Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Тема 19 електропрогрів бетону І ґрунту

Скачати 141.2 Kb.

Тема 19 електропрогрів бетону І ґрунту




Скачати 141.2 Kb.
Дата конвертації01.05.2017
Розмір141.2 Kb.

ТЕМА 19

ЕЛЕКТРОПРОГРІВ БЕТОНУ І ҐРУНТУ



Ключові поняття: електропрогрів бетону (електродний, індукційний, інфраче­рвоний, непрямий, електропрогрів поза формою), електропропарювання, елект­ропрогрів грунту.

На теплову обробку бетону витрачається близько 70% часу, необхідного для виготовлення залізобетонних виробів.

Залізобетонні вироби (англ. Precast concrete) - категорія попередньо відлитих виробів з бетону, які використовуються на будівництві в готовому вигляді. Це, як правило, виготовлені фабричним або кустарним чином, часто типові елементи конструкцій, які застосовуються під час спорудження в незміненому вигляді.
Тому на практиці застосовують різні методи теплової обробки бетону, що забезпечують зниження часу на цю опера­цію. До таких методів належить електричне нагрівання як у процесі формуван­ня бетонної суміші, так і під час знаходження її у формах. При наявності попе­реднього електропрогріву бетонної суміші й форм час теплової обробки бетону може бути істотно знижений до декількох годин.

19.1. Електропрогрів бетону

Існує кілька методів електротермообробки бетону.



Електродний наскрізний - електроди розміщені вертикально до товщі бетону. Застосовується для збірних і монолітних фундаментів, стін, блоків. Електродний периферійний - електроди закріплюють в опалубці в спеціаль­них щитах або термоактивному шарі тирси, змоченої розчином хлористого на­трію (№С1). Застосовується для однобічного прогріву конструкцій товщиною більше за 20 см або двостороннього - до 20 см.

Індукційний - вироб розміщається у змінному магнітному полі, утворе­ному електричною обмоткою, і нагрівається вихровими струмами. Застосову­ється при прогріві збірних і монолітних конструкцій: колон, балок, рам, стовбу­рів, труб та ін.

Інфрачервоний прогрів високотемпературними нагрівачами за допомогою ламп розжарювання, трубчастих, дротових та інших нагрівачів.
Вихрові струми, струми Фуко названі на честь Леона Фуко - вихрові індукційні струми, які виникають у масивних провідниках при зміні магнітного потоку, який їх пронизує.
Ла́мпа розжа́рення (жарíвка) - освітлювальний прилад, в якому світло випромінюється тугоплавким провідником, нагрітим електричним струмом до розжарення.
Застосовується для прогріву монолітних конструкцій складної конфігурації і при сушінні виробів.

Непрямий прогрів низькотемпературними нагрівачами за допомогою трубчастих, плоских, струнних та інших нагрівачів, вмонтованих до опалубки або матів. Застосовується для усіх видів виробів.

Інфрачервоний прогрів у камерах з випромінювальними поверхнями. Застосовується при виготовленні плит і панелей.



Електропрогрів бетонної суміші поза формою, при якому суміш у гаря­чому стані укладається у форму. Застосовується для зведення монолітних конс­трукцій і при виготовленні виробів у заводських умовах.

Прогрів електродним способом може здійснюватися тільки змінним стру­мом, тому що постійний струм викликає необоротні хімічні реакції, які змінюють структуру бетону.

Хімі́чна реа́кція - це перетворення речовин, при якому молекули одних речовин руйнуються і на їхньому місці утворюються молекули інших речовин з іншим атомним складом. Усі хімічні реакції зображують хімічними рівняннями.
Опір електричного кола залежить від питомого опору бетону, поверхні зіткнення з бетоном і відстані між електродами. Електропровідність бе­тону залежить від вмісту в ньому вологи і в міру твердіння бетону зменшується.


Для підтримки розрахункового тепловиділення до бетону вводять різні домішки - СаС1, №С1, що прискорюють твердіння і зменшують опір бетону.

Застосовувані при прогріві електроди підрозділяються на пластинчасті, смугові, стрижневі і струнні (рис. 19.1). Для перших двох видів застосовують покрівельну сталь, для інших - прутки діаметром 5-12 мм. Пластинчасті елект­роди мають вигляд пластин, що повністю або частково закривають протилежні площини по товщині виробу. Струнні електроди закріплюють уздовж осі довгомірних конструкцій. Відстані між електродами беруть відповідно до рис. 19.1.

Особливо важливим є електро- прогрів у зимовий час. Замерзання бетону в процесі твердіння знижує його міцність, причому тим більше, чим раніше він був заморожений. При досягненні бетоном 50...60% мі­цності заморожування не впливає на кінцеву міцність бетону. Виходячи з цього вибирають режим прогріву. Тривалий режим застосовують для масивних конструкцій, прискорений - для полегшених конструкцій, промі­жний - для інших конструкцій.

Крім того, можливо застосу­вання таких режимів: ступеневий режим з декількома ізотермічними ступенями (застосовують для моно­літних попередньо навантажених конструкцій), режим «ізотермічний прогрів і остигання», при якому про­грів здійснюється за методом елект- ророзігріву поза формою (застосо­вується для монолітних конструк­цій), саморегулюючий режим з по­стійною напругою струму прогріву (для масивних конструкцій), імпуль­сний режим з поперемінним від­ключенням струму. Максимальна температура процесу обмежується гранично припустимою для певної марки бетону (звичайно 40-80°С).

Електропрогрів бетону здійснюється за допомогою спеціальних трифаз­них трансформаторів з масляним охолодженням із зміною напруги ступенями. Поряд з ними можуть бути використані однофазні, в тому числі зварювальні трансформатори, що підключаються трифазними групами.

Зварювальний трансформатор - трансформатор, який перетворює змінний струм однієї напруги в змінний струм іншої напруги тієї ж частоти і служить для живлення зварювальної дуги.
Зварювальні транс­форматори розраховані на повторно-короткочасний режим, і їхнє безперервне навантаження при прогріві повинне становити 60-70% номінального.

Електропроводку від знижувальних трансформаторів до місця електро- прогріву виконують тільки ізольованими проводами з кріпленням на дерев'яних опорах, на ізоляторах або спеціальних переносних опорах у вигляді козел. Щоб уникнути втрат у лініях трансформатори повинні розташовуватися якнайближ­че до електродів у місці прогріву бетону. Контакти сполучних проводів з елект­родами та іншими проводами забезпечують за допомогою болтів або знімних затискачів.

Перед включенням вторинної мережі трансформатор перевіряють в ре­жимі холостого ходу, при цьому перевіряють також можливість регулювання вторинної напруги. Під час роботи треба стежити за допомогою амперметрів або вимірювальних кліщів за рівномірним навантаженням на фазах.

У міру твердіння бетону його опір зменшується. Для підтримки струму необхідно зменшувати напругу на виході трансформатора.

Вимір температури бетону при електропрогріві роблять термометрами в шпарах, заздалегідь заготовлених, не менше трьох у кожному конструктивному елементі. У перші 5-6 годин температуру вимірюють щогодини, у наступні 18 годин - через 2 години і далі - 2 рази в зміну.

Для електропрогріву бетону, цегельної кладки, оштукатурених поверхонь використовують зовнішні джерела тепла. Електропрогрів виробів з використан­ням зовнішніх джерел тепла, на відміну від електродного прогріву, відбувається за рахунок тепла, що виділяється поза конструкцією й передається бетону через проміжні матеріали (тирсу, воду, повітря, пар, металеві стінки) або за рахунок випромінювання. Оскільки зовнішній електропрогрів менш економічний, ніж електродний, його застосовують тільки для виробів складної конфігурації.



Прогрів бетону електричними печами опору. В електричних печах опо­ру, застосовуваних для непрямого прогріву бетону, нагрівальним елементом служить ніхромовий або фехралевий дріт. Найпростіша піч, призначена для електропрогріву бетонних і залізобетонних виробів невеликої товщини, являє собою дерев'яну ринву параболічної форми з шпунтованих дощок товщиною 40 мм.

Для прямого електропрогріву використовують інвентарні електрощити. Електрощит являє собою раму з сталевих кутиків, усередині якої на сталевому листі товщиною 1 мм по шару тонкої ізоляції покладений нагрівальний стале­вий або ніхромовий дріт. Зверху дріт ізольований листовим азбестом і шаром мінеральної вати товщиною 20-30 мм, захищеним листом дахового заліза. При прогріві кілька таких щитів включаються послідовно. Температуру бетону ре­гулюють включенням у коло різного числа електрощитів.

Для прогріву залізобетонних труб і кілець використовують циліндричні печі з нагрівальною спіраллю, намотаною на шматок асбоцементної труби.

Електропрогрів за допомогою термоактивного шара. Конструкцію, що прогрівається, покривають шаром тирси, змоченої для підвищення електропро­відності слабким розчином солі (3-5 %). В тирсу закладають електроди з круг­лої або смугової сталі, що включаються до мережі. При включенні струму тирса нагріваються й тепло передається конструкції. Для збільшення електропровід­ності тирси її після засипання злегка пресують. Температура тирси підтриму­ється на рівні 80-90°С. Необхідна потужність в період підйому температури 7­8 кВт на 1 м бетону, а витрата електроенергії на прогрів такого ж обсягу бето­ну досягає 120-160 кВт-год.

Прогрів за допомогою термоформ з нагрівальними елементами. При електропрогріві збірних залізобетонних виробів застосовують панелі із струмо- провідної гуми. Електропровідність такої гуми створюється за рахунок велико­го вмісту в ній сажі. Нагрівальні панелі мають середній струмопровідний шар товщиною 2 мм, в який забиті електроди з латунної сітки або смуги, і два зов­нішніх шари із звичайної гуми товщиною 0,5 мм.

Важливою перевагою цього способу є герметизація виробу в процесі його прогріву, що виключає випар вологи з бетону.



Електропропарювання. Парове середовище в пропарювальній камері створюється за допомогою електричних нагрівальних елементів-спіралей або електродів, установлених в нижній частині камери. Потужність нагрівальних пристроїв визначається з розрахунку 7-8 кВт на 1 м виробів, що прогріваються. До нагрівачів подається мережева напруга. Для прискорення нагрівання виробу рекомендується застосовувати замість води 0,5%-ний розчин повареної солі.

Спосіб електропропарювання залізобетонних виробів застосовують для виробів складної конфігурації.



Електропрогрів інфрачервоними променями. При інфрачервоному про­гріві, на відміну від інших способів зовнішнього обігріву бетону, забезпечуєть­ся безпосередня передача теплової енергії від джерела випромінювання до ви­робу, що нагрівається.
Тепло́ або Теплова́ ене́ргія - енергія руху атомів, молекул або інших частинок, з яких складається тіло. Теплова енергія може виділятися завдяки хімічним реакціям (горіння), ядерним реакціям (ядерний розпад і синтез), механічним взаємодіям (тертя).
Як джерела інфрачервоного випромінювання використо­вують лампи розжарювання типу ЗН потужністю 300 і 500Вт при напрузі 127 і 220В.
Інфрачерво́не випромі́нювання (від лат. infra - нижче, скорочено ІЧ) - оптичне випромінювання з довжиною хвилі більшою, ніж у видимого випромінювання, що відповідає довжині хвилі, більшій від приблизно 750 нм.
Застосовують також звичайні лампи розжарювання потужністю 200­500Вт.

Потужність, необхідна для електропрогріву бетону, яка є одним з основ­них факторів, що визначають вибір електрообладнання і розрахунок живильної мережі, залежить від модуля поверхні конструкції, що прогрівається, темпера­тури прогріву, температури зовнішнього повітря, початкової температури бето­ну, конструкції опалубки, ефективності утеплення й особливо від швидкості ро­зігріву бетону.

Як джерела живлення для електропрогріву застосовують, як правило, трансформатори.

Джерело живлення - елемент електричного кола, в якому зосереджена електрорушійна сила.
При електротермообробці бетону для підтримки заданого ре­жиму застосовують трансформатори із східчастим регулюванням напруги, ав­тотрансформатори й індукційні регулятори. Трансформатори вибирають за по­тужністю і напругою.

Випускається комплектна трансформаторна підстанція зовнішньої уста­новки КТП-ОБ-63В1, призначена для електропрігреву ґрунту і бетону.

Трансформа́торна підста́нція (ТП) - електрична підстанція, яка призначена для трансформування електричної енергії в мережі змінного струму та для розподілу електроенергії.
У КТП установлений трансформатор ТМОБ-63 номінальною потужністю 63 кВА.

Орієнтовний розрахунок витрати електроенергії (W) і необхідної потуж­ності (Р) для електропрогріву бетону виконують відповідно за формулами


де Wnит - питома витрата електроенергії, кВт-год/м ; ρ - питома потужність на 1 м3 бетону, кВт/м3;

Пито́ма поту́жність - відношення потужності двигуна до його маси або іншого параметру. Потужність поршневого двигуна, віднесена до літражу двигуна, називається літровою потужністю; віднесена до сумарної площі його поршнів - поршневою потужністю і так далі Зростання питомої потужності досягається застосуванням легких сплавів, вдосконаленням конструкцій та форсуванням (збільшенням швидкохідності і ступеня стискування, використанням наддуву тощо).
V — обсяг бетону, м3.

Питома витрата електроенергії WПИТ (кВт·год/м ) при прогріванні бетону різними способами:

електродний спосіб прогріву 80... 120,

індукційний - // - 120...150,

інфрачервоний - // - 100...200.

19.2. Електропрогрів ґрунту

Електропрогрів ґрунтів застосовують в тих районах, в яких є вільна елек­трична потужність (наприклад, поблизу потужних гідростанцій).

Існує кілька способів електропрогріву ґрунтів, з яких найбільш зручним, дешевим і безпечним є електродний спосіб з безпосереднім підключенням установок електропрогріву до існуючих електромереж напругою до 380В.

Електродний спосіб полягає в тому, що через ґрунт пропускається елект­ричний струм напругою 220 або 380В. Електропровідність ґрунту залежить від ступеня його вологості, стану й температури, наявності в ґрунті розчинів солей, кислот, від будови ґрунту та ін. Складність структури ґрунту і теплових фізич­них процесі у ньому, значно впливають на його електричний опір.

Електри́чний о́пір - властивість провідника створювати перешкоди проходженню електричного струму.

Поверхню ділянки ґрунту, що прогрівається, засипають на 15-25 см ша­ром тирси, змоченої водяним розчином солі (повареної, хлористого кальцію) або соляної кислоти, що мають призначення проводити струм і утеплювати ґрунт;

Хлори́д ка́льцію, ка́льцій хлори́стий (лат. Calcii chloridum, Calcium chloratum; англ. Calcium chloride) - кальцієва сіль хлоридної кислоти складу CaCl2. Має вигляд білих кристалів, які є сильно гігроскопічними: активно поглинають воду з повітря, утворюючи ряд кристалогідратів.
Хлоридна кислота, також: соляна кислота, хлороводнева кислота - розчин хлороводню (HCl) у воді. Соляна кислота є типовою кислотою. За своєю хімічною активністю вона належить до найсильніших кислот. Подібно до інших сильних кислот вона активно розчиняє більшість металів з виділенням водню, взаємодіє з оксидами металів тощо.
навіть при напрузі 380В струм практично не проходить через мерзлий ґрунт.

При електропрогріві ґрунту горизонтальними електродами (рис. 19.2,а) тепло передається ґрунту головним чином від шару тирси, що нагрівається, а участь самого ґрунту в колі струму відносно невелика. Тільки незначний верх­ній шар ґрунту, що прилягає до електродів, включається до електрокола і є опо­ром, в якому виділяється тепло.

Горизонтальні електроди застосовують при відігріванні ґрунту на невели­ку (до 0,5-0,7 м) глибину, а також в тих випадках, коли вертикальні електроди не застосовують внаслідок малої електропровідності ґрунту або неможливості забивання їх у ґрунт, змішаний, наприклад, з щебенем.

Відігрівання вертикальними електродами (рис. 19.2,6) більш ефективне і застосовується при глибині мерзлого ґрунту більше 0,7 м, а також при малому контакті між горизонтальними електродами і ґрунтом. У жорсткі ґрунти (гли­нисті і піщані з вологістю більше 15-20%) електроди забивають на глибину 20-25 см, а потім вони осаджуються в міру відтавання ґрунту. При відтаванні на глибину 1,5 м рекомендується мати два комплекти електродів - коротких і дов­гих. У міру відтавання ґрунту короткі електроди замінюють довгими. Відігрі­вання ґрунту на глибину 2 м і більше слід виконувати ступенями з періодичним видаленням відталих шарів (при виключеному струмі).




а 6

Рис. 19.2 - Електропрогрів ґрунту:



а - горизонтальними електродами: 1 - електроди; 2 - тирса, змочена розчином солі;

3- підведення електроенергії; 4 - верхнє утеплення (толь, мати та ін.); 5 - ґрунт; б - вертикальними електродами: 1 - підведення електроенергії;

2 - тирса з утеплювачем; 3 - ґрунт; 4 - електроди

При вертикальних електродах ґрунт засипають тирсою, яка спочатку служить збудником для прогріву верхнього шару ґрунту. В міру відтавання ша­ри ґрунту включаються до кола, після чого тирса тільки зменшуює тепловтрати ґрунту, що відтає. Замість тирси збудником можуть служити канавки, пробиті зубилом між всіма електродами на глибину 6 см і залиті розчином солі. При по­критті поверхні ґрунту, що відігрівається, шаром сухої тирси, як показує прак­тика, влаштування канавок дає дуже гарні результати.

З метою економії електроенергії і максимального використання потужно­сті середня позитивна температура ґрунту, що прогрівається, не повинна пере­вищувати 2-5°С, в окремих точках - 15-20°С; прогрів необхідно вести ділянка­ми з перервами в живленні їх струмом. Необхідна потужність і витрати енергії при температурі ґрунту 15°С в середньому на кожний кубічний метр становлять 3,5 кВт при витраті електроенергії 30 кВт-год.

Кубі́чний метр або кубометр, іноді куб - одиниця вимірювання об'єму. Позначається м3.
В останні роки розроблене і впроваджене у виробництво в північних районах відігрівання ґрунту електро­енергією напругою до 10 кВ.

У порівнянні з напругою 380 В застосування для електропрогріву мерзло­го ґрунту електродів з напругою 10 кВ дозволяє прискорити проведення робіт і скорочує їхню вартість. Потрібна кількість електродів зменшується, а відстань між ними збільшується. Скорочується обсяг підготовчих робіт із занурення електродів у ґрунт. Основна кількість тепла виділяється біля електродів, інша частина ґрунту прогрівається до негативної температури, близької до 0°С за ра­хунок теплової енергії, акумульованої біля електродів. Ґрунт прогрівається зни­зу вгору, за рахунок чого зменшуються втрати тепла до атмосфери. Прогрів ме­рзлого ґрунту до температури -1,5...-0,5°С створює сприятливі умови для його розробки землерийними механізмами, оскільки при повному відтаванні ґрунт примерзає до ковша екскаватора або відвалу бульдозера. Крім того, зволожений ґрунт, вилучений у відвал, змерзається, що викликає додаткові витрати при йо­го навантаженні в транспортні засоби або при зворотному засипанні.

Тра́нспортний за́сіб - пристрій, призначений для перевезення людей і вантажу.

19.3. Техніка безпеки при електропрогріві

Техніка безпеки при електропрогріві мерзлого ґрунту при напрузі до 10 кВ полягає в повному виключенні потрапляння людей і тварин у зону небез­печних крокових напруг.

Охорóна прáці (рос. охрана труда; англ. labour protection; нім. Arbeitsschutz m) - це: система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, спрямованих на збереження життя, здоров'я і працездатності людини в процесі трудової діяльності; діюча на підставі відповідних законодавчих та інших нормативних актів система соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, що забезпечують збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці. дозвіл на початок робіт підвищеної небезпеки, який необхідний організації чи підприємству, хто працює в будівництві.
Багаторазовими вимірами встановлені величини кро­кових напруг у ґрунтах при робочій напрузі на електродах 10 кВ; безпечна кро­кова напруга 40 В спостерігалася, як правило, на відстані 9...10 м від електро­дів, які беруть участь у прогріві ґрунту. Напруги вимірялися між вертикальни­ми контрольними електродами, зануреними в ґрунт на 1,5 м і на 5-7 м.

Огородження небезпечної зони електропрогріву передбачає розташуван­ня на відстані 15 м від крайніх робочих електродів багатоярусного м'якого мо­тузкового бар'єра, укріпленого на інвентарних дерев'яних опорах. Кінці мотузок кріпляться до важелів кінцевих вимикачів, встановлюваних на опорах. Кінцеві вимикачі спрацьовують при натягу кожної з горизонтальних мотузкових пере­шкод, що викликає відключення напруги, яка подається до установки електро­прогріву ґрунту.

Контрольні запитання з теми 19



  1. Якими методами здійснюється електротеромообробка бетону?

  2. Які електроди застосовують при прогріві бетону?

  3. Які трансформатори застосовують для електропрогріву бетону?

  4. Як здійснюється прогрів бетону електричними печами опору?

  5. У чому особливості технології електропропарювання бетону?

  6. У чому особливості електропрогріву інфрачервоними променями?

  7. Як здійснюється електропрогрів ґрунту горизонтальними електродами?

  8. Як здійснюється електропрогрів ґрунту вертикальними електродами?

  9. Які основні правила техніки безпеки при електропрогріві?
    Правила техніки безпеки (англ. safety rules, preventive regulations, safety regulations, нім. Sicherheitsregeln f pl, Sicherheitsvorschriften f pl) - правові норми, що передбачають заходи із забезпечення безпечних і нешкідливих умов праці.





Каталог: downloads
downloads -> Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів, що навчаються за спеціальністю «Видавнича справа та редагування»
downloads -> Словник – довідник Лебедин, 2010р
downloads -> «Пропедевтика програмування за допомогою навчального діяльнісного середовища Скретч»
downloads -> Поняття комп’ютерної публікації
downloads -> Програма основ роботи в операційній системі Windows та прикладних програмах ms office Основний рівень пояснювальна записка
downloads -> Методичні рекомендації щодо організації та змісту навчально-виховного процесу з інформатики у 2014/2015 навчальному році
downloads -> Безпека дітей в Інтернеті
downloads -> Урок №2,3 5 клас (курс «Інформатика») Тема : ос windows. Вікна, їх елементи. Мета


Скачати 141.2 Kb.

  • 19.1. Електропрогрів бетону
  • Електродний периферійний
  • Індукційний
  • Інфрачервоний прогрів високотемпературними нагрівачами
  • Непрямий прогрів низькотемпературними нагрівачами
  • Інфрачервоний прогрів у камерах з випромінювальними поверхнями.
  • Електропрогрів бетонної суміші поза формою
  • Прогрів бетону електричними печами опору.
  • Електропрогрів за допомогою термоактивного
  • Прогрів за допомогою
  • Електропропарювання.
  • Електропрогрів інфрачервоними променями.
  • 19.2. Електропрогрів ґрунту
  • 19.3. Техніка безпеки
  • Контрольні запитання з теми 19