Греющая опалубка: что это, конструкция, характеристики

Что представляют собой греющие опалубки, достоинства и недостатки систем

Все знают, что строительные нормы запрещают выполнять бетонирование при отрицательном температурном режиме. В процессе замерзания воды в структуре будущей конструкции деформируется материал, понижается показатель его прочности. Важным условием считается обеспечение оптимальных условий застывающему бетонному раствору. Для этого используют электрическую энергию или пар, обогревают бетон с помощью инфракрасного излучения. Вариантов много, и все же – что представляет собой греющая опалубка?

Что это

Каждый щит «теплой» опалубочной системы имеет вмонтированный с тыльной части нагревательный элемент, закрытый утеплительным слоем. Используется такая опалубочная конструкция при бетонировании в зимний сезон либо для ускоренного застывания бетонной конструкции летом, чтобы сократить сроки работ.

Принцип передачи тепловой энергии основан на контактном способе от прогреваемой поверхности щита к бетонному раствору.

Конструкция

Опалубка с подогревом состоит из палубы, изготовленной из металлического или фанерного материалов. С тыльной стороны располагаются нагревательные устройства.

При изготовлении современных опалубочных конструкций для нагрева используются провода и кабели, покрытия, проводящие ток, сетчатые либо углеродные нагревательные элементы ленточного типа. Самым эффективным вариантом считается нагревательный кабель, представленный константановой проволокой в термоустойчивой оболочке, защищенной от возможных повреждений чехлом из металлического материала.

Применяют и нагреватели из графитопластика, представленные графитовой тканью, по всему контуру имеющей окантовку из электродов, к которым подведена коммутационная проводка. Такой нагреватель помещается в изоляционный слой из стеклопластика или полипропилена, при этом общая толщина полотна не превышает двух миллиметров.

Изготавливаются щиты по разным размерам, отличаются приемлемой стоимостью. Располагают их как с наружной, так и со внутренней стороны палубочного слоя, но самое грамотное решение – разместить их среди опалубочных щитов с шагом в пять – шесть миллиметров от внутренней стороны. Такой способ повышает их эксплуатационный период до 50 – 60 тысяч часов.

Температурный режим рабочей поверхности варьируется в пределах семидесяти – восьмидесяти градусов. Чтобы бетонная конструкция набрала до семидесяти процентов марочной прочности, установку достаточно эксплуатировать в течение одних – двух суток (зависит от температуры окружающего воздуха). При этом режим прогревания должен быть рваным.

Сетчатые нагревательные элементы с обеих сторон укрыты тонкими листами из асбестоцементного материала, с тыльной стороны в качестве дополнения устраивается теплоизоляционный слой.

В греющую опалубку легко можно своими руками переоснастить инвентарную конструкцию, щиты которой изготовлены из металла либо фанеры.

Технические характеристики

Основными параметрами, характеризующими работу греющей опалубки, считаются:

• температурный режим нагревания – 70 градусов;
• напряжение питающей сети – 220 В;
• показатель мощности – от 300 до 700 Вт на квадратный метр;
• термозащищенность – выключатели из биметаллического материала с возможностью автоматического возврата;
• глубина прогревания – 0.5 – 0.6 м;
• коммутация – согласовывается с пользователем.

Размеры опалубочной конструкции могут изготавливаться по индивидуальным заявкам покупателей. Гарантийный срок эксплуатации – один год.

Монтаж

Оригинальные палубы заменяются греющими опалубками. Чтобы осуществить их подключение, разработаны специальные приспособления – мобильные шкафы и крупногабаритные установки, предназначающиеся под высокую электромощность и подсоединение опалубок с большой поверхностью.

Установка оснащается инвентарным кабелем, температурными датчиками и приборами для контроля показателей. С помощью инвентарной разводки подключают отдельные опалубочные щиты либо их группы

Под нагрев крупноразмерных опалубочной систем устанавливаются специальные пульты, оснащенные катками для передвижки их по основанию.

Достоинства и недостатки

Основным преимуществом такой опалубочной конструкции считается высокий показатель эффективности. Работать с ней можно при отрицательном температурном режиме, достигающим двадцати пяти градусов ниже ноля, когда другие способы уже не помогают. Этим объясняется частое использование греющих опалубочных систем в северных регионах, где температура воздуха зачастую опускается достаточно низко. Такая система исполняет одновременно две функции, существенно экономя время. Практикой доказано, что с помощью греющей опалубочной конструкции достигается высокий КПД. Это особенно важно, если предстоят большие объемы бетонирования, потому что на данную операцию требуется много электрической энергии. Показатель рентабельности в несколько раз выше, чем обогрве кабелем либо электродами. Особенно актуальна оперативность монтажа, выполняемого в холодное время года. В течение нескольких часов отдельные щиты составляются в большую конструкцию, и можно переходить к заливке бетонной смеси. Прогрев конструкции проводится равномерно. После демонтажа опалубку можно использовать на новом рабочем месте.

К сожалению, есть и некоторые моменты негативного характера. Дело в том, что конструкция стоит достаточно дорого, и на первоначальном строительном этапе появляются значительные расходы, что не особенно выгодно при больших объемах бетонирования монолита. Кроме того, на объектах с нестандартными проектными решениями греющую опалубку применять достаточно сложно.

Многие строители в качестве недостатка отмечают увеличение расхода электрической энергии, необходимой для обогрева монолитного бетона.

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Навигация:
Главная → Все категории → Возведения зданий и сооружений

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

Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы. В современных опалубках в качестве нагревателей используются греющие провода и кабели, сетчатые и углеродные ленточные нагреватели, токопроводящие покрытия и др. Наиболее эффективны кабели из константановой проволоки в термостойкой изоляции, изоляция в свою очередь защищена от механических повреждений металлическим чулком (рис. 25.7).

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

Рис. 25.7. Технические средства для кондуктивного нагрева бетона:
а — термоактивная опалубка с греющим кабелем; б — то же, с сетчатыми нагревателями; в — термоактивное гибкое покрытие с греющими проводами; 1 — греющий кабель; 2 — асбестовый лист; 3 — минеральная вата; 4 — защитный стальной лист; 5 — клемма; 6 — палуба из фанеры; 7 — разводящие шины; 8 — сетчатые нагреватели; 9 — защитный чехол; 10 — алюминиевая фольга; 11 — отверстия для крепления покрытия; 12 —утеплитель; 13 —листовая резина; 14 — греющий провод; 15 — коммутационные выводы

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

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

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

Рис. 25.8. Схема греющей опалубки:
а — с проволочным нагревателем; б — с трубчатым нагревателем (ТЭН); 1 — щит стальной опалубки; 2 — асбестовый картон; 3 — проволочный нагреватель на ас-бестоцементном листе; 4 — минеральная вата; 5 — фанера; 6 — стальной лист для крепления ТЭН; 7 — трубчатый нагреватель

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

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

Навигация:
Главная → Все категории → Возведения зданий и сооружений

Греющая опалубка

В качестве греющей может быть применена любая опалубка с установленными на ней нагревательными элементами. Наиболее удобны в применении электрические нагреватели. Они легко устанавливаются и закрепляются на опалубке, коммутация их несложна, легко контролировать и регулировать режимы прогрева, процесс легко автоматизировать.

Нагреватели, как правило, устанавливают на металлической опалубке, возможно применение также нагревателей, запрессованных с наружной стороны на поверхность фанерной палубы. В качестве нагревателей целесообразно применять стандартные нагревательные элементы, такие как греющие провода и кабели, а также трубчатые электронагреватели (ТЭНы). В последнее время все шире используются гибкие тканевые нагреватели, в том числе углеродные ткани и ленты. Могут применяться также проволоки стальные, нихромовые и т. д. с высоким сопротивлением, а также сетчатые, уголковостержневые и др. При использовании нестандартных нагревателей токопроводящая жила должна быть надежно изолирована, электрическое сопротивление изоляции таких нагревателей и разводки должно быть не менее 0,5 МПа (табл. 20—22).

Нагревательные провода типа ПОСХВ, ПОСХМ, ПОСХВТ рассчитаны на невысокие температуры, поэтому они должны применяться при мягких режимах прогрева с невысокой температурой изотермической выдержки (40—50°С) при особо тщательном температурном контроле. Выпускает эти провода завод Молдсельхозтехника (г. Котовск, МССР). Провода выполняют в пластмассовой оболочке. К их преимуществам следует отнести невысокую стоимость, позволяющую использовать их для самых различных целей, в том числе для прогрева бетона изнутри, закладывая их в сечение конструкций до бетонирования.

Нагревательные кабели типа КНМС (завод-изготовитель «Кирскабель», г. Кирс, Кировской обл.), выполненные в металлической оболочке с магнезиальной изоляцией, рассчитаны на высокую температуру (до 600°С), они имеют более высокую стоимость, но и более высокий срок службы. Применение их целесообразно в многооборотных инвентарных опалубках при высоких температурах прогрева. Высокотемпературные трубчатые нагреватели (ТЭНы) целесообразно использовать в конструкциях крупногабаритных опалубок (крупнощитовой, объемно-переставной и др.), монтируемых и демонтируемых краном. ТЭНы можно использовать для прогрева по любым, в том числе жестким, режимам с установкой нагревателей как вплотную к палубе, так и на расстоянии от нее.

Способ крепления и расположение нагревателей на палубе щита зависят от удельной электрической мощности, характеристики нагревателей, режимов прогрева, характера монолитных конструкций.

Удельная мощность нагревателей в зависимости от модуля поверхности (М) бетонируемых конструкций, температуры наружного воздуха (t_н), коэффициента теплопередачи утеплителя (К) может быть выбрана по номограмме (рис. 33). Порядок пользования номограммой показан стрелками (при М = 10 м —1 ; t_н = —20°С; К = 3 Вт/м 2 ·°С); рекомендуемая удельная мощность составит Вт/м 2 ; максимально допустимая температура прогрева 70°С). В связи с перегревом углов при равномерной мощности щитов мощность угловых щитов следует снижать и принимать равной 60—70% мощности рядовых щитов опалубки.

В связи с дополнительными потерями тепла при прогреве бетона стен в основание или в стены и примыкающие к ним перекрытия нижележащего этажа удельная мощность нагревателей для опалубки стен принимается несколько большей (с учетом компенсации величины теплопотерь), чем мощность опалубки перекрытий. Для создания равномерного температурного поля по высоте целесообразно увеличение удельной мощности в нижней части стен.

Увеличивать удельную мощность целесообразно также на участках щита, примыкающих к неутепленным ребрам каркаса (или устанавливать на них дополнительные маломощные нагреватели). Для исключения местных перегревов и неравномерности температурного поля, а также неоправданных теплопотерь все выступающие % ребра щитов необходимо утеплять.

При использовании мягких режимов прогрева со скоростью подъема температуры до 10 град/ч линейные нагреватели могут устанавливаться вплотную к палубе щита.

В этом случае целесообразно использование кабелей и проводов, имеющих небольшую массу. При высоких скоростях подъема температуры и высокой удельной мощности целесообразно применение высокотемпературных нагревателей, в том числе ТЭНов. При установке нагревателей вплотную к палубе щита надо быть особенно осторожным при назначении режимов и температуры прогрева, а также расстояний между нагревателями (шага нагревателей) во избежание местных перегревов и повышенных температурных деформаций, ухудшающих условия структурообразования бетонного камня.

Шаг нагревателей диаметром до 6 мм может назначаться по номограмме (рис. 34). Порядок пользования номограммой показан стрелками (при мощности 600 Вт/м 2 , толщине палубы 2 мм и Δt=0,5 град/см максимально допустимый шаг нагревателей 650 мм).

Высокотемпературные нагреватели типа ТЭНов целесообразно использовать в крупноразмерных конструкциях опалубок (крупнощитовой, объемно-переставной и др.). Шаг таких нагревателей может быть значительно увеличен при установке их с зазором 3—5 мм по отношению к палубе и уменьшении тем самым передачи тепла теплопроводностью при использовании части тепла, передаваемого излучением. Следует учитывать резкое увеличение температуры разогрева нагревателей в этом случае. При скоростях подъема температуры до 7 град/ч и зазорах 3—5 мм шаг нагревателей (при палубе толщиной 3—4 мм) может (быть увеличен на 40—60%. При скоростях подъема температуры 16 град/ч и выше для получения равномерного температурного поля необходимо применение отражательных экранов, изготовленных из материалов с высокой отражательной способностью, например из алюминиевого листа или фольги.

Экраны устанавливают на расстоянии 70. 100 мм, но не менее 50. 60 мм от поверхности нагревателя. Для исключения конвективной теплопередачи в греющей полости между экранами и нагревателями устанавливают перегородки или соты, применяют также двойные экраны. Для исключения влияния ветра греющая полость должна быть загерметизирована по периметру (рис. 35).

Длину нагревателей конечных размеров (ТЭНов) целесообразно выбирать равной ширине или высоте щитов опалубки. Для установки нагревателей в ребрах щита прорезают отверстия и монтируют их с помощью электроизоляционных шайб.

Для снижения массы и стоимости электрооборудования желательно применение нагревателей большой мощности, чтобы сократить тем самым их число с увеличением шага установки. Для равномерного прогрева опалубки мощными нагревателями (в том числе в труднодоступных для установки нагревателей местах) необходимо применение двойных и фигурных экранов с многократным отражением лучистой энергии, а также опалубки с разными полями поглощения: участки опалубки, наиболее удаленные от нагревателей, должны быть более зачернены (иметь большую поглощающую способность), чтобы они нагревались столь же равномерно, как и участки, расположенные под нагревателями. При достаточно большом тепловом потоке (когда участки расположены на. минимальном расстоянии от нагревателей) отдельные участки должны быть в наибольшей степени изолированы от тепловосприятия излучения светлой краской.

Степень черноты для регулирования потока излучения назначается пропорциональной квадрату расстояния между нагревателем и воспринимающей поверхностью опалубки и обратно пропорциональной произведению косинусов углов между направлением луча и нормалью к излучающей и рабочей поверхностям.

Коммутация нагревателей внутри щита (рис. 36) выполняют теплостойкими проводами или проводами с фарфоровой изоляцией. Для исключения замыкания и обрыва токопроводящей Жилы греющих кабелей их концы можно подсоединять с помощью специальных клеммников, разработанных в ЦНИИОМТП (рис. 37).

Для подключения греющей опалубки, (контроля и регулирования режимов прогрева ЦНИИОМТП разработал специальные приспособления, начиная с мобильных шкафов и кончая крупногабаритными установками, рассчитанные на высокую электрическую мощность (63 и 126 кВА) и подсоединение опалубки больших поверхностей. Установка оснащена инвентарной кабельной разводкой для подключения, датчиками температуры и контрольно-измерительными приборами.

Инвентарные разводки рассчитаны на подключение мощностей 10, 15, 25 и 50 кВА с клеммными коробками на 6, 12, 24 ответвления для подключения отдельных щитов опалубки или группы щитов.

Специальные пульты разработаны для прогрева крупноразмерных опалубок (крупнощитовой, объемнопереставной и т.д.). Пульты оборудованы катками для перемещения по основанию или перекрытию.

Греющая опалубка: что это, конструкция, характеристики

Термоактивные опалубки представляют собой многослойные конструкции, оснащенные нагревательными элементами и утеплителем. Теплота через палубу щита передается в поверхностный слой бетона, а затем распространяется по всей его толщине. Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании швов и стыков при температуре наружного воздуха до -40°С. С помощью греющих щитов при одностороннем обогреве производят бетонирование вертикальных монолитных бетонных и железобетонных конструкций толщиной до 20 см. Мп 5 для конструкций толщиной до 40 см.

Тепловая обработка бетона с помощью греющих щитов не предъявляет каких-либо специфических требований к составам бетона и материалам при его приготовлении. Электротермообработку бетона следует применять как в зимних, так и в летних условиях с целью ускорения его твердения и приобретения необходимой прочности, что особенно важно в монолитном домостроении, когда интенсификация процесса твердения существенно влияет на общие сроки производства работ.

Конструкции греющей опалубки многообразны. Основное требование, предъявляемое к ним, — равномерность распределения температуры по палубе щита. В качестве нагревательных элементов применяют сетчатые и трубчатые электронагреватели (ТЭН), провода и кабели, тканевые ленты, а также нагреватели, изготовленные из нихромовой проволоки, композиции полимерных материалов с графитом (углеродные ленточные нагреватели) и токопроводящими элементами и др. Размещение термоактивного покрытия на рабочей стороне палубы позволяет снизить тепловую инерцию опалубки и уменьшить потребляемую мощность. Такие системы более экономичны.

Трубчатые электронагреватели состоят из трубок (стальных, медных, латунных) диаметром 9 … 18 мм, внутри которых находится нихромовая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки заполнено кристаллическим оксидом магния. Температура разогрева ТЭНов 300 … 600°С, поэтому они не должны контактировать с поверхностью опалубки, прилегающей к бетону. Их располагают от нее на расстоянии 15 … 20 мм.

Проволочные нагревательные элементы выполняют из нихромовой проволоки диаметром 0,8 … 3 мм, которую наматывают на каркас из изоляционного материала и изолируют асбестом. Такие нагреватели менее надежны, так как подвержены деформациям при погрузочно-разгрузочных работах и поэтому требуют бережного отношения. В качестве нагревательных элементов мелкощитовой опалубки применяют кабели типа КСОП или КВМС из константановой проволоки диаметром 0,7 … 0,8 мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком.

Размещают нагреватели на щите опалубки в зависимости от режимов обогрева и мощности следующим образом: греющие провода и кабели — вплотную к палубе, ТЭНы — на небольшом расстоянии от нее. В фанерной греющей опалубке нагревательные кабели и провода запрессовывают в защитные покрытия в виде пакета из тонкой полимерной пленки. Углеродные ленточные нагреватели наклеивают специальными клеями на палубу щита. Для обеспечения прочного контакта с коммутирующими проводами концы лент подвергают меднению. ТЭНы крепят к внутренней стороне палубы щитов с помощью специальных фиксаторов и прижимных планок, а греющие провода (кабели) — с помощью листовых пластин асбеста. Утеплитель предохраняют от повреждений защитным кожухом. Для соединения щитов опалубки между собой в защитном кожухе оставляют выемки в местах расположения крепежных отверстий. Для подключения щитов используют вилочные разъемы.

Наибольшее распространение в практике монолитного домостроения нашли сетчатые нагреватели, которыми оснащаются крупнощитовая и крупноблочная опалубки. Сетчатый нагреватель представляет собой тканую металлическую сетку, стальную или латунную. Металлическая сетка в щитах используется в виде полос шириной 10 … 20 см, размещаемых на расстоянии 5 … 20 см друг от друга. Соединение полос осуществляется последовательно с помощью металлических шин. Конструкция греющего щита состоит из палубы, на которую по слою изоляции укладывается утеплитель, защищенный от механических повреждений прочным материалом.

Прогрев конструкций производится при температуре палубы 60 … 80°С, что обеспечивает набор распалубочной прочности в монолитном домостроении за 8 … 12 ч для стен и за 14 … 16 ч для перекрытий.

Подобно сетчатым нагревателям изготовляются проволочные. В качестве источников тепла используется нихромовая проволока, которая наносится на внутреннюю поверхность опалубки. Методика расчета потребляемой мощности соответствует ранее изложенной, с той разницей, что в зависимости от погонной нагрузки на нагреватель определяется необходимая длина проволоки. При этом учитывается диапазон рабочего напряжения.

Дальнейшее совершенствование термоактивных опалубок идет по пути использования токопроводящих покрытий, имеющих минимальную адгезию с поверхностью бетона. Одним из вариантов таких покрытий является токопроводящие покрытия на базе пропилена с наполнителем. Выбор полипропилена в качестве базового материала обусловлен его высокой химической стойкостью, отсутствием адгезии с бетоном и сравнительно небольшой стоимостью. В качестве токопроводящего наполнителя используется ацетиленовая сажа, которая имеет хорошую совместимость с пропиленом и обладает способностью к образованию токопроводящих цепочек. Состав композиции наполнителей включает, %: полипропилен 22,5 … 52,5; сажа – 15 … 30; графит – 15 … 20; каучук СКЭП — 15 … 25. Нагреватели изготовляют методом экструзии в виде плоских листов толщиной 3 … 5 мм. Для подведения к нагревателям рабочего напряжения в них с внутренней стороны запрессовываются металлические электроды.

Другим конструктивным решением термоактивной опалубки является использование матрицы с целью обогрева конструкции. Конструктивное решение матрицы из теплостойкой резины следующее: в тело матрицы завулканизированы греющие элементы (кабели, сетчатые и проволочные нагреватели). Матрица съемная, что позволяет получить необходимую рельефную или плоскую поверхность конструкции. Тепловая обработка может быть начата еще до укладки бетона, при этом обогревается как ранее уложенный бетон, так и конструкция опалубки. Выбор режима обогрева и технологических параметров греющих элементов производится по тем же методикам. Удельная мощность греющей матрицы назначается из условий технологического режима прогрева, скорости подъема мощности нагревателей и их расстояния между соседними участками. Они могут использоваться и как греющие покрытия при бетонировании горизонтальных участков — перекрытий, подготовки под полы, дороги и т.п.

При обогреве горизонтальных и наклонных поверхностей бетона используются термоактивные гибкие покрытия (ТАГП). Электропитание ТАГП производится от сети переменного тока 40 … 90 В через понижающие трансформаторы. Их укладывают неактивной частью друг к другу. Каждое покрытие оснащается кабельным вводом со штекельным разъемом, рассчитанным на максимальную расчетную величину тока электронагревателей. Способы соединения электронагревателей в одно- или трехфазную цепь, а также линейные размеры покрытий определяются удельным омическим сопротивлением примененных углеродных электроматериалов. Перед установкой ТАГП открытая поверхность бетона укрывается пленкой или кровельным пергаминоммином и по ней вплотную один к другому укладываются греющие элементы.

Термоактивные гибкие покрытия

Конструкции термоактивных гибких покрытий (ТАГП)
а — сборно-разборная; б — цельноклееная; в — с греющим проводом; 1 — защитный чехол; 2 — утеплитель; 3 — стеклохолст; 4, 7, 12 — отверстия для крепления утеплителя и покрытия; 5 — углеродные ленточные электронагреватели; 6 — стеклотканевая прокладка; 8 — прижимные планки; 9, 10 — вилочные разъемы токопровода и датчика; 11 — термоконтактор; 13 — листовая резина; 14 — нагревательный провод; 15 — алюминиевая фольга; 16— коммутационные выводы

Наиболее эффективным средством прогрева являются (ГЭП) греющие плоские элементы, в основе которых заложено использование проволочных нагревателей. ТАГП снабжены датчиками температуры с выводом показателей на пульт управления. Это позволяет оперативно контролировать режим прогрева. Термоактивное гибкое покрытие удобно в эксплуатации, компактно и надежно в работе. По окончании производства работ его сворачивают в рулон и укладывают в специальный двухсекционный шкаф. В одной секции расположен трансформатор с щитом управления, а в другой — отсеки для хранения покрытия.

Применение греющих гибких покрытий в комплекте с термоактивными опалубками позволяет резко сократить продолжительность набора прочности перекрытий. Так при возведении зданий в тоннельных опалубках набор прочности по 70% перекрытий снижается до 12 – 16 часов. Это обстоятельство позволяет сократить цикл работ на захватке и увеличить оборачиваемость опалубки и соответственно сократить время возведения зданий.

Конструкция греющей опалубки

Конструкция греющей опалубки или термоформы (из листовой стали, водостойкой фанеры и т. п.) должна предусматривать размещение на ней нагревательного элемента и эффективной теплоизоляции (минеральная вата, шлаковата и т. п.). Снаружи теплоизоляция удерживается достаточно прочным листовым материалом (фанерным, стальным и т. п.), предохраняющим ее от увлажнения и механических повреждений. На рис. 65—68 представлены некоторые виды конструктивных решений опалубки.

Конструкция греющей опалубки должна выбираться таким образом, чтобы поверхность нагревательного элемента максимально пере-

Рис. 65. Металлическая опалубка с греющим кабелем:

/ — отражательный экран; 2 — теплоизолятор; 3 — защитная крышка из фанеры с водостойким покрытием; 4 — греющий кабель; 5 — вилочный разьем; 6 — винты

крепления защитной крышки

Рис. 66. Общий вид опалубочного щита с модульным нагревателем:

1 — каркас щита; 2 — модульный нагреватель; 3 — теплоизоляция; 4 — защитная

крышка; 5— вилочный разъем крывала площадь щита, на котором он размещается. Неутепленная площадь щита не должна превышать 5 %, а расстояние между нагревательными элементами как в пределах одного щита, так и в смежных щитах не должно превышать 15 см.

Несущий каркас греющей опалубки может быть деревянным или металлическим.

В практике отечественного промышленного строительства в качестве металлических термоактивных опалубок наибольшее распространение получили опалубки конструкций ЦНИИОМТП «Монолит-72» (см. рис. 65) и «Гидропроект» (см. рис. 66).

Виды электронагревателей

Эффективность и экономичность элетрообогрева в значительной степени определяется видом применяемых электронагревателей. Электрообогрев изделий и конструкций может выполняться с помощью нагревателей:

• • проволочных;
• • греющих кабелей и проводов (рис. 67, 68);
• • стержневых;
• • трубчатых (ТЭНа);
• • коаксиальных;
• • трубчато-стержневых и уголково-стержневых;
• • индукционных;
• • сетчатых;
• • пластинчатых.

Каждый из нагревателей имеет свои достоинства и слабые стороны, поэтому их выбор диктуется техническими, экономическими и производственными соображениями. Выбор вида нагревателя определяется типом и размерами прогреваемой железобетонной конструкции или изделия, конструкцией опалубки, имеющимися электрическими мощностями и т. п.

Проволочные нагревательные элементы выполняются из проволоки с повышенным омическим сопротивлением (типа нихром).

Проволока диаметром 0,8—3 мм наматывается на каркас из изоляционного материала (например, лист асбошифера) и изолируется, например, тонколистовым асбестом. Проволоку нагревателя следует размещать на стороне каркаса, примыкающей к опалубке.

Рис. 68. Термоматы

Рис. 67. Греющий мат:

1 — греющий провод; 2 — чехол с греющим проводом; 3 — стекловолокнистая плита; 4 — контур шва; 5— вилочный разъем

В качестве греющих кабелей могут применяться электрические кабели типа КСОП или КВМС. Они состоят из константановой жилы диаметром 0,7—0,8 мм, термостойкой изоляции и металлического защитного чулка. Кабель крепится непосредственно к металлическому щиту греющей опалубки или термоформы.

Сверху нагреватель покрывают асбестовым листом толщиной 0,5 мм и слоем минеральной ваты толщиной 40—50 мм.

Греющие провода со стальной, медной или алюминиевой жилой диаметром 1—2,5 мм крепятся к арматурному каркасу или элементам опалубки. Провода должны находиться в бетоне по возможности на равных расстояниях друг от друга в пределах 10—30 см. Крепление проводов должно производиться таким образом, чтобы они не смещались во время бетонирования.

Греющие провода могут укладываться в виде прямолинейных или спиральных нитей. Спиральную проволоку рекомендуется использовать тогда, когда петли становятся настолько длинными, что применении прямолинейной проводки затруднительно. При спиральной прокладке провода шнуры наматываются с равными промежутками вокруг армированного каркаса.

При толще прогреваемых изделий до 20 см петли прокладываются в один слой, а свыше 20 см — в два слоя. Во всех случаях греющие провода не должны прикасаться к опалубке.

Стержневые электронагреватели изготавливаются из стержневой арматурной стали класса А-1 по ГОСТ 5781—61, марки СтЗ, группы А (по ГОСТ 380—71), диаметром не менее 8 мм.

Нагревательные элементы выполняются зигзагообразной формы и крепятся с помощью кронштейнов из диэлектрика к опалубке. Расстояние между нагревателем и опалубкой должно составлять 30— 50 мм.

ТЭНы состоят из стальной, медной или латунной трубки диаметром от 9 до 18 мм, по оси которой расположена нихромовая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки заполнено перик- лазом-кристаллической окисью магния.

Коаксиальный нагреватель состоит из соосно расположенных двух стальных труб или из наружной трубы и внутреннего стержня, сваренных у одного из торцов так, что ток в них идет в разных направлениях. Фиксирование внутренних проводников в расчетном положении осуществляется центрирующими шайбами из диэлектрика. В установках с коаксиальными нагревателями, питающимися от сети промышленного напряжения, необходимо соблюдать меры безопасности, исключающие возможность касания нагревателей обслуживающим персоналом.

Крепление коаксиальных нагревателей к металлу опалубки осуществляется с помощью изолированных кронштейнов на расстоянии 20—30 см от обогреваемой поверхности.

Трубчато-стержневой нагреватель представляет собой арматурный стержень диаметром не менее 8 мм, на который надета труба из ферромагнитного материала.

Разновидностью трубчато-стержневого нагревателя является уголково-стержневой, представляющий собой арматурный стержень диаметром не менее 6 мм, который установлен внутри стального уголка соосно с последним.

Стержень изолируется от трубы или уголка асбестовым шнуром, навитым на стержень участками в 20—30 мм с шагом в 300—350 мм. Воздушный зазор между стержнем и трубой (уголком) не должен превышать 1 — 1,5 мм.

Отсутствие напряжения на трубе и уголке позволяет крепить такие нагреватели непосредственно к опалубке с помощью сварки.

Отдельные коаксиальные, трубчато-стержневые и уголково-стержневые элементы соединяются между собой, например, последовательно, образуя зигзагообразный нагреватель.

Индукционный нагреватель состоит из обмотки, выполненной из голого или изолированного провода, образующего замкнутый магни- топровод с металлом стальной опалубки, или с арматурой, если опалубка выполнена из дерева. При применении обмотки из изолированного провода рекомендуется использовать провода марки РКГМ с рабочей температурой до 180 °С. Изоляция голого провода от замыкания на металлическую опалубку осуществляется, например, асбестовым шнуром.

Выбор профиля магнитопровода определяется конструкцией опалубки, схемой армирования и числом витков электрической обмотки.

Для обеспечения высокого коэффициента заполнения пара и соответственно коэффициента мощности рекомендуется при четном числе витков применять швеллеры, при нечетном — уголки.

Коэффициент мощности (cos (р) индукционных нагревателей изменяется от 0,74 до 0,86.

Сетчатый нагреватель представляет собой полосы тканых сеток определенной ширины (обычно 10, 15 и 20 см), соединенных между собой, как правило, последовательно с помощью медных шин.

Материалом для изготовления нагревателей могут служить сетки из латуни, низкоуглеродистой стали и др.

Расстояние между полосами (в свету) определяется расчетом, но, как правило, находится в пределах от 5 до 15 см.

Полосы сеток изолируются от щитов опалубки (термоформы) с помощью термостойких электроизоляционных материалов, например, из листового асбеста.

Пластинчатый нагреватель состоит из двух пластин электроизоляционного материала с зигзагообразно уложенной между ними металлической лентой.

Ленты укладываются на расстоянии 5—10 мм одна от другой.

Ширина ленты нагревателя изменяется в зависимости от токовой нагрузки, применяемого напряжения и конструктивной особенности прогреваемого изделия и составляет, как правило, 10—30 мм.

Для изготовления нагревательного элемента используют рулонный или листовой материал: медь, латунь, кровельное железо, сталь и т. п. толщиной 0,1—0,5 мм. Крепление пластинчатых электронагревателей к опалубке осуществляется, например, с помощью эпоксидного клея.

Электроизоляционные материалы в пластинчатых и сетчатых электронагревателях должны длительное время выдерживать температуру 150—200 °С, обладать возможно большой теплопроводностью, необходимой эластичностью и механической прочностью.

Температура на поверхности нагревателей, выполненных из стали марки СтЗ, не должна превышать 200—250 °С, что следует учитывать при выборе электроизоляции соответствующей термостойкости.

Для компенсации повышенных теплопотерь в слабоутепленных зонах, по краям прогреваемой конструкции или изделия расстояние между нагревателями должно быть уменьшено.

Применение определенного типа нагревателей обусловливается конструктивными и технологическими особенностями прогреваемой конструкции. Так, проволочные нагреватели могут быть рекомендованы для применения в построечных условиях и в отдельных случаях на заводах и полигонах при соответствующем их технико-экономическом обосновании.

Нагреватели стержневые, трубчатые ТЭНы, коаксиальные, трубчато-стержневые, уголково-стержневые и индукционные рекомендуются для применения преимущественно на заводах сборного железобетона.

Греющие провода целесообразно применять для прогрева монолитных конструкций и стыков. Греющие кабели, сетчатые и пластинчатые нагреватели могут с одинаковым успехом применяться как в заводских, так и в построечных условиях.

Опыт организации электропрогрева бетона позволяет констатировать, что наиболее перспективным является обогрев в опалубке с вмонтированными электронагревателями, что делает этот метод удобным, экономичным и наименее трудоемким.

Самостоятельно греющие элементы в виде щитов, одеял и т. п. применяются только для прогрева бетона в конструкциях, имеющих большую неопалубленную поверхность, — дороги, полы промышленных зданий, аэродромные покрытия и т. д. В перспективе этот метод, несомненно, получит еще более широкое распространение на зимних стройках.

По размещению для обогрева конструкций нагреватели делят на две группы:

• • нагреватели, заделанные непосредственно в бетон (греющие шнуры) и остающиеся в нем после тепловой обработки. Тепло от них практически полностью расходуется на обогрев конструкций;
• • нагреватели, подающие тепло к бетону снаружи по периферии (греющие одеяла и опалубки), тепло от которых расходуется не только на обогрев конструкции, но и на теплообмен с окружающей средой.

В зависимости от наличия изоляции нагреватели могут быть открытого, защищенного и герметичного исполнения.

В строительстве открытые нагреватели широко применяют в отражательных печах различной конструкции, строго соблюдая при этом требования техники безопасности и противопожарные мероприятия.

На строительных площадках обычно применяют нагреватели защищенного типа — термовкладыши, в которых источником тепла служат токоведущие проволоки в виде вмонтированных в опалубку спиралей или токоведущие жилы из нихрома, константана, жаропрочной стали. Из-за повышенной температуры нагревателей даже при правильном расчете температурного режима их работы срок службы спиралей, как правило, весьма непродолжителен, а механические и вибрационные воздействия при транспортировании и установке часто приводят к повреждению проволоки.

Обеспечение равномерности тепловой обработки бетонных поверхностей связано с большой трудоемкостью установки проволочных нагревателей в греющей полости опалубки.

Нагреватели герметичного исполнения (ТЭНы, некоторые виды греющих шнуров) представляют собой линейные источники тепла в специальных обоймах. Из-за относительно большой толщины и частого расположения элементов на обогреваемой площади, а также из-за их дефицитности использование таких нагревателей в строительстве ограниченно. Применение нагревателей в виде ТЭНов и спиралей с высокой температурой нагрева возможно лишь при устройстве дополнительных экранов, создающих значительное термическое сопротивление между опалубкой и нагревателем.

Греющие опалубки

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

Греющая опалубкаимеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой распо­ложены электрические нагревательные элементы. В современ­ных опалубках в качестве нагревателей используются греющие провода и кабели, сетчатые и углеродные ленточные нагрева­тели, токопроводящие покрытия и др. Наиболее эффективны кабели из константановой проволоки в термостойкой изоля­ции, изоляция в свою очередь защищена от механических повреждений металлическим чулком (рис. 25.7).

Рис. 25.7. Технические средства для кондуктивного нагрева бетона:
а — термоактивная опалубка с греющим кабелем; б — то же, с сетчатыми нагревателями; в — термоактивное гибкое покрытие с греющими проводами; 1 — греющий кабель; 2 — асбестовый лист; 3 — минеральная вата; 4 — защитный стальной лист; 5 — клемма; 6 — палуба из фанеры; 7 — разводящие шины; 8 — сетчатые нагреватели; 9 — защитный чехол; 10 — алюминиевая фольга; 11—отверстия для крепления покрытия; 12 —утепли­тель; 13—листовая резина; 14 — греющий провод; 15 — коммутационные выводы

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

Сетчатые нагреватели из металла изолируют с двух сторон прокладкой тонких асбестовых листов, лист с тыльной сторо­ны дополнительно покрывают теплоизоляцией.
В греющую опалубку может быть переоборудована любая инвентарная опалубка с палубой из стали или фанеры. Опалуб­ку применяют при возведении тонкостенных и среднемассив-ных конструкций, а также при замоноличивании узлов сборных железобетонных элементов.

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

Рис. 25.8. Схема греющей опалубки:
а — с проволочным нагревателем; б — с трубчатым нагревателем (ТЭН); 1 — щит стальной опалубки; 2 — асбестовый кар­тон; 3 — проволочный нагреватель на абестоцементном листе; 4 — минеральная вата; 5 — фанера; 6 — стальной лист для крепления ТЭН; 7 — трубчатый нагрева­тель

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

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

РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ В СПЕЦИФИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

В отдельных случаях применяется «теплая опалубка» или метод «термоса»

По заявлению Гидрометцентра и Росгидромета в 2012-2013 гг. ожидается особенно холодная зима. Морозы усложняют проведение строительных работ, особенно возведение монолитных сооружений, так как будущая прочность застывающего бетона напрямую зависит от температуры окружающей среды. О том, какие технологии прогрева бетонной смеси наиболее популярны, рассказали специалисты, возводящие монолитные здания в холодное время года.

Большинство практиков строительного рынка отдает предпочтение электрообогреву. Эта технология наиболее экономична и проста в реализации. Суть метода – в нагревании бетона изнутри при прохождении через него электрического тока. Уложенный в арматурный каркас провод после заливки раствора подключают к источнику питания.

«Этот способ предпочтительнее, так как не удлиняет сроки строительства. Длительность прогрева зависит от марки бетона и температуры воздуха, но редко превышает 2-3 суток, – рассказывает Михаил Коваленко, начальник участка компании «Строительный альянс» (г.Москва). – Как только бетон набрал критическую прочность, можно снимать опалубку и строить дальше». Вариантом электропрогрева является использование электродов, главным образом для вертикальных конструкций.

На втором месте по популярности – метод возведения строительных укрытий («тепляков» или «шатров») в сочетании с прогревом тепловыми пушками. В закрытом брезентом участке стройплощадки температуру воздуха доводят до +10° С, подают бетон и в дальнейшем поддерживают тепло. Дополнительным преимуществом укрытий является защита бетона от осадков. «Тепляки обходятся недорого, но сооружение их занимает время. Мы прибегаем к этому способу, только если у нас не хватает трансформаторов или проводов для электроподогрева», – добавляет Михаил Коваленко.

«В морозную погоду мы иногда комбинируем работу в шатрах и электроподогрев с помощью провода. Так спокойно можно строить до -20 0С. При более низкой температуре воздуха высок риск замораживания бетона вследствие непредвиденных обстоятельств – отключения энергоснабжения или выхода тепловой пушки из строя», – рассказывает Арчил Цациашвили, прораб компании «Инжгеострой» (г.Москва).

В отдельных случаях применяется «теплая опалубка» или метод «термоса», при котором застывающий бетон выдерживается в опалубке, защищенной теплоизоляционном материалом (пенофолом, изолоном или экструдированным пенополистиролом). Целесообразность его использования зависит от массивности конструкции и площади ее поверхности. «На практике зимой работают те же универсальные опалубочные системы, что и летом, – комментирует Арчил Цациашвили. – Для палубы мы используем ламинированную березовую фанеру СВЕЗА, и, несмотря на повышенную влажность и резкие перепады температур в зимнее время, количество циклов ее работы не зависит от сезона».

«Большим преимуществом фанеры для зимнего строительства является ее относительно низкая теплопроводность – всего 0,15 Вт/(м·К). Для сравнения теплопроводность стали составляет 47 Вт/(м·К), что накладывает ограничения на использование металлической опалубки в холодное время года, – комментирует Андрей Кобец, менеджер по развитию продукта группы «СВЕЗА», мирового лидера в производстве березовой фанеры. – Фанера сохраняет все свои свойства до – 40°С , более того, в мороз ее прочность даже повышается».

Как и металлическая опалубка, пластиковая также имеет ограничения для использования в зимнее время. «Пластик не рекомендуется применять ниже -10° С, на морозе он становится хрупким и может треснуть от простого падения, – поясняет Роман Селезнёв, руководитель отдела монолитных технологий крупного промышленно-строительного холдинга ГК «ПромСтройКонтракт». – На самом деле даже в летний период крупные строительные компании рискуют использовать пластиковую опалубку в основном для перекрытий. Но и тут есть ограничения – толщина перекрытий редко может превысить 35 см, в то время как стандартная универсальная опалубка PSK-CUP, укомплектованная ламинированной фанерой СВЕЗА, позволяет делать даже бетонную плиту трёхметровой толщины. Пластик кроме того требует увеличенное количество стоек и балок при заложении в проект, что резко снижает её кажущуюся дешевизну. А итоговая допустимая нагрузка на пластмассовую опалубку всё равно будет ниже 60 кН/м 2 (особенно зимой), в то время как у опалубки PSK-DELTA, использующей фанеру, несущая способность составляет 90 кН/м 2 в стандартном варианте. Исходя из этого березовая опалубочная фанера – оптимальное решение для монолитного строительства в условиях суровых зим, как в балочно-ригельной и балочно-рамной опалубке стен и перекрытий, так и в щитовой».

Еще одна разновидность опалубки – греющая (или термоактивная) – сочетает применение теплоизолирующих материалов с нагревательными элементами. Но используется она довольно редко. Причина – в высокой цене готового решения.

Независимо от способа прогрева, состав бетона должен соответствовать погоде. В зимнее время (при температуре ниже +5° С) обязательным является добавление пластификаторов – противоморозных добавок . Они обеспечивают гидратацию бетонной смеси и ускоряют набор прочности.