Электропрогрев (электродный прогрев). Сущность метода. Схемы размещения полосовых электродов при сквозном и периферийном электропрогреве

7.1. Сущность метода

Электропрогрев (электродный прогрев) - способ ускорения твердения бетона, заключающийся в нагревании его электрическим током промышленной частоты, пропускаемым непосредственно через бетон. В этом случае прогреваемый бетон в конструкции включается в электрическую цепь как сопротивление и преобразование электрической энергии в тепловую происходит внутри бетона.

Электродный прогрев (электропрогрев) бетона применяется с 1932 г. в нашей стране и является одним из эффективных способов ускорения твердения бетона при возведении бетонных и железобетонных монолитных конструкций при строительстве в зимних условиях. Этот способ предохраняет конструкции от преждевременного замораживания и обеспечивает получение требуемой прочности бетона в короткие сроки.

Электропрогрев применяется для ускорения твердения бетона в конструкциях с модулем поверхности выше 5, а также в более массивных конструкциях, когда нет гарантии обеспечения требуемой теплозащиты при выдерживании бетона методом "термоса" или, когда необходимо получить заданные прочности в более короткие сроки.

Кратковременный электропрогрев бетона целесообразно применять также в осенний и весенний периоды, когда понижение температуры наружного воздуха (особенно в ночные часы) может значительно отодвинуть сроки распалубливания или загружения конструкции.

Электропрогрев бетона, вследствие выделения тепла непосредственно в теле бетона, позволяет затрачивать наименьшее количество электроэнергии по сравнению с другими способами электротермообработки бетона.

При электропрогреве бетона целесообразно использовать максимально допустимые температуры прогрева, что обеспечивает наименьшую длительность прогрева конструкции.

Однако, наряду с преимуществами, электропрогрев бетона имеет и определенные недостатки:

v во избежание быстрого существенного расширения бетона и негативного влияния на его структуру разогрев необходимо вести медленно, что увеличивает продолжительность периода прогрева;

v нецелесообразно использовать его для термообработки конструкций с высоким процентом армирования и конструкций, армированных пространственными каркасами, т.к. в этом случае имеет место большая неравномерность температурного поля (перегрев бетона в зоне между арматурой и электродами и недогрев в межарматурной зоне).

Электродный прогрев бетона подразделяется на сквозной (рисунок 7.1) и периферийный (рисунок 7.2).

Сущность сквозного электропрогрева заключается в пропускании электрического тока через весь объем бетона прогреваемой конструкции. Электрический ток проходит через бетон между электродами, располагаемыми на противоположных гранях прогреваемого конструктивного элемента или устанавливаемыми непосредственно в бетон. Подведение электрического тока к бетону при сквозном электропрогреве осуществляется с помощью электродов (рисунок 7.1).

Основным свойством, обусловливающим прохождение электрического тока является электропроводность бетона или обратная ей характеристика - удельное электрическое сопротивление, которое в зависимости от различных факторов колеблется в пределах от 5 до 20 Ом м. Поэтому, для обеспечения эффективного прогрева расстояние между электродами определяется в соответствии с типом электродов и на основе электрофизических свойств бетона при условии напряжения в сети не более 120 В, но в любом случае оно не должно превышать 50 см.

а - двусторонний периферийный электропрогрев;

б - сквозной электропрогрев;

в - размещение стержневых электродов плоскими группами;

Н - ширина (толщина ) конструкции;

а - ширина электродной полосы (ленты);

b - расстояние между электродами и плоскими электродными группами;

h - расстояние между электродами в группе;

Ф - фаза.

Рисунок 2 - Схемы размещения полосовых электродов при сквозном и периферийном электропрогреве:

В - ширина прогреваемой конструкции;

в - расстояние между пластинчатыми электродами;

ф - фаза электрического трехфазного тока.

Рисунок 3 - Схема одностороннего размещения полосовых электродов при периферийном электропрогреве.

Сущность периферийного электропрогрева заключается в пропускании электрического тока через поверхностные зоны конструкции, которые нагреваются вследствие выделения джоулева тепла.

Остальной объем бетона нагревается за счет передачи тепла из этих зон вследствие теплопроводимости и экзотермического тепловыделения при твердении бетона.

В качестве электродов для периферийного прогрева могут использоваться металлические полосы (полосовые электроды) и стержни (стержневые электроды), размещенные на внешней поверхности опалубки (обращенной к бетону) или специальных щитах, накладываемых на неопалубленные поверхности конструкций. При этом соседние электроды присоединяются к разным фазам (рисунок 7.2).

Толщина активно прогреваемого слоя бетона (вследствие непосредственного прохождения электрического тока) составляет около 0,6 расстояния между соседними электродами, но не превышая 20 см, что определяется электрофизическими характеристиками и структурой материала.

Поэтому, при толщине конструкции до 20 см одностороннее расположение электродов обеспечивает прогрев всего объема бетона. При толщине конструкции до 40 см двухстороннее расположение электродов (по двум противоположным сторонам) позволяет подвергать активному прогреву всю конструкцию.

При большей толщине конструкции электроды целесообразно размешать