Прогрев бетона при какой температуре: Страница не найдена — Всё о бетоне

Автор

Содержание

Типичные ошибки при прогреве бетона или как не испортить бетон

Заливка и прогрев бетона

У бетона, как и у любого другого строительного материала, есть не только огромнейшие плюсы, но и много минусов. Особенно это касается выполнения бетонных работ в условиях низких температур. Ведь строители продолжают возводить различные конструкции и зимой. Как показывает практика, многие портят материал. А ведь поведение бетона в критических для него условиях вполне предсказуемо.

Во-первых, он не способен затвердеть так, как полагается по нормам. Во-вторых, может замерзнуть в период схватывания.
Все это очень опасно. Ведь материал, меняя структуру, утрачивает важнейшие свойства, а самое главное – прочность. Что чревато разрушением возводимой бетонируемой конструкции.

Какие условия следует обеспечить, если градусник показывает минус 5 градусов и ниже или на улице минимальная суточная температура — ниже нуля? Какие шаги предпринять для правильного затвердевания свежеуложенного бетона? Что делать?
Первое, во избежание подобных ошибок, следует разобраться со всеми процессами, происходящими в бетоне. Второе, остановиться на самом верном и выгодном способе прогрева бетона.

 

Способы прогрева бетона

Есть несколько способов обойти температурные ограничения. Одни из них трудозатратны, другие стоят дорого или не могут обойтись без участия высококлассных специалистов (например, индукционный или инфракрасный).

Чтобы ускорить строительство и избежать при этом замерзания бетона, строители применяют электропрогрев бетона. Электродами, которые погружаются в залитый бетон и подключаются к сети переменного тока, греющими проводами, когда высокоомный кабель укладывают во время подвязки каркаса из арматуры.

 

Самые частые ошибки при твердении и прогреве бетона

Решив использовать тот или иной способ прогрева, строители допускают ошибки, которые в будущем решат судьбу всего сооружения не в его пользу. При прогреве электродами обычно фиксируются разные ошибки. Назовем самые частые, типичные их них.

Ошибка первая –  электроды некачественно контактируют с бетоном. Это чревато несвоевременным отключением электропрогрева. Работы, связанные с бетонированием рискуют сорваться из-за того, что плохое вибрирование бетонной смеси может спровоцировать появление воздушных пузырьков. Когда бетон частично контактирует с поверхностью электрода, в этих местах увеличивается удельное сопротивление и происходит закипание воды. В результате появляется пар, который блокирует поверхность, в итоге, ее прогрев не осуществляется.

Ошибка вторая – смещение элементов и контактирование с арматурой. Устанавливая разнофазные электроды, строители могут сместить их, даже не подозревая об этом, и допустить соприкосновение с арматурой. Если это произойдет, замыкания не избежать — провода расплавятся, перегорят и выведут из строя трансформатор.

Ошибка третья — выгорание электродной стали и вскипание бетона, в случае, когда плотность тока повышается в приэлектродной зоне. Здесь происходит ряд процессов, которые влияют на итоговую марочную прочность материала. Возможен локальный перегрев, обезвоживание бетона, процесс гидратации замедляется и образуется пористая структура бетона.

Вскипание бетона при электродном прогреве

При использовании греющих проводов (ПНСВ). При этом методе также допускается несколько ошибок. Вот самые распространенные из них.

Ошибка первая — отключение нагревательного элемента, вызванное его повреждением или обрывом. Это происходит в тех случаях, когда специалисты не проверяют целостность проводов и не контролируют процесс подключения схем питания нагревательных элементов. В итоге, какая-то часть бетонной конструкции лишена внешнего источника тепла. За счет чего меняется температурный режим твердения и не обеспечивается равномерный прогрев. Из-за такой ошибки, неравномерно прогретые части конструкции промерзают, на них появляются трещины, щели, углубления. В итоге бетон не добирает прочности и, как результат, конструкции постепенно разрушаются.

Ошибка вторая — нарушение правильности укладки проводов и их изоляции. Этим грешат многие, укладывая греющий провод. Первое, надо знать о том, что нельзя допускать излишней длины элемента. Это чревато не только его перерасходом, а и более плотной навивкой в теле конструкции, отсутствием подачи достаточной погонной нагрузки на греющий провод. В итоге, скорость прогрева бетона падает, а продолжительность работ увеличивается. Нельзя и уменьшать длину провода. Ведь в этом случае перегревается не только сам бетон, а и греющие элементы – изоляция плавится, а значит, короткое замыкание обеспечено. Среди минусов такого способа называют трудоемкость процесса, привязку к сложным расчетам, подводку более крупных мощностей электроэнергии для прогревания больших площадей.

 

Какой метод прогрева бетона лучше?

Не беда, если вам никто не сможет помочь и поддержать на этом этапе, а вы не уверены в том, что сами одолеете процесс. Чтобы подготовить все для прогрева свежеуложенного бетона электродами или проводом ПНСВ, воспользуйтесь одним из следующих способов.

Например, укройте бетон тентом. Это отличный выход при небольшом морозе. Но, что, если мороз крепчает, сроки окончания строительства поджимают, а тент не спасает ситуацию?

Универсальный подход к решению задачи — применение термоэлектроматов.

Прогрев бетонной стяжки термоэлектроматами

В чем состоят преимущества именно этого способа прогрева бетона.

Безопасность. Здесь исключен человеческий фактор, а значит, и любые ошибки, которые обычно допускает технический персонал. Никому не надо думать и о режиме прогрева. Прогрев проходит в автоматическом режиме. Термовыключатели встроены в каждый сегмент изделий. Высокий класс защиты от поражения током – это гарантия отсутствия опасных ситуаций.

Надежность. Работа матов, покрытых уникальным греющим слоем, осуществляется без остановок, независимо от влажности и температуры (минус 40 в зимние месяцы и плюс 40 — в летние). Если термомат не годен, он заменяется с сохранением качества всей конструкции. Кстати, сплошные нагревательные элементы за счет повышенной термостойкости более долговечны.

Равномерный прогрев. Его сложно добиться с использованием проводного или электродного способа прогрева. А термоматы способны поддерживать на всей площади одну и ту же температуру, не допуская появления зон локального перегрева. Более того, изделия последнего поколения могут прогревать бетон даже с помощью дистанционного управления, т.е. удаленно.

Увеличение темпов строительства и сдачи возводимых объектов. Ведь в идеальных условиях бетон может достичь за 10 часов той же прочности, что и за 28 суток при обычных условиях. Но в этом случае обойдется без температурных трещин, а значит, изделия и сооружения с их участием прослужат намного дольше.

Сокращение возможных издержек. Термоэлектроматы являются более экономичным методом прогрева бетона, т.к. при работе с ними (до 20%) сокращаются издержки. Во-первых, их регулярно отключает термовыключатель. Во-вторых, экономию обеспечивает глубокое проникновение в смесь ИК-излучения, т.е. обогревается не воздух, а только бетон. В-третьих, использование изделий в любое время года позволяет в разы сокращать издержки на оплату труда. Кроме того, ускоряя производство, вам не придется тратиться на приобретение дорогой техники.

Простой монтаж и перевозка. Удобные, относительно легкие и оперативно перевозимые секции очень просто и компактно укладываются на только что уложенный бетон. Плюс ко всему, они легко соединяются и отсоединяются.

Термоматы обладают саморегулирующим эффектом. Это значит, что когда повышается температура, сопротивление греющего слоя увеличивается. За счет этого:

  • снижается мощность;
  • потребление электрической энергии уменьшается.

Температура выше, а мощность ниже. Вы сможете решить основные проблемы, которые возникают при электрообогреве.

Снижается риск перегрева. В случае его возникновения, пленка сама снижает мощность, что предотвращает перегрев.

Экономятся средства за счет оптимальной скорости нагрева и снижения мощности в постоянном режиме.

Пленка с саморегулированием заменит несколько обычных пленок с разными мощностями. При включении пленка имеет мощность в 220Вт/м² и плавно нагревает поверхность, на которую уложены термоматы. По мере нагрева потребляемая мощность постепенно понижается до 180 Вт/м².
Получается такой эффект: с повышением температуры уменьшается мощность, следовательно, энергопотребление снижается. Инфракрасная пленка переходит в режим экономии. Термоматы выходят из режима интенсивного нагрева и переходят в рабочий режим поддержания заданной температуры.
Электросчетчик начинает медленней крутиться. Что экономит ваши деньги. Уменьшается расход денежных средств на оплату обогрева.

Саморегулирующаяся инфракрасная пленка, применяемая в термоматах, имеет следующие преимущества в сравнении с кабелями и проводами:

  • локальный перегрев отсутствует;
  • потребляемая электроэнергия уменьшается.

Каждый ответственный за своевременную сдачу строительного объекта в эксплуатацию может быть уверен, что при правильном использовании термоэлектроматов в зимних условиях ошибки при бетонировании исключены. Этот метод прогрева не разрушает бетон. Уникальная система сама отрегулирует режим твердения бетона, сделав тепловое поле равномерным. Все, что вам останется сделать, так это расположить термоэлектроматы поверх бетона и включить в электросеть.

 

 

 

 

Что бы еще почитать?

Прогрев бетона в зимнее время. Технологии процессов

Строительство в современных условиях не останавливается даже в холодный сезон: в зимнее время этот процесс усложняется из-за погодных условий и начинает требовать применения определённых технологий. Например, для качественного схватывания бетона его необходимо прогреть, но как это сделать зимой?

Существует много методов прогрева бетона в зимнее время. Это достаточно сложные и недешёвые способы, однако, если игнорировать их бетон не наберёт прочность и не будет отвечать проектным требованиям.  Для прогрева бетона чаще всего используют провода ПНСВ. Чтобы запустить процесс, потребуется трансформатор или сварочный аппарат. Второй вариант более слабый и не даст быстрого и качественного эффекта, как первый.

Термоматы для прогрева бетона

Термомат для подогрева бетона не является каким-то новым изобретением: он активно применяется уже более десяти лет на всех стройках страны. Особенно популярен метод в северных регионах, где необходимость прогревать конструкции стоит острее. Способ хорошо себя зарекомендовал, однако за годы существования был усовершенствован.

Термоэлектроматы – это устройства, способные работать автономно. Время прогрева задано автоматически, и человеку не нужно следить за включением и выключением оборудования. Устройства расходуют значительно меньше электроэнергии, чем это происходит при нагреве конструкции при помощи проводов. Способ позволяет прогреть материал качественно. Подогрев происходит равномерно, не происходит локальный перегрев: это значит, что бетон застынет без микротрещин и будет иметь высокую прочность.

Преимущества данного способа:

  • Просто использовать;
  • Оборудование не требует сложного ухода;
  • Не требуется контролировать температуру нагрева, контроль осуществляется автоматически;
  • Высококачественный прогрев;
  • За 12 часов смесь достигает 70% марочной прочности.

Недостатки:

  • Термоматы дорого стоят, и не каждый застройщик может их приобрести;
  • Большинство представленного на рынке товара – подделка, которая не подходит для прогрева бетона, так как состоит из корейской греющей плёнки, рассчитанной на использование в качестве тёплого пола. Мощность таких устройств слишком мала, чтобы прогреть бетонную смесь.

Отличить подделку вполне возможно: необходимо обратить внимание на то, как нанесена плёнка. У устройств для тёплого пола она нанесена полосами, в устройствах для прогревания бетона слой плёнки нанесён равномерно.

Прогрев бетона зимой разными способами

На необъятных просторах нашей родины существуют места, где зима длится полгода. Невозможно так долго пережидать морозы, чтобы начать строительство и строить в условиях, точно соответствующих техническим нормам.

Известно, что многие технологические процессы не совместимы с отрицательной температурой воздуха. Речь идет, в первую очередь, о бетоне, который не в состоянии набрать прочность, схватываясь, при температуре ниже нуля.

Чтобы не прерывать процесса строительства, ученые разработали мероприятия, благодаря которым происходит прогрев бетона зимой, что позволяет ему превращаться в камень без потери качества.

Чем температура ниже нуля мешает бетону твердеть

При затворении вяжущего (цемента) и наполнителей (песка и щебня) водой — при производстве бетона — происходит сложная химическая реакция. Заключается она в явлении гидратации: образовании гелевидных частиц, что выглядит как загустевание цемента. Оно происходит из-за образования иглообразных кристаллов по всему объему смеси. Процесс гидратации полностью меняет структуру бетона с алюминатной на силикатную — по истечение 6-8 часов, за которые бетон загустевает., в следующие 16-20 часов он твердеет Затем еще 28 дней он набирает прочность.

Так вот, если этому процессу помешает превращение воды в лед — ничего не произойдет: структура цементного раствора не изменится и, даже после размерзания воды, смесь уже не превратится в камень. Поэтому необходимо было изыскать способ, который даст возможность и при отрицательной температуре воздуха цементно-песчаной смеси затвердевать и набирать прочность бетонного камня.

Таких способов нашли несколько, каждый из них определяется теми условиями строительства, под которые был разработан. Самые популярные из них: способ термоса, электронагрева, термоактивной опалубки и паропрогрева. Поговорим о каждом из них.

Прогрев бетона зимой способом «термоса»

Способ основан на свойстве цементно-песчаной смеси, при затворении ее водой, выделять тепло. Получается, что если это тепло сберегать с помощью утепленной опалубки и укрывания наружной плоскости раствора опилками, шлаком или камышитом, тепло может сохраняться внутри конструкции время, нужное для затвердения бетона. Однако это время будет зависеть от объемности конструкции и площади ее теплоотдачи. Рассчитать его можно по формуле:

M=A/V,

где M — степень массивности конструкции, A — площадь теплоотдачи конструкции, а V — ее объем. Условие таково: если М= больше, чем 10, то «метод термоса» при бетонировании будет работать. Если М=8-10, то метод сработает, если смесь прогреть до температуры 60-80°С.

В остальных случаях применение метода не даст нужного результата. Поэтому применяются другие методы, с использованием внутреннего и внешнего подогрева бетонной смеси.

Прогрев бетона с помощью нагревательного кабеля

Обычно используется специальный провод ПНСВ («Провод Нагревательный Сталь Винил» — имеется в виду материал жилы и оболочки), сделанный из одной стальной жилы в ПВХ изоляции; берется сечением 1,2 мм.

Перед заливкой бетона провод закрепляется на каркасе из арматуры. Длину секций и шаг между ними определяют, исходя из напряжения трансформатора (при В=220В, длина составляет 110м, уменьшается пропорционально).

Количество тепла, выделяемое проводами, способно нагреть смесь до 60-70°С, при расходе 50-55 м провода на 1 м³ бетонной смеси.

Электроснабжение проводов осуществляется трансформаторным устройством ППЭБ (3х380В), которое может прогреть 20-25 м³ смеси.

Условия работы следующие:

  • Температура окружающей среды не должна быть ниже -25°С.
  • Монтаж осуществляется только при фиксации проводов.
  • Провода не должны касаться друг друга; минимальное расстояние между ними должно быть 15 мм.
  • Места соединения провода с нагревателем должны быть выведены из зоны обогрева.
  • К обогреву можно приступать после окончания заливки бетона.
  • В конструкции делаются скважины, дающие доступ к проводам, чтобы контролировать ее температуру. Если она превышает норму, следует понижать напряжение в сети.

Способ бетонирования в термоактивной опалубке

Используется в монолитном строительстве. Термоактивной называется стальная опалубка, на которой смонтированы нагревательные элементы и устроена наружная термоизоляция (обычно из стекло- или шлаковойлочных матов толщиной около 50 мм). При использовании опалубки, ее нужно укрывать брезентом или пленкой, не пропускающей воздух, особенно в ветреную погоду.

Термоактивная опалубка применяется разборная, унифицированная и специально разработанная монтажными организациями. Количество энергии, необходимое для прогрева конструкции будет зависеть от ее массивности, температуры основания и окружающей среды, скорости ветра и теплопроводности опалубки.

Для использования опалубки подходит быстротвердеющий портландцемент и шлакопортландцемент. Температура готовой смеси не должна быть ниже +5°С. Основание перед заливкой нужно прогреть до +10°С. Промерзший грунт прогревают на глубину более 50 см — для пучнистых и более 30 см — для непучнистых грунтов. Температура и промерзающего грунта, и смеси в момент заливки д. б. не ниже +15°С.

Способ прогрева бетона с помощью пара

Как известно, одним из условий для твердения и набора прочности бетоном, является влажность. При положительных температурах бетонную поверхность увлажняют, по крайней мере, первые сутки. Поэтому поддержание высоких температур в толще бетона, при его прогреве, может быть чревато неравномерным отвердением бетонного камня и образованием в нем микротрещин. Чтобы этого не происходило, нужно четко выполнять режим прогрева.

Если по каким-то причинам обогрев кабелем изнутри или с помощью термоактивной опалубки невозможен, существует еще один, более энергозатратный, но зато более эффективный способ — паропрогрев.

  • Создание благоприятных условий для твердения бетона с помощью тепла и влажности, значительно ускоряют процесс набирания им прочности. При температуре прогревания +70°С в паронасыщенном состоянии, бетон за 25-30 часов наберет такую же прочность, как за 10-15 суток при обычных условиях.
  • Способ осуществляется с помощью т. н. «паровой рубашки». Оболочка укрывает конструкцию вместе с опалубкой, чтобы охватить всю ее поверхность парами низкого давления (на расстоянии 15 см).
  • «Паровая рубашка» делается из нескольких деревянных щитов, между которыми прокладывается толь. Их плотно подгоняют друг к другу, швы герметизируют, оставляют отверстия для гибких шлангов, по которым через каждые 5-6 м² будет подаваться пар.
  • Прогревая перегородки, рубашку устраивают только с одной стороны конструкции.
  • Для колонн пар подается снизу через каждые 3,5 м.
  • Пар пускают за пол часа до начала заливки бетона, чтобы предварительно прогреть конструкцию.

Как производить прогрев бетона при строительстве в зимнее время

Сегодня зимнее бетонирование – одна из актуальных проблем в строительном производстве.
Ежегодно в мире при возведении зданий и сооружений используется около 15 млрд м3 бетона. При этом около 75% общего объема применяется при строительстве конструкций и сооружений в зимних условиях, то есть при отрицательных температурах воздуха.
Теоретически строительные работы должны проводиться до наступления зимних холодов или при температуре воздуха, не превышающей +350 C. В таких случаях никаких дополнительных условий ухода за твердеющим бетоном не требуется. Но даже в нормальных температурных условиях, учиты­вая, что для твердения бетона необходима постоянная влажность, во избежание раннего высыхания его укрывают от прямых солнечных лучей.

Территория СНГ включает районы, например в Сибири, где колебания температур воздуха в разные сезоны года происходят в диапазоне от +500 C до –500 C, при этом зимний период составляет 6 или даже 8 месяцев. Такие суровые климатические условия крайне неблагоприятны для строительства. Не следует забывать и о том, что существуют зоны вечной мерзлоты, которые занимают почти четверть поверхности земного шара. Однако в таких районах также ведется интенсивное строительство. В странах Северной Европы зимнее строительство – обычная практика. Так, в Финляндии половина объема строительных работ приходится на зиму, то есть на тот период, когда постоянная средняя температура воздуха немного ниже 00 C.

Морозостойкость бетона

Бетон, уложенный в строительную конструкцию, должен в процессе затвердения набрать прочность, а для этого необходимы свойства морозостойкости.

Морозостойкость – способность строительного материала выдерживать в состоянии насыщенности водой многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и понижения прочности. При зимнем бетонировании в суровых климатических условиях морозостойкость бетона является главным фактором качественного возведения конструкций.

Мороз опасен для свеже­уложенного бетона, прежде всего, по причине воздействия низких температур воздуха на процессы схватывания и твердения цементов. Так, при снижении температуры с +20° C до +5° C схватывание бетона замедляется в 2–5 раз. Замедление процесса твердения особенно заметно при дальнейшем снижении температуры до 00 C. При восстановлении нормальных температурных условий выдерживания твердение продолжается с достаточной скоростью. При температуре бетона ниже 00 C данный процесс полностью прекращается. Это объясняется тем, что при замерзании бетона свободная вода, содержащаяся в его порах, превращается в лед и, соответственно, увеличивается в объеме.

Льдистость

Для того чтобы оценить степень влияния температуры на процесс твердения, используют такой термин, как льдистость. Льдистость – это отношение количества льда к массе химически не связанной воды. У образцов, находящихся на морозе в первые часы после изготовления, большая часть воды переходит в лед при температуре ниже –20 C, а у помещенных на мороз через 24 часа нормального твердения – при температуре –50 C.  Большое влияние на льдистость оказывает продолжительность твердения до начала замерзания, или степень гидратации цемента, а также активность цемента и водоцементное отношение. Чем выше прочность бетона до замерзания, чем больше в нем продуктов гидратации, тем больше количество незамерзшей воды.

В результате замерзания замедляется образование цементного камня. Происходит частичное или полное прекращение процесса гидратации цемента. Следовательно, прекращается и твердение бетона. Процессы гидратации протекают не полностью, и бетон не успевает приобрести требуемые физико-механические свойства. Вследствие этого получается бетон с дефектной структурой.

Замерзая в бетоне, вода увеличивается в объеме на 9%. По этой причине в порах бетона развивается большое давление, которое вызывает разрушение структуры еще не затвердевшего бетона. Скопившаяся на поверхности зерен крупного заполнителя вода при замерзании образует тонкую ледяную пленку, которая препятствует соприкосновению поверхности заполнителя с цементным тестом. В итоге ухудшается монолитность бетона. Если бетон замораживается в раннем возрасте, то лед разрушает большое количество кристалликов цементного клея. Если затворе­ние бетона было проведено до замораживания, а твердение бетона еще не началось, то оно не начнется и после замерзания.

В тот период, когда свободная вода находится в состоянии льда, твердение приостанавливается. При оттаивании бетона лед превращается в жидкость, и твердение бетона возобновляется. В нем происходят те же процессы, что и до замерзания, но уже при изменившейся структуре. По причине изменений, происходящих в структуре бетона, уменьшаются его прочность и сцепление с арматурой. Чем раньше бетон подвергся замораживанию, тем ниже его конечная прочность. Наиболее значительно сказывается на качестве бетона его замерзание в период схватывания цемента. Также способствует ухудшению характеристик бетона и его многократное замерзание и оттаивание в начальный период твердения во время оттепелей и заморозков.

Прогрев бетона

Для обеспечения качественного строительства в зимних условиях были разработаны методы, с помощью которых создаются благоприятные условия для твердения бетона даже в самые сильные морозы.

В течение срока, который определяется достижением заданной прочности бетона, необходимо поддерживать соответствующие температуру и влажность, используя для этого внутреннее тепло бетона или же дополнительно обогревая твердеющий бетон. Разработаны и внедрены в практику несколько методов прогрева, которые используются при зимнем бетонировании. Наиболее эффективными являются способы термоса, электронагрева и паропрогрева.

На месте бетонную смесь укладывают в опалубку из деревянных или металлических щитов, соответствующих форме будущей конструкции. В опалубке устанавливают стальной каркас-арматуру.

Бетонную смесь укладывают с максимально возможной скоростью, без перерывов. Твердение бетона зависит от химических реакций цемента с водой. Основными факторами, определяющими ход данных процессов, являются температура и влажность воздуха. Поэтому в зимнее время при низких температурах опалубку утепляют, причем сразу же после окончания бетонирования; щитами и матами укрывают и верхнюю, открытую, поверхность бетона.

Способ термоса

Данный метод широко применяется в промышленном и гражданском строительстве. По способу термоса бетон твердеет под слоем теплоизоляционных материалов (шлак, опилки, камышит). Такие материалы плохо проводят тепло, и во многих случаях их количество оказывается достаточным для того, чтобы во время остывания бетон приобрел необходимую прочность. При такой прочности можно распалубливать конструкцию, не боясь замораживания, – после оттаивания бетон не разрушится. Способ термоса является наиболее экономичным и простым по сравнению с другими методами прогрева бетона. Для его реализации не требуется специальное оборудование, но применять его можно только при бетонировании массивных конструкций, так как тонкостенные очень быстро остывают. Применение способа термоса позволяет создать нормальные условия для производства работ и, соответственно, увеличить интенсивность укладки бетона.

Если при применении способа термоса невозможно достичь требуемой прочности в установленные сроки, рекомендуется использовать искусственный прогрев бетона электрическим током или паром. Высокотемпературное воздействие на бетон является эффективным спо­собом ускорения его твердения. Такой прогрев бетона в конструкции выполняется при применении электрического тока. В этом случае подача электрического тока к месту использования производится просто, при этом ее легко регулировать и контролировать, к тому же возможна автоматизация процесса тепловой обработки бетона.

Существуют три способа прогрева бетона: электродный прогрев (электропрогрев), электрообогрев с помощью электронагревательных устройств и индукционный прогрев (прогрев в электромагнитном поле). Каждый из этих способов не универсален и эффективен только для определенных конструкций и условий строительной площадки. Наиболее распространенными способами прогрева бетона являются электропрогрев и электрообогрев.

Электропрогрев

Данный способ основан на принципе нагрева проводника при прохождении через него переменного тока. Постоянный ток для этих целей не под­ходит, так как при его применении происходит электролиз воды, коррозия и экранирование поверхности электродов выделяемыми газами.

В свежеуложенный бетон вводят металлические электроды, через которые пропускают переменный электрический ток. С помощью электродов бетон прогревают при пониженных (50–127 В), а иногда и повышенных (220–380 В) напряжениях. Электропрогрев бетона при напряжении свыше 127 В можно применять только при сооружении неармированных конструкций, при этом должна тщательно соблюдаться техника безопасности. В армированном бетоне при повышенных напряжениях тока возникают значительные местные перегревы, вызывающие интенсивное испарение влаги, что снижает прочность бетона. По этой причине электропрогрев железобетонных конструкций следует выполнять при пониженных напряжениях, обеспечивающих возможность более точного соблюдения заданного режима.

Электрическое сопротивление свежеприготовленного бетона, уложенного в опалубку, увеличивается по мере затвердевания бетона. На ранней стадии твердения бетон обладает достаточно хорошей электропроводностью, так что его можно отнести к проводникам второго рода с ионной проводимостью. Включенный в электрическую цепь, он нагревается при прохождении электрического тока. Выделяющееся тепло способствует интенсификации химического взаимодействия воды с минералами цементного клинкера, что вызывает твердение бетона. Электрический ток, протекающий по бетону, вызывает его нагревание и твердение. Чем больше сопротивление, тем выше напряжение тока.

Однако значительное увеличение сопротивления бетона может сказаться на качестве прогрева бетона. При достижении критического сопротивления ток используемого напряжения не в состоянии «преодолеть» это возросшее сопротивление, поэтому цепь прерывается и электрообогрев прекращается. Следовательно, необходимо обеспечить такой режим защиты бетона от влагопотерь, чтобы бетон успел прогреться и набрать требуемую прочность.

Расход электроэнергии при электронагреве не превышает 80–100 кВт/ч на 1 м2 бетона и зависит от температуры окружающего воздуха и продолжительности прогрева. Максимальное значение температуры прогрева и его продолжительность зависят от вида применяемого цемента и требуемой прочности, причем температура не должна превышать +600 C. Качество прогрева в значительной степени зависит от размеров электродов. Диаметр стержневых электродов должен быть не менее 5 мм, а ленточных – не менее 15 мм. Для прогрева бетона также используется специализированный греющий провод, который укладывается в саму конструкцию еще до начала ее бетонирования. Для прогрева монолитного бетона и железобетона используется нагревательный провод ПНСВ, имеющий стальную жилу и изоляцию из ПВХ-пластиката или полиэтилена. Он применяется в напольных нагревателях при напряжении переменного тока до 380 В и номинальной частоте 50 Гц.

Нагреваемые электроды создают температурное поле в бетоне. Важным фактором нормального режима прогрева является равномерность температурного поля, которая достигается при правильной расстановке электродов.

Все вышесказанное относится и к неармированному бетону. При прогреве бетона в железобетонной конструкции необходимо учитывать характер и густоту армирования, расположение арматуры и ее диаметр. Стальная арматура и хомуты влияют на формирование электрического поля и искажают его. Главное условие нормального электрообогрева – это обеспечение равномерности и электрического поля в бетоне. Поэтому электроды следует располагать на максимальном расстоянии от элементов арматуры. Иногда при прогреве железобетонных конструкций в качестве одного из электродов можно использовать арматуру. В этом случае в качестве другого электрода используют уложенные на поверхности бетона пластины, что позволяет прогревать элементы, имеющие нормальное армирование (ненапрягаемую арматуру).

Сегодня электропрогрев часто применяется для ускорения твердения бетона на объектах зимнего строительства. Ежегодно при применении данного способа прогревается свыше 12 млн м3 бетона. Электропрогрев используют как при возведении монолитных конструкций, так и в заводском производстве сборного железобетона вместо пропаривания. К тому же это один из высокоэкономичных способов тепловой обработки бетона.

Электрообогрев

Данный способ может при­меняться для электротермообработки бетона в любых конструкциях независимо от их армирования, конфигурации, вида бетона и цемента. Принцип состоит в том, что тепло к бетону подводится с поверхности, а во внутренние слои тепло переносится за счет теплопроводности. Нагрев внутренних слоев необходимо производить постепенно, учитывая экзотермию цемента. С особой осторожностью данный способ следует применять для обогрева массивных конструкций. Необходимо учитывать, что внутренние слои прогреваются медленнее, чем поверхностные, и разница температур между слоями может быть велика. В таких условиях создается неблагоприятное термонапряженное состояние конструкции. Глубина эффективного прогрева бетона в конструкции при применении этого способа обычно составляет около 20 см. Однако, в случае если выполняется односторонний подвод тепла к конструкциям небольшой толщины, глубина эффективного прогрева может уменьшиться до 15 см. Данная величина зависит в зимнее время от температуры наружного воздуха и теплозащиты необогреваемой поверхности конструкции.

Имеются две разновидности способа электрообогрева: обогрев высокотемпературными нагревателями (генераторы инфракрасного излучения), имеющими температуру поверхности выше 2500 С, и низкотемпературными, имеющими температуру поверхности до 2500 С. Высокотемпературные нагреватели используются, как правило, в заводских условиях при изготовлении сборных железобетонных изделий и для прогрева бетона в монолитных конструкциях применяются редко. Низкотемпературные нагреватели применяются в построечных условиях для обогрева бетона, причем электронагреватели монтируются в опалубку или же изготовляются в виде греющих щитов.

Для электрообогрева применяют электрический ток напряжением 110–220 В, при этом необходимо соблюдать требования технической безопасности. Расход электроэнергии для зон с температурой наружного воздуха –200 С составляет примерно 100–120 кВт ч. на 1 м3 бетона.

Паропрогрев

Прогрев бетона паром высокоэффективен – его часто применяют на стройках, а также на заводах железобетонных изделий. В опалубке с внутренней стороны вырезают каналы, через которые пропускают пар. Можно также изготовить двойную опалубку и вводить пар в промежутки между стенками. Часто пар пропускают по трубам, уложенным внутри бетона, и нагревают его до +50–800 С. При высоких температурах, которые создаются при паропрогреве бетона, и нормальной влажности воздуха твердение происходит значительно быстрее. Например, через двое суток можно получить необходимую прочность бетона, которая при обычных условиях достигается в течение 7 суток твердения. Однако паропрогрев бетона требует больших дополнительных затрат на оборудование и рекомендуется в первую очередь для сооружения тонкостенных конструкций.

П. Л. Шумра, главный конструктор УГК «МЭТЗ им. В. И. Козлова»

Прогрев бетона при бетонировании в холодное время года

При отрицательных температурах во время выполнения строительных и ремонтных работ используются технологии прогревания цементного раствора для его скорейшего застывания и схватывания. От вида прогрева напрямую зависят конечные цены на бетон.

Для ускорения схватывания раствора практикуют различные методы:

  • противоморозные добавки;
  • электроды для прогрева перекрытий и стен;
  • обогревающие маты и щиты.

Противоморозные добавки (ПМД)

При морозе практически во все цементно-песчаные растворы включают противоморозные добавки. Они ускоряют период отвердения и снижают температуру оледенения жидкости.

Для усиления подвижности раствора в зимнее время года в него включают пластификаторы. Допустимое количество присадок не должно превышать 6% от общего объема в растворе цемента.

Применение ПМД можно совмещать с электроподогревом. В бетон реактивы добавляют во время замешивания раствора или перед заливкой в опалубку на стройплощадке.

На рынке РФ самыми востребованными считаются реактивы:

  • нитрит кальция или натрия;
  • хлористый натрий;
  • карбонат калия;
  • формиат натрия.

Использование электродного оборудования

Прогрев перекрытий и стен стальными электродами также популярен, но при этом прочность бетона составит не более 70% от заданной. Поэтому тут важно следить за технологией процесса: нагревающие провода должны располагаться в бетонном теле и прогреваться до 80 градусов.

Энергетические затраты будут зависеть от мощности жилы и площади поверхности, подающей тепло. На КПД влияют и темпы прогрева бетона, температура окружающего воздуха и варианты защиты общей конструкции от охлаждения.

Термоматы для прогрева бетона

Периферический контактный нагрев обеспечивают термоматы, состоящие с одной стороны из ИК-пленки, излучающей тепло, и слоя теплоотражателя.

Вторая сторона состоит из ТЭМ — термического электрического мата. Эта сторона располагается на застывающем бетоне, накрытом пленкой из полиэтилена. Необходимую температуру поддерживают встроенные в ТЭМ термические датчики.

Такая система — малоинерционная, поэтому прогрев цементно-песчаной смеси начинается почти моментально. Для сокращения энергозатрат и повышения эффективности термические маты накрывают теплоизоляционными материалами. На сроки затвердевания влияют толщина и марка бетона.

Заказать добавление в раствор противоморозных добавок вместе с партией бетонирующей смеси вы можете по бесплатному номеру 8 (800) 222-15-05.

 

Прогрев бетона в зимнее время электродами и проводом ПНСВ

Оглавление:

Благодаря технологиям бетонирования при минусовых температурах, строительство в зимний период идет без снижения темпов и должного качества выполняемых работ. И зимой возводятся самые разнообразные сооружения и конструкции из бетона.

Бетонирование конструкций любой сложности в зимнее время при температуре, которая держится ниже 0 градусов С, требует специального обеспечения оптимальных температурных условий твердеющему бетону. Единственное очень важное условие при проведении работ в холодное время года — это не давать конструкции даже минимально остыть ниже технологически обусловленного минимума.

Для обеспечения прочности огромное значение имеет температурный режим, в котором и требуется выдерживать бетон во время его твердения — прогрев бетона в зимнее время.

Почему в зимнее время важено прогреть бетон?

При минусовой температуре происходит замерзание содержащейся в растворе свободной воды, в следствии чего образуются кристаллы льда довольно большого объема и развивается большое давление в порах цемента, и, как следствие — разрушение структуры не затвердевшего бетона и значительное снижение его конечной прочности.

Особо опасно замерзание непосредственно в период схватывания. Для обеспечения большой его прочности огромное значение имеет оптимальный температурный режим, в котором и требуется выдерживать бетон во время его твердения. Если температура субстанции снижается, то взаимодействие воды и цемента существенно замедляется, а при повышении температуры процессы взаимодействия ускоряются. Поэтому при бетонировании монолитных конструкций в зимний период, требуется поддерживать необходимые влажностно — температурные условия, позволяющие набрать необходимую прочность конструкции в самые минимальные сроки.

Способы зимнего бетонирования

В зависимости от наружной температуры воздуха и вида конструкции применяются такие виды бетонирования в зимний период:

  • термос или термос с противоморозными добавками;
  • обогрев в греющей опалубке;
  • прогрев электродами;
  • инфракрасный или индукционный обогрев;
  • обогрев нагревательными проводами.

Рассмотрим наиболее популярные и распространенные способы зимнего бетонирования.

Электропрогрев в зимних условиях

Наиболее распространенным, из искусственных методов сбережения теплоты, является прогрев электродами. Пропускание через бетон электрического тока с помощью электродов, в результате чего выделяется тепло — это основа данного метода. Для подводки тока к смеси могут использоваться разные виды электродов. для каждого из которых своя схема подключения. Так как постоянный ток вызывает электролиз воды в бетоне, то во время электропрогрева может применяться как однофазный, так и трехфазный переменный ток нормальной частоты (50 Гц).

Используемые электроды для электропрогрева:

  • Стержневые электроды. Они изготавливаются из арматуры (6-12мм диаметра) и располагают их в теле бетона с расчетным шагом. Крайний ряд должен быть расположен в трех сантиметрах от опалубки. Данные электроды позволяют прогревать конструкции самой сложной формы.
  • Пластинчатые электроды навешиваются на внутреннюю сторону опалубки и в результате подключения противоположных пластинчатых электродов к разным фазам, в бетонной смеси образуется электрическое поле, под воздействием которого масса разогревается до требуемой температуры и его теплота поддерживается необходимое время.
  • Струнные электроды, как правило, применяются для прогрева бетона колон.
  • Полосовые электроды можно располагать как с одной стороны конструкции, так и с двух сторон.

Один из самых эффективных методов прогрева — нагревательные провода

Сегодня технология прогрева бетона нагревательными проводами , освоена и широко применяется на практике многими крупнейшими отечественными и зарубежными строительными фирмами. Следует отметить, что при строительстве многих масштабных объектов в Москве, использовался в зимний период стройки именно этот способ.

Метод прогрева нагревательными проводами заключается в закреплении на арматурном каркасе провода нагревательного определенной длины непосредственно перед укладкой массы в опалубку. При данном способе подогрева используется провод ПНСВ со стальной оцинкованной жилой диаметром — 1,2мм. Выделяемая теплота такими проводами, при прохождении по ним тока, передается бетону и равномерно распределяется в нем путем теплопроводимости, что и позволяет разогреть бетон до +40С — +50С. Электропитание проводов ПНСВ осуществляется через подстанции типа КТП-63/ОБ или КТП ТО — 80/86, имеющие несколько ступеней пониженного напряжения. Одной такой подстанцией можно обогреть до 20 — 30м3 бетона. Для подогрева 1м3 требуется приблизительно 60м провода нагревательного марки ПНСВ-1,2. Метод обогрева при помощи нагревательных проводов позволяет обогревать любой конструкции сложности при температуре воздуха до -30С.

Следует отметить, что довольно распространенная практика обогрева в зимний период бетона — это комбинация способов обогрева. Целесообразность применения того или иного метода обогрева или же их комбинации зависит от таких факторов, как массивность конструкции, требуемой прочности, от метеорологических условий, а также от наличия энергоресурсов на строительной площадке.

Только набравший определенную прочность бетон, может отлично противостоять действию разрушительных «морозных сил» без малейшего разрушения его структуры, что и позволяет ему после оттаивания продолжить набор прочности.

Прогрев бетона зимой – основные методы

В холодное время года прочность бетонной смеси может меняться в отрицательную сторону.

Нужно отметить, что основными компонентами бетона являются вода, цемент, песок и щебень. Вода в данном случае играет роль катализатора, с помощью которого схватывается раствор. Отрицательная температура вызывает вымерзание влаги, необходимой для набора прочности. Ухудшение этого показателя негативным образом влияет на последующие строительные работы. В связи с этим прогреву бетона зимой следует уделить особое внимание. Основной целью данных мероприятий является сохранение влаги и поддержание благоприятной для застывания бетона температуры.

Способы самостоятельного прогрева бетона

Если температура варьируется в пределах от 0 до +10 градусов, допускается бетонирование с добавлением в раствор пластификаторов. Эти вещества позволяют поддерживать необходимый уровень прочности бетона. Важно учесть, что разводить данную присадку следует строго по инструкции. Приобрести ее можно практически в любом строительном магазине.

Минусом пластификаторов считается замедленный в некоторых случаях набор прочности.

К примеру, при температуре +20 градусов, должный уровень прочности будет достигнут в течение недели, а при +7 градусах не ранее, чем через месяц. Для ускорения этого процесса рекомендуется утеплять бетон подручными средствами. Оптимальным вариантом для защиты бетонных плит являются бетонные опилки. Они способны сократить время набора прочности почти в 2 раза.

Основные виды утеплителей

Существует множество вариантов утеплителей для бетона. Среди наиболее распространенных выделяют:

  • пенофлекс;
  • пенопластовая крошка;
  • клеенка;
  • брезент.

Пенопласт и пенофлекс считаются самыми теплыми материалами для укрытия бетона. Но их целесообразней всего использовать на большой площади. В остальных случаях их применение может стать слишком затратным. Более бюджетным вариантом считается пенопластовая крошка. Для закрепления ее на напольном покрытии можно использовать клеенку или брезент.

Температура на термометре опустилась ниже 0 – это явление считается первым признаком нехватки тепла. Для поддержания необходимой температуры бетонных покрытий на крупных строительных объектах, специалисты используют трансформаторы. Напольное покрытие в этом случае прогревается с помощью нагревательных проводов. Для прогрева небольшой площади используют обычные сварочные трансформаторы.

Источник: regionstroibeton.ru

Почему испытание бетона на температуру важно в экстремальных погодных условиях

Выделение тепла в бетоне — очень сложная и широко исследуемая тема. Чтобы упростить этот процесс, выделение тепла с течением времени можно разделить на пять отдельных фаз. Тепловой профиль может меняться в зависимости от типа цемента. Типичная гидратация цемента типа I графически представлена ​​на рисунке ниже.

Таблица 1: Состав портландцемента Силикат трикальция

Фазы портландцемента

Аббревиатура (химическая формула)
Силикат дикальция C C 3 S
Алюминат трикальция C 3 A
Тетракальций алюмоферрит C 4 AF
4 сульфат кальция CaSO4 CaSO4 · 2H 2 O (гипс), CaSO 4 · ½H 2 O

* Сульфат кальция составляет только 10% массы цемента. Остальные четыре фазы представляют собой основные соединения портландцемента, и их индивидуальная массовая доля изменяется в зависимости от типа цемента.

Рисунок 1: Теплота гидратации для цемента типа 1

Фаза I: предварительная индукция

Вскоре после того, как вода вступает в контакт с цементом, происходит резкое повышение температуры, которое происходит очень быстро (в течение нескольких минут) . В течение этого периода основными реактивными фазами бетона являются алюминатные фазы (C3A и C4AF).Фазы алюмината и феррита реагируют с ионами кальция и сульфата с образованием эттрингита, который осаждается на поверхности частиц цемента. Во время этой фазы, в меньшей степени, силикатные фазы (в основном C3S) также будут реагировать в очень малых фракциях по сравнению с их общим объемом и образовывать очень тонкий слой гидрата силиката кальция (C-S-H).

Фаза II: период покоя

Эта фаза также известна как фаза индукции. В этот период скорость гидратации значительно замедляется. Считается, что это происходит из-за осаждения вышеупомянутых соединений на поверхности частиц цемента, что приводит к возникновению диффузионного барьера между этими частицами и водой. Тем не менее, существуют серьезные споры относительно физических и химических свойств, стоящих за возникновением этой стадии, и методов ее прогнозирования.

В этот период осуществляется транспортировка и укладка свежего бетона. На данный момент бетон еще не затвердел и еще можно обрабатывать (пластичный и жидкий).Было показано, что продолжительность периода покоя варьируется в зависимости от множества факторов (типа цемента, примесей, Вт / см и т. Д.). Конец периода покоя обычно характеризуется начальным наступлением.

Этап III и IV: Повышение прочности

На этом этапе бетон начинает затвердевать и набирать прочность. Тепло, выделяемое во время этой фазы, может длиться несколько часов и вызвано в основном реакцией силикатов кальция (в основном C3S и в меньшей степени C2S). В результате реакции силиката кальция образуется гидрат силиката кальция «второй стадии» (C-S-H), который является основным продуктом реакции, придающим прочность цементному тесту. В зависимости от типа цемента также можно наблюдать третий, более низкий пик тепла от возобновленной активности C3A.

Фаза V: устойчивое состояние

В этот момент температура бетона стабилизируется с температурой окружающей среды. Процесс гидратации значительно замедлится, но не остановится полностью. Гидратация может продолжаться в течение месяцев, лет или даже десятилетий при условии наличия достаточного количества воды и свободных силикатов для гидратации. Однако прирост силы в этот период будет минимальным.

Почему бетон нагревается? Лечение и солнце

Бетон становится горячим по двум основным причинам: затвердевание и солнце. Бетон изготавливается из песка, цемента и щебня. Когда вы смешиваете эти 3 ингредиента вместе и добавляете воду, происходит химическая реакция, которая сушит и укрепляет бетон, а также выделяет тепло. Этот процесс называется отверждением и обычно занимает 28 дней. По мере застывания бетон набирает прочность и выделяет тепло. По окончании отверждения бетон остывает.Вторая наиболее частая причина нагрева бетона — солнце. Как и все изделия из каменной кладки, бетон отлично поглощает и удерживает энергию.

Бетон — отличный материал для поглощения и сохранения тепла от солнца. Когда люди спрашивают, почему бетон становится таким горячим, они обычно имеют в виду горячую поверхность внутренних двориков, тротуаров и бетон вокруг бассейна летом. Если вы когда-нибудь ступите на бетонный патио с травы или деревянного настила, вы сразу почувствуете разницу. Бетон может сильно нагреваться.И так может оставаться в течение нескольких часов после захода солнца. Но почему так?

Впереди мы обсудим, почему бетон так сильно нагревается от солнца, и рассмотрим процесс отверждения более подробно.

Солнечный свет

Самая частая причина горячего бетона — солнце. Отверждение длится всего 28 дней, но солнце может нагревать ваш бетон каждый день в году. Солнечный свет является основным источником тепла для всей земли и оказывает сильное воздействие на бетон.

Бетон обладает очень высокой способностью удерживать тепло.Это означает, что он может нагреваться до более высоких температур, чем большинство других материалов, и медленнее выделять это тепло. В жаркий летний день даже бетон, который находится в тени, может легко достигать 70 ° F, однако бетон, находящийся под прямыми солнечными лучами, может достигать 135 ° F. Строители проверяют это с помощью устройства, называемого инфракрасным термометром.

Бетон имеет очень высокую теплоемкость . Во многом это связано с двумя основными факторами.

  1. Бетон имеет очень тусклую поверхность, которая не отражает много света.Скорее, солнечный свет, падающий на бетон, поглощается.
  2. Состав
  3. Concrete отлично сохраняет энергию, которая в основном и есть тепло. Это форма энергии, выделяемой солнцем.

Эти два фактора, взаимодействующие вместе, объясняют, почему бетон так хорошо поглощает и сохраняет тепло и почему летом он кажется таким горячим.

Бетон со временем излучает это тепло обратно в атмосферу, когда охлаждается, что повышает температуру воздуха вокруг него. Вот почему в городах ночью обычно на несколько градусов жарче, чем в сельской местности.Тепло, которое было поглощено бетоном днем, медленно выделяется ночью, нагревая город. Это тоже важный фактор зимой, хотя, когда холодно, люди не обращают внимания на этот эффект.

Бетон становится очень горячим

Бетон не только сохраняет тепло в течение длительного времени, но и нагревается сильнее, чем большинство других материалов. Когда строители тестируют траву, которая находится под прямыми солнечными лучами весь день, температура редко превышает 80 ° F. Дерево может нагреваться до 90 ° F, композитный настил — до 100 ° F, но бетон может нагреваться до 175 ° F.Для большинства людей это слишком жарко, чтобы ходить босиком. Вы когда-нибудь видели жаренное на раскаленном бетоне яйцо? Это можно сделать в таких штатах, как Аризона и Невада.

Вы мало что можете сделать, чтобы бетон не стал таким горячим летом, кроме как затенения. На самом деле все, что вы можете сделать, — это предотвратить попадание солнечных лучей на бетон. Нет никаких добавок или герметиков, которые можно нанести на бетон, чтобы предотвратить его нагрев.

Охлаждение поверхности водой очень помогает, но только до тех пор, пока поверхность влажная.

Температура воздуха и Земля

Бетон нагревают не только солнечные лучи. Температура воздуха и Земли также влияют на температуру вашего бетона.

Летом, когда воздух горячий, но облачно, бетон может быть горячим. Это связано с тем, что бетон поглощает не только солнечные лучи, но и окружающее тепло из воздуха и Земли. Бетон редко бывает более чем на несколько градусов холоднее или горячее, чем средние температуры вокруг него, из-за того, насколько он хорошо поглощает энергию.Например, если вы положите бетонную плиту в тени рядом с деревом, грязью, травой и плиткой, бетон будет самым теплым. Зимой бетон будет теплее других материалов, а летом станет еще горячее.

Температура Земли переходит в бетон и сквозь него. Вот почему в пустынных районах, таких как Аризона, бетон может сильно нагреваться даже в тени. Комбинация горячей земли и горячего воздуха нагревает бетон, что бы вы ни делали.

Преимущества горячего бетона

Бетон, который сильно нагревается от солнца, может быть большим преимуществом.В то время как многие люди жалуются, что в их бетонном внутреннем дворике летом становится слишком жарко, по нему нельзя ходить, многие строители используют высокую энергоемкость бетона как способ обогрева дома.

В ультра-энергоэффективных домах под названием «Пассивный дом». Бетонные полы и стены вместе с большими изолированными окнами используются как способ обогрева дома. Днем через окна проникает солнечный свет, который проникает в бетон. Ночью бетон отдает в дом накопленное тепло. Поскольку в пассивном доме используется чрезвычайно высокий уровень изоляции и почти воздухонепроницаемое уплотнение, все это тепло остается внутри дома.

Отопление дома горячим бетоном — это очень энергоэффективный способ жизни. Он считается экологически чистым, позволяет ежемесячно экономить на счетах за электроэнергию и работает до тех пор, пока светит солнце, независимо от времени года или температуры наружного воздуха. Хотя, когда солнце садится или закрывается облаками, вам понадобится дополнительный источник тепла.

Бетон для искусственного нагрева

Благодаря тому, что бетон отлично поглощает и сохраняет тепло, из него получается отличный пол с подогревом как внутри, так и снаружи дома.

Теплый пол с подогревом — отличный способ обогреть дом. Трубки с горячей водой или электрические змеевики помещаются внутрь бетонной плиты. При необходимости элементы нагреваются, что нагревает бетон. Эта энергия равномерно нагревает весь пол и излучает воздух в течение всего дня. Это очень комфортное тепло, постоянное и комфортное. А когда бетон достигает желаемой температуры, он часами отводит тепло, не требуя постоянного снабжения горячей водой или электричеством.

Эту же форму лучистого отопления можно использовать на открытом воздухе, например, в патио, подъездных дорожках, пешеходных дорожках и тротуарах.Нагревание бетонной плиты на открытом воздухе — отличный способ растопить снег и лед, и это делается точно так же, как и в помещении.

Хотя многие люди считают, что горячий бетон — это плохо, и время от времени ходить по нему определенно может быть неудобно, у него есть и большие преимущества.

Отверждение

Бетон после заливки проходит два процесса. Первый — это сушка. Вода испаряется, что затвердевает и укрепляет бетон.

Однако бетон полностью не высыхает.Для отверждения требуется немного воды, поэтому в некоторых очень жарких местах каменщики смачивают поверхность бетона по мере его застывания. Вода и цемент вступают в химическую реакцию и связываются вместе в течение длительного периода времени, укрепляя бетон.

За пределами строительной индустрии малоизвестно, что в процессе отверждения выделяется тепло. Это происходит из-за химической реакции между цементом и водой, которая называется гидратация . Во время этих реакций выделяется тепло, поскольку бетон продолжает отверждаться в течение примерно 28 дней.

Отверждение — очень важная часть строительства из бетона. Без него бетон никогда не сможет полностью раскрыть свой потенциал. Прочность бетона измеряется в фунтах на квадратный дюйм или фунтах на квадратный дюйм. Когда на мешке с бетоном Quikrete написано 3500, это число означает 3500 фунтов на квадратный дюйм. Чем выше число, тем прочнее бетон. Число также означает, что произошло полное отверждение. Число — это потенциальная сила, а не абсолют. Через 10 дней бетон на 3500 фунтов на квадратный дюйм составляет всего около 1500 фунтов на квадратный дюйм. Только после 28 дней надлежащего отверждения он достигает этих полных 3500 фунтов на квадратный дюйм.

В небольших строительных проектах тепло, выделяемое при отверждении, обычно не является проблемой. Но для крупномасштабных строительных проектов, вроде заливки фундамента чертополоха или моста. Бетон нужно заливать особым образом, чтобы отводить тепло.

Сколько тепла выделяется при отверждении бетона?

В общем, на каждые 100 фунтов использованного цемента бетон при отверждении нагревается от 10 до 15 градусов по Фаренгейту. Контроль температуры бетона по мере его отверждения очень важен для обеспечения его отверждения в течение достаточно длительного периода времени.Если отверждение прекратить до 28 дней, бетон может стать более слабым и хрупким. Факторами, влияющими на отверждение, являются как внутреннее тепло, так и внешняя температура и влажность.

В идеале бетон следует заливать и выдерживать при внутренней температуре от 50 до 90 градусов по Фаренгейту. В холодный день это означает, что вам, возможно, придется прогреть бетон с помощью согревающего одеяла. В жаркий день, возможно, потребуется охладить бетон, намочив поверхность.

В идеале нельзя заливать бетон, когда он слишком горячий или слишком холодный.Зимой бетон следует заливать в самое теплое время суток, когда не светит солнце. Затем его следует держать в тепле на закате. Летом заливайте бетон после полудня, когда садится солнце, и держите его как можно более прохладным.

Почему при отверждении выделяется тепло

Гидратация бетона — это экзотермический процесс, при котором в результате химических реакций выделяется тепло. Гидратация выделяет тепло, поскольку она схватывается и со временем затвердевает.

Большинство людей думают, что бетон просто со временем высыхает, но это верно лишь отчасти.На самом деле он проходит химическую реакцию, которая изменяет молекулы воды и создает твердые частицы. Эффект — сухой бетон, но не за счет испарения.

Побочным продуктом этой продолжающейся химической реакции является тепло. Пока идет реакция, тепло будет производиться постоянно.

Для большинства бетонных работ в жилых домах, таких как тротуары, внутренние дворики, ступеньки и фундаментные опоры, тепло не является большой проблемой. Строители сохраняют бетон в тепле зимой и прохладу летом. Но при крупномасштабном промышленном строительстве, таком как заливка бетонной плотины и огромного фундамента, управление теплом требует некоторых дополнительных мер.Если температура бетона станет слишком высокой, конструкция может треснуть.

Тепло вызывает внутреннее расширение, которое бетон не может выдержать без разрушения. Для больших конструкций максимальная разница температур между внутренним и внешним бетоном не должна превышать 36 ° F.

Почему имеет значение температура отверждения бетона

Причина, по которой температура отверждения бетона имеет значение, проста — прочность.

Если бетон становится слишком горячим, он может слишком быстро затвердеть и набрать прочность, что снижает конечное давление на квадратный дюйм.Если бетон остается холодным, он может не затвердеть, и, опять же, бетон не достигнет полной прочности. Отверждение при идеальных температурах от 50 до 90 градусов дает самый прочный бетон. Отверждение бетона должно происходить медленно в течение длительного периода времени. Если он спешит или прерывается, результатом обычно становится более слабый бетон.

Помимо использования внешних методов, таких как смачивание бетона, когда он слишком горячий, или изоляция, когда он слишком холодный, на тепло, выделяемое при гидратации, также могут влиять ингредиенты бетона.Различные комбинации заполнителя, песка и цемента могут изменить количество тепла, выделяемого при отверждении и схватывании бетона. По этой причине формула бетона также играет роль в обеспечении прочного конечного продукта в зависимости от объема работы и погодных условий.

Когда вы покупаете предварительно смешанные мешки, такие как Quikrete, или заказываете бетон в грузовике, формула разработана специально для вас и в целом согласуется. Но когда вы самостоятельно смешиваете бетон на месте, вам решать, как при необходимости корректировать ингредиенты.

Почему жаркая погода — проблема

Когда дело доходит до твердения бетона, жаркая погода вызывает быстрое испарение воды. Это слишком быстро сушит бетон, что приводит к его отверждению. Вода — важная часть химической реакции, которая отверждает и укрепляет бетон. Если воды для реакции с цементом недостаточно, бетон ослабнет.

Может потребоваться добавить дополнительную воду для отверждения. Скорость изменения температуры, тип заполнителя и соотношение ингредиентов могут влиять на то, как бетон застывает при более высоких температурах.Чтобы решить эту проблему, каменщики заливают бетон, когда воздух становится прохладнее, и распыляют воду на бетон, чтобы он оставался влажным. Они также покрывают бетон пластиком, который помогает удерживать испаренную воду на поверхности.

Внезапные перепады температуры могут привести к образованию трещин в бетоне из-за термического удара. При работе с бетоном важно следить за испарением воды из-за температуры и солнечного света. Без достаточного количества воды цемент не может связываться с заполнителем, что означает более слабый бетон и более низкое давление на квадратный дюйм.

Почему холодная погода — проблема

Заливать и выдерживать бетон, когда он слишком холодный, так же плохо, как и когда он слишком горячий. По мере затвердевания бетона для протекания химической реакции требуется определенное количество тепла. Это означает, что при слишком низкой температуре окружающей среды процесс отверждения практически замерзнет, ​​поскольку одним из ключевых компонентов является вода. Обычно это происходит при температуре около 50 ° F.

Очень важно заливать бетон при соответствующей температуре окружающей среды.И слишком жарко, и слишком холодно очень плохо сказываются на процессе отверждения и могут привести к ослаблению бетона.

Когда нет выбора, и вам нужно заливать воду при температурах ниже оптимальной, можно использовать обогревающие одеяла для бетона, чтобы поддерживать правильную температуру бетона. Убедитесь, что они у вас под рукой, когда заливаете бетон на холоде.

Виды цемента

Один из самых больших факторов, влияющих на количество тепла, выделяемого во время отверждения, — это тип используемого цемента. Ниже мы рассмотрим три наиболее часто используемых типа цемента.

Цемент типа 1. Это стандартная цементная смесь, используемая в большинстве бетонов. В нем нет специальных ингредиентов для уменьшения количества тепла, выделяемого во время отверждения.

В большинстве строительных проектов используется цемент типа 1, если только они не хотят изменить процесс отверждения.

Цемент 2 типа. Эта смесь предназначена для получения меньшего количества тепла в течение длительного периода времени. Он обычно используется в больших конструкциях, таких как фундаменты и тяжелые стены.

Цемент типа 4. Тип 4 выделяет минимальное количество тепла во время отверждения. Обычно он используется в крупных проектах, таких как строительство плотин. В огромных бетонных конструкциях, таких как гравитационные плотины, тепла, выделяемого во время отверждения, может быть достаточно, чтобы расколоть всю плотину. В проектах такого размера очень важно контролировать уровень внутреннего тепла.

Резюме: Почему бетон нагревается?

Бетон становится горячим по двум основным причинам: затвердевание и солнце. Бетон изготавливается из песка, цемента и щебня.Когда вы смешиваете эти 3 ингредиента вместе и добавляете воду, происходит химическая реакция, которая сушит и укрепляет бетон, а также выделяет тепло. Этот процесс называется отверждением и обычно занимает 28 дней. По мере застывания бетон набирает прочность и выделяет тепло. По окончании отверждения бетон остывает. Вторая наиболее частая причина нагрева бетона — солнце. Как и все изделия из каменной кладки, бетон отлично поглощает и удерживает энергию.

Бетон — отличный материал для поглощения и сохранения тепла от солнца.Когда люди спрашивают, почему бетон становится таким горячим, они обычно имеют в виду горячую поверхность внутренних двориков, тротуаров и бетон вокруг бассейна летом. Если вы когда-нибудь ступите на бетонный патио с травы или деревянного настила, вы сразу почувствуете разницу. Бетон может сильно нагреваться. И так может оставаться в течение нескольких часов после захода солнца. Но почему так?

Впереди мы обсудим, почему бетон так сильно нагревается от солнца, и рассмотрим процесс отверждения более подробно.

Если у вас есть вопросы или комментарии, напишите нам в любое время.Мы хотели бы услышать от вас.

Нагреватели грунта отверждают блюз бетонной заливки в холодную погоду

Переносные водонагреватели, внедренные в строительство в качестве оборудования для оттаивания грунта, облегчают заливку бетона в холодную погоду. Переносные котлы нагревают жидкость и перекачивают ее через шланг, который можно разложить на размораживаемой поверхности, чтобы подрядчики могли работать в морозные зимние месяцы. Но подрядчики обнаружили, что водяные обогреватели также могут поддерживать температуру застывания бетона в холодные зимние месяцы.

По мере затвердевания бетон выделяет тепло. Чем теплее бетон, тем быстрее он застывает. Но когда он замерзший или очень холодный, бетон может вообще перестать застывать.

По данным Американского института бетона (ACI), бетон, помещенный при температуре 42 градуса или ниже, должен иметь термозащиту для надлежащего отверждения. Поэтому у подрядчиков не так много выбора в холодные зимние месяцы: защищать заливку, использовать добавки или не работать.

Существуют различные методы защиты бетонной смеси, в том числе изоляционные покрытия из бетона, пропановые обогреватели с палатками и т. Д.Существуют также портативные системы водяного отопления, которые могут помочь поддерживать идеальную температуру застывания бетона от 65 до 75 градусов по Фаренгейту.

Системы водяного отопления могут оттаивать землю и затвердевать бетон за гораздо меньшее время, чем традиционные газовые обогреватели прямого или косвенного нагрева. Это не только помогает подрядчикам более точно оценивать и планировать свои работы, но и сокращает время простоя бригад и оборудования.

«Проще говоря, водяные обогреватели помогают подрядчикам исключить неизвестный погодный фактор», — говорит Кен Каннелла из компании Ground Heaters.

Как это работает

Сегодня на рынке доступно несколько различных систем водяного отопления. Хотя каждая система уникальна, концепция в целом одинакова и довольно проста.

Котел установки нагревает смесь пропиленгликоля, которая похожа на пищевой антифриз, эффективно отводящий тепло. Теплая жидкость перекачивается через длинные петли шланга обогревателя, которые обычно располагаются по центрам от 12 до 24 дюймов на обогреваемой области.

Шланги покрыты пароизоляцией, предотвращающей выход влаги из зоны оттаивания.Поверх пароизоляции укладываются изолирующие одеяла. Слои удерживают энергию в земле, превращая лед в воду и ускоряя таяние.

Воздухонагреватели обычно направляют в землю только около 15 процентов тепла, а водяные обогреватели отводят 93 процента тепла в землю. Конечно, процент зависит от количества использованных одеял.

Цель каждого нагревателя во время отверждения бетона так же проста, как и технология: поддерживать идеальную постоянную температуру заливки, чтобы бетон должным образом затвердел.Нагреватель также можно использовать изначально для обогрева земли, чтобы бетон можно было заливать на теплое основание.

Настройка системы нагревателя зависит от типа заливки. Например, при заливке плиты следует предварительно прогреть землю. Жидкость в системе нагревается примерно до 180 град. F., который должен поднять температуру земли до 85-90 градусов. В зависимости от почвенных условий, большинство водяных обогревателей могут удалять иней с земли со скоростью один фут в день на первые три фута, а затем — на 1/2 фута в день.

После снятия системы отопления и одеял заливается бетон.

Когда бетон затвердеет, устанавливаются пароизоляция, гидравлический шланг (с шагом 24 дюйма) и изоляционное покрытие. Уменьшить температуру системы отопления до 120 град. F и контролируйте, чтобы температура выходящей смеси гликоля составляла от 65 до 75 градусов. диапазон. Поддерживайте тепло, пока бетон не достигнет желаемой прочности. Это может занять от трех до семи дней, в зависимости от температуры окружающей среды.

Толщина заливки значения не имеет. При отверждении бетон выделяет собственное тепло, поэтому водяной обогреватель просто защищает бетон от замерзания.

Нагреватели разного размера различаются по мощности для отверждения бетона от 1100 кв. Футов до 50 000 кв. Футов.

В центре внимания: оборудование для нагрева и отверждения бетона

Гидравлические обогреватели могут помочь в лечении откидных бетонных конструкций, перекрытий, заливных стен, колонн и возвышенностей, таких как настилы мостов и многоэтажные здания.Они также могут нагреть арматуру перед заливкой.

Как говорят Чак Портер и Тауцалл: «Чем больше людей используют эту технологию, тем больше у них появляется идей, чтобы использовать ее другими способами».

В дополнение к оттаиванию грунта и отверждению бетона, водяные нагреватели используются при обслуживании трубопроводов, обогреве временных сооружений и экологических применениях, таких как удаление углеводородов из почвы. ( Прочтите об уникальных применениях обогревателей. )

Рекомендации по покупке

Первоначальные вложения в эти машины не из дешевых.В зависимости от размера и аксессуаров они могут стоить от 20 000 до 60 000 долларов. Конечно, арендные ставки тоже не в лучшую сторону.

«Арендные ставки для этих машин довольно приличны, учитывая, что для их сдачи в аренду есть всего четыре-пять месяцев в год», — говорит Каннелла. «Компании по аренде могут рассчитывать на получение — в зависимости от размера машины и принадлежностей — от 5000 до 9000 долларов в месяц».

В дополнение к заявленной цене на оборудование вам следует внимательно изучить свой рынок, прежде чем покупать водонагреватели для сдачи в аренду.Вот несколько пунктов, которые следует учитывать:

  • Как долго у вас зимний сезон?
  • Насколько глубоко промерзает земля?
  • Арендуют ли водонагреватели в других центрах аренды на рынке? Если да, насколько чувствителен рынок к цене? Если нет, готовы ли вы вывести на рынок новый продукт?
  • Каковы ваши возможности обслуживания? Предлагает ли производитель обучение для ваших продавцов и обслуживающего персонала?
  • Вы арендуете оборудование для подготовки к укладке бетона?
  • Будет ли добавление товара для холодной погоды в ваш инвентарь добавочной стоимостью и дополнительным доходом для вашего бизнеса в этом квартале года?

Конструкция бетонной смеси: контроль температуры и времени

Намеренное создание DEF в лаборатории — эксперимент для менеджеров по контролю качества

Фрэнк Боуэн

Примечание редактора: это четвертая статья из годичной серии, в которой исследуется наука о бетоне, чтобы лучше понять структуру смеси.Сериал написан Полом Рамсбургом, техническим специалистом по продажам Sika Corp., и Фрэнком Боуэном, представителем по развитию бизнеса Rosetta Hardscapes. Щелкните здесь, чтобы увидеть третью статью из этой серии.

Примечание автора: Прежде чем мы углубимся в это, я предлагаю вам прочитать ACI 305, «Руководство по бетонированию в жаркую погоду» и ACI 306, «Руководство по бетонированию в холодную погоду», а также разделы 4.4.6, «Горячие Меры предосторожности при погодных условиях »и 4.4.7« Меры предосторожности в холодную погоду »в Руководстве по контролю качества NPCA для заводов по производству сборных железобетонных изделий.В дополнение к этим рекомендациям я также предлагаю вам прочитать статью «Термический удар бетона» Кайлы Хансон, PE, опубликованную в выпуске Precast Inc. за июль-август 2016 г. чтобы представить новые идеи и концепции, а не повторять то, что уже было освещено в убедительной редакционной статье. В своей статье Хэнсон рассматривает основные правила литья и отверждения, которым мы должны следовать в отношении регулирования температуры при производстве сборного железобетона.Моя статья, однако, предназначена для читателей, которые хотят нарушить эти правила и извлечь уроки из своих выводов.

Поскольку мы находимся в разгаре летней жары, самое время ознакомиться с методами производства и отверждения на наших предприятиях. Температурные ограничения — хотя я собираюсь попросить вас их пересечь — установлены по очень веской причине. Нам, производителям сборного железобетона, необходимо постоянно отливать формы, чтобы оставаться прибыльными. Время — деньги, а рабочая сила не из дешевых. Поэтому мы хотим изготовить как можно больше отливок в кратчайшие сроки.Здесь мы можем столкнуться с серьезными проблемами, особенно если мы не будем осторожны с нашими ограничениями. Производственные группы, которые больше сосредоточены на количестве произведенных единиц, чем на качестве произведенных единиц, могут рисковать опасностями отложенного образования эттрингита (DEF), если не используются надлежащие методы смягчения последствий.

Время может быть на вашей стороне

«Эти формы нужно заливать дважды в день!» Все мы слышали это раньше. Ускорение добавления добавок, более короткие циклы отверждения и быстрое производство — это инструменты, которые повышают эффективность сборных железобетонных изделий.Но что произойдет, если мы достигнем предела того, что можем производить, и отстаем от графика? Когда строительные проекты опережают запланированный график, часто хвалят поставщиков и производителей. «За кулисами» производственного времени, которое мы предоставляем нашим клиентам, всегда будет определяющим фактором в наших предложениях по увеличению нашей доли работы. Время, как оно постоянно напоминает нам, непрерывно и ценно с каждым днем. Когда приближаются дедлайны и мы отстаем от графика, жульничество становится все более привлекательным.Но если мы будем придерживаться нескольких простых правил, мы сможем спланировать все так, как мы надеемся.

Проблема

В чем заключается проблема, о которой я говорю в этой статье, чем она вызвана и как ее избежать? Слишком сильный нагрев во время отверждения бетона может вызвать DEF, но этого можно избежать, следуя рекомендациям Американского института бетона и Национальной ассоциации сборного железобетона. Давайте посмотрим, что происходит на этапах отверждения сборного литья.

Я делю этапы твердения сборного железобетона на четыре категории.Первая — это хорошо известная категория под названием «начальный набор». Начальное схватывание определяется как время от момента укладки и обработки бетона до момента, когда требуется 500 фунтов на квадратный дюйм для проникновения раствора на 1 дюйм согласно ASTM C403, «Стандартный метод испытаний для определения времени схватывания бетонных смесей по сопротивлению проникновению». Этот этап легко контролируется с помощью пенетрометра и может помочь нам определить, когда мы можем внедрить дополнительные методы отверждения. Второй этап отверждения начинается с момента, когда бетон достигает прочности при транспортировке.Я называю этот этап «начальное лечение». Именно на этом этапе он больше полагается на неявные знания менеджера по контролю качества, чем на его или ее явные знания, чтобы спрогнозировать время, необходимое для достижения этой точки. Это связано с тем, что многие пенетрометры имеют точность от примерно 100 до примерно 700 фунтов на квадратный дюйм. Большинство современных машин для испытаний на гидравлическую прочность не считаются точными для результатов испытаний на 4-дюймовых образцах ниже 1500 фунтов на квадратный дюйм. Это оставляет промежуток между испытаниями на прочность от 700 до 1500 фунтов на квадратный дюйм, который лучше всего можно понять по годам литья, записи и анализа данных установленного времени.


СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛА: В общем, нам нужен бетон, чтобы достичь заданной прочности на снятие изоляции, прежде чем мы сможем вывести его из формы. Это, конечно, зависит от толщины элемента, массы элемента, используемых подъемных устройств и многих других переменных. Каждую отливку следует тщательно проанализировать, чтобы определить пределы прочности при снятии изоляции, подъеме и перемещении. Некоторым отливкам может потребоваться меньше, некоторым — больше. Окончательное внутреннее тестирование — единственный способ доказать, что участник готов к удалению из формы.


После испытания по крайней мере трех 4-дюймовых цилиндров — я рекомендую отлить один дополнительный цилиндр для испытания на прочность на отрыв, чтобы вы могли сломать один раньше, чтобы получить оценку увеличения нагрузки — и зарегистрировать в пределах указанного диапазона. После снятия прочности отливку можно переместить из формы, закончить, пометить и переместить на третью стадию отверждения. Я называю этот этап «лечением производственных растений». Это этап, на котором отливка перемещается в зону, где может произойти дальнейшее отверждение.Заключительный этап лечения — это после того, как отливка установлена, что я называю «лечением на месте / установленным».

В этой статье я хочу обратиться к двум наиболее важным этапам отверждения сборного железобетона, касающимся экономии времени производственного цикла форм, начального схватывания и начального отверждения. Но позвольте мне отвлечься на мгновение, чтобы убедиться, что вы приняли меры по снижению затрат, прежде чем погрузиться в тотальную тепловую атаку на ваши бетонные отливки.

Процесс

Есть множество способов увеличить производительность завода по производству сборного железобетона.Некоторые варианты, такие как покупка дополнительных форм или добавление нового серийного завода / здания, не всегда жизнеспособны. Когда это невозможно, это заставляет нас задуматься о повышении производительности за счет сокращения существующего времени производственного цикла. Это стало движущим фактором для создания производства сухого бетона. Что касается операций по мокрому литью, я предлагаю продолжить рассмотрение бережливого производства.

Прежде всего, найдите свои отходы — большая часть их будет найдена в потерянное время — используйте их, исправляйте и учите других, как поддерживать изменения.Применяя методологию бережливого производства при производстве сборного железобетона, наблюдайте за привычками и технологическим процессом бригады, чтобы узнать, сколько времени потребуется для выполнения данной задачи. Сделайте это, чтобы пересмотреть план завода и, в частности, шаги и расстояния, используемые в процессе. На каждом заводском этаже есть свободные деньги, если вы знаете, где искать. Самый эффективный способ максимизировать эффективность завода по производству сборного железобетона — это добавить исправно работающую вторую или даже третью смену. Добавление вечерней производственной бригады устраняет недоиспользованные простои на производственном предприятии.Это не всегда легко реализовать и обычно требует большого внимания руководства для координации двух смен. Если ваш потребительский спрос растет, и вы хотите использовать больше того, что у вас уже есть, во что бы то ни стало, продолжайте пытаться достичь этой цели, независимо от ограничений, с которыми вы сталкиваетесь.

А теперь давайте вернемся к пониманию температуры бетона на производственном предприятии с быстрым циклом.

В очень кратком синопсисе, вот шесть ключевых примечаний из Руководства по контролю качества NPCA относительно температурных пределов, найденных в разделах 4.3.5 и 4.3.6.

В холодную погоду:
  1. Избегайте добавления в смесь замораживающих агрегатов.
  2. Запрещается наливать в миксер воду с температурой, превышающей 180 градусов по Фаренгейту.
  3. Температура свежего бетона во время укладки должна быть от 45 до 90 F. Если для отверждения используется тепло или пар, начальное схватывание должно быть достигнуто до введения тепла и / или пара.
  4. Для этого начальное схватывание должно регистрироваться не реже одного раза в месяц для каждого дизайна смеси, чтобы проверить, когда можно ввести тепло и / или пар.
  5. Когда применяется ускоренное отверждение, следует внимательно следить за скоростью повышения температуры и никогда не допускать превышения 40 F в час. На микроуровне при мониторинге цифрового датчика температуры, который показывает точность до десятых долей градуса, это будет в среднем около 9 секунд между каждой десятой долей градуса.
  6. Максимальная внутренняя температура бетона никогда не должна превышать 150 градусов во время отверждения, если не используются процедуры снижения DEF. См. Комментарий в Руководстве по контролю качества NPCA на страницах 59 и 60, где описаны несколько вариантов, предлагаемых для уменьшения DEF при более высоких температурах отверждения.

СОВЕТ ПРОФЕССИОНАЛА: Имейте в виду, что при отверждении паром на вашем предприятии аудиторы программы сертификации предприятий NPCA будут учитывать намерение добавленного тепла, вводимого в ваше предприятие, при оценке необходимости внутренней тепловой записи. Например, включение тепла на центральном воздушном термостате, который регулирует общую температуру окружающей среды в установке, не может рассматриваться как преднамеренное повышение температуры отверждения. С другой стороны, направление горячего конца торпедного нагревателя в направлении сборной формы должно показать намерение добавленного тепла как заранее запланированного процесса для ускорения отверждения, тем самым требуя надлежащего внутреннего контроля.


Во время начального схватывания начинается химическая реакция гидратации, и по мере развития первых образований кристаллического кремнезема критически важно, чтобы отливка была защищена от манипуляций, перемещения или вибрации. Недавно разработанная матрица на данном этапе столь же хрупка, как и когда-либо. После первоначального выделения повышенного тепла кристаллизация протекает медленно с периодом небольшого выделения тепла. В зависимости от формы отливки и функции формы, демонтаж внешней опалубочной стены может быть возможен всего за пару часов и до того, как будет достигнуто даже 500 фунтов на квадратный дюйм, но это по своей сути рискованно.

Во второй части отверждения, которое обычно происходит в течение ночи на заводе по производству сборных железобетонных изделий, происходит огромное увеличение теплоты гидратации.

«Нет ничего лучше, чем увидеть выпуск пара и почувствовать поверхность отливки, когда форму открывают утром после укладки бетона», — сказал Гэри Найт из Lehigh Cement Co.

В течение следующих нескольких дней этот бетон будет быстро набирать прочность. На ранней стадии гидратации наиболее растворимые фазы, трикальцийалюминат и трикальцийсиликат, вступают в реакцию первыми и вносят вклад в начальное схватывание и раннюю прочность.На этом этапе регулируемые температуры на верхнем конце указанных выше пределов и максимальная влажность создают идеальную среду (за исключением добавления атмосферного давления), чтобы гарантировать, что этот бетон достигнет своей прочности и долговечности.

Эксперимент

Сейчас, на этих двух этапах, я призываю вас нарушить некоторые правила (конечно, в лаборатории). В частности, я рекомендую вам выйти за пределы максимальных температурных ограничений, но тестируйте столько переменных, сколько хотите, при условии, что они изолированы для каждого эксперимента.Чтобы лучше понять эффекты отверждения в оптимальных, стандартных и нестандартных условиях, вот мой рекомендуемый эксперимент, в котором вы можете намеренно вызвать DEF.

  • Отлейте 22 испытательных цилиндра из смеси, используемой на вашем предприятии. Хотя нет необходимости, чтобы этот эксперимент работал, выберите дизайн смеси, если таковой имеется, который не содержит дополнительных вяжущих материалов, использует цемент типа 3 и химически ускорен. Постарайтесь, чтобы температура свежего бетона была близка к 90 F при помещении его в испытательные цилиндры.Это дало бы самые драматические результаты.
  • Вылечите шесть цилиндров, как вы обычно делаете для стандартного выпуска, в соответствии с требованиями внутреннего тестирования, два для снятия разрывов прочности (давайте останемся последовательными здесь в 24 часа), два в резервуаре с температурой 73,5 градуса F для 7-дневных перерывов и два в бак на 73,5 градуса F для 28-дневных перерывов. Это ваши контрольные образцы. Сравните все результаты с этими перерывами.
  • Теперь возьмите 10 цилиндров сразу после заливки, пока бетон еще свежий, и немедленно отвердите их в контролируемой среде со 100% влажностью при 200 F в течение 23 часов.Через 23 часа выньте цилиндры из форм, дайте им остыть до 73,5 F в течение 24 часов и храните в сухом месте. Оставьте их выставленными на прилавке в лабораторной комнате, если в лаборатории может поддерживаться приемлемая температура окружающей среды около 73,5 F.
  • Два перерыва в 24 часа. На отметке 4 дня поместите четыре баллона обратно в резервуар, перерыв два через семь дней и два через 28 дней.
  • Оставьте четыре баллона на прилавке, перерыв два через семь дней и два через 28 дней.
  • Выполните оптимальный процесс отверждения для оставшихся шести цилиндров.После заливки поместите две штуки в среду с влажностью 100% и температурой 90 ° F до установленного времени начального схватывания этой смеси в аналогичных условиях. После первоначального схватывания увеличивайте температуру отверждения на 10 градусов каждые 15 минут в течение следующих 90 минут до тех пор, пока температура не достигнет 150 F при сохранении 100% влажности. В этой среде отвердите два цилиндра в течение примерно 20 часов (непосредственно перед 24-часовой точкой разрыва, позволяя цилиндрам остыть для обработки до 73.5 F), два для 7-дневных перерывов и два для 28-дневных перерывов.
  • Вы, конечно, обнаружите, что вы можете демонтировать отливку с рекордной скоростью при перегреве отливки во время начальной схватывания. Однако проблема заключается в том, что потеря влаги из-за увеличения тепла предотвращает образование гидрата силиката кальция, и это останавливает химическую реакцию гидратации до ее завершения. Когда вы демонтируете свои цилиндры, на первый взгляд может не быть ничего очевидного, но проблемы теперь скрыты в матрице преждевременных ошибок.Частичная кристаллизация, которая уже сформировалась и созрела до затвердевания, смешивается с частицами цемента, которые еще не начали развиваться. У вас есть бомба замедленного действия.
  • Цилиндры, которые были подвергнуты высокому нагреву раньше, оставлены на прилавке на четыре дня, а затем снова помещены во влагу, должны испытать обширное растрескивание, которое возникает в результате замедленного образования минерала эттрингита. При высокой начальной температуре, превышающей предписанный предел, эттрингит, который является нормальным продуктом ранней гидратации цемента, блокируется от развития на той стадии его жизненного цикла, когда он больше всего необходим.
Урок

Прочитать об этом эксперименте может быть полезно, но еще лучше увидеть его из первых рук и обучить группу контроля качества и производственную бригаду. Я надеюсь, что вы попросите своих сотрудников по контролю качества проверить пределы и получить представление о методах ускоренного отверждения. Нарушение правил извлекает большие уроки, если эти неудачи признаются, и мы извлекаем уроки из них. Неудача — это, пожалуй, предпосылка для достижения успеха.

Фрэнк Боуэн, выпускник Master Precaster 2013 г., получил степень M.Б.А. окончил Государственный университет Среднего Теннесси по программе повышения квалификации в сфере управления бетонной промышленностью в 2014 году и является представителем по развитию бизнеса в Rosetta Hardscapes в Шарлевуа, штат Мичиган.

Как тепло влияет на сборный железобетон?

Как тепло влияет на сборный бетон?

Будет ли бетон трескаться при сильной жаре? Этот вопрос часто задают в нашей отрасли, и ответ — это не просто «да» или «нет». Компания Permacast Precast Concrete Fencing & Walls , большая часть наших предприятий находится во Флориде и Техасе, заинтересована в ответе на этот вопрос, что делает нас экспертами в этой области.Понимание термодинамики и их влияния на строительные материалы, особенно бетон, важно для успешного производства долговечного бетона. Вот несколько важных фактов, которые следует учитывать, когда вы думаете о своем следующем строительном проекте и о том, какой бетон вы будете использовать.

Растрескивание

Существует три основных момента, в которых бетон обычно трескается: во время высыхания, при быстром изменении температуры окружающей среды и при низкой влажности. Бетон может треснуть в процессе высыхания, если заполнитель усадится из-за низкого отношения воды к бетону (w / c).Это соотношение можно изменить при добавлении воды в смесь без изменения количества вяжущего материала. Термическое растрескивание происходит при быстром изменении температуры окружающей среды в процессе сушки. Это также может произойти при повышении температуры бетона в более крупных элементах, за чем мы внимательно следим, когда речь идет о сборном железобетоне. Наконец, низкая влажность в сочетании с сильными ветрами в засушливом климате может привести к ускоренному испарению во время процесса сушки. Это также приводит к растрескиванию, но не является большой проблемой в Техасе и Флориде, где влажность относительно высока даже в более прохладные месяцы.

Гидратация

Регулирование температуры воды может быть основным фактором уменьшения растрескивания в бетоне. Добавление ледяной крошки в воду перед смешиванием, использование пара во время процесса отверждения и запотевание в теплую погоду — все это помогает контролировать степень гидратации во время производственного процесса. Охлаждение воды с помощью ледяной крошки позволяет лучше контролировать температуру смешивания заполнителя. Обработка готового продукта за шторами во время процесса сушки сохраняет продукт влажным, а температура отверждения повышается во время процесса отверждения.Распыление форм и арматуры непосредственно перед их размещением может помочь предотвратить нежелательное повышение температуры при охлаждении продуктов на месте. Все вместе взятые меры приводят к созданию долговечного сборного железобетона с высокой устойчивостью к растрескиванию.

Окружающее тепло

Во Флориде и Техасе температура наружного воздуха является очень важным фактором в любом строительном проекте. Благодаря поддержанию постоянных значений температуры и влажности во время процессов смешивания, литья, отделки и отверждения, наш сборный железобетон подготовлен к любым погодным условиям и прекрасно переносит знойный летний зной на долгие годы.

Поскольку процесс создания сборного железобетона контролируется от начала до конца, возможности наших готовых изделий значительно снижаются. Это дает вам уверенность в строительстве с использованием сборных бетонных ограждений и стен Permacast , зная, что надежность и долговечность нашей продукции не имеет себе равных. Обсудите с нами свой следующий проект на одной из наших сессий Lunch & Learn и узнайте больше о том, как наши продукты будут соответствовать потребностям вашего следующего проекта.

Тепловое расширение и сжатие

Тепловое расширение и сжатие ТЕПЛОВОЙ РАСШИРЕНИЕ И СЖАТИЕ

Материалы расширяются или сжимаются при изменении температуры. Большинство материалов расширяются при нагревании и сжимаются при нагревании. охлаждение. Когда бетон свободно деформируется, он будет расширяться или сжиматься из-за колебаний. по температуре. Размер бетонной конструкции, будь то мост, шоссе или здание не делают его невосприимчивым к воздействию температуры.Расширение и сжатие при изменении температуры происходят независимо от площади поперечного сечения конструкций.

Бетон слегка расширяется при повышении температуры и сжимается при повышении температуры падает. Изменения температуры могут быть вызваны условиями окружающей среды или гидратацией цемента (экзотермический химический процесс, при котором цемент реагирует с водой в смеси бетона для создания вяжущего на основе гидрата силиката кальция и других соединений).Среднее значение коэффициента теплового расширения бетона составляет около 10 миллионных долей на градус Цельсия (10×10 -6 / C), хотя наблюдались значения в диапазоне от 7 до 12 миллионных долей на градус Цельсия. Это составляет изменение длины на 1,7 см на каждые 30,5 метра. из бетона, подвергшегося повышению или падению на 38 градусов по Цельсию.

Температурное расширение и сжатие бетона в основном зависит от тип заполнителя (сланец, известняк, кремнистый гравий, гранит), цементный содержание материала, водоцементное соотношение, температурный диапазон, возраст бетона, и относительная влажность окружающей среды.Из этих факторов совокупные тип имеет наибольшее влияние на расширение и сжатие конкретный.

Серьезные проблемы возникают в массивных конструкциях, где тепло не отводится. Термическая усадка на поверхности бетона без соответствующего изменения в его внутренней температуре вызовет тепловой перепад и потенциально привести к растрескиванию. Изменения температуры, которые приводят к образованию жира, треснут конкретные элементы, которые удерживаются на месте или удерживаются другой частью конструкцией, внутренним усилением или грунтом.Для Например, длинная закрепленная бетонная секция может понизиться до температуры. При понижении температуры бетон имеет тенденцию к сокращению, но не может он ограничен по своей базовой длине. Это приводит к тому, что бетон становится напряженный, и в конечном итоге трещина.

Суставы — самый эффективный способ контроля растрескивание. Если значительный участок бетона не обеспечен должным образом разнесенные швы для компенсации температурных колебаний, бетон потрескается в обычном режиме, связанном с температурой и сдержанностью директории.Контрольные стыки имеют канавки, формуются или выпиливаются на тротуарах, проездах, тротуары, полы и стены, чтобы в этих стыках возникло растрескивание а не случайным образом. Суженные суставы обеспечивают движение в плоскости плиты или стены и вызвать растрескивание, вызванное термической усадкой в заранее выбранных местах. Один из самых экономичных способов изготовления Усадочный шов — это просто пропиливание непрерывного разреза в верхней части плиту кладочной пилой.

Информация собрана Лоуренсом Грыбоски.









Вы никогда не задумывались, почему бетон нагревается

Вы когда-нибудь задумывались, почему бетон нагревается? Вот почему

Вы когда-нибудь ходили босиком по бетону под палящим летним солнцем? Может быть довольно жарко.Это потому, что земля вырабатывает большое количество энергии, когда на нее попадает солнечный свет. Когда наша голая кожа соприкасается с бетоном, мы сразу это чувствуем.

Компоненты бетона создают тепловую массу, которая поглощает солнечный свет и падающее на нее тепло. Это генерирует энергию, которая возвращается в воздух в ночной прохладе. Это происходит либо под прямыми солнечными лучами, либо с другими формами тепла, поглощаемыми бетоном. Бетон используется во всем мире для мощения большей части земли, по которой мы ступаем.Какова причина того, что температура меняется в зависимости от погоды над ней? Все это связано с ингредиентами самого бетона.

Почему бетон нагревается?

Бетон нагревается из-за содержания в нем воды, цемента и заполнителя (песок, камни и / или гравий). Когда солнечный свет попадает на поверхность, эта комбинация ингредиентов проходит химическую реакцию, в результате которой образуется тепловая масса, поглощающая тепло, выделяемое солнцем.Теплота бетона также зависит от стадии схватывания и отверждения содержимого.

Состав бетона

Бетон состоит из следующих компонентов:

  • Вода
  • Портландцемент (общий тип цемента, состоящий из таких материалов, как известняк, песчаник, мергель, сланец, железо, глина и летучая зола)
  • Заполнитель (песок, камни и / или гравий)

При изготовлении бетона происходит химическая реакция между портландцементом и водой.Это основная причина, по которой бетон в готовом виде поглощает тепло.

Как делают бетон

Бетон должен затвердеть и затвердеть, прежде чем он достигнет своего оптимального функционального состояния, которое мы воспринимаем как наши повседневные тротуары. Как упоминалось выше, при смешивании портландцемента и воды при изготовлении бетона происходит химическая реакция. Цемент добавляется в воду, а затем из растворяющегося цемента высвобождаются ионы гидроксила. Когда вода и цемент смешиваются, этот процесс называется гидратацией.Когда цемент растворяется, повышается уровень кальция и кремния в растворе. Затем в результате реакции осаждения образуются новые твердые продукты. Новая прочность, полученная смесью и водой, определяется тем, сколько места можно заполнить между цементом и продуктами гидратации, которые были созданы. Хотя бетон затвердевает в течение нескольких часов после этого процесса, гидратация может продолжаться в течение недель и даже лет после этого.

Как гидратация влияет на тепло бетона

«Гидратация — это экзотермический процесс, при котором в результате химических реакций выделяется тепло.Источник: КАК ЭТО РАБОТАЕТ: Concrete Hydration выделяет тепло по мере того, как он продолжает схватываться и затвердевать. Распространенное заблуждение — бетон сохнет, а не . На самом деле он постоянно проходит через химические реакции, которые изменяют молекулы воды, создавая твердые тела. Это увеличивает общую температуру бетона.

Как уменьшить тепло в бетоне

В зависимости от конструкции здания или типа конструкции, создаваемой из бетона, регулирование тепла может осуществляться по-разному.С конструкциями нормального размера, такими как тротуары, проблема может быть не слишком большой, поскольку тепло может рассеиваться через почву или воздух. С гораздо более крупными сооружениями, такими как плотины, этот процесс требует некоторых дополнительных мер. Если температура становится слишком высокой, конструкции могут треснуть, поскольку тепло вызывает постоянное внутреннее расширение, которое невозможно поддерживать. Для таких конструкций “максимальная разница температур между внутренним и наружным бетоном не должна превышать 20 градусов по Цельсию (36 градусов по Фаренгейту), чтобы избежать развития трещин. ”- Источник: портландцемент, бетон и тепло гидратации

Почему жаркая погода может вызывать проблемы с цементом

Когда дело доходит до схватывания бетона, жаркая погода вызывает испарение воды. Следовательно, необходимо добавить больше воды, чтобы дать возможность цементу вступить с ней в реакцию с образованием обильного, прочного и долговечного бетона. Скорость повышения температуры, тип заполнителя и стабильность могут влиять на то, как бетон функционирует при более высоких температурах. Резкие перепады температуры могут привести к образованию трещин в бетоне из-за теплового удара. .В бетоне также могут возникать повреждения. При работе с бетонным набором важно следить за испарением воды из-за тепла окружающей среды и солнечного света. Без достаточного количества воды цемент не может схватываться, и связь паста-заполнитель ослабляется.

Способы охлаждения бетона для строительства

Согласно этой статье на веб-сайте Министерства сельского хозяйства США, вот несколько способов, которые строительные рабочие могут использовать для снижения температуры бетона, которые «уменьшают потребность в воде, замедляют потерю осадки, увеличивают время схватывания и уменьшают вероятность растрескивания пластической усадки»:

  • Использование летучей золы и воды в качестве замены цемента для минимизации содержания цемента
  • Используйте замедлители схватывания для управления быстрым схватыванием, также их можно использовать в случаях, когда неизбежно длительное время перевозки.
  • Используйте редукторы высокого давления третьего поколения вместо воды
  • Заменитель цемента средней температуры типа II для нормального цемента типа I
  • Затенение скоплений заполнителя и увлажнение цемента для ускорения испарения и охлаждения
  • Используйте охлажденную воду для замеса при очень высоких температурах
  • Избегайте длительного ожидания грузовика
  • Используйте 100 оборотов барабана при смешивании, установленную на скорости, установленной производителем миксера
  • Задержка перемешивания до тех пор, пока самосвал не прибудет на стройплощадку (в основном для дальних перевозок в жаркую влажную погоду)
  • Барабаны смесителя для краски белые, поэтому они не поглощают много тепла
  • Планируйте доставку, чтобы избежать жаркого времени суток
  • Избегайте добавления дополнительной воды на стройплощадке

Конструкции зданий из бетона

В мире существует множество различных типов зданий и сооружений, построенных из бетона.Некоторые из них включают:

  • Дорожки
  • Мосты
  • Башни
  • Плотины
  • Немного старинной архитектуры

Выше перечислены лишь некоторые из множества типов конструкций, сделанных из бетона. Как уже упоминалось, бетон нагревается не только в процессе схватывания и отверждения, но также из-за накопленного и поглощенного тепла от окружающих погодных условий и прямых солнечных лучей.

Усадка и трещины в бетоне

В следующий раз, когда вы прогуляетесь по бетонной улице, присмотритесь к ней.Вы можете увидеть довольно много трещин — одни больше, другие меньше. Это нормальное явление, о котором не стоит беспокоиться. Но когда вы рассматриваете более крупные конструкции, требуется более последовательный уход и обслуживание, чтобы бетон был неповрежденным и прочным.

Усадка

« Усадка при высыхании определяется как сжатие затвердевшей бетонной смеси из-за потери капиллярной воды ». (Источник: усадка при высыхании) Поскольку бетонная плита продолжает затвердевать, с течением времени она теряет влагу, в результате чего деталь становится меньше.Опять же, для обычных бетонных мостков это не слишком важно, особенно если трещины от усадки относительно небольшие или средние по размеру. Но для больших зданий или сооружений, сделанных из бетона, важно учитывать, какие другие конструкции удерживают бетон на месте (например, стабилизирующие швы). Усадка в таких постройках требует планового ухода. Подробный пример того, как поддерживать бетон кладки стен, можно найти здесь.

Трещины

Трещины в бетоне часто возникают, когда в смесь добавляется слишком много воды.Причина, по которой добавляется больше воды, обычно состоит в том, чтобы облегчить выполнение жилищных работ. Тем не менее, дополнительная вода не обязательно обеспечивает более стабильную структуру без трещин. Усадка является основной причиной растрескивания, и когда происходит усадка, бетонные плиты разрываются, вызывая образование трещин.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.