Электропрогрев бетона плоскими электродными группами.

Электроды одной группы принадлежат одной фазе, электродные группы подсоединяются к разным фазам. Ток идет по бетону от одной плоской электродной группы к другой.

При подаче на электроды напряжения U выделяемая мощность составит:

(4.7)

где h – расстояние между электродными группами, м;

к – расстояние между электродами в плоской группе, м;

r – радиус цилиндрического электрода, м.

l – длина электрода, м.

Для того чтобы получить величину расчетной мощности, приведенную к единице объема прогреваемого бетона, т.е. удельную мощность Р_уд, разделим Р из (4.7) на объем бетона, приходящийся на одну пару разноименных электродов длиной l, т.е. V = к× h × l:

(4.8)

В данной схеме варьируемыми параметрами могут быть: напряжение U, радиус электрода r, расстояние между электродами в группе к и расстояние между плоскими электродными группами h.

Задача №3. Рассчитать параметры электропрогрева балки шириной b = 0,5 м, высотой а = 0,8 м и длиной с = 6 м. с использованием плоских электродных групп. Скорость подъема температуры в час, Изотермический прогрев при температуре 60 . Начальная температура бетона , температура окружающего воздуха , коэффициент теплопередачи опалубки , величина удельного электросопротивления бетона . Затратами тепла на нагрев опалубки пренебречь. Рассчитать удельный расход электроэнергии на прогрев бетона до приобретения им 70% марочной прочности.

Решение.

1. Объем прогреваемого бетона

V=0,5∙0,8∙6,0=2,4 м .

2. Поверхность охлаждения конструкции F=(2∙0,5+2∙0,8)∙6,0=15,6 м .

3. Модуль поверхности конструкции по (3.3):

.

4. Средняя за период подъема температура Т = 0,5(60+20)=40 .

5. Мощность Р , требующаяся в период подъема температуры, определяется по (4.3):

.

6. Мощность Р , требующаяся в период изотермического прогрева, определяется по (4.4):

.

7. Выберем свободным расчетным параметром расстояние между плоскими электродными группами h, задавшись напряжением питания (трансформатор ТМОА-50) U = 100В, радиусом электродов r = 0,003м и расстоянием между электродами в группе к = 0,1 м.

8. Решим (4.8) относительно h:

Помножим обе стороны равенства на h:

(^*)

В (^*) второй член дискриминанта неизмеримо больше первого, в связи с чем с очень небольшой ошибкой можно считать:

(4.9)

9. При принятых U = 100 B, Р_уд = 13,74 кВт/м³; и r = 3 Ом×м

10. Чтобы перейти к изотермическому прогреву, мощность должна быть уменьшена до величины , для чего потребуется изменить (уменьшить) напряжение. Решим (4.9) относительно U:

.

Так как в гамме напряжений трансформатора ТМОА-50 такое напряжение отсутствует, а минимальным является напряжение 49В, принимаем трансформаторное напряжение 49В, но производим перекоммутацию электродов, подсоединяя электродные группы на период изотермического прогрева к фазам «через одну».

11. Проверим, какая мощность будет выделяться в бетоне при напряжении на электродах и расстоянии между электродными группами м.

Решим (4.9) относительно при и h=0,98 м:

.

12. Согласно табл.2 для приобретения 70% марочной прочности при температуре 60 бетон потребуется выдерживать около 32 часов.

В период подъема температуры будет затрачено 13,74кВт∙3часа=41,22кВт.ч, в период изотермического выдерживания 0,83кВт.32часов=26,56квт.ч. Удельные затраты электроэнергии на прогрев бетона до набора им 70% марочной прочности составят 41,22+26,56=67,78 кВт.ч на м .

Интересно отметить, что в рассматриваемой схеме, как это видно из (4.9) расстояние между электродными группами определяется только напряжением, удельным электросопротивлением и удельной мощностью, не завися от диаметра электродов и расстояний между ними в группе.

§5. Прогрев бетона греющими проводами

При возведении в зимних условиях конструкций с развитыми открытыми или опалубливаемыми поверхностями: плит, стен, перегородок, перекрытий, стыков элементов или конструкций, бетонируемых в контакте с мерзлым основанием: подготовок под полы, дорожных оснований и т.п., может быть применен относительно простой, но эффективный технический прием – прогрев бетона, закладываемыми в него электрическими проводами.

Сущность способа заключается в передаче выделяемой проводами при прохождении по ним электрического тока теплоты (в соответствии с законом Джоуля-Ленца) непосредственно бетону контактным путем, которая далее распространяется по сечению конструкции, в основном, путем теплопроводности. Провода с металлической токонесущей изолированной жилой, подключаемые в электрическую сеть, работают как нагреватели активного сопротивления. Нагревательные провода могут быть заложены непосредственно в массив монолитной конструкции или располагаться в ее поверхностных слоях.

Греющие провода можно применять для обогрева монолитных конструкций различного типа, с любой степенью армирования, с модулем поверхности от и выше при температуре внешней среды до -50 ^о С. Однако экономически наиболее целесообразно их использовать для обогрева бетона, уложенного в стыки, швы и местные заделки, тонкостенные густоармированные конструкции, подливки под оборудование, подготовки под полы и дорожные основания толщиной до 300 мм, колонны, перекрытия, перегородки – в конструкции с большими поверхностями теплосъема.

Обогрев бетона греющими проводами может быть совмещен с другими способами интенсификации твердения бетона: с предварительным разогревом бетонной смеси, с использованием химических добавок – как ускорителей твердения, так и противоморозных, термообработкой в греющей опалубке и т.п.

Греющие провода расширяют область применения метода «термос» и позволяют возводить монолитные конструкции с модулем поверхности до . Проволочные нагреватели, заложенные в бетон или уложенные на открытой поверхности (чуть утопленные) забетонированных конструкций, позволяют независимо от изменения температуры окружающей среды компенсировать теплопотери и выдерживать температуру бетона в заданных пределах, регулировать скорость и продолжительность остывания монолитных конструкций по заданным режимным параметрам.

Чаще всего для обогрева бетона используется нагревательный провод марки ПНСВ с жилой из стальной оцинкованной проволоки диаметром 1 – 2 мм, покрытой слоем изоляции из поливинилхлоридного пластиката толщиной 0,8 мм. Могут использоваться аналогичные по конструкции трансляционные провода марок ПВЖ, ПГЖ, ПРСП и нагревательные провода марок ПОСХВ, ПОСХВП и др., применяемые для животноводческих комплексов.

В качестве изоляции жилы применяют пластифицированный поливинилхлорид или модифицированный полиэтилен, полипропилен или резину. Полиэтилен и поливинилхлорид являются химически стойкими термопластичными материалами, однако температура размягчения их составляет соответственно 70 и 170^о С. Нагревательные провода с поливинилхлоридной изоляцией применяют для обогрева армированных монолитных конструкций, а провода с полиэтиленовой изоляцией – для неармированных. Это вызвано тем, что при критическом нагреве и максимально допустимой нагрузке на провода, полиэтилен, в отличие от поливинилхлорида, плавится и возникает опасность прореза токопроводящей жилой изоляционного слоя и замыкания на арматуру. С другой стороны, при температуре ниже –10 ^о С провода с поливинилхлоридной изоляцией, в отличие от полиэтиленовой, теряют гибкость, и при монтаже могут растрескиваться.

Электропитание нагревательных проводов, как правило, осуществляют при пониженном напряжении . При соответствующем обеспечении условий техники безопасности принципиально возможно использование сетевого напряжения .

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 и укладки бетонной смеси.

К дополнительным достоинствам греющих проводов можно отнести то обстоятельство, что их действие является автономным – оно не связано ни с консистенцией уложенной бетонной смеси, ни с физико-механическими или электрическими характеристиками бетона. Будучи уже использованными для выполнения своей основной функции – обогрева бетона в процессе его твердения, но оставшиеся в его теле (поскольку в подавляющем большинстве случаев греющие провода являются неизвлекаемыми), они могут быть вновь включены при изменении технологической ситуации: необходимость дополнительного обогрева при резком снижении температуры воздуха; необходимость отогрева образовавшихся наледей; необходимость подсушки поверхностного слоя и т.п.

При подключении к напряжению U провода длиной L и сечением S, материал токоведущей жилы которого имеет удельное электрическое сопротивление , выделяется активная мощность Р, определяемая выражением:

(5.1)

где – удельное электросопротивление металлической жилы;

Зная величину мощности Р, требующейся для реализации заданного режима прогрева, характеристики выбранного провода – S и , и выбрав напряжение U, получим длину провода L:

(5.2)

которая и обеспечит выделение требуемой мощности.

При этом следует иметь в виду, что при больших токовых нагрузках (высокой погонной мощности, приходящейся на единицу длины провода) температура провода может стать очень высокой, что может приводить к местным перегревам бетона и возникновению в нем структурных нарушений.

Провод нагревается:

при погонной нагрузке 10 - до 50 ;

при погонной нагрузке 20 - до 75 ;

при погонной нагрузке 30 - до 92 ;

при погонной нагрузке 40 - до 103 ;

при погонной нагрузке 50 - до 112

Если при получившейся при расчете по (5.2) длине провода L, погонная мощность превышает максимально допустимую величину , производят перерасчет, следуя условию:

(5.3)

При этом определяют минимально допустимую длину провода , найденную по (5.3):

(5.4)

и уже по величине и заданной величине мощности Р определяют напряжение , удовлетворяющее условиям задачи:

(5.5)

или другую величину сечения греющего провода S:

(5.6)

Задача №4. Рассчитать длину нагревательного провода, который при подключении к напряжению U, обеспечил бы выделение мощности Р = 4000Вт (что примерно соответствует скорости подъема температуры 1 м³ бетона 5 в час). Провод сечением S = с удельным сопротивлением . Температура на проводе не должна превышать 100 .

Решение.

1. Начнем расчет с напряжения 110В и рассчитаем требуемую длину провода, воспользовавшись (5.2):

2. Погонная нагрузка на провод составит

,

что значительно превышает предельно допустимую величину 30-35 .

3. Найдем длину нагревательного провода , исходя из предельной погонной нагрузки 33 :

;

4. По (5.5) найдем требующееся для обеспечения режима напряжение:

.

Результаты расчета показывают, что нельзя произвольно задаться всеми технологическими параметрами одновременно, и, помимо всего прочего, должна быть учтена реально допустимая линейная (погонная) мощность провода .

На рис.3 показана схема расположения нагревательного провода при прогреве по режиму задачи бетонной плиты толщиной 80 мм. Плита размером 10м∙3,75м (10000мм∙3750мм) бетонируется тремя захватками, каждая из которых имеет размер 10м∙1,25м и, соответственно, при толщине 0,08м – объем 1м³. Плеть нагревательного провода общей длиной 121м уложена по длине захватки с шагом 11 см и подсоединена к источнику напряжения 220 В, так что плеть первой захватки подсоединена к 1 и 2 фазе, плеть второй захватки ко 2 и 3 фазе, и третья плеть – к 3 и 1 фазе. Таким образом обеспечена равномерная загрузка фаз. При переходе на изотермический режим может быть понижено напряжение или произведена перекоммутация со схемы треугольника на схему звезды (1ф – 0; 2ф – 0; 3ф – 0).

Рис. 3. Схема расположения нагревательного провода и его коммутация

для условий задачи №4

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Методические рекомендации Методические рекомендации по производству бетонных работ с применением суперпластификаторов и других эффективных добавок

Методические рекомендации Методические рекомендации по производству бетонных работ способом пневмобетонирования

Рекомендации Рекомендации по проектированию и строительству монолитных конструкций монолитных и сборно-монолитных зданий

Рекомендации 102-04 Рекомендации по бетонированию конструкций с помощью автобетононасоса при транспортировке бетонной смеси автобетоносмесителями

Рекомендации 7348 Рекомендации по технологии возведения конструкций из монолитного бетона и железобетона (с рассмотрением опалубочных систем Пери, Мева, Ное, Дока, Дплли и т.д.).

Инстpукция 23-02 Инструкция по транспортировке и укладке бетонной смеси в монолитные конструкции с помощью автобетоносмесителей и автобетононасосов

Руководство по применению химических добавок в бетоне (без номера --)

Рекомендации Рекомендации по защите монолитных жилых зданий от прогрессирующего обрушения

Рекомендации Рекомендации по защите высотных зданий от прогрессирующего обрушения

ТСН 12-336-2007 Производство бетонных работ при отрицательных температурах среды на территории Республики Саха (Якутия)

Руководство Руководство по бетонированию фундаментов и коммуникаций в вечномерзлых грунтах с учетом твердения бетона при отрицательных температурах

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, в районах

Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера. М.Стройиздат.1982. 313стр.

2. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях. М. РААСН-НИИЖБ.

2005. 275 стр.

3. Б.М.Красновский. Инженерно-физические основы методов зимнего бетонирования.

М. ГАСИС. 2007. 512 стр.

4. СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: