книги из ГПНТБ / Лащивер Ф.М. Рациональное использование энергоресурсов в строительстве

Выводные стержни от трубки изолируются проходными изоляторами.

Количество ТЭНов, применяемых для одной захватки, составляет 40—45 шт. (Суммарная мощность 40—45 кет). Такая мощность одной захватки может быть обеспечена ли­ бо от сети энергосистемы, либо от собственной передвижной электростанции соответствующей мощности. Подключение ТЭНов производится от специального шинопровода отдель­

ным ответвлением со штеп­ сельными разъемами. Пи­ тающая и распределитель­ ная сети должны быть вы­ полнены шланговым кабе­ лем типа КРПТ. При определении схемы разме­ щения ТЭНсз следует исхо­ дить из того, что радиус действия вертикально уста­ новленного ТЭНа составля­ ет 60—80 см.

при которой между ними остаются зоны, не подвергающие­ ся оттаиванию. Толщина такой зоны составляет от 15 до 50 см, в зависимости от вида грунта и емкости ксвша экс­ каватора.

Оттаиваемый участок во время отогрева должен быть тщательно утеплен невоспламеняющимися утеплителями и огражден в соответствии с требованиями техники безопас­ ности.

Перед установкой ТЭНов в мерзлом грунте с помощью буровых станков (БТС-60) или ямобуров (БКГМ-АН-63) бурят шпуры диаметром 80—100 мм и глубиной 0,7—0,8

160

толщины промерзшего слоя; нагреватели устанавливают так, чтобы они выступали над поверхностью грунта на 5— 10 см и не касались стенок шпура.

Рекомендуется прогрев грунта вертикальными ТЭНами производить циклами, состоящими из 8 час. прогрева и 4 ча­ сов термосного выдерживания при отключенных ТЭІіах. Такой цикл следует повторить дважды. Общая продолжи­ тельность оттаивания—24—36час, при этом, когда темпера­ тура грунта достигнет 50—60°С, нагреватели следует от­ ключить, выдерживая зону в термосном режиме до тех пор, пока температура в ней не достигнет 20—25" С.

Температура удаляемого грунта должна составлять 5-г-

-f-100 С.

7.Рациональное использование энергии при электро­ прогреве железобетонных конструкций

Впоследние годы применение электроэнергии для теп­ ловой обработки железобетона с целью ускорения твердения

изделий и конструкций получает в Узбекистане все большее

Если электропрогрев при изготовлении монолитных кон­ струкций применяется на стройплощадках, как правило, в осенне-зимнее время, то при изготовлении сборных кон­ струкций и деталей на предприятиях он применяется круг­ лый год, вытесняя менее эффективный способ термообработ­ ки паром.

Годовой объем электропрогретого железобетона в Уз­ бекистане исчисляется десятками тысяч кубометров, но в

ближайшее время он будет возрастать, как того требуют экономические интересы предприятий.

Дело в том, что себестоимость электротермообработки железобетонных изделий примерно в 2—4 раза ниже себе­ стоимости термообработки изделий способом пропаривания (табл. 27).

В расчетах приняты изделия со средним модулем по­ верхности: колонны, сваи, ригели и др. при толщине 200— 400 мм; марка бетона 200, подвижность смеси 1—4 см, от­ пускная прочность — 70% от марочной.

Как видно из табл. 27, удельная экономия на 1 м3 желе­

При паропрогреве железобетонных конструкций около 30% времени всего цикла термообработки (3—5 час.) тратит­ ся на разогрев, подъем температуры в изделии до изотерми­ ческой. Сокращение времени подъема температуры осуще­ ствить невозможно, так как оно обусловлено самой сущ­ ностью контактного способа прогрева, т. е. параметрами теплопроводности бетонной смеси. При электропрогреве практически может быть достигнута любая заданная ско­ рость разогрева бетонной смеси, в связи с чем время дости­ жения изотермической температуры возможно сократить при обычных способах электропрогрева на 2—3 часа, а при го­ рячем формовании бетонную смесь можно разогреть за 7—8 мин. и этим самым резко интенсифицировать процесс производства.

Как правило, при электропрогреве не учитывается воз­ можность ускорения оборачиваемости форм или опалубки как дополнительного источника интенсификации производ­ ства и экономии средств на изготовление дорогостоящих форм и резкое увеличение срока службы металлических форм и деревянной опалубки по сравнению с условиями паропрогрева.Из практики известно, что износостойкость деревян­ ных форм при пропаривании примерно в 2,5—3 раза мень­ ше, чем при электропрогреве: 20 циклов против 55—60. Все

162

это создает благоприятные условия для расширения объемов бетонирования с применением электропрогрева.

В значительных объемах применяется электропрогрев при так называемом зимнем бетонировании монолитных и сборных элементов в строительных трестах № 150 в г. Са­ марканде, № 167 в г. Ургенче, «Алмалыксвинецстрое»

Т а б л и ц а 28

Значения удельных расходов электроэнергии в зависимости от модуля поверхности и способа электропрогрева

** В числителе — летом, в знаменателе — з и м о й .

и др. Следует отметить, что наряду с электродными способа­ ми прогрева стали широко применять индукционный (без­ электродный) прогрев сильно насыщенных арматурой сейс­ мостойких конструкций с цельносварными арматурными каркасами (колонны, балки, ригели), который позволил интенсифицировать работы на важных объектах при не­ значительных затратах на термообработку и высоком ка­ честве продукции.

В-заводском производстве железобетона обычно упуска­ ют также из технико-экономических соображений и такие преимущества электропрогрева, как обеспечение лучших санитарно-гигиенических условий производства и создание благоприятных технических условий для автоматизации производственных процессов.

Наконец, на стадии проектирования новых предприятий по производству сборного железобетона важно учесть,

что капитальные затраты на котельные, тепловые сети и теплоиспользующие устройства составляют до 26% сметной сто­ имости предприятий, тогда как для технологии с электро­ прогревом достаточно капитальных затрат в размере 8— 10%, а ежегодные ремонтно-эксплуатационные расходы примерно в 2—2,5 раза меньше, чем при технологии с пропариванием.

Следует учитывать, что эксплуатационные расходы для различных способов электропрогрева железобетона также не одинаковы и приобретают разные значения в зависимости от

зависимости от модуля поверхности, марки цемента и водоцементного отношения и способов электротермообработки при прочих равных условиях за различные периоды време­ ни, при разных удельных расходах электроэнергии.

Так, для тяжелых бетонов при температуре окружаю­ щей среды 0 ± 10° С удельные фактические расходы элект­ роэнергии при различных способах электропрогрева могут быть уточнены по табл. 28.

При электропрогреве железобетона вследствие различ­ ных условий применяют разнообразные способы и темпера­ турные режимы электротермообработки.

На выбор температурного режима электропрогрева вли­ яют такие факторы, как водоцементное отношение при затворении бетонной смеси, активность, марка и удельный рас­ ход цемента, требуемая прочность бетона к концу разогрева или при распалубливании конструкции, температура окру­ жающей среды, качество и материал опалубки, модуль поверхности конструкции, сила ветра и др.

В зависимости от этих факторов электропрогрев может выполняться по одному из следующих температурных ре­ жимов:

а) Электротермос состоит из двух периодов: разогрева и остывания. Хорошо укрытое теплоизоляционным матери­ алом изделие разогревается до максимально допускаемой для данной конструкции температуры, а затем отключает­ ся от сети и в ходе остывания до температуры окружающей среды набирает требуемую прочность. Этот режим, самый экономичный по расходу электроэнергии, но самый длитель­ ный по времени, рекомендуется применять для массивных конструкций с модулем поверхности до 6. Минимальное вре-

164

мя для термообработки изделий до прочности 50% от J?2S составляет около 36—40 час.

б) Изотермический прогрев состоит из двух периодов: разогрева и изотермического прогрева, причем в обоих периодах изделие выдерживается под током. Здесь заданная прочность бетона достигается к моменту окончания изотер­ мического прогрева, а величина прочности, набираемая из­ делием при остывании, не учитывается. Этот режим самый короткий по времени, но самый энергоемкий по удельному расходу электроэнергии, рекомендуется применять для ажурных конструкций с модулем поверхности 15 и выше, когда для достижения 70% прочности располагаемое время незначительно.

концу его остывания. По времени весь цикл термообработки более длительный, чем при изотермическом прогреве, однако значительно короче электротермоса. Экономичность ре­ жима достигается за счет сокращения времени изотермиче­ ского прогрева и учета прочности, набираемой изделием за время остывания.

Этот режим целесообразно применять для изделий с модулем поверхности в пределах 6—15, когда сетевым гра­ фиком выделяется не более 30—36 час. для изготовления де­ талей и конструкций и сдачи их под монтаж с прочностью 70% от R2S.

г) Ступенчатый режим. При этом способе изотерми­ ческий прогрев сначала производится при температуре око­ ло 50° в течение 1—3 час, а затем ее повышают до максималь­ но допускаемой для данного изделия и оно прогревается в течение времени, несколько меньшем, чем при режиме «Изо­ термический прогрев». Затем следует остывание, в течение которого очень важно соблюсти необходимую скорость остывания во избежание температурных деформаций. Такие режимы применяются главным образом при элект­ ропрогреве напряженно-армированных конструкции.

Экономичным по расходу электроэнергии является тот ре­ жим, при котором получение нужной прочности достигает­ ся в наиболее короткие сроки прогрева и выдержки бе­ тона .

С этой целью следует применять максимально допусти­ мые скорости подъема температуры и предельные температу-

165

ры изотермического прогрева; сокращать длительность ак­ тивного прогрева или выдержки изделия под током за счет нарастания прочности бетона при остывании; применять бетонные смеси с минимально возможными расходами воды; использовать в бетонах при возможности быстро-

Важными условиями экономного расхода энергоресур­ сов и ускорения процесса термообработки изделий при элек­ тропрогреве являются хорошее качество исполнения формы или опалубки, плотность, герметичность, наличие термо­ изоляции на металлической опалубке, при внекамерной термообработке изделий, а также закрытие утеплителем открытых поверхностей конструкций.

Особое внимание должно быть обращено на правильный выбор способа электропрогрева, так как от этого зависит не только значение удельного расхода электроэнергии, но и величина общих трудозатрат.

Опыт электропрогрева железобетонных конструкций в условиях Узбекистана позволяет дать некоторые рекомен­ дации по применению этого метода с точки зрения рацио­ нального расходования электроэнергии.

Предварительный электроразогрев бетонной смеси. При предварительном разогреве бетонной смеси и последующем формовании имеет место значительный расход тепла на на­ грев холодной формы, арматуры и закладных частей. Кроме того, тепло тратится на испарение влаги, радиацион­ ное излучение в окружающую среду в процессе укладки смеси и, как следствие, происходит понижение температуры бетонной смеси на 20—35° С. Особенно это заметно в из­ делиях с открытой поверхностью и большим модулем. Именно по этой причине метод предварительного электро­ разогрева бетонной смеси (метод горячего формования) не­ целесообразно использовать при изготовлении изделий с модулем поверхности более 12, если нет возможности на время изотермической выдержки поместить изделие в ка­ меру, защищенную от теплопотерь. Учитывая относитель­ но низкий удельный расход электроэнергии при горячем формовании, можно считать целесообразным укладывать горячую бетонную смесь не в холодную, а в предваритель­ но разогретую до 80—85° С металлическую форму. Таким образом, после 3—5-часового прогрева в формах и 8—12-ча-

166

созого выдерживания изделия в камерах бетон приобретает прочность 70% от R2S, когда изделия могут быть отправлены в монтаж.

Такая технология обеспечивает 2,5—3-кратную обора­ чиваемость формы в сутки и получение изделий хорошего качества. Поэтому этот способ прогрева можно считать наиболее оптимальным, так как с учетом дополнительного расхода электроэнергии (12—15 квт-чім3) общий удельный расход не превышает 42—50 квт-ч на 1 мя бетона.

Роль термоизоляции. Общеизвестно, что удельный рас­ ход электроэнергии, при прочих одинаковых параметрах и равных условиях прогрева, определяется главным обра­ зом коэффициентом теплопередачи (К) от бетона через фор­ му в окружающую среду.

Этот коэффициент в зависимости от материала и термо­ изоляции форм колеблется в широких пределах — от 0,95 до 20 ккал/м2 град, час, причем наибольшие значения от­ носятся к металлической форме (опалубке) без термоизо­ ляции, а наименьшие — к металлической опалубке с утеп­ лением минеральной ватой слоем толщиной 50 мм.

Из этого следует, что в интересах экономии электро­ энергии при электропрогреве изделий в металлической опа­ лубке она должна быть утеплена теплоизоляцией, а откры­ тые поверхности—тщательно укрыты и теплоизолированы; чем меньше потери в окружающую среду, тем экономичнее процесс прогрева.

Соблюдение температурного режима. Поскольку наби­ раемая изделием прочность полностью зависит от времени и температуры вызревания бетона, то в интересах экономич­ ного ведения процесса должен быть установлен жесткий кон­ троль по времени и температуре за режимом термообработ­ ки с помощью технологических карт и самозаписывающих приборов. Это дает возможность своевременно отключать изделие от сети в случаях подъема температуры бетона вы­ ше изотермической и соответственно подключать изделие к трансформатору при понижении температуры. В автома­ тизированных установках эти функции выполняются без вмешательства людей, соответствующими приборами и устройствами.

Обязательными условиями экономии энергии при элект­ ропрогреве являются также:

а) выбор наивыгоднейшего для данных условий способа электропрогрева железобетонных конструкций;

167

б) правильный выбор напряжения и расстояния между электродами, обусловливающие минимально рассеивае­ мую в бетоне электрическую мощность;

в) равномерная загрузка трансформаторов по фазам и применение трехфазного прогрева вместо однофазного.

Если имеются в наличии однофазные трансформаторы, то необходимо их соединить в трехфазные группы; это дает возможность получать дополнительные ступени напряжения и равномерно загрузить сеть;

г) наличие нескольких ступеней напряжения прогрева. Поскольку удельное сопротивление бетонной смеси в началь­ ный период разогрева в 4—5 раз меньше, чем в период изо­ термического прогрева, то во избежание замедления про­ цесса прогрева необходимо располагать возможностью пере­ ключить схему на следующую ступень напряжения и этим самым обеспечить выделение в бетоне потребной тепловой мощности. В этих целях при расчете режима электропро­ грева подъем температуры в начальный период следует предусматривать на меньших напряжениях с последующим переходом на более высокие уровни напряжения (2 или 3 ступени). Из эі их соображений для электропрогрева бетона и железобетона следует пользоваться специальными трех­ фазными трансформаторами, располагающими несколькими ступенями напряжения.

При использовании однофазных трансформаторов, на­ пример, сварочных, необходимо их соединить в трехфазные группы из трех или шести трансформаторов. Это даст воз­ можность получать дополнительные ступени напряжения и равномерно загрузить сеть.

Для уменьшения электрических потерь в проводах, по­ скольку при электропрогреве используются значительные токи, необходимо всемерно сократить протяженность низковольтных линий, максимально приблизить трансфор­ маторные установки к прогреваемым изделиям или конструк­ циям.

Очень важно, чтобы на стадии проектирования про­ изводства работ с электропрогревом в расчетном электро­ балансе было бы принято во внимание тепло, выделяющее­

168

портландцементе и до 55 ккалікг при шлакопортландцементе.

Роль автоматизации. Автоматизация термообработки железобетонных изделий — важное средство экономного расходования электроэнергии, улучшения качества изделий

220 в

Рис. 32. Схема автоматического регулирования процесса электропрогрева (Главлепинградстрой).

и освобождения персонала от громоздкой работы по регулированию процесса.

Основным регулирующим и контролирующим элементом является термосигнализатор ТС-100, термобаллон которого (датчик) закладывается для измерения температуры в специально предусмотренную нишу в металлической опа­ лубке. Термоспгнализатор ТС-100 является простейшим при­ бором, поддерживающим температуру в бетоне в заданных интервалах.

На рис. 32 приведена схема автоматизации контроля и поддержания температуры при электропрогреве железо­ бетона, разработанная инженером А. Б. Тополянским и

169