7.3. Контактный электрообогрев

Контактный электрообогрев применяют для тепловой обработки бетона при возведении монолитных сооружений и изготовлении сборных железобетонных конструкций на заводах и полигонах.

При такой обработке осуществляется непосредственная теплопередача от греющих поверхностей к прогреваемому бетону. Распределение теплоты в бетоне конструкции происходит преимущественно путем теплопроводности. Конструкцию греющей опалубки (термоформы) выбирают таким образом, чтобы поверхность нагревательного элемента максимально перекрывала поверхность изделия. Неутепленная поверхность не должна превышать 5 %, а расстояние между нагревательными элементами как в пределах одного щита, так и в смежных – 15 см.

Электрообогрев изделий и конструкций может выполняться с помощью различных нагревателей: проволочных, греющих кабелей и проводов, стержневых, трубчато-стержневых и уголково-стержневых, трубчатых (ТЭНы), коаксильных, индукционных, сетчатых, пластинчатых, пленочных.

Проволочные нагревательные элементы выполняются из проволоки с повышенным омическим сопротивлением (например, нихромовой). Проволока диаметром 0,8... 3 мм наматывается на каркас из изоляционного материала (лист асбошифера) и изолируется (например, тонколистовым асбестом); такие элементы размещают по стороне каркаса, примыкающей к опалубке.

В качестве греющих кабелей применяются электрические кабели типа КСОП или КВМС, состоящие из константановой жилы диаметром 0,7...0,8 мм, термостойкой изоляции и металлического защитного чулка. Кабель крепится непосредственно к металлическому щиту греющей опалубки или термоформы; сверху нагреватель покрывают асбестовым листом толщиной 0,5 мм и слоем минеральной ваты 40...50 мм.

Греющие провода со стальной, медной или алюминиевой жилой диаметром 1,0...2,5 мм крепят к каркасу или элементам опалубки. Провода должны находиться на равных расстояниях друг от друга в пределах 10... 30 см. Крепление проводов производится таким образом, чтобы они не смещались во время бетонирования.

Греющие провода укладывают в виде прямолинейных или спиральных нитей. Спиральную проволоку используют тогда, когда петли становятся настолько длинными, что применение прямолинейной проволоки затруднительно. При спиральной прокладке провода шнуры с равными промежутками наматываются вокруг армированного каркаса.

При толщине прогреваемых изделий до 20 см петли прокладывают в один слой, а свыше 20 см – в два слоя. Греющие провода не должны соприкасаться с опалубкой.

Стержневые нагреватели изготавливают из стержневой арматурной стали класса А1 марки СтЗ группы А диаметром не менее 8мм. Нагревательные элементы имеют зигзагообразную форму и крепятся кронштейнами, изготовленными из диэлектрика, к опалубке; расстояние между нагревателем и опалубкой должно составлять 30...50 мм.

Трубчато-стержневой нагреватель представляет собой арматурный стержень диаметром не менее 8 мм, на который надета труба из ферромагнитного материала.

Разновидностью такого нагревателя является уголково-стержневой, представляющий собой арматурный стержень диаметром не менее 6 мм и установленный внутри стального уголка соосно с последним. Стержень изолируется от трубы (уголка) асбестовым шнуром, навитым на стержень участками в 20...30 мм с шагом 300... 350 мм. Воздушный зазор между стержнем и трубой (уголком) не должен превышать 1...1,5 мм. Отсутствие напряжения на трубе (или в уголке) позволяет крепить такие нагреватели непосредственно к опалубке с помощью сварки.

Коаксиальный нагреватель состоит из двух соосно расположенных стальных труб или наружной трубы и внутреннего стержня, сваренных у одного из торцов так, что ток в них идет в разных направлениях. Фиксирование внутренних проводников в расчетном положении осуществляется центрирующими шайбами из диэлектрика.

Крепление коаксильных нагревателей к металлу опалубки осуществляется с помощью изолированных кронштейнов на расстоянии 20...30 мм от обогреваемой поверхности.

Сетчатый нагреватель представляет собой полосы тканых сеток определенной ширины (10, 15, 20 см), последовательно соединенных медными шинами. Материалом для изготовления нагревателей могут служить сетки из латуни, низкоуглеродистой стали и другие. Расстояние между полосами (в свету) определяют расчетом (обычно оно не превышает 5...15 см). Полосы сеток изолируют от щитов опалубки (термоформы) с помощью термостойких электроизоляционных материалов, например из листового асбеста.

Пластинчатый нагреватель состоит из двух пластин электроизоляционного материала с зигзагообразно уложеной между ними металлической лентой. Ленты укладывают на расстоянии 5...10 мм одна от другой. Ширина ленты нагревателя зависит от токовой нагрузки, применяемого напряжения и конструктивных особенностей прогреваемого изделия и составляет 10...30 мм.

Для изготовления нагревательного элемента используют различные рулонные или листовые материалы толщиной 0,1...0,5 мм (медь, латунь, кровельное железо, сталь).

Возможен также прогрев путем кондуктивной теплопередачи от нагретой поверхности термоактивной опалубки. По сравнению с электродным прогревом этот метод характеризуется меньшими трудоемкостью и металлоемкостью, затратами энергии и материалов, возможностью активного регулирования теплового режима твердения конструкции на всех стадиях.

В термоактивную можно переоборудовать любую опалубку каркасной конструкции с палубами из различных материалов. Источником теплоэнергии служит поверхность щита, которая включается в электрическую сеть через понижающий трансформатор. Сила тока в стальном листе достигает 5000...10 000 А, напряжение 0,7...3,0 В.

Прилегающие к опалубке слои бетона нагреваются со скоростью 15...25 °С в час, в период изотермического выдерживания температуру поддерживают периодическим включением электрической цепи.

Применение в качестве греющего элемента термоактивной опалубки металлических щитов палубы позволяет существенно упростить конструкцию опалубки, а также сократить расходы электроэнергии.