5.8.8. Применение предварительно разогретых электрическим током бетонных смесей.
Сущность этого способа заключается в кратковременном (в течении 10 - 15 мин) разогреве бетонных смесей электрическим током перед укладкой, уплотнении ее в горячем состоянии и последующем выдерживании без обогрева или в отдельных случаях с дополнительным обогревом любым способом до приобретения требуемой прочности. Дополнительный обогрев используется при возведении конструкций при сильных морозах или с повышенным модулем поверхности (когда наиболее интенсивно осуществляется теплообмен бетона с окружающей средой).
Применение предварительного разогрева электрическим током бетонных смесей способствует ускорению реакций гидратации цемента и выделения тепла экзотермии. Уплотнение бетонной смеси в горячем состоянии исключает остаточное тепловое расширение бетона, которое обычно имеет место при других способах тепловой обработки, способствует некоторому обжатию бетона при остывании вследствие образования определенной степени разряжения внутри замкнутых пор и капилляров (вследствие сжатия паровоздушной смеси при охлаждении), обеспечивая тем самым повышение качества бетона (увеличение прочности, плотности, водо и газонепроницаемости и т.п.).
Применение предварительного разогрева электрическим током бетонных смесей дает возможность отказаться от подогрева до высоких температур заполнителей и воды на бетонных заводах и ограничиться только оттаиванием заполнителей; увеличить длительность транспортирования бетонной смеси на морозе, не опасаясь ее остывания и даже замораживания части смеси; обеспечить высокую начальную температуру бетона в конструкции (60 - 80°С); выдерживать бетон по способу "термоса" в конструкциях с модулем поверхности до 12м -1 и, следовательно, отказаться от прогрева бетона в таких конструкциях. И что особенно важно, сократить длительность термообработки бетона на 3-5 часов за счет практически исключения периода разогрева.
В конструкциях, забетонированных предварительно разогретой бетонной смесью, формируется благоприятное термонапряженное состояние, благодаря тому, что температура в поверхностных слоях ниже, по сравнению с внутренними и бетон в них твердеет медленнее.
Технологические параметры разогрева бетонной смеси. Температура разогрева бетонной смеси определяется типом применяемого цемента и не должна превышать: для бетонов на портландцементах 80°С, на шлакопортландцементах 90°С.
Продолжительность разогрева бетонной смеси зависит от ряда факторов (имеющихся электрических мощностей, электрофизических характеристик бетонной смеси, расстояния между электродами), но в любом случае не должна превышать 10-15 мин. Выбор такой продолжительности разогрева неслучаен. Он произведен на основе результатов многочисленных исследований. Дело в том, что с повышением температуры и длительности разогрева смеси интенсивно возрастает жесткость смеси (и, соответственно, уменьшается ее подвижность). Так, например, при разогреве смеси в течении 25 мин до температуры 90°С смесь превращается в рассыпчатую землеподобную массу, не обладающую вязкостью, из которой нельзя получить монолитный бетон.
Повышение скорости разогрева требует увеличения трансформаторных мощностей, что не всегда возможно на строительной площадке. Таким образом, с точки зрения потребляемой мощности на нагрев бетона продолжительность разогрева целесообразно по возможности увеличивать. Но такой подход был бы односторонним, и здесь следует учитывать также роль других факторов, в частности сроки потери подвижности горячей смеси. Как уже отмечалось, чем дольше пребывают смеси при повышенных температурах, тем хуже их пластические свойства, причем с ростом температуры этот процесс протекает интенсивнее. Следовательно, необходимо избегать продолжительного разогрева смеси. Наконец, в зимнее время приходится считаться и с теплопотерями, которые по мере увеличения времени разогрева будут пропорционально возрастать.
Электрические параметры разогрева бетонной смеси. Электроразогрев бетонной смеси осуществляется от сети с напряжением 220 - 380В в бункерах различной емкости. Емкость бункера рассчитывается в зависимости от потока бетона, имеющихся электрических мощностей, кранового оборудования, используемых транспортных средств.
Для равномерного распределения бетонной смеси между электродами при загрузке бункера и лучшей выгрузки разогретой смеси на бункер устанавливают вибратор.
В настоящее время, как правило, используют для разогрева поворотную бадью-туфельку с установленными в ней пластинчатыми электродами, изолированными от корпуса бадьи.
Электроразогрев смеси можно осуществлять от имеющегося на стройке трансформатора. Однако для удобства и лучшей организации работ целесообразно установить отдельный трансформатор с напряжением на низкой стороне 220 или 380 В. Мощность трансформатора выбирается в зависимости от объема одновременно разогреваемой смеси и скорости подъема температуры.
Требуемая для разогрева бетонной смеси электрическая мощность зависит в первую очередь от объема смеси и скорости разогрева. Ориентировочно (для предварительных расчетов) для электроразогрева 1м3 бетонной смеси на 60°С (с 10 до 70) необходимы следующие мощности:
- для разогрева в течение 30 мин - 108 кВт
- для разогрева в течение 20 мин - 162 кВт
- для разогрева в течение 15 мин - 216 кВт
- для разогрева в течение 10 мин - 324 кВт
Для точного определения потребной для разогрева смеси мощности; следует пользоваться формулой:
V б.см · С б.см · γ б.см · (tк - tн ) · 60 · α
Р = ----------------------------------------------- кВт/м3 , где:
36000 · Тр
С б.см - удельная теплоемкость бетонной смеси, кДж/кг°С;
γ б.см - объемная масса бетонной смеси, кг/м3;
tK- конечная температура разогрева бетонной смеси, град.;
tH - начальная температура бетонной смеси, град.;
Тр - продолжительность разогрева бетонной смеси в бункере, мин;
α - коэффициент, учитывающий потери тепла в период разогрева, который может быть
принят равным 1-1,4;
V б.см - объем разогреваемой бетонной смеси, м3.
Удобнее пользоваться при расчётах величиной удельной электрической мощности (на разогрев 1м3 бетонной смеси), которая определяется по формуле:
С б.см · γ б.см · (tк - tн ) · α · 60
Р = -------------------------------------- кВт/м3
36000 · Тр
Емкости для электроразогрева бетонной смеси должны размещаться на спланированной горизонтальной площадке размером не менее 6,5 х 6м с ограждением высотой 1,5-1,7м, сделанным из металлической сетки, на деревянных настилах, покрытых электроизоляционным материалом. Помимо емкостей для разогрева на площадке находятся заземляющее устройство и пульт управления (рис. 5.40).
Рис.5.40 Принципиальная схема площадки для разогрева бетонной смеси.
1 - бункер разогрева; 2 - деревянный настил; 3 - пульт управления; 4 - ограждение;
5 - контур заземления; 6 - светильник; 7 - концевые выключатели (блокировка);
8 - вибратор площадочный; 9 - заземляющий кабель; 10 - токопроводящий кабель; 11