При электропрогреве источником тепла, предохраняющим бетон от замерзания и способствующим его быстрому твердению, служит электрическая энергия.

Свежеуложенный бетон является полупроводником электрического тока, который, протекая по бетону, вследствие сопротивления последнего нагревает его.

Обогрев бетона с использованием электроэнергии может осуществляться:

а) пропусканием тока непосредственно через свежеуложенный бетон с применением электродов и использованием выделяющегося при этом тепла;

б) электрическими нагревательными приборами или термоактивным слоем опилок.

Прогрев бетона при помощи электродов должен осуществляться при пониженных (50-100 В), но возможен и при повышенных (120-220 В) напряжениях. В первом случае обогрев производится при помощи понижающих трансформаторов, а во втором — прямым включением в электрическую сеть.

На распределение тока в железобетоне в значительной степени влияет арматура, вследствие чего в сильно армированном бетоне при повышенных напряжениях возникают значительные местные перегревы, вызывающие интенсивное испарение влаги, что снижает прочность бетона. Поэтому электропрогрев железобетонных конструкций следует вести при пониженных напряжениях, обеспечивающих возможность более точного соблюдения заданного режима.
Неармированные конструкции с успехом можно прогревать и при повышенных напряжениях.

Превращение электрической энергии в тепловую. Между током I (А), напряжением U (В) и сопротивлением проводника (в данном случае бетона) R (Ом) по закону Ома существует следующая зависимость:


I = U/R

Мощность Р в Вт при однофазном токе равна:

P = I*U.
или в кВт
P=I*U/1000

Мощность Р в Вт при трехфазном токе равна:

Р = I*U?3
или в кВт
P=(I*U?3)/1000

При прохождении тока по бетону или металлической проволоке нагревательного прибора выделяется тепло, количество которого Q в ккал определяется по формуле:

Q = 0,864; Pz = 0,864; Uz = 0,864,

Где z — продолжительность прохождения тока в часах.

Отсюда следует, что мощность в 1 Вт выделяет в 1 час 0,864 ккал, или 1 кВт ч эквивалентен 864 ккал. Количество выделяемого током в бетоне тепла прямо пропорционально квадрату напряжения тока и обратно пропорционально сопротивлению прогреваемого элемента. Таким образом, температура прогрева бетона находится в непосредственной зависимости от его сопротивления и напряжения тока.

Режим электропрогрева должен назначаться с учетом степени массивности конструкции, вида и активности цемента, требуемой прочности бетона и возможности накопления ее за время остывания прогретой конструкции.

В зависимости от этого режимы могут быть приведены к трем основным схемам, состоящим из периодов:

- разогрева и изотермического прогрева с обеспечением к моменту выключения тока требуемой относительной прочности бетона для конструкций с Мп >15;
- разогрева, изотермического прогрева и остывания с обеспечением требуемой прочности лишь к концу остывания конструкции для конструкций с Мп = 6-15;
- разогрева и остывания (электротермос) с обеспечением требуемой прочности к концу последнего для конструкций с Мп < 6. Включать ток следует при температуре бетона не ниже 3-5 °С. При этом чем ниже температура бетона в момент включения тока, тем больше расход энергии. Интенсивность подъема температуры для уменьшения температурных напряжений в массивных бетонных конструкциях с Мп < 6 и при большой их протяженности не должна превышать 5 °С в час, а в железобетонных конструкциях — с Мп> 6-8 °С в час.

Для конструкций, сильно армированных, небольшой протяженности (до 6 м), а также сборного железобетона скорость подъема температуры может быть увеличена до 15 °С в час.

Паропрогрев бетона

Метод паропрогрева заключается в создании при помощи пара благоприятных тепло-влажностных условий свежеуложенному бетону, способствующих ускоренному его твердению.

Паропрогрев монолитных конструкций производят в паровых рубашках либо пропускают пар по трубам, закладываемым в бетоне, или пазам, образуемым на его поверхности. Паропрогрев сборных конструкций, в случае изготовления их у места установки, осуществляется в переносных сборно-разборных камерах, а элементов и изделий на полигонах или заводах — на стендах или в стационарных камерах.

Паропрогрев конструкций с Мп < 5 нецелесообразен. Для паропрогрева обычно применяют пар низкого давления (до 0,7 атм) при температуре среды прогрева до 95 °С и относительной ее влажности 95-100%; такой влажности среда пропаривания достигает непосредственной подачей пара от котла низкого давления, а при давлении в котле более 0,7 атм — пропуском пара через воду для увлажнения.

В отдельных случаях возможно и целесообразно пропаривание бетона и при пониженной относительной влажности среды пропаривания. При производстве работ методом паропрогрева необходимо:

- задаться прочностью бетона, необходимой после прогрева;
- выбрать режим прогрева в соответствии с видом цемента и со сроками производства работ;
- запроектировать паровые рубашки, капиллярную опалубку, закладку труб в бетоне, камеры и сети проводов;
- определить потребные ресурсы (рабочую силу, материалы,
оборудование и пр.);
- рассчитать затраты тепла — максимальные часовые для определения мощности котлов и общие — для подсчета потребного количества топлива;
- составить смету всех дополнительных затрат.

Паропрогрев сравнительно дорог, и применение его для монолитных конструкций целесообразно при наличии дешевого пара (например, при строительстве на территории действующего промышленного предприятия), невозможности осуществления электропрогрева или недопустимости его для тонкостенных конструкций из-за опасности высушивания бетона.