ТЕРМОАКТИВНАЯ ОПАЛУБКА С АВТОМАТИЧЕСКИМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ПРОЦЕССОМ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОНА
THERMOSETTING CASING WITH AUTOMATIC SOFTWARE CONTROL OF PROCESS OF THERMAL TREATMENT OF CONCRETE

Изобретение относится к строительным технологиям, в частности к термоактивным опалубкам, применяемым при обогреве бетонных и железобетонных конструкций в условиях низких температур.
В строительстве широко используются методы прогрева бетона в зимнее время. Однако на сегодняшний день этот процесс требует ощутимых материальных затрат, связанных с большим количеством потребляемой установками энергии, большой трудоемкостью подготовительных стадий прогрева, повышенными затратами на обеспечение безопасности процесса обогрева.
Способ обработки бетона в термоактивной опалубке отличается простотой и технологической надежностью. Однако эксплуатационные параметры традиционных термоактивных опалубок характеризуются высокими энергозатратами.
Известен щит термоактивной опалубки, включающий наружные древесные слои с водонепроницаемым покрытием и внутренним слоем шпона, расположенным между ними, и нагревательный элемент из пластин электропроводной углеволокнистой бумаги с изолирующими слоями, пропитанными полимерным связующим (см. патент РФ №2017910, МПК E04G 9/10, опубликованный 15.08.1994 г.).
Недостатком щита такой конструкции является то, что она не обеспечивает плотного прилегания нагревательного элемента к палубе термощита в угловых и стыковых зонах конструкции. Это приводит к неравномерности прогрева бетонной конструкции.
Известна термоактивная опалубка, представляющая собой палубу, прикрепленный к нему нагреватель на основе углеродного волокнистого материала с изолирующими слоями (см. патент РФ №2178492, МПК E0G 9/10, опубликованный 20.01.2002 г.). Электронагреватель выполнен зигзагообразным с вертикальными и горизонтальными полосами. Ширина вертикальных полос уменьшается от середины к краям но закону геометрической прогрессии. Горизонтальные полосы имеют одинаковую ширину.
Недостатком данной опалубки является то, что нагревательные элементы расположены неравномерно по поверхности щита: ширина греющих элементов уменьшается от середины к краям. Таким образом компенсируются потери тепла в стыковых и угловых зонах. Однако этот способ приводит к неравномерному прогреву. При этом необходимо учитывать степень нагрева и ширину распределения полос по палубе, что усложняет технологию проведения бетонных работ.
Известна термоактивная опалубка (см. авт. свид. СССР №881266, МПК E0G 9/10, опубликованный 15.11.1981), выполненная из стальных листов. Электронагревательные элементы прикреплены с помощью заклепок на внутренней поверхности палубы. Диэлектрические слои из лакоткани и стеклоткани, пропитанные фенолформальдегидной смолой, создают более равномерное температурное поле по всей поверхности электронагревательного элемента, чем улучшается равномерность нагрева палубы. Принято за прототип.
Недостатком представленной термоактивной опалубки является неравномерность распределения температуры по поверхности стального щита опалубки из-за сравнительно низкой его теплопроводности. Вследствие этого угловые и стыковые зоны опалубки прогреваются не в полном объеме.
Кроме того, в опубликованном патенте отсутствует информация о способе управления обогревом бетона с помощью контроллеров типа ПИД.
Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат на обогрев за счет увеличения теплоотдачи щитов опалубки, равномерного распределения тепла по поверхности палубы, обеспечения рационального обогрева бетона, учета экзотермии бетона, автоматизации процесса твердения, контроля технологического процесса в режиме on-line.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства термоактивной опалубки с автоматическим программным управлением, на фиг.2 приведена схема устройства щита термоактивной опалубки, на фиг.3 показан поперечный разрез щита опалубки.
Термоактивная опалубка состоит из двухслойных обогревающих щитов 1, с помощью зажимных колодок 2 параллельно подключенных к сети переменного тока посредством силового кабеля 3 через блок управления 4. Блок управления термоактивной опалубки состоит из контроллера ПИД регулирования процесса обогрева 5, датчика аварии 6, обеспечивающего контроль безопасности технологического процесса, датчика питания 7, реле вкл/выкл питания сети 8.
В ручном, через контроллер 5, или в автоматическом режиме, через компьютер 9, подключенный к контроллеру с помощью преобразователя интерфейса 10, пошагово задаются параметры технологического процесса: изотермическая температура обогрева, скорость нагрева и время обогрева бетона. Мониторинг и корректировка процесса твердения бетона может выполняться в режиме on-line с выходом в Интернет 11.
Информация о температуре твердения бетона поступает в контроллер 5 от термодатчиков 12, размещенных в щитах опалубки 1 (фиг.2).
Рабочий спай термодатчика 12 располагается в плоскости внутреннего листа щита опалубки 13. Внутренний лист щита изготавливается из алюминиевого сплава Д-16, имеет высокую теплопроводность и в рабочем состоянии прилегает к бетонируемой конструкции. Наружный лист щита опалубки 14 изготавливается из низкотеплопроводного поликарбоната (фиг.3). На смежных поверхностях листов опалубки фрезеруются канавки 15, в которых размещается нагревательный элемент в виде спирально расположенного нагревательного провода из нихромовой проволоки в гибкой изоляции 16. Для повышения теплоотдачи щита на смежной поверхности листов щита со стороны поликарбоната устраивается теплозащитный фольгированный экран 17.
Сигнал от термодатчика 12 поступает в контроллер ПИД регулирования процесса обогрева бетона 5, который посредством твердотельного реле плавно регулирует силу тока в нагревательном проводе 16 щита опалубки 1. Это позволяет заранее определять скорость распространения тепла в бетоне, что дает возможность учитывать тепло от процесса экзотермии цемента в бетоне и поддерживать постоянным значение заданной температуры посредством регулирования мощности обогрева.