Прогрів бетону: описуємо з усіх боків

Низька температура негативно діє на будь-який будівельний розчин, але роботи не припиняються цілий рік. Тому від правильного прогріву бетону в зимовий час залежить його міцність і швидкість будівництва. Відомо, що цей матеріал набирає оптимальні кондиції при температурі 20ºС, чого можна домогтися тільки із застосуванням спеціальних технологій.

Як відбувається будівництво взимку?

Обов'язковим компонентом будь-якого бетонного розчину є вода, але при низьких температурах вона просто замерзає і гідратація цементу припиняється. Кристали льоду розширюються, і моноліт починає кришитися. Навіть при термоізоляції, замість передбачених технологією 28 днів, бетон набирає твердість набагато довше, що негативно позначається на собівартості робіт. Оптимальний вихід - електропрогрів бетону, що дозволяє прискорити роботи і забезпечити потрібну міцність.

Це найбільш економічний метод прогріву бетонної суміші в зимовий час, що не вимагає великих витрат. Важливо, щоб весь обсяг прогрівався одночасно, чого складно досягти, застосовуючи інші технології обігріву монолітних конструкцій в зимових умовах.

Термомати для прогрівання бетону

Термомат для підігріву бетону не є якимось новим винаходом: він активно застосовується вже більше десяти років на всіх будівництвах країни. Особливо популярний метод у північних регіонах, де необхідність прогрівати конструкції стоїть гостріше. Спосіб добре себе зарекомендував, проте за роки існування був удосконалений.

Термоелектромати - це пристрої, здатні працювати автономно. Час прогріву задано автоматично, і людині не потрібно стежити за включенням і вимкненням обладнання. Пристрої витрачають значно менше електроенергії, ніж це відбувається при нагріванні конструкції за допомогою проводів. Спосіб дозволяє прогріти матеріал якісно. Підігрів відбувається рівномірно, не відбувається локальний перегрів: це означає, що бетон застигне без мікротріщин і матиме високу міцність.

Переваги даного способу:

• Просто використовувати;
• Обладнання не потребує складного догляду;
• Не потрібно контролювати температуру нагріву, контроль здійснюється автоматично;
• Високоякісний прогрів;
• За 12 годин суміш досягає 70% марочної міцності.

Недоліки:

• Термомати дорого коштують, і не кожен забудовник може їх придбати;
• Більшість представленого на ринку товару - підробка, яка не підходить для прогріву бетону, так як складається з корейської гріючої плівки, розрахованої на використання в якості теплої підлоги. Потужність таких пристроїв занадто мала, щоб прогріти бетонну суміш.

Відрізнити підробку цілком можливо: необхідно звернути увагу на те, як нанесена плівка. У пристроїв для теплої підлоги вона нанесена смугами, в пристроях для прогрівання бетону шар плівки нанесений рівномірно.

Прогрів бетону електродами - схема підключення

Прогрів бетону електродами - найпоширеніший метод електропрогріву в зимовий час. Це пов'язано, в першу чергу, з простотою і дешевизною, тому що, в окремих випадках, немає необхідності витрачатися на нагрівальні дроти, дорогі трансформатори тощо.

Принцип дії такого способу електропрогріву ґрунтується на фізичних властивостях електричного струму, який при проходженні через матеріал виділяє певну кількість теплоти.

В даному випадку, проведеним матеріалом є сам бетон, іншими словами, коли струм проходить через вододержащий бетон, він в цей час його нагріває.

Увага! Якщо бетонна конструкція містить в собі арматурний каркас, не рекомендується подавати на електроди напругу понад 127 В. У разі відсутності металевого каркаса, можна використовувати як 220 В, так і 380 В. Більшу напругу застосовувати не рекомендують.

Існує кілька видів електродів для прогріву бетону в зимовий час:

Електроди стрижневі. Для їх створення використовується металева арматура d 8 - 12 мм. Такі стрижні вставляються в бетон на невеликій відстані і підключаються до різних фаз, як на схемі. У випадках складних конструкцій, такі електроди для прогріву бетону будуть незамінними. Склопластикова арматура для таких цілей не підійде, тому що вона є діелектриком.

Електроди у вигляді пластин. Іноді їх називають пластинчастими електродами. Схема підключення такого підігріву дуже проста - пластини розташовуються на обох протилежних внутрішніх сторонах опалубки і підключаються до різних фаз, а прохідний струм буде нагрівати бетон. Замість широких пластин іноді використовують вузькі смуги, принцип дії цих смуг - такий же.

Електроди струнні. Використовується для заливки колон, балок, стовпчиків та подібних конструкцій. Принцип дії все той же, струни підключаються до різних фазів, тим самим нагріваючи бетон в зимовий час.

Розрахунок часу

Основні фактори, які враховуються в розрахунках часу і температури:

• Середньорічний прогноз погоди взимку в регіоні, взятий за попередні пару років, а також прогнозована позначка середньої температури повітря протягом даного зимового періоду.
• Розрахунок модуля робочої поверхні, що прогрівається, визначення термосної витримки розчину.
• Розрахунок середньої температури конструкції протягом терміну її охолодження.
• Облік інформації про температуру готової бетонної суміші, її ізотермічні властивості (надає завод-виробник розчину).
• Визначення теплових втрат у процесі транспортування суміші, розвантаження.
• Визначення температури суміші з початку укладання (враховується віддача тепла на прогрів арматури, опалубки).
• Розрахунок часу охолодження розчину (відповідно до нормативних вимог міцності).

Всі ці дані використовуються при прогнозуванні часу ствердування бетону, для обліку теплових втрат у процесі заливки, випромінювання тепла з поверхні. Але все це досить приблизно, тому в процесі прогріву потрібно ретельно контролювати температуру кожні півгодини-година при нагріванні і раз на 12 годин при остиганні. Якщо режим порушено, потрібно підвищувати або вимикати струм, регулюючи параметри.

У технологічній карті повинен бути відзначений графік нагріву із зазначенням оптимальних значень і всіх важливих розрахунків, виконаних відповідно до СНіПів і правил.

Прогрів бетону - надзвичайно важливий захід при виконанні ремонтно-будівельних робіт у зимовий час. Без реалізації зазначених методів бетон просто не набере нормативну міцність, поставивши під сумнів міцність, надійність і довговічність всієї конструкції.

Прогрів бетону в зимовий час проводом ПНСВ

Це досить простий спосіб прогрівання. Він застосовується в 70% випадків, оскільки є дуже доступним. Для того щоб зробити його можливим, необхідно подбати про монтаж проводів заздалегідь, тому прокладають спочатку провід ПНСВ, а потім заливають бетонну суміш. Нагрівання кабелю відбувається за допомогою трансформатора, який створює знижену напругу.

Переваги:

• Низька вартість процедури. Трансформатор витрачає значно менше енергії, ніж інше обладнання, тому дуже актуальний, якщо бюджет обмежений. Купувати його теж необов'язково: цілком можлива оренда необхідного обладнання на час.
• Для прогрівання бетонної суміші підходить понижуючий трансформатор 80 kW. За допомогою такого обладнання без проблем прогрівається 90 м3 бетони.
• Можлива прокладка дроту в будь-яку погоду.

Спосіб не позбавлений недоліків:

• Необхідно заздалегідь подбати про процедуру прогрівання, прокласти провід, закласти підігрівальні петлі (провід вкладається за особливою технологією: недостатньо просто забетонувати його, необхідно, щоб конструкція охопила весь бетон, для чого її укладають петлями, які закріплюють спеціальним чином, схожим на закладку теплих підлог).
• Спосіб вимагає фізичних зусиль від робітників.

Як виробляється прогрів бетону зварювальним апаратом

Технічні характеристики зварювального трансформатора дозволяють використовувати його для розігріву бетонної суміші. Пристрій регулює струм, який подається на електроди.

Обладнання застосовується при виготовленні взимку наступних конструктивних елементів будівель:

• опорних колон;
• капітальних стін;
• різних огорож.

Напруження, що живить, подається на такі струмопровідні елементи:

• арматурні стрижні;
• дріт перерізом 0,6-0,8 см;
• сталеві пластини.

Мабуть, найпоширенішим методом прогріву є пропускання через бетон електричного струму за допомогою електродів

Технологія виконання робіт:

1. Увідкніть електроди в рідку суміш.
2. Подайте напругу і відрегулюйте силу струму.

При розігріві вертикальних конструкцій малої площі можна використовувати один струмопровідний стрижень. При цьому напруга від трансформатора подається на арматурний каркас і сталевий пруток, вставлений у розчин.

Для забезпечення ефективності прогріву дотримуйтесь таких рекомендацій:

• завантажте електроди з інтервалом 0,8-1 м;
• плавно регулюйте струм, забезпечуючи необхідну температуру.

Переваги технології:

• легкість здійснення;
• можливість застосування на різних об'єктах;
• швидкий монтаж і підключення.

До недоліків відноситься:

• збільшене споживання електричної енергії;
• витрати, пов'язані з неможливістю вторинного застосування електродів.

При виконанні робіт важливо дотримуватися вимог техніки безпеки.

За допомогою таких електродів можна прогрівати конструкції будь-яких форм, навіть найскладніших

Скільки гріти бетон?

Для економії, час прогріву бетону потрібно скоротити до мінімуму. Але в кожному випадку час вважається окремо, що пов'язано з певними факторами. Це температура зовнішнього повітря, можливість і якість теплоізоляції, потужність обігрівачів.

Обігрів бетону проводом залежить від того, як він прокладений всередині конструкції і споживаної потужності. У загальному випадку розрахунок часу залежить від температури конструкції. У більшості методик моноліт розігрівається до 60ºС, але робиться це повільно, не більше 10 градусів за одну годину нагріву. Це забезпечує його рівномірність, підвищуючи якість матеріалу. Після набору сумішшю 50% міцності, її поступово охолоджують з ще нижчою швидкістю в 5ºС за годину, з використанням термоізоляції. Таким чином, прогрів може проходити як протягом декількох годин, так і доби.

Різновиди та особливості кабелів КДБС і ВЕТ

Основний недолік описаних вище термопроводів - необхідність додаткового обладнання, що дозволяє регулювати потужність тепловиділення шляхом зміни напруги. Значно спростити завдання можна застосовуючи двожильні секційні саморегулюючі термокабелі, а саме фінський ВЕТ або вітчизняний КДБС. Вони не вимагають для підігріву додаткового обладнання і підключаються безпосередньо до мережі 220 вольт. Пристрій прогрівального кабелю представлено нижче.

Основні елементи конструкції кабелю обігрівкового

Позначення:

• А - Виходи нагрівальних жив.
• В - Установчий кабель, що служить для підключення КДБС до мережі 220в, для цієї мети можна використовувати будь-який сполучний дріт, наприклад АПВ.
• З - Муфта, для підключення нагрівальної секції.
• D - Кінцева ізоляторна муфта.
• Е - Нагрівальна секція фіксованої довжини.

Конструктивно кабель ВЕТ практично не відрізняється від розглянутого вище вітчизняного аналога, що стосується основних технічних характеристик, то вони наведені в порівняльній таблиці нижче.

Таблиця порівняльних характеристик кабелів ВЕТ і КДБС

Що стосується маркування, то вітчизняні вироби даного типу кодуються в наступному вигляді: ХХКДБС YY, де ХХ - характеристика лінійної потужності, а YY - довжина секції. Як приклад можна навести маркування 40КДБС 10, яке вказує потужність 40 Вт на метр, а сама секція десятиметрової довжини.

Інфрачервоний прогрів бетону

Напрямні інфрачервоні установки можуть значно полегшити прогрів бетону в зимовий час. Установку не потрібно нікуди монтувати: прогрів може відбуватися безпосередньо через опалубку конструкції. Інфрачервона установка дозволяє якісно прогрівати відкриті поверхні бетону. Вона підходить для роботи з будь-якою конструкцією незалежно від її форми. Регулювання тепла досить просте: вона здійснюється шляхом віддалення або наближення гріючого елемента до конструкції.

Переваги:

• Метод ефективно витрачає електроенергію і якісно прогріває бетон.

Недоліки:

• Висока ціна обладнання. Якщо обсяг виробництва великий, то інфрачервоних установок потрібно багато, що невигідно забудовнику.
• Метод витравлює з бетону вологу, що може послабити його міцність. Щоб уникнути цієї проблеми, рекомендується накривати конструкцію плівкою.

Підключаємо дріт для прогріву бетону ПНСВ

Застосовуючи кабель прогрівальний для бетону можна домогтися позитивної температури суміші в зимові місяці. Методика виконання робіт нескладна. Слід укласти в конструкцію, що підлягає бетонуванню, кабель з маркуванням ПНСВ і подати на нього напругу живлення від джерела електричної енергії.

Зазначеному способу обігріву часто віддають перевагу завдяки серйозним перевагам:

• підвищеної ефективності. Правильно укладений обігріваючий кабель, який обраний розрахунковим шляхом, може підтримувати температуру, необхідну для застивання значного обсягу бетону;

Як правило, електроживлення ПНСВ кабелів здійснюють через підстанції, що володіють кількома сходами зниженої напруги

• економічності. Витрата електричної енергії прийнятна. Це дозволяє вкластися в кошторис будівельних заходів і не допустити перевитрати грошових коштів;
• збереженню бетонної структури. При підключенні дроту до джерела електричної енергії виключено розтріскування бетонного масиву та утворення в ньому повітряних пір;
• універсальності. Технологія електричного розігріву може застосовуватися для цільних будівельних конструкцій, які виготовляються зі звичайного або армованого бетону.

Поряд з незаперечними перевагами, технологія має і слабкі місця:

• потребує виконання підготовчих робіт, у процесі яких проводиться укладання дроту. Гнучкий кабель для прогріву бетону вимагає дотримання акуратності при розміщенні в армованій конструкції і вкладається згідно з кресленням;
• вимагає застосування понижуючого трансформатора. Технічні характеристики обладнання для зменшення живлячої напруги повинні дозволяти провести плавне регулювання нагріву бетонної суміші в необхідному діапазоні.

Застосовується провід спеціальної конструкції, який складається з таких елементів:

• струмопровідної оселі;
• захисної ізоляції.

Підбір кабелю здійснюється після виконання розрахунків з урахуванням таких параметрів:

• напруги на виході трансформатора;
• перерізу струмопровідної частини;
• сумарної довжини укладеного кабелю.

Температура конструкції не повинна опускатися нижче технологічно обумовленого мінімуму

При виконанні робіт дотримуйтесь таких рекомендацій:

• робіть укладання дроту на очищеній поверхні, уникаючи його пошкоджень;
• рівномірно формуйте петлі кабелю, не допускаючи перегинів.

Купуючи ПНСВ дріт, перевірте відповідність продукції сертифікату. Репутація виробника кабелю відіграє важливу роль. Технологія застосування дроту для розігріву бетонної суміші має багато спільного з методом формування обігрівної статі.

Використання нагріваючої опалубки

За допомогою спеціальної збірної опалубки, в щитах якої змонтовані електричні нагрівачі, можна в зимовий час забезпечити підтримку позитивної температури бетонного розчину.

Переваги цього методу:

• можливість швидкої заміни електричних нагрівачів, доступ до яких здійснюється із зовнішнього боку конструкції;
• універсальність опалубки, яка багаторазово може використовуватися на різних об'єктах;
• підвищена ефективність, що дозволяє виконувати будівельні заходи при зниженні температури до мінус 25 градусів Цельсія;
• збільшений коефіцієнт корисної дії, завдяки якому знижуються енерговитрати, і підвищується рентабельність;
• прискорений монтаж опалубки, конструкція якої дозволяє за обмежений час з'єднати щити і підключити електроенергію.

Для обігріву бетону таким методом в опалубку монтуються нагрівальні елементи, заміна яких проводиться в міру необхідності

Незважаючи на комплекс гідності, є ряд недоліків:

• підвищена вартість конструкції;
• проблематичність застосування на складних конфігураціях.

Метод гріючої опалубки позитивно зарекомендував себе на великих будівельних об'єктах.

Інші способи

Електропрогрів бетону також може здійснюватися наступними способами:

• обігрів у гріючій опалубці;
• інфрачервоний обігрів;
• індукційний нагрів.
• обігрів рідинними установками для прогріву поверхонь, що забезпечує мінімальні терміни схоплення, набору міцності та рівномірний прогрів. Недоліком може бути тільки початкова дорожнеча самої установки, що досить швидко компенсується за рахунок значного зниження термінів робіт і малих експлуатаційних витрат.

Інфрачервоний метод розігріву

Спрямований вплив інфрачервоного випромінювання дозволяє в необхідній ділянці виконати прогрів до необхідної температури. Інтенсивність теплового випромінювання регулюється за рахунок зміни інтервалу між бетонною поверхнею та інфрачервоними елементами.

Технологія нагрівання термоматами досить проста:

• у розчин вводяться добавки, що прискорюють твердження;
• на поверхню кладуться спеціальні матюки;
• здійснюється подача напруги.

Цей спосіб використовується для обігріву бетонних поверхонь, розташованих у горизонтальній площині.

Переваги технології:

• знижений рівень енерговитрат;
• простота здійснення;
• регулювання інтенсивності випромінювання;
• можливість нагріву через опалубку.

Обігрів таким способом здійснюється за рахунок впливу інфрачервоного випромінювання

Недоліки:

• інтенсивне випаровування води з бетону, який слід захистити від передчасного висихання;
• підвищені витрати на придбання матів для прогріву збільшеної площі.

Завдяки підвищеній ефективності інфрачервона технологія широко використовується в будівельній сфері.

Індукційний прогрів бетону в зимовий час

Цей спосіб підігріву застосовується досить рідко і становить менше десяти відсотків. Прогрів матеріалу здійснюється за рахунок магнітної індукції, що перетворюється на теплову. Цей процес можливий за рахунок використання витків ізольованого проводу і вмонтованих у конструкцію металевих деталей.

Основна складність процесу полягає в тому, що необхідно точно розрахувати витки дроту, враховуючи кількість металу в конструкції. Найчастіше зробити це практично неможливо, саме тому спосіб магнітної індукції непопулярний.

Плюси і мінуси ПНСВ

Прогрівати таким способом бетон досить вигідно. Це пояснюється як низькою вартістю дроту і відносно невеликою витратою електрики. Окремо необхідно відзначити стійкість дроту до лужного та кислотного впливу, що дозволяє використовувати даний спосіб при додаванні в суміш різних присадок.

Основні недоліки:

• складність розрахунків при розрахунку довжини проводу;
• необхідність використання ПТ.

Знижувальні станції коштують досить дорого, а враховуючи тривалість процесу брати їх в оренду не вигідно (такі послуги обходяться в 10% від собівартості виробу). Використання зварювальних апаратів робить можливим обігрів невеликих конструкцій, але оскільки вона не розрахована на такий режим роботи, вихід її з ладу і подальший дорогий ремонт досить ймовірні.

Підбиваємо підсумки

Вибір оптимального методу - складне завдання.