Пояснительная записка ВКР (1191877), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

- небольшая глубина прогрева;

- потребность в значительном пространстве для размещения установок;

- небольшая площадь воздействия одного излучателя.

1.1.4 Использование термоматов

Термоматы (термоэлектроматы), как устройство для контактного инфракрасного прогрева применяются для ускорения набора прочности бетона (рис. 1.6), ускорения оборота опалубок и для интенсификации бетонных работ, как в зимний, так и в летний период времени.

Рис. 1.6. Прогрев бетона термоматами

Термоматы для прогрева бетона исключают появление температурных трещин, создавая равномерное тепловое поле. За счет равномерного распределения тепла по прогреваемой поверхности и автоматического контроля температуры, значительно ускоряется рост прочности бетона. Основные показатели работы распространенных в строительстве термоматов приведены ниже [14]:

- Температура нагрева - до 70 градусов Цельсия. Температурный режим соблюдается благодаря, встроенному в каждый сегмент мата, регулятору температуры;

- Напряжение питания - 220 В;

- Размеры: стандартный - 1,2 м на 2,75 м (3,3 м²). По желанию заказчика размер может быть произвольным;

- Потребляемая мощность зависит от условий использования и назначения и составляет:

- для прогрева бетона и каменной кладки – от 300 до 500 Вт/м2;

- для прогрева мерзлого грунта – от 300 до 700 Вт/м2.

В 2009-2010 годах ОАО «Концерн МонАрх» реализовала Государственный контракт на реконструкцию и расширение перрона аэровокзального комплекса «Внуково-2», при бетонировании использовались термоматы [15].

Эффективность работы термомата для прогрева бетона обусловлена следующими критериями:

- непосредственная передача тепла от рабочей греющей поверхности термомата к прогреваемому бетону;

- прогрев инфракрасным излучением проникающими вглубь массы бетона до 25 см;

- равномерное распределение тепла в бетонной массе, обусловленное теплопроводностью бетона.

Термоматы изготавливаются во влагонепроницаемой, герметичной оболочке и состоят из нескольких секций, это делается для удобства транспортировки и хранения.

Каждая секция термомата работает независимо друг от друга. Карбоновая термопленка является источником тепловой инфракрасной энергии, теплоизоляция с отражающим слоем создает направленный потока лучистой энергии в сторону обогреваемого объекта, специальный экранирующий (заземляющий) слой повышает безопасность, а отдельные терморегуляторы-ограничители в каждой секции позволяют поддерживать нужную температуру и повышает надёжность работы устройства в целом.

Прогрев бетона происходит в автоматическом режиме. Первые 5 часов, всё выделенное тепло поглощается бетоном и термоматы работают не отключаясь. Затем с прогревом бетона начинает повышаться температура на греющей поверхности термомата и при её достижении 70 градусов Цельсия секции отключаются.

Повторное включение секций термомата происходит при достижении нижнего температурного порога (от 55 до 60 градусов Цельсия). При таком режиме работы температура бетона не превысит от 60 до 70 градусов Цельсия и значит нет опасности его перегрева.

Практика показывает, что для достижения 70 процентов прочности, набираемой за 28 суток при нормальных условиях достаточно от 10 до 20 часов прогрева бетона термоматами.

Следует принимать во внимание марку бетона и начальные условия (температура воздуха, толщина изделия). Время прогрева бетона прямо пропорционально марке бетона и обратно пропорционально толщине изделия.

Во избежание перегрева и возможного прогорания термомата, необходимо обеспечить достаточный теплообмен. Не допускается размещение между матом и обогреваемым объектом, каких либо теплоизолирующих материалов препятствующих передаче тепловой мощности от термомата к обогреваемому объекту.

На рисунке 1.7 представлены графики изменения температуры при прогреве бетона термоматами [16]. Приводятся результаты испытаний для прогрева плиты 110-330-25 см из бетона класса B15 в течение 36 часов. Использовался термомат ТМ-400 для прогрева бетона мощностью греющего элемента 400 вт/м².

В боковой поверхности опалубки было высверлено три отверстия на высоте (рис.1.7):

- 15мм от верха опалубки (термометр t₁)

- 130мм от верха опалубки (термометр t₂)

- 235мм от верха опалубки (термометр t₃)

Рис. 1.7. Графики изменения температуры при прогреве бетона термоматами

Как видно, в течение 22 часов в плите установилась средняя температура в 39 градусов Цельсия при колебаниях окружающего воздуха от минус 5 до минус 12 градусов Цельсия. За суммарное время прогрева в 36 часов бетон достиг прочности в 70 процентов. Расход энергии составил 43 кВт.

Достоинства:

- относительно небольшие затраты электроэнергии (на 20 процентов ниже, чем электропрогрев проводами);

- так как обогревается вся поверхность целиком, то нет зон локального перегрева;

- расширяются возможности строительства: кроме прогрева бетона можно выполнять разогрев грунта оснований, подогрев трубопроводов, и др.;

- термоматы могут применяться многократно;

- автоматизация процесса прогрева исключает отрицательное влияние человеческого фактора при расчете режима и ошибки персонала при твердении бетона;

- простота и надежность в эксплуатации.

Недостатки прогрева термоматами:

- небольшая глубина прогрева;

- максимальная температура всего 70 градусов Цельсия;

- низкий КПД;

- низкая применимость для вертикальных и сложных конструкций.

1.1.5 Электрический прогрев бетона

Из искусственных методов наиболее распространенным является прогрев бетона электродами. Преимущество электродного прогрева бетона, по сравнению с другими методами его электротермообработки, состоит в том, что выделение тепла происходит непосредственно в бетоне при пропускании через него электрического тока. В этом случае КПД использования электрической энергии, при прочих равных условиях, выше, а температурное поле, особенно на стадии разогрева, распределяется в бетоне более равномерно [17].

Чтобы подвести ток к бетонной смеси используются следующие виды электродов и способы их подключения (табл. 1.4):

- пластинчатые электроды;

- полосовые электроды;

- стержневые электроды;

- струнные электроды.

Ниже приведены описания этих разновидностей электродов.

Пластинчатые электроды.

Выполнены в виде пластин, навешанных на внутреннюю сторону опалубки для контактирования с бетоном. В результате подключения противоположных пластин к разным фазам электрической сети, в бетонной смеси образуется электрическое поле. Под действием электрического поля, бетон разогревается до требуемой температуры и поддерживается необходимое время.

Полосовые электроды

Принцип действия тот же, но в качестве электродов используются полосы шириной от 20 до 50 мм. Возможно размещать полосовые электроды как с двух сторон конструкции, так и с одной. Во втором случае, электроды подключаются к разным фазам поочередно, и электрическое поле образуется в примыкающем к ним тонком слое бетона, прогревая смесь у контактной поверхности.

Стержневые электроды.

Изготавливают из арматуры диаметром от 6 до 12 мм. Их располагают в теле бетона с расчетным шагом. Ими можно осуществить прогрев бетона конструкций сложной формы.

Струнные электроды

Применяются в основном для прогрева бетона колонн. В центре конструкции устанавливается струнный электрод. Электрическое поле возникает между струной и опалубкой, обитой токопроводящим листом и подключенной к другой фазе электрической сети.

Подводка электроэнергии к конструкции заключается в выборе вида электродов, размещения их на поверхности или внутри прогреваемой конструкции. При этом должны соблюдаться следующие требования [18]:

- мощность электрического тока, проходящего через бетон должна соответствовать мощности, требуемой по тепловому расчету;

- электрическое поле в бетоне и соответственно температурное поле должны быть по возможности равномерными, что обеспечивает снижение расхода энергии при прогреве;

- электроды должны по возможности располагаться снаружи прогреваемой конструкции для обеспечения их оборачиваемости;

- электроды должны подключаться к токопроводящим проводам до начала бетонирования, чтобы осуществлять электропрогрев бетона по ходу укладки и уплотнения бетонной смеси или сразу после окончания бетонирования конструкции во избежание недопустимого остывания и замерзания бетона.

Таблица 1.4 - Схемы подключения электродов при электропрогреве бетона

Электропрогрев применяют для конструкций с модулем поверхности от 5 до 20 и для стыков сборных конструкций [18].

Температура бетона при электропрогреве должна быть по возможности одинаковой во всех частях конструкции и не отличаться более, чем на 15 градусов Цельсия по длине и сечению конструкции. С целью обеспечения заданного режима электропрогрева бетона необходимо регулировать напряжение, подводимое к электродам, отключать электроды от сети по окончании подъема температуры, периодически включать и отключать напряжение на электродах.

В целях экономии электроэнергии электропрогрев проводят в наиболее короткие сроки при максимально допустимой для данной конструкции температуре (табл. 1.5).

Таблица 1.5 - Максимально допустимая температура бетона при электропрогреве

Цемент	Допустимая температура, ºС, для конструкций с модулем поверхности
	6-9	10-15	16-20
Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент	80	70	60
Портландцемент и быстротвердеющий портландцемент	70	65	55

Нельзя допускать резких местных перегревов, вызывающих вредное для бетона интенсивное испарение влаги. Причиной выпаривания влаги являются разность парциальных давлений паров в бетоне и окружающей среде и малая влажность последней. Интенсивность выпаривания зависит от температуры и длительности прогрева, степени массивности элемента, степени армирования, плотности бетона (чем она меньше, тем выпаривание больше) и, наконец, от способа утепления [19].

При неблагоприятных значениях указанных факторов выпаривание может оказаться настолько большим, что бетон получится пересохший. Этого можно избежать, если бетон тщательно провибрировать после укладки, укрыть матами, досками и применять умеренные температуры прогрева для легких конструкций. Увлажнение бетона, частично предохраняющее его от высыхания, является крайне желательным, но практически часто трудно осуществимо.

В зимнее время обязательно устройство легкого шатра, защищающего место работы от ветра и снега. Такой шатер повышает производительность труда, уменьшает потери через рабочий настил и предохраняет укладываемый бетон от непосредственного воздействия мороза.

Наиболее рациональным способом прогрева бетона признано выдерживание с помощью электрического кабеля. Греющий провод можно проложить в конструкциях любой сложности и объема, не зависимо от частоты армирования.

Преимущества:

- может быть применен при любой температуре наружного воздуха;

- прогрев конструкций любой толщины в независимости от формы;

- быстрый нагрев смеси, надежность и простота монтажа.

Недостатки:

- значительное время для подготовки;

- требует наличия на строительной площадке большой электрической мощности;

- риск перегрева зон вблизи электродов;

- необходимо проведение предварительных расчетов для проведения и регулярный контроль температурного состояния конструкции.

1.1.6 Термоактивная опалубка

Термоактивной называют опалубку, металлические щиты которой оснащены электрическими нагревательными элементами и утеплены. Для этого стандартные элементы опалубки оборудуют со стороны соприкосновения с бетоном электрическими нагревательными элементами (термоаткивными вкладышами) и утеплителем с противоположной стороны. Такой модификации может быть, в принципе, подвергнут любой тип опалубки, использующийся в строительстве (металлическая, деревянная, др.).

Стенки опалубки выполняются многослойными, между слоями располагаются нагревательные элементы. Сверху на опалубке монтируется теплоизоляционный экран (рис. 1.8). Таким способом можно обеспечивать длительный прогрев не очень массивных бетонных конструкций. Прогрев следует равномерно распределять по площади бетона.

Характеристики

Список файлов ВКР