона основана на преобразовании электрической энергии в тепловую непосредственно внутри бетона путем пропускания через него электрического тока с помощью электродов (электродный прогрев) или различного рода электронагревательных устройствах (Тэнах, сетчатых, коаксиальных, инфракрасных и других нагревателях), тепло от которых подводится к бетону конвективно, контактно или радиоционно (электропрогрев).

Количества тепла, выделяемого в бетоне при прохождении через него тока, определяют по формуле Джоуля-Ленца:

Q = 3,61·J²·R = 3,61·U·J = 3,61· (U²/R) Дж,

где J – величина тока, А;

    R – омическое сопротивление участка бетона, Ом;

     U – напряжение, В;

Для перевода электрической мощности Р в тепловую применяют электрический эквивалент тепла, составляющий 3628,8 Дж/кВт: Р = Q/3628,8кВт

Электротермообработка бетона при возведении монолитных конструкций в зимних условиях применяется для предотвращения замораживания бетона и ускорения его твердения при любой температуре наружного воздуха до приобретения прочности, требующейся по проекту производства работ.

Наиболее эффективный – электродный прогрев с ограничением для густоармированных конструкций из-за трудности обеспечения равномерного температурного поля.

Электродный прогрев армированных конструкций должен производиться при напряжении не свыше 127В.

Электродный прогрев неармированных конструкций, а также обогрев внешними электрообогревателями и греющей опалубкой может производиться при напряжении 220-380В, в соответствии с ППР. Предварительный электроразогрев бетонной смеси выполняется при напряжении 220-380В.

Электотермообработка бетона наиболее эффективна до приобретения бетоном прочности 50-60% R₂₈. При дальнейшей тепловой обработке интенсивность твердения замедляется, расход электроэнергии соответственно возрастает. При необходимости получения прочности бетона сразу после прогрева до 70% R₂₈ рекомендуется, как правило, применять составы с минимально возможным В/Ц, вводить в бетон добавки – ускорители твердения. Для получения сразу после прогрева 80-100% R₂₈ следует повышать фактическую марку бетона.

 

Режимы электротермообработки марку бетона.

 

а) Разогрев и изометрический прогрев (Рис.53,а), при котором требуемая прочность бетона должна быть достигнута к моменту окончания изотермического прогрева, а прирост прочности за время остывания не учитывается; этот режим рекомендуется применять для конструкций с модулем поверхности 10 и выше;

б)  Разогрев и изометрический прогрев и остывание (Рис.53,б), при котором необходимая прочность бетона обеспечивается к концу его остывания, применяется для конструкции с модулем поверхности в пределах 6 – 15;

в) Разогрев и остывание (Рис.53,в) – заданная прочность обеспечивается к концу остывания; применяется для конструкций с модулем поверхности до 8;

г) Ступенчатый подъем температуры (Рис.53,г), при котором сначала производится прогрев 40 – 50⁰ С, выдерживание при этой температуре в течение 1 – 3 ч, а затем быстрый подъем до максимально допустимой для данной конструкции температуры изотермического прогрева;

д) Саморегулирующий режим (только при электродном прогреве), который осуществляется при постоянном напряжений на электродах; изменение температуры в конструкции при этом обратно пропорциональному характеру изменения удельного электрического сопротивления бетона в процессе его твердения; температура бетона вначале возрастает, затем плавно снижается.

 

Рис.53 Температурные режимы электротермообработки бетонов.

 

Температурные режимы электротермообработки бетона характеризуется следующими параметрами:

- продолжительностью предварительного выдерживания бетона;

- скоростью подъема температуры;

- температурой изотермического прогрева;

- продолжительностью изотермического прогрева

- скоростью остывания

 

До начала подключения электрического тока бетон целесообразно выдерживать в течение 2-4часов. Разогрев бетона в конструкции во всех случаях должен  начинаться при его температуре не ниже +2°С.

Скорость подъёма температуры не должна превышать:

· в конструкциях с модулем поверхности от 2 до 6 - 8°С в час;

· в конструкциях о модулем поверхности более 6 - 10°С в час;

· в каркасных и тонкостенных конструкциях небольшой про­тяженности (до 6 м), а также в конструкциях, возводимых в сколь­зящей опалубке, - 15°С в час.

Изотермический прогрев должен производиться по возмож­ности при максимально допустимой температуре, но не свыше значений, приведенных в таблице 24.

                                                                                                                                        Таблица 24

Наивысшие допустимые температуры бетона при электропрогреве

 

 

Цемент	Наивысшие температуры (°С) для конструкций с модулем поверхности
	до 10	свыше 10
Шлакопортландцемент и пуццо-лановый портландцемент Портландцемент Быстротвердеющий портланд­цемент	90 80 75	80 70 70

Примечания: 1. При периферийном электропрогреве конструкций с мо­дулем поверхности менее 6 наивысшая температура не должна превы­шать 40°С (в наружных слоях).

2. Максимальная температура прогрева монолитных каркасных и рам­ных конструкций с жесткой заделкой узловых сопряжений не должна превышать 40°С во избежание возникновения больших температурных напряжений.

 

Продолжительность изотермического прогрева (т_и) в зависи­мости от требуемой после прогрева прочности и вида цемента ориентировочно может назначаться по графикам. Окончательный режим прогрева для конкретного состава бетон­ной смеси устанавливается строительной лабораторией по ре­зультатам опытных прогревов.

Выдерживание температуры бетона в соответствии с заданным режимом электротермообработки, должно осуществляться следующими способами:

· изменением величины напряжения, подводимого к элек­тродам или электронагревательным устройствам;

· отключением электродов или электронагревателей от сети по окончании подъёма температуры;

· периодическим включением и отключением напряжения на электродах и электронагревателях, в том числе в режиме им­пульсного прогрева бетона путем чередования коротких импуль­сов тока с паузами.

Во всех случаях температура бетона является основным па­раметром, по которому регулируется подача электроэнергии и заданный режим. При этом максимально допустимые значения скорости подъёма температуры не должны быть превышены на наиболее нагретых участках, а продолжительность изотермиче­ского прогрева необходимо определять по температуре наименее нагретых участков.

Расчет электротермообработки бетона заключается в опре­делении (теплотехническом расчете) требуемой мощности на на­грев бетона, опалубки и на восполнение теплопотерь в окружаю­щую среду, с учётом тепловыделения цемента, и в последующем определении электрических параметров (напряжения, силы тока, типа и размещения электродов), которые обеспечивают выделе­ние тепла соответственно величине требуемой мощности.

Требуемая удельная мощность Р _п, необходимая по тепло­техническому расчету для нагревания 1 м³бетона до заданной температуры, и мощность Р _идля изотермического прогрева могут быть приняты по табл. 25 и 26 (применительно к бетону с объ­ёмной массой 2400-2500 кг/м³) или подсчитаны по формулам

 

 

 

 

 

 

где Р₁, Р₂, Р₃ - соответственно мощности для нагревания бето­на, опалубки, восполнения потерь в окружающую среду;

Р₄ = 0,8 кВт/м³ - среднее значение мощности, эквивалентное

экзотермическому теплу;

Р -скорость подъёма температуры бетона, град./ч;

С_о -удельная теплоёмкость материала опалубки, ккал/град. * кг;

t_и -температура изотермического выдерживания бетона или максимальная температура прогрева при отсутствии изотермического выдерживания, град.

 

Таблица 25

Удельная мощность, необходимая в период подъёма температуры бетона

Температура воздуха, оС	Скорость подъёма температу­ры бетона, град/ч	Удельная мощность, кВт/м3, при модуле поверхности
		6			10			15			20
		Температура изотермического прогрева, °С
		40	60	80	40	60	80	40	60	80	40	60	80
-10	5 10 15	3,5 7,4 11	3,7 7,5 11,2	3,8 7,6 11,4	4 8 12	4,3 8,3 12,2	4,6 8,6 12,5	4,7 8,9 13,0	5,1 9,3 13,5	5,6 9,7 13,9	5,4 9,7 11,2	5.9 9,8 14,7	6,5 10,9 15,3
-20	5 10 15	3,7 7,4 11,2	3,8 7,6 11,4	4 7,8 11,7	4,3 8,3 12,2	4,6 8,6 12,5	4,9 8,7 12,8	5,1 9,3 13,5	5,5 9,7 13,9	6 10,1 14,3	5,9 10,3 14,7	6,5 10,9 15,3	7,1 11,5 15,9
-30	5 10 15	3,8 7,6 11,4	4 7,8 11,6	4,2 7,9 11,7	4,6 8,6 12,5	4,9 8,8 12,8	5,07 9,1 13,1	5,5 9,7 13,9	6 10,1 14,3	6,4 10,6 14,7	6,5 10,9 15,3	7 11,1 15,8	7,6.12 16,4

 

 

Требуемая мощность Р₁ для подъёма температуры бетона с плотностью, не равной 2400 кг/м3, определяется по формуле

 

 

 

где P_n – значение мощности по табл.25, кВт/м³

  С₁ – удельная теплоемкость легкого бетона, ккал/кг·град

   γ₁ – объемная масса легкого бетона, кг/м³

 

Величины требуемой мощности могут приниматься по таблице 26.

 

Удельный расход электроэнергии для прогрева бетона определяется по формулам                                    

                                    ;                    ,

 

где Т_n и Т_u – соответственно продолжительность подъема температуры и изотермического                 прогрева, r.

                                                                                                                                        Таблица 26

Удельная мощность, необходимая в период изотермического прогрева бетона

Темпе­ратура воздуха, °С	Удельная мощность, кВт/м3, при модуле поверхности
	6			10				15				20
	Температура прогрева, оС
	40	60	80	40	60	80	40		60	80	40		60	80
-10	0,8	1,1	1,4	1,4	1,9	2,4	2,0		2,3	3,6	2,8		3,7	4,8
-20	1,0	1,3	1,6	1,7	2,1	2,7	2,4		3,2	4,0	3,2		4,3	5,3
-30	1.1	1,4	1,8	2,0	2,4	2,9	2,8		3,6	4,4	3,7		4,8	5,9

 

Примечания:

1. Таблица составлена для скорости ветра V = 0 м/с.

2. Данные таблицы приведены для деревянной опалубки толщиной 40 мм и укрытия неопалубленной поверхности с аналогичным коэффи­циентом теплопередачи.

3. Для опалубки из досок толщиной 25 мм и укрытия неопалублен­ной поверхности с аналогичным коэффициентом теплопередачи значе­ния удельной мощности будут превышать величины, указанные в таб­лице:

при скорости подъёма температуры 5° в час примерно в 1,2 раза;

при скорости подъёма температуры 10° в час примерно в 1,15 раза;

при скорости подъёма температуры 15° в час примерно в 1,08 раза.

 

 

Электродный прогрев

Для подведения напряжения используют электроды различ­ной конструкции и схем расположения, между которыми протека­ет ток. В зависимости от расположения электродов и места про­хождения тока прогрев подразделяют на сквозной и периферий­ный. При сквозном прогреве ток протекает через массу бетона и тепловая энергия выделяется в теле конструкции. В случае пе­риферийного прогрева ток протекает через бетон между электро­дами, установленными по наружной поверхности конструкции. Бетон прогревается теплопередачей тепловой энергии от пери­ферии внутрь конструкции.

Способ сквозного прогрева применяют для ускорения твер­дения бетонных и малоармированных железобетонных конструк­ций, так как арматура, являясь хорошим проводником, значи­тельно искажает линии тока, создавая неравномерность темпе­ратурных полей. Периферийный способ прогрева применяют для прогрева конструкций с одной стороны при толщине их до 20 см и с двух сторон при толщине более 20 см.

Интенсивность и количество выделяемой тепловой энергии в бетоне при прохождении тока зависит от электрической мощ­ности, напряжения и электрического сопротивления бетона. Ве­личина удельного электрического сопротивления бетона опреде­ляется главным образом количеством воды в единице объёма, концентрацией в ней электролитов и температурой. Удельное электрическое сопротивление изменяется в процессе электро­прогрева бетона: в течение первых 2-5 ч оно снижается до минимальной величины ρ_мин которая составляет 0,5-0,85 от на­чальной величины в момент подачи напряжения на электроды ρ_нач.., затем ρначинает возрастать.

На рисунке 54 приведены основные типы электродов и схемы размещения электродов.

Рис. 54 Схемы размещения электродов.

Величины ρ_нач и ρ_мин колеблются в пределах соответственно от 400 до 2500 Ом * см и от то 200 до 1800 Ом * см. Увеличение содержания воды в бетоне вызывает существенное снижение ρ.Чем меньше испарения влаги в процессе электропрогрева, тем ниже ρ_мин и тем медленнее растет удельное электрическое сопротивления бетона после достижения минимального значения.

Величины ρ_нач и ρ_мин уменьшаются с увеличением расхода цемента. На величины ρ существенно влияет содержание в цементе водорастворимых щелочей, в связи с чем удельное сопротивление бетона одного состава на портландцементах разных заводов может различаться в 5 и более раз.

Повышение температуры снижает величину ρ_нач, однако через несколько часов после начала электропрогрева это снижение может оказаться менее значительным, чем увеличение р, вследствие процессов, происходящих за счет соответствующего ускорения твердения бетона, а также в результате испарения влаги.

Остывание свежеуложенного бетона вызывает повышение удельного сопротивления, а замерзание - настолько сильное по­вышение р, что бетон при обычно используемых величинах на­пряжения на электродах практически перестает проводить элек­трический ток.

При расчете электродного прогрева бетона и предваритель­ного электроразогрева бетонной смеси в качестве расчётного па­раметра ρ_расч следует принимать полусумму величин начального и минимального удельного электрического сопротивления.

 

При предварительных расчётах, если ρ_нач. известно, можно принимать для бетона ρ_расч = 0,85 ρ_нач Определение удельного электрического сопротивления бетона каждого конкретного состава производится экспериментальным путем в лабораторных условиях.

При выборе типа электродов необходимо руководствоваться следующими правилами:

• электроды должны быть расположены, по возможности, на наружной поверхности прогреваемой конструкции, чтобы они не оставались в бетоне после прогрева; в случае применения внут­ренних электродов расход стали должен быть минимальным;
• установку и подключение электродов (без подачи напря­жения) предпочтительнее осуществлять до начала бетонирова­ния, что упрощает и ускоряет производство работ.

Схемы размещения электродов и графики для расчета элек­тропрогрева приведены на рисунках 54...56

 Графики позволяют:

• по заданному напряжению на электродах U, расстоянию между разноименными электродами b и известному удельному электрическому сопротивлению р найти величину электрической мощности;
• по заданным величинам электрической мощности Р и на­пряжения U, по известному удельному сопротивлению р - найти необходимое расстояние между разноименными электродами b;
• по заданным величинам электрической мощности Р и рас­стоянию между разнесенными электродами b, по известному удельному сопротивлению р найти требуемое напряжение U.

Для сквозного прогрева полосовыми электродами искомые величины определяются с учетом известной ширины полосовых электродов а и толщины прогреваемой конструкции В; в случае прогрева стержневыми электродами - рас­стояния между одноименными электродами h или ширины сече­ния тонкой конструкции H; при прогреве струнными электродами - диаметра струны d и диаметра арматурных стерж­ней d₁.