ТЕРМОАКТИВНАЯ ОПАЛУБОЧНАЯ СИСТЕМА В ЗИМНИЙ ПЕРИОД Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 691

Фролов А.В.

студент (магистратуры) кафедры строительных технологий,

геотехники и экономики строительства Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова

(Россия, г. Чебоксары)

ТЕРМОАКТИВНАЯ ОПАЛУБОЧНАЯ СИСТЕМА В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Аннотация: в работе представлены результаты исследований применения термоактивной опалубки и других видов прогрева бетона и оснований в холодный период времени.

Ключевые слова: бетон, прогрев, дополнительное оборудование, греющая опалубка, конструкция, температура.

Щиты такой опалубки снабжены нагревательными элементами, вмонтированными с тыльной стороны палубы и закрытыми слоем утеплителя. Нагревательными элементами могут быть снабжены щиты любой опалубки (мелкощитовой, крупнощитовой, объемно-переставной, катучей, скользящей и т. д.). Применяют греющие опалубки при бетонировании в зимних условиях, а также для ускорения твердения бетона в летних условиях с целью ускорения работ и сокращения производственного цикла. Передача тепла в таких опалубках происходит путем теплопроводности, т. е. контактным способом от нагретой поверхности опалубки к примыкающему бетону.

Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы. В современных опалубках в качестве нагревателей используются греющие провода и кабели, сетчатые и углеродные ленточные

нагреватели, токопроводящие покрытия и др. Наиболее эффективны кабели из константановой проволоки в термостойкой изоляции, изоляция в свою очередь защищена от механических повреждений металлическим чулком.

Нашли применение плоские графитопластиковые нагреватели, которые представляют собой графитовую ткань, которая по контуру окантована электродами, подключенными к коммутационным проводам. Этот нагреватель помещен в стеклопластиковую или полипропиленовую изоляцию, общая толщина щита не превышает 2 мм. Щиты могут выпускаться различных размеров в плане, имеют низкую стоимость. Щиты можно располагать с наружной или внутренней стороны палубы, но оптимальным считается их расположение между щитами палубы на расстоянии 5...6 мм от внутренней поверхности, что повышает срок эксплуатации до 50...60 тыс. ч. Температура на рабочей поверхности — в пределах 80...120°С, для получения 70% марочной прочности достаточно эксплуатации установки в течение 24...36 ч (в зависимости от температуры наружного воздуха) при рваном режиме прогрева.

Сетчатые нагреватели из металла изолируют с двух сторон прокладкой тонких асбестовых листов, лист с тыльной стороны дополнительно покрывают теплоизоляцией.

В греющую опалубку может быть переоборудована любая инвентарная опалубка с палубой из стали или фанеры. Опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассив-ных конструкций, а также при замоноличивании узлов сборных железобетонных элементов.

Термоактивная опалубка, собираемая в построечных условиях (рис. 25.8), состоит из щитов (стальных или фанерных); греющего устройства, включающего набор плоских проволочных спиралей либо ТЭНов; электроизоляционного слоя между греющим устройством и щитом опалубки; тепловой защиты на внешней поверхности. Эта опалубка имеет такую же форму, как и опалубка для бетонирования в летних условиях, но снаружи к ней примыкает обогревающее устройство и теплоизоляционные слои.

Термоактивное покрытие (ТРАП) — легкое, гибкое устройство с углеродными ленточными нагревателями или греющими проводами, обеспечивающими нагрев поверхности соприкосновения до 50°С. Основой покрытия является стеклохолст, к которому и крепят нагреватели. Для теплоизоляции применяют листовое стекловолокно с экранированным слоем из фольги. В качестве гидроизоляции используют прорезиненную ткань.

Гибкое покрытие можно изготавливать различных размеров. Для крепления отдельных покрытий между собой предусмотрены специальные зажимы. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностях конструкций. По окончании работы с покрытием на одном месте его снимают, очищают и для удобства транспортирования сворачивают в рулон. Наиболее эффективно применение ТРАП при интенсификации твердения плит перекрытий и покрытий, устройстве подготовки под полы.

Термоактивную опалубку используют при бетонировании в холодное время для получения требуемых прочностных характеристик, а также в теплое — для уменьшения времени застывания. Для этого стандартные элементы опалубки оборудуют электрическими нагревательными элементами (термоаткивными вкладышами) со стороны соприкосновения с бетоном и утеплителем с противоположной стороны. Такой модификации могут быть подвергнут любой тип опалубки (металлические, деревянные), использующийся в строительстве.

Есть еще такой момент, который сложно отнести к плюсам или минусам технологии. Он заключается в том, что для поддержания высокого темпа строительства необходимо большое количества термощитов и элементов опалубки. Если все элементы уже заняты в работе, то продолжать работу можно будет только после набора монолитом минимальной расчетной прочности.

Бетонирование втепляках (шатрах)

В холодные дни при появлении вероятности падения температуры в отрицательную зону на строительных площадках применяют различные способы обогрева бетонного раствора. Одной из самых старых технологий является прогрев бетона в тепляках или шатрах.

Суть ее заключается в том, чтобы вокруг заливаемой конструкции создать термоизолированное пространство и нагреть его до требуемой температуры при помощи обогревателей или тепловых пушек. Пушки можно использовать с прямым нагревом. Шатер делается из брезента, древесины или других полимерных материалов с требуемыми характеристиками. Тепляком, как правило, укрывают лишь отдельную часть всей конструкции, которая заливается в настоящий момент. Потом шатер перемещают к следующей части. Но если возможности позволяют, то накрыть можно сразу всю конструкцию. Обычно данный метод применяется при бетонировании с использованием скользящей опалубки. Тепляк в этом случае перемещается вместе с опалубкой.

Прогрев бетона трансформатором

Прогрев бетона трансформатором хорошо зарекомендовал себя при бетонировании в зимнее время. Этот способ относится к категории электропрогрева, из чего становится понятно, что тепло вырабатывается при помощи электрического тока. Совместно с трансформаторами можно использовать либо провода, либо электроды. В первом случае провода погружаются в опалубку и крепятся к арматуре, затем в нее заливается раствор. Во втором случае в уже замоноличенную конструкцию вставляются или размещаются на поверхности электроды. Затем в обоих случаях провода или электроды подключают к сети 200/380 В через трансформатор и производят обогрев.

Трансформатор нужен для уменьшения слишком высокого напряжения. С одной стороны, оно опасно для жизни, с другой потребует слишком большую нагрузку (в виде очень длинных проводов, например). Да и риск возникновения

локального перегрева слишком высок. Поэтому для осуществления правильного с технологической точки зрения процесса прогрева необходимо понизить это напряжение. Именно для этого и применяются специальные понижающие трансформаторы.

Процесс прогрева трансформатором

Когда все расчеты, укладка и подключения завершены, можно приступать непосредственно к прогреву, включив питание. Некоторые трансформаторы имеют несколько ступеней напряжения, переключая которые можно менять температуру нагрева провода. Начинать необходимо с минимального напряжения. При существенном падении тока в петлях можно повышать ступени. При достижении оптимальной температуры продолжать ее поддержание до набора бетоном заданной прочности. При использовании в качестве греющего элемента электродов, которыми служит обыкновенная арматура, их подключают в шахматном порядке к трем фазам для равномерной нагрузки. В этом случае фазы не замыкаются, а проводником тока служит сам раствор.

Инфракрасный прогрев бетона

При падении температуры окружающей среды ниже нуля для обеспечения требуемых стандартами условий затвердевания бетона применяется его прогревание. Одним из способов сохранить в бетоне необходимую температуру является воздействие на него инфракрасным излучением, которое преобразуется в тепловую энергию.

Технология инфракрасного прогрева

В непосредственной близости от залитой опалубки (1-3 метра) размещают промышленные инфракрасные обогреватели, направленные на поверхность раствора или опалубку. Отрегулировав их мощность, можно добиться поддержание необходимой температуры в бетоне. В этом случае вода, не будет кристаллизоваться и затвердевшая стена или плита будет иметь необходимую прочность. В противном случае их структура будет нарушена, что

может повлечь за собой разрушение конструкции. Источником излучения служат ТЭНы мощностью до нескольких сотен кВт. При прохождении тока их поверхность излучает энергию в инфракрасном диапазоне, которая и осуществляет нагрев плотной среды (бетона). Покрыв опалубку черным цветом, можно улучшить ее поглощающие возможности и, как следствие, эффективность нагрева. Для исключения чрезмерного испарения влаги из бетона, его поверхность покрывают полиэтиленом. Мощность излучения подбирают таким образом, чтобы температура на поверхности не поднималась выше 80-93°C.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Акимова Л.Д., Амосов Н.Г., Бадьин Г.М. и др. Технология стрительного производства в зимних условиях. — JI., 1984.

2. Александровский С.Б. Теория теплопроводности бетона. — Сб. Массивные и стержневые системы. — М., Стройиздат, 1962.

3. Алыков A.B. Теоретические основы строительной теплофизики. — Минск, издание АН БССР, 1961.

4. Арбеньев A.C. Технология бетонирования с электроразогревом смеси. — М., Стройиздат, 1975. 107 с.

5. Арбеньев A.C. Зимнее бетонирование конструкций. — Владимир, 1994. 37 с.

6. Арбеньев A.C. Форсированный разогрев бетонной смеси. — Владимир, 1989. 151 с.

7. Арбеньев A.C. Непрерывный электроразогрев бетонной смеси в строительстве. — JL, 1991. 118 с.

8. Арбеньев A.C., Рощупкин Н.П. Виброэлектробетонирование на стройплощадке. — Бетон и железобетон, 1991, N 2.

9. Арбеньев A.C. От электротермоса к синэргобетонированию. Владимир, 1996. 272 с.

10. Баженов, Ю. М. Технология бетона. — М.: Изд-во АСВ. — 2011. — С. 524.

11. Головнев С. Г. Современные строительные технологии — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ. — 2010. — С. 268.

12. Новиков С. О. Основные направления повышения эффективности возведения зданий из монолитного железобетона // Актуальные вопросы современной техники и технологии. Сборник докладов ХХ1-й международной научной конференции. — 2015. — С. 63-66.

13. Шелудяков Н. В. Инфракрасный прогрев бетона // Инновационные процессы в науке и образовании. Международная научно-практическая конференция| МЦНС «Наука и просвещение» УДК 693.547.32.

Frolov A.V.

Student of the Department of Construction Technologies, Geotechnics and Construction Economics I.N. Ulyanov Chuvash State University (Cheboksary, Russia)

THERMOACTIVE SHUTTERING SYSTEM IN WINTER

Abstract: the paper presents the results of studies of the use of thermoactive formwork and other types of heating of concrete and foundations in the cold period of time.

Keywords: concrete, heating, additional equipment, heating formwork, construction, temperature.