Прогрев бетона электродами технология

Требования СНиП 3-03-01-87 устанавливают нормативы по прогреву бетона в зимнее время, который проводится при условии, что показатели суточной минимальной температуры воздуха составляют менее 0°С. Технологический прогрев бетона в зимнее время необходим для недопущения замораживания жидкого бетонного раствора и предотвращения появления льда в конструкции и вокруг арматурных стержней.

Вода в растворе, как элемент реакции гидратации, в твердом состоянии не способна активировать и начинать ускорять затвердевание бетона. Скорее наоборот – лед начинает разрушать материал, так как увеличивает внутреннее давление в конструкции. При повышении температуры процесс гидратации продолжается, но качество бетонного элемента и его долговечность теряются. Поэтому были разработаны методы прогрева бетона, основы которых описаны ниже. Все способы прогрева бетона в зимнее время постоянно и активно эксплуатируются, но какой из них будет наиболее эффективен для конкретного строительного объекта, нужно выяснять на месте.

Прогрев ИФ излучением

Эта технология прогрева бетона основана на действии направленного инфракрасного излучения. То есть, подогреваемый материал обрабатывается именно в том месте, на которое направлены лучи. Оборудование устанавливается в месте, где будет осуществляться нагрев, опалубка при этом не мешает. Можно обогревать и саму поверхность бетона, а мощность излучения регулируется изменением расстояния между инфракрасной установкой и прогреваемым объектом. На практике инфракрасный прогрев бетона применяется на небольших объектах.

Инфракрасный подогрев бетона – это высокоэффективная технология, оборудование просто в использовании, энергетические затраты небольшие. Также из достоинств следует отметить мобильность оборудования.

Недостатки – дороговизна оборудования, а также то, что одной установкой невозможно прогреть бетон зимой, если объект большой или объемный. То есть, может потребоваться несколько установок. Также при работе излучающего оборудования в осенний период влага слишком быстро испаряется, что отрицательно сказывается на качестве и надежности объекта. С этим явлением можно бороться, что вызывает дополнительные финансовые и временные затраты. Самый доступный и экономичный вариант — полиэтиленовая пленка.

Провод ПНСВ в строительстве

Технологический прогрев бетона проводом ПНСВ несложен. Перед заливкой раствора в опалубку или форму туда по рассчитанной заранее схеме укладывается греющий кабель ПНСВ. На схему от понижающего трансформатора подается напряжение питания, вследствие чего бетонная смесь равномерно и постоянно прогревается.

Такая схема прогрева бетона имеет свои преимущества: это не слишком высокий расход электроэнергии и низкая себестоимость способа – расходы идет только на провод пнсв и трансформатор. Например, схема подключения с трансформатором мощностью 80 кВт может прогреть площадь до 90 м³.

Недостаток — длительная и трудозатратная подготовка к прогреву поверхности: необходимо правильно уложить (на нужной глубине) и подключить кабель (пример показан на схеме).

Прогрев электродами

Что значит прогрев бетона электродами? Провод ПНСВ заменяется проволочными или арматурными электродами Ø 8-12 мм. Такой прогрев бетона в зимнее время электродами подойдет только для заливки вертикальных или объемных объектов, так как электроды для прогрева бетона втыкаются в раствор вертикально, и на них так же, как и на схему из провода ПНСВ, подается напряжение от понижающего трансформатора. Расстояние между электродами — 0,6-1 м.

Преимущества: простота монтажа. Недостатки: высокое энергопотребление и дороговизна схемы, так как все электроды остаются в конструкции.

Греющая опалубка (термос)

Метод греющей опалубки — это обогрев бетона специальными нагревательными элементами. Расчеты при таком обогреве показывают, что количество тепла в растворе должно быть не меньше количества тепловых потерь при остывании конструкции за все время, которое нужно для получения окончательной твердости бетона.

Нагревательный элемент — электрический пленочный. Преимущества этого способа — возможность прогрева одновременно нескольких площадей или одной большой поверхности, низкое энергопотребление и мобильность. Недостаток греющей опалубки — высокая стоимость конструкции.

Индукционный прогрев

Такой электропрогрев бетона в зимний период основан на работе простой индукционной катушки. Метод индукции для прогрева используется в конструкциях с замкнутым контуром, где длина объекта больше размера его сечения. Индукционный прогрев должен проводиться с подключением понижающего трансформатора на 12-36 В.

Витки индуктора выкладываются заранее по шаблону, затем в проделанные в растворе пазы укладывается кабель, и заливается бетонная смесь. После подключения устройства температура бетона должна контролироваться, и по достижении максимального значения индуктор выключается. Если этого недостаточно, то дальнейший способ электропрогрева — метод термоса. Также можно переключить индуктор в импульсный режим.

Преимущества такого метода: равномерный прогрев всей конструкции, экономия на арматуре и электродах, низкое энергопотребление (расход электроэнергии на 1 м³ — до 150 кВт/ч).

Недостатки: маленькая площадь прогрева одним устройством. При увеличении размеров индуктора увеличивается потребление электроэнергии.

Прогрев термоматами

Способ, как прогреть бетон термоэлектроматами, хорош тем, что сам прибор работает автономно, и его работу не нужно контролировать. Тероматы потребляют очень мало электроэнергии – меньше, чем при методе прогрева проводом или индуктором, а результат лучше, так как при равномерном обогреве раствора нет локальных зон перегрева, образование которых может привести к появлению микротрещин в конструкции.

Преимущества обогрева бетонного раствора термоэлектроматами — простота применения устройств, также легко подключаемый термомат – это многоразовое оборудование, которое может прослужить до 12 месяцев при активной постоянной работе. Следующее достоинство — высокое качество результатов вследствие большой глубины прогрева: за одну рабочую смену бетон достигает 70-80 % своей нормативной марочной прочности.

Недостаток – термомат дорого стоит, вследствие этого на рынок выбрасывается много поддельного некачественного оборудования.

Тепловой шатер

Этот способ известен давно, так как является самым первым из всех существующих методом прогрева бетона в зимнее время. Состоит он в том, что над бетонной конструкцией обустраивается каркас из любого материала, например, из деревянных брусков или металлических труб, и этот каркас обтягивается брезентом или другим рулонным материалом. Каркас можно сделать силами одного рабочего.

Внутри получившегося шатра устанавливается любое обогревательное устройство, например, газовая пушка. Это может быть также электрическая или дизельная пушка, и даже примитивный костер, который и будет обогревать объем сооруженного шатра.

Преимущества этого способа очевидны – дешевизна, эффективность, минимальные энергозатраты. Из недостатков – только один: таким способом можно прогреть небольшой объем бетона.

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.

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.