Прогрев бетона в зимнее время

Способы установки электродов в конструкцию

Технология прогрева подразумевает погружение электродов в залитую смесь с шагом в 60-100 см. Точное расстояние определяется геометрическими особенностями конструкции и погодой в местности.

Чтобы избежать отрицательного воздействия на материал, важно придерживаться равномерного размещения элементов и руководствоваться такими нормами:

1. Минимальная дистанция между рабочими деталями — 200-400 мм.
2. Дистанция между электродом и каркасными стержнями — 50-150 мм.
3. Расстояние до технологического шва — от 100 мм.
4. Расстояние до опалубки от крайнего ряда — от 30 мм.

Если конструкция прогреваемого объекта препятствует соблюдению таких требований, электроды можно покрыть изоляционной трубкой из эбонита. После завершения работ по заливке необходимо укутать участок рубероидом, полиэтиленовой пленкой или другим теплоизолятором. Отсутствие хорошего утепления приведет к низкой эффективности электропрогрева бетона.

Виды используемых электродов

При прогреве бетона задействуют 3 разновидности электродов. Они разработаны для разных условий и отличаются как конструктивными особенностями, так и принципом действия. Так, стержневые модели создаются на базе армированных деталей диаметром 8-12 мм.

Их подключение производится после предварительного расчета оптимального шага. Последняя секция присоединяется на расстоянии до 3 см от опалубки. Это позволит полностью прогреть края стены или колонны.

Принцип работы пластинчатых моделей немного отличается. Их нужно крепить в разных частях опалубки, чтобы получить мощное электрическое поле для получения оптимальных температурных показателей при прогреве.

Струнная разновидность востребована при прогреве колонн.

Схема подключения электродов

Схема соединения электродов напрямую зависит от их типа и принципа работы. Если выбраны пластины, 1 фазу нужно подключить к первому электроду, а вторую — к противоположному. Этот метод называется параллельным. Стержневые элементы подразумевают подключение первого и последнего электрода в ряду.

Что касается понижающих трансформаторов, то их использование не всегда оправдывает себя. Однако, чтобы предотвратить пересушивание раствора, лучше позаботиться о наличии такого узла.

Электропрогревание бетона зимой

Самым распространенным методом, который сберегает тепло искусственным методом, является прогревание раствора при помощи электродов. Метод основывается на пропускании электрического тока сквозь бетонный раствор, за счет чего выделяется тепло. Чтобы подвести ток к бетонной смеси, впору использовать различные типы электродов, которые имеют индивидуальную схему подключения. Из-за того, что постоянный ток провоцирует электролиз воды в растворе, в период прогревания может применяться однофазный и трехфазный переменный ток.

Типы электродов, которые используются для прогревания:

1. Стержневой электрод. Делается он из арматуры и размещается в бетонном растворе с расчетным шагом. Край необходимо располагать в 3-х сантиметрах от опалубки. С помощью таких электродов можно прогреть самую сложную конструкцию.
2. Пластинчатый электрод. Такие пластины крепятся на внутреннюю сторону опалубки и за счет подключения противоположных друг другу электродов, создается электрополе, под воздействием которого бетонная смесь будет подогреваться до нужной температуры и держаться требуемое время.
3. Струнный электрод. Данный тип обычно применяют при прогревании бетонных колонн.
4. Полосовой электрод. Такие полосы можно крепить к требуемым сторонам конструкции.

Следующий довольно распространенный метод прогревания – это нагревательный провод. Эта технология на сегодняшний день наиболее применяема крупными строительными фирмами, как отечественными, так и зарубежными. Заметим, что довольно многие объекты в Москве при строительстве прогревались с помощью именно этого метода.

Данный метод заключается в креплении нагревательного провода, требуемой длины к арматурному каркасу до укладки массы в опалубку. Этот способ подразумевает использование провода ПНСВ, его стержень стальной оцинкованный, диаметр которого 1,2 мм. Выделяемое тепло от такого провода, при прохождении по нему электричества, распределяется равномерно по бетонной смеси, и позволяет прогревать ее до 40 градусов. Провода питаются электричеством при помощи специальных подстанций, которые имеют несколько ступеней пониженного напряжения. Одна подобная подстанция способна подогревать до 3 кубических метров бетона. Для того чтобы прогревать 1 кубический метр бетона, требуется около 60 метров провода. Данный метод позволяет прогревать бетонные конструкции любой сложности при температуре до -30 градусов.

На сегодняшний день большие строительные компании используют одновременно несколько типов подогрева. Необходимость такого комбинирования зависит от многих факторов, главными среди которых считают:

• размер строительного объекта;
• требуемая прочность бетона;
• погодные условия;
• наличие энергоресурса на стройплощадках.

Способ прогревания опалубки подразумевает ее конструирование с элементами нагрева, которые закладываются в нее изначально. Данный метод схож с методом прогрева пластинами, только прогревание идет не от внутренней стороны опалубки, а от ее внутрянки или наружной стороны.

Используется данный метод в зимнее время не очень часто из-за его сложности. Заливая фундамент, опалубка не может соприкасаться со всей бетонной конструкцией, поэтому идет подогрев только части бетонной массы.

Индукционный метод используют крайне редко. Обычно его применяют в балках, прогонах, ригелях. Принцип данного метода в том, что вокруг металлической арматуры обматывается изолированный провод, который создает индукцию и разогревает сам металлический стержень.

Электропрогревание бетонного сооружения используется в зимний период за счет того, что ИК-лучи способны прогревать всю поверхность непрозрачного объекта и распространять тепло по всей площади. Выбирая данный метод, следует учитывать, что конструкцию нужно окутать полиэтиленовой пленкой для того, чтобы лучи проходили сквозь нее, а тепло не выходило слишком быстро. Преимущество такого метода в том, что он не требует наличия специальных подстанций, а недостатком является неравномерное прогревание бетонного строения. Этот способ наиболее подходящий для прогревания тонкой конструкции.

Бетон будет прочен только в том случае, если он положен правильной методикой и выстоялся согласно нормам.

Подготовка к прогреву

Прогрев бетона осуществляется только после полностью завершенной укладки бетонного раствора.

Подготовка к процедуре может начинаться исключительно после того, как будут уложены закладные детали и арматура, а также проведена электросварка арматуры. Далее следует монтировать готовые греющие элементы

Важно избежать при этом натяжения обогревающих проводов на каркасы арматуры. Лучше всего будет проложить между ними

В случае если арматура не применяется в конструкции, следует использовать готовые инвентарные шаблоны. После выполнения процесса монтажа провода должны быть обязательно окружены бетонным раствором таким образом, чтобы они не касались деревянных деталей конструкции либо опалубки.

Процесс проведения греющих элементов возможен исключительно после проверки мегомметром. Нагрузка фаз низкой стороны подстанции обязательно должна быть равномерной. Выводы обогревательных проводов должны иметь сечение, увеличенное в 2-3 раза. В случае если последнее условие нельзя выполнить, рекомендуется подключать отрезки алюминиевых проводов с изоляцией места присоединения к трубке из пластмассы.

Схема прогрева бетона.

Прогрев бетона должен выполняться не ранее чем будет завершена полностью укладка строительного раствора. Все греющие элементы должны быть размещены с выполнением всех требований техники безопасности. В конструкциях, которые прогреваются, обязательно должны быть изготовлены отверстия, которые необходимы для того, чтобы выполнять замеры температуры. Пусковая сила тока в элементах, которые греются, должна замеряться в процессе включения и 1 раз в час на протяжении первых трех часов нагрева.

В случае если показатели будут нормальными, температура в последствии должна замеряться 1 раз в смену. Бетонный раствор в результате электропрогрева должен набрать не менее 50% прочности, которая была заявлена. Практически во всех случаях соответствие самому последнему требованию будет определяться путем испытания контрольных образцов.

Особенности различных способов

1. Использование нагревательных проводов.

Тот же электропрогрев бетона, но в отличие от электродного метода, увеличение температуры в монолите обеспечивают уложенные в массу изолированные провода. Они сами нагреваются в процессе работы, а раствору передают только тепловую энергию.

Марки нагревающих элементов:

1. Чаще всего в зимнее время используется электропровод марки ПНСВ от 1,2 до 3 мм в диаметре.

При этом нужно учитывать, что ПНСВ не должен во время работы находиться на воздухе, иначе его изоляция просто оплавится. Отсюда и особенности технологии прогрева – применение так называемых холодных концов, подключенных в местах выхода ПНСВ из бетона. Их роль исполняют короткие установочные провода типа АПВ-2,5 или АПВ-4 с алюминиевой жилой.

Схема прогрева проводом ПНСВ 1,2 при его подключении к трансформатору может быть одно- или трехфазной. Главное, чтобы линии отстояли друг от друга минимум на 15 мм, а сила тока не превышала 15 А. Длина обогреваемых секций подбирается вдвое меньше, чем значение напряжения на трансформаторе.

2. Применение кабелей КДБС или ВЕТ позволяет полностью исключить из технологии трансформатор для прогрева бетона.

К такому методу прибегают, когда нет возможности обеспечить станции питание в 380 В или использовать требуемое количество понижающих трансформаторов на объекте. ВЕТ-кабели могут работать от бытовой электросети, на концах они снабжаются соединительными муфтами, что весьма удобно при укладке. Правда, стоит такой провод дороже, чем ПНСВ.

Подключение производится к понижающему трансформатору, выдающему со второй обмотки 75 или 36 В. Схема укладки провода ВЕТ не отличается от аналогичной для ПНСВ

При этом важно подобрать оборудование, предусматривающее плавную регулировку силы тока. Это позволит поддерживать нормальную температуру в монолитной конструкции

Как вариант для частного строительства, подойдет обычный сварочный аппарат. К профессиональному оборудованию относятся трансформаторные станции, которые обеспечивают прогрев до 30 кубов: КТПТО-80/86, серия трансформаторов СПБ либо сухая станция ТСДЗ-63.

3. Греющая опалубка.

Контактный прогрев бетона предпочтительно использовать на объектах быстрого возведения. Термоактивная опалубка широко применяется для строительства монолитных домов, но раствор должен иметь высокую скорость застывания. Эта технология довольно требовательна к температуре смеси и окружающей среды: промерзший грунт на глубину 30-50 см и сам состав должны быть прогреты до +15 °С.

4. Индукционный метод.

Отлично подходит для изготовления бетонных свай и колонн. Повышение температуры внутри опалубки происходит за счет воздействия электромагнитного поля, создаваемого внешними витками провода. Вся конструкция превращается в своеобразную индукционную катушку, разогревающую металлическую арматуру. А та в свою очередь осуществляет прогрев раствора изнутри. Достоинства метода – равномерный прогрев и возможность производить предварительный разогрев опалубки и армирующих стержней еще до заливки.

5. Тепловые излучатели.

Относительно недорогой и наименее энергозатратный способ – прогрев тепловыми пушками, ИК-излучателями и другими внешними электрообогревателями. Его плюсом и одновременно недостатком является локальное воздействие на заливку. Поэтому сфера применения этой технологии ограничивается ремонтными работами, заделкой стыков и изготовлением малых форм. При этом внешний обогрев не будет достаточно эффективен, если обрабатываемую часть конструкции не оградить от внешних условий временным пологом. Достоинства: минимум аппаратуры и кабельной продукции, дешевизна и относительно невысокие энергозатраты.

6. Пропаривание.

Самый дорогой и энергоемкий прогрев бетона в зимнее время применяется только в промышленном строительстве. Смысл технологии заключается в том, что бетон заливается в сложную двухстенную опалубку, через которую подается горячий пар. Он обволакивает бетонную поверхность, образуя «паровую рубашку». Это обеспечивает и равномерный прогрев конструкции, и подачу влаги, необходимой для гидратации.

Несмотря на всю сложность организации прогрева, этот способ является наиболее эффективным. А для сокращения расходов в сам бетонный раствор вводятся пластифицирующие добавки, ускоряющие процесс твердения.

Зачем зимой прогревать бетон

Чтобы понять, откуда и почему в бетоне появляются трещины, необходимо знать принцип его заливания и правила его застывания. При замешивании в ручном режиме бетонного раствора к сухой смеси добавляется вода. Именно излишки воды при минусовой температуре замерзают в растворе, из-за чего образовываются немаленькие кристаллики льда, а также возникает сильное давление в порах цементной смеси, все это приводит к разрушению незастывшего бетонного раствора и сильному снижению его прочности после застывания. Наиболее критичным является замерзание во время схватывания.

Главным условием, которое должно соблюдаться при выдерживании и застывании бетона – это правильный температурный режим. Если все требования будут соблюдены, то прочность бетона будет максимальной. При снижении температуры вода с цементом взаимодействует медленнее, а при повышении градусов – ускоряется. Поэтому во время бетонирования больших монолитных конструкций зимой необходимо соблюдать правильные температурно-влажностные условия, которые позволят набрать максимальную прочность бетона за минимальный период времени.

Расчет времени

Прогрев бетона начинается с выбора оптимальной схемы с учетом требований строительной площадки, региона (Москва требует одних мер, Сочи или Норильск – совершенно иных), возможностей и т.д.

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 , 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

Как происходит строительство зимой?

Из-за физических свойств различных строительных материалов, низких температур, выпадения осадков строительство в зимний период требует соблюдения определенных технологий, правил и мер, необходимых для достижения требуемого качества работ.

Все строительные объекты не обходятся без применения бетонных составов. Их используют практически на всех этапах работы. Это и:

• Бетонирование фундамента.
• Изготовление монолитных опор.
• Монтаж межэтажных перекрытий и т. д.

Каким же образом применяется бетон зимой без потери возложенных на него функций и свойств? Ответ очень прост – необходимо соблюдение условий нагрева бетонного раствора, и поддержание плюсовой температуры, пока он не наберет расчетную прочность.

Минусовая температура и устройство фундамента

Спорить с погодными явлениями бессмысленно, к ним нужно грамотно приспосабливаться. Потому и возникла мысль о разработке методов устройства ж/б фундаментов в наших непростых климатических условиях, возможных для реализации в холодный период.

Отметим, что применение их увеличит бюджет строительства, потому в большинстве ситуаций рекомендовано прибегать к более рациональным вариантам устройства фундаментов. Например, использовать буронабивной способ или провести строительство из пенобетонных блоков заводского производства.

В распоряжении тех, кого не устраивают альтернативные способы, есть несколько проверенных удачной практикой методик. Их назначение заключается в доведении бетона до состояния критической прочности перед замораживанием.

По типу воздействия их условно можно разделить на три группы:

• Обеспечение внешнего ухода за залитой в опалубку бетонной массой до стадии набора критической прочности.
• Повышение температуры внутри бетонной массы до момента достаточного твердения. Выполняется посредством электропрогрева.
• Введение в бетонный раствор модификаторов, понижающих точку замораживания воды или активизирующий процессы.

На выбор метода зимнего бетонирования влияет внушительное количество факторов, таких как имеющиеся на площадке источники электропитания, прогноз синоптиков на период твердения, возможность привести разогретый раствор. Исходя из местной конкретики, выбирается наилучший вариант. Самой экономичной из перечисленных позиций считается третья, т.е. заливка бетона при минусовой температуре без прогрева, предопределяющая внесение модификаторов в состав.

Электропрогрев бетона проводом ПНСВ: технология и схема

Если прогрев бетона электродами – один из самых дешевых вариантов электропрогрева в зимнее время, то, в свою очередь, прогрев проводом ПНСВ – один из самых эффективных.

Это связано с тем, что в качестве нагревателя используется не сам бетон, а нагревательный провод ПНСВ, который выделяет тепло при прохождении через него тока. С помощью такого провода, намного проще добиться плавного повышения температуры бетона, да и вообще такой провод будет вести предсказуемо, что облегчит необходимое постепенное увеличение температуры в зимнее время.

Стоит сказать о самом проводе ПНСВ (П – провод, Н – нагревательный, С – стальная жила, В – ПВХ изоляция). Бывает различного сечения 1.2, 2, 3. В зависимости от использованного сечения выбирается его количество на 1 метр кубический бетонной смеси.

Технология электропрогрева бетона проводом ПНСВ, также, как и схема подключения, очень проста. Провод без натяжки пропускается вдоль арматурного каркаса, на нем же и крепится. Крепить необходимо так, чтобы при подаче бетона в траншею или опалубку не повредить его.

При электропрогреве бетона проводом ПНСВ в зимнее время, его укладывают так, чтобы он не касался земли, опалубки, а также не выходил за пределы самого бетона. Длина используемого провода полностью зависит от его толщины, сопротивления, ожидаемой минусовой температуры, а подаваемое напряжение, с помощью специального трансформатора составляет, как правило, около 50 В.

Так же существуют кабели, которые не предусматривают использование трансформатора. Их использование позволит немного сэкономить. Он очень удобен в использовании, но все же у обычного провода ПНСВ более широкие возможности для применения.

Электропрогрев опалубки в зимнее время

Этот способ электропрогрева подразумевает изготовление опалубки с заранее заложенными нагревательными элементами в ней, которые при нагреве будут отдавать так нужное бетону тепло. Напоминает прогрев бетона пластинчатыми электродами, только обогрев осуществляется не на внутренней стороне опалубки, а внутри нее, либо снаружи.

Электропрогрев опалубки в зимнее время не так часто используется, учитывая сложность конструкции, тем более, что при заливки фундамента, например, опалубка соприкасается не со всей бетонной конструкцией. Таким образом, нагреваться будет лишь часть бетона.

Индукционный и инфракрасный способы подогрева бетона

Индукционный способ подогрева бетона используется крайне редко, да и то, в основном, в балках, ригелях, прогонах, из-за сложности его устройства.

Основывается он на том, что обмотанный изолированный провод вокруг стального стержня арматуры, будет создавать индукцию и нагревать саму арматуру.

Электропрогрев бетона в зимний период с помощью инфракрасных лучей основывается на способности таких лучей нагревать поверхность непрозрачных объектов, с последующей передачей тепла по всему объему. При использовании такого способа необходимо предусмотреть окутывание бетонной конструкции прозрачной пленкой, которая будет пропускать лучи сквозь себя, не давая теплу так быстро уходить.

Достоинством такого способа является то, что не обязательно использование специальных трансформаторов. Недостаток – в том, что инфракрасное излучение не способно осуществить равномерный обогрев больших конструкций. Этот способ годится только для тонких конструкций.

Не забывайте о том, что независимо от способа электропрогрева бетона в зимнее время, необходимо постоянно следить за его температурой, потому что слишком высокая (более 50С) – так же опасна для него, как и слишком низкая. Скорость нагрева бетона, так же как скорость остывания, не должна превышать 10С в час.

Прогрев с помощью специальной опалубки

Специальные опалубки представляют собой термоактивные конструкции, в тело которых монтируются ТЭНы. В целях безопасности нагревающие элементы надежно изолируются от корпуса опалубки. Опалубка собирается из отдельных щитов, каждый из которых имеет индивидуальную маркировку. Щиты отличаются между собой электрическими параметрами (мощностью, силой тока и напряжением). Технические характеристики щита указываются на его паспортной табличке.

Для сохранения тепла, опалубки предварительно укрываются шлако- или стекловатными утеплителями.

Чтобы предотвратить утеплитель от увлажнения и механических повреждений, щит комплектуется фанерной крышкой.
Опалубка на объекте бетонирования собирается в единый блок из отдельных щитов. Небольшие щиты собираются вручную. Для подогрева больших площадей применяются укрупненные панели, которые собираются в блоки грузоподъемными механизмами.
Для подключения собранной опалубки к электрической сети служат специальные узлы управления. Они состоят из понизительных трансформаторов, системы электроснабжения и щита управления. Кроме этого, на объекте предусмотрены помещения для дежурного электрика или оператора.

Если температура наружного воздуха меньше +5° С, то перед укладкой бетона следует предварительно прогреть арматуру и ранее залитый бетон. Для этого поверхность бетонирования сначала накрывается урывочным материалом для бетона в зимнее время (брезентом, пленкой или тепляками) и на короткое время включается опалубка.

Преимущества специальной опалубки:

• простота конструкции и возможность быстрой ликвидации неполадок и замены повредившихся ТЭНов;
• универсальность, что позволяет сколько угодно, без ограничений использовать опалубку на различных объектах;
• простота в эксплуатации;
• позволяет работать с бетоном при температурах до -25° С;
  за счет беспрерывного бетонирования сокращается срок строительства;
• возможность поддержания времени заданного технологического процесса, обеспечивающего оптимальную температуру застывания бетона. Это достигается с помощью глубокого регулирования температуры.

К недостаткам относится высокая стоимость конструкции и сложности при прогреве участков со сложной конфигурацией.