Как прогреть бетон зимой?

Фото кухня с окном

https://youtube.com/watch?v=04QH9x5mIOw

Бетонирование без прогрева

Любой из перечисленных способов подогрева бетона требует специальной подготовки, и главное наличие оборудования. Следовательно, все такие технологии затратные. Поэтому многие застройщики ищут варианты заливки бетона при пониженных температурах без применения искусственного подогрева.
Как уже отмечалось, что подогрев в зимних условиях необходим, для того, чтобы раствор при положительной температуре успел затвердеть. Другими словами необходимо создать условия, чтобы прочность бетонной смеси составила не менее 70%.
В строительстве существуют технологии заливки бетона без подогрева. Например, марочную прочность раствора можно достичь и за счет добавления в его структуру противоморозных добавок.

Каждый вид добавок выполняет определенные функции и применяется от ситуативных условий в период строительства.

Существуют следующие виды добавок:

• ускоряющие. Это модификаторы сокращающие время достижения 60% прочности бетонной смеси;
• замедляющие. Применяются в тех случаях, когда наоборот возникает необходимость замедлить скорость затвердевания. Они применяются, когда раствор доставляется на строительную площадку уже предварительно подогретый;
• воздухововлекающие. Модификаторы добавляются в бетонный раствор, в состав которого входят крупные фракции гравия или щебня. Добавка способствуют провоцировать химическую реакцию с выделением воздушных пузырьков. Такой процесс компенсирует нагрузки при застывании бетона, за счет чего минимизируются риски разрушения смеси при низких температурах;
• противоморозные. Ускоряют процесс испарения избытка влаги из бетонной смеси. При этом бетон быстро набирает прочность.

Существует еще один простой способ. При температурах не ниже пяти градусов можно с подветренной стороны разжечь костер. Однако такой способ можно применить только на небольших площадках. Более того, костер обогревает участок бетонирования неравномерно.
Следует учесть, что в случае применение добавок или использование костров зеркало бетонирования обязательно следует утеплять укрывочным материалом.

Способы прогрева бетона

Прогрев монолитного бетона в зимних условиях, как уже было сказано выше, может осуществляться несколькими способами, в зависимости от типа конструкции и температуры окружающей среды.

Чаще всего применяют:

• Метод греющей опалубки;
• Электроды;
• Индукционный или инфракрасный метод (обогрев газовыми горелками и прочими обогревателями);
• Нагревательные провода.

Теперь рассмотрим особенности этих способов обогрева.

Прогрев смеси электродами

Электропрогрев

Пожалуй, самым распространенным методом прогрева является пропускание через бетон электрического тока при помощи электродов.  Подводку тока к смеси выполняют разными способами и для каждого из них имеется определенная схема подключения.

Электроды для обогрева могу быть следующих видов:

Стержневые – изготавливаются из арматуры диаметром 6-12 мм. Их располагают в толще бетона с определенным расчетным шагом. При этом крайний ряд электродов должен находиться на расстоянии 3 см от опалубки.

При помощи таких электродов можно прогревать конструкции любых форм, даже самых сложных. Благодаря простоте метода, выполнить подключение можно своими руками, правда, для этого нужно разбираться в электрике.

• Пластинчатые – навешиваются с внутренней стороны опалубки. В результате подключения пластинчатых противоположных электродов к разным фазам, в бетонном растворе получается электрическое поле, которое разогревает массу до необходимой температуры и поддерживают ее на протяжении застывания смеси.
• Полосовые электроды – могут располагаться с одной либо с двух сторон конструкции.

Обогрев при помощи проводами

Нагревательные провода

На сегодняшний день зимний прогрев бетона при помощи нагревательных проводов также широко применяется на практике, так как эта технология хорошо освоена. В частности, ее используют многие крупнейшие зарубежные и отечественные строительные компании.

Заключается она в монтаже нагревательного кабеля определенной длины на арматурный каркас. Установка обогревающей системы осуществляется непосредственно перед заливкой раствора в опалубку.

При данном методе прогрева используется ПНСВ провод со стальной жилой сечением 1,2 мм. Когда через такой провод пропускают ток, выделяется тепло, которое за счет теплопроводности материала равномерно распределяется по бетону. Это позволяет разогреть бетон до +40 градусов по Цельсию.

ПНСВ кабель

Как правило, электропитание ПНСВ кабелей осуществляют через подстанции, обладающие несколькими ступенями пониженного напряжения. Одной подстанции типа КТП-63/ОБ достаточно для обогрева 20-30 метров кубических бетона. При этом, для прогрева одного кубического метра бетона нужно около 60 метров провода ПНСВ.

Среди достоинств данной технологии обогрева можно выделить то, что ее можно применять для конструкций любой сложности. Минимальная температура, при которой она сохраняет свою эффективность, составляет -30 градусов по Цельсию.

Обогрев перекрытия проводом

Особенно часто применяют данный метод при выполнении стяжки в зимнее время. При этом инструкция по монтажу кабеля во многом напоминает установку системы «теплый пол».

Надо сказать, что зачастую строители используют комбинированный способ обогрева.

Целесообразность применения той или иной комбинации зависит от таких факторов как:

• Требуемая прочность конструкции;
• Массивность конструкции;
• Метеорологические условия;
• Наличие энергоресурсов.

На фото — термоактивная опалубка

Термоактивная опалубка

Термоактивная опалубка с фанерными или стальными палубами является отличным способом прогрева бетона при возведении:

• Фундаментов;
• Не толстых бетонных стен;
• Перекрытий и т.д.

Минимальная температура, при которой можно использовать данный метод, составляет -25 градусов. В качестве нагревателей могут служить кабели, металлические решетки и пр.

Перед заливкой опалубку нагревают до +18 градусов. Затем, при подаче смеси, ее температуру увеличивают до +50 градусов. Греющую опалубку зачастую совмещают с электроподогревом смеси.

Противоморозная добавка

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.

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.

Виды нагревательных проводов и кабелей

Чаще всего для электроподогрева бетона применяются провода ПНСВ. Это объясняется его относительно невысокой стоимостью и простым монтажом. Ниже представлен внешний вид термопровода, его конструктивные особенности и расшифровка маркировки.

Внешний вид провода ПНСВ (А), расшифровка маркировки (В) и конструкция (С)

В качестве альтернативы может применяться аналог – ПНСП, основное отличие которого заключается в изоляции, она выполнена из полипропилена, что позволяет незначительно повысить максимальную мощность тепловыделения.

Таблица основных параметров проводов ПНСВ и ПНСП

Обратим внимание, что провода данного типа могут использоваться в качестве напольных обогревателей, которые работают по принципу теплого пола. Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины

Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора

Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины. Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора.

Подробно о том, как производится монтаж ПНСВ, а также описание связанных с этим процедур (расчет длины проводов, схема укладки, составление технологической карты и т.д.) будет приведено в другом разделе.

Принцип работы

Понижающий трансформатор для подогрева бетона представляет собой устройство, обеспечивающее питание электродов или греющего кабеля от одно- или трехфазной сети. Он заключается в стальной кожух, и оснащается системами охлаждения, автоматического регулирования и панелью управления.

Переменный ток из сети подается на катушку высокого напряжения, по закону электромагнитной индукции через магнитопровод он возбуждает низковольтную ЭДС во вторичной катушке низкого напряжения, которая выдерживает большие токи. К зажимам подключаются греющие электроды или специальный нагревательный кабель.

Управляющий блок регулирует выходную мощность, необходимую для нормальной работы системы электроподогрева при изменении температуры воздуха. Перед катушкой высокого напряжения устанавливается предохранитель, он понадобится для отключения оборудования, если прогревочный трансформатор для бетона перегружается, или при угрозе короткого замыкания. Для контроля работы катушки низкого напряжения в ее цепь включен амперметр.

Подключение трансформатора для и работа всей системы основана на свойстве проводника выделять теплоту при прохождении по нему тока. Сначала устанавливается опалубка, в которой сваривается арматурный каркас. Затем на нем раскладывается нагревательный провод ПНСВ сечением 1,2 мм, хотя есть и другие варианты, но этот дешевый и практичный. Холодные концы выводятся наружу, после чего происходит заливка и трамбовка строительной смеси.

После заливки раствора кабель подключается к станции (трансформатору) для обогрева бетона, и прогревает его до 80ºС со скоростью не более 10ºС в час. При этом время прогрева бетонной смеси зависит от температуры окружающего воздуха. Амперметр обмотки низкого напряжения все это время показывает ток 14-16 А. После достижения максимальной температуры ее опускают до 40ºС не более, чем на 5ºС в час и удерживать для достижения монолитом критической прочности.

При обогреве электродами, укладываемыми в качестве арматуры, принцип прогрева схож с проводными системами. Подключение конструкций, представляющих собой электроды, к трансформатору производится через специальный кабель. При работе следят за током в обмотке низкого напряжения, поскольку при затвердевании бетона, электрическое сопротивление повышается и ток уменьшается.

В чем особенность подобной продукции

Производитель безусловно вносит свою лепту в имеющуюся технологию, однако в большинстве случаев, структура используемого материала остается неизменной. Отличия между изделиями несущественны.

Состав:

• регуляторы температуры;
• полимерная пленка, которая используется в качестве теплоизлучающего материала;
• изоляция поверхностная;
• тепло отражатель и воздушный слой будут находится только с одной стороны мата, что и делает технологию столь эффективной. Это позволяет инфракрасным лучам двигаться лишь в одну сторону.

Преимущества:

1. Маты удобно хранить и транспортировать.
2. Их использование безгранично.
3. В установке небольших подстанций нет смысла, как и другой источник питания (трансформатор). Обычной линии напряжения более чем достаточно.
4. Экономичность.
5. Процесс отвердевания ускоряется в несколько раз.
6. Полностью исключены малейшие перепады температуры на одном из участков.
7. Тепло расходится равномерно по всей поверхности участка.
8. Подобные изделия могут изготавливаться исходя из индивидуальных замеров, что упрощает их использование.
9. Монтаж не доставит хлопот (вне зависимости от уровня и сложности опалубка).

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

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.

Виды прогрева бетона

СНиП под номером 3_03_01-87 устанавливает, какие способы прогрева бетона в зимнее время должны применяться для тех или иных сооружений.

К данным методам относится:

• термос;
• предварительный разогрев состава;
• обогрев в опалубке;
• индукционный способ;
• электродный прогрев;

• использование нагревательных проводов;
• термос с противоморозными компонентами;
• инфракрасный обогрев.

Мы рассмотрим наиболее распространенные из них.

Обогрев бетона нагревательным проводом

Чтобы свести к минимуму время прогрева бетона в зимнее время применяется специальный нагревательный провод – ПНСВ.

Его составными частями являются:

1. стальная жила, состоящая из одной проволоки;
2. изоляционный слой, выполненный из полиэтилена или ПВХ.

Данный метод обогрева основан на использовании трансформаторных подстанций, которые сильно нагревают провода. От них происходит передача тепла бетонному составу. Следует отметить, что такой способ весьма удобен, поскольку он позволяет регулировать уровень нагрева в зависимости от погодных условий.

Чтобы смонтировать подобную систему потребуется технологическая карта прогрева бетона в зимнее время. Ее обычно составляет специалист-энергетик, являющийся сотрудником строительной организации. Также существуют  типовые образцы такого документа.

Данная карта определяет количество и расположение станций прогрева, а также порядок размещения и число нагревательных проводов. Как показывает расчет прогрева бетона в зимнее время, для нагревания 1м³ раствора требуется в среднем 50-60 метров кабеля.

Часть технологической карты

Реализуется данная технология следующим образом:

1. нагревательный провод размещается внутри возводимой конструкции — делается это так, чтобы проводники размещались равномерно, не касались опалубки, не выходили за края бетона и не соприкасались друг с другом;

На фото — укладка провода

1. к греющему проводу припаиваются холодные концы – после этого они выводятся за пределы зоны нагрева;

Присоединение и вывод холодных концов

1. выводы проводов подключаются к трансформаторному оборудованию в соответствии с предписаниями, содержащимися в технологических картах:
2. собранная электрическая цепь проверяется мегаомметром;
3. в созданную систему подается напряжение и начинается процесс обогрева, для правильного проведения которого потребуется температурный график прогрева бетона в зимнее время, содержащийся в технологической карте.

Пример графика прогрева

Способ «термос»

Метод «термос»

Преимущество рассматриваемого способа заключается в его доступной стоимости, ведь в качестве утеплителя могут быть использованы даже обычные опилки. Однако следует отметить, что одного лишь пассивного сохранения тепла может оказаться недостаточно. В этом случае придется вдобавок к нему применять дополнительные методы прогрева бетона в зимнее время.

Инфракрасный прогрев бетонных конструкций

Применение инфракрасных излучателей

Этот способ основан на использовании инфракрасных нагревателей. Они устанавливаются таким образом, чтобы исходящее от них излучение было направлено на открытую бетонную поверхность или на опалубку. Передаваемая ими энергия вызывает нагрев цементного раствора и его ускоренное отвердение.

Индукционный нагрев

Принцип индукционного нагревания

В данном методе в целях получения тепла используется явление электромагнитной индукции.  С ее помощью энергия электромагнитного поля видоизменяется и становится тепловым излучением, которое передается обрабатываемому материалу. Указанное превращение происходит в стальной опалубке или на арматуре.

Инструкция по реализации данного способа устанавливает, что он может быть использован только в тех конструкциях, которые имеют замкнутый контур. Кроме того, у них должна быть густая арматура, у которой коэффициент армирования составляет свыше 0,5. Еще одно необходимое условие – наличие металлической опалубки или возможности обмотать конструкцию кабелем в целях создания индуктора.

Тонкости процесса

Способ прогрева бетона с помощью пара

Как известно, одним из условий для твердения и набора прочности бетоном, является влажность. При положительных температурах бетонную поверхность увлажняют, по крайней мере, первые сутки. Поэтому поддержание высоких температур в толще бетона, при его прогреве, может быть чревато неравномерным отвердением бетонного камня и образованием в нем микротрещин. Чтобы этого не происходило, нужно четко выполнять режим прогрева.

Если по каким-то причинам обогрев кабелем изнутри или с помощью термоактивной опалубки невозможен, существует еще один, более энергозатратный, но зато более эффективный способ — паропрогрев.

• Создание благоприятных условий для твердения бетона с помощью тепла и влажности, значительно ускоряют процесс набирания им прочности. При температуре прогревания +70°С в паронасыщенном состоянии, бетон за 25-30 часов наберет такую же прочность, как за 10-15 суток при обычных условиях.
• Способ осуществляется с помощью т. н. «паровой рубашки». Оболочка укрывает конструкцию вместе с опалубкой, чтобы охватить всю ее поверхность парами низкого давления (на расстоянии 15 см).
• «Паровая рубашка» делается из нескольких деревянных щитов, между которыми прокладывается толь. Их плотно подгоняют друг к другу, швы герметизируют, оставляют отверстия для гибких шлангов, по которым через каждые 5-6 м² будет подаваться пар.
• Прогревая перегородки, рубашку устраивают только с одной стороны конструкции.
• Для колонн пар подается снизу через каждые 3,5 м.
• Пар пускают за пол часа до начала заливки бетона, чтобы предварительно прогреть конструкцию.

Характеристики провода

Кабель ПНСВ состоит из жилы сечением 0,6-4 мм2 и диаметром 1,2-3 мм. Некоторые марки покрываются оцинковкой для подавления негативного воздействия агрессивных составляющих раствора. В качестве дополнительного покрытия используется поливинилхлорид или полиэстер. Такая термоустойчивая изоляция отличается высокой прочностью и удельным сопротивлением, хорошо гнется, не повержена истиранию.

Технические характеристики кабеля ПНСВ:

• Диапазон рабочих температур – от -600С до +500С.
• Удельное сопротивление – 0,15 Ом/м.
• Расход провода – 60 м на каждый куб бетона.
• Допустимая температура монтажа – -150С.
• Нижний температурный порог применения – -250С.

Кабель соединяется с холодными краями посредством алюминиевого провода АПВ. Питается провод от трехфазной сети 380В. В некоторых случаях при правильных расчетах допускается использование домашней сети 220В. Главное условие – длина кабеля должна быть минимум 120 м. Также необходимо, чтобы по системе протекал ток номинальной величиной 14-16 А.