Электроды прогрева для бетона: Электроды для прогрева бетона купить в Санкт-Петербурге

Содержание

Технология прогрева бетона электродами

Иногда приходиться продолжать строительство в экстремальных погодных условиях. Температура оказывает значительное влияние на прочность бетона. При работе необходимо учитывать, что раствор в свежем виде может промерзнуть за три дня, если он имел температуру от +10 градусов. Для того чтобы прогреть бетон, используют электродный метод.
Если бетон укладывается при температуре +5 градусов, то прочность набирается дольше, чем при высоких показателях. При низкой температуре, находящаяся в бетоне вода, может замерзнуть и расшириться. Если такие процессы будут постоянно повторяться, это приведет к рыхлости конструкции, снижению влаги, и выветриванию бетона. Когда раствор набирает достаточную прочность, он может быть устойчив к изменению температуры.

Как защитить бетон от температурного изменения?

Чтобы изменение температуры не оказывало губительное действие на бетон, необходимо следить, как он набирает прочность.

Первый месяц конструкцию защищают от осадков путем накрывания.
Нельзя на бетон насыпать соль, которую применяют от гололеда.
Если планируется подогрев бетона, то нельзя превышать температуру +30 градусов, так как материал будет быстро застывать, и потеряет пластичность, может произойти значительная усадка.

В каких случаях используются электроды?

Прогрев бетона электродами применяется для конструкций в вертикальном виде. В некоторых случаях пользуются естественным утеплителем, а если от него нет желаемого результата, то применяют электроды.
Для работы понадобиться всего три человека, то есть не нужно специально нанимать рабочих, сэкономив средства. Благодаря такому методу прогрева, смесь схватывается равномерно, при этом не происходит нарушение целостного состояния конструкции. Конструкция возводится быстро даже при морозе, для сооружения колоны можно использовать всего один электрод.
В морозную погоду для прогрева бетона применяют электроды, при этом вода не замерзает, и происходит реакция с цементным составом.

Технология прогрева бетона электродами

Такой метод не является подходящим для сооружения плиты из бетона, его используют только для стен, диафрагм и колонн. После завершения основных работ, в стены помещаются стержни из металла, на которые поступает напряжение через трансформатор. Расстояние между электродами должно быть до 100 сантиметров, это зависит от погодных условий, и сложности постройки.
Через понижающий трансформатор на арматуру подают три фазы, при этом расстояние вокруг электродов прогревается, и бетон не замерзает. При прогреве раствора зимой, ток проходит через воду, которая содержится в растворе. Если каркас выполнен из арматуры, то напряжение не должно превышать 127 Вольт, также можно подать 220 или 380, но не больше этих показателей.

Виды электродов для подогрева бетона

Чтобы бетон качественно набрал прочность, его прогревают электродами, для этого используют разные виды материала.

Электроды в виде пластин располагают на внутренней части опалубки, тогда контакт с раствором становиться лучше, и он хорошо подогревается. Раствор может сохраняться в теплом виде недолго.
Ширина электродов полосового вида составляет от 400 миллиметров, их располагают с обеих сторон. После того как подключается ток, начинается прогрев бетона вокруг электродов.
Электроды струнного вида используют для подогрева раствора в конструкциях цилиндрического типа, а также в колоннах. Электрод располагают по центру возводимой конструкции, а опалубку обматывают специальным листом, который проводит ток.
При стержневом виде, используется специальная арматура до 11 миллиметров, которую располагают внутри раствора на определенном расстоянии. Электроды, расположенные в крайних частях, должны располагаться на 40 миллиметрах от самой опалубки. Таким образом, прогревают бетон в конструкциях со сложными элементами.

Электроды выбирают с учетом условий выполняемых работ

Виды подогрева бетона электродами

Виды подогрева могут быть различными:

Сквозной тип используют для сооружений со значительной толщиной или сложной формой, при этом электроды помещают внутрь раствора, выполняя расстояние от опалубки 3 сантиметра.
При поверхностном типе, под низ полос располагают подкладку в виде рубероида, электроды легко убираются, и используются несколько раз.

Если конструкция не содержит арматуру, то можно использовать напряжение до 380 Вольт. А при наличии арматуры, напряжение должно быть меньшим, не более 127 Вольт.

Как правильно подключать электроды?

Если используется арматура стержневого вида, то начальный и конечный электрод подсоединяются к одной фазе, а остальные будут функционировать от второй и третьей фазы. Также устанавливают трансформатор, но можно обойтись без этого процесса, это делают для того, чтобы бетон не пересыхал, а температура не была высокой.

Основные правила для подогрева бетона электродами

Прежде чем прогревать бетон, его нужно некоторое время оставить без этого процесса. Для хорошей прочности в раствор кладут специальные составляющие добавки. Например, если добавить хлористый кальций, то потеря прочности уменьшиться, а затвердевание ускориться до 30%.
Даже при установке трансформатора, будет происходить высушивание, поэтому поверхность смачивают или периодически выключают приборы подогрева.

Недостатки метода подогревания бетона электродами

При применении арматуры, происходит значительные затраты электрической энергии, каждому электроду необходимо до 50 Ампер. Поэтому к электродам нужно приобрести специальное оборудование, которое также имеет немалую стоимость.
Такой метод обогрева не является дешевым, все составляющие элементы используются один раз, и остаются внутри конструкции, при этом увеличивается прочность возводимой постройки.

Описание процесса

Чтобы избежать замерзания воды, которая входит в состав раствора, необходимо создать определенную температуру, тогда цемент будет вступать в реакцию с жидкостью, и конструкция наберет прочности. Бетон застывает до пяти недель, а подогрев осуществляется на протяжении всего времени, до полной готовности.
Бетон нуждается в подогреве в зимний период, во время морозов, благодаря этому процессу, можно проводить работы по строительству. При использовании электродов, бетон подогревается от электрического поля, оно возникает между нагревательными элементами во время подключения напряжения.
Благодаря этому процессу, происходит равномерное высыхание раствора, вода не замерзает, и вступает в реакцию со смесью.

Что учитывают при выполнении подогрева бетона электродами?

Когда раствор начинает затвердевать, его электрическая масса может измениться, так как влага будет испаряться, поэтому необходимо регулировать силу тока, который подается к электродам.
Это можно сделать с помощью реостата или других приспособлений.
Выполняемую конструкцию необходимо накрывать такими материалами, которые снижают потерю тепла, для этого используют опилки, пленку или рубероид. Если этого не сделать, то выполняемый процесс не даст желаемого результата.
При использовании стержневого вида, электроды должны располагаться на одинаковом расстоянии, чтобы фазы не перекашивались, и электрическая нагрузка была равномерной.
Чтобы снизить затраты электрической энергии, в раствор кладут добавки, которые способствуют быстрому застыванию.
Прогрев электродами не выполняется при возведении мелких сооружений, для этого используют другие технологии.
Ток не должен подаваться из постоянного источника, чтобы не произошел электролиз жидкости.
Если заливается небольшое количество раствора, то напряжение можно подавать с использованием сварочного трансформатора.

Расположение электродов будет зависеть от погодных условий, размеров установленной опалубки, а также качества раствора.

Условия заливки бетона в зимний период

Транспорт, в котором перевозится раствор, должен быть утеплен, чтобы не происходила потеря тепла. То есть он должен быть закрытым.
Укладываемый бетон и опалубка должны быть подогретыми, раствор укладывают и сразу утрамбовывают.
На прокладываемую арматуру и опалубку не должен попадать снег. Для того чтобы прогреть опалубку и раствор нельзя использовать горячую воду.
Нельзя производить заливку на замерзшую почву или конструкцию.
Первые дни температура раствора должна быть не менее +10 градусов, все помещения, которые прилегают к постройке, должны быть отапливаемые.

Обычно с помощью электродов прогревают слои внешнего вида, чтобы не происходила потеря тепла. Перед тем как приступить к основной работе, необходимо произвести точные расчеты, и приобрести нужные материалы.
Благодаря такому способу, можно подогревать конструкции различной толщины и конфигурации, но для сооружения плит этот метод не эффективен. Вид электродов выбирают в зависимости от погодных условий, и качества используемого материала.
Полосовыми электродами можно прогревать плиты перекрытия, и другие элементы, расположенные в горизонтальном виде, а также бетон, которые прикасается к мерзлой земле.
Стержневые электроды используют для подогрева колонн, балок и других сложных конструкций. Струнные электроды применяют для прогревания колонн, если в конструкции содержатся металлические составляющие, то затраты электрической энергии будут больше.
При прогреве бетона электродным способом, конструкцию необходимо укрывать, иначе будет происходить значительная потеря тепла, и большой расход электрической энергии, желаемого результата не удастся добиться.

Правильное подключение и подача напряжения также зависят от вида используемых электродов.
При правильно выполненной работе, раствор быстро затвердевает, дает минимальную усадку, не разрушается из-за замерзшей воды, которая входит в состав смеси. Если выполнить работу самостоятельно сложно, то необходимо прибегнуть к помощи специалистов.

Прогрев бетона электродами: технология и особенности

Технология, применяемая в сложных условиях для приобретения бетоном необходимых физико-механических свойств, называется прогрев бетона электродами. Метод получил распространение благодаря простому оборудованию, которое основано на способностях электрического тока при прохождении через какое-либо вещество выделять тепло. Прогрев бетона в зимнее время электродами очень производителен, он охватывает рабочий объем 100 м³ при t -40 °C. Исходя из особенностей конструкции и уличной температуры, подбираются технологические режимы, учитывающие:

расстояние между электродами при прогреве бетона, их тип;
силу тока;
стадийность процесса в зависимости от использования изотермического «одеяла».

Чтобы обеспечить прогрев бетона электродами, расчет должен быть точным. Зависит он от следующих параметров:

форма, толщина и общая площадь заливки;
мощность трансформатора;
толщина электрических проводников;
сила тока;
время, выдержка и продолжительность нагрева.

Схема подключения электродов для прогрева бетона

Особенности методики и виды прогрева

Важно! В ходе процедуры важно обеспечить равномерность нагревания и невысокую скорость — 8-15 °С в час, а остывания — 5-10 °С

На сегодня самый эффективный способ не привязывать строительные работы к определенному времени года, трудиться в дождливых условиях, а также суровом климате — это проводить прогрев бетона электродами, технология может состоять из нескольких стадий:

нагрев и выдержка;
нагнетание температуры с последующим охлаждением при термоизоляции;
нагрев, выдержка и остывание.

Прогрев бетона с помощью электродов могут дополнять использованием термоизолирующей конструкции, которая снижает скорость охлаждения или позволяет выдерживать однородную температуру во время операции. Это наиболее эффективный метод нагрева. Кроме этого, сам трансформатор может оснащаться модулями:

подогрева почвы;
сушки электродов;
стабилизации напряжения;
генератором.

Разновидности применяемых электродов

Прогрев стен бетона электродами обеспечивается с помощью специальной установки или сварочного аппарата, состоящего из трансформатора и нагревательных элементов. Разные типы конструкций определяют форму электродов, применение которых наиболее целесообразно.

Электроды для прогрева бетона

Существует 4 типа нагревательных элементов: 2 варианта предназначены для внутреннего напряжения и 2 для поверхностного. Первые изготавливаются из арматуры в бунтах или прутьях. Маркируется проволока ВР1, а электроды для прогрева бетона ВР 4/ 5/ 3 обозначают диаметр проволоки. Вторые из пластин разных размеров. За основу берется листовая или кровельная сталь до 4 мм толщиной.

Электроды для внутреннего напряжения:

Стержневые. Для изготовления используется арматура диаметром 6-12 мм, длиной до 2 метров. Располагаются по «телу» бетона. Подходят для больших площадей, при этом используется индивидуальная технологическая карта прогрева бетона электродами. Площадь должна соответствовать мощности трансформатора. Шаг прутьев варьируется от 60 до 100 см, но расстояние между рядами должно быть не менее 200-400 мм; до каркаса — 50-150 мм; до шва конструкции — более 100 мм.
Струнные. Используются для вертикальных конструкций (колонны, арки). Представляют собой арматуру диаметром до 15 мм и длиной 2-3 метра. Один устанавливается по центру (может применяться каркасная арматура), в качестве второго используется опалубка из токопроводящего материала.
Пластинчатые. Представляют собой пластины, которые устанавливаются между опалубкой и бетоном с разных сторон и создают электрическое поле.
Полосовые или нашивные. Похожи на пластинчатые, но имеют более компактную ширину (20-50 мм) и толщину до 4 мм, располагаются по сторонам стяжки. Шаг электродов при прогреве бетона составляет 100-400 мм. Их применяют для небольших площадей, плит перекрытия и бетона, соприкасающегося с грунтом.

Чтобы обеспечить эффективный прогрев бетона электродами, схема подключения должна учитывать толщину бетонной смеси. В случаях с пластинчатыми изделиями это имеет основное значение: подсоединяются они периферийно (при толщине смеси более 300 мм) или односторонне (при толщине до 300 мм).

Обвязка электродов для прогрева бетонного фундамента

Советы по реализации

Важно! Применять можно только переменный ток. Постоянный приведет к активизации электролиза. Также нерационально использовать этот метод для конструкций большой толщины

Электроды устанавливаются в бетон в порядке, при котором после подключения к трансформатору создается электрическое поле. Регулируя параметры трансформатора, достигается необходимая t нагрева и выдержки. Интенсивность нагрева должна быть невысокой, максимальная t выдержки зависит от марки бетона и составляет не более +55-75 °С. Во время прогрева участок должен быть покрыт изолирующим верхом (рубероид, специальные маты). Зимний прогрев бетона электродами должен учитывать при охлаждении перепад t между уличной и рабочей — не более 20 °С.

Поскольку при изменении структуры меняется сопротивление, то необходимо следить за силой тока: установить в цепь приборы, контролирующие параметры тока, температуры, проверять степень застывания бетонной смеси. Изменение сопротивления происходит не линейно, а параболически, также на этот показатель влияют марка бетона и производитель (компоненты состава меняют свойства в зависимости от места добычи).

Задаваясь вопросом, как прогреть бетон электродами, важно обеспечить безопасность технологии, поскольку здесь присутствуют такие энергоносители, как вода и электрический ток. При невозможности изоляции электрических проводников обычным способом, они защищаются эбонитовыми трубками. Также категорически запрещается соприкосновение изделий с армирующим каркасом из-за короткого замыкания.

Ток для прогрева бетона электродами используется как 1-фазный, так и 3-фазный. Но в первом случае конструкция должна быть небольшой, без армирующей сетки, а также не контактировать с другими элементами построек. В остальных ситуациях используется напряжение 380 В.

Заключение

К особенностям этого метода относят одноразовость использования электродов: после затвердевания они остаются частью конструкции. При этом стоимость расходников низкая, а сами они широко доступны, поэтому технология вполне оправдывает себя.

Видео: Прогрев бетона в зимнее время, кабель пнсв,тмо-80, оборудование для прогрева

прогрев бетона электродами — Строительство и ремонт

Электродный прогрев бетона

Прогрев бетона электродами помогает сохранить необходимые параметры твердения раствора при заливке в холодное время. Этот способ подразумевает вживление в бетон или расположение на его поверхности электродов, которые затем подключают к трансформатору. В результате между ними образуется электрическое поле, согревающее бетон. Подбирая и регулируя выходные параметры трансформатора, можно добиться необходимой температуры прогрева бетона.

Важно помнить, что электрическое сопротивление бетона меняется по мере его твердения, причем проиходит это далеко не линейно:

Изменение удельного сопротивления в процессе электропрогрева бетонов различных марок

Поверхность раствора по окончании бетонирования и установки электродов укрывают утепляющими материалами. Прогревать бетон с не укрытыми поверхностями не допускается.

Электродный прогрев хорошо сочетаем с выдерживанием бетона методом термоса. Электродами прогревают только внешние слои во избежание потери тепла, полученного раствором перед заливкой.

Виды электродов

Существует несколько видов электродов, используемых для подогрева бетонного раствора. Наиболее применяемые из них:

Пластинчатые электроды

Пластичные электроды представляют собой металлические пластины, которые помещают между опалубкой и бетоном с разных сторон конструкции. После подключения к ним электрического потенциала образуется поле, нагревающее раствор.

Полосовые электроды

Этот тип электродов состоит из металлических полос от 20 до 50 мм шириной. Они также располагаются на верхнем слое раствора. Их отличительной способностью является возможность их расположения лишь с одной стороны конструкции. В этом случае электроды подключаются поочередно к разным фазам.

Полосовые электроды применяют при прогреве плит перекрытий и других горизонтальных элементов, а также бетона, соприкасающегося с мерзлым грунтом.

Стержневые электроды

Стержневые электроды по своей сути являются прутьями арматуры до 15 мм в диаметре, которые располагаются непосредственно в теле бетона.

Ими можно осуществить прогрев бетона конструкций сложной формы: балок, колонн, массивных плит, фундаментных башмаков, боковых поверхностей массивных конструкций.

Струнные электроды

Струнные электроды применяются в основном для прогрева колонн. Они имеют длину 2-3 метра и толщину около 15 мм. В центре конструкции устанавливается струнный электрод. Электрическое поле возникает между струной и опалубкой, обитой токопроводящим листом и подключенной к другой фазе электрической сети.

В качестве электродов в некоторых случаях могут быть использованы армирующие элементы самой конструкции. При этом значительно возрастают энергозатраты.

Как прогреть бетонную смесь в зимнее время

Схватывание бетона происходит при участии воды. Но в зимнее время вся влага в растворе замерзает, делая гидратацию невозможной. Чтобы и в морозы не приостанавливать строительство, на участке организовывают обогрев бетона. Вариантов прогрева разработано немало, и каждая технология находит свое применение.

На чем основывается выбор?

Каким способом подогревать зимой бетонные конструкции, зависит от ряда параметров:

1. Погодные условия. При температуре не ниже -15 °С обогрев нагревательными проводами можно заменить методом «теплой» опалубки.

2. Класс бетона – от него зависит необходимый срок теплового воздействия до получения надежных характеристик конструкций, залитых зимой. Бетон вплоть до класса В10 должен успеть набрать половину заявленной прочности, прежде чем можно будет закончить прогрев, классы с В12,5 по В25 – около 40%, крепче В25 – около 30%.

3. Размеры ЖБИ. Для массивных фундаментов рекомендуется электропрогрев бетона электродами или проводами ПНСВ, плюс сохранение набранной температуры «термосом».

4. Толщина заливки. При незначительных габаритах отдельных элементов армированной конструкции возможно применение индукционного нагрева.

Чтобы получить монолит заданного качества и оптимизировать затраты на обогрев бетона, рекомендуется для каждого конкретного случая комбинировать различные технологии.

Метод электродов

Наиболее часто применяемая технология, основанная на свойстве проводников электрического тока разогреваться. Влажный бетонный раствор тоже превращается в своеобразный проводник, если в нем разместить запитанные электроды. Чтобы «цепь» заработала, их необходимо подсоединить к разным фазам источника переменного тока мощностью 60-127 В.

Не используйте метод под напряжением свыше 127 В, если работаете с ЖБИ. Бетон с металлической арматурой включать в цепь можно только после профессиональной разработки проекта.

Технология прогрева бетона электродами требует предварительных расчетов для каждой конструкции. От ее особенностей будет зависеть напряжение подаваемого переменного тока, схема расстановки электродов и даже их вид.

Стержневые электроды – металлические пруты небольшого диаметра (от 6 до 12 мм). Используются на удаленных участках особо крупных конструкций, а также для сложных форм (стыков, колонн). При размещении стержневых электродов нужно следить, чтобы они не располагались к опалубке ближе, чем на 3 см.
Струнные – длинная стальная проволока диаметром 6-10 мм. Предназначены для участков большой протяженности. Этот способ предпочтителен, если прогрев бетонной смеси электродами выполняется при контакте заливки с уже замерзшим грунтом.
Поверхностные – особый тип электродов, роль которых выполняют стальные пластины или полосы шириной в 4-8 см. Проводники крепятся непосредственно к опалубке с оставлением одного свободного конца для подключения к источнику питания. В отличие от погружных электродов поверхностные не контактируют с раствором, так как отделены от него слоем рубероида.

Металлические полосы обеспечивают прогрев бетона не глубже, чем на половину расстояния от одного электрода до другого. Это тепло достает и до внутренних слоев, но там процессы протекают не так интенсивно. А вот разнофазные пластины могут нагревать весь объем, если он не слишком большой.

Основное достоинство метода прогрева электродами – возможность поддержания оптимальной температуры бетона в конструкциях любой толщины и формы.

Особенности различных способов

1. Использование нагревательных проводов.

Тот же электропрогрев бетона, но в отличие от электродного метода, увеличение температуры в монолите обеспечивают уложенные в массу изолированные провода. Они сами нагреваются в процессе работы, а раствору передают только тепловую энергию.

Марки нагревающих элементов:

1. Чаще всего в зимнее время используется электропровод марки ПНСВ от 1,2 до 3 мм в диаметре.

При этом нужно учитывать, что ПНСВ не должен во время работы находиться на воздухе, иначе его изоляция просто оплавится. Отсюда и особенности технологии прогрева – применение так называемых холодных концов, подключенных в местах выхода ПНСВ из бетона. Их роль исполняют короткие установочные провода типа АПВ-2,5 или АПВ-4 с алюминиевой жилой.

Схема прогрева проводом ПНСВ 1,2 при его подключении к трансформатору может быть одно- или трехфазной. Главное, чтобы линии отстояли друг от друга минимум на 15 мм, а сила тока не превышала 15 А. Длина обогреваемых секций подбирается вдвое меньше, чем значение напряжения на трансформаторе.

2. Применение кабелей КДБС или ВЕТ позволяет полностью исключить из технологии трансформатор для прогрева бетона.

К такому методу прибегают, когда нет возможности обеспечить станции питание в 380 В или использовать требуемое количество понижающих трансформаторов на объекте. ВЕТ-кабели могут работать от бытовой электросети, на концах они снабжаются соединительными муфтами, что весьма удобно при укладке. Правда, стоит такой провод дороже, чем ПНСВ.

Подключение производится к понижающему трансформатору, выдающему со второй обмотки 75 или 36 В. Схема укладки провода ВЕТ не отличается от аналогичной для ПНСВ. При этом важно подобрать оборудование, предусматривающее плавную регулировку силы тока. Это позволит поддерживать нормальную температуру в монолитной конструкции.

Как вариант для частного строительства, подойдет обычный сварочный аппарат. К профессиональному оборудованию относятся трансформаторные станции, которые обеспечивают прогрев до 30 кубов: КТПТО-80/86, серия трансформаторов СПБ либо сухая станция ТСДЗ-63.

Прогрев с использованием проводов позволяет сократить время набора 70%-ной прочности до нескольких дней. При такой высокой эффективности метод выгодно отличается экономичностью.

3. Греющая опалубка.

Контактный прогрев бетона предпочтительно использовать на объектах быстрого возведения. Термоактивная опалубка широко применяется для строительства монолитных домов, но раствор должен иметь высокую скорость застывания. Эта технология довольно требовательна к температуре смеси и окружающей среды: промерзший грунт на глубину 30-50 см и сам состав должны быть прогреты до +15 °С.

4. Индукционный метод.

Отлично подходит для изготовления бетонных свай и колонн. Повышение температуры внутри опалубки происходит за счет воздействия электромагнитного поля, создаваемого внешними витками провода. Вся конструкция превращается в своеобразную индукционную катушку, разогревающую металлическую арматуру. А та в свою очередь осуществляет прогрев раствора изнутри. Достоинства метода – равномерный прогрев и возможность производить предварительный разогрев опалубки и армирующих стержней еще до заливки.

5. Тепловые излучатели.

Относительно недорогой и наименее энергозатратный способ – прогрев тепловыми пушками, ИК-излучателями и другими внешними электрообогревателями. Его плюсом и одновременно недостатком является локальное воздействие на заливку. Поэтому сфера применения этой технологии ограничивается ремонтными работами, заделкой стыков и изготовлением малых форм. При этом внешний обогрев не будет достаточно эффективен, если обрабатываемую часть конструкции не оградить от внешних условий временным пологом. Достоинства: минимум аппаратуры и кабельной продукции, дешевизна и относительно невысокие энергозатраты.

Самый дорогой и энергоемкий прогрев бетона в зимнее время применяется только в промышленном строительстве. Смысл технологии заключается в том, что бетон заливается в сложную двухстенную опалубку, через которую подается горячий пар. Он обволакивает бетонную поверхность, образуя «паровую рубашку». Это обеспечивает и равномерный прогрев конструкции, и подачу влаги, необходимой для гидратации.

Несмотря на всю сложность организации прогрева, этот способ является наиболее эффективным. А для сокращения расходов в сам бетонный раствор вводятся пластифицирующие добавки, ускоряющие процесс твердения.

Существует и пассивный метод, когда вокруг конструкции создается термос из теплоизолирующих матов. Но он сам по себе неэффективен – его уместно использовать только в качестве дополнительной меры вместе с другими способами.

Зачем и как происходит прогрев бетона электродами

Погода в нашей стране не всегда благоприятствует строительству, а в некоторых регионах условия и вовсе экстремальные. Однако это не повод, чтобы прерывать работу или совсем от нее отказываться. В частности, для бетонирования есть несколько методов, которые дают возможность завершить поставленную задачу даже в особых условиях, например, в мороз или при создании массивных конструкций.

На фото – как осуществляется электропрогрев бетона электродами

Температура при строительстве

Данный параметр имеет большое влияние на набор бетоном окончательной прочности. Также следует учесть, что свежий раствор может промерзать в том случае, когда в течение 3 дней его температура была на уровне +10° С. Поэтому необходим электродный прогрев бетона в зимнее время.Знайте, что при укладке бетона при 5° С, вам придется ждать в 2 раза дольше достижения им прочности, сравнить которую можно с температурой 20° С.

Когда же столбик термометра опустится ниже точки замерзания, гидратация может просто остановиться. Нельзя также забывать следующее — несвязанная вода в бетонном растворе при замерзании начнет увеличиваться в объеме.

Если процессы замерзания и оттаивания будут повторяться многократно, это станет причиной:

разрыхления структуры;
уменьшения влаги;
выветривания бетона;
цена работ увеличится.

Но, когда смесь набрала прочность превышающую 5 Н/мм 2 , она становится устойчивой к однократному замерзанию. При этом срок распалубки необходимо увеличить на период, когда бетон был ниже 0° С.

Общая схема прогрева бетона в зимнее время электродами

В этом случае необходимо следить за тем, чтобы он быстро набирал прочность, чтобы промерзание не нарушило процесс.

в течение месяца бетон следует защищать от осадков в виде снега и дождя;
он не должен первую зиму соприкасаться с рассыпной солью, использующуюся против обледенения.

Температура свежего состава относительно DIN 1045 не должна быть ниже параметров, которые принимаются в зависимости от окружающей температуры и вида и количества цемента.

Совет: если осуществляются мероприятия по подогреву свежего бетонного раствора, за исключением подвода пара, его температура не должна превысить отметку +30° С и быть ниже +5° С.

В первом случае это приведет к быстрому твердению и снижению пластичности материала, что затруднит с ним работу.

Также это станет причиной:

больших усадок;
преждевременного набора прочности;
низкой итоговой прочности бетонного материала.

Чтобы этого не происходило, в каждом конкретном случае разрабатывается, например, технологическая карта прогрева бетона электродами.

Как защитить

Для этого следует провести следующие действия:

подогревайте воду для затворения и заполнитель, никогда не применяйте замороженный последний компонент;
используйте цементы повышенного класса прочности. Они быстрее твердеют и выделяют при этом процессе больше тепла, чем цементы низших классов прочности;

Совет: если вам необходимо будет провести после затвердения состава работы по проведению коммуникаций, вам поможет алмазное бурение отверстий в бетоне необходимыми по диаметру профессиональными коронками.

Использование для бурения отверстий оборудования с алмазными коронками

увеличивайте содержание цемента, чтобы ускорить набор прочности;
понизьте соотношение между цементом и водой, это позволит раствору быстрее затвердеть и набрать прочность, одновременно выделяя высокий уровень тепла;
добавляйте своими руками в особых случаях и после проведения испытаний на соответствие ускоритель твердения. Не используйте хлорсодержащие ускорители твердения в предварительно напряженном бетоне.

Что необходимо делать при транспортировке раствора и его укладке:

защищайте транспортные средства от теплопотерь. Не используйте открытые лотки и транспортерные ленты;
укладывайте по возможности предварительно подогретый бетон в подогретую опалубку и сразу же уплотняйте;
держите арматуру и плоскости опалубки свободными от снега, для прогрева можете использовать нагретый воздух или пламенные горелки. Никогда не используйте струю горячей воды;
не укладывайте бетон на замерзшие конструкции и на замерзшую землю;
поддерживайте температуру бетона по возможности в течение первых 3 дней не ниже +10° С, а также отапливайте примыкающие помещения.

Чем прогреть бетон

В зимний период очень часто для прогрева бетона применяют электроды. Это дает возможность исключить превращения воды в лед, чтобы она нормально вступала химическую реакцию с цементом. Рассмотрим подробнее, как происходит данный процесс.

Для чего это нужно

Выше в статье мы рассмотрели общие сведения о влиянии температуры на качество бетонного раствора. Пришло время объяснить это на примере.

Так как бетонировать приходится не только в теплое время года, но и в морозы, необходимо не забывать о физическом превращении воды в лед. Следует понимать, что допускать этого ни в коем случае нельзя, так как она нужна для химической реакции с основным компонентом раствора – цементом.

Совет: если вам необходимо демонтировать ЖБИ или сделать в них технологические канавки, вам поможет резка железобетона алмазными кругами.

Применение алмазных кругов для резки ж/б

При замерзании гидратация прекратится, и процессы твердения бетона остановятся, что вызовет нарушение структуры материала. Даже после оттаивания льда и возобновления гидратации, ее восстановить не удастся.

Прогрев бетонной смеси с помощью электродов

Тоже самое можно сказать и о железобетоне, когда на арматуре образуется «ледяная корка», забирающая воду из зоны не так охлажденных участков. Эти процессы негативно влияют на структуру материала.

Вот почему инструкция требует обязательно прогревать бетон, чтобы его затвердевание прошло максимально успешно.

В настоящее время есть несколько методов добиться необходимых результатов, в частности используют нагрев:

электродами;
сварочным аппаратом;
инфракрасными волнами.

Обогрев электродами — виды

Один из самых популярных в строительной индустрии способов. Основа метода – прохождение электрического тока через толщу бетона.

Рассмотрим, какие электроды для прогрева бетона применяются в данном случае:

Пластинчатые, напоминающие пластины, устанавливают с внутренней стороны опалубки, чтобы был лучший контакт со смесью. Бетон начинает разогреваться до нужной температуры благодаря появлению электрического поля. В теплом состоянии бетонная смесь может быть некоторое время.

Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластин

Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластинок

Совет: выбор электродов проводите исходя из условий работ.

Прогревание бетона электричеством

Работа со сварочным аппаратом

Применение для прогрева бетона сварочного аппарата является вполне реальной задумкой. Но, для хорошего разогрева смеси необходимо в процессе работ использовать вспомогательные электроды. Не стоит беспокоиться за надежность оборудования, современные агрегаты надежны и не представляют опасности для человека при соблюдении правил ТБ.

Конструкция многих аппаратов простая и не представляет трудностей в использовании. Благодаря таким станциям удается прогреть 30-100 м 3 смеси, а работу можно вести почти при -45° С.

Сварочный аппарат сконструирован в виде автономной установки, состоящей из сварочного агрегата и двигателя.

Кроме основных функций, он может быть оборудован и вспомогательными, в частности, иметь:

блок подогрева мерзлого грунта;
блок сушилки электродов;
блок снижения напряжения;
генератор тока.

С его помощью удается регулировать прогрев, так как он имеет несколько ступеней напряжения. Можно смело утверждать, что данный агрегат обладает всем необходимым для нормальной работы.

Технология прогрева сварочным аппаратом

Правильный процесс нагрева выглядит следующим образом:

По бетонной площадке равномерно раскладывают электроды (отрезки арматуры).
Соединяют их в 2 параллельные цепи.
Устанавливают между ними лампу накаливания, чтобы следить за напряжением.
К цепям подсоединяют провода прямой и обратной связи.

Совет: чтобы влага не испарялась быстро с поверхности бетона, накройте его слоем опилок, а для контроля за перегревом материала используйте обычный градусник.

Проводите работы только согласно технической документации на конкретный объект.

Из статьи стало понятным, что работать с бетоном можно не только летом, но и в холодное врем года. Для этого существует множество способов, которые помогают избежать превращения воды в лед и сохраняют структуру материала. Один из самых востребованных на сегодня методов – прогревание бетона электродами. Видео в этой статье поможет найти вам дополнительную информацию по этой тематике.

А схема подключения прогрева бетона электродами приведена в другой статье на нашем сайте.

Описание технологии прогрева бетона электродами и практические советы

Чтобы исключить кристаллизацию воды, входящей в состав бетонного раствора, необходимо поддерживать определенную температуру залитой массы. Дело в том, что вяжущее (цемент) вступает в реакцию именно с жидкостью, а не со льдом. А так как окончательное отвердевание бетона происходит в течение длительного времени (до 4 – 5 недель, в зависимости от особенностей производства работ и состава смеси), то его термообработка осуществляется постоянно, до полной готовности сооружаемой конструкции.

Понятно, что прогрев необходим только в холодное время года. Это позволяет вести работы в любой сезон, независимо от температуры окружающего воздуха. Существует много методик, но, пожалуй, самой распространенной является прогрев бетонной смеси электродами. Такие проводники эл/тока отличаются формой, размерами и спецификой размещения.

Но технология и принцип их действия остается неизменным – бетон разогревается эл/полем, которое образуется между электродами при подаче на них напряжения. Раствор становится элементом токопроводящей цепи (со своим внутренним сопротивлением), в котором энергия электрическая трансформируется в тепловую. Регулируя номинал напряжения, можно добиться требуемой температуры прогрева. В зависимости от особенностей «обрабатываемой» конструкции, подбирается оптимальный вариант данных элементов.

Разновидности электродов

Стержневые

В качестве таковых чаще всего используется арматурный пруток хотя можно устанавливать и узкие полосы металла (композитная арматура, понятное дело, не подойдет, а вот для армирования — то что надо). Его длина должна быть несколько большей толщины заливки (для включения в цепь), а сечение выбирается исходя из ее конструктивных особенностей и плана размещения электродов (как правило, для частного домостроения не более 10 мм). Чтобы арматура легче входила в раствор, один ее конец заостряется.

Стержневые электроды позволяют прогреть «заливку» с конфигурацией любой сложности и формы, поэтому используются чаще всего, особенно при индивидуальном строительстве. Их располагают перпендикулярно продольной оси конструкции. Причем так, чтобы они не соприкасались с прутьями армирующего каркаса.

По сути, это разновидность тех же стержневых, но расположение – вдоль оси опалубки. Применяются при прогреве конструкций с малым сечением и большой длиной (балки, колонны и ряд других). Для упрощения присоединения проводов торчащие из опалубки края изгибаются верх (буквой «Г»).

В ряде случаев можно в качестве электродов использовать продольные прутья смонтированного в опалубке металлического каркаса. Но при таком способе прогрева резко увеличивается энергопотребление, поэтому и используется он реже. При этом соблюдаются особые меры предосторожности.

Представляют собой куски железных полос (20 – 50 мм, толщиной 3), которые укладываются поверх залитого раствора. Такой прогрев применяется для заливки малой толщины (массивная стяжка, плита и тому подобное), при этом все элементы размещаются на одной стороне конструкции.

Пластинчатые

Располагаются с противоположных сторон заливки, с внутренней стороны опалубки. Их габариты выбираются в соответствии с ее параметрами. Естественно, что устанавливаются они парами, количество которых и расстановка определяются индивидуально для каждой конструкции.

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

Применяется для конструкций, имеющих большую толщину или сложную форму. Из названия понятно, что электроды размещаются внутри залитой массы раствора. Общее правило – электроды устанавливаются на расстоянии не менее 3 см от элемента опалубки.

Периферийный (поверхностный, нашивной)

Под полосы устанавливается подкладка. На практике для этого чаще всего берутся куски рубероида, что позволяет такие электроды легко снимать и использовать многократно.

Общее правило

Если в опалубку установлен металлический каркас, то использовать напряжение более 127 В ЗАПРЕЩЕНО . Для конструкций неармированных оно может быть не более 380 В.

Что учесть при прогреве бетона

По мере отвердевания залитой массы изменяется ее эл/сопротивление, так как происходит испарение влаги. Следовательно, необходимо систематически корректировать силу подаваемого тока, поэтому в схему обязательно должен быть включен элемент регулировки (например, реостат, трансформатор с несколькими выходами).
Поверхность конструкции, подлежащей прогреву, должна быть укрыта материалами, снижающими теплопотери. Это могут быть опилки, маты, пленка п/э, рубероид и тому подобное. В противном случае сам процесс прогрева теряет смысл.
При стержневом методе нужно соблюдать одинаковые расстояния между электродами как в одном ряду, так и в соседних. Это обеспечит равномерность загрузки «линий» и исключит перекос фаз.
Снижения энергозатрат можно добиться введением в состав раствора специальных добавок-пластификаторов, ускоряющих процесс отвердевания бетона.
Специалисты не рекомендуют применять электродный прогрев для мелких конструкций. Для этого существуют другие методики.
В качестве «питания» нельзя использовать источник постоянного тока, так как в этом случае не избежать электролиза жидкости.
При небольших объемах заливки в качестве источника напряжения можно использовать сварочные трансформаторы.
Единой рекомендации по размещению электродов на (в) заливке раствора нет. Схема определяется индивидуально и зависит от внешних условий, параметров опалубки, марки цемента и ряда других факторов.
Через определенные временные промежутки (зависят от специфики работ) делается замер температуры. Для этого проделываются специальные «шурфы».
ЗАПРЕЩАЕТСЯ. При использовании прутьев арматурного каркаса в качестве электродов работать с напряжением свыше 60 В. В исключительных случаях (более этого номинала) – только при соблюдении дополнительных мер и локально (на отдельных сегментах конструкции).

Для получения из раствора качественного искусственного камня рекомендуется комплексный обогрев массы, сочетающий несколько методик, в том числе, и «пассивную» («термос»).

Схема подключения и технология прогрева бетона электродами

Чтобы бетон во время твердения правильно набрал прочность, в зимнее время его обогревают различными способами. Технология прогрева бетона электродами является одним из них. Процесс этот можно проводить как самостоятельно, так и в комплексе с другими методами обогрева. Особенно актуально электродный метод применять при заливке раствором монолитных вертикальных конструкций.

Необходимость прогрева в зимний период

Работы, связанные с заливкой бетонного раствора, строители проводят в любое время года. Одним из компонентов, необходимых для набора прочности бетоном, является вода. Если в теплое время твердение материала проходит естественным способом, так как гидратация цемента протекает успешно, то зимой это невозможно. При низких температурах в бетоне происходят следующие процессы:

Вода замерзает и перестает взаимодействовать с цементом. В итоге процесс твердения бетона практически останавливается.
Лед, постепенно увеличиваясь в объеме, снижает плотность застывающего раствора, и при оттаивании бетон начнет просто крошиться.
В связи с образованием наледи, в месте соединения арматуры с раствором происходит снижение прочности.

Поэтому стоит задача остановить эти процессы, чтобы получить качественный бетон, способный выдержать любые нагрузки. Обычно для этих целей применяют комплексные меры, чтобы достичь наилучшего результата. При минусовых температурах в бетон добавляют вещества, способные предотвращать замерзание воды, но при сильных морозах без обогрева раствор все равно замерзнет. Поэтому дополнительно используют обогрев с помощью электродов, между которыми в жидком бетоне появляется электрическое поле и он начинает нагреваться.

Виды электродов

В зависимости от расположения прогревочных электродов различают поверхностное и погружное их использование. В первом случае на поверхность раствора накладываются пластины, к которым присоединяют провода.

После окончания процесса такие электроды можно использовать повторно на других объектах. При втором способе электроды погружают в раствор, в дальнейшем они в нем остаются.

Всего различают 4 вида электродов:

Технология электропрогрева бетона электродами, сделанными в виде пластин, заключается в том, что они размещаются между внутренней стороной опалубки и бетонным раствором. К каждой пластине подключают провода, подходящие к разным фазам трансформатора.

В результате между пластинами образуется электрическое поле и раствор начинает прогреваться. Применяется такой способ в основном при небольших объемах заливки. Полосовые электроды представляют собой металлические пластинки шириной не более 50 мм. Располагают их на поверхности раствора и подключают через одну к одной фазе, а оставшиеся — к другой.

Их используют для обогрева плоских и невысоких изделий. Струнные проводники используют при заливке высоких цилиндрических конструкций, например, колонн. В центр конструкции помещается электрод, а сама опалубка охватывается токопроводящим листом. Лист и центральную струну подключают к разным фазам.

В качестве стержневых проводников используют нарезанные арматурные прутья диаметром от 7 до 11 мм, которые заглубляют в раствор согласно рассчитанному расстоянию. Таким образом осуществляют прогрев сложных конструкций.

Технология прогрева

Все работы строители проводят, опираясь на технологическую карту прогрева электродами монолитных конструкций. Сам процесс происходит при низком напряжении и высокой силе тока. Обеспечивает эти показатели использование масляного прогревочного трансформатора, работающего от сети 380 В. Очень часто для этого применяют передвижные электрические станции, которые можно доставить до самого отдаленного объекта.

Схему подключения электродов при прогреве бетона осуществляют проводами, способными выдерживать мощность 80 Вт на 1 м его длины. Ими подключают три звена электродов к каждой фазе трансформатора так, чтобы они не касались деталей опалубки и арматуры каркаса. Контакт между проводами и электродами должен быть надежным, желательно использовать для этого резьбовое соединение.

Как только закончится заливка раствора, начинают процесс прогрева. Регулируется он с помощью трансформатора. Когда раствор жидкий, то для прогрева достаточно будет тока равного 250 А. Этот показатель достигается установлением на выходе трансформатора 100 В. По мере застывания бетонного раствора, силу тока необходимо увеличивать, для этого в трансформаторе имеются 4 ступени.

Диапазон регулировки силы тока составляет от 250 до 450 А. При отсутствии трансформатора, для этого процесса можно использовать сварочный аппарат. Во время прогрева обязательно каждый час проводят замеры температуры бетона и выходной силы тока и затем записывают показания в соответствующий журнал прогрева.

Как производить прогрев бетона электродами, технология процесса

Как защитить бетон от температурного изменения?

Первый месяц конструкцию защищают от осадков путем накрывания.
Нельзя на бетон насыпать соль, которую применяют от гололеда.
Если планируется подогрев бетона, то нельзя превышать температуру +30 градусов, так как материал будет быстро застывать, и потеряет пластичность, может произойти значительная усадка.

В каких случаях используются электроды?

Технология прогрева бетона электродами

Виды электродов для подогрева бетона

Электроды в виде пластин располагают на внутренней части опалубки, тогда контакт с раствором становиться лучше, и он хорошо подогревается. Раствор может сохраняться в теплом виде недолго.
Ширина электродов полосового вида составляет от 400 миллиметров, их располагают с обеих сторон. После того как подключается ток, начинается прогрев бетона вокруг электродов.
Электроды струнного вида используют для подогрева раствора в конструкциях цилиндрического типа, а также в колоннах. Электрод располагают по центру возводимой конструкции, а опалубку обматывают специальным листом, который проводит ток.
При стержневом виде, используется специальная арматура до 11 миллиметров, которую располагают внутри раствора на определенном расстоянии. Электроды, расположенные в крайних частях, должны располагаться на 40 миллиметрах от самой опалубки. Таким образом, прогревают бетон в конструкциях со сложными элементами.

Электроды выбирают с учетом условий выполняемых работ

Виды подогрева бетона электродами

Виды подогрева могут быть различными:

Сквозной тип используют для сооружений со значительной толщиной или сложной формой, при этом электроды помещают внутрь раствора, выполняя расстояние от опалубки 3 сантиметра.
При поверхностном типе, под низ полос располагают подкладку в виде рубероида, электроды легко убираются, и используются несколько раз.

Как правильно подключать электроды?

Подключение электродов зависит от выбора материала. Для пластинчатого вида одну фазу подают на начальный электрод, а вторую на тот, который располагается с обратной стороны. То есть электроды располагаются параллельно, и на них подается фаза.
Если используется арматура стержневого вида, то начальный и конечный электрод подсоединяются к одной фазе, а остальные будут функционировать от второй и третьей фазы. Также устанавливают трансформатор, но можно обойтись без этого процесса, это делают для того, чтобы бетон не пересыхал, а температура не была высокой.

Основные правила для подогрева бетона электродами

Для того чтобы прогрев раствора был осуществлен эффективно, подключение производят к разным полюсам электрической сети. Если применяется одна фаза, то не желаемого результата достичь не удастся, а также замыкание возникает только сквозь влажный раствор.
Для каждого строения выполняется планировка, при которой учитывают расстояние между электродами, размещение трансформатора, и необходимое напряжение.
Прежде чем прогревать бетон, его нужно некоторое время оставить без этого процесса. Для хорошей прочности в раствор кладут специальные составляющие добавки. Например, если добавить хлористый кальций, то потеря прочности уменьшиться, а затвердевание ускориться до 30%.
Даже при установке трансформатора, будет происходить высушивание, поэтому поверхность смачивают или периодически выключают приборы подогрева.

Недостатки метода подогревания бетона электродами

Описание процесса

Что учитывают при выполнении подогрева бетона электродами?

Когда раствор начинает затвердевать, его электрическая масса может измениться, так как влага будет испаряться, поэтому необходимо регулировать силу тока, который подается к электродам. Это можно сделать с помощью реостата или других приспособлений.
Выполняемую конструкцию необходимо накрывать такими материалами, которые снижают потерю тепла, для этого используют опилки, пленку или рубероид. Если этого не сделать, то выполняемый процесс не даст желаемого результата.
При использовании стержневого вида, электроды должны располагаться на одинаковом расстоянии, чтобы фазы не перекашивались, и электрическая нагрузка была равномерной.
Чтобы снизить затраты электрической энергии, в раствор кладут добавки, которые способствуют быстрому застыванию.
Прогрев электродами не выполняется при возведении мелких сооружений, для этого используют другие технологии.
Ток не должен подаваться из постоянного источника, чтобы не произошел электролиз жидкости.
Если заливается небольшое количество раствора, то напряжение можно подавать с использованием сварочного трансформатора.
Расположение электродов будет зависеть от погодных условий, размеров установленной опалубки, а также качества раствора.

Условия заливки бетона в зимний период

Транспорт, в котором перевозится раствор, должен быть утеплен, чтобы не происходила потеря тепла. То есть он должен быть закрытым.
Укладываемый бетон и опалубка должны быть подогретыми, раствор укладывают и сразу утрамбовывают.
На прокладываемую арматуру и опалубку не должен попадать снег. Для того чтобы прогреть опалубку и раствор нельзя использовать горячую воду.
Нельзя производить заливку на замерзшую почву или конструкцию.
Первые дни температура раствора должна быть не менее +10 градусов, все помещения, которые прилегают к постройке, должны быть отапливаемые.

При низкой температуре затвердевание раствора прекращается, в результате нарушается основная структура конструкции, которая впоследствии не поддается восстановлению. После того как завершиться бетонирование, конструкцию накрывают утеплителем, в противном случае нет смысла в прогреве раствора. Обычно с помощью электродов прогревают слои внешнего вида, чтобы не происходила потеря тепла. Перед тем как приступить к основной работе, необходимо произвести точные расчеты, и приобрести нужные материалы.
Благодаря такому способу, можно подогревать конструкции различной толщины и конфигурации, но для сооружения плит этот метод не эффективен. Вид электродов выбирают в зависимости от погодных условий, и качества используемого материала.
Полосовыми электродами можно прогревать плиты перекрытия, и другие элементы, расположенные в горизонтальном виде, а также бетон, которые прикасается к мерзлой земле.
Стержневые электроды используют для подогрева колонн, балок и других сложных конструкций. Струнные электроды применяют для прогревания колонн, если в конструкции содержатся металлические составляющие, то затраты электрической энергии будут больше.
При прогреве бетона электродным способом, конструкцию необходимо укрывать, иначе будет происходить значительная потеря тепла, и большой расход электрической энергии, желаемого результата не удастся добиться. Правильное подключение и подача напряжения также зависят от вида используемых электродов.
При правильно выполненной работе, раствор быстро затвердевает, дает минимальную усадку, не разрушается из-за замерзшей воды, которая входит в состав смеси. Если выполнить работу самостоятельно сложно, то необходимо прибегнуть к помощи специалистов.

Описание технологии прогрева бетона электродами и практические советы

Разновидности электродов

Стержневые

Пластинчатые

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

Периферийный (поверхностный, нашивной)

Общее правило

Что учесть при прогреве бетона

По мере отвердевания залитой массы изменяется ее эл/сопротивление, так как происходит испарение влаги. Следовательно, необходимо систематически корректировать силу подаваемого тока, поэтому в схему обязательно должен быть включен элемент регулировки (например, реостат, трансформатор с несколькими выходами).
Поверхность конструкции, подлежащей прогреву, должна быть укрыта материалами, снижающими теплопотери. Это могут быть опилки, маты, пленка п/э, рубероид и тому подобное. В противном случае сам процесс прогрева теряет смысл.
При стержневом методе нужно соблюдать одинаковые расстояния между электродами как в одном ряду, так и в соседних. Это обеспечит равномерность загрузки «линий» и исключит перекос фаз.
Снижения энергозатрат можно добиться введением в состав раствора специальных добавок-пластификаторов, ускоряющих процесс отвердевания бетона.
Специалисты не рекомендуют применять электродный прогрев для мелких конструкций. Для этого существуют другие методики.
В качестве «питания» нельзя использовать источник постоянного тока, так как в этом случае не избежать электролиза жидкости.
При небольших объемах заливки в качестве источника напряжения можно использовать сварочные трансформаторы.
Единой рекомендации по размещению электродов на (в) заливке раствора нет. Схема определяется индивидуально и зависит от внешних условий, параметров опалубки, марки цемента и ряда других факторов.
Через определенные временные промежутки (зависят от специфики работ) делается замер температуры. Для этого проделываются специальные «шурфы».
ЗАПРЕЩАЕТСЯ. При использовании прутьев арматурного каркаса в качестве электродов работать с напряжением свыше 60 В. В исключительных случаях (более этого номинала) – только при соблюдении дополнительных мер и локально (на отдельных сегментах конструкции).

Электродный прогрев бетона

Среди всех существующих способах электропрогрева бетона, прогрев с помощью металлических штырей (электродов) является наиболее простым, но энергозатраты достаточно большие. Преимущество электродного обогрева это почти полное отсутствие расчетов и стабильность самого процесса. Электрод не обгорает и не сгорает в отличие от нагревательного провода ПНСВ. Эффективность такого электропрогрева тоже достаточно высока, ниже я вкратце опишу подготовку и сам прогрев бетона при отрицательной температуре металлическими электродами.

Если у вас небольшой оббьем заливки бетона, то нет смысла возиться с нагревательными петлями и термо опалубкой. Все зависит от того какой у вас трансформатор для прогрева. Хочу напомнить, что на электроды подается только пониженное напряжение в диапазоне 50 — 100 вольт. Прежде всего, обратите внимание на мощность трансформатора, и учитывайте, что один электрод потребляет 30 – 50 Ампер, все зависит от его диаметра и длины. Самый идеальный вариант воткнуть электрод и замерить нагрузку клещами исходя из показании высчитайте, сколько вытянет ваш трансформатор.

При строительстве монолитных домов электродами хорошо прогревать колоны и диафрагмы. На одну колону достаточно одного электрода из арматуры диаметром 6 мм. На эту арматуру кидаете фазу от трансформатора, и сушка будет происходить за счет выпаривания влаги при взаимодействии Фазы на электроде с металлоконструкцией колоны, так как она заземлена. Многие при прогреве колоны, забивают туда два электрода, это лишнее колона прекрасно прогревается и от одного электрода.

При прогреве стен втыкайте электроды с расстоянием 40 – 70 см друг от друга. Также учитывайте нагрузку на фазы, если у вас трехфазный трансформатор. При перекосе фаз распределите правильно нагрузку и качество электропрогрева значительно улучшиться.

Для начала протяните запитывающие кабеля , потом постепенно по мере заливки втыкайте электроды и подключайте их. Электроды необходимо втыкать сразу после заливки иначе бетон схватиться и у вас ничего путного не выйдет. Обязательно следите за тем, чтобы электроды не соприкасались с металлоконструкцией колоны, иначе погорят провода.

Для подсоединения берите кабель минимум 4 квадрата по алюминию, меньшее сечение неприемлемо. В процессе прогрева по мере падения ампер на электроде повышайте по возможности вольты на трансформаторе. В этой статье написано все очень кратко и приблизительно ниже есть ссылки на более обьемный материал, который затрагивает все способы электропрогрева бетона, в том числе и электродный прогрев.

Пособия по прогреву бетона

1. Греем бетон сварочным трансформатором

2. Пошаговое руководство прогрева бетона трансформатором

3. Методы прогрева бетона

< Поиск надежного поставщика		Силовые и распределительные щиты >

< Предыдущая		Следующая >

Прогрев бетона электродами: технология и особенности

Прогрев бетона электродами: схема подключения

Необходимо понимать, что метод подключения электроподогрева будет отличаться в зависимости от выбранного типа электрода. При работе с пластинчатыми электродами одна фаза подается на первый электрод, а вторая на расположенный с противоположной стороны. В результате мы имеем два электрода, которые находятся параллельно друг другу, на каждом есть фаза. В случае со стержневой арматурой к одной фазе подключаются первый и последний электроды в ряду. Остальные работают от 2-й и 3-й фазы.

Хотелось бы отметить, что не стоит пренебрегать монтажом трансформаторов. Они в некоторых случаях не нужны, но в большинстве ситуаций их имеет смысл установить. Так, температура прогрева бетона будет оптимальной, то есть не слишком высокой, в противном случае может появиться такой нежелательный эффект, как пересушивание. По этой простой причине имеет смысл подводить все электроды через понижающий трансформатор.

Сравнительная характеристика новой и предыдущей модели термоматов

	ПРЕДЫДУЩАЯ МОДЕЛЬ	НОВАЯ МОДЕЛЬ
КОНСТРУКЦИЯ ТЕРМОМАТА	Греющий элемент свободно располагался между тентом и теплоизолятором. При неаккуратном использовании это приводило к его излому и выходу из строя термомата.	Повышена износостойкость и прочность термомата. Монолитные сегменты исключают коробление греющего слоя. Резистив внутри не ломается. Нагреватели стали вандалоустойчивы к повреждениям.
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ	Применялся утеплитель с худшими тепловыми свойствами, чем у современных теплоизоляторов.	Уменьшены теплопотери на 25%. Используется утеплитель с улучшенными теплоизоляционными свойствами.
УДОБСТВО ЭКСПЛУАТАЦИИ	При неправильном складывании термоматы могли сминаться, заламываться. Что приводило к нарушению контакта нагревателя.	Сегменты термомата не заламываются. Новая конструкция позволяет складывать термоматы любым удобным способом, а не только «гармошкой», как это требовалось ранее.
ВОДОНЕПРНИЦАЕМОСТЬ	Из за наличия воздушных прослоек при незначительном повреждении оболочки внутрь нагревателя попадала вода.	Повышена водонепроницаемость термоматов. За счет монолитности и герметичности новой конструкции между тентом и греющим слоем нет пустот. Вода не проникает внутрь нагревателя.
ТЕРМОСТОЙКОСТЬ	Использовалась пленка с нестабильной линейной зависимостью. При перегреве греющий элемент коробился. Это приводило к выходу термоматов из строя.	Повышена термостойкость. Пленка для производства резистивного элемента предварительно стабилизируется. Резистивный элемент не усаживается до 1800С.
САМОРЕГУЛИРУЮЩИЙ ЭФФЕКТ	Нестабильные тепловые характеристики с небольшим отрицательным саморегулирующимся эффектом. При повышении температуры нагреватель увеличивал мощность и происходил перегрев.	Достигнут положительный саморегулирующийся эффект. Когда возникает опасность перегрева, нагреватель снижает мощность. Перегрева не происходит. Повышается срок службы термоэлектромата.

Прогрев с помощью специальной опалубки

Специальные опалубки представляют собой термоактивные конструкции, в тело которых монтируются ТЭНы. В целях безопасности нагревающие элементы надежно изолируются от корпуса опалубки. Опалубка собирается из отдельных щитов, каждый из которых имеет индивидуальную маркировку. Щиты отличаются между собой электрическими параметрами (мощностью, силой тока и напряжением). Технические характеристики щита указываются на его паспортной табличке.

Для сохранения тепла, опалубки предварительно укрываются шлако- или стекловатными утеплителями.

Чтобы предотвратить утеплитель от увлажнения и механических повреждений, щит комплектуется фанерной крышкой.
Опалубка на объекте бетонирования собирается в единый блок из отдельных щитов. Небольшие щиты собираются вручную. Для подогрева больших площадей применяются укрупненные панели, которые собираются в блоки грузоподъемными механизмами.
Для подключения собранной опалубки к электрической сети служат специальные узлы управления. Они состоят из понизительных трансформаторов, системы электроснабжения и щита управления. Кроме этого, на объекте предусмотрены помещения для дежурного электрика или оператора.

Если температура наружного воздуха меньше +5° С, то перед укладкой бетона следует предварительно прогреть арматуру и ранее залитый бетон. Для этого поверхность бетонирования сначала накрывается урывочным материалом для бетона в зимнее время (брезентом, пленкой или тепляками) и на короткое время включается опалубка.

Преимущества специальной опалубки:

простота конструкции и возможность быстрой ликвидации неполадок и замены повредившихся ТЭНов;
универсальность, что позволяет сколько угодно, без ограничений использовать опалубку на различных объектах;
простота в эксплуатации;
позволяет работать с бетоном при температурах до -25° С;
за счет беспрерывного бетонирования сокращается срок строительства;
возможность поддержания времени заданного технологического процесса, обеспечивающего оптимальную температуру застывания бетона. Это достигается с помощью глубокого регулирования температуры.

К недостаткам относится высокая стоимость конструкции и сложности при прогреве участков со сложной конфигурацией.

Разновидности электролитов для прогрева бетона

В зависимости от вида и геометрии конструкции используются различные электроды для прогрева бетона. Для каждого из них разрабатывается своя схема подключения:

Струнные.
Стержневые.
Пластинчатые.
Полосовые.

Схема подключения электродов

Струнные. Изготавливают из арматуры длиной 2–3 м диаметром 10–15 мм. Используют для колонн и других подобных вертикальных конструкций. Подключают к разным фазам. В качестве одного из электродов может использоваться армирующий элемент.

Стержневые. Представляют собой куски арматуры толщиной 6–12 мм. Располагаются в растворе рядами с расчётным шагом. Первый и последний электрод в ряду подключают к одной фазе, другие – ко 2-ей и 3-ей. Используются для участка любой сложной геометрии.

Стержневые электроды для бетона

Пластинчатые. Подвешиваются на противоположные края опалубки без заглубления в раствор и подключают к разным фазам. Электроды создают электрическое поле, которое и прогревает бетон.

Расстановка пластинчастых электродов

Полосовые. Выполняются в виде металлических полосок шириной 20–50 мм. Их располагают на поверхности раствора с одной стороны конструкции и подключают к разным фазам. Используют для плит перекрытий и других элементов в горизонтальной плоскости.

Опалубка с подогревом

Электропрогрев бетона в зимнее время может осуществляться сразу же в опалубке. Это один из новых способов, который является очень эффективным. В щиты опалубки устанавливаются нагревательные элементы. В случае выхода из строя одного или нескольких из них, производится демонтаж неисправного оборудования. Его заменяют новым.

Оснащать инфракрасными обогревателями непосредственно форму, в которой застывает бетон, стало одним из удачных решений, которые принимали управленцы строительных компаний. Эта система способна обеспечить требуемыми условиями бетонное изделие, находящееся в опалубке, даже при температуре -25 ºС.

Помимо высокой эффективности представленные системы обладают высоким показателем полезного действия. Затрачивается совсем немного времени на подготовку к обогреву

Это крайне важно в условиях сильных морозов. Рентабельность нагревательной опалубки определяется выше, чем у обычных проводных систем

Их можно применять многоразово.

Однако стоимость представленной разновидности электрообогрева довольно высока. Она считается невыгодной, если нужно обогреть постройку нестандартных габаритов.

Условия заливки бетона в зимний период

Транспорт, в котором перевозится раствор, должен быть утеплен, чтобы не происходила потеря тепла. То есть он должен быть закрытым.
Укладываемый бетон и опалубка должны быть подогретыми, раствор укладывают и сразу утрамбовывают.
На прокладываемую арматуру и опалубку не должен попадать снег. Для того чтобы прогреть опалубку и раствор нельзя использовать горячую воду.
Нельзя производить заливку на замерзшую почву или конструкцию.
Первые дни температура раствора должна быть не менее +10 градусов, все помещения, которые прилегают к постройке, должны быть отапливаемые.

При низкой температуре затвердевание раствора прекращается, в результате нарушается основная структура конструкции, которая впоследствии не поддается восстановлению. После того как завершиться бетонирование, конструкцию накрывают утеплителем, в противном случае нет смысла в прогреве раствора. Обычно с помощью электродов прогревают слои внешнего вида, чтобы не происходила потеря тепла. Перед тем как приступить к основной работе, необходимо произвести точные расчеты, и приобрести нужные материалы. Благодаря такому способу, можно подогревать конструкции различной толщины и конфигурации, но для сооружения плит этот метод не эффективен. Вид электродов выбирают в зависимости от погодных условий, и качества используемого материала. Полосовыми электродами можно прогревать плиты перекрытия, и другие элементы, расположенные в горизонтальном виде, а также бетон, которые прикасается к мерзлой земле. Стержневые электроды используют для подогрева колонн, балок и других сложных конструкций. Струнные электроды применяют для прогревания колонн, если в конструкции содержатся металлические составляющие, то затраты электрической энергии будут больше. При прогреве бетона электродным способом, конструкцию необходимо укрывать, иначе будет происходить значительная потеря тепла, и большой расход электрической энергии, желаемого результата не удастся добиться. Правильное подключение и подача напряжения также зависят от вида используемых электродов. При правильно выполненной работе, раствор быстро затвердевает, дает минимальную усадку, не разрушается из-за замерзшей воды, которая входит в состав смеси. Если выполнить работу самостоятельно сложно, то необходимо прибегнуть к помощи специалистов.

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.

Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:

В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:

Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
Утеплить опалубку.

Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
Запрещено пересечение греющих проводников.

Особенности методики

Общая схема работы

Сама методика прогрева бетонной массы с использованием электродов достаточно проста.

Реализуется она по такому алгоритму:

Внутри опалубки монтируются токопроводящие элементы, подключенные к источнику питания. Конфигурация размещения и тип электродов подбирается отдельно в зависимости от особенностей конструкции.
После того как электроды размещены, в опалубку заливается раствор. Находясь в жидком состоянии, он превращается в один из элементов электрической цепи, который достаточно хорошо проводит ток.
На электроды подается напряжение, благодаря чему в теле бетона создается электрическое поле. Оно постепенно отдает свою энергию окружающему веществу, нагревая его.
За счет изменения параметров тока (сила, напряжение) можно своими руками регулировать степень нагрева.

Фото подключенных электродов

В результате во время набора цементом прочности в нем поддерживается оптимальная температура. Такой обработки вполне достаточно, чтобы обеспечить однородную структуру застывшего материала. Резка железобетона алмазными кругами это подтверждает – на пробных образцах практически не обнаруживаются пустоты и рыхлые области.

Время прогрева зависит от множества факторов, среди которых важнейшими являются объем бетонируемой конструкции и наружная температура. В некоторых случаях отапливать раствор приходится до 4-5 недель, т.е. до полного набора прочности. Впрочем, чаще всего дополнительное тепло требуется только на начальных этапах.

Типы электродов

Для реализации данного метода применяют токонесущие элементы различной конфигурации. Изучить их конструктивные особенности можно, проанализировав приведенную здесь таблицу:

Тип электрода	Характеристика
Пластинчатый	Имеет форму вытянутой по длине пластины, чаще всего изготавливается из того же металла, что и сама арматура. Монтируется на опалубку с внутренней стороны без заглубления в толщу раствора.
Полосовой	Представляет собой полосу металла шириной от 40 до 50 см. Пары полосовых электродов размещаются по краям участка таким образом, чтобы ток проходил между ними.
Струнный	Применяется при изготовлении вытянутых в длину конструкций (колонн, столбов, капитальных свай и т.д.). Струна закладывается в центр опалубки, а по периферии устанавливается токопроводящая полоса.
Стержневой	Представляет собой обрезок арматуры толщиной от 5 до 12 мм. Устанавливается поодиночке или группами с шагом до 50 см, при этом заглубляется в раствор практически на всю длину. Крайние элементы монтируют таким образом, чтобы исключить контакт с опалубкой. Электроды стержневого типа применяются при прогреве конструкций сложной формы.

Стержни из арматуры в толще заливки

В зависимости от типа задействованных деталей выделяют такие методы повышения температуры:

Поверхностная (периферийная) обработка – электроды накладываются на поверхность раствора без погружения, часто с использованием специальных токопроводящих подложек. После окончания работы могут быть демонтированы и использованы повторно на другом объекте.
Погружной (сквозной) электроподогрев бетона – электроды находятся внутри материала, и после его отвердевания не извлекаются. Чтобы прочность конструкции не снижалась, токопроводящие элементы размещаем не ближе, чем в 30 мм от поверхности.

Погружная схема

Использование сварочных аппаратов

Мастера, которые пытаются реализовать данную методику самостоятельно, часто интересуются, как греть бетон электродами с применением сварочного аппарата (см.также статью «Как осуществляется прогрев бетона сварочным аппаратом»).

Действительно, это вполне возможно:

Обычный сварочный аппарат включает в себя два блока – двигатель и собственно сварочный генератор. При этом мощности последнего достаточно, чтобы обеспечить обогрев около 50м3 бетонного раствора.
Перед началом работы в цемент опускаем электроды. Для большинства задач достаточно шага в 20-30 см.
Электроды соединяем последовательно, формируя несколько параллельных цепей.
Для наблюдения за напряжением между цепями специалисты рекомендуют устанавливать лампу накаливания.
Цепи подключаем к аппарату и подаем напряжение. Контроль нагрева осуществляем в специальных скважинах.

Такое устройство вполне можно использовать

Расчет времени

Прогрев бетона начинается с выбора оптимальной схемы с учетом требований строительной площадки, региона (Москва требует одних мер, Сочи или Норильск – совершенно иных), возможностей и т.д.

Основные факторы, которые учитываются в расчетах времени и температуры:

Среднегодовой прогноз погоды зимой в регионе, взятый за предыдущие пару лет, а также прогнозируемая отметка средней температуры воздуха в течение данного зимнего периода.
Расчет модуля рабочей прогреваемой поверхности, определение термосной выдержки раствора.
Расчет средней температуры конструкции на протяжении срока ее охлаждения.
Учет информации про температуру готовой бетонной смеси, ее изотермические свойства (предоставляет завод-изготовитель раствора).
Определение тепловых потерь в процессе транспортировки смеси, разгрузки.
Определение температуры смеси с начала укладки (учитывается отдача тепла на прогрев арматуры, опалубки).
Расчет времени охлаждения раствора (в соответствии с нормативными требованиями прочности).

Все эти данные используются при прогнозировании , для учета тепловых потерь в процессе заливки, излучения тепла с поверхности. Но все это довольно приблизительно, поэтому в процессе прогрева нужно тщательно контролировать температуру каждые полчаса-час при нагревании и раз в 12 часов при остывании. Если режим нарушен, нужно повышать или отключать ток, регулируя параметры.

В технологической карте должен быть отмечен график нагрева с указанием оптимальных значений и всех важных расчетов, выполненных в соответствии со СНиПами и правилами.

Прогрев бетона – чрезвычайно важное мероприятие при выполнении ремонтно-строительных работ в зимнее время. Без реализации указанных методов бетон просто не наберет нормативную прочность, поставив под сомнение прочность, надежность и долговечность всей конструкции

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

Периферийный (поверхностный, нашивной)

Общее правило

Если в опалубку установлен металлический каркас, то использовать напряжение более 127 В ЗАПРЕЩЕНО. Для конструкций неармированных оно может быть не более 380 В.

Что учесть при прогреве бетона

По мере отвердевания залитой массы изменяется ее эл/сопротивление, так как происходит испарение влаги. Следовательно, необходимо систематически корректировать силу подаваемого тока, поэтому в схему обязательно должен быть включен элемент регулировки (например, реостат, трансформатор с несколькими выходами).
Поверхность конструкции, подлежащей прогреву, должна быть укрыта материалами, снижающими теплопотери. Это могут быть опилки, маты, пленка п/э, рубероид и тому подобное. В противном случае сам процесс прогрева теряет смысл.
При стержневом методе нужно соблюдать одинаковые расстояния между электродами как в одном ряду, так и в соседних. Это обеспечит равномерность загрузки «линий» и исключит перекос фаз.
Снижения энергозатрат можно добиться введением в состав раствора специальных добавок-пластификаторов, ускоряющих процесс отвердевания бетона.
Специалисты не рекомендуют применять электродный прогрев для мелких конструкций. Для этого существуют другие методики.
В качестве «питания» нельзя использовать источник постоянного тока, так как в этом случае не избежать электролиза жидкости.
При небольших объемах заливки в качестве источника напряжения можно использовать сварочные трансформаторы.
Единой рекомендации по размещению электродов на (в) заливке раствора нет. Схема определяется индивидуально и зависит от внешних условий, параметров опалубки, марки цемента и ряда других факторов.
Через определенные временные промежутки (зависят от специфики работ) делается замер температуры. Для этого проделываются специальные «шурфы».
ЗАПРЕЩАЕТСЯ. При использовании прутьев арматурного каркаса в качестве электродов работать с напряжением свыше 60 В. В исключительных случаях (более этого номинала) – только при соблюдении дополнительных мер и локально (на отдельных сегментах конструкции).

Прогревание бетона при помощи электродов делается в зимнее время или на территории с минусовой температурой воздуха.

Данный процесс осуществляется для того, чтобы водный раствор, входящий в состав бетона, не замерзал при холоде и не превращался в лед. Только в жидком состоянии вода может вступить в химическую реакцию с цементным раствором.

Плюс, во время замерзания воды в бетоне нарушаются все связи, и они просто начинает трескаться, соответственно говорить о прочности конструкции не имеет уже смысла.

Температура при строительстве

Если процессы замерзания и оттаивания будут повторяться многократно, это станет причиной:

разрыхления структуры;
уменьшения влаги;
выветривания бетона;
цена работ увеличится.

Но, когда смесь набрала прочность превышающую 5 Н/мм2, она становится устойчивой к однократному замерзанию. При этом срок распалубки необходимо увеличить на период, когда бетон был ниже 0° С.

Общая схема прогрева бетона в зимнее время электродами

К примеру:

в течение месяца бетон следует защищать от осадков в виде снега и дождя;
он не должен первую зиму соприкасаться с рассыпной солью, использующуюся против обледенения.

Также это станет причиной:

больших усадок;
преждевременного набора прочности;
низкой итоговой прочности бетонного материала.

Как защитить

Для этого следует провести следующие действия:

подогревайте воду для затворения и заполнитель, никогда не применяйте замороженный последний компонент;
используйте цементы повышенного класса прочности. Они быстрее твердеют и выделяют при этом процессе больше тепла, чем цементы низших классов прочности;

Использование для бурения отверстий оборудования с алмазными коронками

увеличивайте содержание цемента, чтобы ускорить набор прочности;
понизьте соотношение между цементом и водой, это позволит раствору быстрее затвердеть и набрать прочность, одновременно выделяя высокий уровень тепла;
добавляйте своими руками в особых случаях и после проведения испытаний на соответствие ускоритель твердения. Не используйте хлорсодержащие ускорители твердения в предварительно напряженном бетоне.

Что необходимо делать при транспортировке раствора и его укладке:

защищайте транспортные средства от теплопотерь. Не используйте открытые лотки и транспортерные ленты;
укладывайте по возможности предварительно подогретый бетон в подогретую опалубку и сразу же уплотняйте;
держите арматуру и плоскости опалубки свободными от снега, для прогрева можете использовать нагретый воздух или пламенные горелки. Никогда не используйте струю горячей воды;
не укладывайте бетон на замерзшие конструкции и на замерзшую землю;
поддерживайте температуру бетона по возможности в течение первых 3 дней не ниже +10° С, а также отапливайте примыкающие помещения.

Использование сварочных аппаратов

Прогрев бетона сварочным трансформатором – это широко используемый метод, обеспечивающий хорошие показатели нагрева конструкции при дополнительном использовании нагревательных элементов различных видов.

Использование современных трансформаторных сварочных – это совершенно безопасный процесс, не представляющий опасности при соблюдении ТБ.

Большинство современных сварочных аппаратов комплектуются дополнительными модулями:

блок подогрева промёрзшей почвы;
блок просушки электродов;
модуль понижения напряжения;
генератор электрического тока.

Перед тем, как прогреть бетон сварочным устройством, следует проверить наличие дополнительных опций, значительно упрощающих процесс прогрева бетонной конструкции в зимнее время.

Схема прогрева бетонных конструкций.

Нагрев цементно-песчаной смеси при помощи сварочного прибора трансформаторного типа состоит из следующих шагов:

Равномерное расположение отрезков арматуры по заливаемой площадке.
Соединение электродов в две параллельные цепи.
Установка контрольной лампочки накаливания.
Подводка проводов прямой и обратной связи.

В случае, если вода слишком быстро испаряется с поверхности цементно-песчаной конструкции, имеет смысл накрыть площадку небольшим количеством опилок.

Подключение подогревочной системы к цементно-песчаной конструкции производится в несколько этапов:

соединение токопроводящих алюминиевых кабелей с сварочным устройством;
проверка каждой петли при помощи токовых клещей;
повышение мощности аппарата до 50% через час работы и до 100% через два часа после включения нагрева;
контроль силы тока в пределах 25 ампер.

Типичные ошибки

Электродный прогрев бетона

Электродному прогреву смеси часто сопутствуют следующие ошибки:

Ошибка №1. Электроды имеют низкую площадь контакта с бетоном, что обусловлено их конструктивными особенностями. В результате этого прогрев становится низкокачественным. Также между электродами и смесью могут появиться воздушные пузырьки. Они приводят к закипанию воды, блокирующей распространение тепловой энергии по бетону. Она концентрируется в одном месте, образуя полости.

Ошибка №2. Внутри бетона находится арматурный металлический «скелет». Если при погружении электрод соприкоснулся с ним, то это мгновенно приводит к короткому замыканию. Таким образом, выходит из строя дорогостоящее оборудование, которое может не подлежать ремонту. Если больше нечем обогревать, то нарушается технология затвердевания смеси.

Ошибка №3. Повышение плотности тока в непосредственном месте контакта бетона и электродов. Это чревато замедлением скорости гидратации, локальным перегревом и образованием пористой структуры. Примечательно, но внешне обнаружить допущенную ошибку невозможно. О ней можно узнать в будущем, когда конструкция начнет разрушаться раньше времени.

Прогрев бетона греющим кабелем

Имеют место ошибки и при прогреве бетона греющим кабелем:

Ошибка №1

Редко кто из строителей обращает внимание на схему подключения нагревательных элементов. В особенности, если никто из них не имеет образования в сфере электротехники

Что касается проверки целостности проводов, то это и вовсе практически никогда не происходит. Они попросту раскладываются по поверхности. Если целостность нарушена, то нагревающий кабель не может выполнять возложенную на него роль. Либо происходит нагрев только в определенных местах. Неравномерный прогрев приводит к трещинам и к быстрому разрушению внутренней структуры бетона.

Ошибка №2

При укладке проводов следует обратить внимание на их изоляцию и правильное расположение. Об этом забывают многие

Кабель должен иметь оптимальную длину – не больше и не меньше положенной. В ином случае осуществляется его перерасход, что приводит к увеличению продолжительности строительных работ.

Отрицательные стороны использования греющего кабеля следующие:

Большие мощности необходимы для прогрева значительного объема бетона. Зачастую их нет в месте проведения работ.
Потребуется провести множество электротехнических расчетов. На это уходит дополнительное время и силы.
Крайне ограниченное количество специалистов способны правильно уложить кабель. Не все компании могут позволить себе держать такого в штате.

Данные ошибки являются наиболее встречающимися при бетонировании и обогреве перечисленными способами. Зная о них в деталях, лучше попробовать их избежать. Ведь лучше сразу все сделать правильно, нежели в будущем тратиться на демонтаж старой и установку новой конструкции. Подчас это требует полного разрушения здания или объекта.

Прогрев электродами

Самым востребованным методом обогрева бетона является применение электродов. Такой метод стоит относительно недорого, ведь нет потребности приобретать дорогостоящее оборудование и устройства (например, провод типа ПНСВ 1,2; 2; 3 и т. д.). Технология его выполнения также не представляет больших трудностей.

За основополагающий принцип представленной технологии взяты физические свойства и особенности электрического тока. При прохождении через бетон он выделяет некоторое количество тепловой энергии.

При использовании этой технологии не стоит подавать напряжение на систему электродов выше 127 В, если внутри изделия находится металлическая конструкция (каркас). Инструкция на электропрогрев бетона в монолитных конструкциях позволяет использовать ток 220 В или 380 В. Однако большее напряжение применять не рекомендуется.

Процесс нагрева выполняется при помощи переменного тока. Если в данном процессе участвует постоянный ток, он проходит через воду в растворе и образует электролиз. Этот процесс химического разложения воды будет препятствовать выполнению ее функций, которые имеет субстанция в процессе затвердения.

Методы прогрева бетона — Строительство и архитектура

При бетонировании в зимних условиях широко применяют изотермический прогрев смеси электрическим током.
По способу внесения тепла в бетон различают два вида прогрева смеси электрическим током — электропрогрев и электорообогрев
Электропрогрев бетонных и железобетонных конструкций основан на превращении электрической энергии в тепловую при прохождении электрического тока через свежеуложенный бетон, который с помощью электродов включается в качестве сопротивления в электрическую цепь.
Для электропрогрева применяют одно- или трехфазный переменный ток нормальной частоты (50 Гц), так как постоянный ток вызывает электролиз воды в бетоне.
Электропрогрев бетона осуществляют при пониженных напряжениях (50… 100 В).
Для прогрева малоармированных конструкций (с содержанием арматуры до 50 кг на 1 м3) в исключительных случаях применяют бестрансформаторный прогрев с напряжением электрического тока 120…220В.
При электропрогреве электрическое сопротивление возрастает, а для поддержания постоянной температуры необходимо сохранять постоянной силу тока. Для этого в процессе прогрева трансформаторами периодически повышают напряжение (ступенчатый прогрев).
По способу расположения в прогреваемой конструкции различают электроды внутренние (стержневые, струнные) и поверхностные (нашивные, плавающие).
Стержневые электроды изготовляют из арматурной стали диаметром 6…10 мм. Их устанавливают через открытую поверхность бетона или отверстия в опалубке с выпуском на 10…15 см концов для подключения к сети. Стержневыми электродами прогревают фундаменты, балки, прогоны, колонны, монолитные участки узлов пересечений сборных и других конструкций.
Для обеспечения более равномерного температурного поля электроды в бетоне размещают группами, каждую из которых подключают к отдельной фазе.
Расстояние между одиночными электродами для напряжения до 65 В должно быть не менее 20…25 см и при более высоких напряжениях— не менее 30…40 см. Во избежание короткого замыкания должно быть исключено соприкасание электродов с арматурой. Расположенная вблизи от электродов арматура может изменить -характер электрического (и, следовательно, температурного) поля в бетоне, что приводит к местным перегревам. Допустимые расстояния между электродами и арматурой в зависимости от напряжения в начале прогрева составляют от 5 см при напряжении 51 В до 50 см напряжении 220 В. Концы одиночных электродов .или группы электродов присоединяют к софиту, представляющему собой доску с укрепленными на ней изоляторами и натянутыми изолированными проводами (3 фазы) ПР сечением 16…25 мм2. От софитов электроэнергия по изолированным проводам подводится к распределительному щиту «низкой стороны», затем — к трансформатору и через щит «высокой стороны» поступает к источнику тока (рис. Х.60).

Х.60. Схема расположения оборудования при электропрогреве бетонной смеси
1 — сеть 380 В; 2 — щит высокой стороны; 3 — трансформатор; 4 — щит низкой стороны; 5 — блок управления; 6 — коммутационный блок; 7 — софит; 8 — отводы; 9 — бетонируемая конструкция;

Струнные электроды изготовляют из арматурной стали диаметром 6…16 мм и применяют в основном для прогрева колонн и Слабоармированных стен. Струнные электроды устанавливают звеньями длиной 2,5…3,5 м параллельно оси прогреваемой конструкции. Концы струнных электрод ев Г-образной формы выводят наружу для подключения к проводам.
Нашивные электроды через 10…20 см нашивают на плоскость опалубки, соприкасающуюся с бетоном, концы их выводят наружу (рис. Х.61).
Нашивные электроды применяют также для периферийного электропрогрева массивных конструкций с модулем поверхности меньшим 5. В этом случае за счет прогрева наружных поверхностей, утепления опалубки и экзотермии цемента обеспечиваются благоприятные условия выдерживания.
Плавающими электродами прогревают верхние поверхности бетонных и железобетонных конструкций. Их втапливают на 2…3 см в свежеуложенный бетон.
Электрообогрев бетонных и железобетонных конструкций относится к контактным способам внесения в бетон тепла. Для электрообогрева применяют термоактивную опалубку, индукционный прогрев, радиационный метод прогрева.
Термоактивную опалубку (рис: Х.62) широко используют для прогрева горизонтальных и вертикальных поверхностей тонкостенной конструкции. Выполнена эта опалубка (греющая) в виде металлических утепленных щитов, в которые вмонтированы электрические нагреватели из кабеля, тканые, латунные или токопроводя-щие графитовые сетки, трубчатые электронагреватели и др.
В настоящее время получили довольно широкое распространение различные конструкции крупнощитовых и объемно-переставных опалубок с формующими поверхностями в термоактивном исполнении.

Х.61. Опалубка с нашивными электродами для прогрева колонны
1 — щиты опалубки; 2 — нашивные электроды; 3 — оверстне для термометра; 4 — провода н фазы сети; 5 — перемычки между электродами

Х.62 Термоактивная опалубка
а — панель опалубки с греющим кабелем; б — то же, с сетчатым нагревателем; а.— панель элекроопалубкн; г — схема размещения панелей; 1 — кабель; 2 — клеммная колодка; 3 — листы асбеста; 4 — минеральная вата; 5 — лист фанеры; 6 — сетчатые нагреватели; 7 — разводящие шины; 8 — клеммннк; 9 — проволочный нагреватель; 10 — лист асбошифера; 11 — минераловатные пакеты; 12 — фанера; 13— силовая сеть напряжением 380 В; 14— понижающий трансформатор; 15 — шины софитов; 16 — электродные щиты опалубки

Термоактивная опалубка работает от электрического тока напряжением 40…121 и 220 В, ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 прогреваемого бетона 100…160 кВт-ч.
При использовании термоактивной опалубки температура бетонной смеси в момент укладки не должна быть ниже +5°С. Прогрев ведут в зависимости от модуля поверхности при 35…60°С со скоростью подъема температуры 5…10°С/ч.
Для уменьшения теплопотерь и создания в прогреваемой зоне режима пропаривания бетонируемые участки конструкций в процессе прогрева рекомендуется укрывать полиэтиленовой пленкой, брезентом или рубероидом. Это же рекомендуется и после снятия термоактивной опалубки, что исключает резкое охлаждение бетона и появление трещин в результате температурных напряжений.
Стыки и другие участки железобетонных конструкций, где применение термоактивной опалубки неудобно, а прогрев электродами может привести, к пересушиванию бетона, прогревают другими способами. К ним, например, относится прогрев стыков колонн в опалубке, состоящей из короба, заполненного опилками, смоченными токопроводящим раствором. В опилки устанавливают электроды. При прогреве опилки нагреваются и обеспечивают мягкий режим прогрева стыка. Этим же целям могут служить эластичные греющие опалубки (резиновые, пластиковые и др. с вмонтированными в них электродами).
Электрообогрев горизонтальных поверхностей тонкостенных конструкций можно также осуществлять с помощью электрических отражательных печей, цилиндрических приборов сопротивления и других нагревательных приборов.
Инфракрасный обогрев относится к радиационным методам Прогрева. Его применяют для прогрева монолитных заделов стыков сложной конфигурации, густоармированных стыков старого бетона с вновь укладываемым и других труднодоступных для прогрева мест. Генератор выполнен в виде закрытой изоляцией электроспирали, помещенной в металлический рефлектор на расстоянии 5…8 см от отражающей поверхности. Продолжительность прогрева инфракрасным облучением до 70…80°С—15 ч, из которых около 5 ч приходится на изотермический прогрев.
Имеется опыт использования инфракрасного обогрева и при возведении тонкостенных сооружений в скользящей опалубке, где из-за непрерывного бетонирования исключается контактный электропрогрев. При средней скорости подъема скользящей формы около 2,5 м в сутки инфракрасные установки обеспечивали прогрев бетона до 80°С и прочность бетона (к моменту остывания до 0°С) около 70% проектной. При—этом расход электроэнергии на 1 м3 прогреваемого бетона составил около 140 кВт-ч.
Индукционный метод прогрева бетона, или прогрев в электромагнитном поле, относится к контактным методам. Он сводится к тому, что вокруг прогреваемого железобетонного элемента устраи-
вают обмотку-индуктор из изолированного провода и включают ее в сеть. Под воздействием переменного электромагнитного поля за счет перемагничивания и вихревых токов металлическая опалубка и арматура нагреваются и передают тепловую энергию бетону. При этом благодаря генерации тепла внутри конструкции (в арматуре) и снаружи (в опалубке) в прогреваемом железобетонном элементе устанавливаются благоприятные термов л ажностные условия для твердения бетона. Как показали исследования, наличие электромагнитного поля способствует более равномерному распределению влаги в прогреваемой конструкции и, следовательно, ее более равномерному прогреву.
Режим электропрогрева (рис. Х.63) зависит от конструкции, требуемой прочности бетона к концу прогрева, возможности менее интенсивного остывания и за счет этого наращивания прочности после отключения электрического тока, объема одновременно прогреваемых конструкций, наличия мощностей, \’Необходимых для электропрогрева, максимальной (пиковой) нагрузки сети. Бетон выдерживают по трехступенчатому режиму:
первая ступень прогрева — плавный подъем температуры от начальной t-a до расчетной t;
вторая ступень прогрева — изотермический прогрев при поддержании постоянной расчетной температуры t=const;
третий период характеризуется остыванием бетона от расчетной температуры t до 0°С.
Чем режим прогрева более интенсивен, тем он менее энергоемок. Однако при, интенсивном подъеме тепературы не исключено пересушивание бетона и появление трещин в поверхностных слоях его при остывании. Поэтому при электропрогреве необходимо учитывать следующие ограничения: скорость подъема температуры для массивных конструкций с Мп6—10°С в 1 ч. Для железобетонных каркасных и тонкостенных конструкций интенсивность подъема температуры может быть увеличена до 15°С в 1 ч.
Паровой прогрев бетона позволяет обеспечить мягкий режим выдерживания с наиболее благоприятными тепловлажностными условиями для твердения бетона. Однако этот вид прогрева требует большого расхюда пара (0,5…2 т на 1 м3 бетона), а также большие затраты материалов на устройство паровых рубашек, трубопроводов и т. д.
Максимальная температура при паропрогреве не должна превышать 70…80°С при использовании портландцемента и 60…70°С — шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента.
Наиболее эффективно пропаривание конструкций с Мп>8…10, имеющих относительно большие поверхности обогрева.

Существуют следующие способы паропрогрева:
погрев в паровой бане, при котором пар подают в огражденное пространство, где находится прогреваемое сооружение. Так как этот способ требует повышенного расхода пара, его применение ограничено;
прогрев в паровой рубашке, при котором пар подают в замкнутое пространство, образованное вокруг прогреваемой конструкции паропроницаемым ограждением. Ограждение должно отстоять от опалубки на 15 см и быть паронепроницаемым, для чего устраивают пароиэоляцию из толя. Прогрев в паровой рубашке эффективен для конструкций с большими поверхностями, например для монолитных ребристых перекрытий.
Способ парового прогрева может оказаться эффективным при бетонировании высотных конструкций в скользящей или переставной опалубках. В этом случае пар подают под закрепленный к опалубке и свисающий вокруг возводимой конструкции фартук.

Х.63. Графики режимов выдерживания бе тона при электропрогреве
а —- трехступенчатый режим; б — пульсирующий режим; в — двухступенчатый режим; А—Б — участок разогрева до расчетной температуры; Б—В — участок изотермического прогрева; В—Г — участок остывания бетона; Б1—Г1 Б2—Г2, Б3—Г3 — прогрев с попеременным включением и отключением тока

Электроды для прогрева бетона зимой — металлический пруток

24.03.21 » Дефицит цинка в Китае поднимет цены на крепеж?

05.11.20 » Выставка крепежа в Штуттгарте 2021 обещает стать успешной

19.05.20 » В ЕС отменили лицензирование импорта крепежа

08.05.20 » РМЗ: новое производство высокопрочных болтов

6.05.20 » Выставки крепежа 2020: Covid переносит сроки

12.03.20 » Цены на крепеж растут

6.03.20 » В Индии борются с контрафактной колючей проволокой

28.02.20 » Рабица: рулоны до 3 м и новые ячейки

27.02.20 » Производство металла 2020: кризис сменяется на рост?

26.02.20 » Сварочные электроды: обновления склада в Минске и Бресте

25.02.20 » Новый уровень контроля качества метизов: на этот раз из Италии

24.02.20 » Выставки металлообработки и крепежа в Европе: короновирус вносит коррективы

12.12.19 » Крупнейшая по проволоке: выставка wire 2020 в Дюссельдорфе

3.12.19 » Метизы в Беларуси: хорошие новости от БМЗ

10.09.19 » Забор и ограждения из сетки рабицы: выбираем проволоку

10.09.19 » Индонезия прекращает экспорт никеля с января 2020

04.09.19 » Как научить робота крутить болты?

04.09.19 » Крепеж из Китая: экспорт падает

01.07.19 » Производители крепежа и проволоки встретятся на конференции в Москве

12.06.19 » Шанхай и Гунчжоу 2019: крупнейшие выставки крепежа

27.05.19 » Висма-Строй в Бресте: смена адреса

20.05.19 » Итоги крупнейшей выставки крепежа Европы 2019

29.03.19 » БМЗ: новое оборудование и новые рынки

29.03.19 » Рынок крепежа: новые рекорды европейцев

25.02.19 » Рынку стали в 2019 прогнозируют стабильность

31.01.19 » Продажа гвоздильного оборудования

8.11.18 » Винты: новый метрический крепеж уже на складе

16.10.18 » Взрывной рост продаж крепежа на Тайване

27.09.18 » Новое оборудование для производства крепежа на выставке в Италии

21.09.18 » Евроограждения без покрытия: новый спецзаказ

14.09.18 » «Висма-Строй» поздравляет с Днем работников леса!

04.09.18 » Сварочные электроды: новый сертификат «Висма-Строй»

27.06.18 » Немецкий производитель крепежа отказывается инвестировать в США

12.06.18 » «Висма-строй» в Италии: грядет расширение ассортимента сварной сетки в ПВХ

29.05.18 » ЕС вводит пошлины на импортный крепеж?

22.05.18 » Торговые войны металла: производители отвечают США

25.04.18 » БМЗ наращивает отгрузки за рубеж

25.04.18 » Cетка в полимере для ограждений в Минске: новые размеры!

18.04.18 » Новые скобы:: результаты тестирования превзошли ожидания

11.04.18 » Рабица и сварная сетка: идеи сезона 2018

6.04.18 » Цена доставки крепежа и рабицы снижена: 9,99 BYN для доставки продукции по Минску при заказе от 100 BYN

19.03.18 » Сварная сетка оцинкованная: заказ на ячейку 50×50 и диаметр 4 мм

26.02.18 » Новые изделия из проволоки к стройке 2018

12.02.18 » Рабица: новые цены и новые размеры: расширение ассортимента к стройке 2018

20.01.18 » Шуруп для паркета: новый тип крепежа по дереву 2018 на складе «Висма-Строй»

04.12.17 » Весь крепеж для ГКЛ: на складе «Висма-Строй»

29.11.17 » Оконный крепеж: новые поступления на складе

03.11.17 » Сертификация производства рабицы, сварной сетки и гвоздей 2017

03.11.17 » Северсталь продала свой украинский завод метизов

12.10.17 » Новый перфорированный крепеж в Минске и Бресте

5.10.17 » Мебельные крепежи: новые тенденции 2017

19.09.17 » В Беларуси появится новый производитель стали?

12.09.17 » Подорожает ли оцинкованный крепеж на фоне роста цен на цинк

7.09.17 » Меткомбинаты подняли цены на метизы с 1 сентября. Как заказать продукцию по цене августа?

25.08.17 » Рабица с мелкой ячейкой: новый размер на складе!

11.07.17 » Цены на Рабицу в Минске от 15.4 BYN за рулон 10 м

11.07.17 » Цены на проволоку в бухтах снизились Также готовится запуск нового участка по производству сетки с мелкой ячейкой.

19.05.17 » Саморезы и гвозди — новая фасовка: новая розничная упаковка в пластик с маркировкой и штрих-кодом

06.04.17 » Изготовление рабицы: видео нового производственного участка «Висма-Строй»

09.03.17 » Сетка для ограждений: сколько стоит забор 100 м из разных типов?

09.03.17 » Метрический крепеж: обновление склада. Шпильки, шайбы, гайки в Уручье

27.01.17 » Сварная сетка в горячем цинке: выполнен очередной спецзаказ

20.01.17 » НОВИНКА! Сварочная проволока: купить со складов в Минске и Бресте

9.12.16 » Сетка от снежных заносов: еще есть время купить

1.12.16 » Станок по производству сетки Рабица: рассмотрим предложения по покупке

26.10.16 » Сварная сетка: цены на сетку в рулонах серьезно снизились

25.10.16 » Непрозрачная рабица: как сделать закрытый забор недорого?

14.09.16 » Сетки для пола и армирования: в картах или рулонах?

8.09.16 » Высокопрочный крепеж в Минске: теперь все размеры!

5.09.16 » Штукатурные сетки оптом: цены и ассортимент

2.09.16 » Сетки для клеток, вольеров, птичников — купить в «Висма-Строй».

12.08.16 » Болты, гайки, шайбы — купить высокопрочный метрический крепеж класс 10.9. Уже на складе!

27.07.16 » Пластиковые сетки в Минске: цены на новый ассортимент

19.07.16 » Что стало с ценами на крепеж, метизы, проволоку и сетку после деноминации? Новый прайс и новые скидки

23.06.16 » Почему сетка для забора должна быть оцинкованной? В том числе и сетка рабица в полимерном покрытии

14.06.16 » Крепеж, рабица, сварная сетка: как сделать дешевле?

31.05.16 » Оцинкованные: крепеж, метизы, сетки от «Висма-Строй» с антикоррозийным покрытием

20.05.16 » Перфорированный крепеж: новинки — новые поступления крепежных углов, мебельных уголков и других типов крепежа.

28.04.16 »Гвозди: скидки уверенной цены — до 3% от Вашей цены на гвозди. Подробности акции уточняйте у менеджеров.

5.05.16 » «Висма-Строй» приняла участие в крупнейшей промышленной выставке Южного Китая

13.04.16 »Сварная сетка: оцинковка по спецзаказу — изготовление сварной сетки или сетки Рабица в сжатые сроки и по разумным ценам

28.03.16 »Анкера: новые позиции и новые цены

21.03.16 »Сварная сетка ПВХ для ограждений: расширение ассортимента

11.03.16 »Купить сетку для забора в Минске и Бресте: какую и по чём? Рабица, сварная сетка или евроограждение?

24.02.16 »Крепеж, рабица, метизы, электроды: как оптовая компания торгует в розницу со скидками? Купить крепеж по цене розницы и получить оптовую скидку — такое бывает!

19.02.16 »Мебельный крепеж: купить больший ассортимент! В «Висма-строй»: мебельные стяжки, эксцентрики, штоки, мебельные болты и уголки. С февраля мы расширили ассортимент мебельной фурнитуры!

12.02.16 »Цена на проволоку: ещё ниже! Лучшая скидка на проволоку вязальную — при покупке от 700 кг (промышленная бухта)

7.02.16 »Замерзли цены! Время купить сетки, крепеж, метизы, электроды по настоящим зимним ценам. Доллар растёт? Нет, не слышали.

29.01.16 » Сварная сетка нестандартная: скидки на 50% от оптовой цены в Минске! Спешите купить! Нестандартная сетка по скидке 50% от оптовой цены — дешевле, чем даром! Ограниченное предложение! Подробности — у наших менеджеров.

20.01.16 » Сетка сварная с ПВХ на 35% дешевле европейских аналогов! На склад в Минске и Бресте поступила сварная сетка оцинкованная с полимерным покрытием — на 35% дешевле европейских аналогов! Высота сварной сетки 0,6, 1,2, 1,5, 1,8, 2,0 метра, ячейка 100х50, диаметр 2,0 мм

15.01.16 » Новые скидки! Мы снизили цены на сварную сетку, гайки и болты! Отличная новость! В преддверие нового сезона снижаем цены на сварную сетку в картах, а также на гайки и болты диаметром М16. Купить сетку выгодно — акция действует по всей Беларуси.

14.12.15 Новинка: сварочные электроды по цене производителя! Купить электроды Светлогорского электродного завода в «Висма-строй» со склада в Минске и Бресте: компания представляет линейку самых популярных типов электродов, включая рутилово-целлюлозные.

24.09.15 Как рассчитать вес сетки или крепежа? Сколько весит карта сварной сетки? 10 кг гвоздей – это сколько штук? А как понять, сколько анкеров в 1 кг?

30.07.15 Скидки на крепеж, рабицу, проволоку, электроды Спешите! Только до 30 августа 2015 года! Компания «Висма-строй» предлагает специальную акцию «Реальный дивиденд за виртуальный комплимент»! Улучшите и без того хорошую цену крепежа, рабицы, проволоки, гвоздей, метизов всего за пару кликов!

17.03.15 Новый крепеж по старым ценам! Строительные гвозди — новые, а цены на них — старые. Покупайте гвозди по цене ноября 2014!

23.01.15 Крепеж и сетка в Бресте: рабица, гвозди, саморезы, шурупы теперь прямо с брестского склада!

06.01.15 Скидки ВИСМА-СТРОЙ: рабица, шурупы, дюбеля, гвозди, болты, гайки в розницу по оптовым ценам

24.12.14 Акция СТОП ЦЕНА: крепеж, сетка, метизы, проволока по ценам ноября!

24.11.14 Распродажа ноября: скидки на сварную сетку в картах! Низкая цена! Специальные предложения на сетку сварную!

27.10.14 Скидки на крепеж в Минске: осеннее снижение цен до 20% на дюбель монтажный, дюбель рамный, саморезы гипс-дерево, саморезы гипс-металл, саморезы кровельные, болты размером от М16.

17.04.14 Сетка «Рабица» в Минске, возможно доставка, самый большой ассортимент, комплектуем столбиками с пластиковыми крышками. Лучшая цена для Вас на сетку «Рабица».

12.03.14 Новая цена на дюбель для крепления теплоизоляции!!! Цены ниже на 5 — 15% !!!

10.03.14 Бесплатная доставка по г.Минску от 5 500 000 !!! Доставка по регионам по согласованию с клиентом.

04.03.14 Новая цена на сетку сварную с ПВХ — покрытием.

29.01.14 Рады сообщить о запуске новой услуги: монтаж охранного ограждения «Егоза». Наши специалисты помогут разработать и установить охранное ограждение «Егоза».Так же запущено производство элементов крепления для монтажа. Стоимость услуги зависит от сложности работ и типа ограждения.

03.01.14 Уважаемый, клиент ООО»Висма-строй»!

Примите наши искренние поздравления с Новым 2014 годом и Рождеством Христовым!
Желаем Вам и Вашим близким здоровья, благополучия, удачи в бизнесе, надежных партнеров и успешных проектов!
Пусть в Новом году наши возможности обгоняют наши желания!
Будем рады общению и дальнейшему сотрудничеству в новом году.
С уважением, директор ООО «Висма-строй» В.Н. Лунькин

22.08.13 Нам 10 лет.

01.01.13 С новым годом!

21.03.12 Акция на болты, гайки, шайбы, гровера! При покупке от 100кг. одного наименования продукции скидка 10%.

26.12.11 Скидки до 15% на весь ассортимент!!!

29.11.11 ООО «ВиСМа-строй» акредитована на «Белорусской универсальной товарной бирже».

13.10.11 «ВиСМа-строй» в связи с расширением производства ищет новую территорию под застройку или с готовыми помещениями, не далее 20км. от Минска.

21.09.11 «ВиСМа-строй» примет на работу:

1) Наладчика гвоздильных аппаратов
2) Разнорабочего. Высокая 3/п, дружный коллектив, соц. пакет. Запись на собеседование по телефону 8029-668-98-11 Владимир Николаевич

09.09.11 Хорошая новость для физических лиц!!! Теперь продукцию можно приобрести за наличный расчет по оптовым ценам. Консультация по телефону 017-2660845, 8029-933-44-38 (vel) Вадим.

22.08.11 ООО «ВиСМа-строй» празднует 8 лет плодотворной работы!

19.07.11 ООО «ВиСМа–строй» представляет новое изделие для армирования монолита бетона – спиральные навивочные арматурные хомуты. Хомуты изготавливаются как одиночные, так и в непрерывной спирали с заданным шагом. Спирали хомутов изготавливаются с высокой точностью и поставляются на стройплощадку в сжатом виде.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

— расход поперечной арматуры при армировании балок и колонн непрерывными спиралями меньше на 12-15% протим армирования отдельными хомутами.
— трудозатраты на изготовление каркасов балок и колонн на строительной площадке уменьшаются на 70%
— сопротивление структуры армирования с непрерывной спиралью на 30% превышает сопротивление при армировании отдельными хомутами
— отсутствие отходов арматуры на строительной площадке.

19.07.11 Снижение цен на сетку яч.100х100, d.3.

06.07.11 Доставка по Минску бесплатно от 3 000 000.

16.06.11 Компания ВиСМа-Строй освоила выпуск новой продукции — гвозди шиферные 5х120 оцинкованные. Для получения информации — звоните!

(PDF) Конфигурация электродов для систем электропроводящих бетонных покрытий с подогревом

Арабзаде А., Джейлан Х., Ким С., Гопалакришнан К. и Сассани А. (2016b).

«Изготовление покрытых политетрафторэтиленом асфальтобетонных биомиметических поверхностей

: подход к зимнему уходу за дорожными покрытиями на основе наноматериалов».

На Международной конференции по транспорту и развитию, ASCE, 54-

64, Хьюстон, Техас, 26-29 июня.

Арабзаде, А., Джейлан, Х., Ким, С., Гопалакришнан, К., Сассани, А., Сундарараджан,

С., и Тейлор, П. С. (2017). «Супергидрофобные покрытия на бетонных поверхностях из портландцемента

». Строительные и строительные материалы, 141, 393-401.

Джейлан, Х. (2015). FAA PEGASAS COE Проект 1: Обогреваемые тротуары в аэропорту.

Презентация на 3-м ежегодном собрании FAA PEGASAS COE, Университет Пердью,

West Lafayette, IN, 27-28 мая.

Джейлан, Х., Гопалакришнан, К., и Ким, С. (2014). «Отапливаемые транспортные системы

инфраструктурных систем: существующие и новые технологии». Пр., 12 межд.

Symp. на бетонных дорогах, Прага, Чехия, 23-26 сентября.

Чен В. и Пинг Г. (2012). «Характеристики электропроводящего бетона с

слоистыми волокнами из нержавеющей стали

». Протоколы устойчивого строительства

Материалы, ASCE, 164-172.

Гопалакришнан, К., Джейлан, Х., Ким, С., Янг, С., и Абдуалла, Х. (2015).

«Определение характеристик электропроводящего раствора для самонагревающегося аэродрома

Расчет бетонной смеси для дорожного покрытия». Международный журнал исследований дорожных покрытий

и технологий, 8 (5), 315-324.

Сассани А., Джейлан Х., Ким С. и Гопалакришнан К. (2015). «Оптимизация конструкции электропроводящей бетонной смеси

для систем самонагревающегося покрытия

». Представлено на симпозиуме Mid Continent Transportation Research

, Эймс, Айова, 19-20 августа.

Сассани А., Джейлан Х., Ким С. и Гопалакришнан К., Арабзаде А. и Тейлор

П. С. (2017). «Факториальное исследование по проекту электропроводящей бетонной смеси

для систем обогреваемых дорожных покрытий». Proceedings of Transportation Research

96-е ежегодное собрание Правления, Вашингтон, округ Колумбия, 17-05347.

Тиан, X., и Ху, Х. (2012). «Испытание и исследование электрических свойств проводящего бетона

». Процедуры, наука о Земле и планетах, 5, 83-87.

Туан, К. Ю. (2004). «Электрический резистивный нагрев токопроводящего бетона, содержащего

стальных волокон и стружки». Материалы журнала, 101 (1), 65-71.

Ву Дж., Лю Дж. И Ян Ф. (2014). «Исследование трехфазного композитного электропроводного бетона

для борьбы с обледенением дорожных покрытий». Proceedings of Transportation Research

93-е ежегодное собрание Правления, 14-2684.

Си Ю. и Патрисия Дж. О. (2000). «Влияние противообледенительных агентов (хлорид магния и хлорид натрия

) на коррозию компонентов грузовых автомобилей.”Окончательный отчет для отчета

№ CDOT-DTD-414 R-2000-10, Департамент транспорта Колорадо,

Денвер, Колорадо.

Зуофу, Х., Ли, З. и Ван, Дж. (2007 г. ). «Электропроводность проводящего бетона из углеродного волокна

». J. Wuhan Univ. Technol.-Mater. Sci. Ed., 22 (2), 346-

349.

Тротуары для аэродромов и автомагистралей, 2017 г. 9

(PDF) Системные требования для электропроводящих бетонных покрытий с подогревом

78 Протокол исследования транспорта 2569

Плита размеры должны быть выбраны с учетом реальной практики проектирования и строительства бетона

.Площадь поверхности

(A) сляба является произведением длины L и ширины W. Расстояние между

электродами Ls может быть вычислено путем вычитания расстояния между

кромкой сляба и встроенным электродом (d) из длины сляба. L.

Электрическое сопротивление R можно вычислить, умножив Ls на удельное сопротивление

(ρ) материала ECON и разделив произведение на

сечение, параллельное электродам (Ac). Выбрав электрическое напряжение

V, электрический ток (I) и плотность мощности (Pd) могут быть рассчитаны как

с другими предварительно выбранными значениями проектных параметров.

Если рассчитанное значение Pd не соответствует требованию плотности мощности,

, тогда выбранные значения проектных параметров должны быть пересмотрены, чтобы соответствовать

требованиям плотности мощности и дополнительным проектным критериям.

Чтобы лучше понять эту процедуру проектирования, представлен пример.

Расчетные критерии эффективности таяния снега и льда в этом примере

аналогичны критериям для прототипной нагревательной плиты ECON

, обсуждавшейся ранее.Для малогабаритного прототипа плиты ECON heating

(длина 1,22 м × ширина 0,86 м × толщина 0,1 м) 880 Вт / м2 Pd составляет

, необходимое для растапливания 2,5 см снега за 35 мин. Размеры крупногабаритной обогреваемой плиты ECON

составляют 4,6 м в длину, 4,6 м в ширину и 35,5 см в толщину

, что близко к размерам бетонных плит, используемых при строительстве мостовых в аэропорту —

. Эта крупномасштабная плита состоит из двух слоев: верхнего слоя ECON толщиной 10 см

и нижнего слоя обычного бетона

толщиной 25,5 см.

В соответствии с диаграммой потока на Рисунке 9 можно выбрать другие расчетные параметры

(включая Ls, R и V). Если для d для

двух электродов выбрано 40 см (т. Е. По 20 см для каждого электрода), то Ls рассчитывается как

как 4,2 м. Используя 50 Ом-см для ρ (из материалов ECON, использованных в

, прототипе плиты ECON), Ls равняется 4,2 м, и Ac составляет 0,46 м2

(4,6 м шириной × 0,1 м толщиной слоя ECON ), R можно рассчитать как

4.6 Ом. Если для V выбрано 300 В, то I и Pd рассчитываются как 65 A

и 920 Вт / м2, соответственно, для крупномасштабной обогреваемой плиты ECON.

Расчетное значение Pd 920 Вт / м2 выше, чем 880 Вт / м2

, необходимое для таяния 2,5 см снега за 35 минут. Это означает, что принятие

проектных параметров, определенных в этом примере, приведет к таянию снега на

быстрее, чем выбранные проектные критерии (т. Е. 35 мин). Конечно,

параметры проекта, определенные в этом примере, могут быть пересмотрены, если

дополнительных критериев проектирования требуются для каждого параметра проекта.

ВЫВОДЫ

Целью данного исследования было определение материалов, конструкции, конструкции,

и эксплуатационных требований для рентабельной работы

ГЭС ECON. Был спроектирован прототип обогреваемой плиты ECON и построен

с использованием новой смеси ECON, недавно разработанной в ISU. Чтобы облегчить процедуры проектирования и строительства для реальных,

крупномасштабных приложений HPS, были разработаны расчетные потоки и 3-D визуализации

на основе результатов оценки производительности прототипа

нагретой плиты ECON.

Основные выводы таковы:

• • Энергопотребление и стоимость энергии прототипа нагревательной плиты ECON

были самыми низкими из всех разработанных электрических ТНС, и на сегодняшний день в литературе указано

(14, 25, 26 ). Такие отличные эксплуатационные характеристики приписываются недавно разработанной смеси ECON

, которая обеспечивает более высокую проводимость (около 50 Ом-см электрического сопротивления

) для равномерного нагрева поверхности для быстрого таяния снега и льда.

•  Прототип нагревательной плиты ECON включает тонкий верхний слой ECON

на обычном нижнем слое бетона. Этот рентабельный двухслойный подход

может быть реализован для крупномасштабного ECON HPS

с использованием технологии сборного железобетона, бетонного покрытия и двухподъемного покрытия

•  Расчетные параметры, которые необходимо определить для крупномасштабной ТНС

ECON, включают размеры плиты, расстояние между электродами, электрическое сопротивление

и электрическое напряжение.Расчетный поток, разработанный

в этом исследовании, можно использовать для определения этих параметров для заданных критериев проектирования

•  Основными конструкционными материалами, необходимыми для высокопроизводительной ГЭС ECON

, являются материалы ECON с низким удельным сопротивлением (т. Е. С высокой проводимостью), электроды

, которые хорошо соединяются с ECON, и экономичная теплоизоляция

•  ECON следует нагревать переменным током, что позволяет электронам

проходить по разным путям в проводящие материалы для равномерного распределения тепла

в пластине.

БЛАГОДАРНОСТИ

Этот документ был подготовлен на основе исследования, проведенного в Университете штата Айова

в рамках сотрудничества центра передового опыта в сфере воздушного транспорта FAA

Действующее соглашение 12-C-GA-ISU о партнерстве для улучшения

авиации общего назначения Безопасность, доступность и устойчивость. Авторы

благодарят нынешнего технического наблюдателя FAA Бенджамина Дж. Махаффея и бывшего технического контролера FAA

Джеффри Ганьона, Чарльза А. Иши,

и Дональда Барбагалло за неоценимое руководство во время этого исследования.

Авторы также благодарят Гэри Л. Митчелла из American Concrete

Pavement Association за ценные обсуждения и комментарии по строительству бетонного покрытия

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Xi, Y., and P.J. Olsgard. Влияние антиобледенительных агентов (хлорид магния

и хлорид натрия) на коррозию компонентов грузовиков. CDOT-DTD-

R-2000-10. Департамент транспорта Колорадо, Денвер, 2000.

2. Использование систем подогрева тротуаров в контролируемой зоне.АС 150 / 5370-17. Федеральное управление гражданской авиации

, Министерство транспорта США, 2011 г.

3. Зеневитц, Дж. А. Обзор альтернатив использованию хлоридов для борьбы с обледенением с высокой концентрацией хлоридов. FHWA-RD-77-52. Федеральное управление шоссейных дорог, США

Министерство транспорта, 1977 г.

4. Йоргер, М. Д. и Ф. К. Мартинес. Электрическое отопление I-84 на земле

Каньон, Орегон. FHWA-OR-RD06-17. Департамент трансформации штата Орегон

, Салем, 2006 г.

5. Гопалакришнан К., Х. Джейлан, С. Ким, С. Ян и Х. Абдуалла. Elec-

Определение характеристик трипроводящего раствора для самонагревающегося воздушного поля

Расчет бетонных смесей. Международный журнал дорожных покрытий

Исследования и технологии, Том. 8, Issue 5, 2015, pp. 315–324.

6. Йехиа, С., К. Ю. Туан, Д. Фердон, Б. Чен. Проводящий бетон

Наложение для удаления обледенения настила моста: дозирование смеси, оптимизация

и свойства.ACI Materials Journal, Vol. 97, Issue 2, 2000,

pp. 172–181.

7. Се П., П. Гу, Ю. Фан и Дж. Дж. Бодуан. Низкое электрическое сопротивление,

Высокая механическая прочность; Электромагнитные щиты. US5447564 A.

Бюро по патентам и товарным знакам США, Александрия, Вирджиния, 19 января 1965 г. https: //

www.google.com/patents/US3166518. По состоянию на 27 июня 2015 г.

8. Дервин Д., Бут П., Залески П., Марси У. и У. Флад, мл. Snowfree®

Система покрытия с подогревом для устранения обледенения взлетно-посадочных полос.SAE Technical

Paper 2003-01-2145. SAE International, Warrendale, PA, 2003.

9. Heymsfield, E., A. B. Osweiler, R. P. Selvam, M. Kuss. Осуществимость

противообледенительных покрытий с воздушным полем с использованием проводящего бетона и возобновляемых источников энергии

Солнечная энергия. DOT / FAA / TC-13/8. Министерство транспорта США,

Федеральное управление гражданской авиации, апрель 2013 г.

10. Туан, К. Я. Применение проводящего бетона для борьбы с обледенением (мост Рока

).СПР-ПЛ-1 (04) П565. Университет Небраски, Линкольн, 2008.

11. Туан К. Ю., Л. Нгуен и Б. Чен. Электропроводящий бетон для тепла-

и электробезопасности. Патент No. WO2010059169 A1, Европейское патентное ведомство

, Мюнхен, Германия, 2010 г. https://www.google.com/patents

/ WO2010059169A1. По состоянию на 27 июня 2015 г.

Демонстрационный проект самонагревающегося электропроводящего бетона

Об исследовании

Персонал

Highway Agency всегда находится в поиске инновационных, реализуемых и экономичных решений для решения проблем и проблем, связанных с уходом за дорожным покрытием в зимний период.Принимая во внимание экономические последствия даже частично остановленных мостов, дорог и автомагистралей из-за гололеда / снега, в сочетании с негативными последствиями применения противообледенительных солей на поверхности тротуаров во время снегопадов и обледенения, существует острая необходимость в альтернативном льду надежная, быстрая и экономичная технология уборки снега, оказывающая минимальное воздействие на окружающую среду.

Недавние исследования были направлены на удовлетворение этой потребности путем разработки механической модификации материалов, а также технологий, основанных на тепловых и электрических установках.Среди них разработка так называемых самонагревающихся бетонных поверхностей, благодаря которым бетон становится электропроводным, привлекла внимание с потенциальными приложениями для подъездных путей, тротуаров, пешеходных переходов, городских и окружных дорог, государственных шоссе и тротуаров в аэропортах.

Благодаря исследовательскому гранту Федерального авиационного управления (FAA) / PEGASAS, команда Института транспорта по Программе устойчивого проектирования и исследований дорожных покрытий (PROSPER) в Университете штата Айова продемонстрировала потенциал для разработки и внедрения экономически эффективных и эффективных решений. электропроводящий бетон (ECON) путем добавления проводящих материалов к обычному бетону.Их исследования ECON находятся на стадии, когда они могут быть расширены и продемонстрированы в полном объеме с помощью демонстрационного проекта на местах.

Департамент транспорта штата Айова (DOT) обслуживает тысячи погонных миль проезжей части и несколько объектов собственности по всей Айове, включая дороги, обочины проезжей части, мастерские по техническому обслуживанию и зоны отдыха. Универсальность технологии ECON такова, что ее можно индивидуально спроектировать и оптимизировать для каждого конкретного приложения транспортной инфраструктуры, включая тротуары, проезды, мосты, городские и окружные дороги, а также зоны отдыха, обслуживаемые DOT штата, центры для посетителей, а также государственные и межгосударственные автодороги, в зависимости от потребности и интереса.

Эта универсальность проистекает из того факта, что технология ECON обычно реализуется в виде токопроводящего бетонного покрытия поверх существующей конструкции. Очевидно, что требования к дизайну ECON и соображения несколько различаются для каждого конкретного приложения, что требует детального исследования перед внедрением в каждой ситуации.

Например, внедрение технологии ECON в мосты требует, чтобы при проектировании учитывалась возможность коррозии стальной арматуры, наличие недорогого источника энергии (в идеале геотермальная энергия) для питания системы ECON, а также поиск оптимального места для размещения электроды и др.С другой стороны, внедрение ECON на тротуарах предъявляет несколько иные требования, поскольку на тротуарах армирование используется редко.

Продолжая эту полномасштабную демонстрацию технологии ECON для транспортной инфраструктуры Айовы, исследовательская группа будет работать с техническим консультативным комитетом проекта (TAC) над определением подходящего места (в идеале — предстоящего строительного проекта городом, округом или Iowa DOT) для демонстрации в полевых условиях. Одно из таких мест, представляющих интерес для DOT Айовы, находится недалеко от шоссе I-80 в восточном направлении в Каунсил-Блаффс, на плечах.Также проявился интерес к внедрению этой технологии в зонах отдыха и мостовых системах штата Айова.

Основная цель этого исследования — провести полномасштабную полевую демонстрацию технологии ECON и ее эффективных противообледенительных преимуществ для шоссе города и округа Айовы, а также шоссе штата. Ожидаемые выгоды от этого исследования включают следующее:

Экономичный метод производства электропроводящего бетона для удаления снега и льда на тротуарах штата Айова
Понимание электропроводящего бетона в различных масштабах (цементная паста, раствор и бетон) и их свойств
Подробное описание проблем и проблем, возникающих при полномасштабном строительстве из электропроводящего бетона

Используя смартфон для открытия приложения и вызова пультов дистанционного управления, бетонная плита ECON остается сухой и незамерзающей во время снегопада в международном аэропорту Де-Мойн в декабре 2016 г. Более пристальный взгляд на электропроводящий бетон Тепловое изображение нагретых тротуаров аэропорта

г.Faneca ^a, T. Ikumi ^b, ^d *, J. M. Torrents ^c, A. Aguado ^b, I. Segura ^b, ^d

а. Escofet 1886 Ltd, (Испания)

г. Департамент гражданской и экологической инженерии, Barcelona Tech, Политехнический университет Каталонии, UPC, (Барселона, Испания)

г. Департамент электронной инженерии, Политехнический университет Каталонии — Barcelona Tech, C4, (Барселона, Испания)

г.Smart Engineering Ltd, (Барселона, Испания)

* [email protected]

РЕФЕРАТ

В данной статье представлено обширное экспериментальное исследование, проведенное в лабораторных и промышленных объектах для разработки токопроводящего бетона для самонагревающихся и антиобледенительных применений в городской мебели. Способность к самонагреванию достигается за счет подачи электрического тока через высокоплотную матрицу, содержащую переработанные углеродные волокна и хлопья графита.Призмы и плиты были изготовлены из двух различных токопроводящих бетонов и электродов для определения электрических свойств и характеристик нагрева. Наконец, были изготовлены 3 стенда с разным расположением электродов для оценки теплопроизводительности в реальных условиях. Представленные результаты указывают на многообещающие результаты использования переработанных углеродных волокон для электротермического бетона и определяют конфигурацию электродов, которая обеспечивает наиболее эффективную теплопередачу и снижение температурных градиентов внутри нагретого элемента.Испытания в реальном масштабе показывают, что разработанная в настоящее время технология потенциально применима для защиты от обледенения в климатических условиях, где температура остается в диапазоне от -3 до -5 ºC.

РЕЗЮМЕ

Проводник Hormigón con fibras de carbono recicladas para aplicaciones calefactables en mobiliario urbano. Este artículo Presenta un Extenso Trabajo Experiment, Escala Laboratorio и Industrial Para desarrollar mobiliario urbano con гормональные проводящие вещества.La Capacidad calefactable se alcanza mediante la aplicación de corriente eléctrica por una matriz de Germigón con fibras de carbono recicladas y escamas de grafito. Создайте призмы и лосы с проводящими гормонами и различными конфигурациями электродов для характеристик электрических и емкостных калорий. В заключение, мы производим 3 банка для оценки мощностей календарей в реальных приложениях. Los resultados muestran el Potencial de las fibras de carbono recicladas for su uso en aplicaciones electrotérmicas e Identifican las configuraciones de electrodos más adecuadas for reducir los gradient de temperatura dentro del elemento calefactado.Por último, los Ensayos a escala real muestran que la tecnología desarrollada es Potencialmente válida para aplicaciones de des-hielo en climas donde la temperatura varía entorno los -3 y -5 ºC.

Концепция умных городов возникла из возможностей, созданных цифровой эрой, чтобы противостоять вызовам, связанным с новым городским контекстом. Цифровые инновации открывают возможность быть более действенными и действенными, лучше преодолевая проблемы в отдельных инфраструктурах, в рамках инфраструктурных систем и во всем обществе в целом (1-3).По мере того как «умные решения» или цифровые технологии становятся все более распространенным явлением в наших городах, так называемые «умные материалы» привлекают все большее внимание научного сообщества (4). Их потенциал воспринимается как ключевой элемент, который может принести пользу нашим городским районам и превратить его в прибыльную коммерческую практику.

Исследования цементных материалов, используемых в гражданском и строительном строительстве, традиционно были сосредоточены на механических характеристиках и характеристиках долговечности, чтобы покрыть его основную функциональность, которая является структурной.Однако в настоящее время существует потребность в многофункциональных материалах, которые не только способны удовлетворить структурные требования, но также включают в себя дополнительные свойства, которые обеспечивают расширенный диапазон применения получаемого материала. Большинство современных функциональных свойств умного бетона основаны на введении функциональных наполнителей или заполнителей для создания проводящих свойств в материале. Проводящий бетон использовался в качестве анода для электрохимической экстракции хлоридов (5-8), защиты от электромагнитных волн (9, 10), самочувствительного бетона (11-14), катодной защиты (15), сбора энергии (16, 17) и электротермический контроль (18-31) и др.

Электротермический бетон относится к материалам, обладающим электрическим сопротивлением нагреву на основе эффекта Джоуля. Исследования электротермического бетона в основном были сфокусированы на применении противообледенительных систем и снеготаяния на дорогах (19-22, 25-27), а также на электрическом обогреве полов в помещениях (24, 28). Поскольку обычный бетон ведет себя как диэлектрический материал, для снижения удельного сопротивления бетона вводятся электропроводящие наполнители, такие как углеродные волокна, стальные волокна, стальная стружка, никелевые порошки и графит (32).

Использование стальной фибры представляет собой высокий потенциал для разработки проводящих вяжущих материалов, поскольку они уже получили широкое распространение в широком диапазоне конструкционных и неструктурных бетонных конструкций (33). Однако поток электрических зарядов через бетон, армированный стальным волокном, способствует коррозии волокон и, таким образом, ухудшению как структурных, так и термических функций материала. В настоящее время углеродсодержащие продукты в основном используются вместо стальных волокон или стружки в конструкции смеси проводящих вяжущих материалов (34), поскольку они обладают высокой теплопроводностью, низким тепловым расширением и обладают высокой устойчивостью к коррозии.

Однако мировой спрос на первичные углеродные волокна часто превышает возможности предложения (35, 36), что приводит к увеличению стоимости как с точки зрения энергии, потребляемой во время производства (до 165 кВтч / кг), так и цены материала (до 40 £ / кг) (37, 38). Кроме того, растущее количество производимых композитов из углеродного волокна вызывает озабоченность по поводу утилизации отходов и потребления невозобновляемых ресурсов с соответствующим негативным воздействием на окружающую среду. В этом контексте внедрение переработанных углеродных волокон (RCF) в проводящие вяжущие материалы потенциально может превратить дорогостоящий продукт и утилизацию отходов в рентабельный многоразовый материал с высоким сохранением механических свойств (38) и экономией от 30 до 40% по сравнению с исходным материалом. углеродные волокна.

На данный момент опубликованные исследования по использованию RCF в проводящих вяжущих материалах ограничиваются характеристикой механических и электрических свойств полученного композита (33). В этой статье представлено первое обширное экспериментальное исследование, в котором изучается нагревательная способность проводящего бетона с переработанными углеродными волокнами для защиты от обледенения и самонагрева в лабораторных и промышленных масштабах. Были изготовлены призмы 40 × 40 × 160 мм для характеристики электрических свойств двух различных проводящих бетонов.Слябы размером 300 × 600 × 40 мм с двумя конфигурациями электродов были подвергнуты различным сценариям испытаний на нагрев с изменением продолжительности циклов нагрева и приложенного напряжения. Наконец, на промышленных предприятиях Escofet 1886 были изготовлены 3 полноразмерных стола (700 × 2000 × 150 мм) с различными расположениями электродов и протестированы для оценки текущей теплопроизводительности материала в реальных условиях применения городской мебели.

2.1. Материалы ТОП

Бетонные смеси со сверхвысокими характеристиками содержат CEM I 52.Цемент 5R и кремнеземистые заполнители с гранулометрическим составом от 0 до 5 мм. Наполнитель карбонат кальция высокой чистоты (d ₅₀ <3 мкм) был использован для того, чтобы способствовать более высокой плотности и удобоукладываемости смеси. Использовали суперпластификатор на основе раствора поликарбоксилата (MasterGlenium ACE 425) и модулятор вязкости на основе кремниевых наночастиц (Meyco ms 685).

Переработанные углеродные волокна (Carbiso CT6 / CT12) и микронизированные углеродные волокна были использованы для улучшения электрической и теплопроводности бетонной матрицы.Углеродное волокно производится в процессе первичной переработки обрезков, дефектных деталей или изношенных композитных материалов, армированных углеродным волокном. Основным источником этих остатков являются компании, занимающиеся производством компаундов для аэрокосмической, автомобильной и аналогичных отраслей. Углеродное волокно получают путем измельчения и последующего пиролиза для удаления полимерных смол, пропитанных волокном. Микронизированные углеродные волокна имеют размер частиц d ₉₀ -d ₇₀ = 0.425 и d ₂₀ = 0,300 мм. Свойства используемых углеродистых материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Свойства переработанных углеродных волокон и микронизированных углеродных волокон.
	Недвижимость	Значения
Углеродное волокно из вторичного сырья	Содержание углеродного волокна (%)	100
	Плотность (кг / м ³)	1800
	Номинальная длина (мм)	6/12
	Диаметр (мкм)	7
	Прочность на разрыв (МПа)	4150
	Модуль Юнга (ГПа)	252
	Электропроводность (См · см ⁻¹)	100-1000
Микронизированное углеродное волокно	Содержание углерода (мин.%)	95
	Зольность (макс.%)	6
	Влажность (макс.%)	0.5
	Плотность (г / мл)	0,65-0,85

2.2. Состав и подготовка бетоновТОП

Всего было разработано 2 бетонных состава с различным содержанием углеродистых добавок. В таблице 2 описан состав использованных бетонов. Первая смесь состоит из бетона со сверхвысокими характеристиками (UHPC) с 9 кг переработанных углеродных волокон на 1 м ³ бетона (0.407% об.) Для увеличения электрической и теплопроводности материала (называемого RCF). Выбранная дозировка простого бетона соответствует смесям, которые компания Escofet 1886 обычно использует в процессе производства городской мебели и архитектурных фасадов. Вторая смесь дополнительно включает 36 кг микронизированных углеродных волокон на ³ м бетона (1,65% об.) Для дальнейшего увеличения электрической и теплопроводности материала (обозначаемого как R + MCF).Пропорции углеродистых добавок были установлены из предыдущих испытаний токопроводящих бетонов (33, 39).

Таблица 2. Состав бетонов.
Материал	RCF	R + MCF
Цемент [кг / м ³]	800	800
Песок [кг / м ³]	1161	1161
Известняковый наполнитель [кг / м ³]	200	200
Вода [кг / м ³]	110	110
Суперпластификатор [% bcw ^a]	3.7	3,7
Нанокремнезем [% массы тела]	7,1	7,1
Углеродное волокно из вторичного сырья [кг / м ³]	9	9
Микронизированное углеродное волокно [кг / м ³]	–	36
^a: по массе цемента

Процесс смешивания проводился в планетарном смесителе на промышленных предприятиях компании Escofet 1886, чтобы воспроизвести типичные методы производства, принятые в промышленности сборного железобетона.Заполнители, известняковый наполнитель и цемент сначала перемешивали в течение 60 с. Затем добавляли воду и перемешивали 180 с. Затем в смесь добавляли нанокремнезем и суперпластификатор и гомогенизировали в течение дополнительных 180 с каждый. Углеродистые добавки добавляли к смеси после включения воды и добавок без предварительного диспергирования волокон. Предыдущие исследования доказали, что эта процедура обеспечивает хорошее диспергирование волокон в цементной матрице (33). К сожалению, данные о комбинированном воздействии волокон и микронизированной добавки отсутствуют.

Призматические образцы размером 40 × 40 × 160 мм были изготовлены из смесей, указанных в таблице 2, в соответствии с UNE-EN 196–1 (40) для характеристики электрических свойств бетонов. Эти образцы включают 6 стержней с резьбой из нержавеющей стали диаметром 6 мм и длиной 30 мм, которые действуют как электроды. Установка этих электродов производилась после уплотнения свежего бетона в формах. На рис. 1а представлена схема расположения электродов на образцах.

Рисунок 1.Схема расположения электродов на образцах. Все размеры указаны в мм.

Плиты (S) размером 300 × 600 × 40 мм были изготовлены из смесей, указанных в таблице 2, чтобы охарактеризовать термическое поведение более крупных образцов. В этом случае для создания электрического потока использовались два разных электрода. На рис. 1б представлена схема расположения электродов на плитах. Первая конфигурация (TDS) состояла из двух стальных листов депло с ромбовидной сеткой 30 × 13 мм, размещенных на расстоянии 20 мм от поперечных краев элемента (сечение A-A ’на Фигуре 1b).Последняя конфигурация заменила листы развертывания на более широкую квадратную стальную решетку (TSG) 40 × 40 мм. Решетки в обеих конфигурациях соединялись с внешней частью элемента резьбовыми стержнями из нержавеющей стали диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Установка этих электродов производилась после уплотнения свежего бетона в формах. Все образцы оставались в формах в течение 24 часов с жидкими отвердителями, а затем выдерживались при контролируемой температуре (20 ° ± 5 ° C) и влажности (70 ° C). ± 10%) до испытания.

Наконец, были изготовлены 3 стенда с размерами 700 × 2000 × 150 мм для оценки нагревательной способности материала в реальных условиях, каждый с различным расположением электродов (рис. 1c). Самая простая конфигурация состояла из поперечных квадратных решеток (TSG) на обоих краях плиты. Вторая скамья включала верхнюю и нижнюю продольную арматуру (LR) для увеличения электропроводности элемента, при этом они не были связаны с входными электродами (TSG).Третья скамья заменила конфигурацию TSG, использовав непосредственно верхнюю и нижнюю продольную арматуру в качестве входных / выходных электродов. Обратите внимание, что последняя конфигурация значительно сокращает расстояние между электродами. В этом случае генерируемый электрический поток проходит вертикально от нижней продольной арматуры к верхней. На рис. 2 представлен внешний вид изготовленных стендов в реальных масштабах.

Рис. 2. Внешний вид натурных стендов, изготовленных для тепловых характеристик.

Номенклатура, принятая во время анализа результатов для идентификации различных образцов, конфигураций электродов и бетонной смеси, соответствовала схеме: « Тип образца (B / S / BENCH)» _ » Конфигурация электродов (TDS / TSG / TSG + LR / LR) ”_” бетонная смесь (RCF / R + MCF) ”.

2.3. Методы характеризации ТОП

2.3.1. Электрические характеристикиTOP

Определение электропроводности проводилось на призмах размером 40 × 40 × 160 мм с использованием анализатора импеданса HP. 4192A вместе с инструментальным усилителем в качестве входного каскада для проведения измерений с 4 зондами (4w) (41) с эффективным напряжением 1 В переменного тока, чтобы избежать поляризационных эффектов в электродах (42, 43).На рисунке 3 показана экспериментальная установка и конфигурация 4w, принятая для определения электрических характеристик.

Рис. 3. (a) Измерительное оборудование и (b) конфигурация 4w для электрических характеристик.

Измерения были получены при частотном сканировании от 10 Гц до 1 МГц, обеспечивая электрический импеданс (Z, в Ом) и фазу. ( ϕ , в °). Электрический импеданс описывается уравнением [1] и состоит из действительной части (электрическое сопротивление, R) и мнимой части (реактивное сопротивление, X).R и X получаются из уравнения [2] и уравнения [3] соответственно.

После определения электрического сопротивления можно вычислить удельное электрическое сопротивление материала ρ [Ом · м]. Это свойство оценивает удельное электрическое сопротивление каждого материала, который противостоит электрическому потоку, и может быть вычислено, как показано в уравнении [4], где S — это поперечное сечение [м ²], а L — длина [м].

2.3.2. Термические характеристикиTOP

Поведение при нагревании отлитых проводящих материалов на основе цемента было охарактеризовано на двух различных стадиях. На первом этапе оценивалась нагревательная способность плит размером 300 × 600 × 40 мм путем изменения продолжительности циклов нагрева и приложенного напряжения. Продолжительность оцененных циклов нагрева составляла 3 ч 48 ч. В течение 3-часового испытания к образцам подавали постоянное напряжение в течение всего цикла нагрева с помощью различных конфигураций электродов.48-часовой тест состоял из 2 циклов по 8 часов нагрева с последующим 16-часовым периодом охлаждения. Во время испытаний были приняты разные напряжения для оценки различной кинетики нагрева (11/18/25 В при 3-часовом нагреве и 25/33 В при 48-часовом цикле).

Тепловые характеристики различных конфигураций оцениваются с точки зрения повышения температуры в центре плиты, температурного градиента между центром элемента и входным электродом и электрического сопротивления материала на протяжении всего испытания.Электрическое сопротивление оценивается на основе эффективного напряжения (V _eff) и тока (I _eff), отслеживаемых во время испытаний. Поскольку напряжение и ток синфазны, электрическое сопротивление (R) можно вычислить по закону Ома, как указано в уравнении [5].

Такая характеристика охватывает важные аспекты, требуемые в бетонных смесях для самонагревающихся применений, а именно: достижение определенных скоростей нагрева, равномерность распределения температуры внутри элемента и способность материала выдерживать различные напряжения в течение длительных периодов времени без влияя на его греющие свойства.Кроме того, потребляемая мощность, вычисленная по уравнению [6], сообщается в каждом тесте.

На втором этапе оценивалась теплопроизводительность трех изготовленных натурных стендов. В этом случае продолжительность циклов нагрева была установлена на 3 часа, а прикладываемое напряжение варьировалось от 2 до 21 В. Различные приложенные напряжения не были приняты для проведения сравнительного анализа между различными конфигурациями электродов, встроенными в стенды. Вместо этого эти значения соответствуют максимальному напряжению (и, таким образом, максимальной нагревательной способности), поддерживаемому материалом до ухудшения проводящих и тепловых свойств.Другими словами, полномасштабные испытания были разработаны, чтобы показать весь потенциал материала в реальных приложениях. Таблица 3 суммирует распределение проведенных испытаний на нагрев и напряжений, оцененных на различных оцениваемых образцах. Все испытания проводились на частоте 50 Гц.

Таблица 3. Испытания, проведенные для определения тепловых характеристик.
Образцы	3ч нагрев	2 цикла: 8 ч нагрев / 16 ч охлаждение
S_TDS_RCF	11/18/25 В	25 В
S_TSG_RCF	11/18/25 В	25 В
S_TDS_R + MCF	11/18/25 В	–
S_TSG_R + MCF	11/18/25 В	–
СТОЙКА_TSG_RCF	21 В	–
СТОЙКА_TSG + LR_RCF	11 В	–
СТОЙКА_LR_RCF	2 В	–

На рис. 4а представлена экспериментальная установка, принятая во время этих испытаний.Температурные колебания регистрируются термопарами типа К., встроенными в материал. На рис. 4б показано точное расположение термопар, размещенных в плитах и стендах. Для плит размером 300 × 600 × 40 мм они были расположены в средней части на расстоянии 1 см от входного электрода и в центре всех образцов. С другой стороны, натурные стенды включали 12 термопар, расположенных по всей плите. Виртуальная квадратная сетка изображена пунктирными красными линиями на изображении завода на рис. 4b, чтобы облегчить идентификацию датчиков и анализ результатов.Можно видеть, что те, которые расположены рядом с продольными краями (ряды A и C), были размещены в средней части скамейки, в то время как те, которые расположены в центральной области (ряд B), были расположены ближе к верхней внешней поверхности, чтобы характеризовать температуру, воспринимаемую человеком. Пользователь.

Рис. 4. (a) Экспериментальная установка для испытаний термических характеристик и (b) Размещение термопар в плитах и стендах.

3.1. Электрические характеристики углеродистых материалов ТОП

На рисунке 5 показано изменение удельного электрического сопротивления в диапазоне частот, оцененных для обеих бетонных смесей, использованных в этом исследовании (RCF и R + MCF). Результаты для образцов с переработанными и микронизированными углеродными волокнами показаны на главной вертикальной оси, а образцы только с переработанными углеродными волокнами представлены на вспомогательной оси. Включенные планки погрешностей соответствуют стандартному отклонению + 1 / -1, связанному с 3 образцами, испытанными для каждого материала.Дополнительная пунктирная синяя линия добавляется при 50 Гц, чтобы определить стандартную частоту электросети.

Рис. 5. Изменение удельного электрического сопротивления в зависимости от частоты.

Образцы RCF имеют постоянное электрическое сопротивление 0,055 Ом · м, независимо от применяемой частоты. С другой стороны, образцы R + MCF имели удельное электрическое сопротивление в диапазоне 0,27–0,44 Ом · м. Поведение смеси R + MCF представляет собой некоторое сходство с поведением эталонных смесей без проводящей добавки (см. Faneca et al (33)) и может быть вызвано эффектами поляризации.Снижение удельного сопротивления с увеличением частоты обычно связано с изоляционными материалами и может быть вызвано эффектами поляризации. Некоторые авторы предположили, что эффекты поляризации не устраняются использованием переменного тока, а скорее проявляются в форме введения емкости параллельно электрическому сопротивлению. По мере увеличения частоты приложенного тока влияние емкости уменьшается (33). В этом случае поведение смеси R + MCF проявляет поляризационные эффекты, хотя включение MCF позволяет значительно снизить удельное сопротивление с учетом значений, предоставленных для эталонного материала Faneca и др. .(33) (от 278 до 235 Ом · м). Эти результаты свидетельствуют о различии механизма электропроводности между R + MCF и R + CF.

На частоте 50 Гц, которая использовалась во время испытаний на нагрев, материал R + MCF получил удельное сопротивление 0,42 Ом · м. Это значение в 7,6 раз выше, чем значение, полученное для материала RCF, что указывает на то, что добавление микронизированных углеродных волокон вызывает очень значительное увеличение удельного сопротивления. Первоначально эта тенденция не ожидалась, поскольку микронизированное углеродное волокно является материалом с высокой проводимостью.Однако полученные результаты кажутся совместимыми как статистически, так и с результатами испытаний на нагрев, проведенных для плит размером 300 × 600 × 40 мм (представленных в разделе 3.2.1). Следовательно, это не должно быть связано с возможными неисправностями измерительного оборудования или единичными производственными дефектами. Вместо этого результаты показывают, что добавление MCF препятствует однородному распределению углеродистых продуктов в бетонной матрице и нарушает электрическую целостность материала.

3.2. Термические характеристики плит ТОП

3.2.1. 3-часовой цикл нагрева плит

Первая серия испытаний включала приложение трех различных эффективных напряжений (11, 18 и 25 В) в течение 3 часов на прямоугольных бетонных плитах с обоими типами удаления электродов (TSG и TDS) и углеродистыми добавками (RCF и R + MCF). На рис. 6 представлены кривые нагрева, полученные для всех испытанных образцов с учетом выбранной конфигурации электродов. На рисунке 6а показаны образцы с конфигурацией электродов TDS, а на рисунке 6b представлены образцы с конфигурацией TSG.Представленные изменения температуры соответствуют значениям, зарегистрированным в центре образца, поскольку эта область более репрезентативна для реального нагревательного потенциала материала. На рисунке 6 показаны средние значения энергопотребления, зарегистрированные в каждом тесте. Эти значения поддерживаются постоянными в течение всего периода испытания на нагрев, с максимальным стандартным отклонением +1 0,9 Вт. Температура в помещении во время испытаний находилась в диапазоне 19–21 ºC.

Рисунок 6.Кривые нагрева для материала (RCF и R + MCF) для конфигурации электродов (a) TDS и (b) TSG.

Положительные значения, зарегистрированные в начале испытания, указывают на то, что внутренняя область бетонного элемента находилась при более высокой начальной температуре, чем окружающая среда. Кривые нагрева описывают линейное повышение температуры с течением времени, за которым следует вторая стадия, характеризующаяся снижением скорости нагрева. Продолжительность первой стадии уменьшается с интенсивностью приложенного напряжения, в то время как уменьшение скорости нагрева во время второй стадии более очевидно для высоких напряжений.Как и ожидалось, результаты показывают увеличение скорости нагрева с приложенным напряжением. Изменения температуры, зарегистрированные в конце диапазона испытаний, составили 7–17, 4–8,5 и 2–3 ºC для 25, 18 и 11 В соответственно. Эти значения отражают, что эффективность нагрева (приращение температуры на каждый приложенный вольт) непостоянна для различных потенциалов, принятых в этом исследовании. Для высоковольтной конфигурации мощность нагрева находится в пределах 0,28-0,68 ºC / В, в то время как для низковольтной конфигурации мощность нагрева снижается до 0.17-0,28 ºC / V.

Принятая организация результатов позволяет напрямую сравнивать теплопроизводительность, связанную с двумя углеродсодержащими добавками, введенными в бетонную смесь. В среднем температуры, достигаемые в конце испытания материалом с переработанными углеродными волокнами и чешуйками графита, на 25 и 50% ниже, чем температуры, достигаемые материалом только с углеродными волокнами для конфигураций электродов TDS и TSG, соответственно. Эти результаты предполагают, что дополнительное включение в смесь хлопьев графита значительно ухудшает характеристики материала для нагревания, особенно если используется конфигурация электрода TSG.

На рис. 7 преобразован тот же набор результатов, чтобы можно было четко оценить влияние удаления электродов (TDS или TSG) на теплопроизводительность RCF (рис. 7a) и пластин R + MCF (рис. 7b). На рис. 7а показаны аналогичные кривые нагрева для обеих конфигураций электродов в образцах только с армированным углеродным волокном, что указывает на то, что удаление электродов играет незначительную роль в нагревательных характеристиках материала RCF. Однако эта тенденция не сохраняется в R + MCF (рис. 7b).В этом случае образцы с конфигурацией электродов TDS показывают более высокие кривые нагрева, чем образцы с устройством TSG, для всех оцененных напряжений. Эти результаты предполагают, что в материалах с низкой проводимостью увеличение стальной поверхности позволяет более эффективно переносить электрические заряды между электродом и проводящим бетоном.

Рис. 7. Кривые нагрева в зависимости от конфигурации электродов (TDS и TSG) для (a) RCF и (b) R + MCF.

Несмотря на то, что температурные градиенты присущи механизму нагрева, вызванному эффектом Джоуля, если они не ограничены, они могут поставить под угрозу работоспособность конструкции и вызвать высокие внутренние напряжения, которые могут повлиять на структурные характеристики элемента.Таким образом, разработка самонагревающихся бетонных смесей включает не только оценку скорости нагрева, но и оценку распределения температуры внутри элемента.

На рисунках 8a и 8b показано влияние напряжения и углеродистой добавки на перепад температуры, зарегистрированный между центром плиты (ΔT _c) и рядом с входным электродом (ΔT _i) для конфигураций TDS и TSG. соответственно. Независимо от расположения электродов, градиенты температуры характеризуются быстрым увеличением, за которым следует вторая стадия, на которой потеря температуры стремится к постоянному значению, особенно для средних и высоких напряжений.Как и ожидалось, результаты показывают возрастающие перепады температуры с приложенным напряжением, предполагая, что градиенты температуры увеличиваются пропорционально скорости нагрева.

Рис. 8. Падения температуры, зарегистрированные между входным электродом и центром пластины в конфигурациях электродов TDS (а) и TSG (б).

Падение температуры, зарегистрированное в конце диапазона испытаний, от 1 до 6 и от 1 до 14 ºC для конфигураций TDS и TSG, соответственно.Эти результаты предполагают, что утилизация TDS-электродов ограничивает величину тепловых пиков вблизи местоположения электрода, обеспечивая более эффективную передачу тепла проводящему бетону. На рис. 8а показано незначительное влияние типа углеродсодержащей добавки на температурные градиенты, зарегистрированные на протяжении всего испытания. Таким образом, зарегистрированные перепады температуры в образцах с TDS-электродом в основном связаны с величиной приложенного напряжения. С другой стороны, рисунок 8b показывает гораздо большие перепады температуры в образцах RCF, чем в пластинах R + MCF.Эти результаты, по-видимому, связаны с небольшой поверхностью теплопередачи электродной конфигурации TSG по сравнению с TDS. Небольшая площадь контакта конфигурации TSG требует использования цементирующего материала с высокой проводимостью для эффективного распределения электрических зарядов по всему образцу. В противном случае вблизи местоположения электрода образуются высокие локальные пики температуры, и падение температуры значительно возрастает, особенно для конфигураций с высоким напряжением.

Наконец, на рис. 9 представлена эволюция электрического сопротивления, отображаемого испытуемыми образцами.Заштрихованные области соответствуют оболочкам, покрытым кривыми электрического сопротивления, измеренными в каждом образце для всех напряжений (11, 18 и 25 В). Результаты показывают постоянные значения на протяжении всего теста, независимо от приложенного напряжения. Другими словами, изменения напряжения и интенсивности были пропорциональны в пределах диапазона, рассматриваемого в испытаниях. Это говорит о том, что материал способен выдерживать все условия испытаний без ухудшения своих проводящих свойств. Полученные значения варьируются от 6 до 15.7 Ом для материалов TSG_RCF и TSG_R + MCF соответственно. Как и ожидалось, значения электрического сопротивления обратно пропорциональны теплопроизводительности материала в центре плиты.

Рисунок 9. Эволюция электрического сопротивления.

3.2.2. 2 цикла 8 часов нагрева / 16 часов охлаждения в слябах ТОП

Вторая серия испытаний включает применение высоковольтной конфигурации (25 В) на бетонных плитах с добавлением переработанного углеродного волокна (RCF) и оба типа удаления электродов (TSG и TDS) в течение 2 непрерывных циклов по 8 часов нагрева / 16 часов. охлаждение.Эта конфигурация испытаний позволяет изучать характеристики различных образцов при повторяющихся длительных циклах нагрева с высокими скоростями нагрева, которые могут быть репрезентативными для реальных полевых условий. Комнатная температура во время испытаний находилась в пределах 24 — 28 ºC.

На рис. 10а показано изменение температуры, зарегистрированное в центре образца, по отношению к комнатной температуре в течение испытания. Первый цикл нагрева демонстрирует те же тенденции, что и для трехчасовых тестов в обеих конфигурациях электродов, с быстрым повышением температуры, за которым следует плато.Обратите внимание, что образцы TSG_RCF не следуют профилю естественного нагрева около первой области плато. Вместо этого они внезапно останавливаются, что указывает на возможное ухудшение качества материала. Зарегистрированные приращения температуры достигли 18 ºC в конце 8-часового периода нагрева, что аналогично значению, полученному во время 3-часовых испытаний при том же напряжении. В течение периода отключения температура материала быстро снижается, после чего наступает плато на 1-2 ºC по сравнению с комнатной температурой.

Рис. 10. (а) Изменение температуры в центре плиты и (б) Падение температуры.

Вторая последовательность нагрева через 24 часа после начала испытания показывает различное поведение для конфигураций электродов TDS и TSG. Бетонные плиты с электродами TDS демонстрируют те же скорости нагрева и охлаждения, что и описанные для первого цикла, что свидетельствует об отсутствии ухудшения проводящих и самонагревающихся свойств материала после 8 часов приложения высокого напряжения.Однако плиты с конфигурацией электрода TSG не могут вызывать какого-либо значительного нагрева в течение всего цикла. Такое поведение указывает на то, что проводящие свойства материала могут быть полностью ухудшены, возможно, начиная с области плато первого цикла нагрева, как отмечалось ранее. Измерения средней потребляемой мощности, зарегистрированные во время циклов нагрева, также отражают это ухудшение проводящих свойств образцов с электродами TSG (рис. 10а).В то время как в течение первого цикла оба образца были способны передавать одинаковую среднюю скорость электрической энергии в единицу времени, во время второго цикла для образца TSG регистрируется резкая потеря потребляемой мощности.

На рисунке 10b показано падение температуры, зарегистрированное между центром плиты (ΔT _c) и около входного электрода (ΔT _i) для конфигураций TDS и TSG. Как правило, градиенты температуры быстро увеличиваются в течение первых часов стадий нагрева, начинают немного уменьшаться во время стадии плато циклов нагрева и быстро уменьшаются во время фаз охлаждения.Максимальные температурные градиенты, зарегистрированные для утилизации TDS и TSG во время первого цикла, составляют 7 и 17 ºC соответственно. Обратите внимание, что даже несмотря на то, что обе конфигурации электродов достигли одинаковой скорости нагрева (рис. 10a), перепады температуры при утилизации TSG в 2,4 раза выше, чем для конфигурации TDS. Эти результаты согласуются с результатами, представленными в разделе 3.2.1, и подтверждают лучшие характеристики утилизации TDS, когда речь идет о минимизации температурных градиентов внутри образца.

При стабильном энергоснабжении и стабильных свойствах материала, когда материал достигает своего наивысшего потенциала нагрева, градиенты температуры имеют тенденцию уменьшаться с течением времени до постоянного распределения температуры по образцу. Образцы TDS_RCF отражают это нормальное поведение с уменьшением градиентов температуры во время плато циклов нагрева. Тем не менее, небольшое увеличение изменения температуры, показанное образцом TSG_RCF в этот период, можно объяснить только ухудшением проводящих свойств материала, поскольку подаваемая энергия оставалась постоянной.

Ухудшение проводящих свойств образцов TSG_RCF подтверждается во время второй стадии нагрева. Рисунок 10а показывает, что эта смесь не регистрирует какого-либо значимого повышения температуры в центре плиты в течение этого периода. С другой стороны, падение температуры, изображенное на рисунке 10b, указывает на то, что термопара, расположенная рядом с входным электродом, действительно зарегистрировала повышение температуры во время второй стадии нагрева. Другими словами, бетон возле входного электрода был нагрет, но проводящие свойства материала были недостаточными для нагрева центра плиты, что указывает на серьезную деградацию матрицы.

Наконец, на рисунке 11 показано электрическое сопротивление во время первого цикла нагрева для образцов TSG_RCF и TDS_RCF. Образцы с конфигурацией электродов TDS описывают постоянное сопротивление в течение двух циклов нагрева, что указывает на то, что образцы были способны выдерживать максимальную температуру последовательно в течение длительных периодов времени без какого-либо разрушения. С другой стороны, образцы с электродами TSG демонстрируют увеличение электрического сопротивления со второго часа цикла нагрева.Это предполагает возрастающее снижение проводящих свойств материала с течением времени, что совпадает с неестественным профилем нагрева, описанным во время плато первого цикла нагрева, и последующей неспособностью генерировать тепло в центре образца.

Рис. 11. Изменение электрического сопротивления R во время циклов нагрева.

3.3. Термические характеристики на реальных стендахTOP

На рис. 12-рис. 15 представлены результаты, связанные с тепловыми характеристиками стендов реального масштаба с конфигурациями электродов TSG, TSG + LR и LR, соответственно.Все испытания проводились при комнатной температуре от 26 до 29 ºC. Полный температурный профиль для каждой из 12 установленных термопар отображается только для первой конфигурации стенда (BENCH_TSG_RCF), чтобы показать типичные зарегистрированные профили изменения температуры (Рисунок 12). Как видно, большое количество встроенных термопар затрудняет интерпретацию графиков. Поэтому результаты представлены вместо этого на рисунках 13-15 в виде карт моментальных снимков нагрева через 30 мин / 1 час / 2 часа / 3 часа начала испытания.На рисунке 12 показаны вертикальные пунктирные красные линии в моменты времени, зафиксированные на тепловых картах для первой конфигурации стенда. Отображаемая температура — это разница между температурой, зарегистрированной датчиком, и температурой в помещении. Каждая встроенная термопара представляет тепловую способность прямоугольной области, определяемой виртуальной сеткой, включенной в каждый рисунок, как показано на рисунке 4b. Диапазон цветовых пределов, принятых на всех рисунках, сохраняется, чтобы можно было сравнивать по цвету между различными оцениваемыми стендами.

Рисунок 12. Полная эволюция температуры на BENCH_TSG_RCF с 21 В.

Рисунок 13. Карты нагрева при 30 мин / 1 час / 2 часа / 3 часа на BENCH_TSG_RCF с 21 В.

Рисунок 14. Карты нагрева при 30 мин / 1 час / 2 часа / 3 часа на BENCH_TSG + LR_RCF с 11 В.

Рисунок 15.Карты нагрева при 30 мин / 1 час / 2 часа / 3 часа на BENCH_LR_RCF с 2 В.

Стенд с конфигурацией электрода TSG и без стальной арматуры достигает приращения температуры от 2,1 до 3,1 ºC через 30 минут при 21 В (Рисунок 13). Термопара, расположенная на сетке А4, не работала, поэтому там нет температуры. Наибольшее значение температуры достигается около входного электрода (1A), а наименьшее значение температуры регистрируется на термопарах, расположенных рядом с выходным электродом (4B, 4C).Падение температуры между этими точками ограничено до менее 1 ºC, что является очень низким отклонением температуры, учитывая расстояние между электродами (почти 2 м). В течение периода нагрева от 1 до 2 часов колебания температуры увеличиваются медленнее, достигая 3,4–4,2 ºC. После 2 ч нагрева стол, кажется, достиг максимального потенциала нагрева при этом напряжении, поскольку температура поддерживается. Средняя потребляемая мощность, зарегистрированная во время этого теста, составила 25,9 Вт, при стандартном отклонении +1 всего 0.08 Вт.

Стенд с дополнительной продольной арматурой (TSG + LR, рис. 14) достигает приращения температуры 3,1–4,5 ºC всего лишь через 30 минут приложения 11 В. Затем профили температуры немного увеличиваются до конца испытания, где повышение температуры колеблется в пределах 3,5-5,4 ºC. Перепады температуры, зарегистрированные между самым горячим и самым холодным местом, увеличиваются с 1,3 (за 30 минут) до 1,9 ºC (за 3 часа). которые по-прежнему имеют низкий температурный градиент, учитывая размеры элемента.Средняя потребляемая мощность, зарегистрированная во время этого теста, составила 26,1 Вт со стандартным отклонением +1 всего 0,08 Вт.

Наконец, стенд, на котором сама продольная арматура используется в качестве входного и выходного электродов, показывает повышение температуры с 1,9–2,9 ºC после 30 минут при 2 В (Рисунок 15). Температура продолжает немного повышаться до 2,4–3,4 ºC после 1 часа подачи напряжения. В этот момент достигнутая температура сохраняется до конца периода нагрева. Несмотря на то, что повышение температуры, показываемое этой конфигурацией электродов, ниже, чем температуры, достигнутые на предыдущих стендах, производительность нагрева этого стенда значительно выше, если учесть приложенное напряжение.Повышение температуры на один приложенный вольт (ºC / V) в этой конфигурации в 7,5 и 3 раза больше, чем для BENCH_TSG_RCF и BENCH_TSG + LR_RCF, соответственно. Что касается энергопотребления, то в этой конфигурации во время теста было зарегистрировано среднее энергопотребление всего 7,7 Вт со стандартным отклонением +1 0,06 Вт.

Как и все другие испытанные стенды в реальном масштабе, перепады температуры, зарегистрированные в BENCH_LR_RCF между самым горячим и самым холодным местоположениями, ограничиваются значениями около 1 ºC на протяжении всего испытания.В отличие от некоторых значений, полученных на лабораторных плитах, представленных в разделе 3.2.1, перепады температуры, зарегистрированные на столах, не ухудшают комфорт или характеристики конструкции из-за термических напряжений. Эти результаты показывают, что с текущим набором технологий падение температуры может поддерживаться в приемлемых пределах, если повышение температуры ограничено на 3-4 ºC по сравнению с комнатной температурой. Следовательно, разработанная технология кажется потенциально применимой для защиты от обледенения в городской мебели в климатических условиях, где самые низкие температуры остаются в диапазоне от -3 до -4 ºC.Однако испытания на нагрев следует подтверждать при комнатной температуре в таких диапазонах.

В этой статье представлено обширное экспериментальное исследование, в котором исследуется текущая способность проводящего бетона для защиты от обледенения и самонагрева в городской мебели, от небольших лабораторных образцов до полноценных реальных стендов. Следующие конкретные выводы могут быть получены из этого исследования.

Материал

•	RCF (бетон с переработанными углеродными волокнами) составляет около 7.В 5 раз более проводящий, чем R + MCF (бетон с переработанными и микронизированными углеродными волокнами). Это указывает на то, что добавление микронизированных углеродных волокон значительно снижает проводящие свойства композита.
•	Изменения температуры, достигнутые в конце 3-х часового диапазона испытаний на нагрев от 7 до 17, 4 — 8,5 и 2-3 ºC для 25, 18 и 11 ° C. V соответственно. Плиты R + MCF достигают на 25-50% более низких температур, чем плиты RCF. Эти результаты предполагают, что дополнительное включение в смесь хлопьев графита также ухудшает нагревательные характеристики материала.
•	Результаты 3-х и 24-х часов испытаний на нагрев показывают, что размещение электродов TDS (поперечные листы развертывания) ограничивает величину тепловых пиков вблизи места расположения электрода, обеспечивая более эффективную теплопередачу к проводящему бетону и уменьшая температурные градиенты внутри элементов и возможность ухудшения проводящих свойств материала.
•	Испытания в реальном масштабе показывают, что столы способны равномерно нагреваться на 2–4 ºC по сравнению с комнатной температурой после 30 минут подачи напряжения.Через 3 часа прирост температуры достигает 3-5 ºC. Такие характеристики делают современную технологию потенциально применимой для защиты от обледенения в климатических условиях, где самые низкие температуры остаются в диапазоне от -3 до -5 ºC. Чуть более низкие значения температуры могут быть получены на внешней поверхности столов, так как термопары были встроены 2.6. см. Дальнейшие испытания следует проводить при комнатной температуре в этом диапазоне, чтобы подтвердить полученные результаты.

Авторы выражают признательность Министерству экономики и конкурентоспособности Испании за финансовую поддержку проекта BIA2016-78742-C2-1-R и Программе Торреса Кеведо (постдокторские стипендии PTQ-14-07072 и PTQ-15-07562), поскольку а также поддержка со стороны правительства Каталонии в рамках программы докторантуры по промышленности DI-2015-013.Кроме того, авторы хотят поблагодарить компанию Escofet 1886 за сотрудничество и поддержку на протяжении всего проекта.

1.	Национальная комиссия по инфраструктуре, ARUP и Университетский колледж Лондона (2017) Информационная записка: Инфраструктура и устойчивость цифровых систем, Лондон, (2017).
2.	ICE, Институт инженеров-строителей (2017) Состояние нации 2017: Цифровая трансформация, Лондон, (2017).
3.	Всемирный экономический форум (2016 г.) Формирование будущего строительства: прорыв в мировоззрении и технологиях (2016 г.).
4.	D’Alessandro, A .; Убертини, Ф .; Лафламм, С. (2015) На пути к умному бетону для умных городов: последние результаты и будущее применение чувствительных к деформации нанокомпозитов. J. Умные города. 1 [1], 3–14.
5.	Pérez, A .; Климент, М.А .; Гарсес, П. (2010) Электромеханическое извлечение хлоридов из железобетона с использованием проводящей цементной пасты в качестве анода. Коррос. Sci. 52 [5], 1576–1581. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.01.016.
6.	Del Moral, B .; Галао, Ó .; Antón, C .; Climent, M.A .; Гарсес, П. (2013) Использование цементного теста, содержащего нановолокна, в качестве анода при электрохимической экстракции хлоридов из бетона. Mater. Construcc. 63 [309], 39–48.https://doi.org/10.3989/mc.2012.03111.
7.	Xu, J .; Яо, В. (2009) Распределение тока в железобетонной системе катодной защиты с анодом, покрытым проводящим раствором. Const. Строить. Матер. 23 [6], 2220–2226. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.12.002.
8.	Westhof, L. (2006) Полевой опыт с проводящим композитом на основе цемента в качестве анода для катодной защиты железобетонных конструкций.В: Труды 2-й Международной конференции по бетонным решениям , Уотфорд.
9.	Singh, A.P .; Мишра, М .; Чандра, А .; Дхаван, С.К. (2011) Композиты оксид графена / феррожидкость / цемент для защиты от электромагнитных помех. Нанотех. 22 [46], 465701. https://doi.org/10.1088/0957-4484/22/46/465701.
10.	Han, B .; Zhang, L .; Оу Дж. (2017) Бетон, экранирующий / поглощающий электромагнитные волны.В: Умный и многофункциональный бетон на пути к устойчивой инфраструктуре. Спрингер, Сингапур (2017). https://doi.org/10.1007/978-981-10-4349-9_18.
11.	Chen, P.W .; Чанг, Д.Д.Л. (1993) Бетон, армированный углеродным волокном, для умных конструкций, способных к неразрушающему дефектоскопу. Smart Mater. Struct. 2 [1], 22–30. https://doi.org/10.1088/0964-1726/2/1/004.
12.	Парк, С .; Ахмад, С.; Yun, C.B .; Рох, Ю. (2006) Обнаружение множественных трещин в бетонных конструкциях с использованием методов мониторинга состояния конструкций на основе импеданса. Exp. Мех. 46, 609–618. https://doi.org/10.1007/s11340-006-8734-0.
13.	Han, B.G .; Yu, X .; Оу, Дж. П. (2014) Самоопределение бетона в интеллектуальных сооружениях, Эльзевир, Амстердам, (2014). https://doi.org/10.1016/C2013-0-14456-X.
14.	Han, B.G .; Дин, С.К.; Ю. X. (2015) Внутренний самочувствительный бетон и конструкции: обзор. Измерение. 59, 110–128. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2014.09.048.
15.	Carmona, J .; Garcés, P .; Климент, М.А. (2015) Эффективность анодной системы на основе токопроводящего цемента для применения катодной защиты, катодной защиты и электрохимического извлечения хлоридов для контроля коррозии в железобетонных конструкциях. Коррос. Sci. 96, 102–111.https://doi.org/10.1016/j.corsci.2015.04.012.
16.	Lee, J.J .; Kim, D.H .; Ли, S.T .; Лим, Дж. (2014) Фундаментальное исследование сбора энергии с использованием термоэлектрического воздействия на бетонную конструкцию дороги. Adv. Матер. Res. 1044–1045, 332–337. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1044–1045.332.
17,	Wei, J .; Nie, Z.B .; Он, Г.П .; Hao, L .; Zhao, L.L .; Чжан, К. (2014) Сбор энергии от солнечного излучения в городах с использованием термоэлектрического поведения цементных композитов, армированных углеродным волокном. RSC Adv. 4, 48128–48134. https://doi.org/10.1039/C4RA07864K.
18.	Chung, D.D.L. (2004) Электропроводящие материалы на основе цемента. Adv. Джем. Res. 16 [4], 167–176. https://doi.org/10.1680/adcr.2004.16.4.167.
19.	Zhao, H .; Wu, Z .; Wang, S .; Zheng, J .; Че Г. (2011) Удаление обледенения бетонного покрытия нагревательными проводами из углеродного волокна. Холодный Рег. Sci. Technol. 65 [3], 413–420.https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2010.10.010.
20.	Lai, Y .; Liu, Y .; Ма, Д. (2014) Автоматическое таяние снега на цементобетонном покрытии аэропорта с решеткой из углеродного волокна. Холодный Рег. Sci. Technol. 103, 57–62. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2014.03.008.
21.	Wu, J .; Liu, J .; Ян Ф. (2015) Трехфазный композитный токопроводящий бетон для борьбы с обледенением дорожного покрытия. Construct. Строить.Матер. 75, 129–135. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.11.004.
22	Zhang, Q .; Yu, Y .; Chen, W .; Zhou, Y .; Ли, Х. (2016) Открытый эксперимент с гибким слоистым слоем графит-ПЭТ-листов на основе самотаявшего покрытия. Холодный Рег. Sci. Technol. 122, 10–17. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2015.10.016.
23.	Kim, G.M .; Naeem, F .; Kim, H.K .; Ли, Х.К. (2016) Нагревательные и термозависимые механические характеристики цементных композитов с заделкой УНТ. Compos. Struct. 136, 162–170. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.10.010.
24.	Hambach, M .; Möller, H .; Neumann, T .; Фолькмер, Д. (2016) Композиты на основе цемента, армированные углеродным волокном, как интеллектуальные материалы для обогрева полов. Композиты часть Б. 90, 465–470. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.01.043.
25.	Bai, W.Y .; Chen, W .; Chen, B .; Ту Р. (2017) Исследование электропроводящего бетона с двухслойными волокнами из нержавеющей стали для борьбы с обледенением дорожного покрытия. ACI Mater. J. 114 [6], 935–944. https://doi.org/10.14359/51700993.
26.	Wang, C .; Ян, X .; Li, Q .; Guo, T .; Цзян, Т. (2018) Подготовка и эксплуатация электропроводящего гусасфальтобетона. Transportmetrica A: Транспортная наука. 15 [1], 55–70. https://doi.org/10.1080/23249935.2018.1449913.
27.	Sassani, A .; Арабзаде, А .; Ceylan, H .; Kim, S .; Sadati, S.M.S .; Гопалакришнан, К.; Taylor, P.C .; Абдулла, Х. (2018) Электропроводящий бетон на основе углеродного волокна для бессолевой борьбы с обледенением тротуаров. J. Cleaner Prod. 203, 799–809. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.315.
28.	Zhao, R .; Tuan, C .; Luo, B .; Сюй, А. (2019) Лучистое отопление с использованием токопроводящей бетонной плитки. Сборка. Environ. 148, 82–95. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.10.059.
29.	Галао, О.; Bañón, L .; Baeza, F.J .; Carmona, J .; Гарсес, П. (2016) Бетон, армированный углеродным волокном, с высокой проводимостью для предотвращения обледенения и отверждения. Материалы, 9 [4], 281. https://doi.org/10.3390/ma 81.
30.	Baeza, F.J .; Chung, D.D.L .; Zornoza, E .; Andión, L.Gª .; Гарсес, П. (2010) Тройная фильтрация в бетоне, армированном углеродным волокном. ACI Mater. J. 396–402.
31.	Рао, Р.; Wang, H .; Tuan, C.Y .; Е. М. (2019) Модели для оценки тепловых свойств электронагревательного бетона, содержащего стальную фибру и графит. Композиты Часть B. 164, 116–120. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.11.053.
32.	Han, B .; Zhang, L .; Оу Дж. (2016) Электротермический бетон. В: Умный и многофункциональный бетон на пути к устойчивой инфраструктуре. Спрингер, Сингапур (2016). https://doi.org/10.1007/978-981-10-4349-9_14.
33.	Faneca, G .; Сегура, I .; Torrents, J.M .; Агуадо, А. (2018) Разработка проводящих вяжущих материалов с использованием переработанных углеродных волокон. Cem. Concr. Compos. 92, 135–144. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.06.009.
34.	Gomis, J .; Galao, O .; Gomis, V .; Zornoza, E .; Гарсес, П. (2015) Самонагревающийся и антиобледенительный токопроводящий цемент. Экспериментальное исследование и моделирование. Construct.Строить. Матер. 75, 442–449. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.11.042.
35.	Робертс, А. (2007) Прогноз быстрого роста рынка углеродного волокна. Reinf. Пласт. 51 [2], 10–13. https://doi.org/10.1016/S0034-3617(07)70051-6.
36.	Робертс, А. (2009) Мировая индустрия углеродного волокна, 2008–2014 гг., Публикации технологий материалов, Великобритания, (2009).
37.	Carberry, W. (2008) Усилия по утилизации самолетов приносят пользу операторам Boeing. Журнал Boeing AERO QRT. 4, 6–13.
38.	Pimenta, S .; Пинхо, С. (2011) Переработка полимеров, армированных углеродным волокном, для структурных применений: Обзор технологий и перспективы рынка. Waste Manag. 31 [2], 378–392. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2010.09.019.
39.	Segura, I .; Фанека, Г.; Torrents, J.M .; Агуадо, А. (2019) Самочувствительный бетон из переработанных углеродных волокон. Smart Mater. Struct. 28 [10], 105045. https://doi.org/10.1088/1361-665X/ab3d59.
40.	AENOR (2005) UNE-EN 196-1: 2005 Методы испытания цемента. Часть I: Определение силы.
41.	Gersing, E. (1991) Измерение электрического импеданса в оборудовании для измерения органов для исследований и клинических применений. Biomed. Tech. 36 [1–2], 6–11. https://doi.org/10.1515/bmte.1991.36.1-2.6.
42.	Wen, S .; Чанг, Д.Д.Л. (2006) Роль электронной и ионной проводимости в электропроводности цемента, армированного углеродным волокном. Carbon N Y. 44 [11], 2130–2138. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2006.03.013.
43.	Wen, S .; Чанг, Д.Д.Л. (2007) Двойная перколяция в электропроводности в материалах на основе цемента, армированных углеродным волокном. Carbon N Y. 45 [2], 263–267. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2006.09.031.

Технология обогреваемого покрытия протестирована в международном аэропорту Де-Мойн — ScienceDaily

Халил Джейлан из Университета штата Айова взял свой смартфон, открыл приложение и вызвал пульт дистанционного управления для первых полномасштабных испытательных плит из электропроводящего бетона установлен в американском аэропорту.

Когда приближается зимний шторм, Джейлан может использовать это приложение для включения системы обогрева тротуаров и, благодаря возможности видео в реальном времени, наблюдать, как тают снег и лед.

Поздно прошлой осенью Джейлан и его группа исследователей из Программы устойчивого проектирования и исследований дорожного покрытия штата Айова установили две испытательные плиты из электропроводящего бетона размером 15 на 13,5 футов в перрон в юго-западном углу ангара Elliott Aviation на севере сторона международного аэропорта Де-Мойна. Ангар находится в центре перрона авиации общего назначения, предназначенного для небольших самолетов.

Джейлан, профессор гражданского строительства, строительства и защиты окружающей среды штата Айова, все еще работающий с телефонным приложением системы, вызвал фотографии плит во время одного из редких снегопадов этой зимой.Фартук вокруг испытательных плит был покрыт слоем белого снега на дюйм или два; две плиты, отмеченные раскрашенными по диагонали красными полосами, были чистыми и сохли.

«Мы доказали, что эта технология действительно работает», — сказал Джейлан. «Наша цель состоит в том, чтобы аэропорты оставались открытыми, безопасными и доступными. Мы не хотим, чтобы воздушные суда поскользнулись и упали, а также занесло самолет за пределы взлетно-посадочной полосы. Наши технологии могут способствовать обеспечению безопасной среды и сокращению задержек».

Стоимость обогрева тротуара

Это первое, о чем говорит Джейлан, отметив успех испытательных плит в аэропорту Де-Мойна: «Люди задаются вопросом, сколько это стоит.«

Джейлан и его исследовательская группа подсчитали: при использовании 333 Вт на квадратный метр (примерно энергии, используемой тремя лампочками) в течение семи часов эксплуатационные расходы составляют около 19 центов на квадратный метр.

Семи часов «более чем достаточно, чтобы растопить дюйм льда или снега», — сказал Джейлан.

Хотя затраты на установку будут выше, чем у обычных тротуаров, технология обогрева тротуаров также позволяет сэкономить на стоимости плугов, химикатов для борьбы с обледенением и очистки сточных вод от химических стоков.

Али Нахви, аспирант в области гражданского строительства, строительства и охраны окружающей среды, член исследовательской группы Джейлана, анализирует экономику обогреваемых взлетно-посадочных полос в аэропортах.

И до сих пор, по словам Джейлана, данные Нахви говорят о том, что выгода больше, чем затраты.

Как это работает

Джейлан, вызвав видео тестовых плит на следующий день после небольшого снегопада, отметил, насколько они были сухими.

«Сейчас не идет снег, но все еще холодно, снег и лед на земле», — сказал он.«Это действительно здорово, как это работает».

Испытательные плиты из электропроводящего бетона состоят из 1% углеродного волокна и специальной смеси цемента, песка и горных пород. Углеродное волокно позволяет бетону проводить электричество, но есть некоторое сопротивление движущимся электронам, которое создает тепло.

Алиреза Сассани, докторант в области гражданского строительства, строительства и защиты окружающей среды, руководила исследованиями бетонной смеси. С помощью Национального центра технологии бетонных покрытий в штате Айова он подготовил сотни образцов бетона в лаборатории, чтобы найти правильное сочетание прочности на сжатие, прочности на разрыв, удобоукладываемости, долговечности и электропроводности.

Испытательные плиты в аэропорту Де-Мойна имеют толщину 7,5 дюймов в два слоя: нижние 4 дюйма представляют собой обычный бетон, верхние 3,5 — электропроводящий бетон. Между слоями расположены двенадцать металлических электродов, по шесть на пластину, по ширине каждой пластины. Электроды подключаются к электросети ближайшего ангара.

К плитам также подключаются различные датчики: датчики температуры, тензодатчики, датчики влажности и т. Д. Рядом установлены две камеры наблюдения.И команда только что приобрела новейший исследовательский инструмент — высококачественную тепловизионную камеру.

Хешам Абдуалла и Саджед Садати, докторанты в области гражданского строительства, строительства и охраны окружающей среды, недавно продемонстрировали камеру, подав напряжение 70 вольт через испытательный образец электропроводящего бетона, который имел длину 14 дюймов, ширину 4 дюйма и толщину 4 дюйма.

Али Арабзаде, еще один докторант в области гражданского строительства, строительства и защиты окружающей среды, установил тепловизионную камеру поблизости, и вы могли наблюдать, как нагреваются электроды, создавая тепловые изображения в красных и белых тонах.Затем, когда углеродные волокна в тестовом образце распространяли электричество и тепло, изображения камеры меняли цвет от синего до зеленого и желтого. Через несколько минут камера зафиксировала температуру образца около 75 градусов.

Перспектива аэропорта

Исследование

Ceylan с подогревом тротуаров является частью партнерства Центра передового опыта Федерального управления гражданской авиации по повышению общей безопасности полетов, доступности и устойчивости, или PEGASAS. Партнерство было создано в 2012 году и возглавляется исследователями из Университета Пердью.Другие основные члены — из штата Айова, Университета штата Огайо, Технологического института Джорджии, Технологического института Флориды и Техасского университета A&M.

Центры передового опыта FAA устанавливают исследовательские партнерства с разделением затрат с федеральным правительством, университетами и промышленностью. Исследователи PEGASAS изучают множество вопросов авиации общего назначения, включая технологии аэропортов, безопасность полетов и работу в условиях неблагоприятных погодных условий.

Программа предоставляет около 2 долларов.2 миллиона на полномасштабную демонстрацию в штате Айова покрытых снегом и льдом покрытий аэродромов и других исследований нагретых покрытий. Университет пополняет эти средства.

После раннего успеха с подогревом тротуаров в лаборатории его кампуса, Джейлан и его исследовательская группа были готовы перейти к более масштабным исследованиям. Это привело к обсуждению испытаний в аэропорту с Брайаном Белтом, директором по проектированию и планированию международного аэропорта Де-Мойн.

Belt сказал, что это первый крупный исследовательский проект в аэропорту.Он считал, что Эймс и штат Айова находятся всего в 40 милях от аэропорта, а Федеральное управление гражданской авиации является основным партнером аэропорта.

«Координация с аэропортом — важное достижение, — сказал Джейлан. «Мы очень ценим сотрудничество».

В ходе обсуждений Джейлан и Белт подумали, что было бы лучше и безопаснее провести начальные испытания на участке перрона аэропорта, прежде чем опробовать эту технологию в других частях аэропорта.

Джейлан отметил, что перроны являются наиболее загруженными участками в аэропортах, и их очистка от снега и льда занимает много времени, поскольку большие плуги и другое тяжелое оборудование не могут работать в таких загруженных местах.

So Belt определила площадку, и с помощью проектной группы из Foth Infrastructure and Environment в октябре и ноябре были установлены испытательные плиты. Ремень трижды проверял на тестовых плитах в снежную или ледяную погоду.

«Было восхитительно видеть, что это сработало», — сказал Белт, отметив, что сейчас Джейлан «пытается победить погоду до предела», включив нагретые тротуары еще до того, как пошел снег.

Белт сказал, что он видит, что эта технология может быть полезна у ворот и вокруг них, где есть много наземного оборудования в аэропортах и активность сотрудников.Он также сказал, что тротуары с подогревом будут большим подспорьем в передней части терминала с его тротуарами, пешеходными переходами и пандусами — он сказал, что требуется много работы, чтобы поддерживать чистоту и безопасность на территориях.

«Определенно есть некоторые возможности для технологии», — сказал он.

Но он сказал, что будет ждать и ждать, пока не будут проведены дополнительные испытания и не появится дополнительная информация об установке и эксплуатационных расходах.

«Испытания еще не закончились», — сказал Джейлан.

В дополнение к сбору дополнительных данных о электропроводящем бетоне, он сказал, что команда скоро добавит гидрофобное покрытие на одну из тестовых плит.Водоотталкивающее покрытие предотвращает прилипание снега и льда к асфальту, благодаря чему его намного легче сохранить чистым и сухим.

«Мы рассматриваем гибридные системы тротуаров с подогревом», — сказал Джейлан. «Мы думаем, что можем воспользоваться преимуществами нескольких технологий, чтобы аэропорты оставались открытыми и безопасными в зимний период».

Состав электропроводящей бетонной смеси и проектирование системы для резистивного нагрева дорожных покрытий с малой объемной долей углеродного микроволокна

Электропроводящая бетонная смесь и конструкция системы для резистивного нагрева дорожных покрытий с низкой объемной долей углеродного микроволокна

Категория (ы):

Для информации обращайтесь:

Web Опубликовано:

21.06.2019

ISURF #

4796

Резюме:

Исследователи из Университета штата Айова разработали метод производства системы обогрева тротуаров с использованием электропроводящего бетона для эффективного устранения обледенения.Изобретение включает углеродные микроволокна в электропроводящий бетонный слой, который снижает удельное электрическое сопротивление бетона, а также электроды для подачи электроэнергии к слою. Нижний слой может быть из стандартного портландцементного бетона и может быть армированным или неармированным в зависимости от требований проекта.

Стадия разработки:

Описание:

Традиционные методы удаления льда и снега с тротуаров включают использование химикатов для борьбы с обледенением наряду с механическим удалением.Эти методы требуют больших трудовых ресурсов, сложной техники и экологически вредных химикатов, что может привести к повреждению дорожного покрытия. Недавняя альтернатива этим методам включает использование систем обогрева тротуаров (HPS), которые нагревают тротуар для таяния снега и льда. В этом изобретении описывается HPS, в которой используется электропроводящий бетон (ECON), в котором для выработки тепла используется электрический ток. Слой ECON содержит небольшие объемные доли углеродных микроволокон, что снижает удельное электрическое сопротивление бетона, а также увеличивает механическую прочность и сводит к минимуму стоимость.Кроме того, для уборки снега не используются агрессивные химикаты и крупногабаритное оборудование, что позволяет увеличить срок службы бетона.

Группа:

Преимущество:

• Не требуется химикатов или механического удаления снега / льда

• Дозировка низкоуглеродистого микроволокна

• Увеличенный срок службы бетона

• Проводящий слой прочнее обычного бетона

• Более быстрый снег / удаление льда

Заявление:

Быстрое удаление снега / льда с бетона

Патентная информация:
* Чтобы увидеть полную версию патента (ов), перейдите по ссылке ниже, затем нажмите кнопку «Изображения».

Страна	Серийный номер	Патент №	Дата выдачи

Патент:

Патент (ы) поданы на

Прямая ссылка:

Обогреватели основной платы, заземление с помощью арматуры и др.

Если у вас есть проблема, связанная с национальным электрическим кодексом (NEC), вы испытываете трудности с пониманием требований NEC или задаетесь вопросом, почему или существует ли такое требование, спросите Чарли, и он позволит Кодексу решить.Присылайте свои вопросы по адресу [email protected].

У меня вопрос по заземлению. Я работаю над проектом в Анкоридже, Аляска. Мы добавляем чиллер системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) в существующее здание. Чиллер будет установлен на новой бетонной плите рядом с существующим зданием. Он будет запитан ответвленной цепью от существующего главного распределительного щита и заземлен с помощью подходящего заземляющего провода для оборудования. Требует ли Кодекс, чтобы новые арматурные стержни бетонной плиты считались заземляющим электродом и были подключены к существующей системе заземляющих электродов здания?

Установка чиллера в Анкоридже? Что они подумают дальше? Последнее предложение NEC 250.52 (A) (3) гласит: «Если в здании или сооружении имеется несколько электродов в бетонном корпусе, разрешается подключать только один к системе заземляющих электродов». Все сегменты фундамента или фундамента, которые могут индивидуально квалифицироваться как электроды в бетонном корпусе, не обязательно должны быть связаны, но их разрешено использовать, и они улучшат возможности заземления. Следующее будет квалифицироваться как электрод в бетонном корпусе: одиночный электрод в бетонном корпусе, состоящий не менее чем из 20 футов из одного или нескольких стальных арматурных стержней без покрытия или с электропроводящим покрытием не менее ½ дюйма в диаметре или состоящих не менее чем из 20 футов. голого медного проводника не менее 4 AWG.

Арматура, установленная в фундаменте здания, над которым я работаю, имеет изоляционное покрытие. Соскоблить или удалить покрытие в том месте, где я прикрепляю провод заземляющего электрода?

Арматура, установленная в вашем здании, не считается электродом в бетонном корпусе. Арматура должна быть оголенной или иметь электропроводящее покрытие. Вся цель состоит в том, чтобы установить эффективный путь замыкания на землю на землю. Вы должны использовать разрешенный альтернативный метод. Вы должны установить в основании не менее 20 футов неизолированного медного провода не менее 4 AWG.

Если электрод в бетонном корпусе и металлическая водопроводная труба используются в качестве заземляющих электродов для системы заземляющих электродов, требуется ли дополнительный заземляющий стержень для металлической водопроводной трубы?

Требование к дополнительным электродам для металлической подземной водопроводной трубы конкретно не требует заземляющего стержневого электрода. Необходимо использовать дополнительный электрод типа, указанного в 250.52 (A) (2) — (8). Заземляющий электрод в бетонном корпусе, который уже используется, может выступать в качестве дополнительного электрода, необходимого для электрода водопровода.

При использовании в качестве части системы заземляющих электродов требуется ли заземляющий стержень для соответствия требованию «25 Ом или меньше»?

Не требуется, чтобы система заземляющих электродов или какая-либо отдельная часть системы соответствовала требованиям к сопротивлению 250,56. Один стержневой электрод, установленный там, где не является частью электродной системы, должен соответствовать требованию 25 Ом или меньше. Одностержневой электрод, не отвечающий требованиям к сопротивлению, необходимо дополнить одним дополнительным электродом любого типа, указанного в 250.52 (А) (4) — (А) (8).

Применяется ли Раздел 300-5 (D) только к проводникам, проложенным прямо в земле, или должна использоваться предупреждающая лента для подземных установок с неметаллическими кабелепроводами?

Во-первых, я предполагаю, что вы имеете в виду отводы обслуживания, поскольку 300.5 (D) требует только предупредительную ленту для отводов обслуживания. Предупреждающая лента требуется, если служебный отвод не залит бетоном и находится на глубине 18 дюймов или более ниже уровня земли. Предупреждающая лента должна находиться на высоте не менее 12 дюймов над подземной установкой.Правило могло быть более конкретным, но поскольку оно касается боковых сторон, не залитых бетоном, оно относится к дорожкам качения.

Требуется ли медный провод 10 AWG для блока HVAC с маркировкой минимальной допустимой токовой нагрузки 24 А, или я могу использовать медный провод 12 AWG?

Согласно столбцу 75 ° в таблице 310.16, медный проводник сечением 12 AWG имеет допустимую силу тока 25 А. Звездочка указывает на 240.4 (D), которая указывает на Таблицу 240.4 (G), где показано, что эту допустимую нагрузку можно использовать для проводов цепи кондиционирования воздуха.

Должен ли выключатель первичной обмотки трансформатора находиться в пределах видимости трансформатора?

В настоящее время NEC не требует, чтобы средства отключения находились в пределах видимости трансформатора. Это не означает, что нельзя устанавливать отключающие средства в зоне видимости трансформатора. NEC содержит минимальные требования, и я считаю, что хорошая конструкция должна включать средства отключения.

Имеет ли значение, подключены ли провода линии или нагрузки к верхней или нижней части главного выключателя в отдельном корпусе?

Согласно Руководству по маркировке UL, выключатель может иметь или не иметь маркировку на клеммах как «линия» и «нагрузка».«Если на нем нет такой маркировки, то можно подключить провода линии и нагрузки к любому набору клемм. Согласно NEC 240.81 автоматические выключатели должны четко указывать, находятся ли они в разомкнутом «выключенном» или замкнутом «включенном» положении. При работе в вертикальном положении верхнее положение ручки должно находиться в положении «включено».

У меня есть 3-дюймовый кабелепровод с проводниками 3–350 тысяч кубических мил, входящий в заднюю часть распределительной коробки размером 12 на 12 футов и выходящий наверх. Какая необходимая глубина распределительной коробки?

Вы должны будете соблюдать 314.28 (A) (2) Исключение, которое отсылает вас к таблице 312.6 (A). Минимальная глубина монтажной коробки для одного провода на клемму составляет 5 дюймов.

Разрешает ли NEC использовать предохранители картриджей с возобновляемыми звеньями?

NEC 240.60 (D) разрешает использование предохранителей класса H возобновляемого типа только для замены в существующих установках, где нет доказательств перезарядки или взлома. Инструкции некоторых производителей не разрешают использование возобновляемых предохранителей.

Что подразумевается под термином «серия с рейтингом»?

Автоматический выключатель может использоваться в цепи с доступным током короткого замыкания, превышающим его маркированный отключающий рейтинг, если он подключен на стороне нагрузки допустимого устройства защиты от максимального тока с более высоким номиналом.Например, если сервисная панель имеет 14 000 ампер (А) доступного тока короткого замыкания на своих выводах, можно использовать автоматические выключатели с маркировкой 10 000 А, если главный выключатель имеет маркировку 22 000 А. Если неисправность происходит на стороне нагрузки выключателя ответвления, то главный выключатель и выключатель ответвления срабатывают «последовательно», и оба отключаются. В разделе 240.86 содержится дополнительная информация о рейтингах серий.

Требуются ли втулки или втулки, если электрические неметаллические трубки (ЛОР) проходят через отверстия или прорези в металлических элементах каркаса?

№Раздел 300-4 (b) (1) требует этого для кабеля с неметаллической оболочкой (тип NM), но не для ЛОР.

У меня два обогревателя плинтуса на 120 В, 1000 Вт. Какой должна быть мощность параллельной цепи?

Плинтусы рассчитаны на 1000 Вт каждая, что при делении на 120 вольт дает 8,33 ампера. NEC 220.5 (B) допускает, что там, где в результате расчетов доля ампера меньше 0,5, такие доли могут быть отброшены. Таким образом, у вас есть 8А на каждую из двух плинтусов, что в сумме дает 16 ампер.Раздел 424-3 (B) требует, чтобы фиксированное электрическое отопление помещения считалось постоянной нагрузкой.