материалы ТВЗ папка ДИПЛОМ-2014 / зим бед / УП Зимнее-бетонирование-2011
.pdf3. Технология бетонирования с применением противоморозных добавок
Синтетическая поверхностно-активная добавка относится к числу горючих продуктов, имеет температуру вспышки паров 140 °С, воспламенения – 167 °С, самовоспламенения – 305 °С. Горящие продукты рекомендуется тушить химической или воз- душно-механической пеной, а небольшие очаги горения – пенными огнетушителями.
Добавки П, ХК, ХН, ННК, ННХК, СДБ, ПАЩ-1, СНВ, ПГЭН являются неопасными в пожарном отношении. Однако
вскладских помещениях запрещается курить и применять открытый огонь. Необходимо остерегаться попадания добавок
впищу и на кожу (особенно НН, ННК и ННХК).
Впомещениях, где рабочие заняты приготовлением растворов, добавок НН, ННК, ННХК, СПД, ПАЩ-1, П, НК и НКМ, должна быть устроена приточно-вытяжная вентиляция, которая
обеспечивала бы 10–15-кратный воздухообмен. Не реже одного раза в месяц следует производить анализ воздушной среды на предмет содержания в воздухе токсичных соединений, опасных для здоровья людей.
К работе с добавками допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и имеющие допуск на право производства работ.
Рабочие, занятые приготовлением растворов добавок, должны обеспечиваться соответствующей спецодеждой (водоотталкивающими комбинезонами, очками, перчатками, утепленными сапогами), а работающие с НН, П, ПГЭН – респираторами. При работе с СПД необходимо иметь противогазы марки А.
Для рабочих, имеющих дело с НН, ННК и ННХК, необходимо правильно оборудовать бытовые помещения (см.
СНиП 2.09.04–87*).
Из всех противоморозных добавок самой опасной является нитрит натрия. Он ядовит, для предотвращения случаев отравления необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
151
Технология бетонных работ в зимних условиях
а) склады размещать в отдельно стоящих помещениях, вход в эти помещения посторонним лицам должен быть запрещен;
б) емкости с водным раствором НН должны иметь надпись «Яд»;
в) раствор должен приготавливаться только в заводских условиях;
г) процесс приготовления раствора необходимо максимально механизировать;
д) выдавать раствор по трубопроводам в закрытые емкости; е) обслуживать установки по приготовлению раствора
должны лица, имеющие специальный допуск; ж) категорически запрещается сливать раствор в водоемы
и канализацию.
Соединение водного раствора НН с кислотами, а также с солями, имеющими кислую реакцию, может привести к образованию газообразных продуктов, в том числе отравляющих газов. Предельно допустимая концентрация их должна быть не более 5 мг/м3. Опасные газы появляются, если нарушается технология получения водных растворов добавок.
Необходимо осторожно относиться также к добавкам ННК, ННХК. При этом следует помнить, что ННХК вызывает катар дыхательных путей и воспаление слизистой оболочки носа.
Синтетическая поверхностно-активная добавка является умеренно опасным веществом и по степени воздействия на организм человека относится к 3-му классу. Предельно допустимая концентрация паров должна быть не более 10 мг/м3.
Адипинат натрия (ПАЩ-1) (натриевая соль адипиновой кислоты) относится к умеренно токсичным веществам, опасен при контакте с кожей. Предельно допустимая концентрация в воздухе производственных помещений не должна превышать: циклогексана – 80 мг/м3; циклогексаона – 10 мг/м3 и циклогексанола – 10 мг/м3.
152
3. Технология бетонирования с применением противоморозных добавок
Калий углекислый технический К2СО3 (поташ) является солью с сильно выраженными щелочными свойствами, опасен при попадании раствора в глаза и на кожу.
Нитрит кальция, нитрат кальция с мочевиной, нитритнитрата кальция, нитрит-нитрат хлорида кальция вызывают раздражение кожного покрова, особенно при наличии царапин, ран и т. п.
Хлорид кальция, хлорид натрия, мочевина, смола нейтрализованная воздухововлекающая, сульфитно-дрожжевая бражка, жидкое стекло, тетраборат натрия, кремнийорганическая жидкость не обладают токсичными свойствами.
Бетонные смеси с добавками обладают повышенной электропроводностью, поэтому нужно обращать особое внимание на качество электропроводки и исправность электроинструментов.
153
4.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ
СПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДОВ
ИСКУССТВЕННОГО ПРОГРЕВА
4.1. Общие положения
Сущность методов искусственного прогрева заключается в подъеме температуры уложенного бетона до максимально допустимой и поддержании ее в течение времени, за которое бетон набирает критическую или заданную прочность. Искусственный прогрев объединяет группу методов, основанных на использовании тепла, получаемого от превращения электрической энергии в тепловую. Подъем температуры можно произвести при пропускании электрического тока через бетон или при помощи нагревательных устройств, от которых тепло подводится к бетону радиационно, кондуктивно или конвективно. Разнообразие методов искусственного прогрева позволяет в каждом конкретном случае (в зависимости от Мп, конфигурации, характера армирования, назначения конструкции и т. д.) выбирать наиболее эффективный. Методы искусственного прогрева бетонных и железобетонных конструкций (табл. 68) можно классифицировать следующим образом: 1) электродный прогрев; 2) обогрев различными электронагревательными устройствами; 3) нагрев в электромагнитном поле; 4) конвективный метод нагрева бетона; 5) электроразогрев бетоннойсмеси перед укладкой.
Искусственный прогрев обеспечивает получение бетонов с заданными физико-механическими свойствами, существенно не отличающимися от свойств бетонов, твердеющих в нормальных условиях. Одновременно он требует от инженернотехнических работников знаний электрофизических и теплофизических процессов, протекающих в бетоне, и высокой культуры обслуживания.
Только в этом случае искусственный прогрев может быть эффективен и экономичен по сравнению с другими методами.
154
4. Технология бетонных работ методами искусственного прогрева
|
|
|
Таблица 68 |
|
Методы искусственного прогрева |
||
|
и рациональная область их применения |
||
|
|
|
|
|
|
Ориентировоч- |
|
|
Краткая характеристи- |
ныйрасход |
|
Метод |
ка и область примене- |
электроэнергии, |
Примечания |
|
ния |
пара, воды, |
|
|
|
(кВтч)/м3 |
|
1. Электро- |
Используется тепло, |
80–120 |
Режимы прогрева |
прогрев элек- |
выделяющееся в све- |
|
мягкие. |
тродный: |
жеуложенном бетоне |
|
Скорость подъема |
а) сквозной |
при пропуске через |
|
температуры не бо- |
|
него переменного |
|
лее 20 °С/ч. В каче- |
|
электрического тока. |
|
стве электродов |
|
Применение наиболее |
|
применяются |
|
эффективно для лен- |
|
стержни и струны |
|
точных фундаментов, |
|
диаметром не менее |
|
колонн, стен и пере- |
|
6 мм, полосовая |
|
городок толщиной |
|
сталь шириной не |
|
до 50 см |
|
менее 15 мм |
б) перифе- |
Применяется для про- |
80–120 |
Температуравпери- |
рийный |
грева периферийных |
|
ферийныхслояхмас- |
|
зон бетона массивных |
|
сивныхконструкций |
|
и средней массивности |
|
должнаподдержи- |
|
изделий и конструк- |
|
ватьсянауровнетем- |
|
ций, одно- и двусто- |
|
пературывядресе- |
|
роннего прогрева тон- |
|
ченияилина5–10 °С |
|
костенных конструк- |
|
ниже. Скорость |
|
ций (бетонные подго- |
|
подъема температу- |
|
товки и полы, плоские |
|
ры – невыше |
|
перекрытия, стены и |
|
10 °С/ч. Вкачестве |
|
перегородки, ленточ- |
|
электродов приме- |
|
ные фундаменты |
|
няютсястержни, по- |
|
и т. д.) |
|
лосы, лентыит. д. |
в) с исполь- |
Прогрев изделий и |
80–120 |
Режимыпрогрева |
зованием в |
конструкций, армиро- |
|
мягкие, скорость |
качестве |
ванных отдельными, |
|
подъема температу- |
электродов |
не связанными между |
|
ры невыше 10 оС/ч |
арматуры |
собой стержнями, пло- |
|
|
|
скими каркасами и пр. |
|
|
155
Технология бетонных работ в зимних условиях
Продолжение табл. 68
|
|
Ориентировоч- |
|
|
Краткая характеристи- |
ныйрасход |
|
Метод |
ка и область примене- |
электроэнер- |
Примечания |
|
ния |
гии, пара, воды, |
|
|
|
(кВтч)/м3 |
|
2. Индукци- |
Используется тепло, |
120–150 |
Режимы прогрева |
онный нагрев |
выделяемое в арматуре |
|
мягкие, скорость |
бетона |
или стальной опалуб- |
|
подъема температу- |
|
ке, находящихся |
|
ры – не выше |
|
в электромагнитном |
|
20 °С/ч. Нагрев бе- |
|
поле катушки- |
|
тона происходит от |
|
индуктора, по которой |
|
арматуры и опа- |
|
протекает переменный |
|
лубки, находящей- |
|
электрический ток. |
|
ся в электромаг- |
|
Применяется при |
|
нитном поле. |
|
прогреве колонн, ри- |
|
Температура на кон- |
|
гелей, балок, прого- |
|
такте арматуры или |
|
нов, свай, перемычек, |
|
формы с бетоном не |
|
замоноличивании |
|
должна превышать |
|
стыковых каркасных |
|
80 °С |
|
конструкций и т. д. |
|
|
|
|
|
|
3. Электро- |
Используется способ- |
120–200 |
Температура обог- |
обогрев: |
ность инфракрасных |
|
реваемой поверхно- |
а) с помощью |
лучей поглощаться |
|
сти не должна пре- |
высокотем- |
телом и трансформи- |
|
вышать 80–90 °С. |
пературных |
роваться в тепловую |
|
В качестве нагрева- |
нагревателей |
энергию, что повы- |
|
телей используются |
инфракрасно- |
шает теплосодержа- |
|
лампы, трубчатые, |
го излучения |
ние этого тела. При- |
|
спиральные и прово- |
|
меняется при возве- |
|
лочные нагреватели |
|
дении монолитных |
|
с температурой на |
|
конструкций различ- |
|
поверхности нагре- |
|
ной конфигурации, |
|
вателя выше250 °С |
|
а также при сушке |
|
|
|
термоизоляции |
|
|
|
и штукатурки |
|
|
|
|
|
|
156
4. Технология бетонных работ методами искусственного прогрева
|
|
Продолжение табл. 68 |
|
|
|
Ориентировоч- |
|
|
Краткая характеристика |
ныйрасход |
|
Метод |
электроэнер- |
Примечания |
|
|
и область применения |
гии, пара, воды, |
|
|
|
(кВтч)/м3 |
|
б) с помо- |
Обогрев изделий и кон- |
100–160 |
Режим прогрева мяг- |
щью низ- |
струкций осуществля- |
|
кий. В качестве нагре- |
котемпера- |
ется с помощью вмон- |
|
вателей используются |
турных |
тированных жестких |
|
трубчатые, плоские, |
электрона- |
электронагревателей в |
|
струнные нагреватели |
гревателей |
опалубку или гибких – |
|
или нихромовая про- |
|
в греющие маты и |
|
волока. Эти нагрева- |
|
одеяла. Применяется |
|
тели имеют темпера- |
|
для всех видов изделий |
|
туру на поверхности |
|
и конструкций |
|
ниже 250 °С |
|
|
|
|
в) обогрев |
Тепловаяобработка из- |
100–180 |
В камере подвод тепла |
в камерах |
делийиконструкцийв |
|
к изделиям и конст- |
с излу- |
камерах, оборудованных |
|
рукциям осуществля- |
чающими |
индукторами. Применя- |
|
ется со всех сторон |
поверхно- |
етсяприизготовлении |
|
|
стями |
плитперекрытияипо- |
|
|
|
крытия, а такжемелкого |
|
|
|
железобетона |
|
|
г) с помо- |
Обогрев бетона осуще- |
80–110 |
Обогрев осуществлять |
щью |
ствляется по перифе- |
|
собязательнойзащи- |
греющего |
рийным зонам конст- |
|
тойнеопалубленных |
провода |
рукции путем подачи |
|
поверхностейотпотерь |
|
тепла непосредственно |
|
влаги. Температура на |
|
на бетон или опалубку. |
|
обогреваемойповерх- |
|
Применяется при воз- |
|
ностинедолжна пре- |
|
ведении монолитных |
|
вышать80–90 °С. |
|
конструкций различной |
|
Вкачественагревате- |
|
конфигурации и арми- |
|
лейиспользуютсялам- |
|
рованных по любой |
|
пы, трубчатые, спи- |
|
схеме, а также при суш- |
|
ральные, проволочные |
|
ке теплоизоляционного |
|
идругиенагреватели– |
|
бетона и штукатурки |
|
стемпературойна по- |
|
|
|
верхностинагревателя |
|
|
|
выше300 °С |
157
Технология бетонных работ в зимних условиях
Окончание табл. 68
|
|
Ориентировоч- |
|
|
Краткая характеристика |
ныйрасход |
|
Метод |
электроэнергии, |
Примечания |
|
|
и область применения |
пара, воды, |
|
|
|
(кВт ч)/м3 |
|
4. Электрора- |
Бетоннаясмесьразогре- |
50–90 |
Для конструкций |
зогрев: |
ваетсятоком промыш- |
|
с Мп = 6 м–1 проч- |
а) предвари- |
леннойчастотынапря- |
|
ность бетона дос- |
тельный |
жением 380 Вв специ- |
|
тигается путем |
электроразо- |
альных устройствах вне |
|
термосного вы- |
грев бетон- |
формы(постыэлектро- |
|
держивания, а при |
ной смеси |
разогрева бетоннойсме- |
|
Мп = 12 м–1 необ- |
|
си), укладываетсяи уп- |
|
ходим дополни- |
|
лотняетсяв горячем ви- |
|
тельный прогрев |
|
де. Бетонируютсяконст- |
|
или обогрев |
|
рукциисМп = 12 м–1 |
|
|
б) электрора- |
Бетонная смесь в хо- |
50–70 |
То же |
зогрев бетона |
лодном состоянии ук- |
|
|
в форме с |
ладывается и уплотня- |
|
|
повторным |
ется в форме, а затем |
|
|
уплотнением |
быстро разогревается |
|
|
|
и повторно уплотняется |
|
|
в) электрора- |
При изготовлении тон- |
50–60 |
Отформованные |
зогрев смеси |
костенных изделий |
|
изделиянеобходи- |
в процессе |
и линейных элементов |
|
мосразупоместить |
виброформо- |
с одиночной арматурой |
|
в средусповышен- |
вания |
|
|
нойтемпературой |
5. Конвек- |
Приизготовленииизде- |
– |
Тепловая обработ- |
тивный ме- |
лийиконструкцийв за- |
|
ка может осущест- |
тод нагрева |
водских ипостроечных |
|
вляться в пропа- |
бетона |
условиях, гдев целях |
|
рочных камерах |
|
ускорениятвердения |
|
периодического и |
|
бетона применяетсятеп- |
|
непрерывного дей- |
|
ловлажностная обработ- |
|
ствия под перенос- |
|
ка изделийпритемпера- |
|
ными колпаками, |
|
туредо100 °С. Вкачест- |
|
на стендах, в тер- |
|
ветеплоносителяприме- |
|
моформах, термо- |
|
няетсянасыщенныйво- |
|
пакетах, кассетах |
|
дянойпар илипаровоз- |
|
и т. п. |
|
душнаясмесь |
|
|
158
4. Технология бетонных работ методами искусственного прогрева
Производство работ с искусственным прогревом бетона должно вестись в соответствии с разработанным проектом, в котором содержатся: указания по выбору электрооборудования, схемы установки электродов (стержневых, полосовых, пластинчатых, струнных, нашивных и т. д.), указания по установке электронагревательных элементов (инфракрасных и низкотемпературных), схемы подводки электропитания с подключением электродов или электронагревателей.
4.2. Электродный метод прогрева бетона
4.2.1. Общие положения
Среди методов искусственного прогрева, применяемых в технологии зимнего бетонирования, ведущее место принадлежит электропрогреву. Прогрев бетона электрическим током, как уже было отмечено, основан на принципе преобразования электрической энергии в тепловую.
Достигается это включением бетона в качестве сопротивления в цепь переменного тока промышленной частоты с помощью металлических (стержневых, полосовых, струнных, пластинчатых) электродов, при этом происходит непосредственный прогрев бетона, а не окружающей среды.
Использование электрического тока для прогрева бетона основано на законе Джоуля – Ленца
Q 3600 I 2 R T , |
(38) |
где Q – количество теплоты, выделяемой при прохождении тока, кДж; I – сила тока, A; R – сопротивление прогреваемого бетона, Ом; Т – время прохождения тока, ч.
Как известно из курса физики, 1 кВт ч электроэнергии эквивалентен 3617,57 кДж тепла. Сопротивление прогреваемого бетона зависит от удельного сопротивления бетонной смеси и способа подвода напряжения, геометрических разме-
159
Технология бетонных работ в зимних условиях
ров и конфигурации прогреваемого элемента и электродов, схемы их расстановки и соединения.
В простейшем случае
R |
l |
, |
(39) |
|
S |
||||
|
|
|
где ρ – удельное сопротивление бетона, Ом/см; l и S – соответственно длина и площадь поперечного сечения бетонного элемента.
Входящие в состав бетона вяжущие и заполнители в сухом состоянии обладают высоким сопротивлением. Вода выступает той составляющей, присутствие которой в бетоне резко понижает его сопротивление. Поэтому свежеуложенный бетон является хорошим проводником, и электрический ток, проходя через него, быстро разогревает смесь.
Удельное сопротивление бетона резко меняется в зависимости от количества и качества жидкой фазы. Если проследить за этими изменениями, то можно четко различить три основных стадии:
а) понижение удельного сопротивления с некоторого начального до какого-то определенного минимального значения
ρmin;
б) постепенная стабилизация удельного сопротивления; в) прогрессирующее возрастание электросопротивления.
Этим трем стадиям изменения ρ соответствуют следующие стадии формирования бетона:
1) растворение в воде минералов клинкера цемента и насыщение жидкой фазы продуктами гидратации и гидролиза окислов калия и натрия;
2)пересыщение жидкой фазы, коллоидация и начало кристаллизации новообразований;
3)формирование кристаллического скелета новообразова-
ния, уплотнение структуры цементного камня и нарастание механической прочности бетона.
160