При паро- и воздухообогреве уложенного бетона паром его твердение происходит при высокой температуре в среде с большой влажностью. Эти благоприятные условия значительно ускоряют нарастание прочности бетона. Предельные температуры паропрогрева: 70⁰С — для бетона на БТЦ, 80⁰С — на портландцементах, 90⁰С — на шлакопортландцементах. Предельная интенсивность прогрева и остывания бетона такая же, как и при электропрогреве.

При паропрогреве и воздухообогреве с температурой 60...70⁰С можно получить через 24...48 ч такую же прочность бетона, какую при твердении бетона на воздухе с температурой 15⁰С можно достичь только через 10...15 дней. Паропрогрев бетона осуществляют насыщенным пиром низкого давления. При наличии пара высокого давления он должен быть предварительно пропущен через понижающий редуктор.

Прогрев бетона выполняют равномерно, для чего паровые рубашки вертикальных конструкций (колонн и др.) разделяют на отсеки высотой не более 3...4 м, причем пар подают снизу в каждый отсек самостоятельно. Ввод пара в паровые рубашки горизонтальных конструкций – балок и прогонов – необходимо осуществлять, не реже чем через 1,5...2 м по их длине, а плит— не менее чем один ввод на каждые 3...4 м² поверхности.

При паропрогреве должны быть приняты меры для удаления конденсата и предотвращения образования наледи. Особенно важно следить за отводом конденсата при паропрогреве конструкций, соприкасающихся с грунтом. Паропрогрев фундаментов, расположенных на пучинистых и не допускающих смачивания грунтах (лессовидные суглинки и др.), не допускается.

Создание теплового режима, необходимого для приобретения бетоном заданной прочности осуществимо только за счет подогрева бетонной смеси при ее изготовлении и экзотермии цемента, но до определенных пределов, зависящих главным образом от модуля поверхности бетонируемых конструкций (М_п) и метеорологических условий θ_н.в.. В практике строительства могут встретиться случаи, когда сроки безобогревного выдерживания бетона значительно превышают сроки, допускаемые календарным планом работ. В этих случаях приходится прибегать к дополнительному прогреву уложенного бетона .

Задачи

Пример 1. Производится замоноличивание стыков в зимнее время при температуре tн.в.=–15°С перекрытия сборного железобетонного резервуара.

Рассчитать температурный режим выдерживания бетона для обеспечения 70% прочности с применением электропрогрева бетонной смеси электронагревателями. Начальная температура бетонной смеси t_б.н. = 5⁰C. Применен портландцемент М400. Предварительно полость стыка прогревается трубчатыми электронагревателями до положительной температуры. После укладки бетонной смеси стык утепляется утеплителем – 20 см.

Решение

Заделка стыка выдерживается по трехстадийному режиму: нагревание, изотермический прогрев и охлаждения.

Определим коэффициент теплопередачи ограждения стыка на участке непосредственного соприкосновения с наружной средой при утеплении слоем теплоизоляционного материала толщиной б–20 см.

К₁ = 0,5 х 1,163 = 0,58 вт/м²·град = 58 х 10^-3 кВт/м²·град.

По линии теплового потока через бетон

кВт/м2·град,

где  – поправочный коэффициент;

 – толщина слоя бетона, =0,7 м;

 – коэффициент теплопроводности бетона, =1,2 м.

Принимается среднее значение:

кВт/м2·град.

Модуль поверхности стыка определяется с учетом площади непосредственного соприкосновения с наружной средой и, условно, 25% боковой поверхности прогрева полосы.

.

Примем конечную температуру разогрева бетонной смеси = 50⁰C. Продолжительность разогрева определяется из условия =10⁰C в 1 ч.

ч.

Средняя температура бетонной смеси при разогреве:

0С.

Продолжительность стадии охлаждения определяется без учета экзотермической реакции по формуле

где t_ср. – температура окружающей среды, t_ср.= –15⁰С;

t_б.к. – конечная температура бетона.

сек.

Средняя температура бетона на стадии охлаждения до 0⁰C:

Для определения длительности изотермического прогрева применяется метод эквивалентных сроков. Необходимая длительность выдерживания бетона до 70 % от R₂₈, при t = –15⁰C.

Длительность изотермического прогрева:

где а₁ – параметры эквивалентного срока для периода разогрева при средней температуре 27,5° C , а₁=2,0;

а₂ – параметры эквивалентного срока для периода охлаждения при средней температуре 18,8° C , а₂=1,3;

а₃ – параметры эквивалентного срока для температуры изотермического прогрева 50⁰C, а₃=4,4.

ч.

Пример 2. Требуется определить режим, необходимую мощность и расход электроэнергии при электропрогреве монолитных железобетонных конструкций каркаса промздания.

Исходные данные:

1. За сутки при работе в две смены бетонируют две секции 15х6 м каждая.

2. Заданная относительная прочность бетона к концу электропрогрева 0,5R .

3. Температура наружного воздуха t_н.в. = –7⁰С.

4. Начальная температура бетонной смеси t_б.н.= 10 ⁰C.

5. Расход портландцемента марки М500 на 1 м³ cоставляет 300 кг.

6. Опалубка толщиной 2,5 см.

Решение

Определим объем бетона, идущего на бетонирование одной секции: 1. колонна 30х40; 2. ригель 30х60; 3. балка 20х40; 4. плита толщиной 8 см.

Объем колонн:

м3.

Модуль поверхности:

.

Объем ригелей:

м3.

Модуль поверхности:

Объем продольных балок:

м3.

Модуль поверхности:

.

Объем плит покрытия:

м3.

Модуль поверхности:

.

Для электропрогрева колонн, ригеля и продольных балок применяем электроды, для плиты покрытия –электронагревательные панели.

Определим средний модуль поверхности для конструкций с электродным способом прогрева:

.

Рассматриваем режим электропрогрева, принимая конечную температуру бетона t_б.р. = 50⁰С. Так как модуль поверхности более 8, влияние термосного периода при обычной опалубке не учитывается.

Принимаем интенсивность подъема температуры  = 8⁰С в час. Продолжительность повышения температуры

часов.

Для бетона прочностью длительность выдерживания Z при температуре 15⁰С составляет 138⁰.

Пo методу эквивалентных сроков длительность изотермического прогрева

,

где а₁ – коэффициент для средней температуры разогрева,

0С; а1=2,2,

a ₂ – для изотермического прогрева t =50⁰ С , а₂ = 4,4.

Длительность изотермического прогрева:

ч.

Определим максимальную мощность трансформатора, требуемую в период разогрева:

где К – коэффициент теплопередачи ограждения в условиях электродного прогрева.

,

тогда

.

Необходимая мощность в период прогрева:

.

Для электропрогрева всего блока здания требуется мощность:

Общий расход электроэнергии для прогрева 1 м³ бетона:

Пример 3. Требуется рассчитать количество ССБ (сульфатная спиртовая барда), расходуемая на пластификацию одного замеса бетонной смеси, если удельный вес ССБ 1,17, расход цемента на 1 м³ бетона равен 300 кг.

Оптимальная добавка ССБ (считается на сухое вещество) 0,20% от веса цемента. Бетоносмеситель с выходом готовой смеси 0,7 м³.

Решение

1. Подсчитаем расход цемента на один замес: 0,7 × 300 =210 кг.