Электропрогрев грунта

Электропрогрев бетона произ­водится при помощи специальных трехфазных трансформаторов с мас­ляным охлаждением с изменением напряжения ступенями.

Наряду с трехфазными могут быть использованы однофазные, в том

числе сварочные, трансформаторы, подключаемые трехфазными группами. Сварочные трансформаторы рассчитаны на повторно­кратковременный режим, и их непрерывная нагрузка при прогре­ве должна составлять 60…70% номинальной.

Электропроводку от понизительных трансформаторов до места электропрогрева выполняют только изолированными проводами с креплением на деревянных опорах, на изоляторах или специаль­ных переносных опорах в виде козел. Во избежание потерь в лини­ях трансформаторы должны располагаться как можно ближе к элек­тродам в месте прогрева бетона. Контакты соединительных прово­дов с электродами и с другими проводами обеспечиваются с по­мощью болтов или съемных зажимов.

Перед включением вторичной сети трансформатор проверяют в режиме холостого хода, при этом проверяют также возможность регулировки вторичного напряжения. Во время работы следует сле­дить с помощью амперметров или измерительных клещей за рав­номерной нагрузкой на фазах.

По мере твердения бетона его сопротивление уменьшается. Для поддержания тока следует увеличить напряжение на выходе транс­форматора.

Измерение температуры бетона при электропрогреве произво­дят термометрами в скважинах, заранее заготовленных, не менее трех в каждом конструктивном элементе. В первые 5…6 ч темпера­туру измеряют через каждый час, в последующие 18 ч — через 2 ч и в остальное время — 2 раза в смену.

Для электропрогрева бетона, кирпичной кладки, оштукатурен­ных поверхностей используются внешние источники тепла.

Электропрогрев изделий с использованием внешних источни­ков тепла, в отличие от электродного прогрева, происходит за счет тепла, которое выделяется вне конструкции и передается бе­тону через промежуточные материалы (опилки, воду, воздух, пар, металлические стенки) или же за счет лучеиспускания. Так как внешний электропрогрев ниже электродного, он применяется толь­ко для изделий сложной конфигурации.

Прогрев бетона электрическими печами сопротивления. В элект­рических печах сопротивления, применяемых для косвенного про­грева бетона, нагревательным элементом служит нихромовая или фехралевая проволока. Простейшая отражательная печь, предназ­наченная для электропрогрева бетонных и железобетонных изде­лий небольшой толщины, представляет собой деревянный желоб параболической формы из шпунтованных досок толщиной 40 мм.

Для прямого электропрогрева используют инвентарные элект­рощиты. Электрощит представляет собой раму из уголков, внутри которой на стальном листе толщиной 1 мм по слою тонкой изоля­ции уложена нагревательная стальная или нихромовая проволока. Сверху проволока изолирована листовым асбестом и слоем мине­ральной ваты толщиной 20…30 мм, защищенным листом кро­вельного железа. При прогреве несколько таких щитов включаются последовательно. Температура бетона регулируется включением в цепь разного числа электрощитов.

Для прогрева железобетонных труб и колец используют цилин­дрические печи с нагревательной спиралью, намотанной на кусок асбоцементной трубы.

Электропрогрев при помощи термоактивного слоя. Прогреваемую конструкцию покрывают слоем опилок, смоченных для повыше­ния электропроводности слабым раствором соли (3…5 %). В опилки закладывают электроды из круглой или полосовой стали, включае­мые в сеть. При включении тока опилки нагреваются и тепло пере­дается конструкции. Для увеличения электропроводности опилок их после засыпки слегка прессуют. Температура опилок поддерживает­ся на уровне 80…90°С. Необходимая мощность в период подъема температуры 7…8 кВт на 1 м3 бетона, а расход электроэнергии на прогрев такого же объема бетона достигает 120… 160 кВт ч.

Прогрев при помощи термоформ с нагревательными элементами. При электропрогреве сборных железобетонных изделий применя­ют панели из токопроводящей резины. Электропроводность такой резины создается за счет большого содержания в ней сажи. Нагре­вательные панели имеют средний токопроводящий слой толщи­ной 2 мм, в который заделаны электроды из латунной сетки или полосы, и два наружных слоя из обычной резины толщиной 0,5 мм.

Важным преимуществом этого способа является герметизация изделия в процессе его прогрева, исключающая испарение влаги из бетона.

Электропропаривание. Паровая среда в пропарочной камере со­здается с помощью электрических нагревательных элементов-спи­ралей или электродов, установленных в нижней части камеры. Мощ­ность нагревательных устройств определяется из расчета 7…8 кВт на 1 м3 прогреваемых изделий. К нагревателям подается сетевое напряжение. Для ускорения нагрева изделия рекомендуется при­менять вместо воды 0,5 %-ный раствор поваренной соли.

Способ электропропаривания железобетонных изделий приме­няется для изделий сложной конфигурации.

Электропрогрев инфракрасными лучами. При инфракрасном про­греве, в отличие от других способов внешнего обогрева бетона, обеспечивается непосредственная передача тепловой энергии от источника излучения к нагреваемому изделию. В качестве источни­ков инфракрасного излучения используются лампы накаливания типа ЗН мощностью 300 и 500 Вт при напряжении 127 и 220 В. Применяются также обычные лампы накаливания мощностью

200..  .500 Вт.

Мощность, необходимая для электропрогрева бетона, являющаяся одним из основных факторов, определяющих выбор электрооборудо­вания и расчет питающей сети, зависит от модуля поверхности про­греваемой конструкции, температуры прогрева, температуры наруж­ного воздуха, начальной температуры бетона, конструкции опалубки, эффективности утепления и особенно от скорости разогрева бетона.

В качестве источников питания для электропрогрева применя­ют, как правило, трансформаторы. При электротермообработке бетона для поддержания заданного режима применяют трансфор­маторы со ступенчатым регулированием напряжения, автотранс­форматоры и индукционные регуляторы. Трансформаторы выби­рают по мощности и напряжению.

Выпускается комплектная трансформаторная подстанция наруж­ной установки КТП-ОБ-63У1, предназначенная для электропрог­рева фунта и бетона. В КТП установлен трансформатор ТМОБ-63 номинальной мощностью 63 кВ А.

Ориентировочный расчет расхода электроэнергии (W) и тре­буемой мощности (Р) для электропрогрева бетона производится соответственно по формулам:

(9.1)

где Wya — удельный расход электроэнергии, кВт-ч/м3; р — удель­ная мощность на 1 м3 бетона, кВт/м3; V — объем бетона, м3.

Удельный расход электроэнергии Wya (кВт ч/м3) при прогрева­нии бетона различными способами:

Электродный способ прогрева……………………………………… 80… 120

Индукционный …………..………………………………………… 120… 150

Инфракрасный ……………..………………………………….100… 200

9.2.  Электропрогрев грунта

Электропрогрев грунтов применяют в тех районах, в которых имеется свободная электрическая мощность (например, вблизи мощных гидростанций).

Существует несколько способов электропрогрева грунтов, из которых наиболее удобным, дешевым и безопасным является элек­тродный способ с непосредственным подключением установок элек­тропрогрева к существующим электросетям напряжением до 380 В.

Электродный способ заключается в том, что через грунт пропус­кается электрический ток напряжением 220 или 380 В. Электропро­водность фунта зависит от степени его влажности, состояния и тем­пературы, наличия в фунте растворов солей, кислот, от строения фунта и т. п. Сложность строения фунта и происходящие в нем физические явления и изменения, связанные с тепловыми процес­сами, значительно влияют на его электрическое сопротивление.

Поверхность прогреваемого участка грунта засыпается на

15..  .25 см слоем опилок, смоченных водным раствором соли (по­варенной, хлористого кальция) или соляной кислоты, имеющи­ми назначение первоначально проводить ток и утеплять грунт; даже при напряжении 380 А ток практически не проходит через мерз­лый грунт.

При электропрогреве грунта горизонтальными электродами (рис. 9.2, а) тепло передается фунту главным образом от нагрева­ющегося слоя опилок, а участие самого грунта в цепи тока отно­сительно небольшое. Только незначительный верхний слой грун­та, прилегающий к электродам, включается в электроцепь и явля­ется сопротивлением, в котором выделяется тепло.

Горизонтальные электроды применяются при отогреве грунта на небольшую (до 0,5…0,7 м) глубину, а также в тех случаях, когда вертикальные электроды неприменимы вследствие малой электропроводности грунта или невозможности забивки их в грунт, смешанный, например, с щебнем.

Отогрев вертикальными электродами (рис. 9.2, б) более эффек­тивен и применяется при глубине мерзлого грунта более 0,7 м, а также при малом контакте между горизонтальными электродами и фунтом. В твердые фунты (глинистые и песчаные с влажностью более 15…20%) элеетроды забиваются на глубину 20…25 см, а затем осаживаются по мере оттаивания фунта. При оттаивании на глубину 1,5 м рекомендуется иметь два комплекта электродов — коротких и длинных. По мере оттаивания фунта короткие элект­роды заменяются длинными. Отофев фунта на глубину 2 м и бо­лее следует производить ступенями с периодическим удалением оттаявших слоев (при выключенном токе).