Изучаем способы прогрева бетона при укладке смеси в зимнее время

Прогрев бетона в зимнее время необходим, чтобы имеющаяся вода в растворе не превратилась в кристаллы льда. Иначе давление внутри пор цемента повысится, что приведет к разрушению материала, который уже затвердел. Он перестанет соответствовать требованиям высокой прочности.

Необходимость прогрева материала обусловлена и другими причинами, связанными с проходящими процессами в растворе:

• при замерзании вода увеличивается в объеме на 10-15%, что приводит к разрушению краев пор, и материал становится рыхлым;
• обледенение арматуры, вызванное воздействием низких температур, нарушает связь «металл — цемент», что ухудшает технические характеристики конструкции.

Чтобы предотвратить замерзание раствора, необходимо создать такую температуру, при которой бетон будет естественно затвердевать. Нежелательна и повышенная температура материала при прогреве, так как она приводит к ускоренному взаимодействию между бетоном и водой, а конкретнее к ее испарению.

Технологическая карта и способы прогрева бетона

На прогрев бетона в зимнее время технологическая карта составляется обязательно. Чтобы все работы были выполнены качественно, эффективно и безопасно, важно четкое соблюдение технологии, нормативов. Найти примеры документа можно в сети, но для каждого конкретного объекта составляется индивидуальный план на прогрев.

Технологическая карта составляется с использованием СНиП, ЕНиР и ГЭСН, включает важные справочные данные касательно того, какая температура должна быть, какой метод прогрева выбран, указываются необходимые устройства и инструменты, весь процесс и т.д.

Главные разделы любой технологической карты:

• Сфера применения способа прогрева
• Технология, организация и этапы выполнения работ
• Расчет трудозатрат
• Основные требования к качеству работ
• График осуществления всех задач
• Необходимые материальные ресурсы
• Охрана труда и обеспечение безопасности
• Все важные технико-экономические показатели
• Схемы укладки, подключения проводов, электродов, длина нагревательных элементов, контроль временного/температурного режимов и т.д.

Прогревать сварочным аппаратом

Данный способ предполагает выполнение прогрева с использованием кусков арматуры, лампы накаливания, термометра для измерения температуры. Куски арматуры устанавливаются параллельно цепи, с прямыми и примыкающими проводами, а между ними монтируют лампу накаливания, которая измеряет напряжение.

Для измерения температуры используют градусник. Обычно по времени данный процесс занимает много – около 2 месяцев. На весь период прогревания бетона конструкция должна быть надежно защищена от воздействия воды и холода. Как правило, обогрев сварочным аппаратом применяют в случае необходимости прогрева небольших объемов бетона и при условии хорошей погоды.

Инфракрасный метод

Данный метод базируется на использовании тепловой энергии, которая преобразуется из излучения прибора, что функционирует в инфракрасном диапазоне. Этот тип прогрева осуществляется за счет электромагнитных колебаний, где скорость распространения волны равна 2.98 х 108 м/с, а длина волны равна 0.76-1000 мкм. В роли генератора часто выступают трубки, сделанные из металла и кварца.

За счет лучей энергия доходит до более глубоких слоев бетона, процесс реализуется постепенно и плавно. Высокие показатели мощности запрещены и не эффективны, так как верхний слой бетона прогреется, а нижний останется холодным, что станет причиной распространения деформаций, разрушений и т.д. Метод чаще всего применяется для прогрева тонких слоев конструкции и подготовки раствора с целью ускорения времени адгезии.

Индукционный метод

Технология индукционного прогрева используется для ускорения набора железобетоном нужного показателя прочности при минусовых температурах. Применение технологии подходит лишь для армированных конструкций – всех тех, что содержат внутри металлические элементы (они выступят в роли сердечника).

Технология базируется на таком принципе электродинамики, как магнитная индукция. Вокруг залитого элемента (часто для колонн, к примеру) петлями размещают изолированный кабель, который выступает в роли индуктора. Количество мотков и сечение провода определяют методом расчета. Переменный ток пускают по кабелю, в конструкции появляется электромагнитное поле, прогревающее внутренние элементы армирования, от которых тепло идет на бетон.

Сердечником может выступить и металлическая опалубка – тогда прогревают снаружи. Такой способ довольно редко используют, так как в подобных условиях большую эффективность демонстрирует греющая опалубка.

Все открытые части бетона должны быть укрыты теплоизолирующими материалами, чтобы снизить теплопотери. Когда смесь достигает расчетной температуры, используют метод термоса либо изометрическое выдерживание посредством периодического отключения питания. Электропрогрев бетона по данной технологии предполагает расход на уровне 120-150 кВт-ч/м3 бетона.

Основные преимущества индукционного прогрева:

• Сравнительно невысокая цена
• Равномерность прогрева
• Независимость от электропроводящих характеристик бетона
• Возможность предварительно обогревать опалубку, арматуру без дополнительного оборудования

Из недостатков метода стоит упомянуть такие, как необходимость выполнения больших объемов индивидуальных расчетов, а также ограниченное использование в плане конструкций (обычно это трубы, балки, колонны и т.д.). Для индукционного прогрева бетона понадобятся: трансформатор КТПТО-80, кабель (КРПТ 1х25, 3х50, 3х25 + 1х16).

Применение трансформаторов

Трансформаторы применяются для прогрева бетона довольно часто. В большинстве случаев это ТМОБ, КТПТО-80, ТСДЗ-80 и другие.

Главные преимущества данного метода:

• Повышение производительности труда за счет отсутствия простоя
• Возможность проводить работы в любое время года
• Соблюдение сроков строительства
• Рациональное применение оборудования и транспорта
• Повышение прочности бетона и соответствие готовой конструкции всем требованиям и нормам
• Отсутствие дополнительных затрат на присадки, пластификаторы и т.д.

Прогрев бетона с использованием трансформатора может осуществляться двумя методами: проводом ПНСВ или электродами. Установка преобразовывает электроэнергию в тепло, за счет дополнительных средств передает его в бетонную массу. Смесь нагревается до +80 градусов, но интенсивность подачи тепла можно регулировать.

Нагрев требует определенного времени, обязательно контролируется и регулируется – за основу может быть взята таблица с расчетами или нормативные документы. При выборе одного из двух способов обязательно учитывают требование в равномерном распределении по бетону тепловой энергии.

Если планируется использовать электроды, то прогревочный трансформатор подключают к ним. Это могут быть поверхностные (нашивные, полосовые, пластичные) или внутренние (стержневые, струнные) электроды. Допускается применение исключительно переменного тока. Больше всего подходят для этой цели трансформаторы типа КТПТО.

Использование кабеля

Для прогрева бетона применяют провода ПНСВ разного производства толщиной 1.2-3 миллиметра. Жилы проводов делают из стали, вокруг есть специальная изоляция. Провод раскладывают по периметру объекта, кабель крепят к арматуре. Каркас позволяет исключить возможность соприкосновения проводника с землей или опалубкой. Для таких работ применяют сухие или масляные трансформаторы.

Прогрев кабелем не требует слишком больших затрат электроэнергии, дорогостоящего дополнительного оснащения.

Как проходит процесс:

• Кабель устанавливается на бетонное основание до заливки.
• Все надежно фиксируется крепежными деталями.
• Кабель проверяется на предмет наличия повреждений (их быть не должно).
• Подключение кабеля к низковольтному электрическому шкафу.

Противоморозные добавки

Разные добавки позволяют работать с бетоном при температуре до -25 градусов, делая его способным противостоять агрессивным воздействиям. В состав добавок вводятся компоненты, призванные сделать бетон способным сохранить свои физико-механические свойства в условиях пониженной температуры. Разнообразие добавок, представленных на рынке сегодня, огромно.

Основные типы противоморозных добавок в бетон:

1. Антифризы – не дают воде в растворе кристаллизироваться, делают бетон пластичным, способствуют лучшей гидратации цемента при твердении. Особенно важно использовать антифриз в качестве пластификатора при работе с большими объемами бетона, которые заливаются в сложную опалубку.
2. Тепловыделители – сульфатные добавки, которые прогревают бетон, не позволяя кристаллизироваться воде. Эти добавки применяют осторожно, так как они в структуре бетона создают прочные связи, способные повлиять на качество конструкции в итоге.
3. Ускорители гидратации цемента – влияют на процесс внутри застывающего монолита, что сокращает время твердения и ускоряет набор прочности.

Строительство и монтаж в условиях пониженной температуры (как и в любых других) регламентируются установленными правилами и нормами. Прогрев бетонных конструкций осуществляется в соответствии с такими документами: СНиП 3.06.04-91 («Мосты и трубы») и СНиП 3.03.01-87 («Несущие и ограждающие конструкции»).

Какова продолжительность прогрева бетона

Бетон прогревается до тех пор, пока не достигнет критической прочности (30—50% от проектной). Обычно это происходит на 4—6-й день.

Прочность бетона определяют по фактическому температурному режиму при помощи графиков.

Для более точного определения сроков используют лабораторные исследования, для которых изготавливают отливки-образцы и позволяют им набирать прочность в таких же условиях, как и основная конструкция.

Применение противоморозных добавок при зимних бетонных работах гарантирует получение качественных бетонных конструкций даже в условиях отрицательных температур. Совмещение применения противоморозных добавок с методом термоса или прогревом бетона не только гарантирует набор прочности, но и сокращает продолжительность термообработки, а значит, позволяет сэкономить электроэнергию и повысить оборачиваемость дорогостоящего оборудования и опалубки. Грамотное применение прогревающих мероприятий и противоморозных добавок в соответствии с технологической картой позволяет получать зимний бетон высокого качества.

Экономия электроэнергии

Для эффективного энергосбережения необходимо выполнить несколько условий. Важно не допустить охлаждение бетонной смеси на стадии транспортировки или укладки более чем на значение, установленное технологическим расчётом. Экономии поспособствует портландцемент (особенно быстротвердеющий). У этой смеси высокая относительная прочность, то есть на прогрев уходит меньше времени. В массу другого вида можно включить химическую добавку, которая уменьшит продолжительность термической обработки благодаря повышению электропроводности или прочности бетона.

Конструкцию следует греть до максимально допустимой температуры, ведь прочность растёт преимущественно в стадии остывания. Некачественная теплоизоляция или её намокание, кабели неподходящей плотности или нарушения контактов — все это приводит к напрасным тратам электроэнергии.

Инфракрасный подогрев

Инфракрасные лучи нагревают поверхность непрозрачных объектов, распространяя тепло на весь объем. При применении инфракрасного подогрева бетонную конструкцию необходимо окутать прозрачной пленкой – она задержит тепло, пропустив лучи через себя. Подходит для прогрева железобетона.

Плюсы: простота и доступность.

Минусы: подходит только для небольших, тонких конструкций; инфракрасное тепло распространяется неравномерно.

Инфракрасный нагреватель должен быть устойчивым к сильному ветру и способным долгое время работать без дозаправки.

Монтаж ПНСВ

Приведем краткое руководство стандартной методики:

1. Выбираем диаметр провода согласно техкарте, как правило это 1,20-4,0 мм. Если планируется обогрев армированных конструкций, то рекомендуется остановиться на ПВХ изоляции, поскольку она более прочная. Для неармированных конструкций допускается применять провод с полипропиленовым покрытием.
2. Нарезка производится сегментами равной длины, после чего их сворачивают спиралью (Ø 30,0-45,0 мм).
3. Укладка спиральных ниток производится в арматурный каркас или их располагают в фанерном или деревянном каркасе (опалубке).
4. Характеристики ПНСВ не предполагают его работу в качестве обогревателя за пределами бетонной смеси. При таких условиях он сразу выходит из строя. Для исправления ситуации используется любой монтажный провод большего сечения, который подключают к выводам сегмента. Пример как подключить ПНСВ с помощью холодных концов
5. После того, как опалубку зальют бетонной смесью, дожидаются, пока она начнет схватываться, после чего производится включение трансформаторной подстанции. С ее помощью осуществляют установку необходимой температуры путем увеличения или уменьшения напряжения.

Обратим внимание, принцип и схема укладки ПНСП, ПНБС, ПТПЖ практически не отличается от ПНСВ.

Использование сварочного аппарата в качестве ПТ.

Такой способ подогрева вполне возможен, приведем пример как это можно реализовать такой метод. Допустим, нам необходимо залить плиту объемом 3,7 кубических метра, при температуре на улице – 10°С. Для этой цели потребуется сварочная установка на 200,0-250ампер, клещи для измерения тока, провод ПНСВ, холодные концы и тканевая изоляционная лента.

Нарезаем восемь сегментов по 18,0 метров, каждый такой может выдержать ток до 25,0 А. Мы оставим небольшой запас и возьмем для подключения к сварочному аппарату на 250,0 А восемь таких сегментов.

К каждому выходу отрезка подсоединяем на скрутке монтажный провод (подключаем холодные концы). Производим укладку ПНСВ, ее схема будет приведена ниже. Соединение холодных концов (плюс и минус отдельно) желательно делать при помощи клеммника, размещенном на текстолите или любом другом изоляционном материале.

Подключение ПНСВ к сварочному аппарату

Завершив заливку, подключаем прямой и обратный выход аппарата (полярность не имеет значения), предварительно выставив ток на минимум. Проводим измерение тока нагрузки на отрезках, он должен быть порядка 20,0 А. В процессе нагрева сила тока может немного «проседать», когда это происходит, увеличиваем ее на сварке.

Характеристики провода

Кабель для прогрева бетона ПНСВ состоит из стальной жилы с сечением от 0,6 до 4 мм², и диаметром от 1,2 мм до 3 мм. Некоторые виды покрываются оцинковкой, чтобы снизить воздействие агрессивных компонентов в строительных растворах. Дополнительно он покрыт термоустойчивой изоляцией их поливинилхлорида (ПВХ) или полиэстера, она не боится перегибов, истирания, агрессивных сред, прочна и обладает высоким удельным сопротивлением.
Кабель ПНСВ обладает следующими техническими характеристиками:

• Удельное сопротивление составляет 0,15 Ом/м;
• Стабильная работа в температурном диапазоне от -60°C до +50°C;
• На 1 кубометр бетона расходуется до 60 м провода;
• Возможность применения до температур до -25°C;
• Монтаж при температурах до -15°C.

Кабель подключается к холодным концам через провод АПВ из алюминия. Питание может осуществляться через трехфазную сеть 380 В, подключаясь к трансформатору. При правильном расчете ПНСВ может подключаться и к бытовой сети 220 вольт, длина при этом не должна быть менее 120 м. По системе, находящейся в бетонном массиве должен протекать рабочий ток 14-16 А.

Технологическая карта и способы прогрева бетона

Прогревать сварочным аппаратом

Этот метод прогрева предполагает применение следующих материалов:

• кусков арматуры;
• лампы накаливания и градусника для измерения температуры.

Процесс установки кусков арматуры выполняется параллельно цепи, с примыкающими и прямыми проводами, между которыми монтируется лампа наливания. Именно благодаря ей будет возможным производить измерения напряжения.

Чтобы померить температуры, стоит задействовать градусник. По времени этот процесс занимает много времени, примерно 2 месяца. При этом на весь процесс прогревания необходимо оградить конструкцию от влияния холода и воды. Применять обогрев сварочным аппаратом целесообразно при малом объеме бетона и отличных условиях погоды.

Инфракрасный метод

Смысл этого метода состоит в том, что ведется установка оснащения, работа которого выполняется в инфракрасном диапазоне. В результате этого удается преобразовать излучение в тепло. Именно тепловая энергия внедряется в материал.

Инфракрасный подогрев бетонной смеси представляет собой электромагнитные колебания, у которых скорость распространения волны будет составлять 2,98*108 м/с и длина волны 0,76-1, 000 мкм. Очень часто в роли генератора задействуют трубки, выполненные из кварца и металла.

Главной особенностью представленной технологии является возможность питания энергией от обычного переменного тока. При инфракрасном обогреве бетона параметр мощности может меняться. Она зависит от необходимого температурного режима нагревания.

Благодаря лучам энергия может проникать в более глубокие слои. Для достижения необходимой эффективности процесс обогрева должен выполняться плавно и постепенно. Здесь запрещено работать при высоких показателях мощности, иначе верхний слой будет иметь высокую температуру, что в конечном результате приведет к потере прочности. Применять такой метод необходимо в случаи, когда нужно разогреть тонкие слои конструкции, а также подготовить раствор для ускорения времени сцепки.

Клей для газобетона состав и особенности применения указаны в статье.

Как выглядит фундамент из фбс для дома из газобетона, можно узнать из данной статьи.

Какие существуют плюсы и минусы дома из газобетона, указано в данной статье.

Индукционный метод

Для осуществления этого метода необходимо задействовать энергию переменного тока, которая будет преобразовываться в тепловую в опалубке или арматуре, выполненной из стали.

После преобразованная тепловая энергия будет распространяться на материал. Применять индукционный метод обогрева целесообразно при обогреве железобетонных каркасных конструкций. Это могут быть ригели, балки, колонны.

Если использовать индукционный прогрев бетона по внешним поверхностям опалубки, то здесь необходимо выполнить монтаж последовательных витков, которые изолированы от индукторов и проводом, а число и шаг определяется расчетным путем. С учетом полученных результатов удается изготовить шаблоны с пазами.

Когда индуктор был установлен, то можно выполнять обогрев арматурного каркаса или стыка. Делается это для того, что удалить наледь до того, как будет происходить бетонирование. Теперь открытые поверхности опалубки и конструкции можно укрыть при помощи теплоизоляционного материала. Только после обустройства скважин можно приступать к непосредственной работе.

Когда смесь примет необходимый температурный режим, то процедуру обогрева прекращают. Следите, чтобы опытные показатели отличались от расчетных не менее чем на 5 градусов. Скорость остывания может сохранить свои пределы 5-15 С/ч.

Применение трансформаторов

Для повышения температурного режима в бетоне можно воспользоваться таким недорогим и простым методом, как нагревательный провод ПНСВ.

Конструкция этого кабеля предусматривает два элемента:

• однопроволочная жила круглой формы, выполненная из стали;
• изоляция, для которой можно задействовать ПВХ пластик или полиэтилен.

Если вам необходимо обогреть смесь 40-80 м3, то для этого будет достаточно установить всего лишь одну трансформаторную подстанцию. Применяют такой метод в том случае, когда на улице температура воздуха достигла отметки -30 градусов. Использовать трансформаторы целесообразно для обогрева монолитных конструкций. Для 1 м веса будет достаточно провода в 60 м.

В данной статье описаны характеристики газобетона и пенобетона.

Газобетон d600 характеристики и особенности применения указаны в данной статье.

Какие производители автоклавного газобетона существуют, указано в данной статье.

Выполняется такая манипуляция по следующей инструкции:

1. Внутрь бетона укладывают нагревательный провод. Его подсоединяют к станции или выводам трансформатора.
2. При помощи электрического тока массив начинает набирать температуру, в результате чего ему удается затвердеть.
3. так как материал обладает отличными свойствами проводимости тепловой энергии, тепло с высокой скоростью начинает двигаться по всему массиву.

Таблица 1 – Характеристика проводов марки ПНСВ

Провод для обогрева, который уложен внутрь бетона, должен обогревать конструкцию до 80 градусов. Электропрогрев происходить при помощи трансформаторных подстанций КПТ ТО-80. Для такой установки характерно наличие нескольких ступеней низкого напряжения. Благодаря этому становится возможным выполнять регулировку мощности нагревательных кабелей, а также подгонят ее согласно измененной температуре воздуха.

Использование кабеля

Использование такого варианта прогрева не требует больших затрат электроэнергии и дополнительного оснащения.

Весь процесс протекает по следующей схеме:

1. Ведется установка кабеля на бетонное основание перед заливкой раствора.
2. Все зафиксировать, используя крепежные детали.
3. Будьте внимательны во время установки кабеля и го эксплуатации, чтобы на его поверхности не возникли повреждения.
4. Выполнить подключение кабеля в низковольтный электрический шкаф.

Противоморозные добавки

При добавлении противоморозных добавок бетон способен противостоять самым агрессивным атмосферным осадкам. Входящие в состав такой смеси компоненты могут быть самые различные, но роль главного отведена антифризу. Это жидкость, которая не позволяет воде замерзать.

Если необходимо взвести конструкции из железобетона, то в составе смеси должен находиться нитрит натрия и формат натрия. Главной особенностью противоморозных смесей остается сохранение антикоррозийных и физико-химических свойств при низком температурном режиме.

При возведении товарного бетона, производстве бордюров необходимо задействовать смесь, в составе которой имеется хлорид кальция. Этот компонент позволяет добиться быстрой скорости затвердения, устойчивости к низкому температурному режиму.

Идеальной противоморозной добавкой остается такое химическое вещество, как поташ. Оно очень быстро растворяется в воде, при этом отсутствует коррозия. Если вы будет применять поташ при прогреве бетона зимой, то удастся сэкономить на строительных материалах.

Если вы используете противоморозные добавки, то очень важно придерживаться всех норм безопасности. Например, не стоит задействовать бетон с такими компонентами, когда конструкция расположена под напряжением, возводятся монолитные дымовые трубы.

Все мероприятия по монтажу и строительству нужно выполнять в соответствии с установленными нормами. Процесс бетонирования в зимнее время не считается исключением. Прогрев бетонной конструкции при низких температурах воздуха происходят согласно следующих документов:

• СНиП 3.03.01-87 – Несущие и ограждающие конструкции
• СНиП 3.06.04-91 – Мосты и трубы

На видео – прогрев бетона в зимнее время, технологическая карта:

Несмотря на то, что представленная документация лишь косвенно затрагивает тему, связанную с прогревом бетона, в ней содержатся определенные разделы, в которых имеется технология заливки бетонного раствора в морозное время года.

Расчет прогрева бетона

Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для одной секции, а также требуемое количество таких секций для определенной бетонной конструкции, учитываются технические характеристики самого провода и рабочее напряжение понижающего трансформатора. Например, при напряжении на трансформаторе 220В длина одной секции провода ПНСВ сечением 1,2 мм будет равна 110 метров. При уменьшении напряжения происходит пропорциональное сокращение длины отрезка кабеля в секции.

Если взять средний расход провода 50-60 м/м³ для одной обогревательной секции, то излучаемое тепло может прогреть бетонную массу до 80°С.

Схема размещения электродов в бетоне

Чтобы начать расчет эмпирической зависимости среднего значения температуры бетона при остывании от площади поверхности, необходимо учитывать следующие факторы и расчеты:

1. Среднегодовой прогноз погоды на зимний период в регионе за несколько лет. Также берется в расчет прогнозируемое значение среднего температурного показателя воздуха за текущий зимний период.
2. Рассчитывается модуль рабочей прогреваемой поверхности, и, исходя из этих расчетов, определяется соответствующая термосная выдержка раствора.
3. По установленной формуле рассчитывается средняя температура конструкции за время ее охлаждения.
4. Требуется информация о температуре доставляемой готовой бетонной смеси и ее экзотермических характеристиках. Эти данные можно узнать у завода-изготовителя.
5. Согласно установленным формулам определяются тепловые потери при транспортировке смеси и ее разгрузке.
6. Также необходимо определить температуру раствора с начала его укладки с учетом отдачи тепла на прогрев опалубки и арматуры.
7. Опираясь на нормативные требования прочности бетона, рассчитывают время охлаждения раствора.

Такой способ расчетов работает при прогнозировании времени застывания бетона, учета тепловых потерь при заливке смеси, и излучения тепла с рабочей поверхности, но такие расчеты являются приблизительными.

Рекомендации

• При использовании кабеля для обогрева профессиональные мастера стараются укладывать его сразу из бобины витками, чтобы исключить изломов или обрывов.
• Когда применяют теплую опалубку, то рекомендуется ее обернуть в термостойкую пленку, чтобы продлить срок эксплуатации этой конструкции.
• Метод термоса лучше всего совмещать с другими системами обогрева, чтобы достичь максимального эффекта даже в самые сильные морозы.
• Довольно часто на строительном участке появляются большие перепады напряжения. Поэтому специалисты советуют использовать стабилизатор напряжения, чтобы защитить систему и иметь возможность производить корректировку.

Если для данных работ не использовать специальные станции, то стоит включать в схему различные защитные устройства и заземление