Схемы и способы подключения сварочного аппарата для прогрева бетона

Схемы и способы подключения сварочного аппарата для прогрева бетона

Строительные работы в холодное время года всегда доставляют неудобство. Конечно, иногда можно подождать до тепла и провести заливку фундамента весной или летом, когда температура окружающей среды более 5 градусов тепла. Но так бывает не всегда, и зачастую работу нужно провести как можно быстрее. В этом случае очень удобно знать схему подключения сварочного аппарата для прогрева бетона.

Прогрев бетона

Примечание. Согласно СНиП 13.03.01-87по несущим конструкциям, если среднесуточная температура на улице опускается ниже 5⁰ C , следует производить электрический прогрев бетона. Это применяется для того, чтобы в свежем растворе вокруг арматуры не образовывалась ледяная плёнка.

В домашних условиях можно производить прогрев бетона сварочным трансформатором.

Использование греющей петли

Принципиальная схема — как прогреть бетон сварочным аппаратом

Примечание. Помимо петель обогрев свежих бетонных конструкций может осуществляться электродным способом, в обогревающей опалубке, жидкостными установками, методом индукции и инфракрасным излучением.

Если застывание раствора происходит со сбоями в температурном режиме (смесь перемерзает), то прочность резко понижается и поверхность получается осыпающейся — это сразу видно, когда производиться резка железобетона алмазными кругами или алмазное бурение отверстий в бетоне.

Обогрев ЖБ конструкций греющими петлями по принципу подачи предельного тока на кабель нужен в основном для площадок (плитных фундаментов) перекрытий и реже для стен, когда не отапливается само помещение. Такие схемы, как правило, запитываются через понижающие трансформаторы, на которых есть регулировка напряжения — это позволяет поддерживать необходимую тепловую мощность в зависимости от изменения температуры воздуха на улице. Данный метод является более экономным, нежели электродный (см.также статью «Штроборез для газобетона: конструкционные особенности и применение»).

Что нам понадобится

ПНСВ (Провод Нагревательный Стального типа Виниловая оболочка)

• Итак, как мы уже говорили, нам нужен трансформатор, значит, в домашних условиях для этих целей мы будем использовать мощности сварочного аппарата — в нашем случае до 250А, хотя можно и больше, но мы специально рассмотрим минимум, чтобы научится по максимуму извлекать пользу. Кроме того, как требует того инструкция, нам понадобится провод ПНСВ — в данной ситуации нарежем куски по 18м.
• Также нам нужен алюминиевый одинарный провод сечением 2,5-4 мм 2 (подойдёт АПВ), хлопчатобумажная изоляционная лента и пассатижи, токовые клещи. Ну и, конечно, такие работы можно производить лишь на тех участках, где есть источник питания на 220В — это может быть ЛЭП, но также (такое бывает в начале строительства) можно использовать карбюраторный или дизельный (более экономный) генератор.

Сопротивление ПНСВ в зависимости от толщины кабеля

Приступаем к работе

Примерно так будет выглядеть укладка

Сварочный аппарат на 250А у нас имеется, теперь нам понадобится ПНСВ, количество которого рассчитаем, опираясь на формулу R=U/I, и если нам известно, что U=220В, I=250А, тогда R=U/I=220/250=0,88ом.

Что же из этого следует — если мы имеем на выходе максимально 250А, то для того чтобы не перегружать аппарат сделаем своими руками 8 петель по 25А каждая — этого будет вполне достаточно. Для этого возьмём кусок ПНСВ длиной 18м и диаметром 3,0 мм (0,05 см/метр) — для плиты 4×5м этого будет достаточно.

Зачищаете концы ПНСВ по 40-50 мм и к каждому из них подсоединяете алюминиевый провод (можно, конечно, использовать и медь, но цена алюминия гораздо ниже) — позаботьтесь о том, чтобы скрутка получилась плотной — от этого будет зависеть корректность работы нашей конструкции. Длина алюминиевого провода будет зависеть от того, на каком расстоянии вы сможете установить сварочный аппарат — целесообразнее будет поднести его как можно ближе. Если эти концы получились короткими — не расстраивайтесь — их можно нарастить в любой момент на необходимую длину, только скрутку изолируйте тщательно (см.также статью «Пигменты для бетона: основные характеристики, сфера применения и методы самостоятельного приготовления»).

Укладка петель на металлическом арматурном каркасе. Фото

Теперь нам нужно уложить ПНСВ, распределив его равномерно по всей площади так, чтобы скрутки с алюминием оказались внутри заливаемой плиты, но ни в коем случае не касались металлического каркаса! Лучше всего, если у вас получится продеть ПНСВ между двумя обрешётками — внутри каркаса — так кабель окажется внутри как раз посредине плиты, как масло в бутерброде между двумя кусками хлеба одинаковой толщины.

При заливке раствора вы легко можете сместить провод, поэтому его следует подвязать к арматуре кусками изолированного алюминия, но будьте осторожны, чтобы не повредить изоляцию на ПНСВ — так подогрев бетона сварочным аппаратом будет эффективным и безопасным.

Можно также разрезать ПНСВ на куски по одной петле и от каждой вывести алюминиевые концы так будет гораздо легче продеть провод между прутьями арматуры в каркасе, только здесь нужно быть внимательным, чтобы не перепутать концы. Лучше всего их пометить маркером по изоляции (поставьте значки + и -).

Для подключения сварочного аппарата можете использовать кабели — землю и тот, который идёт на держатель, либо прикрутить алюминиевый провод непосредственно к клеммам. Постарайтесь как можно быстрее подключить цепь после заливки и включите регулятор напряжения на минимум, включите рубильник и проверьте напряжение.

Вначале возможен скачок до 240-250А, но по мере прогрева и застывания массы оно будет падать, и вы сможете его постепенно повышать по мере необходимости.

Особенности методики и виды прогрева

Важно! В ходе процедуры важно обеспечить равномерность нагревания и невысокую скорость — 8-15 °С в час, а остывания — 5-10 °С

На сегодня самый эффективный способ не привязывать строительные работы к определенному времени года, трудиться в дождливых условиях, а также суровом климате — это проводить прогрев бетона электродами, технология может состоять из нескольких стадий:

• нагрев и выдержка;
• нагнетание температуры с последующим охлаждением при термоизоляции;
• нагрев, выдержка и остывание.

Прогрев бетона с помощью электродов могут дополнять использованием термоизолирующей конструкции, которая снижает скорость охлаждения или позволяет выдерживать однородную температуру во время операции. Это наиболее эффективный метод нагрева. Кроме этого, сам трансформатор может оснащаться модулями:

• подогрева почвы;
• сушки электродов;
• стабилизации напряжения;
• генератором.

Разновидности применяемых электродов

Прогрев стен бетона электродами обеспечивается с помощью специальной установки или сварочного аппарата, состоящего из трансформатора и нагревательных элементов. Разные типы конструкций определяют форму электродов, применение которых наиболее целесообразно.

Электроды для прогрева бетона

Существует 4 типа нагревательных элементов: 2 варианта предназначены для внутреннего напряжения и 2 для поверхностного. Первые изготавливаются из арматуры в бунтах или прутьях. Маркируется проволока ВР1, а электроды для прогрева бетона ВР 4/ 5/ 3 обозначают диаметр проволоки. Вторые из пластин разных размеров. За основу берется листовая или кровельная сталь до 4 мм толщиной.

Электроды для внутреннего напряжения:

1. Стержневые. Для изготовления используется арматура диаметром 6-12 мм, длиной до 2 метров. Располагаются по «телу» бетона. Подходят для больших площадей, при этом используется индивидуальная технологическая карта прогрева бетона электродами. Площадь должна соответствовать мощности трансформатора. Шаг прутьев варьируется от 60 до 100 см, но расстояние между рядами должно быть не менее 200-400 мм; до каркаса — 50-150 мм; до шва конструкции — более 100 мм.
2. Струнные. Используются для вертикальных конструкций (колонны, арки). Представляют собой арматуру диаметром до 15 мм и длиной 2-3 метра. Один устанавливается по центру (может применяться каркасная арматура), в качестве второго используется опалубка из токопроводящего материала.
3. Пластинчатые. Представляют собой пластины, которые устанавливаются между опалубкой и бетоном с разных сторон и создают электрическое поле.
4. Полосовые или нашивные. Похожи на пластинчатые, но имеют более компактную ширину (20-50 мм) и толщину до 4 мм, располагаются по сторонам стяжки. Шаг электродов при прогреве бетона составляет 100-400 мм. Их применяют для небольших площадей, плит перекрытия и бетона, соприкасающегося с грунтом.

Чтобы обеспечить эффективный прогрев бетона электродами, схема подключения должна учитывать толщину бетонной смеси. В случаях с пластинчатыми изделиями это имеет основное значение: подсоединяются они периферийно (при толщине смеси более 300 мм) или односторонне (при толщине до 300 мм).

Обвязка электродов для прогрева бетонного фундамента

Советы по реализации

Важно! Применять можно только переменный ток. Постоянный приведет к активизации электролиза. Также нерационально использовать этот метод для конструкций большой толщины

Электроды устанавливаются в бетон в порядке, при котором после подключения к трансформатору создается электрическое поле. Регулируя параметры трансформатора, достигается необходимая t нагрева и выдержки. Интенсивность нагрева должна быть невысокой, максимальная t выдержки зависит от марки бетона и составляет не более +55-75 °С. Во время прогрева участок должен быть покрыт изолирующим верхом (рубероид, специальные маты). Зимний прогрев бетона электродами должен учитывать при охлаждении перепад t между уличной и рабочей — не более 20 °С.

Поскольку при изменении структуры меняется сопротивление, то необходимо следить за силой тока: установить в цепь приборы, контролирующие параметры тока, температуры, проверять степень застывания бетонной смеси. Изменение сопротивления происходит не линейно, а параболически, также на этот показатель влияют марка бетона и производитель (компоненты состава меняют свойства в зависимости от места добычи).

Задаваясь вопросом, как прогреть бетон электродами, важно обеспечить безопасность технологии, поскольку здесь присутствуют такие энергоносители, как вода и электрический ток. При невозможности изоляции электрических проводников обычным способом, они защищаются эбонитовыми трубками. Также категорически запрещается соприкосновение изделий с армирующим каркасом из-за короткого замыкания.

Ток для прогрева бетона электродами используется как 1-фазный, так и 3-фазный. Но в первом случае конструкция должна быть небольшой, без армирующей сетки, а также не контактировать с другими элементами построек. В остальных ситуациях используется напряжение 380 В.

Заключение

К особенностям этого метода относят одноразовость использования электродов: после затвердевания они остаются частью конструкции. При этом стоимость расходников низкая, а сами они широко доступны, поэтому технология вполне оправдывает себя.

Разновидности электролитов для прогрева бетона в зимнее время

Электропрогрев бетона выполняется с применением разных типов электродов.

Среди них:

1. Струнные модели . Создаются из прочной арматуры, длина которой составляет 2-3 м, а диаметр — 10-15 мм. Подходит для колонн и других объектов с вертикальным строением.
2. Стержневые . Выполнены в виде отрезков арматуры, толщиной 6-12 мм. Размещаются в растворе рядами. Расчет расстояния между электродами определяется опытным путем. Первый и последний элементы присоединяются к одной фазе, а остальные — ко 2 и 3.
3. На основе пластин . Фиксируются на разных краях опалубки без погружения в бетонную смесь и работают от разных фаз. Во время работы элементы формируют электрическое поле, под воздействием которого происходит прогревание бетона.
4. Полосовые . Являют собой металлические полоски, шириной 20-50 мм. Размещаются на поверхности раствора и запитываются от разных фаз. Подходят для обустройства плит перекрытия или других горизонтальных конструкций.

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:

1. 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.
2. 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.

[box type=”fact”]Прогрев бетона с помощью сварочного аппарата во многом похож с методом электродов.[/box] 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.

Вывод

Такие способы чаще всего используют в домашних условиях. В промышленных же постройках применяют только специализированные устройства, обеспечивающие прогрев бетона трансформатором. Видео в сети интернет по данной теме, позволит ближе познакомиться с технологией обогрева бетонных конструкций. Ведь увиденный принцип работы намного понятнее по сравнению с прочитанным. К тому же перед тем, как приступить к одному из вышеперечисленных процессов обогрева конструкций при зимнем строительстве, следует внимательно изучить все схемы и принципы работы трансформаторов. В интернете можно найти еще много информации по запросу «прогрев бетона трансформатором», отзывы людей, уже проделывавших такую работу, а так же многочисленные советы специалистов с огромным опытом в данной сфере.

Обогрев проводом

В ж/б конструкцию укладываются проводники, которые при прохождении по ним электрического тока нагреваются, выделяя при этом тепловую энергию. На практике применяют различные варианты такого прогрева , отличающиеся рабочим напряжением, маркой используемого бетона и способом подключения нагревательного элемента. Выбор способа зависит от местных условий.

По марке нагревающего элемента

Наиболее популярный провод для прогрева бетона – ПНСВ сечением не менее 1,2 мм (со стальной центральной жилой). При этом выбирается рабочий ток в пределах 14 – 16 А. Это обеспечивает наиболее эффективный прогрев. Но особенность данной марки проводника в том, что при такой силе тока на открытом воздухе он перегревается и сгорает. Поэтому в местах «выхода» ПНСВ из бетона к его концам прикручиваются провода АПВ-2,5 или -4 («холодные концы») длиной от 0,5 до 1 м. Для этого можно использовать и отрезки «родного» проводника, только соединенные в параллель.

Цена ПНСВ-1,2 составляет 1100 руб/1000 м. При необходимости повышения механической прочности схемы приобретается ПНСВ-1,4 – 1500 руб/1000 м.

По способу включения

Схема прогрева монолитного бетона проводом ПНСВ может быть в 1 или в 3 «нитки». В первом случае длина провода рассчитывается на необходимую силу тока (14-16 А) в зависимости от его сечения и подающегося напряжения. Во втором – отрезки скручиваются концами в одной точке (по принципу «звезды»), которая подсоединяется к источнику тока. Их длина определяется делением соответствующего значения для одинарной нити на 1,73.

Как правило, используется трансформатор с вторичной обмоткой на 75В, реже – на 36В. Применение постоянного тока не рекомендуется, так как он оказывает ионизирующее воздействие на молекулы воды, что снижает качество конечного продукта. Должна быть предусмотрена и возможность плавной регулировки рабочего напряжения. Поэтому очень удобно осуществлять прогрев бетона сварочным аппаратом.

Один из самых дешевых трансформаторов (производство Италия) стоит 3 199 рублей (ток – до 150 А). Часто ищут в магазинах ТМО для прогрева товарного бетона. Нужно знать, что он сам по себе в продажу не поступает. Правильное название – ТМТО-80, и этот трансформатор входит в состав станции КТПТО-80. Она выпускается в нескольких модификациях.

КТПТО-80-У1 (отечественного производства, без автоматики) имеет вес 785 кг. Стоимость – 135 812 рублей. Трансформатор способен прогреть до 30 м 3 бетона. Аналог с автоматикой дороже – 143 600 рублей.

Проблемы, возникающие в зимний период

Как известно, работать с цементным раствором лучше при положительных температурах – тогда после застывания конструкция получается достаточно прочной. Однако в ряде случаев возникает необходимость обустройства бетонных фундаментов или стен на морозе.

И здесь начинаются проблемы:

• Во-первых, входящая в состав раствора жидкость замерзает, и перестает реагировать с цементом. Соответственно, сильно снижается активность процесса гидратации, и набор прочности практически останавливается.
• Во-вторых, кристаллы льда расширяют поры внутри бетона, что приводит к снижению его плотности. Если же во время высыхания пройдет несколько циклов замерзания-размерзания, то поры станут весьма нестабильными, и монолит начнет крошиться.
• В-третьих, зона напряжения формируется на участках соприкосновения бетонного раствора с арматурой. На металле образуется тонкая ледяная пленка, и после того, как она растает, прочность соединения снижается на порядок.

Обратите внимание! Дополнительным минусом является активизация коррозионных процессов вследствие окисления металла в присутствии воды.

Изменение температуры в растворе

Избежать этих последствий можно двумя способами:

• Во-первых, в состав жидкости для гидратации добавляют специальные антиморозные компоненты. Они предотвращают замерзание воды, благодаря чему гидратация проходит в нормальных условиях.
• Во-вторых, используется электрический прогрев бетона. За счет оптимизации температурного режима внутри раствора создаются благоприятные условия, и цемент набирает прочность так же активно, как и при высыхании с положительной температурой воздуха.

Для достижения наилучшего результата инструкция рекомендует применять оба метода параллельно. Однако многие специалисты ограничиваются только активным отоплением: так и цена работы несколько снижается, и качество практически не страдает.

Прогрев бетона сварочным аппаратом: схема работы

Для выполнения прогрева бетона с помощью ПНСВ провода вам потребуется следующее:

• Сварочный аппарат с мощностью 150-250 ампер.
• Алюминиевый кабель.
• Изолента с тканевой основой.
• Амперметр.
• Кабели ПНСВ.

Используемый ПНСВ кабель необходимо нарезать на ленты длиной около 15-20 метров. Каждый такой отрезок должен выдержать сварочный ток мощностью в 25 Ампер. Если вы используете максимальную мощность сварочного аппарата, то потребуется использовать около 10 отрезков ПНСВ. С обеих сторон каждого такого ПНСВ провода необходимо прикрутить алюминиевые кабели аналогичной длины. Скрутка должна находиться в прогреваемом бетоне, а другой конец проволоки соединяется в последующем со сварочным инвертором. Скрутку в бетоне следует заизолировать изолентой.

Обрезки проводов следует подвязать к арматуре при помощи пластиковых креплений и заизолировать такое соединение качественным проводом. Это позволит избежать короткого замыкания. Не забывайте маркировать провода плюсом и минусом.

Заливаем бетоном арматуру с подвязанными ПНСВ проводами, после чего подключаем клеммы кабеля к выходам сварочного аппарата. Устанавливаем минимальный ток, после чего на основном и проводящем отрезке измеряем показатель сварочного тока. В нашем конкретном случае на основном проводе показатель сварочного тока должен составлять 250 Ампер, а на каждом отрезке 20 Ампер. Помните о том, что по мере прогревания бетона сила тока падает, поэтому на аппарате вручную ток нужно будет ступенчато увеличивать. При этом старайтесь не допускать резкого увеличения напряжения на кабелях, а сам застывающий материал лучше всего укрыть утеплителем и полиэтиленовой пленкой. Это исключает потери тепла, а материал будет сохнуть равномерно, что позволит исключить появление трещин на его поверхности.

Прогрев бетона рекомендуется выполнять до приобретения залитой плиты должной прочности. Обычно на затвердевание и набор прочности бетона требуется около 30-40 часов. Всё это время следует прогревать цемент, не допуская его резкого охлаждения.

Прогрев бетона сварочным аппаратом: схема подключения

Популярность также получила технология прогрева сварочным аппаратом с использованием в качестве греющих элементов электродов, вживленных непосредственно в бетон. При этом ток течет через застывающий раствор, разогревая электроды и подогревая строительный материал. Недостатком данной технологии прогрева бетона является опасность поражения электрическим током людей и домашних животных, которые находятся в непосредственной близости от заливаемой бетонной смеси. Именно поэтому необходимо ограничивать напряжение на уровне 36 В.

В качестве электродов можно использовать прутья арматуры, которые укладываются в конструкцию и соединяются последовательно, что позволяет получить изолированные отрезки. Такими изолированными отрезками подключают прямой и обратный провод. Контролировать мощность тока можно подключённой лампой накаливания между двумя электродами.

Выполняя прогрев при помощи электродов необходимо постоянно контролировать температуру бетона, не допуская его растрескивания и обезвоживания. Залитую конструкцию рекомендуется накрыть утеплителем или пленкой, что позволит избежать потери тепла и влаги.

Заключение

Маломощные сварочные аппараты отлично подходят для прогрева стройматериала. Наибольшую популярность в настоящее время получили две технологии прогрева бетона с помощью сварочных аппаратов с использованием специальных нагревающих кабелей или же арматурных электродов. Вне зависимости от того какой способ прогрева материала вами выбран, необходимо качественно и внимательно выполнять соединение проводов и арматуры, что и станет залогом безопасности выполнения такого прогрева материала.