Электропрогрев бетона с помощью греющего провода

Контактный способ электропрогрева бетона основан на передаче тепла бетону от поверхности заложенных в бетон греющих проводов, нагреваемых сильным током до темп. 80°С. Тепло распространяется, т.к. бетон имеет хорошую теплопроводность. Наибольшая эффективность достигается при использовании проводов со стальной жилой 1,2 – 3,0 мм. Они допускают прогонную нагрузку на 1м от 80 до 160 ватт, в зависимости от электрического сопротивления и диаметра жилы. Этот способ позволяет обогреть бетон до требуемой прочности. Греющие провода должны размещаться в теле бетона, иначе они сгорят! В качестве нагревательных проводов применяют специальные провода для бетона марки ПНСВ со стальной оцинкованной жилой диаметром от 1,2 до 3,0 мм в поливинилхлоридной изоляции.

Электропитание нагревательных проводов осуществляют через понижающие трансформаторные подстанции типа СПБ-80, КТПТО-80/86, которые имеют несколько ступеней пониженного напряжения, что позволяет регулировать тепловую мощность, выделяемую нагревательными проводами при изменении температуры наружного воздуха. Одной подстанцией можно обогреть 20-30 м3 бетона.

Нагревательными проводами можно обогревать любые монолитные конструкции при температуре наружного воздуха до -30°С.В среднем для обогрева 1м3 монолитного бетона требуется 60 м нагревательного провода марки ПНСВ-1,2.

Прогрев бетона необходимо выполнять при низком напряжении и высокой силе тока в греющих элементах. Для этого рекомендуем использовать специальные подстанции для прогрева бетона марок ТСДЗ, СПБ или КТПТО. Установочная мощность в подстанциях зависит от напряжения при обогреве бетона.

Количество греющих элементов, которые необходимо заложить в конструкцию, зависит от объема прогреваемого бетона и требуемой для этого электрической мощности. Для каждой конструкции необходимо выдавать технологическую карту. Продолжительность прогрева и выдерживание бетона с учетом фактического времени его остывания можно определить в результате регулярных замеров его температуры и силы тока в греющих элементах, заносимых в журнал производства бетонных работ и графику твердения бетона. Необходимы регулярные лабораторные наблюдения!

Станции для прогрева бетона СПБ – 40, 63, 80, 100.

Станции для прогрева бетона типа СПБ - СПБ-40/63/80/100 мощностью 40/63/80/100 кВт соответственно, предназначены для электропрогрева и других способов электротермообработки бетона и мерзлого грунта в зимнее время в условиях строительных площадок.

Станция представляет собой установку в однокорпусном защищенном исполнении с естественным воздушным охлаждением, сухая. Станция СПБ рассчитана на длительную непрерывную работу, обеспечивающую преобразование электроэнергии сети в электроэнергию, необходимую для термообработки бетона и мерзлого грунта, при температуре окружающего воздуха от + 10° до - 40° С.

Нормальная работа станции СПБ обеспечивается при:

а) температура окружающего воздуха при работе под нагрузкой от + 20°С до - 45°С.

б) высоте над уровнем моря - не более 1000м.

Станция СПБ не предназначена для работы в условиях тряски, вибрации, ударов, во взрывоопасной и химической активной среде.

Режим работы - продолжительный.

Станции питаются от трех фазной сети напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью, рассчитаны на длительную непрерывную работу.

Каждая станция прогрева бетона СПБ имеет в своем составе:

• Входной автоматический выключатель и индикатор наличия сетевого напряжения.

• Токовые трансформаторы и амперметры для контроля выходного тока.

• Переключатели врубные для коммутации выходного напряжения.

• Салазки, проушины в салазках и рамы для транспортировки.

• Кнопку и конечные выключатели для аварийного отключения подстанции

• Наконечники сетевого кабеля и проводов нагрузки (для СПБ-80 и СПБ-100)

• Паспорт.

Комплектная трансформаторная подстанция КТПТО-80-86У1.

Комплектные трансформаторные подстанции КТПТО-80-86У1 мощностью 80 кВА предназначены для электропрогрева и других способов электротермообработки бетона и мерзлого грунта с автоматическим регулированием температуры, а также для питания временного освещения и ручного трехфазного электроинструмента на напряжение 42 В в зимнее время, в условиях строительных площадок.

Подстанция представляет собой установку с трехфазным трехобмоточным трансформатором типа ТМТО-80 У1 с естественным масляным охлаждением. Термообработка бетона ускоряет процесс его твердения, а наличие автоматического регулирования температуры сокращает расход электроэнергии. В КТПТО имеются блокировки, обеспечивающие безопасность работ обслуживающего персонала при прогреве бетона. Среднее напряжение (СН) 55-95 В используется для электропрогрева бетона и мерзлого грунта. Имеется возможность подключения потребителей на трехфазное напряжение 380 В и 42 В.

Нормальная работа трансформаторной подстанции обеспечивается при:

а) верхнее рабочее и эффективное значение температуры окружающего воздуха составляет соответственно плюс 10 °С и 0 °С,;

б) нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха составляет минус 40°С эпизодически - до минус 45 °С.

Каждая трансформаторная подстанция имеет в своем составе:

• силовой трансформатор;

• паспорт силового трансформатора;

• техническое описание и инструкция по эксплуатации силового трансформатора;

• шкаф управления;

• салазки, проушины в салазках и рамы для транспортировки;

• техническое описание и инструкция по эксплуатации КТПТО;

• паспорт на КТПТО;

Провод нагревательный ПНСВ.

Провода предназначены для обогрева при фиксированном монтаже объектов нефтяной и газовой промышленности, монолитного бетона и железобетона, а также для напольных нагревателей при напряжении до 380 В переменного тока номинальной частотой 50 Гц или постоянного тока до 1000 В. Провод ПНСВ используется для ускорения прогрева бетона монолитных конструкций и железобетона, а также для напольных нагревателей в зимнее время года.

1. Жила - стальная, однопроволочная, круглой формы.

2. Изоляция - ПВХ пластикат или полиэтилен.

 Провод ПНСВ для прогрева бетона применяется при затвердевании бетона, происходящее при низких температурах. При температуре ниже 5°С (бетон) возникает необходимость прогревать бетон. В данный момент, когда приобретение надежных и недорогих химических добавок (ускорителей) затруднено, технология зимнего бетонирования основывается на использовании технологий прогрева бетона и его следующего выдерживания до достижения критической и распалубочной прочности по соответствующим нормам.

Такая процедура является, по сути, ресурсосберегающей, так как посредством дополнительных энергозатрат, существуют возможности для сокращения времени строительства; эффективного применения ресурсов труда и оборудования. Помимо этого можно вообще исключить такое явление, как замерзание бетона в раннем возрасте и есть возможность гарантировать высокое качество, требуемое для возведения конструкции.

Прогрев бетона осуществляется специализированным греющим проводом, который укладывается в саму конструкцию ещё до начала её бетонирования.

Температурный режим эксплуатации провода ПНСВ должен соблюдаться (от -60°С до +50°С), при этом t прокладки и монтажа должна составлять от -25°С до +50°С. Максимально допустимая температура использования +80°С.

Номинальное значение электрического сопротивления токопроводящих жил провода ПНСВ постоянному току, (на 1м длины) и t 20ºС (справочное):

Электросопротивление изоляции провода, (на 1 000 м длины), измеренное при температуре 20ºС - не менее 1 МОм.

Провод ПНСВ и необходимые характеристики для эксплуатации: 

Способ прогрева бетона проводом ПНСВ.

Контактный способ электрообогрева бетона с помощью греющего провода ПНСВ имеет в основе передачу тепла составу от поверхности греющих проводов, которые закладываются в бетон, они нагреваются током до t +80ºС. Тепло распространяется, т.к. теплопроводность бетона находится на высоком уровне.

Наибольшая эффективность достигается тогда, когда применяются провода ПНСВ с жилой из стали 1,2-3,0 мм. Такие провода позволяют увеличить прогонную нагрузку на 1м от 80 до + 160 Вт, показатели зависят от электрического сопротивления и диаметра самой жилы греющего провода.

Такой способ даёт возможности для обогревания бетона до уровня требуемой прочности. Греющие провода ПНСВ обязательно должны быть размещены в теле бетона, иначе они сгорят! Посредством применения расчетов определяется потребность в электрической энергии в зависимости от таких особенностей, как тип конструкций, определенный показателями Мп (это показатель, характеризующий отношение S охлаждения к V бетона).

Обогрев бетона необходимо производить при невысоком напряжении и высокой силе тока в нагревающих элементах. Для проведения данной процедуры рекомендуется применять специальные подстанции: КТПТО-80 или ТМОБ-63.

Установочная мощность зависит от напряжения. В зависимости от суточных объемов укладки бетона, которые планируются заранее и требуемой для прогрева мощности, важно установить число требуемых подстанций. На каждой захватке требуется осуществить создание поста для обогрева бетона.

Длина и показатели греющих элементов зависят от диаметра стальной жилы и электрического сопротивления провода ПНСВ в ОМ, силы тока (в амперах) при включении в подстанциях нижнего напряжения (49 В или 55 В). Число элементов, которые требуется заложить в конструкцию, определяется объемом бетона и необходимой для этого электрической мощности.

Для каждой конструкции необходимо создавать технологическую карту.

Продолжительность прогрева с помощью провода ПНСВ и выдерживание бетона с учетом времени, за которое он остывает, определяется в результате замеров его температуры и силы тока в греющих элементах, которые постоянно проводятся и заносятся в журнал производства бетонных работ и твердения бетона. Для эффективного проведения работ необходимыми являются лабораторные наблюдения, проводимые регулярно!

Готовые греющие элементы монтируют уже после этапа укладки арматуры, деталей закладных и завершения электросварки стальной арматуры. Греющие элементы провода ПНСВ навиваются без натяжения на каркасы из арматуры или прокладывают между этими каркасами по мере их размещения, а если арматура в конструкции не используется, следует использовать инвентарные шаблоны. Нагревательные элементы при этом не должны соприкасаться с опалубкой и выступать из бетона.

Опасно их соприкосновение и с деревянными деталями. Выводы нагревательных элементов из бетона увеличиваются в сечении провода в 2-3 раза с помощью кусков изолированных в месте подсоединения к пластмассовой трубке проводов из алюминия! Подключение выводов производить следует только после проверки их специальным оборудованием: мегомметром. Необходимо загрузку фаз распределить равномерно с низкой стороны подстанции.

Электрообогрев можно начинать только после полного завершения всех подготовительных работ и выполнения всех без исключения указаний техники безопасности! Во всех конструкциях необходимо соорудить скважины для измерения температур!

С помощью токоизмерительных клещей следует измерить пусковую силу тока в нагревательных элементах. Если показания превышают номинально допустимые, необходимо снизить напряжение сети. Измерение t и силы тока производить через каждый час в первые 3 часа работы и 1 раз в смену после 3-х часов. Все показания следует заносить в журнал бетонных работ.

Если есть возможность, конструкции следует укрепить. Длительность обогрева обеспечивает набор прочности бетона не менее 50% от марки бетона, который был уложен. Определяется это испытанием контрольных образцов или с помощью других методов.

Указания по технике безопасности при обогреве бетона проводом ПНСВ.

Электрообогрев бетона с помощью провода ПНСВ следует проводить, соблюдая требования техники безопасности, касающиеся бетонных и ж/бетонных работ, а также электробезопасности.
Слежение за исполнение всех требований безопасности и электробезопасности, приказом назначается на ИТР, именующего квалификационную группу по электробезопасности не ниже 4.
Установку электрооборудования и электросетей, слежение за работой и включение элементов выполняют электромонтеры, с квалификационной группой не ниже 3.
Рабочие остальных специальностей, проводящие смену на посту электрообогрева и вблизи него, должны получить инструкции относительно безопасности. В период обогрева проводом ПНСВ посторонние лица на объекте не допускаются!
Пост электрообогрева ограждается в соответствии с государственным стандартом 23407-78, кроме того, он должен быть оборудован световой сигнализацией и знаками безопасности, должно быть обеспечено и хорошее освещение! Сеть электрообогрева должна отключатся при перегорании ламп сигнальных.
Греющие элементы провода ПНСВ включаются при отключенной сети.
Температура бетона и сила тока измеряется персоналом, имеющий квалификационную группу не ниже 2.

Сведения о методе прогрева бетона греющим проводом.

ВНИМАНИЕ!

В подлежащей заливке бетоном конструкции располагают и закрепляют набор стальных изолированных проводов одинаковой длины. Провода делят на три равные группы, провода каждой группы соединяют между собой параллельно. Полученные три набора проводов соединяют концами в три узла и подключают к трем выходным зажимам станции. В электротехнике такое соединение называют «треугольником». Каждый провод треугольника, называемый «нитка», находится под линейным напряжением станции.
При соединении нагрузки «звездой» в конструкции устанавливают набор « троек » - трех отрезков провода равной длины, соединенных предварительно одним концом в узел. Свободные концы всех «троек » соединяют в три узла и подключают к выходным зажимам станции.
Каждый провод любой «тройки» находится под фазным напряжением станции, которое меньше линейного в 1,73 раза.
Для электропрогрева бетона используют провод со стальной жилой в изоляционной оболочке марки ПНСВ. Наиболее часто применяют провод Ø 1,2 мм , иногда провод Ø 1,4 мм и более.

Приведенные ниже рекомендации даны для провода ПНСВ Ø 1,2 мм.
Рабочий ток для погруженного в бетон провода такого диаметра составляет приблизительно 15А; вне бетона, на воздухе, такое значение тока недопустимо велико. Поэтому выводы от «ниток» и «троек» оснащают проводами большего сечения, т. н. «холодными концами».
Обычно «холодные концы» выполняют проводом АПВ-4, их длина составляет 0,5...1,0 метр. Соединение нагревающих проводов с «холодными концами» и между собой (общая точка «тройки») производят скруткой, провода под скрутку зачищают на 80...100 мм. Скрутку изолируют х/б лентой, более стойкой, чем полимерная.
Для изготовления «ниток» провод нарезают кусками длиной по 28 метров и свивают в спираль Ø 30...40 мм. Намотку провода ПНСВ в спирали производят до оснащения его « холодными концами» на специальном станке, в качестве привода может быть использована электродрель. Нагревательные спирали удобны при хранении и монтаже.
Для изготовления «троек» провод нарезают кусками по 17 метров, свивают, зачищают один конец трех спиралей, скручивают и изолируют скрутку.
Сопротивление одной «нитки» при комнатной температуре приблизительно 4 Ом, сопротивление отрезка «тройки» в 1,73 раза меньше.
Расчетное количество «ниток» и «троек» для станций мощностью 100 кВт и 80 кВт приведено в таблице:

Спирали нагревающих проводов крепятся одним концом и растягиваются равномерно вдоль арматуры. Длина растянутой « нитки» составляет от 8 до 25 метров, «тройки» - от 5 до 15 метров. Провода не должны накладываться друг на друга и сближаться менее чем на 100 мм.
Тепловыделение одного погонного метра провода приблизительно 35Вт.
Для прогрева 1 м3 бетона в зимнее время требуется мощность 1,5...2,5 кВт, цикл термосного выдерживания конструкции от 2 до 3 суток.

Потребность в электроэнергии для обогрева определяется расчетами в зависимости от вида конструкций, которые характеризуются величиной, равной отношению площади охлаждния к объему бетона. Как правило, на нее влияют температура окружающей среды, степень защиты конструкций от охлаждения, скорость разогрева бетона в течение одного часа.

При расчетах необходимо учитывать следующие показатели:

• 1 квт/час выделяет 860 ккал тепла;

• удельная теплоемкость бетона 620 ккал/м3хСº, что при этом температура 1 м3 тяжелого бетона поднимается на 1°С;

• при твердении 1 м3 бетона выделяет в среднем 500 ккал/час.

Ниже приведены выдержки из СН и П  « Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Раздел 7. Бетонные работы». 01.01.2003 г.:
7.3.15. При электропрогреве бетона монтаж и присоединение электрооборудования к питающей сети должны выполнять только электромонтеры, имеющие квалификационную группу по электробезопасности не ниже III.
7.3.16. В зоне электропрогрева необходимо применять изолированные гибкие кабели или провода в защитном шланге. Не допускается прокладывать провода непосредственно по грунту или по слою опилок, а также провода с нарушенной изоляцией.
7.3.17. Зона электропрогрева бетона должна находиться под круглосуточным наблюдением электромонтеров, выполняющих монтаж электросети. Пребывание работников и выполнение работ на этих участках не допускается за исключением работ, выполняемых по наряду-допуску в соответствии с межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок.
7.3.18. Открытая (не забетонированная) арматура железобетонных конструкций, связанная с участком, находящимся под электроподогревом, подлежит заземлению (занулению).
7.3.19.После каждого перемещения электрооборудования, применяемого при прогреве бетона, на новое место следует измерить сопротивление изоляции мегаомметром.