Ускорение отверждения бетона

Как известно, замешанные на воде песок, цемент и щебень составляют основу бетона как строительного материала. Среди этих компонентов главным является, несомненно, цемент, который, реагируя с водой, становится своего рода клеем, скрепляющим остальные два ингредиента. Затвердевая, смесь приобретает чрезвычайную твердость, которая только усиливается со временем.

Бетонирование в зимних условиях

Бетонирование при среднесуточной температуре воздуха ниже +5°С и минимальной отрицательной суточной температуре называют зимним бетонированием. Теоретически допустимый предел отрицательных температур для бетонирования – минус 40°С, практический, выведенный из строительного опыта, – не ниже минус 20°С.

Вносимые в бетонную смесь пластификаты и антизамораживающие добавки (нитрит натрия, хлористый кальций, хлористый натрий и др.), утепление и прогрев залитого в опалубку бетона не только придают смеси требуемые качества пластичности и морозоустойчивости, но и помогают сэкономить цемент и электричество. Оптимальный эффект достигается сочетанием средств и методов.

Термическая обработка бетона

Укладке греющих кабелей предшествует завершение всех основных арматурных и опалубочных работ, но в порядке исключения при реализации отдельных проектов монтаж кабелей осуществляется параллельно с опалубкой и арматурными работами. Глубина укладки греющего кабеля – не более 200 мм.

Греющие кабели КДБС, TXLP и SMC и нагревательные провода ПНСВ, ПОСХП, ПОСХВП, ПТПЖ оптимальны в работах по ускорению отверждения бетона. Западный опыт подтверждает и целесообразность использования для этих целей саморегулирующихся кабелей.

Если греющие кабели TXLP, КДБС и SMC питаются непосредственно от сети переменного тока 220 В, то в случае с нагревательными проводами используются либо сети, либо дизель-генераторы с понижающими трансформаторами, опускающими напряжение до 24 – 180 В.

Теплоизоляция: опилки (150 мм), пенопласт (120 мм), минераловатные плиты (от 50 до 60 мм), а также деревянные доски и шлак.

В процессе термической обработки бетон подвергается (А) нагреванию, (Б) изотермическому выдерживанию и (В) остыванию.

Температурный предел на этапе А (с портландцементом) – не выше 50°С при средней скорости прогрева 4-5°С/ч.

Этап Б привязан к температуре нагревания бетона. Здесь учитываются данные графика набора бетоном прочности, идет привязка к нормативной прочности, предписываемой проектом. Для несущих конструкций это обычно 70%. Если, скажем, выбирается изотермическое выдерживание на шесть суток при температуре 20°С, то за этот период времени прочность бетона достигнет показателя 0,7, а за 22 суток – максимума (полной прочности).

Скорость этапа В принято считать равной 2-3°С/ч.

Прогрев бетона: удельная мощность

В таблице ниже дан базовый расчет параметров при термообработке бетона для типовых конструкций.

t°С воздуха среднесуточная Удельная мощность нагрева руд, Вт/м2 Расход кабеля КДБС,
м/
м2
-10 230 6,2
-15 250 6,8
-20 320 8,6

Исходные данные для расчета:

  • t изотермического выдерживания +40°С;
  • t смеси начальная +15°С;
  • скорость ветра 5 м/с;
  • теплоизоляция — минераловатные маты 60 мм.

Процесс термообработки бетона отслеживается при помощи технических термометров и/или температурных сенсоров, которые вставляются непосредственно в смесь. Последние обеспечивают автоматическое управление процессом. На 3 м3 бетона или 50 м2 его поверхности, равно как и на 6 м длины типовой конструкции требуется один сенсор. Когда просушка закончена, отключенный кабель оставляют внутри бетонной конструкции, предварительно обрезав концы.