CC BY
24
строительные материалы и конструкции
Исследование влияния армирования
на параметры электропрогрева бетонных образцов
В.А. Иванов
Термообработка бетона методом электропрогрева в строительной практике получила широкое применение вследствие разработанной теории и практических способов расчета [1], основанных на физическом явлении выделения тепла при прохождении электрического тока через жидкую составляющую бетонной смеси в соответствии с законом Джоуля-Ленца.
На настоящее время имеются эмпирические формулы определения электросопротивления бетонной смеси в зависимости от марки цемента, во-доцементного отношения и заполнителя [2], но эти формулы дают большие расхождения с данными испытаний бетонных образцов с целью определения электросопротивления бетонной смеси. Сложность этой проблемы заключается в многообразии факторов влияющих на этот параметр. В первую очередь это геометрические размеры конструкции, шаг и тип электродов, схемы подключения. В источниках [1] приведены расчеты шага электродов различных типов, разработанные на эмпирических данных, либо на основе теории электрических полей. Но эти расчеты не учитывают фактор влияния армирования железобетонных конструкций. Как показывают результаты исследований, влияние армирования на величину тока значительно по сравнению с другими факторами (состав бетона, расход цемента и т.д.).
Расход электроэнергии при различных методах зимнего бетонирования составляет:
— при электрообогреве 100—195 кВт-ч/м3 бетона;
— при электропрогреве традиционными методами 120-130 кВт-ч/м3 бетона;
— при электропрогреве через арматуру 65-80 кВт-ч/м3 бетона.
В данной работе исследуется метод электропрогрева бетонных образцов через арматуру, как наиболее экономичный из рассматриваемых. Для получения расчетных зависимостей процессов, протекающих при зимнем бетонировании, разработана программа испытаний.
Принцип предлагаемого метода заключается в том, что для электропрогрева применяются арматурные сетки малого диаметра, используя метод раздельного армирования. Метод раздельного армирования позволяет значительно снизить подводи-
594
мый ток и, соответственно уменьшается сечение подводящих кабелей.
Эффективность метода по сравнению с другими методами электропрогрева состоит в том, что отсутствуют затраты на дополнительные материалы (пластины, отдельные стержни, струны, греющий кабель), в качестве электродов используются входящие в конструкцию железобетона арматурные сетки.
Для изготовления образцов использовались материалы:
— гравий фракции 10-30 мм ГОСТ 8267-93* — 10 кг;
— песок фракции 0,5-2,0 мм ГОСТ 8736-93* — 12 кг;
— цемент М-500 ГОСТ 30515-97 — 6,8 кг;
— вода — 4,5 л.
Было задействовано следующее оборудование:
— автотрансформаторы и = 20-80 В;
— индикаторы температуры с термосопротивлением;
— автоматический шкаф измерения температуры на 22 точки;
— формы с электроизолирующими стенками (200x200x200; 200x200x400);
— амперметры на 5 А с ценой деления 0,1 А;
— вольтметры 0-100 В с ценой деления 2 В;
— ручная бетономешалка на 50 л.
Для испытания была разработана следующая методика. Партия однотипных образцов равна 5. Исходные материалы для затворения бетонной смеси предварительно высушивают, дозируют и взвешивают на весах. После перемешивания исходных материалов в ручной бетономешалке этой смесью заполняют форму и взвешивают.
Рисунок. Схема раздельного армирования для электропрогрева
2010
3
строительные материалы и конструкции
В процессе эксперимента снимают показания температуры образца, силы тока и величину напряжения. В течение 1-го часа показания снимают через 15 мин. Далее в течении 2-го и 3-го часа показания снимают каждые 30 мин. Далее — каждый час. Продолжительность эксперимента определяется данными показаний приборов. Критериями продолжительности прогрева могут служить: резкие уменьшения силы тока; чрезмерный подъем температуры или, наоборот, отсутствие изменений параметров в течение длительного времени (2—3 часов).
Для испытаний применялись стандартные установки и электрические схемы коммутации. Расстановка индикаторов температуры осуществляется таким образом, чтобы была возможность замера температурного поля в плоскости по оси симметрии образца.
Удельное сопротивление бетонной смеси определялось по стандартной формуле:
где и — напряжение, В; I — сила тока, А; 5 — площадь полосового электрода, см2; Ь — расстояние между электродами, см.
В образцах закладывались арматурные сетки Ы = = 12 мм, Ы = 6 мм и Ы = 3 мм класса А-1. Шаг арматуры 100 мм.
Предварительные результаты испытаний с целью определения величины тока при различных диаметрах сеток в трех сериях при и = 40 В, и = 30 В и и = 20 В показали следующее:
— при одинаковых напряжениях величина тока имела тенденцию увеличения при увеличении диаметра арматурных стержней сеток;
— для получения определенной зависимости I = ) предполагается испытание дополнительных серий образцов.
Исследование влияния армирования на параметры электропрогрева бетонных образцов
В данной работе исследуется метод электропрогрева бетонных образцов через арматуру, как наиболее экономичный из рассматриваемых.
Принцип предлагаемого метода заключается в том, что для электропрогрева применяются арматурные сетки малого диаметра, используя метод раздельного армирования. Метод раздельного армирования позволяет значительно снизить подводимый ток и, соответственно уменьшается сечение подводящих кабелей.
Эффективность метода по сравнению с другими методами электропрогрева состоит в том, что отсутствуют затраты на дополнительные материалы, в качестве электродов используются входящие в конструкцию железобетона арматурные сетки.
Research of influence of reinforcing on parameters of electrowarming up of concrete samples
by V.A. Ivanov
The investigation of this work is devoted to the electrowarming method of the given samples through the armature as the most economic of considered ones.
The principle of an offered method consists of applying a small diameter of armature for electrowarming by using a method of separate reinforcing. The method of separate reinforcing allows to lower considerably an input current and thus the section of input cables decreases.
In comparison with the other methods of electrowarming, the efficiency of this method is in absence of additional materials and use of armature grids instread of electrodes in a ferro-concrete construction.
Литература
1. Методические рекомендации по расчету электропрогрева бетона монолитных конструкций. ЦНИИ ОНТП. М.: Госстрой СССР, 1981. 79 с.
2. Методические указания по определению электросопротивления бетонов затворенных на различных цементах. М.: МИСИ, 1977. 32 с.
Ключевые слова: электропрогрев, раздельное армирование, зимнее бетонирование, удельное сопротивление, продолжительность прогрева.
Key words: electrowarming up, separate reinforcing, winter concreting, specific resistance, duration of warming up.
2010
595
3
