Способ электропрогрева каменной кладки

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам электропрогрева каменной кладки. Изобретение позволяет прогревать только растворную часть кладки, как талую, так и замерзшую, что позволяет значительно сократить энергозатраты и расход металла на электроды. Сущность изобретения: размещение внутри каменной кладки тепловыделяющих элементов, причем в качестве тепловыделяющих элементов используют стальную неизолированную проволоку диаметром 0,1. ..2 мм, при этом проволоку размещают в каждом горизонтальном шве зигзагообразно.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам термообработки для повышения прочности материалов.

Известен способ электропрогрева изнутри конструкции, основанный на включении каменной кладки в электроцепь в качестве электрического сопротивления, который применяют при кирпичной кладке сильно загруженных конструкций. В горизонтальные швы кладки закладывают электроды из отрезков арматурной или полосовой стали и подключают к разным фазам переменного тока. В кирпичных столбах в качестве электродов используют уложенные при кладке арматурные сетки "зигзаг" (Б. Ф. Драченко. Технология строительного производства. М.: Стройиздат, 1978, с.202).

Известен способ, при котором электроток к раствору подводят с помощью стержневых электродов диаметром 4...6 мм, укладываемых в горизонтальные швы. Расстояние между электродами и подводимое напряжение определяется расчетом (Атаев С.С. Технология строительного производства. М.: Стройиздат, 1984, с. 230).

Известен способ, при котором электроды закладывают в швы и подключают к сети напряжением 220-380 В. В армированной кладке роль электродов могут выполнять арматурные сетки. Электропрогрев ведут до набора раствором 20% марочной прочности (Бадьин Г.М. и др. Технология строительного производства. М.: Стройиздат, ЛО, 1987, с.200).

Ограниченность этих способов заключается в том, что в зимнее время процесс прогрева не может быть осуществлен, так как замерзший раствор не проводит электрического тока (вследствие замерзания воды в растворе при температуре минус 15^oС через 5-6 мин) (Евдокимов В.А. и др. Технология строительного производства в зимних условиях. Л.: Стройиздат, ЛО, 1984, с. 128).

Электропрогрев замерзшей кладки ведут после предварительного отогрева ее поверхностными нагревателями (Филимонов П.И. Справочник молодого каменщика. М.: Высш. шк., 1990, с. 179).

Электропрогрев электродами-сетками, уложенными через 2...4 ряда невозможен при незаполненных вертикальных швах, т.к. в таком случае электроцепь разомкнута.

При электродном прогреве более 75% теплоэнергии расходуется впустую на нагрев кирпича, который в кладке занимает более 75% объема.

Электродный прогрев возможен только на переменном токе.

Энергозатраты при электродном прогреве кирпичной кладки сравнимы с энергозатратами при электродном прогреве бетонных конструкций и составляют ориентировочно 95. ..175 кВт/ч на м³ (ЦНИИОМТП. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, в районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера. - М.: Стройиздат, 1982, с. 311).

Известны способы радиационно-конвективного или контактного обогрева кладки, использующих джоулево тепло, выделяемое в проводнике при прохождении по нему электрического тока. Затем это тепло передается контактным путем внешним нагреваемым поверхностям каменных конструкций. Для контактного обогрева каменных конструкций применяют так называемые греющие панели, маты.

Греющая панель имеет палубу из металлического листа, с тыльной стороны которого расположен греющий элемент. В качестве греющих элементов применяют нихромовую проволоку или ленту, намотанные на диэлектрическую основу, металлические сетки (медные нихромовые и др.), греющие кабели.

Известна конструкция греющей опалубки с греющим кабелем КОСП диаметром 4,5 мм, а также КНМС. Нагреваемой основой кабеля КОСП является константановая жила диаметром 0,8 мм, электроизолированная стекловолокном и защищенная свинцовой оболочкой. Расход кабеля на 1 м² поверхности опалубки составляет 9,2 м.

Известны гибкие элементы (маты), состоящие из несущей основы (полотна из резины, пластиков, брезентовой и асбестовой ткани), внутри которой имеется металлическая сетка (например медная с диаметром проволоки 0,3 мм и размером ячейки 4 мм), греющий провод, углеродная ткань и ленты.

Примеры использования способов контактного обогрева показывают, что оборудование дорого, применение приводит к перегреву или недогреву (в углах) конструкций с значительным расходом электроэнергии и могут быть использованы для обогрева массивных конструкций или как дополнение к другим способам. Ввиду увлажнения утеплителя греющих панелей и матов их необходимо просушивать до применения в дело путем подключения под напряжение на 3-4 часа (Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера, стр. 149).

Известен способ прогрева кладки с помощью трубчатых электронагревателей (ТЭНов), устанавливаемых в специально оставленные отверстия в кладке (В.А. Евдокимов. Технология строительного производства в зимних условиях. Л.: Стройиздат. Л.О. 1984, с. 146).

Этим способом можно вести прогрев кладки изнутри как талой, так и замершей, за счет тепловыделения трубчатого электронагревателя.

Способ обладает недостатками: значительная энергоемкость, в зависимости от процента набора прочности раствором (20%-100%) составляет 145...300 кВт•ч/м³; отверстия в кладке нарушают перевязку кладки и ослабляют и без того слабую, в начальный период твердения раствора, конструкцию, а СНиПом III-17-78, п. 2.17 не допускается ослабление конструкции отверстиями, не предусмотренными проектом; прогрев идет неравномерно: в центре установки ТЭНа раствор из-за высокой температуры 300...600^oС пересушивается, а на периферии радиуса действия ТЭНа температура ниже номинальной; прогрев идет на весь объем кладки, при необходимости прогрева только раствора; большие потери тепла через горловины отверстий; необходимы затраты на заделку в последующем отверстии под ТЭНы.

Наиболее близким к заявляемому является разновидность электропрогрева бетонных и железобетонных конструкций электронагревательными проводами. Ее сущность заключается в передаче контактным способом в бетон выделенной теплоты от проводов при прохождении по ним электрического тока. Провода закладываются непосредственно в массив монолитной конструкции. В качестве греющих проводов используется провод ПВЖ, ПОСХВ со стальной жилой и изоляцией из поливинилхлорида, а также нихромовые и фехралевые провода с удельным сопротивлением 1,1...1,2.

Для питания проводов используется трансформатор ГМОБ-63 со ступенчатым понижением напряжения 121. ..49 В. Метод нашел применение в монолитном домостроении для обогрева стен ранее возведенного этажа, при тепловой обработке колонн и других густоармированных конструкций в комбинации с ТАГП.

В зависимости от модуля поверхности конструкций, объема бетона, степени армирования и температуры наружного воздуха подается напряжение, обеспечивающее интенсивность нарастания температуры не менее 5^oС/ч до максимального значения 60...70^oС. Средний расход проводов составляет 60 м на 1 м³ бетона. Период изотермического прогрева назначается из расчета получения критической прочности бетона.

В качестве недостатков данной технологии следует отметить высокую трудоемкость работ по установке проводов, возможности их обрыва и изменения геометрического положения в процессе укладки и уплотнения бетонной смеси, большие потери материала. Перечисленные обстоятельства ограничивают область их рационального применения (А.А. Афанасьев. Возведение зданий и сооружений из монолитного железобетона. М.: Стройиздат, 1990, с.350).

Изолированный провод дорог и теряется безвозвратно.

Не может служить арматурой из-за наличия изоляции и плохого сцепления с цементным камнем.

На 1 пог.м провода приходится 1000÷60≈17 л бетонной смеси, следовательно радиус прогрева составит чем создается неравномерное температурное поле.

Прогревается вся, в том числе инертная часть конструкции, тогда как растворная часть составляет минимум.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность прогрева за счет: Прогревания только растворной части каменной кладки, занимающей не более 20% объема кладки.

Сокращения энергозатрат на прогрев.

Применения вместо дорогостоящих изолированных греющих проводов марок ПВЖ, ПОСХВ и т.п. голой стальной проволоки.

Уменьшения расхода провода.

Использования закладываемого в кладку провода как арматуры (армоцемент).

Снижения расхода раствора за счет малого сечения провода и уменьшения толщины горизонтальных швов.

Использования кирпича, окружающего растворные швы, как теплоизолятора.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в способе электропрогрева каменной кладки, заключающегося в размещении внутри каменной кладки тепловыделяющих элементов, в качестве тепловыделяющих элементов используют стальную неизолированную проволоку диаметром 0,1...2 мм, при этом проволоку размещают в горизонтальных швах кладки зигзагообразно.

По окончанию работы на захватке к проволоке подводят электроток 3,0...30 А; напряжение 40...60 В при активном сопротивлении проводника 10...60 Ом с помощью, например, трансформаторной подстанции КТП-ОБ-63.

Расход проволоки на м³ кирпичной кладки 0,1...2,5 кг.

Пример осуществления способа В виде нагревательного элемента используется стальная проволока с удельным сопротивлением ρ ==0,13...0,3 Ом.

Проволока расчетной длины 50...200 м в зависимости от диаметра и удельного сопротивления укладывается зигзагообразно в каждом горизонтальном шве каменной кладки столба или простенка в процессе ведения кладки с помощью шаблона, обеспечивающего строгий порядок нитей проволоки.

После завершения конструкции к проволоке подводят на расчетное время электроток параметрами 3...30 А, 40...60 В в зависимости от активного сопротивления проводника 10. ..60 Ом и допустимого тока для проводов из условия допустимого их длительного нагрева до температуры 50...70^oС.

Формула изобретения

Способ электропрогрева каменной кладки, заключающийся в размещении внутри каменной кладки тепловыделяющих элементов, отличающийся тем, что в качестве тепловыделяющих элементов используют стальную неизолированную проволоку диаметром 0,1. . . 2 мм, при этом проволоку размещают в горизонтальных швах кладки.