пособие ТИМ. Учебнометодическое пособие по технологии монолитного и приобъектного бетонирования для курсового проектирования, лабораторных и практических занятий студентов

• Название: Учебнометодическое пособие по технологии монолитного и приобъектного бетонирования для курсового проектирования, лабораторных и практических занятий студентов
• Анкор: пособие ТИМ
• Дата: 20.02.2020
• Размер: 2.23 Mb.
• Имя файла: posobie_2016.doc
• Тип: Учебно-методическое пособие; #109297
• страница: 65 из 175

2.5. Расчет параметров режима обогрева бетона

греющими проводами
2.5.1. Общие положения
Сущность обогрева бетона токоизолированными греющими (нагревательными) проводами заключается в том, что при прохождении по ним электрического тока провода разогреваются и от них, благодаря теплопроводности, разогревается бетон.

С целью повышения теплоотдачи греющие провода располагают внутри бетона, в основном в его периферийных слоях (особенно при прогреве массивных конструкций) в виде плоского или объемного змеевика с расстоянием между ветвями провода (шагом) в 50…150 мм. При прогреве стыков сборных конструкций шаг составляет примерно 25…70 мм, а при устройстве подготовок под основания и бетонных оснований - 150…200 мм; рекомендуемое расстояние до палубы опалубки 30…50 мм.

В качестве греющих или нагревательных используют в основном провода с жилой из стальной оцинкованной проволоки диаметром 1,1…3 мм, покрытой слоем изоляции.

Термоустойчивость последней ограничивает допускаемую температуру разогрева провода и, соответственно, температуру обогрева бетона (таблица 2.16).
Таблица 2.16

Технические характеристики греющих (нагревательных) проводов

Марка	Технические условия или ГОСТ на изготовление	Количество и номинальный диаметр жилы, мм	Материал жилы	Материал изоляции	Номинальный диаметр провода, мм	Максимальная рабочая температура на воздухе при 20ºС	Электрическое сопротивление жилы при 20ºС, Ом/м
1	2	3	4	5	6	7	8
ПОСХВ	ТУ 16-505. 524-73	1х1,1	Сталь	Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ)	2,9	80	0,145

Продолжение табл. 2.16
	2	3	4	5	6	7	8
ПОСХП ПОСХВТ		1х1,1 1х1,4	Сталь Сталь	Полиэтилен Модифицированный полиэтилен	3,4 2,3	60 105	0,145 0,100
ПНВСВ	ТУ 16-705. 526-83	1х1,2	Сталь	ПВХ, лавсановая или фторопластовая лента, металлическая оплетка, трубка ПВХ	5,8	80	0,140
ПНСВ	ТУ 16.К71- 013-88	1х1,2	Сталь	Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ) или пропилен	2,8	80	0,140

Обогрев бетона осуществляют в диапазоне напряжения тока U 24…121 В. При заземлении арматуры железобетонных конструкций допускается использовать ток под напряжением 220 В, а при обогреве бетонных – 220 В и 380 В.

В железобетонных конструкциях провод крепят к арматуре, обычно с наружной стороны каркасов, но всегда в зонах с наименьшим риском возможного нарушения токоизоляции провода при укладке и уплотнении бетона. Если существует опасность перегрева провода и возможного оплавления изоляции (при превышении расчетной температуры нагрева провода), ее дополнительно усиливают токоизолирующими прокладками (кембриком, трубками и пр.) в местах крепления к арматуре и касания металлических частей опалубки.

Обогрев бетона греющими проводами используют при возведении (устройстве) разнообразных бетонных и железобетонных строительных конструкций. Способ наиболее эффективен при высокой степени (коэффициенте) армирования, сложной конфигурации и высоком модуле ( 20) поверхности конструкций и обогреве бетона стыков сборных элементов.
2.5.2. Расчет режима обогрева бетона, длины и шага размещения

проводов
2.5.2.1. Определяют распалубочную прочность бетона, которая должна быть не ниже критической прочности бетона по действующим нормативам и не ниже ее значения, требуемого по проектно-технической документации производства работ.

Дальнейший расчет режима обогрева бетона осуществляют с учетом следующих изменений.
Для обогрева бетона греющими проводами марки ПОСХП (материал изоляции – полиэтилен) допускаемая температура соответствует 60ºС, рекомендуемая – до 50ºС, для других марок проводов по табл. 5.1 – до 80ºС.

Учитывая, что обогрев бетона греющими проводами инициирует миграцию влаги в объеме бетона и ее испарение, рекомендуемые значения температуры соответствуют:

- до 40ºС для конструкций со значительными площадями неопалубленных поверхностей (полы, перекрытия и т.п.), при наличии повышенных требований к бетону по эксплуатационным характеристикам (морозостойкости, водонепроницаемости, водопоглощению, истираемости и др.), а также при обогреве периферийных слоев бетона массивных конструкций.

- до 50ºС для разнообразных балок, ригелей, прогонов и т.п.;

• 
  до 60ºС для колонн, стоек, опор и т.п.;
  
• 
  до 70ºС для стеновых конструкций и т.п.
  

2.5.2.2. Определяют удельную электрическую мощность нагревателей Р_уд, Вт, которая обеспечит требуемую (максимальную) мощность на подъеме температуры бетона Р_уд, Вт, по зависимости
Вт/м² (2.60)
где Р_под – мощность, требуемая на подъеме температуры, Вт (по формуле (4.16));

F – площадь обогрева, м² , которую определяют как суммарную площадь наружных поверхностей конструкции, в плоскости которых располагают греющие провода; при однорядном расположении витков провода (плоские тонкостенные конструкции) – это площадь сечения конструкции, в плоскости которой они расположены.
2.5.2.3. Определяют расчетное расстояние в, м между витками провода (шаг витков) по зависимости
в = 1 м, (2.61)
где Р – оптимальная линейная (погонная) электрическая нагрузка на провод (Вт/м); в расчетах ее назначают не более 35 Вт/м для железобетонных конструкций и не более 40 Вт/м для неармируемых конструкций, с учетом данных таблицы 2.17 и допускаемой температуры нагрева провода по п. 2.5.2.1.

Таблица 2.17

Максимальная установившаяся температура, ºС	Погонная нагрузка на провод, Вт/м
50	10
65	15
75	20
85	25
92	30
98	35
103	40
112	50
123	60

В расчетах рекомендуется принимать погонную нагрузку на провод в 10…15 Вт/м при температуре прогрева бетона до 40ºС; 20…25 Вт/м для t_п 50…60ºС; 30…35 Вт/м для t_п 70ºС.

2.5.2.3. Определяют рекомендуемую длину отдельного нагревателя l, м, по формуле
м; (2.62)
где U – рабочее напряжение тока при обогреве, назначаемое в пределах 24…121 В (рекомендуемое в расчетах – 60…85 В);

Р – оптимальная погонная нагрузка, Вт/м;

R_t – сопротивление жилы (Ом/м), нагретой (за счет прохождения тока) до установившейся (рабочей) температуры t, ºС, которое может быть определено по формуле
R_t = R₀ (1+α ∙ t), Ом/м, (2.63)
где R₀ – сопротивление жилы при нормальной температуре (t = 20ºС), Ом/м;

α – температурный режим сопротивления, равный для стальной жилы 0,0046ºС^-1.

Значения сопротивления нагретой жилы, в зависимости от принятого в расчете (или имеющегося в наличии) диаметра провода (сечения) и величины погонной электрической нагрузки приведены в таблице 2.18.


Таблица 2.18

Диаметр токонесущей стальной жилы, мм	Сечение жилы, мм2	Электрическое сопротивление токонесущей жилы Rt, V, Ом/м, при погонной нагрузке на провод, Вт/м								R0 при t = 20ºС, Ом/м
		10	15	20	25	30	35	40	50
0,6	0,283	0,682	0,734	0,776	0,827	0,870	0,940	0,977	1,017	0,550
1,1		0,180	0,192	0,206	0,218	0,229	0,248	0,257	0,268	0,145
1,2		0,170	0,181	0,194	0,210	0,222	0,235	0,240	0,259	0,140
1,4		0,124	0,134	0,141	0,146	0,158	0,166	0,177	0,185	0,100
1,8		0,088	0,094	0,099	0,108	0,111	0,120	0,124	0,130	0,070
2,0		0,059	0,064	0,068	0,072	0,076	0,082	0,085	0,089	0,048
3,0		0,032	0,034	0,035	0,036	0,037	0,0375	0,038	0,039	0,021
4,0		0,015	0,016	0,017	0,018	0,019	0,020	0,021	0,022	0,012

2.5.2.4. Определяют общую длину греющего провода при шаге витков «в» с учетом геометрических размеров конструкции в плоскостях расположения проводов, схемы их расположения и подключения к питающей сети.

При этом учитывают, что рекомендуемое расстояние от провода до поверхности бетона (заглубление) составляет 30…50 мм; необходимая длина выводов для подключения отдельных нагревателей к сети не менее 150 мм.

По значению общей длины греющего провода и длине отдельного нагревателя, определяют количество нагревателей, подключаемых к питающей сети.

При необходимости по зависимостям (2.61) и (2.62) и известным l, в и U подбирают провод с соответствующим диаметром жилы.
2.5.2.5. Определяют требуемую мощность для поддержания температуры при изотермическом прогреве бетона по формуле (2.56), а затем по формуле (2.57) рассчитывают затраты электрической энергии на прогрев бетона захватки объемом V_б (м³) по установленному режиму (времени) подъема температуры и изотермической выдержки.