Прогрев бетона зимой

Апр 29, 2020 Ремонт

Прогрев бетона зимой

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:

  1. электродным;
  2. проводом ПНСВ;
  3. электропрогревом опалубки;
  4. индукционным обогревом;
  5. инфракрасным теплом.

Рассказываем, в каких случаях используется каждый из них.

Зачем нужен прогрев бетона?

В холодное время года, когда температура окружающего воздуха опускается ниже точки замерзания воды, возникают проблемы с гидратацией бетонного раствора. Проще говоря, смесь частично замерзает, а не полностью затвердевает. После повешения температуры окружающей среды начинается процесс оттаивания, монолитность смеси может быть нарушена, что отрицательно отразится на монолитности конструкции, ее сопротивлению проникновения воды, что приведет к снижению долговечности.

Последствия заливки раствора на морозе, в этом случае не поможет даже гидрошпонка Аквабарьер или другая гидроизоляция

Чтобы избежать перечисленных последствий, обязательно необходимо зимой делать электропрогрев бетонной смеси. При этом изотермическом процесс не возникает нарушений в ее структуре, что положительно отражается на прочности возводимой конструкции.

Виды нагревательных проводов и кабелей

Чаще всего для электроподогрева бетона применяются провода ПНСВ. Это объясняется его относительно невысокой стоимостью и простым монтажом. Ниже представлен внешний вид термопровода, его конструктивные особенности и расшифровка маркировки.

Внешний вид провода ПНСВ (А), расшифровка маркировки (В) и конструкция (С)

В качестве альтернативы может применяться аналог – ПНСП, основное отличие которого заключается в изоляции, она выполнена из полипропилена, что позволяет незначительно повысить максимальную мощность тепловыделения.

Таблица основных параметров проводов ПНСВ и ПНСП

Обратим внимание, что провода данного типа могут использоваться в качестве напольных обогревателей, которые работают по принципу теплого пола.

Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины. Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора.

Подробно о том, как производится монтаж ПНСВ, а также описание связанных с этим процедур (расчет длины проводов, схема укладки, составление технологической карты и т.д.) будет приведено в другом разделе.

Разновидности и особенности кабелей КДБС и ВЕТ

Основной недостаток описанных выше термопроводов – необходимость дополнительного оборудования, позволяющего регулировать мощность тепловыделения путем изменения напряжения. Значительно упростить задачу можно применяя двужильные секционные саморегулирующие термокабели, а именно финский ВЕТ или отечественный КДБС. Они не требуют для подогрева дополнительного оборудования и подключаются напрямую к сети 220 вольт. Устройство прогревочного кабеля представлено ниже.

Основные элементы конструкции кабеля обогревочного

Обозначение:

  • А – Выходы нагревательных жил.
  • В – Установочный кабель, служащий для подключения КДБС к сети 220в, для этой цели можно использовать любой соединительный провод, например АПВ.
  • С – Муфта, для подключения нагревательной секции.
  • D – Концевая изоляторная муфта.
  • Е – Нагревательная секция фиксированной длины.

Конструктивно кабель ВЕТ практически не отличается от рассмотренного выше отечественного аналога, что касается основных технических характеристик, то они приведены в сравнительной таблице ниже.

Таблица сравнительных характеристик кабелей ВЕТ и КДБС

Что касается маркировки, то отечественные изделия данного типа кодируются в следующем виде: ХХКДБС YY, где ХХ – характеристика линейной мощности, а YY – длина секции. В качестве примера можно привести маркировку 40КДБС 10, которая указывает мощность 40 Вт на метр, а сама секция десятиметровой длины.

Технология прогрева с использованием ПНСВ

Принцип действия довольно простой: при подаче напряжения происходит нагрев провода, который в свою очередь нагревает бетонную смесь. Поскольку для нагрева рекомендуется ограничится напряжением 70 В, потребуется понижающий трансформатор (далее ПТ) соответствующей мощности.

Трансформаторная подстанция КТПТО 80 для работы с термопроводом

Перед тем, как осуществлять монтаж, необходимо рассчитать длину прогревочного провода. При этом необходимо принимать во внимание его тип и характеристики, напряжение трансформаторной подстанции, объема бетонной смеси, температуры окружающей среды, а также характер конструкции (предполагается заливка колоны, балки) и т.д. Чтобы не запутаться в расчетах, можно воспользоваться онлайн калькулятором для расчета нагревательного проводника ПНСВ или другого кабеля (ПНБС, ПТПЖ и т.д.).

Для нагрева бетонной смеси, объемом один кубометр необходимо около 1200-1300 Вт. Если мы будем использовать провод данной марки сечением 1,20 мм, то потребуется прогревочник 30-45 м (для точного расчета длины необходимо знать температурные условия).

Помимо этого необходимо учитывать силу тока, для нормальной работы погруженного в раствор кабеля допустимо 14,0 – 18,0 Ампер (в зависимости от схемы подключения).

Электрическая схема подключения ПНСВ А) звездой В) треугольником

Монтаж ПНСВ

Приведем краткое руководство стандартной методики:

  1. Выбираем диаметр провода согласно техкарте, как правило это 1,20-4,0 мм. Если планируется обогрев армированных конструкций, то рекомендуется остановиться на ПВХ изоляции, поскольку она более прочная. Для неармированных конструкций допускается применять провод с полипропиленовым покрытием.
  2. Нарезка производится сегментами равной длины, после чего их сворачивают спиралью (Ø 30,0-45,0 мм).
  3. Укладка спиральных ниток производится в арматурный каркас или их располагают в фанерном или деревянном каркасе (опалубке).
  4. Характеристики ПНСВ не предполагают его работу в качестве обогревателя за пределами бетонной смеси. При таких условиях он сразу выходит из строя. Для исправления ситуации используется любой монтажный провод большего сечения, который подключают к выводам сегмента. Пример как подключить ПНСВ с помощью холодных концов
  5. После того, как опалубку зальют бетонной смесью, дожидаются, пока она начнет схватываться, после чего производится включение трансформаторной подстанции. С ее помощью осуществляют установку необходимой температуры путем увеличения или уменьшения напряжения.

Обратим внимание, принцип и схема укладки ПНСП, ПНБС, ПТПЖ практически не отличается от ПНСВ.

Использование сварочного аппарата в качестве ПТ.

Такой способ подогрева вполне возможен, приведем пример как это можно реализовать такой метод. Допустим, нам необходимо залить плиту объемом 3,7 кубических метра, при температуре на улице – 10°С. Для этой цели потребуется сварочная установка на 200,0-250ампер, клещи для измерения тока, провод ПНСВ, холодные концы и тканевая изоляционная лента.

Нарезаем восемь сегментов по 18,0 метров, каждый такой может выдержать ток до 25,0 А. Мы оставим небольшой запас и возьмем для подключения к сварочному аппарату на 250,0 А восемь таких сегментов.

К каждому выходу отрезка подсоединяем на скрутке монтажный провод (подключаем холодные концы). Производим укладку ПНСВ, ее схема будет приведена ниже. Соединение холодных концов (плюс и минус отдельно) желательно делать при помощи клеммника, размещенном на текстолите или любом другом изоляционном материале.

Подключение ПНСВ к сварочному аппарату

Завершив заливку, подключаем прямой и обратный выход аппарата (полярность не имеет значения), предварительно выставив ток на минимум. Проводим измерение тока нагрузки на отрезках, он должен быть порядка 20,0 А. В процессе нагрева сила тока может немного «проседать», когда это происходит, увеличиваем ее на сварке.

Плюсы и минусы ПНСВ

Прогревать таким способом бетон довольно выгодно. Это объясняется как низкой стоимостью провода и относительно небольшим расходом электричества. Отдельно необходимо отметить устойчивость проволоки к щелочному и кислотному воздействию, что позволяет использовать данный способ при добавлении в смесь различных присадок.

Основные недостатки:

  • сложность расчетов при расчете длины провода;
  • необходимость использования ПТ.

Понижающие станции стоят довольно дорого, а учитывая длительность процесса брать их в аренду не выгодно (такие услуги обходятся в 10% от себестоимости изделия). Использование сварочных аппаратов делает возможным обогрев небольших конструкций, но поскольку она не рассчитана на такой режим работы, выход ее из строя и последующий дорогостоящий ремонт довольно вероятны.

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.

Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:

  • В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:
  1. Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
  2. Утеплить опалубку.
  • Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
  • Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
  • Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
  • Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
  • Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
  • Запрещено пересечение греющих проводников.

Преимущества и особенности сегментированного кабеля

К несомненным положительным качествам продукции данного типа следует отнести:

  • Для организации прогрева бетона при помощи не требуется наличие дорогостоящего дополнительного оборудования (ПТ).
  • В отличие от сушки электродами вероятность поражения электричеством минимальна.
  • Легкий монтаж и несложный расчет длины сегмента.

Особенности:

ВЕТ кабель стоит существенно дороже, чем провод для прогрева бетона ПНСВ. Отечественный КДБС, например производимый компанией ЭТМ в Красноярске, несколько улучшает положение, но не намного. Именно поэтому данные кабели применяются при возведении небольших бетонных и ЖБТ конструкций.

В качестве заключения.

Мы описали только один способ обогрева бетона, на самом деле их значительно больше. Они будут рассмотрены в других публикациях.

В завершении считаем необходимым ответить на вопрос, неоднократно встречающийся в сети, почему нельзя для прогрева бетона использовать нихромовые провода. Во-первых, это удовольствие было бы очень дорогим, во-вторых, правилами техники безопасности запрещено. Именно поэтому не стоит калькулятор для расчета числа витков нихрома, чтобы сделать обогрев трубы или бетона.

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.

Плюсы:

  • Простота монтажа и высокий КПД;
  • Позволяет прогреть конструкцию любой толщины и формы.
  • Минусы:

  • 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: Установка ПЛАЗЕР СПБ-70П


    Отправить заявку

    Правила безопасности при электродном прогреве

    Приступая к процедуре прогрева, необходимо ознакомиться со всеми правилами и нюансами, которые помогут избежать неприятных последствий. В первую очередь важно грамотно подключать электроды к разным полюсам цепи. Если упустить этот момент и задействовать 1 фазу, результат будет нулевым.

    Необходимо заранее спроектировать расположение электродов, учитывая тот факт, что цепь замыкается только во влажной среде.

    Еще следует соблюдать интенсивность прогрева и интервал между циклами, т.к. разные марки бетона набирают прочность с различной частотой.

    Для чего это нужно

    Перед изучением особенностей технологии нужно разобраться, для чего она предназначается.

    В составе всех бетонных смесей присутствует небольшой процент жидкости. А поскольку вода быстро замерзает и кристаллизуется при понижении температуры ниже нуля, это может приводить к деформационным процессам внутри материала. В результате его прочностные свойства и срок службы снижаются.

    Следующим опасным фактором является замерзание воды на этапе затвердевания. При низких температурах химическая реакция между компонентами приостанавливается, поэтому твердение выполняется неравномерно. Используя электроды для прогрева бетона, можно исключить такие неприятности и защитить материал от разрушения.

    Преимущества

    Для осуществления процедуры по нагреванию бетонов достаточно 3 специалистов. Это считается важным преимуществом, исключающим необходимость вызова целой бригады работников. Еще метод отличается высокой эффективностью, способствуя как равномерному застыванию компонентов, так и сохранению целостности конструкции.

    К другим достоинствам технологии относят:

    1. Отсутствие сложностей при самостоятельном монтаже и высокую скорость выполнения работ.
    2. Повышение прочностных свойств бетона и увеличение его эксплуатационного срока.

    Чтобы провести прогрев, часто хватает 1 электрода.

    Недостатки

    Однако, кроме плюсов, эта методика имеет и слабые стороны.

    Среди них:

    1. Большие затраты электрической энергии. Для нормальной работы электрода требуется около 50 А, а также наличие понижающих трансформаторов. Кроме этих деталей, придется приобрести дополнительное оборудование, что сопровождается финансовыми затратами.
    2. Дороговизна. Следующим недостатком, который отталкивает строителей от применения электродов для прогрева бетона, является их высокая стоимость. Все элементы подходят только для одноразового использования, поэтому после монтажа они навсегда остаются в стяжке. Изъять их оттуда нельзя.

    Однако перечисленные минусы перекрываются увеличением срока службы и повышением прочности материала.

    Режимы прогрева электродами бетона

    Выбирая режимы прогрева бетона в зимнее время, необходимо учитывать ряд факторов, включая:

    1. Габариты и геометрические особенности конструкции.
    2. Марку бетона.
    3. Условия эксплуатации постройки.

    В современном строительстве практикуются следующие схемы прогрева бетона электродами:

    • 2 этапа: прогрев бетона с изотермической выдержкой;
    • 2 стадии: нагревание конструкции с последующим остыванием и теплоизоляционной выдержкой (еще при использовании этой схемы можно обустроить греющую опалубку);
    • 3 этапа: подразумевает прогрев, изотермическую выдержку и остывание материала.

    Независимо от используемого метода, необходимо следить за значениями температуры и начинать работу с +5 ℃, постепенно поднимая температуру с частотой 8-15 ℃ в час. Допустимые показатели составляют +55…+75 ℃. Чтобы не допустить отклонений, необходимо регулярно измерять температуру.

    Продолжительность изотермической выдержки выбирается с учетом лабораторного анализа прочности на сжатие. Точные сведения зависят от разновидности цемента, температуры нагрева и ожидаемой прочности материала.

    Разрешается остывание бетона со скоростью 5-10 ℃ в час. Как и на стадии обогрева бетона, здесь нужно учитывать объем конструкции и ее назначение.

    Технология прогрева бетона в зимний период

    В зависимости от температуры окружающей среды, особенностей строительной конструкции, экономической целесообразности применяются различные способы создания и поддержания уровня влажности и температурного режима, необходимых для набора бетоном прочности в самые сжатые сроки.

    В рамках работ используют кабель для прогрева бетона, термоматы, электроды и другие методы. Профессиональные строители рекомендуют использовать одновременно несколько методов, чтобы добиться максимальной эффективности процедуры.

    Технология каждого способа имеет свои особенности. Например, при использовании установки для сварки необходим доступ к подключению к электросети. Также у каждого метода есть свои преимущества и недостатки. Поэтому рассмотрим отдельно каждый из них.

    Как происходит строительство в зимний период?

    Зима период низких температур, как же происходит возведение комплексов из бетонных конструкций в это время? Ведь известно, что бетон — это смесь гравия, песка, цемента и воды в определенной пропорции. А время, за которое раствор набирает расчетную прочность составляет 28 дней. Также знаем, что вода, замерзая, занимает больший объем, и способна разорвать монолитные конструкции.

    Есть несколько способов обойти температурное ограничение, но они все сводятся к одному, поддержание температуры раствора выше нуля. Если не соблюдать эту норму, возведенная конструкция будет недостаточно прочной и очень быстро разрушится. Ниже мы предоставим несколько популярных методов прогрева бетона на стройке в зимнее время.

    Укрытие и тепловые пушки

    Технология довольно простая — над нужным участком строится палатка и тепловыми пушками нагнетается тепло. Довольно распространенный дедовский способ прогрева фундамента горячим воздухом. Используется на небольших площадях строительства, трудоемкий процесс, связанный с возведением теплоудерживающего купола.

    Если вы хотите прогреть бетон тепловой пушкой, учтите, что это будет достаточно затратный вариант. Единственное преимущество данной методики — возможность обогрева бетонной стяжки без электричества. Существуют автономные тепловые пушки, чаще всего дизельные. Если доступа к сети 220 вольт нет, этот вариант прогрева будет самым выигрышным.

    Наглядно увидеть такой способ обогрева вы можете на видео:

    Использование тепловых пушек

    Термоматы

    Специальными электронагревателями в виде матов обкладывают залитый подготовленным раствором участок. В раствор добавляют вещества для ускорения процесса схватывания и предотвращения кристаллизации воды. Этот способ хорош для прогрева больших ровных горизонтальных поверхностей в зимнее время.

    Сложные конструкции, колонны ими не нагреешь. Подробнее узнать о том, как подогреть бетонную конструкцию матом, вы можете на видео ниже:

    Применение матов

    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.

    Плюсы:

  • 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.
  • Минусы:

  • 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).

    Пример техники: Подстанция для прогрева бетона КТПТО-80

    Отправить заявку

    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.

    Плюсы: доступность.

    Минусы: трудоемкость изготовления; низкий КПД (при заливке фундамента смесь нагревается 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 м3 бетона.

    Плюсы: низкая цена; равномерный прогрев.

    Минусы: сложный расчет; ограниченность применения (балки, колонны и т. д.).

    Пример техники: Cтанция УЗТТ КТПТО-80


    Отправить заявку

    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.

    Плюсы: простота и доступность.

    Минусы: подходит только для небольших, тонких конструкций; инфракрасное тепло распространяется неравномерно.

    Инфракрасный нагреватель должен быть устойчивым к сильному ветру и способным долгое время работать без дозаправки.

    Пример техники: Инфракрасный нагреватель Wacker Neuson HDR 45

    Отправить заявку

    Выводы:

    1. Электродный прогрев подойдёт для раствора любой толщины и формы, но требует больших энергозатрат (около 1000 кВт на 3–5 куб. м.).
    2. Провод ПНСВ равномерно нагревает смесь и отличается безопасностью эксплуатации: кабель изолирован, температура легко регулируется.
    3. Контактный метод требует изготовления опалубки под заказ и не может обеспечить равномерный обогрев.
    4. Индукционный способ применим исключительно с армированными конструкциями.
    5. Инфракрасным теплом можно прогреть только небольшой слой бетона.

    Автор статьи: Давид Гукасов

    admin

    Поadmin

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *