Прогрев бетона: Прогрев бетона. Схема прогрева в зимнее время.

проводами, кабелем, термостатами, электродами, сварочным аппаратом

С наступлением холодов монолитное строительство сталкивается с проблемой обеспечения достаточной прочности бетона. При понижении температуры до отрицательного значения вода, находящаяся в растворе, замерзает, превращается в кристаллы льда, которые оказывают разрушающее воздействие на структуру бетона и значительно снижают его конечную прочность. Чтобы нивелировать негативное воздействие мороза, осуществляют прогрев бетона в зимнее время, обеспечивающий оптимальный температурный режим для его застывания.

При правильном подходе процедура обеспечивает:

• равномерный прогрев всей поверхности;
• застывание, прочность бетона без трещин и дефектов;
• высокую скорость набора марочной прочности;
• сокращения сроков строительства.

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 прогреть бетон зимой?

При выборе конкретной технологии анализируются метеорологические условия, масштаб работ, энергозатраты  и рассчитывается экономическая эффективность.

Трансформатор (генератор)

Данный способ является самым распространенным и применяется как минимум в 70-ти случаях из 100. Для прогрева предварительно прокладывается провод ПНСВ, после этого проводят заливку бетонного раствора. Провод нагревается с помощью трансформатора, создающего пониженное напряжение.

В данном случае большое значение имеет технология правильной укладки провода, который будет греть смесь.

Основные этапы работы выглядят так:

• поверхность тщательно очищается, чтобы камни или мусор не повредили изоляционную оболочку кабеля;
• аккуратно в виде «змейки» укладывается провод, не допускаются перегибы, которые могут повредить токопроводящую жилу;
• проводить пуск желательно при стабильном напряжении в сети;
• греющий кабель подводится к источнику питания и подключается по стандартной схеме;
• скорость разогрева раствора должна составлять 10 градусов за два часа, при основном нагреве температура должны быть не выше 80 градусов, скорость остывания – до 5 градусов в час.

Основные преимущества использования провода ПНСВ (одножильного провода со стальной жилой):

• Невысокая стоимость, поскольку трансформатор потребляет намного меньше энергии, чем другие электроагрегаты.
• Возможность получить дополнительную экономии за счет аренды оборудования.
• Можно использовать в любую погоду.

Сварочный аппарат

В случаях, когда температура воздуха понижается до +5С, электрики рекомендуют использовать для прогрева сварочный агрегат масляного или воздушного типа. Алгоритм работы такой же, как и при использовании трансформатора.

Термоматы

В основном, их применяют в северных регионах, где вопросы создания необходимого температурного режима являются наиболее актуальными. Термоматы – это приспособления, которые функционируют в автономном режиме.

Положительными сторонами их использования является:

• экономное потребление электроэнергии;
• равномерный прогрев, исключение зонального перегрева;
• контроль температуры происходит в автоматическом режиме;
• бетон набирает 70,0% прочности в течение 12 часов.

Оборудование имеет достаточно высокую стоимость.

Электроды

Трансформатор может понадобиться и при использовании в качестве нагревательного элемента электродов. Этот способ подходит при устройстве вертикальных конструкций — стен, колонн. К трансформатору подключаются металлические стержни, которые устанавливаются в раствор на расстоянии 60 — 100 см друг от друга. С помощью трансформатора можно понижать напряжение, за счет чего происходит нагрев.

В зависимости от особенностей конструкции используются следующие виды электродов:

• стержневые – для элементов со сложной конфигурацией;
• пластинчатые – крепятся на внутреннюю часть опалубки;
• струнные – подходящий вариант для обогрева колонн;
• полосовые – можно устанавливать с одной или с обеих сторон конструкции.

Преимуществом метода является:

• быстрая и простая установка обогревательных элементов;
• невысокая стоимость используемых материалов.

В данном случае электроэнергия расходуется не самым экономным образом.

Кроме перечисленных технологий,  при устройстве массивных конструкций с небольшой поверхностью охлаждения широко применяется доступный и недорогой метод «термоса».

Работы выполняются в таком порядке:

• бетонный раствор заливается в опалубку;
• после выравнивания поверхности все открытые участки накрываются теплоизоляционным материалом;
• для ускорения процесса рекомендуется использовать специальные добавки при приготовлении рабочего раствора.

Также на практике используется индукционный способ, термоактивные щиты, инфракрасные установки. Последний метод также широко применяется. Для его реализации используется инфракрасная установка, которая не требует специального монтажа и подходит для работы с конструкциями, которые имеют разную конфигурацию.

Регулировать температурный режим можно путем перемещения установки на другое место. ИК-установка качественно прогревает раствор при невысоком расходе электроэнергии. Для контроля температуры бетонного раствора используют пирометр — специальный прибор, который может быть погружным или поверхностным.

важность и преимущества, основные методы, схема укладки проводов, продолжительность

Надежность бетонных монолитов зависит от условий заливки смеси. При отрицательной температуре раствор застывает неравномерно. Обогрев бетона позволяет избежать проблем гидратации.

Важность подогрева бетона в зимнее время

Для замешивания цементной смеси требуется вода. В холодное время года жидкость в составе бетона быстро замерзает. После потепления жидкость оттаивает, а прочность монолита ухудшается.

Преимущества

Большинство способов обогрева обеспечивают высокий коэффициент полезного действия. Тепловая энергия распределяется равномерно. Чаще монтаж нагревательных элементов несложный и выполнить его можно самостоятельно. При использовании систем процесс застывания раствора ускоряется.

Распространенные способы обогрева: главные особенности, плюсы и минусы

Для равномерного прогрева бетона требуется его дополнительное утепление. Также можно создать термос вокруг объекта.

Электродный

Раствор бетона способен проводить электрический ток. Электроды размещают не только внутри смеси, но и на ее поверхности. Электрическое поле образуется после подключения элементов к трансформатору. В это время бетон прогревается. Такой способ прост в применении, обеспечивает высокий коэффициент полезного действия. Однако он требует длительной подготовки.

Чтобы избежать утраты влаги и тепла после фиксации электродов, поверхность раствора утепляют. Запрещено при прогреве применять постоянный ток, т. к. вода не кристаллизуется, а смесь не твердеет. Для работы используют струнные, пластинчатые, полосовые или стержневые электроды.

Контактный (электропрогрев опалубки)

Данный метод предполагает сооружение опалубки. Нагревательные элементы закладывают перед заливкой готового раствора. Обогрев бетона происходит снаружи.

Сделать опалубку можно самостоятельно, но процесс трудоемкий. Недостатками такого прогрева являются низкий КПД (коэффициент полезного действия), высокая стоимость.

Если конфигурация бетонной конструкции сложная, ее установка затруднена.

Благодаря размещению нагревательных секций с наружной стороны при необходимости их можно заменить. Опалубку используют повторно. Строительные работы разрешено проводить при температуре до -25ºС.

Индукционный

Этот способ применяют для работы с армированными конструкциями. Изолированный провод обматывают вокруг стержня арматуры, который и нагревается. Количество витков и сечение кабеля предварительно рассчитывают. По нему пропускают переменный ток. Бетонный слой прогревается равномерно. Этот способ имеет ограниченное применение, и им сложно воспользоваться самостоятельно.

Инфракрасный

Инфракрасное излучение является направленным. Этот метод обогрева применим только для небольшого слоя бетона в горизонтальной плоскости. Он прост в монтаже и доступен.

Изменение интервала между нагревателем и поверхностью бетона позволяет регулировать интенсивность теплового излучения.

Инфракрасный обогрев характеризуется небольшими затратами энергии, простотой монтажа. Таким способом можно нагревать бетон через опалубку.

Испарение воды — недостаток метода. Устранить его разрешается при помощи гидроизоляционной пленки. Термоматы подключают к обычной электросети. Максимальная температура нагрева составляет +55ºС.

Метод термоса

Для ускорения затвердевания бетона над конструкцией можно соорудить тепляк из брезента. Внутри шатра устанавливают тепловые пушки, обеспечивающие необходимую температуру. После прогрева тепляк разбирают. Дополнительное оборудование не требуется. Метод термоса оптимален, если площадь обработки небольшая.

Критерии выбора нагревательных кабелей

Чтобы правильно выбрать кабель, нужно учитывать такие критерии, как:

1. Температура окружающей среды.
2. Класс бетона. От него зависит продолжительность прогрева для получения максимальной надежности конструкции.
3. Размер сооружения. Массивный слой лучше прогревать проводами ПНСВ.
4. Температурный класс. Для бетона используют кабели, способные нагреваться до +65…+80ºС.

Для увеличения эффекта можно комбинировать 2-3 метода прогрева.

Типы используемых проводов

Прогрев конструкций осуществляют кабелями с одной или несколькими жилами.

КДБС и КС (Б)

Двухжильные секционные проводники обогревают бетон лучше. КДБС и КС (Б) — отечественный материал. Провода подключают непосредственно к сети питания напряжением 220 В. Нагревательные жилы защищены.

Обе разновидности проводников идентичны по конструкции, но отличаются техническими характеристиками.

ПНСВТ

Этот недорогой кабель одножильный. Он содержит стальной проводник диаметром 1-3 мм, защищен ПВХ-изоляцией. Его используют при строительстве частных домов. Для работы провода требуется понижающий трансформатор. Кабель можно применять повторно. Он защищен от перегибов, переломов, воспламенения.

Расчет длины

Для этого учитывают количество тепла, которое нужно подавать на бетонную конструкцию для обеспечения затвердевания. На этот параметр влияют температура окружающей среды, влажность воздуха. Также важным условием расчета является наличие теплоизоляции.

Средняя длина петли кабеля составляет 28-36 м. Шаг между проводами при отрицательной температуре воздуха — 20 см. При снижении показателя на 5ºС расстояние уменьшают на 4 см. Расчет длины провода зависит и от его мощности: чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление. Рабочий ток в жиле не превышает 16 А.

Для расчета максимальной длины отрезка кабеля используют формулу:

U=I*R,

где R — сопротивление фрагмента, І — сила тока, U — напряжение. В результат вносят правки в зависимости от колебаний температуры окружающей среды.

Схемы укладки

Самой простой схемой укладки кабеля является «змейка». Она напоминает монтаж системы теплого пола. В этом случае экономится электроэнергия, но обогревается максимальный объем бетонной конструкции. Радиус изгиба составляет 5-10 рабочих диаметров. Провод укладывают без натяжения.

При подключении применяют схему «треугольник» или «звезда». В первом случае провода формируют в 3 одинаковые группы. Их соединяют параллельно и выводят в 3 выходные точки. Если нагрузка распределяется по схеме «звезда», то 3 отрезка одинаковой длины завязывают в 1 узел, а остальные присоединяют к силовой станции. Все контакты изолируют.

Расположение и фиксация нагревательных элементов

При монтаже проводов соблюдают такие правила:

1. Кабель между стенками опалубки фиксируют так, чтобы он располагался на глубине не менее 20 см от поверхности бетонного сооружения.
2. Монтаж проводов проводят так, чтобы исключить заломы изоляции. Изгибы должны быть плавными. Максимально допустимый радиус указан в технических характеристиках кабелей. Лучше использовать материалы с запасом по изгибу.
3. Проводники раскладывают по предварительно подготовленному чертежу, чтобы распределить тепло равномерно.

После этого их фиксируют тонкой гибкой проволокой, которую можно скрутить руками. Она не повредит изоляционную оболочку. Вместо проволоки разрешено использовать пластиковые хомуты.

Бетонную смесь уплотняют вручную или при помощи специального виброинструмента: так он не повредит провода. После этого жилы проводов соединяют между собой и подключают к трансформатору или непосредственно к сети питания.