Электротермообработка бетона.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 61 из 88Следующая ⇒

Одним из наиболее эффективных и экономичных методов интенсификации твердения бетона является его электро­термообработка теплом, получаемым от превращения электрической энергии в тепловую.

В зимних условиях электротермообра­ботка предотвращает преждевременное замерзание бетона, обеспечивая его ин­тенсивное твердение при любой отри­цательной температуре наружного воз­духа. В условиях жаркого климата электротермообработ­ка сокращает продолжительность ухода за бетоном, исключая преждевремен­ное его обезвоживание.

Различают следующие способы элек­тротермообработки конструкций: элек­тродный прогрев (электропрогрев), обо­грев электронагревательными устрой­ствами и нагрев в электромагнитном поле (индукционный прогрев).

Электропрогрев (электродный способ).Сущность этого способа заключается в нагревании бетона переменным током промышленной частоты. Уложенный в конструкцию бетон включают в цепь как электрическое сопротивление. Преобра­зование электрической энергии в теп­ловую происходит непосредственно вну­три бетона.

Бетонные смеси, которые твердеют при электропрогреве, приготовляют с возможно малым В/Ц на алитовых портландцементах, содержащих не более 10 % трехкальциевого алюмината С₃А, или шлакопортландцементах.

Бетонную смесь укладывают в опа­лубку и после выдерживания от одного до двух часов включают в электриче­скую сеть.

Стальные электроды заделывают в бе­тон конструкции или располагают на наружных поверхностях.

Образующаяся теплота расходуется на нагрев бетона до заданной темпера­туры и возмещение потерь тепла в про­цессе выдерживания. На это время от­крытые поверхности конструкции при­крывают толем и поверх его утепли­телем.

Существенное значение имеет пра­вильный режим прогрева. Он состоит из трех периодов: разогрева (Tj), изотермического выдерживания при заданной температуре (т₂) и остывания (т₃) (рис. VII.33, а, б, в).

Рис. VII.33. Температурные режимы электропрогрева бетона: а — без учета нарастания прочности бетона при его остывании; 6 — то же, с учетом; в — при импульсной пода­че напряжения; г — интенсивность нарастания прочности бетона на портландцементе при температуре прогре­ва 80 "С: / — бетон марки М200 (В/Ц = 0,67...0,77); 2 — бетон марки М300 (В/Ц = 0,5...0,59); 3 — бетон мар­ки М400 (В/Ц = 0,4...0,45); 4 — бетон марки М500 (В/Ц = 0,33...0,36); д — интенсивность нарастания проч­ности бетона марки М200 на портландцементе при различных температурах изотермического прогрева

Температуру разогрева при выдер­живании массивных конструкций повы­шают со скоростью 8 °С/ч, тонкостен­ных и каркасных — 15°С/ч.

Рамные и каркасные конструкции с жесткой заделкой стыков рекомендует­ся прогревать при температуре не выше 40 °С, чтобы не допустить появления трещин от неравномерного разогрева. Температуру во всех частях конструк­ций надо поддерживать по возможности одинаковой.

В начале разогрева бетона его удель­ное сопротивление * прохождению тока понижается. В дальнейшем, по мере твердения (примерно через 3...3.5 ч) удельное сопротивление, особенно в жестких смесях, начинает заметно уве­личиваться. Чтобы условия прогрева конструкции были постоянными, надо менять параметры тока, обычно уве­личивая напряжение на следующую сту­пень.

Для автоматического выдерживания заданного режима применяют импульс­ный способ подачи напряжения от мобильной установки. При этом с помо­щью специальных датчиков, находя­щихся в бетоне, периодически включа­ют электроды под напряжение, чере­дуя короткие импульсы тока (продол­жительностью в несколько десятков секунд) с паузами.

Электроды наиболее выгодно распо­лагать снаружи прогреваемой конструк­ции. Это обеспечивает хорошее тепло­вое поле и значительную экономию ме­талла: такие электроды можно мно­гократно использовать, их устанавли­вают до начала бетонных работ, что упрощает и удешевляет операции по прогреву.

Основные виды элект­родов — пластинчатые, полосовые, плавающие.

Пластинчатые (нашивные) электро­ды изготовляют из кровельной листо­вой стали, отходов штамповки и др.

При обшивке деревянной опалубки сплошные стальные пластины должны целиком закрывать противоположные плоскости по меньшей стороне (толщине) конструкции. Внутренняя часть конструкций твердеет под действием экзотермического тепла, выделяемого при твердении цемента, будучи защи­щенной от охлаждения подогреваемым наружным слоем.

Полосовые электроды (рис. VII.34, а) делают из полосовой стали и из стержней диаметром 6...8 мм, соединяемых в группы. Элек­троды размещают с двух сторон кон­струкции в том случае, когда надо при­менять ток меньшей мощности, не сни­жая его напряжения. При односторон­нем размещении электродов полосы подключают к разным фазам сети про­грева.

Электродные панели выполняют в ви­де закрытых коробов, утепленных тер­мовкладышами. С нижней стороны короба имеются стальные полосы сечением 40 х 4 мм с оконцевателями, слу­жащими для подключения в сеть (рис. VII.34, б).

Рис. VII.34. Схемы расположения электродов и термодатчиков: а¹ — схема двухстороннего размещения полосовых электродов; б — дощатая панель с полосовыми электродами; в — схема расположения групп стержневых электродов; г — расположение струнных электродов в колоннах; д — способы изоляции электродов от арматуры; е — установка термодатчика на опалубке; / — стальные поло­сы; 2 — щит из досок толщиной 20 мм; 3 — теплоизоляция; 4 — болты (оконцеватели); 5 — парные струнные электроды; в — крюки для крепления электродов; 7 — отгибы для присоединения к сети; 8 — электрод; 9 —■ арматурный стержень; 10 — изоляция из толя; // — баллон термодатчика; 12 — текстолит; 13 — капилляр

термодатчика; 14 — лист опалубки

Плавающие электроды, изготовляе­мые из стали диаметром 6...12 мм, втапливают в поверхность уложенного бе­тона на глубину 3...4 см.

Стержневые электроды представля­ют собой стальные прутки диаметром 5...8 мм, забиваемые в открытые по­верхности бетона на требуемую глуби­ну после его укладки или устанавлива­емые до укладки в отверстия, просвер­ливаемые в опалубке.

Струнные электроды (рис. VII.34, г) применяют для прогрева колонн, ба­лок, прогонов и т. п. Изготовляют их из круглой стали диаметром 6... 12 мм, устанавливают перед бетонированием па­раллельно оси конструкции звеньями длиной 2,5...3,5 м.

Оборудование для элек­тропрогрева состоит из трехфаз­ного трансформатора (однофазные соеди­няют в трехфазные группы), распреде­лительного устройства с главным и груп­повыми щитками и софитов.

От распределительного устройства ток подают к софитам из сухих окрашенных досок, на которых установлены ролики для прокладки проводов трех фаз.

Бетон укладывают в конструк­ции так, чтобы исключить возможность температурных напряжений. Для это­го балки небольших пролетов бетониру­ют целиком; неразрезные балки, жестко связанные с опорами, бетонируют и прогревают участками длиной до 20 м; балки ребристых перекрытий бетони­руют вместе с плитами. Размеры участ­ков плит принимают такими, чтобы вся поверхность свежеуложенного бетона бы­ла покрыта электропанелями.

Контактный электрообогрев приме­няют при возведении конструкций с раз­витой поверхностью (модуль не менее 6) в греющих подъемно-переставной и разборно-щитовой инвентарных опалубках. При этом тепло передается от греющей поверхности опалубки непо­средственно к прогреваемому бетону.

Рис. VII.35. Конструкция контактной греющей опалубки: а — панель опалубки с греющим кабелем; б — то же, с сетчатым нагревателем; в — схема размещения панелей; г — мат электрический; 6 — подключение щитов объемно-переставной опалубки при прогреве бетона; 1 — ка­бель; 2 — клеммная колодка; 3 — листы асбеста; 4 — минеральная вата; 5 — лист фанеры; 6 — сетчатые на­греватели; 7 — разводящие шины; 8 — силовая сеть напряжением 380 В; 9 — понизительный трансформатор с распределительным щитом; 10 — шины; // — нагревательные элементы; 12 — слой теплоизоляции; 13 — водонепроницаемое стеклополотно; 14 — стекловолокно; 15 — фольга; 16 — кабель для подключения к сети; П — секция опалубки; IS — пульт управления; 19 — сигнальные фонари; 20 — электрические маты; 21 —

датчик температуры

Греющую (термоактивную) опалубку изготовляют в виде щитов, панелей или гибких матов. Нагреватели бывают прово­лочные, из греющих кабелей (рис. VI 1.35, а) и проводов, сетчатые (рис. VII.35, б), пластинчатые и др.

Разработаны также конструкции на­гревательных устройств на базе углегра-фитовых тканей.

Положительные качества этих элек­трообогревательных гибких устройств с неметаллическими нагревателями по сравнению с сетчатыми, уголковыми, стержневыми, греющими кабелями и т. п.— полное отсутствие пускового то­ка, быстрое достижение расчетной тем­пературы, равномерность нагрева по длине нагревателя (не выше 5°С), уни­кальная эластичность.

Нагреватели в зависимости от усло­вий эксплуатации, а также вида обо­греваемых конструкций выпускаются двух типов:

1. Термоактивные покрытия ТАП (гиб­кие нагревательные устройства). Кон­струкция ТАП имеет греющую (актив­ную) часть, состоящую из нагреватель­ных элементов в виде полосок ткани УУТ-2 и утеплителя с гидроизоляцией. (Применяется для обогрева монолит­ных и сборных железобетонных кон­струкций, отогрева мерзлого грунта, песка, щебня, сушки и отопления поме­щений и т. п.)

2. Модульные нагреватели МН. Изго­тавливаются эластичными и жесткими. Греющая ткань заключена в стеклоплас­тик на основе фенольных смол. Пред­назначается для оснащения термоактив­ной опалубки и термоформ для обогре­ва монолитных конструкций.

Рис. VII.36. Оборудование и схемы индукцион­ного и инфракрасного прогрева бетона: а — индуктор для прогрева оголовка сваи; б — ин­фракрасный прогрев плиты;, в — пост для предва­рительного электроразогрева бетонной смеси в са­мосвалах: г — поворотная бадья для электроразо­грева смеси; д — схема поста для разогрева бетон­ной смеси; / — инвентарный кондуктор; 2, 11 — бетон; 3 — провод; 4 — стальной кожух; 5 —■ изо­ляция; 6 — стальная опалубка; 7 — брезент; 8 — свая; 9 — отражатель; 10 — инфракрасные излу­чатели; 12 — самосвал; 13 — тельфер; 14 — блок электродов; 15 — ограждение; 16 — заземление; 11 — электроды; IS — отбойный брус; 19 — петля; 20 — токопроводящие устройства; 21 — вибратор; 22 — корпус бадьи; 23 — кабель; 24 — заземление; 25 — калитка в ограждении; 26 — ворота для въезда ма­шин

Индукционный прогрев бетоназаклю­чается в том, что вокруг прогреваемой конструкции укладывают витки изолиро­ванного провода, по которому пропуска­ют переменный ток. Арматура и сталь­ная опалубка при этом становятся как бы сердечником индукционной катуш­ки и в них начинают циркулировать индукционные (вихревые) токи (рис. VI 1.36, а). Эти токи разогревают армату­ру и опалубку, и получаемое тепло расходуется на прогрев бетона кон­струкций.

Электрообогрев наружными источни­ками тепла (отражательными печами, термонагревателям) и инфракрасным излучением применяют при бетониро­вании густоармированных конструкций и сооружений с замкнутыми объемами — коллекторов, тоннелей, бункеров, ко­лонн, а также при заделке стыков, ан­керных болтов и т. п.

Отражательные печи и термонагре­ватели имеют спирали высокого со­противления, выполненные из нихрома, никелина, фехраля и др. Печи можно использовать для обогрева вертикаль­ных и горизонтальных поверхностей.

Обогрев инфракрасными лучами (рис. VI 1.36, б) очень эффективен. Проходя через воздух, лучи передают тепловую энергию непосредственно облучаемой по­верхности бетона. Это дает возможность прогревать поверхности бетона, при­крытые металлической или даже же­лезобетонной опалубкой.

При прогреве плит перекрытий плос­кие излучатели располагают на верх­ней стороне плиты, а нижние тщатель­но утепляют. Инфракрас­ными излучателями пользуются также, когда нужно отогревать арматуру, про­мороженный бетон, стыки колонн и ри­гелей или обогреть зоны, где произво­дят бетонные работы.

Предварительный электроразогрев бе­тонной смеси у места возведения моно­литной конструкции — «горячий тер­мос» — позволяет упростить работы и снизить их стоимость, а также способ­ствует повышению качества бетона. При уплотнении вибраторами бетонной сме­си происходит ее остывание и сжа­тие; водяные пары и воздух, находя­щиеся в бетоне, уменьшаются в объеме, что способствует повышению плот­ности и морозостойкости бетона. Уве­личивается допустимая продолжитель­ность транспортирования бетонной смеси на морозе; бетон быстрее приобретает высокую прочность без прогрева его в конструкции.

Прогрев может также вестись непо­средственно в кузовах автосамосвалов с помощью опускных электродов (рис. VI 1.36, в).

Бетонную смесь подают в конструкцию из бункера электроразогрева или ку­зова автомашины без перегрузок. Смесь укладывают в быстром темле и непре­рывно.

Сразу после уплотнения неопалубленную поверхность бетона укрывают паротеплоизоляционными матами.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману