ЕЛЕКТРОТЕХНІКА У БУДІВНИЦТВІ

ЕЛЕКТРОПРОГРІВ БЕТОНУ І ҐРУНТУ

Ключові поняття: електропрогрів бетону (електродний, індукційний, інфраче­рвоний, непрямий, електропрогрів поза формою), електропропарювання, елект - ропрогрів грунту.

На теплову обробку бетону витрачається близько 70% часу, необхідного для виготовлення залізобетонних виробів. Тому на практиці застосовують різні методи теплової обробки бетону, що забезпечують зниження часу на цю опера­цію. До таких методів належить електричне нагрівання як у процесі формуван­ня бетонної суміші, так і під час знаходження її у формах. При наявності попе­реднього електропрогріву бетонної суміші й форм час теплової обробки бетону може бути істотно знижений до декількох годин.

19.1. Електропрогрів бетону

Існує кілька методів електротермообробки бетону.

Електродний наскрізний - електроди розміщені вертикально до товщі бетону. Застосовується для збірних і монолітних фундаментів, стін, блоків. Електродний периферійний - електроди закріплюють в опалубці в спеціаль­них щитах або термоактивному шарі тирси, змоченої розчином хлористого на­трію (NaQ). Застосовується для однобічного прогріву конструкцій товщиною більше за 20 см або двостороннього - до 20 см.

Індукційний - вироб розміщається у змінному магнітному полі, утворе­ному електричною обмоткою, і нагрівається вихровими струмами. Застосову­ється при прогріві збірних і монолітних конструкцій: колон, балок, рам, стовбу­рів, труб та ін.

Інфрачервоний прогрів високотемпературними нагрівачами за допомогою ламп розжарювання, трубчастих, дротових та інших нагрівачів. Застосовується для прогріву монолітних конструкцій складної конфігурації і при сушінні виробів.

Непрямий прогрів низькотемпературними нагрівачами за допомогою трубчастих, плоских, струнних та інших нагрівачів, вмонтованих до опалубки або матів. Застосовується для усіх видів виробів.

Інфрачервоний прогрів у камерах з випромінювальними поверхнями. Застосовується при виготовленні плит і панелей.

Електропрогрів бетонної суміші поза формою, при якому суміш у гаря­чому стані укладається у форму. Застосовується для зведення монолітних конс­трукцій і при виготовленні виробів у заводських умовах.

Прогрів електродним способом може здійснюватися тільки змінним стру­мом, тому що постійний струм викликає необоротні хімічні реакції, які змінюють структуру бетону. Опір електричного кола залежить від питомого опору бетону, поверхні зіткнення з бетоном і відстані між електродами. Електропровідність бе­тону залежить від вмісту в ньому вологи і в міру твердіння бетону зменшується.

Електропроводку від знижувальних трансформаторів до місця електро - прогріву виконують тільки ізольованими проводами з кріпленням на дерев'яних опорах, на ізоляторах або спеціальних переносних опорах у вигляді козел. Щоб уникнути втрат у лініях трансформатори повинні розташовуватися якнайближ­че до електродів у місці прогріву бетону. Контакти сполучних проводів з елект­родами та іншими проводами забезпечують за допомогою болтів або знімних затискачів.

Перед включенням вторинної мережі трансформатор перевіряють в ре­жимі холостого ходу, при цьому перевіряють також можливість регулювання вторинної напруги. Під час роботи треба стежити за допомогою амперметрів або вимірювальних кліщів за рівномірним навантаженням на фазах.

У міру твердіння бетону його опір зменшується. Для підтримки струму необхідно зменшувати напругу на виході трансформатора.

Вимір температури бетону при електропрогріві роблять термометрами в шпарах, заздалегідь заготовлених, не менше трьох у кожному конструктивному елементі. У перші 5-6 годин температуру вимірюють щогодини, у наступні 18 годин - через 2 години і далі - 2 рази в зміну.

Для електропрогріву бетону, цегельної кладки, оштукатурених поверхонь використовують зовнішні джерела тепла. Електропрогрів виробів з використан­ням зовнішніх джерел тепла, на відміну від електродного прогріву, відбувається за рахунок тепла, що виділяється поза конструкцією й передається бетону через проміжні матеріали (тирсу, воду, повітря, пар, металеві стінки) або за рахунок випромінювання. Оскільки зовнішній електропрогрів менш економічний, ніж електродний, його застосовують тільки для виробів складної конфігурації.

Прогрів бетону електричними печами опору. В електричних печах опо­ру, застосовуваних для непрямого прогріву бетону, нагрівальним елементом служить ніхромовий або фехралевий дріт. Найпростіша піч, призначена для електропрогріву бетонних і залізобетонних виробів невеликої товщини, являє собою дерев'яну ринву параболічної форми з шпунтованих дощок товщиною 40 мм.

Для прямого електропрогріву використовують інвентарні електрощити. Електрощит являє собою раму з сталевих кутиків, усередині якої на сталевому листі товщиною 1 мм по шару тонкої ізоляції покладений нагрівальний стале­вий або ніхромовий дріт. Зверху дріт ізольований листовим азбестом і шаром мінеральної вати товщиною 20-30 мм, захищеним листом дахового заліза. При прогріві кілька таких щитів включаються послідовно. Температуру бетону ре­гулюють включенням у коло різного числа електрощитів.

Для прогріву залізобетонних труб і кілець використовують циліндричні печі з нагрівальною спіраллю, намотаною на шматок асбоцементної труби.

Електропрогрів за допомогою термоактивного шара. Конструкцію, що прогрівається, покривають шаром тирси, змоченої для підвищення електропро­відності слабким розчином солі (3-5 %). В тирсу закладають електроди з круг­лої або смугової сталі, що включаються до мережі. При включенні струму тирса нагріваються й тепло передається конструкції. Для збільшення електропровід­ності тирси її після засипання злегка пресують. Температура тирси підтриму­ється на рівні 80-90°С. Необхідна потужність в період підйому температури 7­8 кВт на 1 м бетону, а витрата електроенергії на прогрів такого ж обсягу бето­ну досягає 120-160 кВт-год.

Прогрів за допомогою термоформ з нагрівальними елементами. При електропрогріві збірних залізобетонних виробів застосовують панелі із струмо- провідної гуми. Електропровідність такої гуми створюється за рахунок велико­го вмісту в ній сажі. Нагрівальні панелі мають середній струмопровідний шар товщиною 2 мм, в який забиті електроди з латунної сітки або смуги, і два зов­нішніх шари із звичайної гуми товщиною 0,5 мм.

Важливою перевагою цього способу є герметизація виробу в процесі його прогріву, що виключає випар вологи з бетону.

Електропропарювання. Парове середовище в пропарювальній камері створюється за допомогою електричних нагрівальних елементів-спіралей або електродів, установлених в нижній частині камери. Потужність нагрівальних пристроїв визначається з розрахунку 7-8 кВт на 1 м виробів, що прогріваються. До нагрівачів подається мережева напруга. Для прискорення нагрівання виробу рекомендується застосовувати замість води 0,5%-ний розчин повареної солі.

Спосіб електропропарювання залізобетонних виробів застосовують для виробів складної конфігурації.

Електропрогрів інфрачервоними променями. При інфрачервоному про­гріві, на відміну від інших способів зовнішнього обігріву бетону, забезпечуєть­ся безпосередня передача теплової енергії від джерела випромінювання до ви­робу, що нагрівається. Як джерела інфрачервоного випромінювання використо­вують лампи розжарювання типу ЗН потужністю 300 і 500 Вт при напрузі 127 і 220 В. Застосовують також звичайні лампи розжарювання потужністю 200­500 Вт.

Потужність, необхідна для електропрогріву бетону, яка є одним з основ­них факторів, що визначають вибір електрообладнання і розрахунок живильної мережі, залежить від модуля поверхні конструкції, що прогрівається, темпера­тури прогріву, температури зовнішнього повітря, початкової температури бето­ну, конструкції опалубки, ефективності утеплення й особливо від швидкості ро­зігріву бетону.

Як джерела живлення для електропрогріву застосовують, як правило, трансформатори. При електротермообробці бетону для підтримки заданого ре­жиму застосовують трансформатори із східчастим регулюванням напруги, ав­тотрансформатори й індукційні регулятори. Трансформатори вибирають за по­тужністю і напругою.

Випускається комплектна трансформаторна підстанція зовнішньої уста­новки КТП-ОБ-63В1, призначена для електропрігреву ґрунту і бетону. У КТП установлений трансформатор ТМОБ-63 номінальною потужністю 63 кВА.

Орієнтовний розрахунок витрати електроенергії (W) і необхідної потуж­ності (Р) для електропрогріву бетону виконують відповідно за формулами

W = Wпит V; Р = р V, (19.1)

де Wnm - питома витрата електроенергії, кВт-год/м ; р - питома потужність на 1 м3 бетону, кВт/м3; V — обсяг бетону, м3.

Питома витрата електроенергії Wnm (кВт-год/м ) при прогріванні бетону різними способами:

електродний спосіб прогріву 80... 120,

індукційний - // - 120...150,

інфрачервоний - // - 100...200.