Технология прогрева бетона в зимнее время

О квалификации персонала

Процесс прогревания бетона, электромонтаж и другие работы, связанные с электричеством, выполняются электромонтером.

Контроль соблюдения техники безопасности обязательно должен осуществляться ИТР, который имеет как минимум 4 квалификационную группу по электробезопасности. Организация электрообогрева должна соответствовать всем требованиям, которые содержатся в СНиП 111-4-80/гл.11 и ГОСТ12. 1.013-78/ “Бетонные и железобетонные работы и электробезопасность”.

Все работы, которые необходимы для прогрева бетона, например, такие как контроль функционирования электрооборудования, монтаж электрооборудования, запуск системы обязательно должны выполняться электромонтерами, которые имеют третью либо большую квалификационную категорию. К выполнению замеров температуры и силы тока может быть допущен исключительно персонал, который имеет вторую либо большую квалификационную группу.

Персонал других специализаций, который выполняет свою работу на посту электрообогрева либо в непосредственной от него близости, должен обязательно пройти инструктаж по всем правилам электробезопасности. Пост электрообогрева должен ограждаться в соответствии с ГОСТ 23407-78. Кроме того, он должен быть оборудован световой сигнализацией и хорошо освещен.

Очень важно исключить любую вероятность появления сторонних лиц на посту в период работы оборудования. Выполнение данных требований может позволить избежать травматизма в процессе проведения работ, которые необходимы для прогрева бетона

Применение тепловых пушек

Прогрев бетона тепловой пушкой – довольно трудоемкий процесс, так как требует тщательной подготовки. Однако в условиях отсутствия электричества, этот способ становится единственной альтернативой. Данная технология предусматривает применение дизельных агрегатов с предварительным сооружением теплозащитной конструкции.

В первую очередь возводится каркас, позволяющий закрыть всю опалубку полиэтиленовой пленкой. Затем на каркасе закрепляется пленка, образуя своеобразную теплицу. После укладки бетона включается тепловая пушка, которая нагнетает горячий воздух внутрь «теплицы».

Расположение пушки должно обеспечивать подачу тепла к центру сооружения без прямого воздействия на полиэтилен. Потом тепло равномерно распространятся по всей теплице.

https://youtube.com/watch?v=dzpiu5EpoMg

Недостатком такого способа является ускоренное испарение воды из бетона. Поэтому открытые поверхности необходимо засыпать деревянной стружкой или укрыть полиэтиленом.

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.

Выбор метода термообработки

Прогрев бетона обеспечивает максимальную скорость набора прочности, по достижении которой можно снять опалубку и нагрузить конструкцию.

При выборе наиболее эффективного способа термообработки бетона и режима прогрева учитывают несколько факторов:

способ бетонирования;
массивность конструкции;
температуру воздуха и скорость ветра;
доступные теплоизоляционные материалы и оборудование;
наличие источника энергии.
размеры объекта;
требуемые сроки работ;
экономическую целесообразность.

При использовании метода термоса твердение происходит медленно, под действием экзотермического тепла гидратации вяжущего. Его применяют только в объемных конструкциях.

Паропрогрев неэкономичен, требует источника пара, больших затрат энергии. Устройство специальной опалубки трудоемко, а если используются трубы, они остаются в монолите, что увеличивает стоимость работ.

Применение тепляков — устаревший и долгосрочный метод. Нужно соорудить каркас и шатер, потом после прогрева демонтировать конструкцию. Для этого привлекают дополнительную рабочую силу и материалы.

Пропускание электрического тока через бетон ограничивается временем схватывания вяжущего. При твердении жидкая фаза переходит в твердую, что приводит к снижению электропроводности, пересушиванию в зонах установки электродов.

Греющая опалубка прогревает монолит неравномерно, сложна в монтаже, склонна к температурным деформациям. Ее применение приводит к значительному увеличению стоимости монолитных работ.

Наиболее перспективный и экономически целесообразный способ в различных климатических условиях — электропрогрев с помощью греющих кабелей.

Технология прогрева и схема укладки

Перед установкой системы прогрева бетона в зимнее время монтируется опалубка и арматура. После этого раскладывается ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см, в зависимости от наружной температуры, ветра и влажности. Провод не натягивается и прикрепляется к арматуре специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и перехлестов токоведущих жил. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет не допустить короткого замыкания.

Наиболее популярная схема укладки ПНСВ – «змейка», напоминающая систему «теплый пол». Она обеспечивает обогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой в опалубку раствора необходимо убедиться в том, что в ней нет льда, температура смеси не ниже +5°C, а монтаж схемы подключения проведен правильно, на достаточную длину выведены холодные концы.

К проводу ПНСВ прикладывается инструкция, с которой нужно ознакомиться перед тем, как прогреть бетон. Подключение осуществляется через секции шинопроводов двумя способами через схему «треугольник» или «звезда». В первом случае систему разделяют на три параллельных участка, подключаемых к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором – три одинаковых провода соединяются в один узел, потом три свободных контакта аналогично подключаются к трансформатору. Питающее устройство устанавливается не далее, чем в 25 м от места подключения, прогреваемый участок обносится ограждением.

Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология прогрева бетона греющим кабелем ПНСВ включает в себя несколько этапов:

Разогрев осуществляется со скоростью не более 10°C в час, что обеспечивает равномерное прогревание всего объема.
Нагрев при постоянной температуре длится до тех пор, пока бетон не наберет половину технологической прочности. Температура не должна превышать 80°C, оптимальный показатель 60°C.
Остывание бетона должно происходить со скоростью 5°C в час, это поможет избежать растрескивания массива и обеспечит его монолитность.

При соблюдении технологических требований материал наберет марку прочности, соответствующую его составу. По окончанию работ ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.

Нужно отметить, что применять кабель КДБС или ВЕТ значительно проще, поскольку их можно подключать напрямую к сети 220 В через щитовую или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели стоят дороже ПНСВ, поэтому реже применяется при строительстве крупных объектов.

Еще одна популярная технология – использование опалубки с ТЭН и электродами, когда арматура вставляется в раствор и подключается к сети, используя сварочный аппарат или понижающий трансформатор другого типа. Этот способ прогрева не требует специального греющего кабеля, но более энергозатратен, поскольку вода в бетоне играет роль проводника, а его сопротивление при затвердевании значительно возрастает.

Для чего это нужно?

Прежде чем углубляться в данную тему, необходимо поговорить о том, для чего же это собственно применяется. Дело в том, что любой бетон имеет в своем составе определенное количество воды. Вполне естественно, что при минусовой температуре она образует кристаллы льда. Последние приводят к тому, что на поры бетона оказывается большое давление, которое в конце концов приводит к частичному или полному разрушению структуры. Конечная прочность при этом значительно снижается, а эксплуатационные характеристики ухудшаются.

Еще один опасный фактор – замерзание воды в период схватывания (затвердевания). Дело в том, что при низкой температуре взаимодействие бетонной смеси и воды замедляется. Это приостанавливает процесс затвердевания, делая его неравномерным. То есть говорить о какой-либо заявленной прочности не приходится. Тем не менее сегодня есть не одна схема прогрева бетона электродами, которая позволяет держать влажностно-температурные характеристики в допустимом диапазоне.

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.

Способы прогрева конструкций из бетона

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