Расчет прогрева бетона электродами

К исходным данным, на основе которых проводится расчет, относятся – тип цемента, режим прогрева, конструкция опалубки, утепление. Эти данные задаются определенными величинами, среди которых, основная – это длительность изотермического прогрева, должна определяться с тем условием, чтобы принимать минимальное значение (для экономии электроэнергии), однако не в ущерб требованию набора марочной прочности бетона (точнее 50 или 70% от марочной) после окончания прогрева бетона.

Существует метод определения минимальной длительности на основе понятия об эквивалентных сроках выдерживания бетона, суть которого заключается в том, что отношение времен выдерживания бетона, необходимых для достижения заданной прочности при разных температурах, зависит только от значений температур и является величиной постоянной. Поэтому длительность изотермического прогрева можно определить по величине коэффициента пропорциональности. Для этого необходимо найти эквивалентный срок выдерживания бетона при температуре 20оС. По определению

α = τ20t,

где τ20 – длительность изотермического выдерживания при температуре 20оC, τt – длительность выдерживания при температуре t, чтобы достичь аналогичную прочность. Значения этого коэффициента приведены в таблице 1.

Таблица 1

Температура, оС

0

5

10

15

20

25

30

35

α

0,12

0,25

0,5

0,75

1

1,3

1,6

2,2

 

Продолжение Таблицы 1

Температура, оС

40

45

50

55

60

65

70

75

80

α

2,7

3,3

4

4,8

5,9

7,1

8,4

10

13,2

Из таблицы 1, можно увидеть, например, что для того, чтобы получить при твердении бетона при 35оС ту же прочность, что и при 20оС нужно в 2,2 раза меньше времени.

Чтобы найти прочность прогретого бетона, нужно воспользоваться следующим соотношением:

τпр = αрτ1 + αпτ2 + α0τ0, (1)

где αр, αп, α0 – температурные коэффициенты для стадии разогрева, прогрева, остывания; τ0 – длительность остывания бетона. Из формулы (1) можно выразить длительность изотермического прогрева

τ2 = [τпр – αрτ1 – α0τ0]/αп,

или, переписав это выражение в виде,

τ2 = A – B(αрτ10τ0), (2)

где A, B – эмпирические коэффициенты (для прочности в 50% от R28), зависящие от температуры прогрева – см. таблицу 2

Таблица 2

Коэффициенты

Температура прогрева, оС

50

60

70

80

A

20

13,8

9,5

6

B

0,25

0,17

0,12

0,075

 

Чтобы достичь прочность в 70% от R28 коэффициенты из таблицы 2 нужно увеличить в 2 раза. К утеплению опалубки нужно подходить внимательно, чтобы обеспечить заданную скорость остывания. Коэффициент теплопередачи опалубки может быть найден путем расчета. Для упрощенной оценки можно воспользоваться эмпирическими зависимостями:

для модуля поверхности > 10

k < 7200/(Мп[t1 – t4 ‑ 6])

для модуля поверхности 6 < Мп < 10

k < 3000/(Мп[t1 – t4 – 2,5])

Схема расчета для электродного прогрева в общем виде следующая:

  1. Задаем скорость разогрева бетона (Kр) и температуру изотермического прогрева – t1. Определяем время разогрева бетонной смеси – τр (используя начальную температуру бетонной смеси и температуру прогрева)
  2. Находим коэффициент теплопередачи опалубки и толщину ее теплоизоляции
  3. Определяем время остывания бетона после окончания прогрева без учета тепловыделения цемента
  4. По формуле (2) находим минимальную длительность изотермического прогрева
  5. Находим удельную максимальную мощность, необходимую на разогрев и находим мощность на период изотермического прогрева. Складывая эти величины, находим суммарное значение электроэнергии.
  6. По найденным значения мощности находим требуемое количество трансформаторов и после чего вычисляется электрическое сопротивление бетона между электродами (входными параметрами является геометрическая расстановка электродов и удельное сопротивление смеси)
  7. Напряжение, подводимое к электродам, определяется по формуле U = (P)1/2R, P – мощность, R – сопротивление.

Комментарии закрыты.