Прогрев бетона в зимнее время. Технологии процессов

Применение нагревательных проводов

Сегодня это самый прогрессивный метод, подходящий для конструкций любой сложности. В качестве нагревателей используют специальные провода ПНСВ. Это отечественный сертифицированный продукт, поэтому его использование безопасно и обходится сравнительно недорого.

Провод представляет собой сплошную стальную жилу в ПВХ изоляции. В отличие от токоведущих проводов, эта модель рассчитана на нагрев. Технология заключается в предварительной укладке провода в опалубочной конструкции с расчетным шагом петель укладки и подключения его к понижающему трансформатору. После этого производится заполнение опалубки бетонной смесью, уплотнение и включение питания кабеля.

В среднем подогрев продолжают в течение 3-х суток, но точные сроки устанавливаются расчетным методом в зависимости от толщины конструкции, марки бетона, добавок и др.

Технология имеет интересную особенность. В сравнении с дорогостоящими рецессивными нагревательными кабелями, в которых применяется высокоомная греющая жила, в ПНСВ применяется стальная с низким сопротивлением. Если подключить такой провод в сеть напрямую, то произойдет короткое замыкание, поэтому для его подключения применяют мощные понижающие трансформаторы с регулировкой выходного напряжения 45-100 В. Во-первых, это безопасней, а во-вторых, провод, который навсегда остается в бетоне, стоит дешево, а трансформатор используется постоянно на всех последующих объектах.

К тому же данная методика позволяет точно регулировать нагрев, автоматически понижая или повышая рабочее напряжение. Заложенный в бетонный раствор нагревательный провод может эксплуатироваться еще 15 лет, при этом использоваться как отопление на момент продолжения строительства в стадии внутренних работ.

Особенности методик

Прогрев бетона с помощью сварочного аппарата обладает своими особенностями:

время нагрева бетонной конструкции серьезно зависит от температуры окружающей среды;
залитую цементно-песчаную смесь следует накрывать тонким слоем опилок, дабы избежать чрезмерного испарения воды из толщи цементно-песчаной смеси;
следует избегать чрезмерного перегрева конструкции.

Технология прогрева бетона электродами включает два вида:

Сквозной.
Подобный вид нагрева применяется для бетонных конструкций, имеющий сложную форму или большую толщину. Как правило, при таком методе прогрева все электроды устанавливаются на расстоянии не менее 30 миллиметров от опалубки.
Периферийный.
Электроды устанавливаются на поверхности конструкции. Метод позволяет извлечь нагревающие элементы после застывания залитой бетоном площадки.

При осуществлении прогрева электродами следует учитывать следующие факторы:

испарение влаги, вследствие которого необходимо все время регулировать подаваемый на электроды ток;
нагреваемая поверхность должна быть полностью накрыта теплоизоляционным материалом, чтобы повысить КПД электродов и уменьшить тепловые потери;
при стержневом прогреве все электроды следует располагать на одинаковых расстояниях, во избежание перегревов отдельных участков;
неэффективность электродного прогрева для малых конструкций;
необходимость замера текущей температуры цементно-песчаной смеси через определенные промежутки времени;
схема подключения токопроводящих элементов для прогрева бетона электродами должна быть разработана для каждого случая индивидуально.

Прогрев бетона с помощью сварочного аппарата во многом похож с методом электродов.

Прогрев бетона сварочным аппаратом.

При использовании сварочного устройства специалисты рекомендуют:

изолировать поверхность прогреваемой конструкции для избегания серьезных тепловых потерь;
стараться ограничить потерю воды при применении сварочного устройства для прогрева железобетонного сооружения;
подключать к сварочному аппарату только подходящие для текущих работ электроды;
устанавливать контрольную лампу накаливания, для проверки напряжения;
постоянно следить за температурой конструкции и не допускать перегревов;
не замыкать сварочную цепь на внутрибетонную арматуру, поскольку такой метод невероятно энергозатратен.

Прогрев бетонных конструкций при помощи специальных кабелей обладает серьезными преимуществами, перед нагревом с использованием трансформаторного сварочного устройства:

питание от бытовой электрической сети 220 вольт;
существенное сокращение времени застывания бетона;
высокая экономность;
сравнительно простая конструкция;
возможность автоматической поддержки температуры в монолитной конструкции.

Способы зимнего бетонирования

Ниже будут рассмотрены все существующие методы зимнего бетонирования, их области применения, а также даны рекомендации по выбору метода выдерживания бетона в зависимости от вида возводимых монолитных железобетонных конструкций в зимний период времени при низких температурах.

Методы зимнего бетонирования	Особенности технологии	Примерный расход энергии, (кВт/ч)/м3	Область применения
«Термос»	В момент укладки температура бетонной смеси не менее 10оС; опалубка – утепленная; скорость остывания бетона — не более 50С/ч.	—	Массивные конструкции, в которых модуль поверхности (отношение площади поверхности возводимой конструкции к ее объему) Мп<3
Сквозной электродный прогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 10оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	80 – 110	Бетонные малоармированные конструкции: МП от 3 до 10, толщина – до 50 см
Периферийный электрообогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 150С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	90 – 120	Конструкции, в которых МП < 15; — при толщине до 20 см — односторонний прогрев и утепленная опалубка; — при толщине более 20 см – двусторонний прогрев.
Предварительный форсированный электроразогрев, в том числе в опалубке с повторным вибрированием	Разогрев бетонной смеси за 10 – 15 мин до 70 –80оС. в бункерах /опалубке (после уплотнения). При МП<5 достаточно «термосно» выдержать в утепленной опалубке. При МП >5 может понадобиться дополнительный обогрев	40 – 80	Конструкции, в которых МП < 8.
Кондуктивный обогрев или «греющая опалубка»	Подъем температуры: со скоростью не более 10оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	100 – 130	МП > 8.
Электропрогрев греющими проводами	Подъем температуры: со скоростью не более 100С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; на контакте с бетоном температура нагревателя не более 80оС; продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	80 – 110	МП > 10.
Обогрев инфракрасными излучателями	Температура нагреваемой бетонной поверхности — не выше 80оС; защита от испарения воды из бетона – обязательна	120 – 200	Эффективно для стен и перекрытий
Индукционный прогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 150С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; температура бетона на контакте с арматурой — не более 80оС; продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	100 – 150	Густоармированные железобетонные конструкции линейного типа
Конвективный прогрев (тепляки, электрокалориферы)	Камерный традиционный (общий) тепляк при температуре до 20оС. Локальный камерный тепляк.	120 – 200	Конструкции с показателем МП > 10 в замкнутых пространствах и температуре наружного воздуха выше минус 30оС
Безообогревный с применением химических добавок	Ограничения по виду добавок: зависит от вида арматуры и требований к качеству поверхности	—	Ограничение по температуре наружного воздуха: до минус 15оС
Паропрогрев (глухим или острым паром)	Подъем температуры: со скоростью не более 15оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	90 – 140	Для любых конструкций, требующих обогрева

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:

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.
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.
Струнный электрод. Данный тип обычно применяют при прогревании бетонных колонн.
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.

Технология обогрева бетонной смеси электродами

Прогрев бетона электродами происходит погружением в бетонную смесь электродов. Шаг между электродами составляет от 60 до 100 см. Расстояние определяется исходя из погодных условий и особенностей конструкции.

Во избежание отрицательного воздействия, необходимо придерживаться требований регламентирующих документов. На основании расчетов расстояние должны быть следующим:

Минимальное между рабочей арматурой – от 0,2 до 0,4 м.
Между стрежнями и электродами – от 50 до 150 мм.
До шва конструкции – от 100 мм.
До опалубки от крайнего ряда – от 30 мм.

При выборе режима и расчете мощности следует учесть ряд параметров:

Габаритные размеры конструкции.
Размеры.
Марку материала.
При каких условиях будет эксплуатация.

Схемы подключения для обогрева бетона:

Прогрев в два этапа с изотермической выдержкой.
Нагревание с выдержкой теплоизоляционной и последующим остыванием в две стадии. Так можно выполнить подогревающую опалубку.
Подогрев, выдержка и остывание бетона.

За показателями температуры нужно следить. При +5С рекомендуется начинать работу и поднимать с частотой от 8 до 15 каждый час. Нормативно допускаемые показатели от -55 до +75 С. Замеры температуры необходимо производить регулярно.

Прогрев бетона электродами рассчитывается следующим образом:

На один кубометр понадобиться 60 погонных метров провода для нагрева, с учетом площади, мощности и разновидности конструкции. От напряжения трансформаторной подстанции зависит длина секции.
Узнать о расходе цемента в составе: качественных составляющих, пропорциях, погрешностях в пределах нормы.
При силе тока в 14-16 Ампер провод ПНСВ нормально функционирует. Нагревательный элемент выйдет из строя на открытой площадке. Поэтому концы необходимо расположить за переделами строительной конструкции. Последние выполняются из провода АПВ, длиной от 0,5 до 1 м. Третья ступень подстанции в 75 В будет оптимальным напряжением.

При температуре воздуха менее 5С применяется инвертор. Подключение аппарата производится по разработанной схеме.

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.

Электропрогрев бетона с помощью кабеля ПНСВ

Используя провод для прогрева бетона ПНСВ несложно обеспечить оптимальную для застывания раствора температуру. Этот метод достаточно простой и предусматривает прокладку специального провода ПНСВ, который греется при подаче низкого напряжения от понижающего трансформатора.

Такой способ работает по достаточно простому принципу. Прежде чем выполнить заливку, закладывается провод для прогрева бетона

Технология электрического обогрева специальным проводом имеет ряд преимуществ:

обеспечивает высокую эффективность. Правильно подобранный и профессионально уложенный нагревательный провод способен обогреть бетонный массив увеличенного объема;
гарантирует экономичность. Незначительное потребление электрической энергии позволяет избежать существенных финансовых расходов и заметно сокращает сметную стоимость работ;
сохраняет структуру монолита. При подаче питающего напряжения не образуются трещины в зонах прокладки кабеля, а также пузырьки воздуха в разогреваемом проводом бетонном массиве;
является универсальной. Электрический обогрев может использоваться для монолитных конструкций, изготовленных из обычного бетона, а также усиленных стальной арматурой.

Несмотря на серьезные преимущества, метод имеет определенные недостатки:

требует проведения подготовительных мероприятий, при выполнении которых укладывается кабель прогревочный для бетона

Важно соблюдать аккуратность при укладке петель провода и придерживаться рабочей схемы;
нуждается в использовании специального трансформатора. Мощность понижающего оборудования должна обеспечивать возможность повышения температуры бетонного массива до необходимого уровня.

Используется специальный кабель, состоящий из токопроводящего сердечника и изоляционного покрытия. Провод подбирается на основании расчетов, учитывающих ряд факторов:

питающее напряжение трансформатора;
диаметр токопроводящей жилы;
длину провода.

Нужно принять во внимание, что закладка прогревочных петель осуществляется обычно при малоприятной погоде

При прокладке кабеля важно соблюдать следующие требования:

обеспечить чистоту поверхности и исключить возможность повреждения кабеля;
избегать перегибов жил и равномерно укладывать провод по всей площади.

Важно обеспечить требуемую интенсивность нагрева:

на протяжении первых двух часов нагрева, скорость не должна повышаться более чем на 10 градусов в час;
рабочая температура должна быть стабильной в течение всего периода прогрева;
скорость остывания разогретого массива не должна превышать 5 градусов Цельсия в час.

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.

Сейчас читают: Производство автоклавного пенобетона

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.

Способы прогрева конструкций из бетона

Обогревают бетон при работе на холоде различными методами. Строители часто применяют следующие технологии.

Трансформатором

Для прогрева бетона зимой многие строители применяют трансформатор. Тепло при использовании этой технологии вырабатывает электрический ток. С трансформатором применяют электроды либо провода. Первые вставляют в предварительно замоноличенную конструкцию или размещают на ее поверхности, а вторые крепят к арматуре либо погружают в опалубку, затем заливают раствор. Электроды и кабели подключают к электрической сети с напряжением 220 В или 380 В через трансформатор понижающего типа. Обычно используют трехфазное оборудование. Все фазы нагружать нужно одновременно.

Напрямую подключать греющие элементы к сети нельзя. Это приведет к локальному перегреву и может быть опасно для жизни.

Электропрогрев бетона проводом – универсальный способ. Он может применяться для стен, фундамента, колонн или перекрытий. Использовать для электропрогрева бетона по этой технологии допускается следующие типы кабелей:

ПНСВ (нагревательный с жилой из стали и виниловой изоляцией);
ВЕТ (предназначенный для работы напрямую от электрической сети);
ПТПЖ (токопроводящий с параллельными оцинкованными жилами).

Жилы проводов могут быть диаметром 1,2-3 мм.

Если обогрев бетона трансформатором производят при помощи электродов, подойдут следующие их типы:

полосовые;
струнные;
стержневые;
пластинчатые.

Инфракрасным излучением

Еще один эффективный метод прогрева бетона в зимнее время предполагает применение инфракрасного излучения, преобразующегося в тепловую энергию.

Рядом с залитой цементным раствором опалубкой ставят промышленные инфракрасные обогреватели и направляют их в сторону опалубки. Функцию источника излучения выполняют ТЭНы мощностью до нескольких сотен киловатт.

Инфракрасный аппарат имеет следующие компоненты:

излучатель;
отражатель;
подвес либо держатель.

Необходимый показатель мощности оборудования необходимо подбирать таким образом, что температура на поверхности была не выше 93 °C. Методика не подходит, если толщина бетона составляет более 70 см.

Электрический инфракрасный способ нагрева строительной смеси имеет высокий КПД и небольшие энергетические затраты.

Прогрев бетона своими силами

Некоторые несложные методики могут применяться в частном строительстве, а оборудование для прогрева легко изготовить своими руками.

Методом магнитной индукции

Греть способом магнитной индукции можно только армированные конструкции. Металлические элементы в этом случае оказываются незаменимыми, поскольку выполняют функцию сердечника. Вокруг залитой бетоном конструкции петлями помещают кабель в изоляции. Он будет играть функцию индуктора. Какой провод использовать, и сколько его потребуется, определяют посредством расчетов. Затем по кабелю пускают переменный ток. Образующееся в результате описанных манипуляций магнитное поле нагревает арматуру железобетонной конструкции, от которой тепло расходится по всему бетонному составу. И зима больше не является препятствием для продолжения строительных работ.

Нагревание производится снаружи. Преимущества индукционного нагрева методом индукции заключаются в низкой цене и равномерности прогрева. Недостаток состоит в том, что применять его можно только на небольшом перечне конструкций – на балках, колоннах, и пр.

Греющей опалубкой

В ряде случаев для бетонирования в холодное время применяют греющую опалубку. Ее можно использовать и летом для сокращения скорости застывания раствора. Стандартные составляющие такой опалубки дополняют нагревательными элементами. Схема подобной модификации достаточно проста. Сделать греющей можно как деревянную, так и металлическую опалубку.

В качестве нагревательных элементов допускается применять не только провода и кабели, но и трубчатые, ленточные электронагреватели, токопроводящие пленки. Метраж нагревательных элементов рассчитывается индивидуально. Использование греющей опалубки обеспечивает равномерный прогрев, а монтаж конструкции занимает минимум времени.

Тепляком

Один из наиболее старых проверенных методов обогрева бетонного раствора предполагает использование тепляков (либо шатров). Технология заключается в создании вокруг заливаемой составом конструкции теплоизолированного пространства. Последнее затем прогревается до необходимой температуры при помощи тепловых пушек либо обогревателей. Тепляк допускается изготавливать из брезента, древесины или полимерных материалов с подходящими характеристиками. Укрыву подлежит только отдельная часть всей конструкции – которая заливается. Затем шатер перемещают.