ИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, НАПРИМЕР, БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ, УСТАНАВЛИВАЕМЫХ В ПРОМЕРЗШЕМ ГРУНТЕ

Изобретение относится к строительству, а именно, к изготовлению бетонных и железобетонных буронабивных свай в скважинах с обсадной трубой для образования фундаментов различных сооружений, преимущественно в вечномерзлых и сезонно-мерзлых грунтах. При изготовлении таких свай в зимнее время или в условиях глубокого промерзания грунта невозможно получить достаточно прочную сваю без прогрева раствора и/или окружающего грунта. Это связано с тем, что в пределах глубины промерзшего грунта происходит замедленное твердение цементного раствора.
Известно устройство для подачи тепла в окружающий сваю грунт, см., например, SU 966155, опубл. 15.10.82 г., содержащее кольцевой трубчатый нагреватель, соединенный с теплоисточником, диаметр внутренней поверхности которого превышает диаметр сваи, через полость которого проходит заглубляемая обсадная труба. Недостатком является большая длительность процесса изготовления сваи за счет нагрева окружающего грунта, сложность и громоздкость устройства, трудоемкость процесса.
Известны устройства, использующие СВЧ-излучатели для теплового воздействия на грунт, например, SU 1530667, RU 2088727. Недостатком таких устройств является сложность и дороговизна устройства, содержащего волновод, магнетроны и схему управления работой магнетрона. При этом нагрев производят при частоте 500 МГц, что вызывает нагрев до 150-400°С. В этом случае происходит резкое удаление воды из пор грунта, что может привести к нарушению целостности скважины. Для устранения нагрева до слишком высоких температур, при которых резко испаряющаяся из пор грунта вода может привести к разрушению скважины, а также для равномерного нагрева, приходится
применять устройства для возвратно-поступательного перемещения излучателя СВЧ-энергии вдоль скважины, а также сложные схемы управления, что еще более усложняет и удорожает устройство.
Наиболее близким по достигаемому эффекту и принципу действия к заявляемому изобретению является устройство индукционного прогрева железобетонных конструкций, в том числе свай, см. «Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, в районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера», М., Стройиздат, 1982, стр.180, 181. Устройство содержит металлическую трубу, надеваемую на обсадную трубу, с уложенной на ней обмоткой из медной шины, верхний и нижний концы которой соединены с источником питания. Индукционный нагрев имеет ряд преимуществ. Во-первых, продолжительность термообработки может быть практически неограниченной и диктуется лишь требуемой прочностью бетона; во-вторых, режимы термообработки можно легко изменять, выбирая оптимальный для данных конкретных условий термообработки. Кроме того, при индукционном нагреве можно прогревать окружающий грунт по всей длине сваи. Недостатком устройства является необходимость вывода наверх нижнего конца шины, который, при заглублении обсадной трубы, оказывается под землей, что создает трудности для его соединения с источником питания, т.к., чтобы его вывести наверх потребуются дополнительные крепления или пазы в трубе, что усложняет конструкцию. Кроме того, возможность обрыва контакта, связанного с нижним концом обмотки, который при установке индуктора проталкивается в скважину, приводит к снижению надежности устройства.
Задачей изобретения является упрощение устройства, повышение его надежности и простоты обслуживания за счет устранения необходимости вывода на поверхность нижнего конца обмотки индуктора для подключения к источнику питания. Техническим результатом полезной модели является устранение дополнительных креплений для вывода на поверхность нижнего конца шины.
Поставленная задача решается тем, что устройство также как и прототип содержит индуктор, состоящий из стальной трубы, надеваемой на асбоцементную обсадную трубу набивной сваи, и обмотку, расположенную на трубе в виде витков изолированной медной шины, потенциальные концы которой соединены с источником питания. В отличие от прототипа, витки обмотки уложены на внешней или внутренней поверхности трубы, нижний конец шины жестко соединен с трубой с образованием электрического контакта, а к источнику напряжения подключены наружный конец шины и электрический контакт, соединенный с наружным концом металлической электропроводящей трубы.
Таким образом, металлическая труба в данном устройстве одновременно выполняет функции проводника и нагреваемого тела.
Далее изобретение поясняется рисунками, на которых представлено:
Фиг.1 - схематически представлено устройство, помещенное на рабочее место.
Фиг.2 - выполнение индуктора 1 на Фиг.1.
Устройство для тепловой обработки длинномерных железобетонных конструкций, устанавливаемых в промерзшем грунте состоит из индуктора 1, одеваемого на обсадную трубу 2, в которой образуют сваю 3 из железобетона. Индуктор состоит из металлической трубы (преимущественно стальной) 4, на которой уложена обмотка 5 в виде витков медной шины (см Фиг.2), концы которой 6 и 7 подключаются к источнику 8 на Фиг.1.Для того, чтобы вывести контакт нижнего конца шины 7, который при установке на рабочее место оказывается под землей на некоторой глубине, он припаян к трубе 4 в месте его расположения. К источнику питания тогда подключается электрический контакт 9, соединенный с наземным концом трубы и верхний конец 6 шины. При этом, с точки зрения безопасности проблем не возникает, так как напряжение на индуктор подается через трансформатор, который дает возможность обеспечить безопасное для человека напряжение на концах индуктора. Кроме того, поскольку индуктор устанавливается во влажную землю, он всегда будет заземлен. При этом устраняется
необходимость в элементах крепления для вывода нижнего конца обмотки на поверхность, а также повышается надежность устройства за счет исключения обрывов соединительного провода при операциях посадки индуктора и его съема с рабочего места.
Устройство работает следующим образом:
В пробуренную в грунте скважину 10 устанавливают обсадную трубу 2 с надетым на нее индуктором 1. Обсадную трубу заполняют бетонной смесью. Индуктор подключают к источнику 8 высокочастотного питания. После включения индуктора, наведенная ЭДС вызывает циркуляцию вихревых токов в поверхностных слоях трубы 2, а, следовательно, и ее нагрев. За счет теплопроводности, конвекции и теплового излучения происходит нагрев бетона и окружающего грунта в наземной части и части, находящейся в промерзших слоях грунта. Электрический КПД индуктора зависит от частоты рабочего тока и от геометрического исполнения индуктора и его размеров. После достижения бетоном расчетной температуры производят отключение или ведут дальнейший прогрев на более низком напряжении, либо при периодическом включении и отключении индуктора, либо с использованием различного рода терморегуляторов.
Режим индукционного нагрева имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами за счет его простоты и доступности различных режимов термообработки. Использование трубы, являющейся нагреваемым телом, в качестве проводника для соединения с источником питания нижнего конца шины еще более упрощает и повышает надежность индукционного нагрева при возведении свай в промерзших грунтах.