Электропрогрев бетона

Метод электропрогрева заключается в повышении температуры уложенного бетона до максимально допустимой и поддержании ее в течении времени , за которое бетон набирает критическую или заданную прочность.

Содержание статьи:

◊ Режимы нагрева бетона

◊ Методы прогрева бетона

◊ Электропрогрев бетона

◊ Прогрев бетона в зимнее время

◊ Метод термоса

◊ Бетонирование в зимних условиях

Искусственный прогрев бетона применяют при бетонировании конструкций с Мп≥10, а также и более массивных, если в последних невозможно получить в установленные сроки заданную прочность при выдерживании только способом термоса.

Электропрогрев бетона

При электропрогреве бетона используется тепло, выделяемое в уложенном бетоне при пропуске через него электрического тока. Образующееся тепло расходуется на нагрев бетона и опалубки до заданной температуры и возмещение теплопотерь, происходящих в процессе выдерживания. Температура бетона при электропрогреве определяется величиной выделяемой в бетоне электрической мощности, которая должна назначаться в зависимости от режима термообработки и величины теплопотерь, имеющих место при электропрогреве на морозе.

 

Мощность, требуемая для разогрева конструкции с заданной скоростью, складывается из мощности на разогрев бетона , мощности на разогрев опалубки и мощности, необходимой для возмещения теплопотерь. Учитывая экзотермическое тепловыделение, которому эквивалентна некоторая мощность, баланс мощностей можно записать : Р=Р1+Р2+Р3-Р4,

где Р-требуемая мощность для разогрева конструкции, кВт; Р2-мощность на разогрев опалубки,кВт; Р3-мощность на вомещение теплопотерь,кВт; Р4-мощность эквивалентная экзотермическому тепловыделению,кВт.Удельная мощность, требуемая для разогрева 1 м³ бетона от начальной температуры tб.н до tмак в течение τр ч, то есть со скоростью разогрева Vp=( tмак — tб.н ) составит:

Р1=Сбγб( tмак — tб.н ) τр 3600=СбγбVp/3600,

где Сб-удельная теплоемкость бетона, кДж/(кг·°C); γ-плотность бетона, кг/м³ .Если приближенно считать, что за это время τр температура опалубки поднимается на tмак/tн.в, то Р2=Соп· γоп·δоп·Мп(tмак/2-tн.в)/τр 3600, где Соп, γоп, δоп-соответственно удельная теплоемкость, плотность материала опалубки и ее толщина, м; tн.в-температура наружного воздуха,·°C. Удельная мощность требуемая на возмещении теплопотерь за время τ, в среднем составляет: Р3р=КМп[(tмак+tн.б)/2-tн.в]/1000.

Удельная мощность Р4р, соответствующая интенсивности тепловыделения при твердении цемента, осредненно принимается равной 0,8 кВт/м³. Удельная мощность Риз, потребная на период изотермического прогрева равна Риз=Р3из-Р4из, где
Р3из=удельная мощность затрачиваемая на возмещение теплопотерь при изотермическом прогреве ; Р3из=КМп(tиз-tн.в)1000; tиз-температура изотермического прогрева, равная обычно tмак; Р4из-удельная мощность, соответствующая интенсивности тепловыделения при твердении цемент, определенно принимается равной 0,2 кВт/м³.

Для подведения электрической энергии к бетону используют различные электроды: пластинчатые, полосовые, стержневые и струнные.К конструкциям электродов и схемам их размещения предъявляют следующие основные требования: мощность, выделяемая в бетоне при электропрогреве , должна соответствовать мощности, требуемой по тепловому расчету; электрическое и следовательно, температурные поля должны быть по возможности равномерными: электроды следует располагать по возможности снаружи прогреваемой конструкции для обеспечения минимального расхода металла; установку электродов и присоединение к ним проводов проводить до начала бетонирования ( при использовании наружных электродов).

Этим требованиям более всего удовлетворяют пластинчатые электроды. Пластинчатые электроды принадлежат к разряду поверхностных и представляют собой пластины из кровельного железа или стали, нашиваемые на внутреннюю, примыкающую к бетону поверхность опалубки и подключаемые к разноименным фазам питающей сети ( табл-1, п.1).

Таблица-1. Виды электродов, схемы их расстановкии формулы расчета выделяемой удельной мощности

Виды электродов, схемы их расстановкии формулы расчета выделяемой удельной мощности

*ρ-расчетное электрическое сопротивление бетона , Ом·м;α-коэффициент при электропрогреве, равный 2/3 при трехфазном и 2 при однофазном токе.

В результате токообмена между противолежащими электродами весь объем конструкции нагревается. С помощью пластинчатых электродов прогревают слабоармированные конструкции правильной формы небольших размеров ( колонны, балки, стены и другие). Полосовые электроды изготовляют из стальных полос шириной 20…50 мм и так же, как пластинчатые электроды, нашивают на внутреннюю поверхность опалубки. Токообмен зависит от схемы присоединения полосовых электродов к фазам питающей сети.

При присоединении противолежащих электродов (таблица-1, п.2) к разноименным фазам питающей сети, токообмен происходит между противоположными гранями конструкции и в тепловыделении вовлекается вся масса бетона. При присоединении к разноименным фазам ( таблица-1, п.3) соседних электродов токообмен происходит между ними. При этом 90% всей подводимой энергии рассеивается в периферийных слоях толщиной, равной половине расстояния между электродами. В результате периферийные слои нагреваются за счет джоулева тепла.

Центральные же слои ( ядро бетона) твердеют за счет начального теплосодержания, экзотермии цемента и частично за счет притока тепла от нагреваемых периферийных слоев. Первую схему применяют для прогрева слабоармированных конструкций толщиной не более 50 см.Периферийный электропрогрев применяют для конструкций любой массивности. Полосовые электроды могут устанавливаться по одну сторону конструкции. При этом к разноименным фазам питающей сети присоединяются соседние электроды.

В результате реализуется периферийный электропрогрев. Односторонее размещение полосовых электродов применяют при электропрогреве плит, стен, полов и других конструкций толщиной не более 20 см. Для периферийного электропрогрева плит, подготовок под полы и других горизонтально расположенных конструкций используют инвентарные электродные панели с полосовыми электродами ( рис-в), которые укладывают на поверхность забетонируемой конструкции.

Рисунок-1. Схема инвентарного накладного щита с полосовыми электродами

Схема инвентарного накладного щита с полосовыми электродами

1-доска толщиной 40 мм; 2-брусок; 3-полосовой электрод.

При сложной конфигурации бетонируемых конструкций применяют стержневые электроды-арматурные прутки диаметром 6…12 мм, устанавливаемые в тело бетона.Наиболее целесообразно применять стержневые электроды в виде плоских электродных групп( таблица-1, п.4). В этом случае обеспечивается более равномерное температурное поле в бетоне. При электропрогреве бетонных элементов малого сечения и значительной протяженности ( например, бетона стыков шириной до 3…4 см) применяют одиночные стержневые электроды( таблица-1, п.5).

При бетонировании горизонтально расположенных бетонных или имеющих большой защитный слой железобетонных конструк­ций применяют плавающие электроды — арматурные стержни 6… 12 мм, втапливаемые в поверхность.

Струнные электроды ( таблица-1, п.6) применяют для прогрева конструкций, длина которых во много раз больше их поперечного сечения (колонны, балки, прогоны и т. п.). Струнные электроды устанавливают по оси конструкции и подключают к одной фазе, а металлическую опалубку (или деревянную с обшивкой палубы кровельной сталью) — к другой . В исключительных случаях при необходимости в качестве другого электрода может быть использована рабочая арматура.

Рисунок-2.  Схема расположения оборудования при электропрогреве бетона:

Схема расположения оборудования при электропрогреве бетона

1 – сеть 380 В; 2 – щит высокой стороны; 3 – трансформатор; 4 – щит низкой стороны; 5 – блок управления; 6 – коммутационный блок; 7 – софит; 8 – отводы; 9 – бетонируемая конструкция; 10 – термодатчик

 

Количество энергии, выделяемой в бетоне в единицу времени, а следовательно, и температурный режим электропрогрева зависят от вида и размеров электродов, схемы их размещения в конструкции, расстояний между ними и схемы подключения к питающей сети. При этом параметром, допускающим произвольное варьирование, чаще всего является подводимое напряжение. Выделяемую электри­ческую мощность в зависимости от перечисленных выше параметров рассчитывается по формулам, приведенным в таблице-1.

Рисунок-3. Силовой электрический шкаф

силовой электрический шкаф

Ток на электроды от источника питания подается через транс­форматоры, распределительные щиты и софиты( рисунок-2). Софиты представляют собой досуц длиной 3…4 м с роликами; на них монтируют провода, к которым присоединяют фазовые провода от электродов. В качестве магистральных и коммутационных проводов применяют изолированные провода с медной или алюминиевой жилой, сечение которых подбирают из условия пропуска через них расчетной силы тока.

Перед включением напряжения проверяют правильность уста­новки электродов, качество контактов на электродах и отсутствие их замыкания на арматуру. Электропрогрев ведут на пониженных напряжениях в пределах 50… 127 В. Можно сказать, что в среднем удельный расход электроэнергии составляет 60… 80 кВт/ч на 1 м³ железобетона.

*****
РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!
*****