Строительство бетонных монолитов при минусовых температурах осложняется неравномерным застыванием смеси. Вода быстро превращается в лед, процесс гидратации останавливается, в результате прочность готовой постройки нарушается. Прогрев бетона помогает избежать этих проблем.
Добиться необходимой температуры бетонной смеси можно пятью способами:
-
электродным;
-
проводом ПНСВ;
-
электропрогревом опалубки;
-
индукционным обогревом;
-
инфракрасным теплом.
Рассказываем, в каких случаях используется каждый из них.
Электродный прогрев
Принцип действия основывается на способности бетонного раствора проводить ток. Электроды располагают внутри и на поверхности смеси. После подключения к трансформатору образуется электрическое поле и происходит нагрев. Добиться оптимальной температуры можно изменением выходных параметров трансформатора.
- простота монтажа и высокий КПД;
- позволяет прогреть конструкцию любой толщины и формы.
- требует проведения расчетов и долгой подготовки;
- высокие энергозатраты (не менее 1000 кВт на 3–5 м3 смеси).
Что нужно знать об электродном прогреве
1. По мере схватывания бетона, его электрическое сопротивление меняется нелинейно. Чтобы избежать потери тепла и влаги, после завершения установки электродов необходимо укрыть поверхность утеплителем. Им может стать фанера с прокладкой из пенопласта, шлаковата, картон, опилки, доски и т. д. Осуществлять работы без утепляющего материала нельзя.
2. Прогрев с помощью сварочных аппаратов не рекомендуется по ряду причин:
-
при вживлении электродов в бетон ток проходит непосредственно через раствор – отсюда вытекает опасность поражения людей и животных;
-
допустимое напряжение – 36 В, в противном случае опасность удара током становится критичной;
-
сварочный трансформатор не предназначен для таких нагрузок и быстрее изнашивается.
3. Постоянный ток при прогреве бетона электродами использовать недопустимо: он способствует электролизу. Вода разлагается и не кристаллизируется. Застывание смеси становится невозможным.
4. Подходят электроды четырёх видов:
|
Вид электродов |
Описание |
Схема подключения |
|
Пластинчатые |
Это металлические пластины, которые помещаются с разных сторон конструкции между бетоном и опалубкой. |
 |
|
Полосовые |
Полосы металла 20–50 мм шириной. Подходят для прогрева горизонтальных элементов – например, плит или бетона, который соприкасается с грунтом. Подключаются по очереди к разным фазам с одной стороны конструкции, либо с разных сторон аналогично пластинчатым электродам. |
>
|
|
Струнные |
Размеры: 2–3 м в длину и 15 мм в ширину. Часто используются при прогреве колонн. Устанавливаются в центре конструкции. Электрическое поле образуется между опалубкой с токопроводящим листом и струной. |
 |
|
Стержневые |
Подходят для конструкций сложной формы. Вставляются прутья арматуры диаметром до 15 мм, после чего их подключают к различным фазам трансформатора. Обеспечивают сквозной прогрев. |
 |
5. Трансформатор для прогрева бетона в зимнее время должен отличаться высокой мощностью, иметь защищенный корпус, быть удобным для транспортировки и выдерживать длительную работу при минусовых температурах.
Пример техники:
Артикул:
Прогрев бетона проводом ПНСВ
Один из самых эффективных и безопасных способов. При прохождении тока через провод ПНСВ выделяется тепло, нагревая смесь. Расход – в среднем 60 м на 1 м3 бетона. Этот провод часто используется как напольный обогреватель в частном секторе.
- несложно предсказать «поведение» и отрегулировать температуру, бетон нагревается постепенно, набор прочности происходит плавно;
- существенно ускоряет процесс застывания;
- подходит для повторного использования;
- устойчив к возгоранию за счёт покрытия изоляцией;
- отличается прочностью и не перегибается;
- эффективен при экстремальных температурах;
- устойчив к воздействию кислотной и щелочной среды.
- требует точных расчетов и подготовительных работ.
Что нужно знать о проводе ПНСВ
1. Укладка кабеля в холодное года должна выполняться таким образом, чтобы он не касался опалубки, земли, а также не выходил за пределы бетона. После того как опалубка будет залита бетонной смесью, дождитесь, пока она начнет застывать, затем подключите трансформаторную подстанцию и регулируйте температуру.
2. Секции монтируются на одинаковом расстоянии нагревательных проводов относительно друг друга (примерно 15 см). Смесь прогреется равномерно.
3. Закрепить провод на арматурном каркасе, вдоль которого он протянут, следует так, чтобы риски повредить его при подаче бетона в траншею отсутствовали.
4. Температура смеси измеряется в процессе изотермического прогрева каждые два часа. Этот пункт входит в содержание технологической карты на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций.
5. 70 В – напряжение, которым следует ограничиться при проведении работ. Поэтому при эксплуатации может потребоваться понижающий трансформатор (ПТ).
Артикул:
Электропрогрев опалубки (контактный метод)
Этот способ предполагает изготовление опалубки, в которую заранее будут закладываться нагревательные элементы. Они отдают бетону свое тепло при нагреве и ускоряют твердение. Электропрогрев опалубки происходит снаружи, через контактную поверхность.
- доступность.
- трудоемкость изготовления;
- низкий КПД (при заливке фундамента смесь греется лишь частично).
Индукционный обогрев
Применяется с армированными конструкциями. Металлические элементы, содержащиеся внутри них, станут сердечниками. Изолированный кабель выполняет роль индуктора и размещается петлями вокруг арматуры. Количество мотков провода и сечение необходимо рассчитать предварительно. Вдоль кабеля пускается переменный ток, образующий электромагнитное поле. Затем происходит нагревание армирующих элементов, от них тепло переходит к бетону, постепенно распространяясь по всей смеси.
Расход электроэнергии достигает 150 кВт/ч на 1 кубический метр бетона.
- низкая цена;
- равномерный прогрев.
- сложный расчет;
- ограниченность применения (балки, колонны и т. д.).
Артикул:
Инфракрасный подогрев
Инфракрасные лучи нагревают поверхность непрозрачных объектов, распространяя тепло на весь объем. При применении инфракрасного подогрева бетонную конструкцию необходимо окутать прозрачной пленкой – она задержит тепло, пропустив лучи через себя. Подходит для прогрева железобетона. Инфракрасный нагреватель должен быть устойчивым к сильному ветру и способным долгое время работать без дозаправки.
- простота и доступность.
- подходит только для небольших тонких конструкций;
- инфракрасное тепло распространяется неравномерно.
Артикул:
Выводы
-
Электродный прогрев подойдёт для раствора любой толщины и формы, но требует больших энергозатрат (около 1000 кВт на 3–5 куб. м.).
-
Провод ПНСВ равномерно нагревает смесь и отличается безопасностью эксплуатации: кабель изолирован, температура легко регулируется.
-
Контактный метод требует изготовления опалубки под заказ и не может обеспечить равномерный обогрев.
-
Индукционный способ применим исключительно с армированными конструкциями.
-
Инфракрасным теплом можно прогреть только небольшой слой бетона.
Также в нашем интернет-магазине представлены дизельные станции для прогрева бетона. Узнать, сколько стоит оборудование с учетом скидки, можно у наших менеджеров. Стоимость доставки зависит от габаритов и массы товара.
Большая часть территории России — регионы с ярко выраженными временами года. Есть зима с отрицательными температурами, теплое лето и межсезонье.
При осуществлении частной застройки строители планируют бетонные работы на начало осени, но в крупном строительстве допускать простои в работах длиной по полгода нерентабельно. Могут быть и другие причины бетонирования при неподходящих температурах:
- Работы на слабых грунтах, которые возможны только зимой.
- Сезонное снижение стоимости материалов и работ.
- Возможность без проблем подвозить материалы по замерзшим дорогам.
Поэтому разработаны меры по прогреву бетона.
Зачем необходим прогрев бетона в зимнее время
В СП 70.13330 указано, что производство работ по бетонированию при среднесуточных температурах наружного воздуха ниже +5° С или при минимальной суточной температуре воздуха ниже 0° С считается зимним бетонированием.
Почему особо выделяются эти температуры?
Основной компонент бетона — цемент. Его также называют вяжущим компонентом.
Цемент — это вяжущее водного твердения. Это означает, что для получения твердого и прочного бетонного камня необходимо, чтобы компоненты цемента вступили в химические реакции с водой, так называемые реакции гидратации.
Со стороны кажется, что цемент просто смешали с водой и заполнителями и высушили, но это не так. При реакции составляющих цемента, таких, как алит, белит, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, образуются новые соединения кристаллической структуры.
Процессы гидратации требуют времени; аллит, ферритная и алюминатная фазы вступают в реакцию быстро, белит реагирует медленнее. В общей сложности необходимо 28 суток, чтобы бетон набрал расчетную прочность.
Важно!
Различают также критическую прочность бетона. Это прочность, по достижении которой бетону уже не страшны неблагоприятные условия окружающей среды; обычно это 30—50% от проектной прочности.
Оптимальными условиями отвердевания бетона являются:
- температура наружного воздуха 18—20° С;
- высокая влажность воздуха.
Что происходит, если температура воздуха опускается ниже?
С понижением температуры процессы химических реакций все более замедляются.
Впоследствии, если бетон согреть, он наберет прочность, но она будет ниже ожидаемой.
Если температура воздуха опускается до 0° С и ниже, вода которая не успела прореагировать с компонентами цемента, замерзнет. При замерзании она расширится и приведет к образованию пустот и трещин в бетоне, что негативно отразится на прочности готового изделия. Образование ледяной пленки вокруг арматуры будет способствовать ее отслаиванию.
Поскольку количество воды в бетонной смеси рассчитывается заранее, составляющим цемента не хватит воды для реакции, таким образом, гидратация пройдет не полностью, и это снизит прочность бетона.
Вот почему при зимнем бетонировании следует принимать определенные меры, обеспечивающие правильное протекание реакций гидратации.
Эти меры делятся на три вида:
- добавление особых компонентов в бетонный раствор;
- сохранение тепла;
- прогрев бетона.
У каждого из этих мероприятий есть свои плюсы и минусы. Решение принимается исходя из конкретной ситуации.
Существуют определенные стандарты на проведение любых прогревающих мероприятий, которые позволяют провести их наиболее эффективно и экономически целесообразно. Они отражены в технологических картах.
Применение специальных добавок для бетонных растворов.
Противоморозные добавки увеличивают скорость реакций и одновременно снижают температуру застывания воды в смеси, благодаря чему бетон отвердевает и при пониженных температурах.
Добавки-ускорители твердения способствуют быстрому набору критической прочности, после чего бетону уже не страшен холод.
Самый простой вариант противоморозных добавок — хлористые соли, но у их применения много ограничений, так как они совместимы не с любым видом портландцемента и работают только до температуры –10°С, кроме того, не рекомендованы к применению в армированных конструкциях, поскольку могут вызвать коррозию арматуры.
Другое дело — специальные добавки, например, CemFrio и HotIce от CEMMIX.
У этих добавок много преимуществ:
- низкие дозировки;
- простая процедура добавления;
- эффективная работа до температуры –20° С без прогревающих мероприятий;
- дополнительное пластифицирующее действие, позволяющее получать смеси повышенной удобоукладываемости;
- предотвращение расслаивания смеси;
- хорошая совместимость с любыми видами цементов и с арматурой;
- экономия цемента и воды;
- увеличение прочности готового изделия.
Сохранение тепла
При протекании реакций гидратации в бетонной смеси выделяется тепло. Если залитая конструкция имеет большой размер и достаточную толщину, тепла выделяется достаточно для того, чтобы не дать бетону замерзнуть. Нужно только сохранить его.
С этой целью применяют метод термоса:
- Бетон замешивают из прогретых материалов. Цемент прогревать нельзя во избежание «заваривания», а заполнители, арматуру и опалубку прогревают горячим воздухом, воду подогревают до температуры 70° С.
- Применяют утепленную опалубку.
- После укладки бетонной смеси ее температура должна быть не ниже +10° С.
- Заливку укрывают теплоизолирующими материалами. Иногда используют специальные прогревающие маты.
- Периферические части конструкций могут дополнительно прогреваться электродами.
- Дополнительно применяют противоморозные добавки для бетона.
Метод термоса эффективен для крупных конструкций, но его недостаточно, если у заливки большая площадь охлаждения, либо температуры слишком низкие (ниже –10° С).
Прогрев бетона
Есть несколько способов прогрева бетона:
- тепляки;
- электродный прогрев;
- инфракрасный прогрев;
- индукционный прогрев;
- термоматы;
- прогрев бетона с помощью ПНСВ.
Тепляки
Тепляки — это своеобразные «шатры», которые возводят над бетонной заливкой. Внутри устанавливают тепловые пушки, которые поддерживают температуру на нужном уровне. По достижении конструкцией критической прочности шатры можно демонтировать.
Электродный прогрев
Внутри опалубки закрепляют электроды, благодаря чему через бетонный раствор можно пропускать ток и таким образом греть бетон.
Технологическая карта на электродный прогрев конструкций из монолитного бетона содержит организационные и технические решения по электродному прогреву бетона с целью ускорения работ и повышения качества конструкций, которые изготавливаются в холодный сезон.
Эти решения разработаны в соответствии с требованиями СНиП. Подробнее можно ознакомиться с ними в СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» п. 5.11 «Производство бетонных работ при отрицательных температурах».
Карта регламентирует:
- область применения электродного прогрева (сквозного, периферийного, арматурного) со схемами и указаниями о подготовке конструкций;
- допустимость применения противоморозных добавок, их вид и количество;
- область применения гидротеплоизоляции;
- методы и график выполнения работ;
- калькуляцию трудозатрат;
- параметры прогрева;
- необходимые материально-технические ресурсы;
- технику безопасности;
- требования к качеству и приемке работ;
- технико-экономические показатели.
Технологическая карта позволяет правильно и своевременно произвести все необходимые работы по электродному прогреву бетонных конструкций в зимнее время.
Инфракрасный прогрев
Бетон прогревают инфракрасным излучением.
Индукционный прогрев
Разогревает арматуру, от нее прогревается и бетон.
Термоматы
На поверхности заливки раскладываются обогреватели в виде матов. Они равномерно прогревают бетон.
Прогрев бетона с помощью ПНСВ (провода нагревательного со стальной жилой и изоляцией из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката)
Провод ПНВС расшифровывается следующим образом:
- П — провод;
- Н — нагревательный;
- С — материал провода (сталь);
- В — материал изоляции (винил, который правильнее называть поливинилхлоридом).
Провод погружается в бетон; не реже двух раз за смену проверяют напряжение в цепи.
Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций содержит указания по электрообогреву конструкций с помощью ПНСВ. В ней можно найти сведения, касающиеся области применения метода, организации и технологии выполнения работ, требований по приемке.
Важно!
При выборе любого метода прогрева дополнительное применение противоморозных добавок будет целесообразным. Все методы прогрева — дорогостоящие мероприятия, поэтому, чем быстрее их можно будет прекратить, тем больше средств будет сэкономлено. Добавки-ускорители твердения и противоморозные добавки позволяют бетону быстрее достичь критической прочности, после чего можно отменить прогревающие мероприятия.
Советуем изучить: Добавки для бетона
Какова продолжительность прогрева бетона
Бетон прогревается до тех пор, пока не достигнет критической прочности (30—50% от проектной). Обычно это происходит на 4—6-й день.
Прочность бетона определяют по фактическому температурному режиму при помощи графиков.
Для более точного определения сроков используют лабораторные исследования, для которых изготавливают отливки-образцы и позволяют им набирать прочность в таких же условиях, как и основная конструкция.
Применение противоморозных добавок при зимних бетонных работах гарантирует получение качественных бетонных конструкций даже в условиях отрицательных температур. Совмещение применения противоморозных добавок с методом термоса или прогревом бетона не только гарантирует набор прочности, но и сокращает продолжительность термообработки, а значит, позволяет сэкономить электроэнергию и повысить оборачиваемость дорогостоящего оборудования и опалубки. Грамотное применение прогревающих мероприятий и противоморозных добавок в соответствии с технологической картой позволяет получать зимний бетон высокого качества.
- Главная
- О бетоне
- Время прогрева бетона в зимнее время, технология обогрева электродами
Прогрев бетона в зимнее время
Зимним бетонированием считаются работы, выполняемые при среднесуточной температуре воздуха ниже 5°. В монолите резко замедляются процессы гидратации и набора прочности. Чтобы не приостанавливать строительство, применяют различные технологии для снижения вреда, наносимого холодом. В числе мероприятий — термообработка, цель которой увеличить скорость протекания реакций. Время прогрева бетона в зимнее время во многом определяет экономическую эффективность выбранного способа.
Когда требуется прогрев бетона
В северных регионах нашей страны зимние температуры нередко опускаются ниже -40°. Проводить бетонирование в таких условиях теоретически возможно, но на практике укладка осуществляется до -15…-20°С.
Оптимальными для твердения бетона считаются температура 18-22° и влажность более 90%. В таком режиме проектная прочность достигается за 28 суток. Зимой при замерзании воды структура неокрепшего монолита разуплотняется, что приводит к разрыву связей между частицами. После оттаивания гидратация продолжается, но марочные характеристики значительно ухудшаются.
Дополнительный прогрев увеличивает скорость протекания реакций. При этом достаточно, чтобы бетон набрал критическую прочность до момента замораживания. В конструкциях разного назначения это от 30% до 70% от марочного показателя. После достижение этого предела в структуре бетона устанавливаются устойчивые связи. При наступлении весеннего тепла созревание продолжается. Качественные характеристики при этом соответствуют проектным или снижаются до 10%.
Цель зимнего прогревания — как можно быстрее добиться набора критической прочности монолитных конструкций, не допуская образования очагов температурных напряжений. Для этого применяют различные методы обогрева. Совместно с добавками противоморозных реагентов и ускорителей твердения они обеспечивают необходимый результат за минимально возможные сроки.
Виды зимнего бетонирования
Согласно Р-НП СРО ССК-02-2015 тепловая обработка бетона зимой проводится способами:
- пассивным, когда смесь нагревают при приготовлении до укладки в опалубку;
- активными, при котором термическому воздействию подвергается монолит во время затвердевания.
Пассивные технологии
Эти методы рекомендуется применять для массивных конструкций. При гидратации цемента выделяется экзотермическое тепло, которое согревает монолит изнутри. Этого часто достаточно для фундаментов, ростверков или плит с модулем поверхности до 6 мˉ1 , определяемого отношением площади холодного контакта к объему бетона.
Перед монолитными работами с применением пассивного метода рекомендуется разогреть основание — бетонные поверхности или непучинистые грунты на глубину 300 мм, пучинистые до 500 мм. Применяют утепление, прогрев электродами или гибкими термоактивными матами. Тепловые пушки или инфракрасные излучатели устанавливают в тепляках — шатрах из брезента или фанеры на каркасе.
Допускается не разогревать основание, если во время набора критической прочности отсутствует риск промерзания в зоне контакта.
Активные
При созревании бетона проводят мероприятия, направленные на увеличение температуры внутри конструкции. Они включают обогрев:
- методом термоса с использованием грунтового тепла;
- инфракрасными излучателями;
- низкотемпературными электронагревателями;
- греющими проводами;
- индукционными установками.
Наибольший эффект дает совместное применение активного и пассивного прогрева.
Приготовление бетона и подготовка основания
Для приготовления смеси и подготовки к заливке зимой разработаны правила:
- замешивать бетон в обогреваемых смесителях;
- подавать подогретую воду с температурой не выше 80°С;
- использовать не смерзшиеся компоненты, без наледи;
- время перемешивания увеличить на 25% по сравнению с производством в летний период;
- не подогревать готовую смесь свыше 35°С.
Опалубку и арматуру перед монолитными работами очищают от снега, наледи, укрывают брезентом. Если предусмотрено предварительное прогревание основания, в тепляке устанавливают обогреватели или излучатели, направляя тепловой поток в рабочую зону. Густоармированные конструкции доводят до температуры выше 0°С.
Тепловые пушки расставляют так, чтобы сопла создавали замкнутый воздушный поток в одном направлении. Оборудование с газовым нагревом размещают снаружи тепляка, а подачу воздуха осуществляют через гибкие отводы.
Для расчета продолжительности прогрева основания применяют формулы из рекомендаций Р-НП СРО ССК-02-2015, учитывающие температуру и характеристики грунта.
Транспортировка бетона при отрицательных температурах
Во время транспортировки бетон защищают от охлаждения. Если температура воздуха опустилась ниже -10°С, кузов самосвалов утепляют брезентом, щитами, пропускают отработанные газы под днищем или над поверхностью смеси, периодически обрабатывают паром стенки тары.
Специализированный транспорт для доставки бетона в сильный мороз — автобетоновозы с утепленным кожухом или автобетоносмесители с подогревом водяного бака. На дальние расстояния — 20-30 км — целесообразно доставлять сухую смесь, а за 10-15 минут до прибытия на объект добавлять теплую воду. Источником энергии служит бортовая сеть автомобиля или дополнительный электрогенератор.
Укладка бетона зимой
Чтобы избежать при заливке монолита преждевременного остывания, рукава бетононасоса оборачивают шлаковатой, войлоком, мешковиной. При температурах ниже -10°С хобот укладывают в утепленные короба и обогревают паром.
Если бетон подают с помощью виброжелоба или транспортера, вокруг устанавливают защиту от ветра из щитов, накрывают брезентом.
Для ускорения времени твердения свежий бетон подвергают вибрированию. Это позволяет применять более жесткие смеси с пониженным водоцементным соотношением. При обработке плотность раствора увеличивается благодаря освобождению от пузырьков воздуха. После укладки поверхность накрывают брезентом, рогожей.
Технологии активного прогрева бетона
Термообработка свежего бетона существенно сокращает сроки набора прочности. Скорость гидратации зерен цемента увеличивается с ростом температуры. Опытным путем установлено, что максимально быстрое взаимодействие происходит при 80°С. Но одновременно усиливается испарение воды, что неблагоприятно сказывается на качестве продукта. Поэтому поверхность необходимо защищать от потери влаги.
Метод термоса
Самый простой и бюджетный вариант прогрева монолитных конструкций заключается в создании теплозащитного барьера вокруг забетонированного участка. Свежий бетон разогревают до температуры 35-45°С, заливают в утепленную опалубку.
Тепло, выделяющееся при экзотермии цемента, разогревает монолит изнутри. Чем крупнее объект, тем больше энергии образуется при реакции. Для массивных конструкций, обладающих аккумулятивными свойствами, часто достаточно одной защиты от теплопотерь в окружающую среду.
Перспективен метод предварительного разогрева смеси до 80-90°С на стройплощадке с последующей укладкой в утепленную опалубку. Эффективность повышается при применении высокопрочных и быстротвердеющих марок вяжущего, химических добавок.
Выдержка способом термоса длится 5-7 суток. Для конструкций с большой площадью и высоким модулем поверхности требуются дополнительные источники разогрева.
Электропрогрев
При использовании этого метода электрическая энергия преобразуется в тепловую. Наиболее распространенные способы электропрогрева:
- Электродами. При прохождении через тело бетона тока малой мощности возникает электрическое сопротивление, которое вызывает разогрев материала. Нашивные, стержневые, плавающие или струнные электроды устанавливают таким образом, чтобы температурное поле в конструкции было равномерным, и присоединяют к разным фазам. Недостаток такого способа — изменение сопротивления из-за преобразования жидкой фазы в твердую.
- Инфракрасными устройствами. Промышленные излучатели помещают вблизи конструкций, направляя на поверхность объекта или опалубку. Температуру поддерживают регулятором мощности прибора, не допуская увеличения свыше 80-93°С . Таким способом прогревают бетон на глубину 50-70 см. Для обработки большей толщины применяют дополнительные технологии.
- Термоактивная опалубка. Применяют щиты с греющим кабелем, с сетчатыми нагревателями, гибкие термоматы, конструкции из графитопластика. Устройства помещают с внутренней или внешней стороны палубы, подключают к источнику электроснабжения. Теплота распространяется от поверхности вглубь монолита. Температура 60-80°С, время выдержки 8-16 часов.
- Греющие кабели. Для зимнего бетонирования используют провода ПНСВ, ВЕТ, КДБС. Тепло выделяется за счет высокого сопротивления токопроводящей жилы. Звенья из отрезков кабеля навивают на арматурный каркас согласно монтажной схемы. «Холодные» концы выводят за пределы конструкции, присоединяют к магистральной ветке через понижающий трансформатор. После окончания работ провода остаются в бетоне.
Реже применяют индукционный прогрев из-за сложности расчета требуемой мощности. Для бетонирования набольших объектов используют тепловые пушки, устанавливая их под тепляком.
Паропрогрев
Сущность метода состоит в пропускании водяного пара низкого давления сквозь паровую «рубашку» — оболочку из щитов, прикрепленную к опалубке. Нагревательные элементы устанавливают на расстоянии не более 150 мм от поверхности бетона. Стыки и щели тщательно заделывают.
Балки или колонны прогревают с помощью капиллярной опалубки с внутренними каналами или труб диаметром 13-38 мм, смонтированных вдоль осей конструкций. После пропаривания они остаются в бетоне.
Сегодня обработку паром применяют только там, где невозможно использовать электрообогрев. Режим подъема температуры, выдержки и охлаждения аналогичен. Время пропаривания составляет 24-28 часов.
Выбор метода термообработки
Прогрев бетона обеспечивает максимальную скорость набора прочности, по достижении которой можно снять опалубку и нагрузить конструкцию.
При выборе наиболее эффективного способа термообработки бетона и режима прогрева учитывают несколько факторов:
- способ бетонирования;
- массивность конструкции;
- температуру воздуха и скорость ветра;
- доступные теплоизоляционные материалы и оборудование;
- наличие источника энергии.
- размеры объекта;
- требуемые сроки работ;
- экономическую целесообразность.
При использовании метода термоса твердение происходит медленно, под действием экзотермического тепла гидратации вяжущего. Его применяют только в объемных конструкциях.
Паропрогрев неэкономичен, требует источника пара, больших затрат энергии. Устройство специальной опалубки трудоемко, а если используются трубы, они остаются в монолите, что увеличивает стоимость работ.
Применение тепляков — устаревший и долгосрочный метод. Нужно соорудить каркас и шатер, потом после прогрева демонтировать конструкцию. Для этого привлекают дополнительную рабочую силу и материалы.
Пропускание электрического тока через бетон ограничивается временем схватывания вяжущего. При твердении жидкая фаза переходит в твердую, что приводит к снижению электропроводности, пересушиванию в зонах установки электродов.
Греющая опалубка прогревает монолит неравномерно, сложна в монтаже, склонна к температурным деформациям. Ее применение приводит к значительному увеличению стоимости монолитных работ.
Наиболее перспективный и экономически целесообразный способ в различных климатических условиях — электропрогрев с помощью греющих кабелей.
Режим и время прогрева бетона
СНиП 03.03.01-87 устанавливает оптимальный режим нагрева и охлаждения при выдержке «зимнего» бетона:
- при укладке температура смеси не ниже 5°С;
- скорость разогрева от 5°С до 20°С в час в зависимости от значения модуля поверхности, чем он выше, тем быстрее возможен прогрев;
- температура выдержки — 80°С для ПЦ, 90°С для ШПЦ;
- скорость остывания — не более 5-10°С в час.
К моменту замерзания конструкция должна набрать критическую прочность.
Заключение
Для прогрева бетона зимой применяют различные методы для ускорения набора критической прочности. Время температурного воздействия зависит от выбранной технологии, состава материала, объемов конструкции, климатических условий.
Примерно 80% российских городов расположено в умеренно-континентальном и резко-континентальном климате, для которого характерна ярко выраженная зима с сильными морозами и осадками в виде снега. Но даже в это неблагоприятное для строительства время года возведение монолитных бетонных конструкций не прекращается. Для создания нужных температурных условий существуют разные технологии:
- специальные тепляки;
- тепломаты;
- опалубка с ТЭН и электродами;
- кабельный электрообогрев.
Первый способ наиболее энергоемкий, потому экономически невыгоден. Во втором случае устанавливаются тепловые станции, которые прогревают лишь верхние слои, а этого в некоторых случаях недостаточно. Третий вариант предполагает установку электродов в раствор и подключения их к сети через сварочный аппарат или понижающий трансформатор. Этот способ энергозатратный, так как вода в бетоне является проводником, а его сопротивление при затвердевании значительно возрастает.
Обогрев бетона кабелем считается одним из наиболее эффективных и экономичных способов. О нем далее и пойдет речь. Но сначала поясним для чего всё это необходимо.
Зачем прогревать бетон?
При температуре воздуха ниже нуля смесь вместо полного затвердевания частично замерзает. Когда становится тепло, начинается процесс оттаивания, в результате которого бетон может разрушиться, что отрицательно скажется на монолитности всей конструкции. В образовавшиеся трещины будет проникать вода, что приведет к уменьшению срока службы постройки.
Результат заливки бетона на морозе
Чтобы не допустить таких последствий, в зимнее время необходимо организовывать обогрев бетона. В этом случае его структура не нарушится, а возводимая конструкция будет прочной.
Виды греющих проводов и кабелей
Наиболее часто для электроподогрева бетона применяют провода ПНСВ (провод нагревательный со стальной жилой и изоляцией из ПВХ пластиката). Популярность этого материала объясняется его сравнительно невысокой ценой и несложным монтажом.
Провод ПНСВ
Вместо ПНСВ можно использовать ПНСП. Этот провод отличается полипропиленовой изоляцией, что обеспечивает незначительное повышение максимальной мощности тепловыделения.
| Марка провода
Параметры |
ПНСВ |
ПНСП |
||||||
| Номинальное значение электрического сопротивления 1 м нагревательной жилы, Ом | 0,12 | 0,18 | 0,22 | 0,11 | 0,12 | 0,14 | 0,18 | 0,22 |
| Конструкция токопроводящей жилы | 1х1,2 | 1х1,1 | 1х1,0 | 1х1,4 | 1х1,2 | 1х1,3 | 1х1,1 | 1х1,0 |
| Номинальный наружный диаметр, мм | 2,8 | 2,7 | 2,6 | 2,8 | 2,6 | 2,7 | 2,5 | 2,4 |
| Рекомендуемая длина провода при напряжении 220В, м | 110 | 95 | 80 | 130 | 100 | 110 | 85 | 75 |
| Расчетная масса 1 км провода, кг | 19 | 18,5 | 18 | 16,4 | 12,7 | 14,5 | 11,1 | 9,6 |
Таблица основных параметров ПНСВ и ПНСП
Такие провода также используют как напольные обогреватели, которые работают по принципу теплого пола. При использовании термопроводов этого типа необходимо рассчитывать их длину. Небольшую погрешность можно исправить путем регулировки уровня напряжения, которое поступает с трансформатора для прогрева бетона.
Применение ПНСВ эффективно, но усложняется необходимостью установки дополнительного оборудования для регулировки тепловой мощности путем изменения напряжения. Существенно проще работать с секционными термокабелями КДБС. Они напрямую подключаются к сети 220В, потому для их работы не требуется какое-либо оборудование. Купить такой нагревательный кабель можно в наших магазинах в Москве и Московской области.
Конструкция и характеристики кабеля КДБС
Секция нагревательная кабельная КДБС представляет собой тепловыделяющий элемент на базе резистивного нагревательного кабеля в защитной ПВХ оболочке. С одной стороны он оснащен концевой муфтой, а с другой – соединительной муфтой, установочным проводом и наконечниками для подключения к питанию. Для подключения к сети подходит любой соединительный провод, например, АПВ (алюминиевые токопроводящие жилы).
Технические характеристики КБДС:
Пример обозначения нагревательной секции:
Номинальные параметры нагревательных секций КДБС фиксированной длины и мощности представлены в таблице:
Технология прогрева бетона с применением ПНСВ
Принцип действия несложный: при подаче напряжения провод нагревается и подогревает бетон. Для нагрева требуется напряжение 70В, поэтому для работы необходим понижающий трансформатор КТПТО или ТСДЗ соответствующей мощности.
Трансформатор для прогрева бетона ТСДЗ-80/0,38
Перед началом монтажа необходимо вычислить, сколько метров нагревательного провода требуется. При расчете учитывается:
- тип и характеристики провода;
- напряжение трансформаторной подстанции;
- характеристика монолитной бетонной конструкции – армированная или неармированная, длина, ширина, высота, объем.
Чтобы не запутаться и получить точные цифры, можно использовать онлайн калькулятор «Расчёт нагревательного провода ПНСВ».
Кроме этого, нужно учитывать силу тока. Для погруженного в бетон кабеля этот показатель должен быть 14−18А в зависимости от схемы подключения.
На практике соединение выполняют в «треугольник» или «звезду». При первой схеме провода поровну делят на три группы и в них соединяют провода друг с другом параллельно. Затем полученные комплекты объединяют концами в три узла и подсоединяют к трем выходным зажимам прогревочного трансформатора. Схема подключения «звезда» предполагает использование набора «троек», представляющих собой три отрезка провода одинаковой длины, объединенных с одной стороны в узел. Оставшиеся концы «троек» соединяют в три узла, а затем подсоединяют к выходным зажимам ПТ.
Электрическая схема подключения ПНСВ
Монтаж ПНСВ
После выполнения всех расчетов и утверждения технической карты приступают к укладке греющего кабеля. ПНСВ монтируется после создания армирующих каркасов, установки закладных элементов и окончания сварных работ. Провод навивают на металлокаркас или укладывают между арматурой в виде «улитки» или «змейки». При этом никакого натяжения быть не должно. Не допускается соприкосновение ПНСВ друг с другом и с опалубкой.
Важно! Кабель должен полностью находиться в бетоне, иначе он сгорит.
Электрическая схема подключения ПНСВ
Кабель ПНСВ нельзя использовать на воздухе, поэтому на его выводы методом пайки устанавливаются так называемые «холодные концы» из более толстого провода, которые подсоединяются к понижающему трансформатору. Обязательно проводится тест-проверка при помощи мегаомметра, а также измеряется размеренная нагрузка тока по фазам. После установки работоспособности системы, производится заливка бетона.
Далее дожидаются первичного схватывания и включают трансформатор:
- Нагрев выполняется со скоростью не более 10°C в час. В этом случае весь объем будет прогреваться равномерно.
- Бетон необходимо прогревать, пока он не наберет 50% технологической прочности. Максимально допустимая температура 80°C, оптимально – 60°C.
- Бетон должен остывать со скоростью примерно 5°C в час, тогда он не растрескается и получится монолитным.
Если технологические нормы соблюдены, то бетон наберет соответствующую его составу марку прочности. После завершения работ холодные концы обрезаются, а греющий провод остается в толще бетона.
Сварочный аппарат как понижающий трансформатор
При заливке небольшого объема провод для обогрева бетона можно подключить к мощному сварочному аппарату с выходным током 150−250А. Это позволит сэкономить на аренде понижающего трансформатора. Приведем пример, как можно реализовать этот метод.
Задача: залить плиту объемом 3,6 м3, при температуре воздуха – 10°C.
Потребуется:
- сварочный аппарат на 200−250А;
- токовые клещи;
- провод ПНСВ;
- АПВ для холодных концов;
- изолента на тканевой основе.
ПНСВ нужно нарезать на сегменты по 18 м. Каждый такой отрезок выдерживает ток до 25А. К сварочному аппарату на 250А можно подсоединить 10 таких отрезков (25×10=250А). Но чтобы не допустить перегрузки стоит оставить некоторый запас, потому возьмем 8 сегментов.
К каждому выходу прикручиваем АПВ, место соединения изолируем. Длины провода должно хватить до сварочного аппарата, при этом саму скрутку нужно располагать в бетоне.
Далее выполняется укладка ПНСВ согласно схеме, приведенной ниже. Холодные концы соединяются клеммником ((+) и (-) отдельно), который размещается на изоляционном материале, например, текстолите.
Схема подключения ПНСВ к сварочному аппарату
Завершив заливку бетона, выставляем минимальный ток на сварочном аппарате и подсоединяем клеммы к его прямому и обратному выходам. На всех отрезках и проводим измерение тока, он должен быть не более 20А. Во время нагрева сила тока будет падать, тогда увеличиваем ее на аппарате.
Преимущества и недостатки ПНСВ
Прогревать бетон при помощи ПНСВ довольно выгодно:
- низкая стоимость;
- сравнительно небольшой расход электроэнергии;
- устойчивость к щелочам и кислотам, которые могут содержаться в смеси при добавлении в нее различных присадок.
У этого способа есть и минусы:
- сложный расчет длины провода;
- привлечение понижающего трансформатора.
ПТ стоит дорого, а взятие его в аренду не выгодно, поскольку такие услуги могут обойтись до 10% от себестоимости изделия. Сварочные аппараты подходят только для обогрева небольших объемов. Они не предназначены для такого режима работы и могут выйти из строя, что повлечет за собой затраты на ремонт или покупку нового аппарата.
Монтаж нагревательной секции КДБС
Кабель укладывается на арматуре с шагом 70 мм. После установки опалубки и заливки бетона, КДБС подключают к электросети. Когда бетон полностью застынет, кабель отключают от питания, обрезают концы и оставляют в монолитной конструкции.
Рекомендации по расчету мощности и укладке нагревательных секций КДБС:
- Как правило, на 1 м2 прогреваемой поверхности требуется 4 м кабеля.
- Примерная мощность для прогрева 1 м3 бетонной конструкции 0,4-1,5 кВт. При расчете этого параметра учитывается толщина и материал опалубки, используемые присадки для бетона, температура воздуха, ветер.
- Кабель укладывается в массе бетона на глубине около 20 см.
- Весь кабель необходимо равномерно распределить по обогреваемой поверхности.
- Пересечение кабеля недопустимо.
- В местах стыка с не теплоизолированными поверхностями необходим монтаж еще одной нагревательной секции с отдельной системой управления.
- Нельзя одной и той же секцией греть два и более объекта с разными условиями теплоотдачи.
Плюсы сегментированного кабеля
Выделим основные достоинства нагревательной секции КДБС:
- простой монтаж;
- несложный расчет длины секции;
- не требуется понижающий трансформатор;
- постоянная мощность и равномерный прогрев без порчи проводов.
Кабельные нагревательные секции получили все необходимые сертификаты, включая сертификат европейского таможенного союза. Весь ассортимент КДБС можно заказать в нашем магазине.