Прогрев бетона несет значительный потенциал ресурсосбережения и снижения себестоимости строительных объектов.

Технология теплового ускорения твердения бетона в условиях строительства должна осуществляться с исчерпывающей эффективностью: с максимальной для данных условий скоростью твердения бетона, с высокой оборачиваемостью опалубки, с минимальным термическим трещинообразованием, с объективным контролем температуры и прочности бетона конструкций. Об этом рассказывают специалисты ЗАО НТЦ «ЭТЭКА», кандидаты технических наук Лев Беккер и Сергей Трембицкий.

Твердение бетона на современных портландцементах является процессом достаточно длительным при низкой положительной (≤5°С) и, особенно, отрицательной температуре воздуха. Поэтому в зимний период необходимо использование технических средств, обеспечивающих ускоренное твердение бетона монолитных железобетонных конструкций. Достигнуть это можно применением активизированных или быстротвердеющих цементов, химических добавок — противоморозных и ускорителей твердения, путем повышения дозировки цемента и уменьшения водоцементного отношения или применения бетона более высокого класса по сравнению с проектной маркой.

Но самым оптимальным и экономически обоснованным, на наш взгляд, представляет собой применение тепловых методов ускорения твердения бетона. Такая технология является, в сущности, ресурсосберегающей, так как ценой обоснованных дополнительных энерго- и трудозатрат достигается возможность: сократить сроки строительства в 5-10 раз; эффективно использовать трудовые ресурсы и оборудование, в том числе капиталоемкую опалубку; применять более дешевые бездобавочные бетонные смеси; исключить вероятность замерзания бетона в раннем возрасте и гарантировать требуемое качество бетона и конструкций.

Экономически эффективные темпы строительства, а именно, бетонирования конструкций (2-4 этажа многоквартирного дома в месяц), достигаются в зимний период, если сроки выдерживания бетона в опалубке до достижения прочности 40-70% проектного ее значения составляют от 2 до 5 суток. Такая скорость роста прочности бетона возможна при твердении его в условиях «расширенного» термоса, предполагающего догрев бетона до 30-40°С с учетом существующей на объекте электрической и тепловой мощности. Возможны и более интенсивные режимы прогрева и твердения бетона с достижением прочности 30-50% через 0,5-2 суток в зимний и летний периоды, но требующие строгого соблюдения мероприятий, исключающих появления температурных трещин.

При этом для нагрева бетона монолитных конструкций могут быть применены различные тепловые методы, и каждый из них имеет свои особенности по оборудованию, технологии применения и энергетическим характеристикам. Решающими факторами при выборе метода нагрева являются энергоемкость, надежность, капитальные и эксплуатационные затраты.

Практически удобным, надежным и универсальным способом прогрева монолитного бетона является прогрев его греющим проводом. Применяются нагревательные провода марок ПНСВ-1,2 (1,4), ПОСХВ, ПОСХП, ПВЖ, ППЖ, ПТПЖ-2Х1,2, ПРСП и др. Как показывает опыт, тепловой режим, основанный на использовании периферийного тепла греющего провода и тепла гидратации цемента, обеспечивает прогрев бетона достаточно равномерно по объему конструкции. Поэтому температура и тепловые деформации по объему конструкции изменяются достаточно равномерно и не могут быть причиной появления температурных трещин в защитном слое.

Причиной вероятного появления поверхностных трещин, скорее всего, может быть недостаточная прочность бетона на растяжение при быстром остывании большой поверхности распалубленного и не укрытого теплоизоляционным материалом бетона, если температура его поверхности, уменьшенная на величину температуры наружного воздуха, превышает нормативное значение. Соблюдение норм и правил по уходу за бетоном после распалубки обеспечивает бездефектность конструкций.

Прочность бетона на ранней стадии его твердения должна контролироваться систематически, что делается путем оценки прочности по статистическим изотермическим графикам или таблицам твердения бетона конкретной марки при непрерывном контроле температуры бетона, а также при помощи аналитической компьютерной программы, аппроксимирующей статистическую кинетику твердения бетона различных марок, с использованием текущих измерений температуры бетона, времени твердения и прочности.

В основе систематической оценки текущей прочности бетона лежит непрерывный статистический метод, основанный, в частности, на пирометрическом контроле изменения температуры поверхности бетона или опалубки.

Методика измерения температуры бетона в конструкциях (колонны, стены, перекрытия), применяемая ЗАО НТЦ «ЭТЭКА», по данным пирометрического контроля температуры поверхности фанерной опалубки с пересчетом по формулам, учитывающим температуру воздуха, является достаточно точной и объективной, так как использует информацию о нагреве конструкции по нескольким точкам.

Методика согласована с головным предприятием ФГУП НИЦ «Строительство» (филиал «НИИЖБ») и позволяет строителям совместно с НТЦ «ЭТЭКА» или самостоятельно после обучения вести контроль за твердением бетона в зимний или иной период.

Инженерно-техническое сопровождение выдерживания бетона с прогревом в первые сутки твердения, выполняемое ЗАО НТЦ «ЭТЭКА», предусматривает ведение следующей документации:

1. лист пирометрического контроля температуры конструкции;
2. табель результатов измерения и расчета параметров режима твердения бетона в конструкции;
3. температурный лист конструкции или ее захватки;
4. ведомость текущих значений температуры и прочности бетона в конструкциях.

По результатам непрерывного контроля параметров прогрева бетона определяются и даются в виде рекомендаций заказчику: время прекращения прогрева; время дальнейшей выдержки в опалубке или утепленных условиях; время распалубки и последующей выдержки в открытом или утепленном состоянии.

Задачи и практические результаты контроля температуры и прочности бетона, отраженные в методике ЗАО НТЦ «ЭТЭКА», на практике реализуются при помощи компьютерных программ нескольких видов в зависимости от метода прогрева конструкции и типа опалубки.

Теплоэнергетические параметры прогрева даются в ППР с учетом способа прогрева конструкций, заданного цикла твердения бетона до распалубки (табл. 1, пример высокоинтенсивного твердения), уровня тепловыделения и теплопотерь, типа опалубки и температуры воздуха наружного и в утепленной зоне. Теплоэнергетические параметры позволяют составить оптимальную схему размещения теплогенерирующего оборудования, в частности греющего провода, оценить расход материалов, требуемую тепловую и электрическую мощности и энергозатраты.

Оценить темпы твердения бетона и, следовательно, эффективность его прогрева даже в летний период можно по данным, приведенным в табл. 2 и 3.

Таблица 2. Время выдерживания бетона класса не ниже В30 в условиях естественного и ускоренного твердения (колонны, стены)

Таблица 3. Время выдерживания бетона класса не ниже В30 в условиях естественного и ускоренного твердения (плиты перекрытий)

Итог работы — гарантия ускоренного достижения нормативных значений температуры и прочности бетона и техническая документация, подтверждающая требуемое качество бетона монолитных железобетонных конструкций в разных погодных условиях.

Вниманию строительных фирм предложена краткая информация по технологии теплового ускорения твердения бетона при монолитном возведении зданий и сооружений. Методика практической реализации этой технологии, разработанная ЗАО НТЦ «ЭТЭКА», позволяет строительным организациям осуществлять всесезонное ускоренное строительство объектов.
 
Научно технический центр
«Энергосберегающие технологии
экология и комплексная
автоматизация» (НТЦ ЭТЭКА)