УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОННОЙ СМЕСИ В МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к устройствам для возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций в холодный период года, когда требуется обогрев бетонной смеси.
Одной из проблем зимнего бетонирования является обеспечение оптимальных условий протекания химических реакций в бетонной смеси при ее твердении и наборе прочности. Несмотря на то, что процесс твердения и набора прочности имеет экзотермический характер, температуры наружного воздуха в зимний период года, как правило, не позволяют нормально протекать химическим реакциям. Это существенно сдерживает темпы строительства различных объектов и сооружений. Для предотвращения указанного недостатки используют искусственный подогрев уложенной и уплотненной бетонной смеси, применяя различные технические устройства.
Известно техническое решение термоактивного опалубочного щита (Патент РФ №2135713. E04G 9/10. 27.08.1999), палуба которого выполнена многослойной с основанием из фанеры и верхнего защитного слоя в виде ламинированной фанеры. Ламинированная фанера предназначена для предотвращения адгезии бетона к опалубке, а также для повышения влагостойкости опалубки. Между слоями размещен плоский термоактивный элемент. Термоактивный элемент служит, источником тепловой энергии для обогрева бетонной смеси, уложенной на опалубочный щит. Между основанием и термоактивным элементом расположен экранный слой из алюминиевой фольги, который предназначен для ориентации теплового потока в направлении обогреваемой бетонной смеси. Теплоизоляционные блоки шарнирно соединены с элементами каркаса с возможностью их открывания на период остывания конструкций на угол до 90°. Теплоизоляционные блоки предназначены для повышения эффективности обогрева бетонной смеси за счет предотвращения ее охлаждения со стороны опалубочного щита, имеющего непосредственный контакт с наружным воздухом.
Недостатком указанного технического решения является повышенное испарение влаги с неопалубленной поверхности уложенной бетонной смеси. Это приводит к повышенным усадочным напряжениям в бетоне и не позволяет обеспечить заданные качественные параметры бетона или железобетона.
Известна термоактивная опалубка (Патент №РФ2178492. E04G 9/10. 20.01.2002), содержащая палубу и прикрепленный к ней нагреватель, выполненный на основе углеродного волокнистого материала с изолирующими слоями. Резистивный слой электронагревателя выполнен зигзагообразной формы и имеет вертикальные и горизонтальные полосы, причем ширина вертикальных полос уменьшается от середины к краям. Ширина горизонтальных полос остается постоянной по всей длине резистивного элемента и равна среднему геометрическому ширин первой от середины и последней полос. При этом образующиеся зоны обогрева имеют различную степень нагрева, которая увеличивается от середины к краям как в одну, так и в другую стороны.
Недостатком указанного технического решения является невозможность его использования для бетонирования строительных конструкций при низких и отрицательных температурах наружного воздуха из-за отсутствия теплоизоляционного слоя на тыльной поверхности щитов опалубки, а также интенсивное обезвоживание бетонной смеси через неопалубленную поверхность. Это не позволяет обеспечить требуемое качество монолитных бетонных и железобетонных конструкций, а также производство работ на строительной площадке при отрицательных температурах наружного воздуха.
Известна разборно-переставная опалубка, состоящая из щитов, деревянных опалубочных балок, боковых щитов, поддерживающих телескопических стоек (Теличенко В.И., Терентьев О.М., Лапидус А.А. Технология возведения зданий и сооружений: Учеб. Для строительных вузов. - М.: Высш. шк., 2008. - С.276, рис.22.11).
Недостатком данного технического решения является невозможность обогрева уложенной и уплотненной бетонной смеси для обеспечения химических реакций при твердении бетона в холодный период года. Кроме того, интенсивное испарение влаги с открытой поверхности бетонной смеси приводит к усадочным напряжениям в бетоне и снижению его качественных показателей.
Прототипом заявляемого технического решения является устройство для инфракрасного нагрева монолитных бетонных и железобетонных конструкций, состоящее из инфракрасного излучателя с рефлектором-отражателем, опалубки и теплоизоляции (Теличенко В.И., Терентьев О.М., Лапидус А.А. Технология возведения зданий и сооружений: Учеб. Для строительных вузов. - М.: Высш. шк., 2008. - С.386, рис.28.4). Устройство предназначено для тепловой обработки бетона при его твердения с целью сокращения продолжительности выдерживания бетона и приобретения им необходимой или проектной прочности в период низких температур наружного воздуха.
Недостатком указанного технического решения является значительная трудоемкость и высокая удельная потребность тепловой энергии в ветреную погоду. Ветер обдувает щит опалубки, что приводит к охлаждению этого щита с передачей низкой температуры в тело бетона. Это приводит к снижению эффективности обогрева бетонной смеси и не позволяет обеспечить выполнение требований, предъявляемых к монолитным бетонным и железобетонным конструкциям, а также сдерживает производство работ на строительной площадке при отрицательных температурах наружного воздуха.
Технический результат полезной модели заключается в повышении качества бетона за счет обеспечения благоприятных условий протекания химический процессов.
Технический результат достигается тем, устройство для тепловой обработки бетонной смеси в монолитных конструкциях, содержит инфракрасный излучатель с рефлектором-отражателем, опалубку, теплоизоляцию, при этом поверх уложенного бетона установлено укрытие в виде блока из рам с замкнутыми воздушными камерами, образованными между прозрачными для инфракрасных лучей элементами, закрепленными на рамах с обеих сторон по контуру.
Необходимость установки укрытия, выполненного из рам, снабженных термостойкими и прозрачными для инфракрасных лучей элементами поверх уложенной и уплотненной бетонной смеси обусловлена тем, что при этом обеспечивается изоляция уложенной и уплотненной бетонной смеси от непосредственного воздействия внешней среды. Одновременно обеспечивается эффективный прогрев бетонной смеси, уложенной в конструкцию.
Укрытие выполнено из блока рам, на которых закреплены термостойкие и прозрачные для инфракрасного излучения элементы для того, чтобы пропускать инфракрасные лучи на поверхность уложенной и уплотненной бетонной смеси. На облучаемой поверхности энергия инфракрасного спектра преобразуется в тепловую и, благодаря теплопроводности бетона, распространяется по толщине бетонной смеси.
На рамах закреплены термостойкие и прозрачные для инфракрасных лучей элементы с образованием замкнутых воздушных камер между этими элементами. Замкнутые воздушные пространства в указанных камерах являются теплоизоляторами и обеспечивают предотвращение охлаждения бетонной смеси, возможное из-за действия холодного воздуха. Ближайшая к наружному воздуху воздушная камера сдерживает охлаждение поверхности бетонной смеси обдуванием ветром. Воздушная камера, расположенная у поверхности бетонной смеси, сдерживает отток теплоты из нее в атмосферу. В практических целях наиболее целесообразно применение не менее двух воздушных камер (при трех слоях прозрачного материала).
Термостойкие и прозрачные для инфракрасных лучей элементы необходимы для того, чтобы, не деформируясь и не расплавляясь, пропускать инфракрасные лучи от инфракрасных излучателей, направленных на поверхность бетонной смеси для ее прогрева. При этом прозрачные для инфракрасных лучей элементы частично поглощает энергию инфракрасного спектра, которая преобразуется в тепловую энергию и нагревает этот материал. Поэтому элементы должны быть устойчивыми к нагреванию в диапазоне температур, применяемых для твердения бетонной смеси. В качестве указанного элемента может быть использовано стекло. Однако стекло характеризуется относительно высокой стоимостью. Кроме того, в условиях производства работ на строительной площадке уберечь стекло, установленное на элементах укрытия, от повреждений чрезвычайно сложно. Более целесообразно использовать термостойкую пленку из полиэтилентерефталата. Такая пленка значительно дешевле стекла. При нарушении ее целостности (при ее разрыве) по каким-либо причинам восстановление работоспособности элемента укрытия сложностей не вызывает.
Схема устройства для тепловой обработки бетонной смеси в монолитных конструкциях представлена на фиг.1.
Устройство состоит укрытия, выполненного из блока рам 1, на которые натянуты термостойкие и прозрачные для инфракрасных лучей элементы 2 с воздушными камерами 3 между собой. Бетонная смесь 4 уложена с последующим уплотнением в опалубку, состоящую из щитов 5. Щиты 5 опираются на опалубочные балки 6, закрепленные на поддерживающих телескопических стойках 7. Между опалубочными балками 6 вплотную к щитам 5 установлена теплоизоляция 8. Над укрытием из блока рам 1 установлены инфракрасные излучатели 9.
Устройство для тепловой обработки бетонной смеси в монолитных конструкциях работает следующим образом. Укрытие из блока рам 1 с натянутыми термостойкими и прозрачными для инфракрасных лучей элементами 2 предохраняют уложенную и уплотненную бетонную смесь 4 от чрезмерного обезвоживания из-за испарения воды, а также защищают бетонную смесь 4 от обдувания и охлаждения ветром. Термостойкие элементы 2 пропускают инфракрасные лучи от излучателей 9, направленные на уложенную и уплотненную бетонную смесь 4. На облучаемой бетонной смеси 4 поглощенная энергия инфракрасного спектра преобразуется в тепловую энергию и, благодаря теплопроводности бетонной смеси, распространяется по ее толщине. Несколько слоев термостойких и прозрачных для инфракрасных лучей элементов 2, установленных с воздушными камерами 3 между собой на рамах блока 1, предохраняют бетонную смесь 4 от непосредственного влияния наружной среды (ветра) на температуру уложенной бетонной смеси 4. Замкнутые воздушные камеры 3 между элементами 2 служат теплоизолятором. Ближайшая к наружному воздуху камера 3 между элементами 2 предотвращает бетонную смесь 4 от обдувания ветром и сдерживает ее охлаждение. Замкнутое пространство камеры 3, расположенной у поверхности бетонной смеси 4, сдерживает отток теплоты из нее в атмосферу. При этом термостойкие и прозрачные для инфракрасных лучей элементы 3, пропуская лучи от инфракрасных излучателей 9, частично воспринимают тепловую энергию инфракрасного спектра, которая нагревает эти элементы. Однако устойчивость элемента к нагреванию до технологически приемлемых температур при обогреве бетонной смеси 4 позволяет обеспечить работоспособность устройства.
Реализация устройства для тепловой обработки бетонной смеси в монолитных конструкциях осуществляется следующим образом. На проектный уровень устанавливают поддерживающие телескопические стойки 7, на которые закрепляют опалубочные балки 6. На опалубочные балки 6 устанавливают щиты 5 опалубки. На щиты 5 опалубки в соответствии с технологическим регламентом устанавливают арматуру и укладывают бетонную смесь 4 с последующим ее уплотнением. Поверх уложенной и уплотненной бетонной смеси 4 устанавливают укрытие из блока, выполненного из рам с закрепленными на них теплостойкими и прозрачными для инфракрасных лучей элементами 2. Термостойкие и прозрачные для инфракрасных лучей элементы 2 натягивают на рамы 1 по контуру. При этом указанные элементы 2 устанавливают с образованием воздушных камер 3 между элементами 2. На противоположную сторону щитов 5 опалубки устанавливают теплоизоляцию 8. Над укрытием из блока рам 1 устанавливают и включают инфракрасные излучатели 9. После завершения процесса твердения бетона и набора им требуемой прочности указанные составные части устройства демонтируют и переходят к следующему технологическому процессу.
Совокупность новых элементов позволяет обеспечить эффективную тепловую обработку бетонной смеси в монолитных конструкциях.