магистр в рамке с исправл списком (1191887), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

R-сопротивление 1 м³ бетона, определяемое по формуле мощности для данной схемы подводки электроэнергии при известной величине удельного электрического сопротивления бетона на данный момент времени, ρ (ом. м).

Таким образом, задача нужного напряжения сводится к определению удельного электрического сопротивления бетона на каждый расчетный момент времени. Справочные величины ρ являются весьма ориентировочными. Они получены для определенного расхода цемента и воды, при определенной скорости подъема температуры и изотермического прогрева и изменяются даже при поступлениях сырья на цементные заводы с разных карьеров или изменениях схемы отсоса газов и пыли в обжигающих печах.

Применению метода должен предшествовать расчет и проектирование электродов, схемы их расположения, подключения к электрической цепи, оптимальных режимов прогрева (рис.2.5).

Рисунок 2.5 Схемы размещения электродов:а) пластинчатых;б) при периферийном прогреве;в) при двухстороннем сквозном прогреве; г) при периферийном прогреве массивных конструкций полосовыми электродами;д) при прогреве при помощи плоских групп стержневых электродов;е) при прогреве стержневыми электродами;ж) при прогреве струнными электродами;1ф, 2ф, Зф – фазы понижающего трансформатора; 1 – арматура; 2 – струны [29].

Преимущества прогрева электродами:

- высокая тепловая эффективность метода;

- надежность и простота монтажа;

- прогрев конструкций любой толщины и любой формы.

Недостатки прогрева электродами:

- значительное время для подготовки (в том числе дополнительные электрохимические расчеты);

- дополнительное оборудование (трансформаторы);

- высокие энергозатраты (от 1000 кВт для 3—5 куб.м бетонной смеси);

- потребность в большем количестве квалифицированных рабочих кадров.

1. Обогрев греющими проводами

Сущность электропрогрева бетона греющими проводами заключается в том, что в конструкцию закладываются специальные изолированные провода, служащие источником тепла, по которым течёт электрический ток, вызывающий тепловыделение.

Передача теплоты бетонной смеси от проводов осуществляется контактным путём. В бетоне теплота распространяется теплопроводностью. Провода с металлической токонесущей изолированной жилой, подключаемые в электрическую сеть, работают как нагреватели сопротивления.

Основными требованиями для обеспечения нормального обогрева с помощью нагревательных проводов, закладываемых в бетон, являются отсутствие механических повреждений изоляции и устранение возможности коротких замыканий токонесущей жилы с арматурой, стальной опалубкой и другими металлическими элементами в процессе монтажа опалубки, арматуры и укладки бетонной смеси. Контактные соединения должны быть плотными, не вызывать искрения и иметь надёжную изоляцию. Подключать провода под напряжение разрешается только после полной заливки их бетонной смесью.

Положительной особенностью способа по сравнению с электродным прогревом является отсутствие разности электрических потенциалов в самой массе бетона. Благодаря этому достигается достаточно высокий уровень электробезопасности работ. Заземление арматуры железобетонных конструкций и использование её в качестве защитной экранной сетки позволяет понизить шаговое напряжение и выровнять электрический потенциал на поверхности бетона при нарушении изоляции нагревательного провода.

По сравнению с электродным методом трудоёмкость работ снижается в 3-4 раза, безвозвратные потери сокращаются в 6-10 раз. Использование автоматических устройств регулирования температурных режимов обогрева бетона позволяет повысить качество термообработки и более рационально использовать электроэнергию, за счёт чего до 30% снижается удельная энергоёмкость работ.

Нагревательные провода можно применять для обогрева монолитных конструкций различных типов, с любой степенью армирования, с модулем поверхности от 2 и выше в зимних условиях при температуре наружного воздуха до -50˚С . Экономически более целесообразно применять греющие провода для обогрева тонкостенных и густоармированных конструкций, подливок под оборудование, подготовки под полы и дорожные основания, колонны, перекрытия, перегородки.

Использование проволочных нагревателей, заложенных в бетон, даёт возможность независимо от изменения температуры наружного воздуха, компенсировать теплопотери и выдерживать температуру бетона в заданных пределах, регулировать продолжительность остывания монолитных конструкций по заданным режимам [46].

Технология прогрева проводом предусматривает применение проводов со стальными жилами в связи с тем, что сталь имеет большое электрическое сопротивление. Основным вопросом является расчет параметров для электропрогрева. В настоящее время не существует нормативных документов, регламентирующих расчет и технологию прогрева бетона проводом.

При составлении техкарт на зимнее бетонирование с применением греющих проводов инженеры имеют лишь методические рекомендации, такие как МДС 12-48.2009. Методический документ разработан сотрудниками ЗАО «ЦНИИОМТП» - кандидатами техн. наук В.П. Володиным и Ю.А. Корытовым [9].

Выбор режима термообработки, обеспечение равномерности прогрева, расчет параметров греющего провода и шага укладки – малоизученные вопросы.

Существующие рекомендации по подбору провода не продублированы опубликованными результатами экспериментов. Анализ практики зимнего бетонирования показал, что в большинстве случаев прогрев бетона осуществляется без предварительного расчета, в лучшем случае, исходя из опыта бетонирования других конструкций, а инженерно-технический персонал в большинстве мало знаком с особенностями методики. Однако, климатические условия, толщина конструкций, мощность электроэнергии, материалы и оборудования везде различны, поэтому, режим термообработки следует корректировать для каждого конкретного случая.

Анализ режима термообработки основан на теоретических расчетах необходимого количества тепла, исчисляемого в кВт энергии. Все расчеты сводятся к математическим выражениям и работе с номограммами. В то же время вопросы прогрева бетона можно отнести к области теплотехники. Современное компьютерное обеспечение позволяет моделировать любые теплотехнические задачи и осуществить проверку эмпирических формул, а также подобрать параметры прогрева бетона в каждом конкретном случае. Поэтому, в списке проблем организации и технологии зимнего бетонирования с применением греющего провода можно выделить проблему малого использования моделирования прогрева с применением компьютерных технологий.

Определение оптимальных параметров режима термообработки важно при подготовке прогрева конструкции. Выбор площади сечения и длины провода, а также величина подаваемого напряжения производится подбором. Требуется установить оптимальные параметры, более экономичный вариант с точки зрения наименьшего расхода трудовых и материальных ресурсов.

Также проблемой в рассматриваемом вопросе является контроль температуры бетона. На строительных площадках контроль температуры прогрева иногда должным образом не осуществляется, либо вообще не производится. Возникает опасность закипания бетона при слишком интенсивном прогреве или, наоборот, недобор прочности при преждевременном отключении питания.

Анализ существующей нормативной документации показывает, что в оценке тщательности наблюдения за соблюдением температурного режима твердения существуют некоторые разногласия и смягчение требований. Согласно последней редакции СП «Несущие и ограждающие конструкции.»

Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87 [1] количество точек измерения должно указываться в ППР. Ранние требования того же СП в редакции 2012 года были практически не выполнимы. В качестве примера можно указать требование установки одного температурного датчика на каждые 4м² перекрытия.

В современных условиях выполнение такого контроля связано с беспрерывным измерением температуры и ведением журнала. При бетонировании перекрытия, например, в 400м2 по площади необходимо 100 точек контроля температуры. Безусловно, это непосильная задача для лаборанта, контролирующего процесс прогрева. Кроме того, датчики температуры, термометры – большая финансовая нагрузка при больших объемах бетонирования.

Усовершенствование системы контроля над термообработкой бетона является важной задачей в современных исследованиях. Ведется разработка современных комплексов температурного контроля, в том числе, с автономным режимом работы. В исследовании Журова Н. Н. и Комиссарова С. В. рассматривается возможность использования «специального приборного комплекта для множественных измерений в комплексе с приборами дистанционной инфракрасной термометрии» [21].

Обогрев греющими проводами монолитных конструкций и омоноличиваемых стыков и швов легко совмещается с прочими способами обеспечения твердения бетона: использование различных видов воздушного прогрева, термоактивной опалубки и т.д.

Преимущества прогрева проводом:

- низкая стоимость;

- высокая тепловая эффективность метода;

Недостатки прогрева проводом:

- невозможность повторного использования провода;

- потребность в большом количестве дополнительного оборудования (понижающий трансформатор, средства тепловой защиты, магистральные кабели и т.д.);

- трудоемкость укладки.

1. Нагрев в электромагнитном поле

Индукционный способ термообработки бетона основан на использовании магнитной составляющей переменного электромагнитного поля для нагрева стали вследствие теплового действия электрического тока, наводимого электромагнитной индукцией [43].

При индукционном нагреве энергия переменного электромагнитного поля преобразуется в арматуре (жестком каркасе) или стальной опалубке в тепловую и передается теплопроводностью бетону (рис. 2.6)

Метод индукционного нагрева применяется в основном для тепловой обработки длинномерных конструкций, таких как колонны, трубы, ЛЭП, сваи и прочие, обладающие небольшим переменным сечением. Для ускорения набора железобетоном необходимой прочности при отрицательных температурах применяют технологию индукционного прогрева. Кроме того, применение этой технологии возможно лишь для армированных конструкций, содержащих внутри себя металлические элементы, которые будут являться сердечником. Этот метод применяется в построечных и заводских условиях.

Рисунок 2.6 Индукционный прогрев стыка в котловане: 1-индукционная обмотка; 2-металлическа опалубка стыка; 3- колонна.

Технология основана на принципе электродинамики – магнитной индукции. Вокруг залитого бетонного элемента размещают петлями изолированный кабель, выполняющий роль катушки-индуктора, которая включена в цепь переменного электрического тока. В результате этого в конструкции образуется электромагнитное поле, тепловая энергия которого нагревает внутренние армирующие элементы конструкции, от которых тепло распространяется по всему бетону.

Интенсивность тепловыделения источников тепла определяется исключительно электрическими и магнитными свойствами источника и напряженностью магнитного поля, и никак не зависит от собственных свойств бетона. Для того, чтобы получить электромагнитные поля с большими периметрами, используют многовитковые индукторы из хорошо проводящего материала.

Расчет индукционного прогрева состоит в определении количества витков индуктора, требуемого для создания расчетного напряжения магнитного поля, причем такого, чтобы обеспечивалась мощность, необходимая для прогрева бетона конструкций по заданному режиму [26.].

Индукционный нагрев нашел широчайшее применение в металлургической, металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности. По сравнению с другими способами нагрева он дает возможность концентрировать чрезвычайно большую мощность на единицу поверхности обрабатываемого материала Р, которая определяется как

, (2.5)

Где Р -удельное сопротивление материала,Ом м;

– относительная магнитная проницаемость материала загрузки;

– частота тока, Гц; Н- напряженность магнитного поля, А/м. [28].

Тем, что Р зависит от частоты , и объясняется приемущественное развитие высокочастотного индукционного нагрева, дающего возможность достичь Р до 2*10⁸Вт/м² и за чрезвычайно короткое время (до долей секунд) нагревать поверхность изделия до температуры 1000⁰С и выше

Преимущества индукционного прогрева:

Характеристики

Список файлов ВКР