ТЕРМОАКТИВНАЯ ОПАЛУБКА Российский патент 2002 года по МПК E04G9/10 

Изобретение относится к строительству, в частности к оборудованию, применяемому при производстве строительных работ, и может быть использовано при возведении железобетонных и бетонных конструкций как с простой, так и со сложной формой поперечного сечения.

Известны термоактивные опалубки, включающие деревянную, фанерную или металлическую палубу, нагревательный элемент, выполненный в виде пластин из электропроводной углеволокнистой бумаги с изолирующими слоями, пропитанными полимерным связующим [1, 2] .

Известны термоактивные опалубки, в которых электронагревательный элемент выполнен в виде полос углеграфитовой ткани [4, 5] .

Наиболее близки техническим решением является термоактивная опалубка, включающая палубу и прикрепленные к ней электронагревательные элементы, выполненные из токопроводящих полос с промежуточными изолирующими слоями, выполненными из лакоткани и стеклоткани [3] .

Все вышеуказанные термоактивные опалубки обладают более или менее равномерным распределением степени нагрева по поверхности. Однако в ряде случаев при возведении конструкций в угловых зонах сечения конструкции и зонах стыковочных узлов опалубки образуются зоны повышенной теплоотдачи, что приводит к увеличению неравномерности нагрева массы бетона по объему конструкции, и, как следствие этого, повышается неравномерность набора прочности бетоном.

Проблема компенсации потерь тепла через ребра и стыковочные узлы может быть решена путем создания термоактивной опалубки с неравномерным распределением степени нагрева по ее поверхности, когда степень нагрева увеличивается от середины опалубки к ее краям, где находятся стыковочные узлы и угловые зоны сечения бетонной конструкции, что и является технической задачей данного изобретения.

Решение технической задачи достигается за счет того, что в термоактивной опалубке, включающей палубу и прикрепленный к ней электронагреватель, выполненный из резистивного элемента на основе углеродного волокнистого материала и изолирующих слоев на основе пропитанной связующим стеклоткани, согласно предложению, резистивный элемент выполнен зигзагообразной формы из цельнокроенного углеродного волокнистого материала с образованием вертикальных и горизонтальных полос, причем ширина вертикальных полос по осевой линии материала от середины к краям как в одну, так и в другую сторону уменьшается по закону арифметической b_n = b₁ + d(n-1), или геометрической b_n = b₁q^n-1 прогрессий, или по закону степенной b_n = b₁sⁿ, или показательной b_n = b₁n^-t функций, где b₁ - ширина первой от середины вертикальной полосы, см; b_n - ширина последующей вертикальной полосы, см; d - разность, d < 0, арифметической, q - знаменатель, 0 < q < 1, геометрической прогрессии; s - параметр степенной, 0 < s < 1, t - параметр показательной, t > 0, функций, а ширина горизонтальных полос остается постоянной по всей длине резистивного элемента и равна среднему геометрическому ширин первой от середины и последней вертикальных полос, при этом образующиеся зоны обогрева имеют степень нагрева, возрастающую от центральной зоны как в одну, так и в другую стороны по осевой линии, соответственно по вышеприведенным законам.

На фиг. 1 изображен вариант термоактивной опалубки для бетонной конструкции с поперечным сечением круглой формы; на фиг. 2 - резистивный элемент; на фиг. 3 приведены распределения температуры по периметру сечения линейно-протяженной бетонной конструкции.

Термоактивная опалубка содержит палубу 1, на внутренней поверхности которой расположен электронагреватель, состоящий из резистивного элемента 4 и изолирующих слоев 2; резистивный элемент зигзагообразной формы имеет вертикальные 7 и горизонтальные 6 полосы; распределение A соответствует термоактивной опалубке с равномерной степенью нагрева поверхности, B - неравномерной; 8 - тело бетонной конструкции, 3 - узел крепления опалубок, 5 - слой теплоизоляции, 9 - продольная ось.

Пример изготовления термоактивной опалубки: для бетонной конструкции с заданной формой поперечного сечения, например круг, по специальной программе на компьютере проводят тепловой расчет и определяют распределение температуры в приповерхностном слое по периметру конструкции первоначально для термоактивной опалубки с равномерным распределением степени нагрева по поверхности с учетом стыковочных узлов опалубки. Далее подбирают закон изменения степени нагрева по поверхности опалубки для компенсации теплопотерь через стыковочные узлы; определяют электрические параметры электронагревателя - мощность, удельную мощность на единицу поверхности, напряжение питания, электрическое сопротивление; определяют геометрические параметры электронагревателя - ширину вертикальных и горизонтальных полос, расстояние между вертикальными полосами и их количество, исходя из предельных габаритов электронагревателя и опалубки. Затем по результатам расчета на компьютере делают шаблон из тонкого листа пластика, пропитывают углеродный волокнистый материал, связующим и по шаблону, вырезают из него резистивный элемент, к которому прикрепляются электрические контакты для подсоединения к питающей сети, закрываются изолирующими слоями и вставляются в корпус опалубки.

По результатам компьютерного расчета и применения термоактивной опалубки для бетонной конструкции круглой формы поперечного сечения были получены следующие результаты: разброс температуры, распределение A, составил 15,8^oC или 48%, для распределения B - 7,5^oC или 24,2%.

Таким образом, применение термоактивной опалубки с неравномерным распределением степени нагрева поверхности существенно, по крайней мере в 2 раз, снижает уровень неравномерности температуры по сечению конструкции, что в конечном итоге приводит к повышению качества строительных бетонных конструкций. Применение таких опалубок возможно не только в случаях бетонных конструкций простой формы поперечного сечения, таких как квадрат, прямоугольник, круг, но и в случаях более сложных форм, где, на наш взгляд, применение таких опалубок будет наиболее эффективно. При этом распределение степени нагрева по поверхности опалубки легко поддается электрическому и тепловому расчетам, а применение в качестве резистивного слоя углеродных волокнистых материалов позволяет широко варьировать электрическими и тепловыми параметрами всей системы в целом.

Литература
1. А. С. СССР N 564399, кл. E 04 G 9/10, 1973 г.

2. Патент РФ N 2017910, кл. E 04 G 9/10, 1994 г.

3. А. С. СССР N 881266, кл. E 04 G 9/10, 1981 г.

4. Патент РФ N 1021745, кл. E 04 G 9/10, 1993 г.

5. Патент РФ N 1636519, кл. E 04 G 9/10, 1995 г.

Изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности, например, в строительстве при возведении монолитных бетонных конструкций с помощью термоактивной опалубки. Термоактивная опалубка с неравномерным распределением степени нагрева по поверхности содержит палубу и прикрепленный к ней нагреватель, выполненный на основе углеродного волокнистого материала с изолирующими слоями. Резистивный слой электронагревателя выполнен зигзагообразной формы и имеет вертикальные и горизонтальные полосы, причем ширина вертикальных полос уменьшается от середины к краям. Ширина горизонтальных полос остается постоянной по всей длине резистивного элемента и равна среднему геометрическому ширин первой от середины и последней полос. При этом образующиеся зоны обогрева имеют различную степень нагрева, которая увеличивается от середины к краям как в одну, так и в другую стороны. Технический результат - компенсация потерь через ребра и стыковочные узлы. 3 ил.

Термоактивная опалубка, включающая палубу и прикрепленный к ней электронагреватель, выполненный из резистивного элемента на основе углеродного волокнистого материала и изолирующих слоев на основе пропитанной связующим стеклоткани, отличающаяся тем, что резистивный элемент выполнен зигзагообразной формы из цельнокроенного углеродного волокнистого материала с образованием вертикальных и горизонтальных полос, причем ширина вертикальных полос по осевой линии материала от середины к краям как в одну, так и в другую сторону уменьшается по закону арифметической b_n= b₁+d(n-l) или геометрической b_n= b₁q^n-1 прогрессий, или по закону степенной b_n = b₁Sⁿ, или показательной b_n= b₁n^-t функций, где b₁- ширина первой от середины вертикальной полосы, см; b_n- ширина последующей вертикальной полосы, см; n - порядковый номер последующей вертикальной полосы; d - разность, d<0, арифметической, q - знаменатель, q<l, геометрической прогрессий; s - параметр степенной, 0<s<l, t - параметр, t>0, показательной функции, а ширина горизонтальных полос остается постоянной по всей длине резистивного элемента и равна среднему геометрическому ширин первой от середины и последней полос, при этом образующиеся зоны обогрева имеют степень нагрева, возрастающую от центральной зоны, как в одну, так и в другую по осевой линии.