5. Конструкция греющей опалубки

Конструкция греющей опалубки или термоформы ( из листовой стали, водостойкой фанеры и т.п.) должна предусматривать размещение на ней нагревательного элемента и эффективной теплоизоляции (минеральная вата, шлаковата и т.п.). Снаружи теплоизоляция удерживается достаточно прочным листовым материалом (фанерным, стальным и т.п.) предохраняющим её от увлажнения и механических повреждений. На рис.1 представлены некоторые виды конструктивных решений опалубки.

Конструкция греющей опалубки должна выбираться таким образом, чтобы поверхность нагревательного элемента максимально перекрывала площадь щита, на котором он размещается. Неутепленная площадь щита не должна превышать 5%, а расстояние между нагревательными элементами как в пределах одного щита, так и в смежных щитах не должно превышать 15 см.

Несущий каркас греющей опалубки может быть деревянным или металлическим.

В практике отечественного промышленного строительства в качестве

металлических термоактивных опалубок наибольшее распространение получили опалубки конструкций ЦНИИОМТП «Монолит -72» (рис.1) «Гидропроект» (рис.2).

6 Виды электронагревателей

Эффективность и экономичность элетрообогрева в значительной степени определяется видом применяемых электронагревателей. Электрообогрев изделий и конструкций может выполняться с помощью нагревателей:

• Проволочных;

• Греющих кабелей и проводов (рис.3);

• Стержневых;

• Трубчатых (ТЭНа);

• Козксиальных;

• Трубчато-стержневых и уголково-стержневых;

• Индукционных;

• Сетчатых;

• Пластинчатых.

Рис.1 МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ОПАЛУБКА С ГРЕЮЩИМ КАБЕЛЕМ

Рис.2 ОБЩИЙ ВИД ОПАЛУБОЧНОГО ЩИТА С МОДУЛЬНЫМ НАГРЕВАТЕЛЕМ

Рис.3 ГРЕЮЩИЙ МАТ

Каждый из нагревателей имеет свои достоинства и слабые стороны, поэтому их выбор диктуется техническими, экономическими и производственными соображениями. Выбор вида нагревателя определяется типом и размерами прогреваемой железобетонной конструкции или изделия, конструкцией опалубки, имеющимися электрическими мощностями и т.п.

Проволочные нагревательные элементы выполняются из проволоки с повышенным омическим сопротивлением (типа нихром).

Проволока диаметром 0,8-3 мм. наматывается на каркас из изоляционного материала (например, лист асбошифера) и изолируется, например, тонколистовым асбестом.

Проволоку нагревателя следует размещать на стороне каркаса, примыкающей к опалубке.

В качестве греющих кабелей могут применяться электрические кабели типа КСОП или КВМС. Они состоят из константановой жилы диаметром 0,7-0,8 мм., термостойкой изоляции и металлическому щиту греющей опалубки или термоформы.

Сверху нагреватель покрывают асбестовым листом толщиной 0,5 мм. и слоем минеральной ваты толщиной 40-50 мм.

Греющие провода со стальной, медной или алюминиевой жилой диаметром 1-2,5 мм. крепятся к арматурному каркасу или элементом опалубки. Провода должны находиться в бетоне по возможности на равных расстояниях друг от друга в пределах 10-30 см. Крепление проводов должно производиться таким образом, чтобы они не смещались во время бетонирования.

Греющие провода могут укладываться в виде прямолинейных или спиральных нитей. Спиральную проволоку рекомендуется использовать тогда, когда петли становятся настолько длинным, что применении прямолинейной проводки затруднительно. При спиральной прокладке провода шнуры наматываются с равными промежутками вокруг армированного каркаса.

При толще прогреваемых изделий до 20 см. петли прокладываются в один слой, а свыше 20 см – в два слоя. Во всех случаях греющие провода не должны прикасаться к опалубке.

Стержневые электронагреватели изготавливаются из стержневой арматурной стали класса А-1 по ГОСТ 5781-61, марки Ст 3, группы А (по ГОСТ 380-71), диаметром не менее 8 мм.

Нагревательные элементы выполняются зигзагообразной формы и крепятся с помощью кронштейнов из диэлектрика к опалубке. Расстояние между нагревателем и опалубкой должно составлять 30-50 мм.

ТЭНы состоят из стальной, медной или латунной трубки диаметром от 9 до 18 мм., по оси которой расположена нихромовая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки заполнено периклазом-кристалической окисью магния.

Коаксильный нагреватель состоит из соосно расположенных двух стальных труб или из 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. В установках с коаксиальными нагревателями, питающимися от сети промышленного напряжения, необходимо соблюдать меры безопасности, исключающие возможность касания нагревателей, обслуживающим персоналом.

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

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

Разновидностью трубчато-стержневого нагревателя является уголково-стержневой, представляющий собой арматурный стержень диаметром не менее 6 мм., который установлен внутри стального уголка соосно с последним.

Стержень изолируется от трубы или уголка асбестовым шнуром, навитым на стержень участками в 20-30 мм. с шагом в 300-350 мм. Воздушный зазор между стержнем и трубой (уголком) не должен превышать 1-1,5 мм.

Отсутствие напряжения на трубе и уголке позволяет крепить такие нагреватели непосредственно к опалубке с помощью сварки.

Отдельные коаксильные, трубчато-стержневые и уголково-стержневые элементы соединяются между собой, например, последовательно, образуя зигзагообразный нагреватель.

Индукционный нагреватель состоит из обмотки, выполненной из голого или изолированного провода, образующего замкнутый магнитопровод с металлом стальной опалубки, или с арматурой, если опалубка выполнена из дерева. При применении обмотки из изолированного провода рекомендуется использовать провода марки РКГМ с рабочей температурой до 180°С. Изоляция голого провода от замыкания на металлическую опалубку осуществляется, например, асбестовым шнуром.

Выбор профиля магнитопровода определяется конструкцией опалубки, схемой армирования и числом витков электрической обмотки.

Для обеспечения высокого коэффициента заполнения пара и соответственно, коэффициента мощности, рекомендуется при четном числе витков применять швеллеры, при нечетном – уголки.

Коэффициент мощности (cos φ) индукционных нагревателей изменяется от 0,74 до 0,86.

Сетчатый нагреватель представляет собой полосы тканых сеток определенной ширины (обычно 10, 15 и 20 см.) соединенных между собой, как правило, последовательно с помощью медных шин.

Материалом для изготовления нагревателей могут служить сетки из латуни, низкоуглеродистой стали и др.

Расстояние между полосами (в свету) определяется расчетом, но, как правило, находится в пределах от 5 до 15 см.

Полосы сеток изолируются от щитов опалубки (термоформы) с помощью термостойких электроизоляционных материалов, например, из листового асбеста.

Пластинчатый нагреватель состоит из двух пластин электроизоляционного материала с зигзагообразно уложенной между ними металлической лентой.

Ленты укладываются на расстоянии 5-10 мм. одна от другой.

Ширина ленты нагревателя изменяется в зависимости от токовой нагрузки, применяемого напряжения и конструктивной особенности прогшреваемого изделия и составляет, как правило, 10-30 мм.

Для изготовления нагревательного элемента используют рулонный или листовой материал: медь, латунь, кровельное железо, сталь и т.п. толщиной 0,1-0,5 мм. Крепление пластинчатых электронагревателей к опалубке осуществляется, например, с помощью эпоксидного клея.

Электроизоляционные материала в пластинчатых и сетчатых электронагревателях должны длительное время выдерживать температуру 150-200°С, обладать возможно большой теплопроводностью, необходимой эластичностью и механической прочностью.

Температура на поверхности нагревателей, выполненных из стали марки Ст З, не должна превышать 200-250°С, что следует учитывать при выборе электроизоляции соответствующей термостойкости.

Для компенсации повышенных теплопотерь и слабоутепленных зонах, по краям прогреваемой конструкции или изделия расстояние между нагревателями должно быть уменьшено.

Применение определенного типа нагревателей обусловливается конструктивными и технологическими особенностями прогреваемой конструкции. Так, проволочные нагреватели могут быть рекомендованы для применения в построечных условиях и в отдельных случаях на заводах и полигонах при соответствующем их технико-экономическом обосновании.

Нагреватели стержневые, трубчатые ТЭНы, коаксильные, трубчато-стержневые, уголково-стержневые и индукционные рекомендуются для применения преимущественно на заводах сборного железобетона.

Греющие провода целесообразно применять для прогрева монолитных конструкций и стыков. Греющие кабели, сетчатые и пластинчатые нагреватели могут с одинаковым успехом применяться как в заводских, так и в построечных условиях.

Опыт организации электропрогрева бутона позволяет констатировать, что наиболее перспективным является обогрев в опалубке с вмонтированным электронагревателями, и что делает этот метод удобным, экономичным и наименее трудоемким. Самостоятельно греющие элементы в виде щитов, одеял и т.п. применяются только для прогрева бетона в конструкциях, имеющих большую неопалубленную поверхность, - дороги, полы промышленных зданий, аэродромные покрытия и т.д. В перспективе этот метод, несомненно, получит еще более широкое распространение на зимних стройках.

По размещению для обогрева конструкций нагреватели делят на две группы:

• Нагреватели, заделанные непосредственно в бетон (греющие шнуры) о остающиеся в нем после тепловой обработки. Тепло от них практически полностью расходуется на обогрев конструкций;

• Нагреватели, подающие тепло к бетону снаружи по периферии (греющие одеяла и опалубки), тепло от которых расходуется не только на обогрев конструкции, но и на теплообмен с окружающей средой.

В зависимости от наличия изоляции нагреватели могут быть открытого, защищенного и герметичного исполнения.

В строительстве открытые нагреватели широко применяют в отражательных печах различной конструкции, строго соблюдая при этом требования техники безопасности и противопожарные мероприятния.

На строительных площадках обычно применяют нагреватели защищенного типа – термовкладыши, в которых источником тепла служат токоведущие проволоки в виде вмонтированных в опалубку спиралей или токоведущие жилы из нихрома, константана, жаропрочной стали. Из-за повышенной температуры нагревателей даже при правильном расчете температурного режима их работы срок службы спиралей, как правило, весьма непродолжителен, а механические и вибрационные воздействия при транспортировании и установке часто приводят к повреждению проволоки. Обеспечение равномерности тепловой обработки бетонных поверхностей связано с большой трудоемкостью установки проволочных нагревателей в греющей полости опалубки.

Нагреватели герметичного исполнения (ТЭНы, некоторые виды греющих шнуров) представляют собой линейные источники тепла в специальных обоймах. Из-за относительно большой толщины и частого расположения элементов на обогреваемой площади, а также из-за их дефицитности, использование таких нагревателей в строительстве ограничено. Применение нагревателей в виде ТЭНов и спиралей с высокой температурой нагрева возможно лишь при устройстве дополнительных экранов, создающих значительное термическое сопротивление между опалубкой и нагревателем.