2. Електропрогрівання бетону

Спосіб електророзігріву бетону в конструкціях заснований на викорис­танні теплоти, яка виділяється при проходженні через нього електричного струму. Для підведення напруги використовується електроди різної констру­кції і форми.

В залежності від розташування електродів прогрів розділяють на на­скрізний і периферійний. При наскрізному прогріві електроди розміщують по всьому перерізу, а при периферійному — по зовнішній поверхні конструкції. Для того щоб не відкладалися солі на електродах і прилеглій зоні бетону, постійну напругу використовувати забороняється.

При наскрізному прогрівання колон, балок, стін і решти конструкцій, які зводяться в дерев'яній опалубці, використовують стержневі електроди (рис. 11.1 а), які виготовляють із обрізків арматурної сталі діаметром до 6 мм з загостреним кінцем. Для установки електродів висвердлюють отвори в од­ному із щитів опалубки таким чином, щоб електроди не доторкались до ар­матури. Потім встановлюють електрод і ударом молотка фіксують його в протилежному щиту. Відстань між електродами по горизонталі і вер­тикалі приймають по розрахунку. Потім виконується їх комутація

Для периферійного підігріву використовують плаваючі електроди у ви­гляді замкнутої петлі (рис. 11.1 б) — при слабкому армуванні і коли немає контакту з арматурою, плаваючі пластинчаті (рис. 11.1 г) — під час прогрі­вання плоских конструкцій (наприклад підлоги, дорожні по­криття, ребристі плити). В якості плаваючих електродів використовують лис­тову сталь товщиною 3-5 мм, шириною 30-50 мм. Відстань між ними визна­чають розрахунком. Електроди повинні контактувати з бетоном. Між ними і бетоном не повинно бути зазору.

Нашивні електроди (рис. 11.1 в) відносяться до елементів периферійного прогріву. Вони виготовляються із круглої арматурної сталі (класу А-І), або із металічних пластин товщиною 2-3 мм. Електроди нашивають на щити опалубки до їх монтажу, а кінці загинають під кутом 90°С і виводять назовні.

Струнні електроди (рис. 11.1 д) встановлюють по довжині або висоті елементу, що прогрівається, ланками в 2,5-3 м, кінці загинають під прямим кутом, виво­дять назовні і включають в ланцюг.

В цілях усунення небезпеки місцевих перегрівів бетону і досягнення більш рівномірної його температури електроди розміщують групами: у кож­ну фазу включається не один, а група з декількох електродів. Одиночні елек­троди рекомендуються при прогріванні густо армованих конструкцій, пере­різів і вузлів, де групове розміщення важко здійснювати. Відстань між одиночними електродами повинна бути не менше 20-25 см при напругах до 65 В і 30-40 см — при вищих напругах.

Рисунок 11.1 - Електродний підігрів бетону: а — стержневі електроди; б — плаваючі рамочні; в, г — нашивні пластинчаті; д — струнні.

За допомогою електродів бетон прогрівають при знижених (до 50-100 В) або підвищених (127-380 В) напругах. У першому випад­ку використовують знижувальні трансформатори, а в другому — включають прямо в електричну мережу. Залізобетонні конструкції слід прогрівати при зниженій напрузі, що забезпечує точніше дотримання заданого режиму, а прогрівання при підвищеній напрузі допускається тільки для неармованих конструкцій.

Для конструкцій з М_П<5 електропрогрівання, як правило, застосовувати не слід. Також не слід прогрі­вати конструкції з М_П > 20 пропуском електричного струму через бетон.

Використання приросту міцності бетону в процесі його охолодження, а також електротермоса і периферійного електропрогрівання може значно ско­ротити тривалість електропрогрівання, витрати енергії і розширити область його застосування. Для прогрівання бетону застосовується одно- або трифаз­ний змінний струм нормальної частоти (50 Гц). Постійний струм не застосовується, оскільки викликає електроліз води. У міру прогрі­вання і твердіння бетону, в наслідок зменшення кількості вільної води (час­тина якої хімічно з'єднується з цементом, а також випаровується), електричний опір зростає, сила струму зменшується і в ще більшому ступені зменшується кількість тепла, що виділяється, яка залежить від квадрата сили струму. Відпо­відно знижується і температура бетону, що прогрівається. Це небажано, оскі­льки отримання бетоном необхідної міцності в найбільш короткий термін від­бувається при ізотермічному процесі для заданої температури. Для підтримки температури необхідно зберігати силу струму, що досягається регулюванням напруги за допомогою спеціальних трансформаторів.

Режим прогрівання треба призначати з урахуванням конструкції, виду і активності цементу, необхідної міцності бетону і можливості накопичення її за час охолодження.

Підйом температури бетону при прогріванні монолітних бетонних і за­лізобетонних конструкцій повинен проводитися з інтенсивністю не більше: 15°С в годину для каркасних і тонкостінних конструкцій завдовжки до 6 м; 10°С в годину для констру­кцій з М_П > 6; 8°С в годину для конструкцій з М_П від 6 до 2.

Температура бетону при прогріванні не повинна перевищувати: при по­верхневому і внутрішньому електропрогріванні 80°С; при периферійному електропрогріванні конструкцій з М_П < 6 — 40°С.

Якщо швидкість охолодження буде більша за допустиму (таблиця 11.3), то в бетонній суміші виникнуть температурні напруження, які можуть зруйнувати структуру бе­тону або утворити в ньому тріщини. Регулюють швидкість охолодження ме­тодом якісного підбору теплоізоляції опалубки.

Таблиця 11.3 - Допустима швидкість охолодження бетонних конструкцій

№ п/п	Конструкції	МП	Швидкість охолодження, °С/год
1	Бетонні та слабо армовані залізобетонні	10-15 8-6	12 5
2	Залізобетонні середньо та сильно армовані	5-3 8-15	2-3 не більше 15

Включення і виключення струму, спостереження за прогріванням, зміна напруги і вимірювання температури бетону здійснюєть­ся автоматизованими системами, що дозволяє значно зменшити кількість чер­гових робітників, а головне точно витримувати заданий режим прогрівання.

Перед бетонуванням перевіряють правильність влаштування електродів і їх комутації, якість утеплення опалубки, перевіряють надійність контактів електродів з струмопровідними проводами. При електропрогріві не­обхідно ретельно виконувати вимоги електробезпеки і охорони праці.