Анализ факторов, влияющих на процесс

УДК 693.07
АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЭЛЕКТРОТЕРМООБРАБОТКУ
МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРЕЮЩИХ
ПРОВОДОВ
А.А. Овчинников, А.Б. Вальт
Рассматриваются факторы, влияющие на процесс термообработки бетона с
использованием греющих проводов, дается классификация этих факторов, описывается степень их
влияния на выбор температурного режима и назначение технологических параметров прогрева
конструкции.
факторы
климатические,
конструктивные,
технологические,
материаловедческие,
электротермообработка бетона, удельная теплоемкость, модуль поверхности конструкции,
температурное поле, массоперенос, тепловая мощность
Бетонирование монолитных строительных конструкций, осуществляемое
при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5˚С и минимальной
суточной температуре наружного воздуха ниже 0˚С, должно производиться с
обеспечением твердеющему бетону оптимальных температурно-влажностных
условий. С этой целью предусматриваются специальные мероприятия,
направленные на сохранение тепла, содержащегося в уложенном бетоне. СНиП
3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» рекомендует применение
нескольких способов выдерживания и обогрева бетона в зимних условиях, одним
из которых является метод электротермообработки бетона с использованием
греющих изолированных проводов [1].
При данном методе термообработки в бетоне протекают различные
химические, физические, электротехнические и механические процессы, которые
и определяют температурный режим выдерживания бетона. Технологические
параметры выдерживания монолитных конструкций с применением данного
метода термообработки зависят от многих факторов. Эти факторы можно
разделить на следующие группы:
- климатические,
- конструктивные,
- материаловедческие,
- технологические.
К климатическим факторам относятся:
1) температура воздуха,
2) скорость и направление ветра.
К конструктивным факторам относятся:
1) геометрические размеры конструкции,
2) вид и место расположения арматуры.
К материаловедческим факторам относятся:
1) вид цемента,
2) активность цемента,
3) состав бетона.
К технологическим факторам относятся:
1) вид опалубки,
2) температура уложенного бетона,
3) скорость подъема температуры бетона,
4) температура и время прогрева конструкции,
5) скорость остывания и конечная температура,
6) технологические параметры греющего провода.
Кинетика изменения температуры в теле бетона в значительной степени
определяется климатическими параметрами окружающей среды. Но все же
первостепенную роль в процессе теплообмена конструкции с окружающей средой
играют геометрические размеры самой конструкции, характеризующиеся
модулем поверхности, а также величины удельных теплоемкостей и
коэффициентов теплопередачи опалубки и теплоизоляции [2].
Большое влияние на температурные поля в выдерживаемой конструкции
оказывают конструктивные факторы: вид и геометрические размеры
конструкции, расположение арматуры, ее характеристики (количество, плотность
и удельная теплоемкость), теплофизические характеристики сопрягаемых
элементов.
На время прогрева конструкции существенное влияние оказывают
внутренние процессы, протекающие в твердеющем бетоне, которые в основном
определяются технологическими и материаловедческими факторами, а также
температурным режимом прогрева [3].
Наиболее важные свойства бетона, которые следует учесть при расчете
параметров электротермообработки с использованием греющих проводов, теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, тепловыделение и
массоперенос [3]. Процесс массопереноса способен существенно ухудшить
характеристики бетона. Этот процесс наиболее опасен в ранний период
выдерживания бетона, когда связи между цементными частицами слабы.
Перераспределение поступающей из нагретых слоев конструкции влаги изменяет
в сторону увеличения изначально равномерное водоцементное отношение
охлажденных поверхностных слоев. Последующее твердение при положительных
температурах и изотермических условиях не создает обратного потока влаги [4].
В результате структура охлажденных в ранний период слоев бетонной
конструкции формируется с тем водоцементным отношением, которое сложилось
из-за внутреннего массопереноса к моменту схватывания, что приводит к
снижению плотности, пористости и прочности охлажденных слоев при раннем
замораживании бетона [5]. Поэтому при назначении технологических параметров
термообработки бетона очень важно добиться равномерности температурных
полей по всей конструкции.
Очевидно, что для практического применения наибольшую важность
представляет величина тепловой мощности, требуемой для правильной
термообработки конструкции с использованием греющих проводов. Учет всех
перечисленных выше факторов, а также физико-механических свойств греющего
провода (марка, материал и диаметр токоведущей жилы, удельное электрическое
сопротивление, длина проводов, расстояние между ними, взаимное расположение
арматуры и опалубки с проводами), позволяет назначить оптимальный
температурный режим прогрева конструкции с наименьшими затратами тепловой
энергии и получить необходимую прочность во всей конструкции за максимально
короткий промежуток времени.
Для решения этих задач, направленных на совершенствование технологии
обработки монолитных железобетонных конструкций, необходимо провести
комплексные теоретические и экспериментальные исследования, которые
позволят получить графические и аналитические зависимости расчета и
прогнозирования технологических параметров тепловой обработки монолитного
бетона с использованием греющих проводов от всех вышеперечисленных
факторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции. - М., 1989.-85 с.
2. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях / под ред.
Б.А. Крылова, С.А. Амбарцумяна, А.И. Звездова. – М.: НИИЖБ, 2005. – 275 с.
3. Вальт А.Б. Зимнее бетонирование с применением шлакощелочных
вяжущих: дисс… докт. техн. наук: 05.23.08 – Строительство/ ЧГТУ; А.Б. Вальт.Челябинск, 1996.- 367 с.
4. Лагойда А.В. О массопереносе и замораживании бетона в раннем
возрасте / А.В. Лагойда // Бетон и железобетон. - №6.- 1996.- С. 7-10.
5. Лагойда А.В. Прогнозирование внутреннего массопереноса на
начальном этапе выдерживания бетона / А.В. Лагойда, А.И. Гныря, Б.В. Дудка,
Ю.С. Саркисов, И.А. Подласова // Бетон и железобетон. - №3.- 1996.- С. 7-11.
ANALYSIS OF FACTORS THAT INFLUENCE
ELECTROTHERMOTREATMENT OF MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE
USING HEATING WIRES
A.A. Ovchinnikov, A.B. Valt
Factors that effect thermotreatment of concrete using heating wires, are considered.
Classification of these factors is given. Degree of their influence is described on choosing the temperature
regime and setting technological parameters for heating of construction structures.