Расчет количества электродов

Электроды служат для введения электрического тока в массу прогреваемого бетона и изготовляются из арматурной стали диаметром 6…10 мм. В некоторых случаях при изготовлении электродов применяется полосовая сталь, а в виде исключения может быть использована высечка (отходы от штамповки).

Различают следующие типы электродов:

– внутренние, закладываемые в тело бетона;

Рис. 5.7. Схема включения электродных групп

b.h – расстояния между электродами;

t - приэлектродный слой.

– нашивные, прикрепляемые к поверхности опалубки или инвентарным щитам со стороны, примыкающей к бетону;

– плавающие, укладываемые на открытую поверхность бетона.

Следует учитывать, что неправильное размещение электродов в бетоне, неправильная их фазировка, а также несоответствие между принятым размещением и применяемым напряжением могут привести не только к нарушению заданного температурного режима прогрева, но и к перегреву бетона в приэлектродных слоях. Неправильное размещение электродов, особенно при питании от напряжения 220 В, также приводит к выпариванию влаги из бетона и снижению его качества.

Электроды должны обеспечивать равномерное электрическое, а следовательно, и температурное поле в бетоне. Нежелательным является перегрев бетона в приэлектродном слое. Средний температурный перепад в этом слое, имеющем обычно толщину 5…10 см, не должен превышать 1 °С на 1 пог. см врадиальном направлении.

Электроды должны быть размещены относительно рабочей арматуры так, чтобы мощность при прогреве армированного бетона превышала мощность для прогрева бетона без арматуры не более чем на 15–20%. Для этого следует соблюдать допускаемые расстояния между электродами и арматурой. Расположение и количество электродов необходимо подбирать с таким расчетом, чтобы был обеспечен наименьший расход электродной стали.

Таблица 5.20

Расстояния b и h, см, между электродами диаметром 6 мм

(при трехфазном токе)

U, В	,квт/м3
2,5
	39	36	32	28	26	25	23	22	21
	51	48	42	37	34	32	30	28	24
	71	65	57	51	47 П	43	41	38	36
	89	81	71	63	58	54	51	48	46
	192	175	152	146	124	115	108	102	96

Примечание. В числителе приводятся значения для в, в знаменателе –

для h.

Из применяемых способов размещения электродов вышеуказанным требованиям в достаточной мере удовлетворяет метод групповых электродов, при котором в каждую фазу питающей сети включается не один, а несколько электродов – группа (рис. 5.7). В табл. 5.20 приводятся расстояния между электродами при этом способе включения.

Величина потребляемой мощности увеличивается по мере уменьшения расстояния между электродами и арматурой. Это видно из следующих данных: U, B 52 65 87 105 220

B,см 5 7 10 15 50

При использовании напряжений (в пределах 106-220В),допускается пользоваться методом интерполяции по номограммам, приведенным на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Номограммы для расчета расстояний между групповыми электродами (трехфазный ток D=0,6 см; j=2,6 А/дм²; ∆0=5ºС).

Соблюдение расстояний между электродами и арматурой обеспечит превышение мощности не более, чем на 20%, по сравнению с мощностью, потребной для прогрева неармированного бетона.

В случае невозможности сохранить указанные расстояния электроды могут быть установлены только при условии изоляции их в местах, примыкающих или приближающихся к арматуре. Изоляция производится эбонитовыми трубками, надеваемыми на электрод, или оберткой его двумя слоями толя (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Схема изоляции электрода от арматуры

1– электрод; 2 –арматура; 3–изоляция из толя или эбонита; n – допускаемое расстояние от электрода до арматуры

Поскольку расстояние 50 см практически неосуществимо в обычных железобетонных конструкциях, соответствующее этому расстоянию напряжение 220 В следует, как правило, применять только при прогреве неармированного бетона.

Толщина прогреваемого периферийного слоя зависит от расстояния между электродами и равна половине этого расстояния. В этом слое рассеивается около 90% всей потребляемой мощности (рис. 5.10). Поэтому при электропрогреве неармированного бетона для разогрева периферийного слоя на большую глубину следует использовать более высокие напряжения —

106 …220 В.

Рис. 5.10. Схема расположения электродов для периферийного прогрева бетонных конструкций

Равномерность температуры прогрева улучшается сувеличением диаметра или, иначе говоря, с увеличением количества электродов (n) в группе.

При напряжении 220Врекомендуется применять группы из пяти электродов диаметром 6 мм через А=5–6 см (рис. 5.11), а при напряжении 50–65 В – из двух электродов диаметром 6 мм через h=3/4 см; при напряжении 87 и 106 в В группы следует включать по три электрода.

Рис. 5.11. Схема расположения электродов для периферийного прогрева бетона при напряжении 220 В

При прогреве конструкций с арматурой, не позволяющей соблюсти расстояния, необходимые при расположении электродов групповым способом, следует применять одиночные электроды– стержневые и струнные диаметром 0,8/1,2 см. В случае отсутствия электродов указанных размеров они могут быть изготовлены из двух стержней диаметром 0,6 см, связанных или скрученных.

Одиночные электроды следует располагать равномерно по длине и сечению прогреваемого элемента, чтобы расстояния между электродами разноименных фаз находились в следующих пределах:

Расстояние между электродами и арматурой, как правило, должно быть равно половине расстояния между электродами разноименных фаз.

Чем электрод ближе расположен к арматуре, тем выше нагрев находящегося между ними участка бетона.

Схемы размещения струнных электродов в колонне показаны на рис. 5.12

Следует иметь в виду, что при этих схемах включения напряжение между струнами и арматурой будет в 1,73 раза меньше подведенного линейного напряжения, так как в этом случае арматура является нулевой точкой системы.

Расход электродной стали на м³ бетона зависит от: величины применяемого напряжения; разновидности электрода и его сечения; мощности, необходимой для осуществления заданного режима прогрева (табл.5.21);модуля поверхности прогреваемой конструкции (табл.5.22).

Таблица 5.21.

Ориентировочный расход кг/м³ , электродной стали диаметром 0,6 см в зависимости от требуемой мощности.

Таблица 5.22.

Ориентировочный расход, кг/м³ электродной стали диаметром 0,6 см в зависимости от модуля поверхности прогреваемых конструкций.

Из данных таблиц видно, что расход электродной стали тем меньше, чем выше применяемое напряжение.

Электроды больших диаметров (0,8; 1; 1,2 см) следует применять только в случае, когда катанка не годится вследствие своей гибкости, а именно: при забивке электродов в бетон на глубину более чем 0,8 м или при прогреве бетона струнными электродами (в балках, колоннах, армированных стенках и пр.) (табл. 5.23).

Таблица 5.23.

Ориентировочный расход кг/м³ электродной стали бетона диаметром 0,6; 0,8; 1 см (при расположении электродов в виде парных струн)

Примечание: Расход электродной стали рассчитан с учетом веса отогнутой части струны, а также расхода монтажной стали на крепление струн.

Рис. 5.12. Схемы размещения струнных электродов в колонне:

1 – парные струнные электроды диаметром 0,6 см; 2 – крюки для временного крепления электродов; 3 – отгибы электродов для присоединения к питающей сети

Количество электродных панелей определяется в зависимости от продолжительности принятого режима прогрева и принимается от 2 до 3 шт. на каждый квадратный метр плиты или суточной укладки бетона.

Размеры панелей назначаются кратными шагу колонн или балок (рис.5.13). При подсчете расхода электродной стали для всего количества панелей рекомендуется учитывать их 20-кратную оборачиваемость. Расход полосовой стали для электродной панели выбирается исходя из следующих данных:

Таблица 5.24.

Расход полосовой стали для электродной панели (при помощи панели 0,95 м²)

Для соблюдения заданного температурного режима при электропрогреве бетона необходимо располагать не менее чем двумя ступенями напряжения. Поэтому для электропрогрева используются трансформаторы, позволяющие получать несколько величин пониженного напряжения. Применяемые для этой цели специальные стационарные или передвижные понизительные установки состоят из одного или нескольких понижающих трансформаторов и распределительного устройства с главными и групповым распределительными щитами.

Рис. 5.13. Электродная панель инвентарного типа для электропрогрева горизонтальных поверхностей

1– рама из брусьев; 2 – стальная полоса; 3–болты 5/8" с гайками и шайбами

или оконцеватели

В условиях строительных площадок наиболее удобными являются передвижные установки (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Установка для электропрогрева бетона УПБ-60

а – общий вид; б – вид сверху

1– салазки; 2 – шкаф силовой; 3 – трансформаторы; 4 – заземляющая шинка

Стационарные установки используются главным образом при прогреве сборных конструкций в условиях полигона или завода, а также при прогреве больших объемов бетона, сосредоточенных на небольших территориях.

Основные технические данные трансформаторов различных типов, используемых при электропрогреве бетона, приведены в таблице 5.24.

Таблица 5.24

Основные технические данные трансформаторов, применяемых для электропрогрева бетона

Примечание. Суточная загрузка трансформатора определена для односменного бетонирования при следующих условиях: режим прогрева - 50˚С, скорость подъема температуры 5˚С/час; температура наружного воздуха – 10˚С и β =1,5

Однофазные трансформаторы для электропрогрева рекомендуется соединять в трехфазные группы, состоящие из трех или шести трансформаторов. Это дает возможность получить дополнительные ступени напряжения, равномерно загрузить питающую трехфазную сеть и уменьшить расход проводов по сравнению с использованием однофазных установок.

Количество электрооборудования, необходимого при прогреве бетона, устанавливается на следующим образом данных:

1) определяют общий объем прогреваемых конструкций и его распределение по суточным объемам укладываемого бетона;

2)в соответствии с принятым режимом прогрева подсчитывают мощность, необходимую для электропрогрева каждого элемента конструкций, входящих в суточный поток бетона:

(5.39)

где , ,…, –объемы отдельных конструкций.

Кроме вышеприведенных формул, мощность может быть подсчитана и по номограмме (рис. 5.5);

3) определяют количество трансформаторов или установок:

где Р_тр – мощность трансформатора или установки для электропрогрева, кВт;

Р_м – мощность в период изотермического прогрева, кВт.

Расход электроэнергии может быть подсчитан по таблице 17.