Индукционный прогрев жб изделий
Способ термообработки бетона в электромагнитном поле ( индукционный прогрев ) основан на использовании магнитной составляющей переменного электромагнитного поля. При этом энергия магнитного поля преобразуется в тепловую в арматуре или стальной опалубке и передается бетону. Интенсивность термообработки при индукционном прогреве не зависит от электрофизических свойств бетона, а определяется электрическими и магнитными свойствами источников тепла, т. е. арматуры и металлической опалубки, и напряженностью магнитного поля. Индукционный прогрев применяют для термообработки линейно протяженных железобетонных конструкций (например, колонн, балок, труб, каналов, колонны, ригелей, прогонов, элементов рамных конструкций, отдельных опор), а также для замоноличивания стыков каркасных конструкций.
Различают две принципиальные схемы индукционного прогрева: по схеме индуктивной катушки с железом и по схеме трансформа тора с сердечником. Более широко применяют первую схему. Пр этом прогреваемая конструкция находится в полости индукционной обмотки, выполненной в виде цилиндрического или прямоугольного соленоида. Тепло выделяется стальной опалубкой или арматурой, направление которой совпадает с осью соленоида.
При индукционном нагреве по наружной поверхности опалубки элемента 1, например колонны, укладывается последовательными витками изолированный провод — индуктор (рис. 1). При пропускании через индуктор переменного тока вокруг него создается переменное электромагнитное поле, индуцирующее в стальной арматуре и опалубке (из стали) токи, нагревающие сталь, а от нее за счет теплопроводности и бетон.
Рис.
1. Схема индукционного нагрева:
1 — нагреваемая конструкция, 2 — арматура, 3 — индуктор; Д — расстояние между витками индуктора, h — высота (длина) индуктора, R— радиус индуктора
Шаг и количество витков провода определяют расчетом, в соответствии с которым изготовляют шаблоны с пазами для укладки витков индуктора.
Предварительный прогрев арматуры 2 не требуется.
По условиям безопасности индукционный прогрев смеси ведут на пониженном напряжении от 36 до 12 В. При обеспечении надежной изоляции напряжение можно повысить до 220—380 В. Перед началом бетонирования по наружным граням конструкции устанавливают деревянные шаблоны для размещения витков индуктора. Для компенсации теплопотерь в местах соприкасания укладываемого бетона с наружным воздухом или ранее уложенным бетоном шаг между витками уменьшают.
В пазы шаблона укладывают изолированный провод соответствующего сечения, который образует своеобразный индуктор. Для отогрева ранее уложенного бетона, арматуры и металлической опалубки включают индукционный прогрев их до бетонирования.
Для увеличения прочности бетона рекомендуется выдерживать его в течение первых 2—3 ч после укладк
и при минимальной положительной температуре (5—8°С). Для этого периодически включают индуктор на 5—10 мин в каждый час предварительного выдерживания.
Скорость подъема температуры бетона в зависимости от модуля поверхности, степени армирования и материала опалубки колеблется от 5 до 15°.
По достижении бетоном расчетной температуры напряжение либо отключают и бетон выдерживают методом термоса, либо переходят на изотермическое выдерживание. Для этого индуктор переключают на более низкое напряжение или переходят на импульсный режим работы, т. е. периодически включают и выключают напряжение.
Индукционный прогрев имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами электротермообработки бетона. Он обеспечивает равномерность прогрева по сечению и длине конструкции, позволяет вести без дополнительных источников тепла предварительный , отогрев арматуры, металлической опалубки и ранее уложенного бетона; достаточно просто вести прогрев насыщеньых арматурой каркасных конструкций; исключить расход металла на электроды. Примерный расход электроэнергии при индукционном прогреве 120—150 кВт-ч/м3 бетона. Целесообразно применять этот метод для термообработки бетона сильно насыщенных арматурой каркасных конструкций.