магистр в рамке с исправл списком (1191887), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

- низкая стоимость;

- равномерность прогрева;

- отсутствие дополнительного оборудования.

Недостатки индукционного прогрева:

- проведение множества сложных расчетов для каждой конструкции;

- возможность применения на ограниченном типе конструкций.

1. Инфракрасный прогрев

Инфракрасный способ термообработки бетона основан на использовании энергии инфракрасного излучения, подаваемого на открытые (но защищенные влагонепроницаемыми прозрачными пленочными материалами) или опалубленные поверхности обогреваемых конструкций и превращающегося на этих поверхностях, в результате поглощения, в тепловую энергию, передающуюся далее теплопроводностью вглубь бетона. [20].

Инфракрасные лучи являются составной частью спектра электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве с определенной частотой и длиной. Скорость их распределения в вакууме равна универсальной константе с = 2,988 108 м/с.

При использовании данного метода источники энергии (промышленные инфракрасные обогреватели) располагают в непосредственной близости от конструкции. Тепло от источника инфракрасных лучей к залитому элементу передается мгновенно. Затем тело прогревается за счет собственной теплопроводности. Важно правильно отрегулировать мощность установок, чтобы добиться необходимой температуры в бетоне. В этом случае свободная вода не будет кристаллизоваться. В противном же случае возможно разрушение всей конструкции.

Для электротермообработки бетона, в основном, используются ТЭНы мощностью до нескольких сотен кВт, с температурой излучающей поверхности от 600 до 2500 К. Они относятся к серым излучающим телам. Покрыв опалубку черным цветом, можно повысить эффективность прогрева за счет увеличения ее поглощающих возможностей. В настоящее время отечественная промышленность выпускает в основном три группы излучателей: металлические трубчатые (ТЭНы), кварцевые и карборундовые стержневые.

При производстве бетонных работ в условиях отрицательных температур наружного воздух применяют:

- для отогрева промороженных бетонных и грунтовых оснований, арматуры, закладных металлических деталей и опалубки, удаления снега и наледи и т.д.;

- для интенсификации твердения конструкций и сооружений, возводимых в скользящей опалубке, плит перекрытия и покрытий, вертикальных и наклонных конструкций, бетонируемых в металлической или конструктивной ( в том числе и несъемной) опалубках;

- для предварительного отогрева зоны стыков сборных железобетонных конструкций и ускорения твердения бетона или раствора заделка;

- для ускорения твердения бетона или раствора при укрупненной сборке большеразмерных железобетонных конструкций, а так же при изготовлении железобетонных изделий в полигонных условиях;

Для создания направленного лучистого потока излучатели помещают в параболические, сферические или трапециевидные отражатели. При этом излучатели помещают в фокус параболы или центр сферы, расположение излучателей и трапециевидных отражателей определяется расчетом (рис. 2.7).

В основе расчета и конструирования инфракрасных установок лежит выбор генераторов инфракрасного излучения, их мощности, количества и расположения относительно поверхностей нагрева и рефлектирующих поверхностей. Энергетические и геометрические параметры инфракрасных установок должен отвечать требованиям создания на поверхности нагрева потребной энергетической освещенности.

Рисунок 2.7 Схемы инфракрасного нагрева: а – обогрев арматуры плиты; б, в – термообработка бетона плиты (сверху и снизу); г – локальная термообработка бетона при возведении высотных сооружений в скользящей опалубке; д, е – термообработка бетона стен; ж – тепловая защита укладываемой бетонной смеси.

1– инфракрасная установка; 2 – арматура плиты; 3 – синтетическая пленка; 4 – термообрабатываемый бетон; 5 –теплоизолирующий мат; 6 – укладываемая бетонная смесь [29]

Однако данный метод не подходит для конструкций, толщина бетона в которых превышает 50-70см. В этом случае в дополнение к инфракрасному обогреву необходимо использовать и другие методы зимнего бетонирования.

Преимущества инфракрасного прогрева:

- установки работают от сетей с небольшими напряжениями (малые энергозатраты);

- отсутствие дополнительного оборудования;

- высокая тепловая эффективность метода.

Недостатки инфракрасного прогрева:

- относительно небольшая рабочая площадь и глубина прогрева одного излучателя;

- необходимость размещения установок (дополнительное пространство).

1. Сравнение методов зимнего бетонирования

Выбор метода выдерживания бетона до его замораживания зависит от температуры наружного воздуха, наличия добавок в бетоне, вида цемента, габаритов и назначения конструкции. Также необходимо учитывать экономичность, простоту и быстроту выполнения бетонных работ.

Достоинства и недостатки методов приведены в таблице 2.4

Таблица 2.4 - Сравнительный анализ методов зимнего бетонирования

Название метода	Достоинства	Недостатки
Метод термоса	Низкие затраты труда и стоимости работ, равномерные физические свойства бетонной смеси в пределах всей конструкции	Применим к массивным конструкциям, большой срок набора критической прочности по сравнению с другими методами

Продолжение таблицы 2.4

Таблица 2.4 - Сравнительный анализ методов зимнего бетонирования

Метод с использованием противоморозных добавок	Низкая стоимость материалов, отсутствие специального дорогостоящего оборудования, низкие трудозатраты, простота реализации	Увеличение времени достижения бетоном его расчетной прочности, понижение коррозийной стойкости арматуры (для холодных добавок)
Электропрогрев бетонной смеси в конструкциях	Небольшие сроки набора прочности по сравнению с другими методами	Высокие затраты, пересушивание бетона вблизи электродов и греющих проводов, неравномерные физические свойства на периферийных участках и вблизи токонесущих элементов. Высокие требования к соблюдению электробезопасности
Обогрев греющими проводами	Низкая стоимость, высокая тепловая эффективность метода	Невозможность повторного использование провода, потребность в большом количестве дополнительного оборудования, трудоемкость укладки
Нагрев в электромагнитном поле	Низкая стоимость, равномерность прогрева, отсутствие дополнительного оборудования	Проведение множества сложных расчетов для каждой конструкции, возможность применения на ограниченном типе конструкций
Инфракрасный обогрев	Установки работают от сетей с небольшим напряжением, отсутствие дополнительного оборудования, высокая тепловая эффективность метода	Относительно небольшая рабочая площадь и глубина прогрева одного излучателя, необходимость размещения установок

В табл.2.5 приведено другое сравнение различных методов зимнего бетонирования. В качестве показателей выбраны трудозатраты (чел. час) и расход электроэнергии (кВтч), определяющий энергоемкость метода, которая является фактором, лимитирующим темпы бетонных работ.

Таблица 2.5 - Технико-экономические показатели

Название метода	Затраты труда	Расход электроэнергии
	Единицы измерения
	чел. час	кВт*ч
Метод «термоса»	0,9	54 (50-80)
Использование противоморозных добавок	0,13	-
Электродный прогрев	3,03	76,5 (80-120)
Электрообогрев нагревательными проводами	4,07	76 (80-110)
Индукционный прогрев	22,5	263 (120-180)
Инфракрасный прогрев	5,25	228,2 (120-200)

Значения технико-экономических параметров на 1 м³ бетона приняты согласно комплекту технологических карт на производство монолитных бетонных работ при отрицательных температурах воздуха, введенных в действие Распоряжением Управления развития Генплана № 6 от 07.04.98 [24-29]. Значения в скобках приведены согласно более современным источникам [12].

В результате сравнения различных методов зимнего бетонирования по трудозатратам и расходу электроэнергии можно сделать вывод, что наиболее эффективным является метод «термоса». Кроме того, именно эта технология среди всех рассмотренных ранее является наиболее простой и экономичной в использовании. Для зимнего бетонирования конструкций в районах, не принадлежащих к районам крайнего севера, данный метод всегда рассматривается в первую очередь. Однако, если температура наружного воздуха слишком низкая, или бетон не успевает набрать свою прочность в заданный срок, используют либо один из альтернативных методов, либо комбинированный метод «термоса» с введением противоморозных добавок. Так как использование ПМД не требует дополнительных затрат на электроэнергию и рабочую силу.

Развитие технологий зимнего бетонирования является залогом повышения эффективности и надежности бетонных работ в зимние периоды года. Одно из основных условий зимнего бетонирования - это мягкий режим прогрева, под которым подразумевают медленный подъем температуры (не более 10– 15 oС/час), препятствующий негативным изменениям в структуре бетона, в зависимости от модуля поверхности конструкции. Однако одним прогревом бетона за счет различных устройств или утеплителей не всегда можно достичь требуемых результатов, особенно с учетом роста тарифов на электроэнергию.

В результате проведенного исследования наиболее распространенных в России методов выдерживания бетона до его замораживания, а также опыта проектирования и строительства советских и российских ученых и инженеров-строителей сделаны следующие выводы:

1. На сегодняшний день существует множество проработанных методов строительства бетонных и железобетонных сооружений в зимних условиях при температурах вплоть до -25…35 ⁰С.

2. Даны основные характеристики современных отечественных видов зимнего бетонирования, с указанием их основных преимуществ и недостатков.

3. Приведены краткие рекомендации по выбору метода зимнего бетонирования в зависимости от особенностей конструкций зданий и сооружений, необходимого времени для набора прочности бетоном, возможностей электроснабжения.

4. Технико-экономическое сравнение указывает на преимущество метода «термоса». Однако сопоставление плюсов и минусов каждой технологии показывает, что более перспективным в Хабаровском крае является использование метода электропрогрева.

1. Экспериментальный метод определения удельного сопротивления бетона

3.1 Экспериментальный метод определения удельного сопротивления бетона в зависимости от времени и температуры его нагрева

Обеспечить требуемое качество бетона после его электропрогрева при оптимальном расходе электроэнергии невозможно без выдерживания заданного температурного режима.

В процессе прогрева бетон набирает прочность, переходит из жидкой фазы в твердую, из-за чего возрастает его сопротивление прохождению тока, что приводит к падению мощности. Для поддержания мощности на расчетном уровне необходимо повышать напряжение на электродах. Регулирование напряжения на электродах для обеспечения необходимой мощности при изменении электрического сопротивления бетона выполняют в соответствии со следующей зависимостью:

V= , (3.1)

где Р - требуемая удельная электрическая мощность, необходимая для подъема температуры или изотермического прогрева (принимается максимальная из них), кВт/м³;

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) [46].

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.

При проведении эксперимента преследуются две цели:

Характеристики

Список файлов ВКР