7.2. Электродный прогрев бетона

Так как при электродном прогреве выделение теплоты происходит непосредственно в бетоне при пропускании через него электрического тока, КПД использования электрической энергии при прочих равных условиях значительно выше; температурное поле распределяется в бетоне более равномерно.

Одним из основных исходных параметров при расчете электродного прогрева бетона является его удельное электрическое сопротивление (), величина которого зависит от состава и количества жидкой фазы (вода с растворенными в ней минералами цементного клинкера) в единице объема. Изменение количества жидкой фазы в бетоне в связи с различным расходом цемента или воды на 1 м³ бетона вызывает соответственно изменение , что обусловлено изменением концентрации электролитов в жидкой фазе. Так, с повышением влагосодержания от 135 до 225 л на 1 м³ бетона  снижается в 2,4... 2,6 раза.

Основной причиной нестабильности удельного электрического сопротивления бетонной смеси являются колебания в химическом и минералогическом составе цементов различных заводов. Диапазон колебаний удельного сопротивления бетонной смеси в цементах ряда заводов составляет 3...19 Омм, что обусловлено содержанием водорастворимых щелочей в их составе, величина которых в отечественных портландцементах 0,03... 1,1 %.

Шлакощелочные бетоны, в отличие от цементных, имеют пониженные удельные сопротивления в связи с повышенной концентрацией ионов в жидкой фазе. Их величина зависит от состава, содержания, плотности и количества раствора щелочного компонента, его температуры, а также от вида и расхода шлака и составляет 0,2...2,5 Омм.

На удельное сопротивление бетона большое влияние оказывает также степень его уплотнения. Так, изменение коэффициента уплотнения бетонной смеси на 1 % вызывает изменение  на 3 %.

Электроды, применяемые при электропрогреве бетона, подразделяются на:

• пластинчатые;

• полосовые (ленточные);

• стержневые;

• струнные.

Наиболее эффективны пластинчатые электроды, располагаемые на двух противоположных плоскостях конструкции и подключаемые к разным фазам.

Полосовые электроды используются для периферийного прогрева, при котором они расположены на поверхности конструкции; электрический ток между соседними разноименными электродами проходит, главным образом, в периферийном слое бетона.

Удельная мощность, необходимая для прогрева бетона полосовыми электродами с односторонним прогревом, зависит от толщины изделия, расстояния между электродами (10...40 см), напряжения (50...127 В), среднего удельного сопротивления (2...16 Омм) и находится в пределах 0,9...25,0 кВт/м³ при напряжении 50 В и 2...50 кВт/м³ при напряжении 127 В.

При невозможности или нецелесообразности использования наружных пластинчатых или полосовых электродов из-за сложной конфигурации изделий, высокой степени армирования или большой их толщины (более 40 см) применяют стержневые электроды диаметром 6...10 мм.

Для обработки длинномерных изделий (свай, прогонов, балок) применяют одиночные или групповые струнные электроды диаметром 3...6 мм. Возможен прогрев с применением струн в качестве внутренних электродов, а бортов форм – в качестве наружных. Использование арматуры прогреваемых конструкций в качестве электродов нежелательно из-за возможного пересушивания приэлектродных слоев и уменьшения сцепления арматуры с бетоном.

Допускается использование не соединенных друг с другом плавающих арматурных сеток в качестве разноименных электродов. При изготовлении панелей наружных стен из легкого и ячеистых бетонов в качестве одного электрода используют поддон формы, а другого – арматурную сетку, ближайшую к свободной поверхности бетона. Сетка-электрод должна быть плавающей, изготовленной из стали диаметром не менее 5 мм с размерами ячеек не более 10 см.

Панели перегородок, плиты перекрытий и другие плоские изделия прогревают в кассетных установках, где в качестве электродов используют разделительные стенки и наружные щиты. Для производства подобных изделий эффективна кассетно-конвейерная технология с тепловыми отсеками, оснащенными полосовыми нагревателями, которые изготовлены из хромоникелевой ленты 3 Х 20 мм длиной 90...100 м и расположены параллельно кассетным стенкам с шагом 250...300 мм на фарфоровых электроизоляторах типа 2830, образуя по всей площади отсека плоскую зигзагообразную спираль. При подводимом напряжении 380 В и расчетном поле 220 А установленная мощность составляет 60...80 кВт на отсек или 3 кВт на 1 м² греющей поверхности.

Сборные изделия небольших размеров с прямоугольными сечениями прогревают в групповых формах в положении «на ребро». Поперечные разделительные стенки и борта, параллельные плоскостями изделии, изготавливают из стали и используют как пластинчатые электроды.