Прогрев бетона: описываем со всех сторон

Низкая температура негативно действует на любой строительный раствор, но работы не прекращаются круглый год. Поэтому от правильного прогрева бетона в зимнее время зависит его прочность и скорость строительства. Известно, что этот материал набирает оптимальные кондиции при температуре 20ºС, чего можно добиться только с применением специальных технологий.

Как происходит строительство зимой?

Обязательным компонентом любого бетонного раствора является вода, но при низких температурах она просто замерзает и гидратация цемента прекращается. Кристаллы льда расширяются, и монолит начинает крошиться. Даже при термоизоляции, вместо предусмотренных технологией 28 дней, бетон набирает твердость гораздо дольше, что негативно сказывается на себестоимости работ. Оптимальный выход – электропрогрев бетона, позволяющий ускорить работы и обеспечить нужную прочность.

Это наиболее экономичный метод прогрева бетонной смеси в зимнее время, не требующий больших расходов. Важно, чтобы весь объем прогревался одновременно, чего сложно достигнуть, применяя другие технологии обогрева монолитных конструкций в зимних условиях.

Термоматы для прогрева бетона

Термомат для подогрева бетона не является каким-то новым изобретением: он активно применяется уже более десяти лет на всех стройках страны. Особенно популярен метод в северных регионах, где необходимость прогревать конструкции стоит острее. Способ хорошо себя зарекомендовал, однако за годы существования был усовершенствован.

Термоэлектроматы – это устройства, способные работать автономно. Время прогрева задано автоматически, и человеку не нужно следить за включением и выключением оборудования. Устройства расходуют значительно меньше электроэнергии, чем это происходит при нагреве конструкции при помощи проводов. Способ позволяет прогреть материал качественно. Подогрев происходит равномерно, не происходит локальный перегрев: это значит, что бетон застынет без микротрещин и будет иметь высокую прочность.

Преимущества данного способа:

• Просто использовать;
• Оборудование не требует сложного ухода;
• Не требуется контролировать температуру нагрева, контроль осуществляется автоматически;
• Высококачественный прогрев;
• За 12 часов смесь достигает 70% марочной прочности.

Недостатки:

• Термоматы дорого стоят, и не каждый застройщик может их приобрести;
• Большинство представленного на рынке товара – подделка, которая не подходит для прогрева бетона, так как состоит из корейской греющей плёнки, рассчитанной на использование в качестве тёплого пола. Мощность таких устройств слишком мала, чтобы прогреть бетонную смесь.

Отличить подделку вполне возможно: необходимо обратить внимание на то, как нанесена плёнка. У устройств для тёплого пола она нанесена полосами, в устройствах для прогревания бетона слой плёнки нанесён равномерно.

Прогрев бетона электродами – схема подключения

Прогрев бетона электродами – самый распространенный метод электропрогрева в зимнее время. Это связано, в первую очередь, с простотой и дешевизной, потому что, в отдельных случаях, нет необходимости тратиться на нагревательные провода, дорогие трансформаторы и т.п.

Принцип действия такого способа электропрогрева основывается на физических свойствах электрического тока, который при прохождении через материал выделяет определенное количество теплоты.

В данном случае, проводимым материалом является сам бетон, другими словами, когда ток проходит через водосодержащий бетон, он в это время его нагревает.

Внимание! Если бетонная конструкция содержит в себе арматурный каркас, не рекомендуется подавать на электроды напряжение более 127 В. В случае отсутствия металлического каркаса, можно использовать как 220 В, так и 380 В. Большее напряжение применять не рекомендуют.

Существует несколько видов электродов для прогрева бетона в зимнее время:

Электроды стержневые. Для их создания используется металлическая арматура d 8 – 12 мм. Такие стержни вставляются в бетон на небольшом расстоянии и подключаются к разным фазам, как на схеме. В случаях сложных конструкций, такие электроды для прогрева бетона будут незаменимы. Стеклопластиковая арматура для таких целей не подойдет, потому что она является диэлектриком.

Электроды в виде пластин. Иногда их называют пластинчатыми электродами. Схема подключения такого подогрева очень проста – пластины располагаются на обоих противоположных внутренних сторонах опалубки и подключаются к разным фазам, а проходящий ток будет нагревать бетон. Вместо широких пластин иногда используют узкие полосы, принцип действия этих полос — такой же.

Электроды струнные. Используются при заливке колонн, балок, столбов и похожих конструкций. Принцип действия все тот же, струны подключаются к разным фазам, тем самым нагревая бетон в зимнее время.

Расчет времени

Основные факторы, которые учитываются в расчетах времени и температуры:

• Среднегодовой прогноз погоды зимой в регионе, взятый за предыдущие пару лет, а также прогнозируемая отметка средней температуры воздуха в течение данного зимнего периода.
• Расчет модуля рабочей прогреваемой поверхности, определение термосной выдержки раствора.
• Расчет средней температуры конструкции на протяжении срока ее охлаждения.
• Учет информации про температуру готовой бетонной смеси, ее изотермические свойства (предоставляет завод-изготовитель раствора).
• Определение тепловых потерь в процессе транспортировки смеси, разгрузки.
• Определение температуры смеси с начала укладки (учитывается отдача тепла на прогрев арматуры, опалубки).
• Расчет времени охлаждения раствора (в соответствии с нормативными требованиями прочности).

Все эти данные используются при прогнозировании времени затвердевания бетона, для учета тепловых потерь в процессе заливки, излучения тепла с поверхности. Но все это довольно приблизительно, поэтому в процессе прогрева нужно тщательно контролировать температуру каждые полчаса-час при нагревании и раз в 12 часов при остывании. Если режим нарушен, нужно повышать или отключать ток, регулируя параметры.

В технологической карте должен быть отмечен график нагрева с указанием оптимальных значений и всех важных расчетов, выполненных в соответствии со СНиПами и правилами.

Прогрев бетона – чрезвычайно важное мероприятие при выполнении ремонтно-строительных работ в зимнее время. Без реализации указанных методов бетон просто не наберет нормативную прочность, поставив под сомнение прочность, надежность и долговечность всей конструкции.

Прогрев бетона в зимнее время проводом ПНСВ

Это достаточно простой способ прогрева. Он применяется в 70% случаев, так как является очень доступным. Для того чтобы сделать его возможным, необходимо позаботиться о монтаже проводов заранее, поэтому прокладывают сначала провод ПНСВ, а затем заливают бетонную смесь. Нагревание кабеля происходит при помощи трансформатора, который создаёт пониженное напряжение.

Преимущества:

• Низкая стоимость процедуры. Трансформатор тратит значительно меньше энергии, чем другое оборудование, поэтому очень актуален, если бюджет ограничен. Покупать его тоже необязательно: вполне возможна аренда необходимого оборудования на время.
• Для прогрева бетонной смеси подходит понижающий трансформатор 80 kW. При помощи такого оборудования без проблем прогревается 90 м3 бетона.
• Возможна прокладка провода в любую погоду.

Способ не лишён недостатков:

• Необходимо заранее позаботиться о процедуре прогрева, проложить провод, заложить подогревочные петли (провод укладывается по особой технологии: недостаточно просто забетонировать его, необходимо, чтобы конструкция охватила весь бетон, для чего её укладывают петлями, которые закрепляют специальным образом, похожим на закладку тёплых полов).
• Способ требует физических усилий от рабочих.

Как производится прогрев бетона сварочным аппаратом

Технические характеристики сварочного трансформатора позволяют использовать его для разогрева бетонной смеси. Устройство регулирует ток, который подается на электроды.

Оборудование применяется при изготовлении зимой следующих конструктивных элементов зданий:

• опорных колонн;
• капитальных стен;
• различных ограждений.

Питающее напряжение подается на следующие токопроводящие элементы:

• арматурные стержни;
• проволоку сечением 0,6–0,8 см;
• стальные пластины.

Пожалуй, самым распространенным методом прогрева является пропускание через бетон электрического тока при помощи электродов

Технология выполнения работ:

1. Воткните электроды в жидкую смесь.
2. Подайте напряжение и отрегулируйте силу тока.

При разогреве вертикальных конструкций малой площади можно использовать один токопроводящий стержень. При этом напряжение от трансформатора подается на арматурный каркас и стальной пруток, вставленный в раствор.

Для обеспечения эффективности прогрева соблюдайте следующие рекомендации:

• погрузите электроды с интервалом 0,8–1 м;
• плавно регулируйте ток, обеспечивая требуемую температуру.

Преимущества технологии:

• легкость осуществления;
• возможность применения на различных объектах;
• быстрый монтаж и подключение.

К недостаткам относится:

• увеличенное потребление электрической энергии;
• расходы, связанные с невозможностью вторичного применения электродов.

При выполнении работ важно соблюдать требования техники безопасности.

При помощи таких электродов можно прогревать конструкции любых форм, даже самых сложных

Сколько греть бетон?

Для экономии, время прогрева бетона требуется сократить к минимуму. Но в каждом случае время считается отдельно, что связано с определенными факторами. Это температура наружного воздуха, возможность и качество теплоизоляции, мощность обогревателей.

Обогрев бетона проводом зависит от того, как он проложен внутри конструкции и потребляемой мощности. В общем случае расчет времени зависит от температуры конструкции. В большинстве методик монолит разогревается до 60ºС, но делается это медленно, не более 10 градусов за один час нагрева. Это обеспечивает его равномерность, повышая качество материала. После набора смесью 50% прочности, ее постепенно охлаждают с еще более низкой скоростью в 5ºС за час, с использованием термоизоляции. Таким образом, прогрев может проходить как в течение нескольких часов, так и суток.

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.

Инфракрасный прогрев бетона

Направляемые инфракрасные установки могут значительно облегчить прогрев бетона в зимнее время. Установку не нужно никуда монтировать: прогрев может происходить непосредственно через опалубку конструкции. Инфракрасная установка позволяет качественно прогревать открытые поверхности бетона. Она подходит для работы с любой конструкцией вне зависимости от её формы. Регулировка тепла довольно проста: она осуществляется путём отдаления или приближения греющего элемента к конструкции.

Преимущества:

• Метод эффективно расходует электроэнергию и качественно прогревает бетон.

Недостатки:

• Высокая цена оборудования. Если объем производства большой, то инфракрасных установок требуется много, что невыгодно застройщику.
• Метод вытравливает из бетона влагу, что может ослабить его прочность. Во избежание этой проблемы рекомендуется накрывать конструкцию плёнкой.

Подключаем провод для прогрева бетона ПНСВ

Применяя кабель прогревочный для бетона можно добиться положительной температуры смеси в зимние месяцы. Методика выполнения работ несложная. Следует уложить в конструкцию, подлежащую бетонированию, кабель с маркировкой ПНСВ и подать на него напряжение питания от источника электрической энергии.

Указанному способу обогрева часто отдают предпочтение благодаря серьезным достоинствам:

• повышенной эффективности. Правильно уложенный обогревающий кабель, который выбран расчетным путем, может поддерживать температуру, необходимую для застывания значительного объема бетона;

Как правило, электропитание ПНСВ кабелей осуществляют через подстанции, обладающие несколькими ступенями пониженного напряжения

• экономичности. Расход электрической энергии приемлемый. Это позволяет вложиться в смету строительных мероприятий и не допустить перерасхода денежных средств;
• сохранению бетонной структуры. При подключении провода к источнику электрической энергии исключено растрескивание бетонного массива и образование в нем воздушных пор;
• универсальности. Технология электрического разогрева может применяться для цельных строительных конструкций, которые изготавливаются из обычного или армированного бетона.

Наряду с неоспоримыми преимуществами, технология имеет и слабые места:

• нуждается в выполнении подготовительных работ, в процессе которых производится укладка провода. Гибкий кабель для прогрева бетона требует соблюдения аккуратности при размещении в армированной конструкции и укладывается согласно чертежу;
• требует применения понижающего трансформатора. Технические характеристики оборудования для уменьшения питающего напряжения должны позволять произвести плавную регулировку нагрева бетонной смеси в требуемом диапазоне.

Применяется провод специальной конструкции, который состоит из следующих элементов:

• токопроводящей жилы;
• защитной изоляции.

Подбор кабеля осуществляется после выполнения расчетов с учетом следующих параметров:

• напряжения на выходе трансформатора;
• сечения токопроводящей части;
• суммарной длины уложенного кабеля.

Температура конструкции не должна опускаться ниже технологически обусловленного минимума

При выполнении работ соблюдайте следующие рекомендации:

• производите укладку провода на очищенной поверхности, избегая его повреждений;
• равномерно формируйте петли кабеля, не допуская перегибов.

Покупая ПНСВ провод, проверьте соответствие продукции сертификату. Репутация изготовителя кабеля играет немаловажную роль. Технология применения провода для разогрева бетонной смеси имеет много общего с методом формирования обогреваемого пола.

Использование нагревающей опалубки

С помощью специальной сборной опалубки, в щитах которой смонтированы электрические нагреватели, можно в зимнее время обеспечить поддержание положительной температуры бетонного раствора.

Преимущества этого метода:

• возможность быстрой замены электрических нагревателей, доступ к которым осуществляется с внешней стороны конструкции;
• универсальность опалубки, которая многократно может использоваться на различных объектах;
• повышенная эффективность, позволяющая выполнять строительные мероприятия при снижении температуры до минус 25 градусов Цельсия;
• увеличенный коэффициент полезного действия, благодаря которому снижаются энергозатраты, и повышается рентабельность;
• ускоренный монтаж опалубки, конструкция которой позволяет за ограниченное время соединить щиты и подключить электроэнергию.

Для обогрева бетона таким методом в опалубку монтируются нагревательные элементы, замена которых производится по мере необходимости

Несмотря на комплекс достоинства, имеется ряд недостатков:

• повышенная стоимость конструкции;
• проблематичность применения на сложных конфигурациях.

Метод греющей опалубки положительно зарекомендовал себя на крупных строительных объектах.

Прочие способы

Электропрогрев бетона также может осуществляться следующими способами:

• обогрев в греющей опалубке;
• инфракрасный обогрев;
• индукционный нагрев.
• обогрев жидкостными установками для прогрева поверхностей, обеспечивающий минимальные сроки схватывания, набора прочности и равномерный прогрев. Недостатком может быть только изначальная дороговизна самой установки, что достаточно быстро компенсируется за счёт значительного снижения сроков работ и малых эксплуатационных затрат.

Инфракрасный метод разогрева

Направленное воздействие инфракрасного излучения позволяет в необходимом участке выполнить прогрев до требуемой температуры. Интенсивность теплового излучения регулируется за счет изменения интервала между бетонной поверхностью и инфракрасными элементами.

Технология нагрева термоматами довольно проста:

• в раствор вводятся добавки, ускоряющие твердение;
• на поверхность кладутся специальные маты;
• осуществляется подача питающего напряжения.

Этот способ используется для обогрева бетонных поверхностей, расположенных в горизонтальной плоскости.

Преимущества технологии:

• пониженный уровень энергозатрат;
• простота осуществления;
• регулировка интенсивности излучения;
• возможность нагрева через опалубку.

Обогрев таким способом осуществляется за счет воздействия инфракрасного излучения

Недостатки:

• интенсивное испарение воды из бетона, который следует защитить от преждевременного высыхания;
• повышенные затраты на приобретение матов для прогрева увеличенной площади.

Благодаря повышенной эффективности инфракрасная технология широко используется в строительной сфере.

Индукционный прогрев бетона в зимнее время

Этот способ подогрева применяется достаточно редко и составляет менее десяти процентов. Прогрев материала осуществляется за счёт магнитной индукции, преобразовываемой в тепловую. Этот процесс возможен за счёт использования витков изолированного провода и вмонтированных в конструкцию металлических деталей.

Основная сложность процесса состоит в том, что необходимо точно рассчитать витки провода, учитывая количество металла в конструкции. Зачастую сделать это практически невозможно, именно поэтому способ магнитной индукции непопулярен.

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.

Подводим итоги

Выбор оптимального метода – сложная задача.