Наиболее технологичным оборудованием для электроразогрева бетонной смеси является установка термовиброобработки бетонной смеси (ТВОБС, рис. 1). Суть технологии термовиброобработки бетонной смеси заключается в непрерывном разогреве бетонной смеси (1–3 минуты) под воздействием электрического тока и вибрации. Вибрация в данном случае нужна для транспортирования смеси в процессе ее обработки. Также благодаря воздействию вибрации и, появившихся в результате работы установки, избыточного давления, пара и электрических полей, улучшается качество бетона.
Основные узлы установки ТВОБС:
− Загрузочный бункер;
− Вертикальная греющая труба;
− Наклонная греющая труба с затвором;
− Подъемно-опускное устройство;
− Электрический шкаф.
На внутренней поверхности вертикальной трубы электроизолированно закреплены токосъемные электроды, подключенные к жилам силового кабеля электросети переменного тока напряжением 380/220 В. В поперечном сечении электроды имеют треугольную форму, причем смежные грани соседних электродов параллельны. Корпус наклонной трубы занулен, а внутри корпуса коаксиально размещен электроизолированный центральный стержень с кольцевыми токосъемными электродами.
Рис. 1. Установка ТВОБС проекта ТГК-01: 1 — загрузочный бункер; 2 — труба греющая вертикальная; 3 — труба греющая наклонная с переходным патрубком; 4 — воронка; 5 — затвор; 6 — подъемник; 7 — вибратор; 8 — насосная станция; 9 — гидроцилиндр; 10 — синхронизирующий механизм; 11 — электроды треугольные; 12 — электроды кольцевые
Труба с бункером сопряжена упруго-герметично. Сочленение греющих труб жесткое и осуществляется в воронку с переходным патрубком с помощью клиновых соединений. На корпусе трубы закреплены подъемно-опускное устройство, используемое для разъединения труб на время очистки, и вибраторы. Привод затвора гидравлический, для его работы предусмотрена насосная станция.
Работает установка следующим образом. Бетонная смесь загружается в бункер при закрытом затворе. Для заполнения внутреннего объема установки бетонной смесью и обеспечения плотного контакта смеси с электродами на 3–5 с включается вибратор. Подается напряжение на электродные секции. После достижения бетонной смесью заданной температуры, т. е. через 1,5–2 мин, открываются заслонки затвора, включается вибратор. Дальнейший процесс обработки смеси идет в установившемся режиме. Поскольку за такое короткое время разогрева бетонной смеси до указанной температуры нагревается жидкая фаза, а от нее зерна цемента и песка, то крупный заполнитель нагревается позже за счет теплопроводности от разогретых компонентов смеси, вследствие чего после выхода из установки средняя температура смеси падает на 5–20°С (зависит от количества и крупности заполнителя).
Производительность установки регулируется величиной открытия-закрытия затвора, при этом задаваемая температура разогрева бетонной смеси поддерживается автоматически с точностью до 3°С‚ а ее визуальный контроль осуществляется оператором по показаниям приборов, расположенных на лицевой панели шкафа управления. Управление работой установки осуществляет бетонщик-оператор с помощью выносного пульта.
Процессы, происходящие в бетонной смеси при ее термовиброобработке, можно представить следующим образом. В соответствии с законом Джоуля — Ленца при прохождении тока через бетонную смесь, обладающую электрическим сопротивлением, в ней выделяется тепло. Повышенная температура интенсифицирует реакции гидратации цемента.
Вибрация приводит к дефлокулизации зерен цемента, частичной их диспергации, которая дополняется химической диспергацией. Разогрев смеси сопровождается частичным превращением воды в пар, а так как обработка производится в закрытом объеме, это приводит к появлению избыточного давления порядка 0,01 Мпа. Уменьшение вязкости воды при повышенных температурах, наличие пара, проницаемость которого значительно выше проницаемости воды, в сочетании с избыточным давлением — все это способствует большему проникновению влаги внутрь зерен цемента. Совокупность указанных воздействий интенсифицирует химические реакции, приводит к увеличению массы цемента, вовлекаемой во взаимодействие с водой.
Совокупность указанных воздействий интенсифицирует химические реакции, приводит к увеличению массы цемента, вовлекаемой во взаимодействие с водой.
Использование термовиброобработанных смесей позволяет:
− Обеспечить ускоренный набор прочности бетона (40–50 %) от R28 через 6–8 ч и 70–75 % от R28 через сутки.
− Свести к минимуму энергозатраты (до 50 (кВт∙ч)/м3);
− По сравнению с прогревом твердеющего бетона улучшить качество бетона, полученного из разогретых смесей, по плотности, прочности, сцеплению с арматурой;
− Исключить безвозвратную потерю электродов, греющей проволоки, неизбежную при прогреве твердеющего бетона;
− Сократить трудозатраты на выдерживание бетона.
Литература:
- Колчеданцев Л. М. Управление технологическим процессом термовиброобработки бетонной смеси / Л. М. Колчеданцев, К. А. Архипов, А. И. Чудаков // Механизация строительства. — 2001. — № 3.
- Молодин В. В. Замоноличивание стыков сборных железобетонных конструкций в зимних условиях с термообработкой смеси в процессе укладки: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. — Москва, 1984.
- Молодин В. В. Управление термообработкой бетона при зимнем бетонировании строительных конструкций: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. д-ра техн. наук. — Новосибирск, 2012.
