материалы ТВЗ папка ДИПЛОМ-2014 / зим бед / УП Зимнее-бетонирование-2011

4. Технология бетонных работ методами искусственного прогрева

Номинальная (установленная) мощность трансформатора Sн принимается из условия Sн ≥ Sp. Максимальную силу тока можно вывести из формулы по определению максимальной электрической мощности Рmax, тогда

Вся аппаратура для поста электроразогрева смеси должна быть подобрана с учетом максимальной силы тока. Производительность установок по электроразогреву смеси непрерывным способом будет равна:

где F' – площадь сечения потока бетонной смеси, см2; V – скорость движения ленты, м/мин.

Задача. Рассчитать параметры установки по электроразогреву бетонной смеси при следующих исходных данных: сменная производительность 80 м3; длительность смены Тсм – 8,0 ч; начальная температура бетонной смеси tн = +10 °С; конечная температура разогрева бетонной смеси tк = +80 °С; время разогрева бетонной смеси τр = 10 мин; начальное удельное электрическое сопротивление бетонной смеси ρн = 700 Ом см; мини-

мальное ρmin = 409 Ом см; плотность смеси γб = 2400 кг/м3; удельная теплоемкость С = 0,25 ккал/ кг град; напряжение в се-

ти U = 380 В.

Решение

1. Определяем удельный расход электроэнергии с учетом теплопотерь в окружающую среду

2. Находим расчетное значение удельного электрического сопротивления

231

Технология бетонных работ в зимних условиях

nэ 3 n 1 3 2 1 7 .

Тогда количество отсеков установки будет:

3 n nэ 1 7 1 6 . 7. Найдем ширину установки (бункера)

bnэ 1 l nэ 6 25 7 1 157 см.

8.Определим активную поверхность электрода F

232

4.Технология бетонных работ методами искусственного прогрева

4.5.5.Технология электроразогрева бетонной смеси в бадьях

Для разогрева бетонной смеси на строительных объектах оборудуются специальные посты (рис. 37) в виде площадок, огороженных деревянным или металлическим сетчатым забором высотой не менее 1,5 м, которые предварительно планируются. Размеры поста определяются количеством установленных бадей и типом транспортных средств, доставляющих бетонную смесь на строительную площадку. Бадьи устанавливаются на диэлектрический настил, как правило, выполненный из дерева. Пост также должен быть оборудован пультом управления по разогреву смеси, контуром заземления, светильниками, концевыми выключателями (блокировка), заземляющим устройством, вибраторами и воротами.

Рис. 37. Пост электроразогрева бетонной смеси в поворотных бункерах: 1 – бункер; 2 – настил; 3 – пульт управления; 4 – ограждение; 5 – сигнальные лампы; 6 – концевой выключатель; 7 – силовой кабель; 8 – ворота

233

Технология бетонных работ в зимних условиях

Электроразогрев бетонной смеси в бадьях выполняется

вследующей последовательности:

1)бадьи загружают бетонной смесью из самосвалов с задней или боковой разгрузкой;

2)разравнивают бетонную смесь в бадьях;

3)подсоединяют провода защитного заземления, нулевой

провод, а затем подключают электроды;

4)в бетонную смесь устанавливают термопары или термодатчики;

5)проверяют надежность контактов, обслуживающий

персонал выходит за пределы ограждения и на электроды подается напряжение;

6) при достижении бетонной смесью заданной температуры ток выключается, затем последовательно отключаются электроды, нулевой провод и провод защитного заземления;

7)бункер с разогретой смесью подается к месту укладки;

8)после выгрузки смеси и тщательной очистки бадьи она ставится на прежнее место.

Температура разогрева смеси зависит от вида цемента (смесь на БТЦ разогревается до 60 оС, на портландцементе – до 70 оС, на шлакопортландцементе – до 80 оС). Время разогрева обусловлено имеющимися мощностями.

4.5.6. Основные требования к способу укладки разогретой смеси

Главные требования к технологической схеме по производству бетонных работ из разогретой смеси заключаются

вследующем.

1.Оборудование для разогрева, транспортирования и ук-

ладки горячей смеси должно удовлетворять требованиям по снижению тепло- и массопотерь, для чего необходимо предусмотреть: а) укрытие поверхности бетонной смеси в процессе разогрева; б) утепление бункера; в) минимальное расстояние

234

4. Технология бетонных работ методами искусственного прогрева

между постом разогрева смеси и местом ее укладки в изделия и конструкции; г) укладку смеси большими порциями по объему и высоте; д) сокращение времени формования до минимума; е) выгрузку бетонной смеси из бункера большим сечением через горловину бадьи при минимальном расстоянии от затвора до опалубки изделия; ж) в процессе формования изделий и конструкций устраивать заградительные экраны от ветра; з) после окончания укладки немедленно укрывать незаопалубленную поверхность бетона.

2.Механизмы и оборудование для укладки разогретых бетонных смесей должны обеспечивать минимальное время на выполнение этих операций.

3.Необходимо избегать перегрузок разогретой смеси.

4.5.7. Выдерживание конструкции

в процессе набора в нем прочности. Следует уделять особое внимание режиму остывания бетона. В случае резкого понижения температуры наружного воздуха и возникновения опасности более интенсивного охлаждения бетона, чем это предусмотрено расчетом, конструкцию необходимо дополнительно утеплить (дополнительное утепление должно быть подтверждено расчетом). Если и эти меры не обеспечат равномерного остывания изделий и конструкций, то нужно прибегнуть к периферийному обогреву.

На основании экспериментальных данных, полученных в НИИЖБе, МГСУ, ЧПИ, НГАСУ,ТГАСУ, было установлено, что конструкции с Мп до 4 м–1 можно бетонировать горячими смесями без утепления опалубки при температуре наружного

воздуха до –40 С с обязательным укрытием конструкций. При возведении конструкций с Мп от 4 до 8 м–1 в качестве

утеплителя может быть использована сухая деревянная опалуб-

235

Технология бетонных работ в зимних условиях

ка толщиной не менее 40 мм с укрытием неопалубленной поверхности слоем утеплителя. При Мп = 8 м–1 рекомендуется дополнительно утеплить опалубку и открытые поверхности, а в случае необходимости – обогревать в целом конструкцию.

Однако в любом случае надо вести контроль за качеством производства бетонных работ с учетом влияния факторов окружающей среды.

4.5.8.Определение времени остывания

инабора прочности бетона

Для расчета времени остывания изделий и конструкций, забетонированных из разогретых смесей, прежде всего, определяем их Мп:

Mп VSocт ,

к

где Мп – модуль поверхности конструкции, м–1; Sост – сумма

остываемых площадей опалубки, м2; Vк – объем конструкции, м3. Опалубка, соприкасающаяся с талым грунтом или теплым

воздухом, в площадь остывания не входит.

Зная конфигурацию конструкции, определяют ее вид (шар, квадрат, призма, пластина и т. д.), чтобы правильно выбрать коэффициент теплоотдачи. Дело в том, что при одном и том же Мп, но разной конфигурации конструкции остывание происходит не одинаково.

Прочность бетона до замерзания определяется по формуле

где Rб – прочность, бетона до замерзания в процентах от марочной; R0 – суточная прочность бетона при 0 °С, %; R – прирост суточной прочности бетона при подъеме температур на один градус, %; tук – температура укладки бетона; Ктв – коэффициент в зависимости от времени твердения (для времени, обеспечи-

236

4. Технология бетонных работ методами искусственного прогрева

вающего 80 % от R28 при Ктв = 1); Ттв – время твердения бетона до 0 оС.

Суточная прочность бетона определяется в каждом случае в зависимости от марки цемента, состава бетона и факторов окружающей среды. Наиболее распространенная методика по определению суточной прочности сводится к следующему: бетонные образцы различного состава выдерживаются в течение суток при трех различных температурах. Данные по испытанию образ- цов-кубиков после суточного выдерживания наносятся на график. Проведя прямую через три точки до пересечения с осью ординат, получают величину суточной прочности при 0 °С, а тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс показывает прирост прочности бетона на каждый градус повышения температуры.

Ориентировочные данные суточной прочности бетона приведены в табл. 78.

Примечание. Данные таблицы приведены для бетона класса В15 (ОК = 3–6 см) без химдобавок. При добавлении 0,5 и 2 % хлористого кальция в бетонную смесь суточная прочность увеличивается соответственно на 10 и 20 %.

Температура разогрева бетонной смеси tб.р и температура бетона после укладки (tб.ук) определяются по следующим эмпирическим формулам:

где tб.р – температура разогрева смеси, °С; 10 – минимальная температура разогрева смеси, °С; Мп – модуль поверхности конструкции, м–1; Коп – коэффициент, учитывающий вид опа-

237

Технология бетонных работ в зимних условиях

лубки (для дерева 3,5, для металла 5); tв – температура наружного воздуха, °С.

Kоп Mп 0, 0002 ma Koc hк

где tyк – температура бетона сразу после укладки, °С; tp – температура разогрева смеси, °С; Tтp – продолжительность транспортирования разогретой смеси, мин; hтp – высота транспортируемого слоя, м; tв – температура наружного воздуха, °С; Тук – время укладки, мин; hyк – высота укладываемого слоя (рекомендуется максимальной в среднем 0,4 м); Кок – коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла опалубкой; mа – насыщенность конструкций арматурой, кг/м3; Кос – коэффициент, учитывающий теплопоглощение мерзлого основания; hк – превышение конструкции над основанием, м.

Коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла опалубкой, принимается: для металла δ = 2 мм – 0,005, для дере-

ва δ = 30 мм – 0,002.

В табл. 79 приведены коэффициенты, учитывающие вид промороженного основания.

238

4. Технология бетонных работ методами искусственного прогрева

Время остывания бетона до 0 °С находится из уравнения теплового баланса

где Сб – теплоемкость тяжелого бетона, равная 0,25 ккал/(кг °С), т. е. 1,05 кДж/(кг °С); γб – плотность тяжелого бетона, равная 2400 кг/м3; Э – величина экзотермического тепла, выделившегося за время остывания τост:

и В находятся по табл. 75; mц – расход цемента, кг/м3; Кт – коэффициент теплопередачи опалубки; Мп – модуль поверхности конструкции, м–1; tб.н – температура бетона к началу остывания конструкции с учетом потерь тепла, расходуемых на нагрев ар-

матуры и опалубки; tсрост – средняя температура в процессе осты-

вания бетона, °С; tв – температура наружного воздуха, оС; tб.н – температура бетона к началу остывания конструкций с учетом потерь тепла, расходуемого на нагрев арматуры и опалубки,

где С1 и С2 – соответственно теплоемкость бетона и металла; 1 и Р2 – плотность бетона и всей арматуры; V 6 и V a – объем бе-

тона и арматуры; Ci , Fi , i , i – соответственно удельная тепло-

239

Технология бетонных работ в зимних условиях

емкость, площадь, толщина и плотность материала опалубки; Q оп – тепло, необходимое на нагрев опалубки:

i 1

Здесь topп – средняя температура нагрева опалубки в начальный момент остывания конструкции,

где α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 С); δ1, δ2, δn – толщины опалубки и утеплителя, м; λ1, λ2,...λn – теплопроводность,

Вт/(м· С); α и Кт – можно ориентировочно взять из табл. 45 и 46, а λ1, λ2,...λn – из табл. 58.

4.5.9. Техника безопасности

Учитывая, что разогрев бетонной смеси ведется при высоком напряжении (220–380 В), необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности:

1)пост для электроразогрева бетонной смеси должен быть огражден забором со всех сторон, на ограждении вывешены предупреждающие знаки;

2)на воротах и калитке должны быть установлены концевые выключатели и световое табло;

3)при работе в ночное время площадка должна быть хорошо освещена;

4)рабочие, обслуживающие пост электроразогрева бетонной смеси, должны иметь допуск на право производства работ,

240