XIX.     Обогрев с помощью ТЭМов

A.         Бетон под ТЭМами

Для бетонирования перекрытий, подготовок под полы, дорожных покрытий и других подобных им конструкций при температуре наружного воздуха до —40° С можно применять электрообогрев с помощью термоэлектрических матов (ТЭМов).

ТЭМ состоит из внешней защитной оболочки, теплоизоляционного слоя и нагревательного элемента, изготавливаемого из голого нихромового провода диаметром 0,8 мм, уложенного «змейкой» в чехле из стеклянной или асбестовой ткани или же запрессованного в термостатическую резину. Мощность нагревательного элемента при напряжении 36 в должна быть не менее 100 вт на 1 м2. Размер ТЭМа 3,2X1,6 м; обогрев производят при напряжении 36—42 в.

Бетон под ТЭМами через сутки набирает свыше 25% марочной прочности, через трое суток — 50%, а через 5—7 суток — 70%. При этом качество бетона в целом довольно высокое.

Данный способ требует в 3—5 раз меньше затрат, чем при использовании противоморозных добавок или применении электроразогрева бетонной смеси для получения 50—70% проектной прочности бетона. На 10—20% снижается расход цемента за счет применения летних норм расхода. Это объясняется тем, что ТЭМы создают нормальные температурно-влажностные условия для твердения бетона аналогично наиболее благоприятным летним условиям. На контакте с бетоном поддерживается температура 20—22° С и относительная влажность 70—90%.

B.         Работы по подготовке к обогреву

Применение ТЭМов обеспечивает ряд преимуществ. Во-первых, позволяет индустриализировать работы и организовать достаточно высокое качество контроля процесса обогрева. На базе прицепа-фургона создана установка, оборудованная двумя-тремя однофазными трансформаторами типа ТИ-20А3, одним трехфазным типа ТНТ35-ВО2 и 30—50 ТЭМами, позволяющая одновременно вести обогрев 150—250 м2 поверхности. Причем развертывание оборудования в рабочее положение осуществляется сравнительно быстро.

Работы по подготовке к обогреву выполняют в такой последовательности. На поверхность бетона укладывают деревянные прокладки так, чтобы между обогревателем и конструкцией оставался зазор 2—10 см. По прокладкам укладывают ТЭМы таким образом, чтобы они примерно на 20 см перекрывали друг друга. Конструкции, примыкающие к обогреваемым, должны быть также на 30 см укрыты ТЭМами. Затем обогреватели подключают к электрической сети и разогревают. После изотермического выдерживания остывание со скоростью до 6° С в час.

Наряду с обогревателями применяют тепловлагоизоляционные маты (ТВИМы). По конструкции они аналогичны ТЭМам, но лишены нагревательных элементов. ТВИМы используют для укрытия бетона в период его остывания после прогрева..

Их применяют также для усиления теплоизолирующей способности ТЭМов — укладывают поверх нагревателей — при температуре воздуха ниже —30° С и ветре со скоростью более 6 м/сек. При температуре наружной среды выше —10° С ТЭМы и ТВИМы в период обогрева укладывают в шахматном порядке. Это позволяет в два раза увеличить размеры обогреваемой поверхности. Кстати, ТВИМы используют при перевозке и хранении бетонной смеси до момента ее укладки в конструкцию.

C.         Перегрев и пересушивания конструкций

К цементам, заполнителям и воде для бетона, прогреваемого с помощью ТЭМов, какие-либо особые требования не предъявляются.

При транспортировании бетонной смеси на дальнее расстояние в сильные морозы рекомендуется вводить при приготовлении нитрит натрия в количестве до 2% от массы цемента.

Бетонную смесь можно доставлять и укладывать в конструкции любым способом, но так, чтобы перед укрытием ТЭМами бетон имел температуру не ниже 2—3° С.

Во избежание перегрева и пересушивания конструкции, бетон желательно поливать водой с общим расходом 300—500 г/м2 или устанавливать под ТЭМами мелкие открытые емкости с водой. Общая поверхность испарения емкостей должна составлять до 10% обогреваемой площади.

Необходимо следить, чтобы перепад температуры в различных точках бетона в период прогрева и остывания не превышал 10° С по высоте и 15.— по длине обогреваемой конструкции.

Электрическое питание ТЭМов в период разогрева обеспечивают напряжением 36—42 в при модуле М<20 и 42—60 в при М>20. Причем изотермический прогрев осуществляют напряжением 36 в при температуре наружного воздуха до —20° С, 42 в — до —30° С и 60 в.— ниже —30° С.

По технико-экономическим соображениям способ бетонирования с помощью ТЭМов целесообразно использовать для получения 50—70% проектной прочности бетона. Такая прочность может быть достигнута в течение 1,5—3 суток в зависимости от вида применяемого цемента.

D.         Железобетонные конструкции

Индукционный прогрев железобетонных конструкций. Идея индукционного прогрева железобетонных конструкций в зимних условиях основана на хорошо известном в электротехнике явлении. Если в токопроводящую катушку-индуктор поместить стальной сердечник и пропускать по катушке переменный ток, вокруг нее возникает электромагнитное поле. Пронизывая стальной сердечник, оно возбуждает в нем вихревые токи. Так как стальной сердечник обладает электрическим сопротивлением, энергия вихревых токов, согласно закону Джоуля—Ленца, превращается в тепло.

Индукционный прогрев находит удачное применение при прогреве колонн, рам отдельно стоящих балок, ригелей, прогонов, особенно в стальной опалубке, стыков и других конструкций.

Для прогрева применяют проволочные и инвентарные разъемные индукторы. По имеющимся данным, на установку проволочного индуктора требуется более 0,4 чел.-ч на 1 м2 поверхности бетонируемой конструкции. Высокая трудоемкость устройства проволочных индукторов потребовала создания индустриальных конструкций обогревателей.

В тресте «МосГорстрой» разработаны и успешно применены в производстве мягкие разъемные индукторы, что более чем в два раза уменьшает трудозатраты на установку. Кроме того, увеличивается срок службы проводов.

E.         Технология производства работ

Трест «Мосгорспецстрой» разработал жесткий инвентарный разъемный индуктор с замком, устроенным по принципу одновременного ножевого замыкания всех витков. Индукционный прогрев ведется в диапазоне напряжений 50— 121 в. Для понижения напряжения применяют сварочные или масляные понижающие трансформаторы.

Разработаны рекомендации, ограничивающие значения максимально допустимых скоростей подъема температуры при индукционном прогреве.

Технология производства работ с применением индукционного прогрева, особенно при использовании инвентарных индукторов, достаточно проста. До бетонирования, в случае необходимости, может быть обогрет арматурный каркас для удаления наледи.

Укладывать и уплотнять бетонную смесь рекомендуется после установки индуктора, чтобы избежать излишнего охлаждения свежеуложенного бетона.

После бетонирования открытые поверхности конструкции, а в случае необходимости и опалубку, укрывают теплоизоляционным материалом. Затем устраивают скважины для замера температуры и приступают к прогреву.

После нагрева бетона до расчетной температуры прогрев прекращают или переходят на изотермический режим с последующим остыванием.

Изотермический прогрев обеспечивают путем переключения индуктора на более низкое напряжение или периодического включения и отключения напряжения.