|
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 Руд, 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, Руд = 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 170о 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... Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|