10.1 Конвективный обогрев – это ускорение твердения бетона за счёт теплового потока, подаваемого в замкнутый объём (тепляки, тоннель и т.п.).
10.2 Открытые вертикальные поверхности закрываются теплоизоляционными шторами, и в образованный замкнутый объём устанавливаются теплогенераторы. Передача тепловой энергии от теплогенератора к поверхности конструкций осуществляется конвекцией.
Нагрев внутренних слоёв конструкций происходит за счёт теплопроводности бетона.
10.3 Методы конвективного обогрева классифицируются по способу подведения теплового потока к прогреваемой конструкции: традиционный камерный обогрев, камерный обогрев с воздуховодами, камерный обогрев с приопалубочными шторами.
10.4 При традиционном камерном обогреве тепловой поток от теплогенератора направляется в замкнутый объём и далее, вследствие конвективного теплообмена, происходит нагревание внутренних поверхностей конструкций.
10.5 При обогреве с воздуховодами тепловой поток от теплогенератора поступает в распределитель и далее в воздуховоды, подающие тепловой поток по периметру возводимых конструкций.
Воздуховоды изготавливаются из прорезиненной ткани. Для создания струй горячего воздуха по длине они должны иметь отверстия.
10.6 При обогреве с приопалубочными шторами тепловой поток от теплогенератора поступает в область, ограниченную теплоизолирующей шторой и поверхностью бетона (опалубки).
10.7 Источниками тепловой энергии могут быть электрокалориферы, дизельные теплогенераторы прямого (непрямого) нагрева, газовые нагреватели и т.п. Основные технические характеристика источников тепловой энергии для конвективного обогрева приведены в приложении Д.
10.8 Выбор параметров технологии конвективного обогрева осуществляется на основе теплового баланса энергии, вырабатываемой теплогенератором, и теплопотерь.
10.9 Мощность теплогенератора определяется из условия:
Qтепл Qогр + Qи + Qн.о + Qн.б, (57)
где Qогр – потери тепла через наружные ограждения, Вт;
Qи – расход тепла на прогрев инфильтрирующегося через ограждение воздуха, Вт;
Qн.о – расход тепла на нагревание поверхности конструкций (щитов опалубки), Вт;
Qн.б – расход тепла на прогрев бетона, Вт.
10.10 Потери тепла через наружные ограждения:
Qогр = [(tтi – tнi) Fi i] / Ri, (58)
где tтi – расчётная температура воздуха внутри тепляка, тоннеля, ˚С; tнi –температура наружного воздуха при расчёте теплопотерь через наружные ограждения тоннеля или температура воздуха более холодного помещения при расчёте теплопотерь через внутренние ограждения, ˚С;
i – коэффициент, учитывающий дополнительные потери тепла через ограждение (для поверхностей контура, содержащих места возможной инфильтрации воздуха, принимать равным 1,2, в остальных случаях – 1,0);
Fi – площадь ограждения, м2;
Ri – сопротивление теплопередаче ограждения, (м2˚С)/Вт.
10.11 Потери тепла в тепляке (тоннеле) на нагревание наружного воздуха, поступающего в результате инфильтрации через ограждения:
Qи = 0 G св (tтi – tнi), (59)
где G – производительность вентилятора теплогенератора, кг/ч;
св – массовая теплоёмкость воздуха, Втч/(кг˚С);
0 – коэффициент, учитывающий дополнительные потери тепла на нагревание инфильтрационного воздуха, принимаемым равным 0,6.
10.12 Расход тепла на нагревание поверхности конструкций (щитов
опалубки):
Qн.о. = 1000 Vо Со о u (tо.н. – tо.к.)/τпод, (60)
где Со – удельная теплоёмкость материала внутренних щитов опалубки, кДж/(кг˚С);
Vо, о – соответственно объём (м3) и плотность материала опалубки кг/м3;
u – средняя по объему относительная недостаточная температура, принимаемая от 0 до 1 согласно [6].
tо.н., tо.к. – соответственно начальная и конечная температура опалубки;
τпод – время подъема температуры, с.
В случае, когда бетон укладывается в уже нагретую опалубку величину Qн.о. можно не учитывать.
10.13. Расход тепла на нагревание бетона, уложенного в опалубку:
Qн.б. = 1000 V Сб γб (tб.н. – tб.к.)/τпод, (61)
где Сб – удельная теплоёмкость бетона, кДж/(кг˚С);
10.14 Пример расчёта параметров конвективного прогрева представлен в приложении Е.
10.15 При конвективном обогреве следует соблюдать нижеприведенные требования охраны труда и техники безопасности.
10.15.1 Горючее для заправки жидкостного теплогенератора должно храниться в отдельном помещении, оборудованном первичными средствами пожаротушения. Заправка горючим производится только при выключенных и обязательно остывших двигателях. Выполняют заправку только лица, ответственные за работу теплогенераторов. Места заправки ночью должны освещаться только электролампами или прожекторами, установленными не ближе 5 м от места заправки.
10.15.2 При установке теплогенераторов, работающих на жидком топливе внутри помещений следует внимательно следить за воздухообменом.
Не допускается установка внутри помещений жидкостных теплогенераторов прямого нагрева.
11 Метод термоса
11.1 Метод термоса характеризуется тем, что бетон набирает прочность за счёт сохранения тепла, внесенного в бетонную смесь при приготовлении и выделяемого цементом при его твердении.
11.2 При выдерживании конструкций методом термоса бетонная смесь должна обладать как можно большим запасом тепловой энергии, а её сохранение необходимо на всех технологических этапах: транспортировании, укладке, уплотнении и последующем выдерживании бетона. Бетоны должны приготовляться на высокоэкзотермичных цементах, которые к тому же обладают повышенными скоростями набора прочности в ранние сроки.
11.3 Применение метода термоса ограничено областью массивных конструкций (Мп до < 6 м-1), температурой наружного воздуха до – 15 ˚С.
При резком понижении температуры наружного воздуха необходимо применять меры, предотвращающие преждевременное замораживание конструкций (дополнительное утепление, отогрев каким-либо источником тепла).
11.4 Термос рекомендуется использовать при комбинированных методах, например, с любыми прогревными способами или с применением химических добавок-ускорителей и противоморозных добавок. В этом случае возможно выдерживание бетона в конструкциях с Мп до 10 – 12 м-1.