Типовые строительные конструкции

Изделия и узлы зданий и сооружений.

Серия 5.409-1.94. Баки для электроразогрева битумов и мастик для строительных работ.

Выпуск 0. Указания по применению

В настоящих указаниях содержатся пояснения к типовому технологическому решению для электроразогрева битумов и мастик в условиях сельского строительства при выполнении относительно небольшого объема работы по устройству гидроизоляции, кровли, склеиванию, антикоррозионной защиты и проч.

Рабочие чертежи баков предназначенных для массы битумов и мастик 25, 50, 100 килограмм приводятся в выпуске 1 этой серии. Данные указания были разработаны Проектно-технологическим институтом «ВПТИагрострой».

Общие положения

Представленные указания относятся к производству работ в сельской местности по обустройству антикоррозионной защиты различных строительных конструкций, кровель, гидроизоляции и проч. с использованием битумов и мастик, изготовленных на их основе.

Согласно указаниям СНиП 3.04.01-87 приготовление мастики, эмульсии, растворов и различных грунтовок выполняется централизованно. В соответствии с требованиями этого нормативного документа создано типовое технологическое решение для изготовления мастик, грунтовок и др. Эти же правила допускают приготовление аналогичных материалов непосредственно на строительной площадке только как исключение, связанное с большими потерями исходных материалов, а также загрязнением окружающей среды или низкой культурой организации работ.

Поскольку сельское строительство отличается малыми объемами работ на единичных объектах, невозможно избежать разогрева мастик и битумов на строительной площадке. Однако, использовать оборудования для разогрева, которое выпускается промышленностью, при этом не рационально.

Эти указания должны использоваться при использовании комбинированного варианта изготовления мастик и битумов, в том случае, если разогрев их до температуры транспортирования выполняется в условиях центральной производственной базы СУ или ПМК, а подогрев нужного для конкретного объекта количества массы до температуры, которой требует технология, выполняется в компактных передвижных емкостях на строительной площадке путем электрического разогрева.

Технологический регламент для разогрева мастик и битумов

1. Для того, чтобы сохранить дисперсную структуру битума или же мастики температура на поверхности элемента, передающего тепло, не должна превышать 280 градусов С. Так как температура разогрева для определенных мастик (покровных, пропиточных) не должна быть более 240 градусов С, максимальная температура на поврехности элемента должна быть равна 250 градусам С.
2. Суммарное время выдерживания вяжущего при рабочих температурах не должно быть меньше 2 часов.
3. Битумные составы в горячем виде наносятся на поверхности при температуре не менее 180 градусов С, а холодные составы необходимо прогревать в зимнее время только до температуры 70 градусов С.
4. Упаковка, перевозка и хранения нефтяных кровельных и строительных битумов должны отвечать условиям ГОСТ 1510-84; битумы помещают в бочки из стали или дерева, барабаны из стали или фанеры, 4-5-слойные мешки, которые имеют противоадгезионную прослойку в виде вкладыша или покрытия.
5. На участке принимается такая технологическая последовательность работ:
6. Битум, который поступает на участок, освобождается от тары и разбивается на куски установкой УД-1.
7. Кусковой битум грузят в битумо-варочный котел УБВ-1 грузоподъемным устройством. Разогрев битума происходит благодаря дизельному топливу.
8. Горячий битум битумным насосом разливается в нагревательные баки объемом от 25 до 100 кг, которые сразу же закрываются крышкой.
9. Для предотвращения выплескивания мастики или битума баки заполняются только на 75 % от объема.
10.  Для устранения пенообразования применяются пеногасители СКТН-1 или полиметилсилоксановую жидкость.
11. В зависимости от объема выполняемой работы нужное количество нагревательных баков отправляется на строительную площадку.
12. На строительной площадке по мере необходимости застывший битум в нагревательном баке нагревается до нужной рабочей температуры (180-220 градусов С).
13. Подача нагретой мастики и битума из бака в рабочую зону выполняется при снятой крышке стандартным ковшом типа КМ, вместимость которого 2,5 л., или бачком для мастики, емкость которого 15 л. (каталог «Технологические комплекты для производства работ по устройству легких ограждающих конструкций» Вып. 1, 1981).
14. Разогретую массу битума следует использовать в полном объеме, чтобы не образовывались застывшие остатки, которые затем могут помешать закрытию крышки со смонтированными на ней греющими устройствами, перед отправкой на участок использованных емкостей.
15.  В исключительных случаях допустим разогрев застывших остатков в баке огневым способом благодаря паяльной лампе или другим нагревательным устройствам.
16. В качестве нагревательных устройств могут использоваться трубчатые нагреватели (ТЭНы), а также спирали высокого омического сопротивления из нихрома или ферроникеля.

Описание конструкции нагревательных баков

Нагревательные баки (см. черт. № РПБ-31.00.00.000) изготавливаются цилиндрической формы и рассчитываются на разогрев мастики или битума 25, 50 и 100 кг.

Конструкция нагревательных баков состоит из трех автономных частей:

• бака цилиндрической формы с плоским дном;
• крышки из асбестоцементной доски по ГОСТ 4248 с греющими элементами;
• изолирующей оболочки.

1. В качестве греющих элементов могут использоваться трубчатые нагреватели или нагреватели из проволоки с высоким омическим сопротивлением.
2. Тепловая изоляция баков принимается из минеральной ваты на синтетическом связующем в соответствии с ГОСТ 9573-82 толщиной до 150 мм. Возможно использование и других легких теплоизолирующих материалов.
3. Защита тепловой изоляции выполняется с помощью стальных листов толщиной 1,5 мм, которые соединяются между собой точечной сваркой.
4. Крышки баков оборудуются дыхательными трубками для отвода газов. Они устраиваются таким образом, чтобы была возможность измерять температуру массы внутри бака.
5. Измерение температуры массы следует выполнять газовым манометрическим термометром типа ТГП-100, с пределом измерения до +300 градусов Сс глубиной погружения термобаллона 200 мм, длиной капилляра 2000 мм или стеклянным техническим термометром с пределом измерения от 30 градусов до 650 градусов С, с ценой деления в пять градусов.
6. Производство корпусов нагревательных баков предусмотрено из стальных труб в соответствии с ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные».
7. Особенности нагревательных баков с греющим элементом из трубчатых нагревателей.
8. В качестве греющих элементов выбираются трубчатые электронагреватели для среды «И» – для нагрева масел и битума, типа ТЭН-80А13/0,5И220 и ТЭН-100А/1И220 с максимальной температурой оболочки 250 градусов С, которые изготавливаются из нержавеющей и высокоуглеродистой стали.
9. Соединение ТЭНов предусмотрено в «звезду», на напряжение 220В, при напряжении сети 380/220В.
10. Количество ТЭНов в нагревательном баке определяется расчетами и зависит от его емкости, приводится в рабочих чертежах.
11. Особенности нагревательных баков с греющим элементом из проволоки с высоким омическим сопротивлением.
12. В качестве греющего элемента принимается проволока из ферроникеля или нихрома.
13. Подбор длины и диаметра проволоки выполняется по эмпирическим формулам и таблицам, которые излагаются на этапе 2 данной работы. Ход расчета и таблицы приводятся ниже.
14. Принимается номинальная температура разогрева массы tн=180 градусов С. По таблице выбирается столбец на 220 градусов С (tн=t-20градусов), где t– температура проволоки.

По принятой температуре tн=180 градусов С определяется диаметр проволоки по формуле:

По значению по таблице (при t=200 градусов С) находим диаметр проволоки.

Длина проволоки Lопределяется по соотношению

Зная диаметр и длину можно рассчитать спираль. Экспериментально установлено, что отношение диаметра спирали к диаметру проволоки должно соответствовать

Шаг спирали определяется по соотношению

На основании полученных данных на несущей раме нагревателя размещается спираль.

В расчете спирали мощность и напряжение принимаются за одну фазу. Необходимая длина спирали при трехфазном напряжении сети переменного тока мудет в три раза больше.

Данные по спирали из ферроникеля и нихрома, которые получаются в результате расчета, приводятся в таблицах 1 и 2.

Так как технологический регламент по разогреву мастик и битумов задает, что температура поверхности нагревательного элемента не должна быть более 250 градусов С, по экспериментальной формуле выполняется проверка:

Данные проверки также вносятся в таблицы 1 и 2.

Конструкция емкостей нагревательных баков разработана таким образом, чтобы позволить применять на баке необходимой мощности как крышки с греющими элементами ТЭНами, так и из проволоки с высоким омическим сопротивлением.

Технические параметры ТЭНов регламентированы ГОСТ 13268-88 «Электронагреватели трубчатые». Согласно параграфу 3.11. в таблице № 3 ТЭНы на напряжение 110-380В должны выдерживать испытательное напряжение в холодном состоянии 2000В, а в горячем – 1000В. Это гарантирует 3…9-кратный запас электрической прочности.

Для обеспечения такого же уровня прочности при нагреве битумов греющими элементами из проволоки с высоким омическим сопротивлением предусматривается их защита асбестовой планкой, толщина которой 8 мм, которая обладает электрической прочностью 1,5…3,0 кВ/мм. Кроме того, рекомендуется на выводах спиралей надевать керамические трубки до контактного болта.

Электрические схемы

1. Питание греющих элементов осуществляется от сети переменного тока напряжением 380/220 вольт.
2. Схемы внутреннего соединения трубчатых нагревателей приводятся на рис. 3. Принципиальная схема со спиралью – на рис. 1.
3. включение баков выполняется магнитным пускателем типа ПМЕ-232, второй величины, напряжение катушки 220 В, мощностью 10 кВт, нереверсивным, с тепловым реле, пылебрызгозащищенном.
4. На баке установлен конечный выключатель типа ВПК-2110, который обеспечивает невозможность включения греющих элементов в электрическую сеть при снятой крышке.
5. Подводка напряжения выполняется гибким четырехжильным кабелем, марки КРПТ, с сечением жил не менее 15 мм2.
6. На участке присоединения греющих элементов к штепсельному разъему на крышке бака провода дополнительно обматываются внахлест в один слой киперной лентой с последующим покрытием эпоксидным или другим теплостойким лаком.
7. Проход питающих проводов через крышку бака осуществляется через сальниковые уплотнения.

Указания по эксплуатации нагревательных баков

1. Нагревательный бак укомплектовывается магнитным пускателем ПМЕ с кнопкой управления, соединительными вилками и розетками, комплектов проводов, термометром и конечным выключателем.
2. Крышка бака перед разливом его из битумоварочного котла или после того как смесь достигнет нужной температуры должны сниматься и устанавливаться на специальную подставку, или же в место, где исключена возможность повреждения греющих элементов, которые на ней смонтированы.
3. На строительной площадке перед началом разогрева остывшей битумной массы баки следует установить в удобное для работы место в рабочей зоне, недалеко от источника электрического питания.
4. Магнитный пускатель устанавливается в безопасном месте недалеко от бака, соединяется через штепсельный разъем с греющими элементами. Нажатием кнопки «пуск» начинается разогрев.
5. Вначале разогрева массы дыхательная трубка закрывается колпаком. По необходимости замеряется температура разогреваемой массы через 30-40 минут. Снимается колпак и температура замеряется термометром.
6. При достижении требуемой температуры (90-180 градусов С), в соответствии с технологическим регламентом для каждого вида битума или мастики разогрев прекращают.
7. По окончании разогрева бак отключают от сети, снимают крышку и разогретую массу мастики или битума подают на рабочее место ковшом или бачком, либо с помощью специальных тележек для перевозки баков с жидкими строительными материалами типа ТСВ-63 или ТСВ-20 по рабочей зоне или захватке.

В процессе эксплуатации нагревательного бака особенно важно:

• Следить за состоянием греющих элементов, токопроводящих проводов, не допуская ослабления контактных соединений.
•  Активная часть ТЭНов или спирали должна быть полностью погружена в нагреваемую массу.
• При длительном пребывании ТЭНов в отключенном состоянии следует проверить сопротивление изоляции, которое должно быть не менее 10⁶ ом, необходимо выполнить подсушку ТЭНов при температуре на активной части не менее 100 градусов С.
• Поверхность ТЭНов следует периодически очищать от слоя накипи и различных частиц, осторожно, механическим путем.

Перевозка нагревательных емкостей осуществляется автотранспортом.

Правила техники безопасности при эксплуатации нагревательных баков.

1. Электробезопасность на строительной площадке и участках работ должна обеспечиваться в соответствии с предписаниями ГОСТ 12.1.013-78, «Правилами устройства электроустановок», «Инструкцией по заземлению передвижных строительных механизмов и электрифицированного инструмента» Госстроя.
2. Во избежание доступа посторонних лиц опасные зоны, они ограждаются защитными ограждениями и предупреждающими знаками, которые соответствуют требованиям ГОСТ 23407-78.
3. Недопустимо эксплуатировать нагревательные устройства при температуре нагреваемой массы битума или мастики более 250 градусов С.
4. При эксплуатации нагревательных баков обязательно использование спецодежды и перчаток для защиты от ожогов, работу по разливу горячей массы выполняют в защитных очках.
5. Подъем баков на высоту должен выполняться грузоподъемными механизмами, которые имеются на строительной площадке.
6. При работе в вечернее время рабочие места должны освещаться искусственными источниками света в соответствии с нормами.             

Заключение

1. В представленной работе на основании исследований и расчетов, которые выполняются на первом и втором этапах, принимаются окончательные решения по конструкции низкотемпературных нагревательных баков по разогреву битумов или мастик. Выполнены рабочие чертежи.
2. В связи с отсутствием ТЭНов класса «И» необходимой конфигурации (не выпускаются промышленностью), громоздкостью конструкции греющих элементов из проволоки с высоким омическим сопротивлением, невозможностью сохранить необходимую температуру на их поверхности, пришлось отказаться от баков емкостью 200 и 300 кг.
3. Приняты и разработаны нагревательные баки емкостью 25,50 и 100 кг.
4.  Для упрощения схемы питания греющих элементов исключено применение питающего напряжения 60 В от сварочных трансформаторов.
5. Электропитание нагревательных баков осуществляется от сети с напряжением 380/220В с соединением греющих элементов в «звезду».