Прогрев бетона в зимнее время: схема и расчеты, описание технологии

схемы и способы прогрева бетона зимой. Прогрев электродами, проводом ПНСВ, электропрогрев опалубки и другие способы подогрева.

Электродный прогрев

Принцип действия основывается на способности бетонного раствора проводить ток. Электроды располагают внутри и на поверхности смеси. После подключения к трансформатору образуется электрическое поле и происходит нагрев. Добиться оптимальной температуры можно изменением выходных параметров трансформатора.

Плюсы:

Простота монтажа и высокий КПД; Позволяет прогреть конструкцию любой толщины и формы.

Минусы:

требует проведения расчетов и долгой подготовки; высокие энергозатраты (не менее 1000 кВт на 3–5 м3 смеси).

Что нужно знать об электродном прогреве

1. По мере схватывания бетона, его электрическое сопротивление меняется нелинейно. Чтобы избежать потери тепла и влаги, после завершения установки электродов необходимо укрыть поверхность утеплителем. Им может стать фанера с прокладкой из пенопласта, шлаковата, картон, опилки, доски и т. д. Осуществлять работы без утепляющего материала нельзя.

2. Прогрев с помощью сварочных аппаратов не рекомендуется по ряду причин:

  • при вживлении электродов в бетон ток проходит непосредственно через раствор – отсюда вытекает опасность поражения людей и животных;
  • допустимое напряжение – 36 В, в противном случае опасность удара током становится критичной;
  • сварочный трансформатор не предназначен для таких нагрузок и быстрее изнашивается.

3. Постоянный ток при прогреве бетона электродами использовать недопустимо: он способствует электролизу. Вода разлагается и не кристаллизируется. Застывание смеси становится невозможным.

4. Подходят электроды четырёх видов:

5. Трансформатор для прогрева бетона в зимнее время должен отличаться высокой мощностью, иметь защищенный корпус, быть удобным для транспортировки и выдерживать длительную работу при минусовых температурах.

Пример техники: Установка ПЛАЗЕР СПБ-70П

Установка для прогрева бетона электродным способом Плазер

Требования к производству бетонных работ в зимнее время

Основное требование к зимним работам по бетонированию – выполнение процесса в заданном темпе и строгой последовательности. Благодаря безошибочности действий с соблюдением технологического регламента добиваются гарантированного качества конструкций и оснований, заливаемых при минусовых температурах. Условия профессиональных бетонных работ регламентируются:

  • нормами и правилами СНиП 3.03.01-87;
  • СНиП 3.06.04-91;
  • несколькими другими документами, на основе которых разработаны строительные стандарты для районов с холодным климатом.

Запрещено выполнять прогрев бетона в зимнее время с отступлениями от проекта строительных работ.

Выбор обогревателя для тепляка

При выборе обогревателя для зимнего бетонирования в первую очередь необходимо обратить внимание на тип используемого топлива. В зависимости от того, какой тип энергии наиболее доступен можно выбрать из:

  • электричества;
  • газа;
  • дизельного топлива;
  • отработанного масла.

Следующим важным параметром является мощность тепловой пушки. Она напрямую влияет на количество обогреваемого бетона и на температуру в тепляке. Можно купить тепловентилятор с запасом и регулировать мощность на месте, а если необходимы точные, то можно воспользоваться этой формулой расчета.

Также стоит обратить внимание на тип нагрева. Недостатки и преимущества каждого из них можно найти на нашем сайте в разделе промышленных тепловентиляторов. Здесь лишь отметим, что нахождение в тепляке людей при работающей пушке допустимо только в случае ее функционирования по непрямому нагреву.

Зачем необходим прогрев бетона в зимнее время

В СП 70.13330 указано, что производство работ по бетонированию при среднесуточных температурах наружного воздуха ниже +5° С или при минимальной суточной температуре воздуха ниже 0° С считается зимним бетонированием.

Почему особо выделяются эти температуры?

Основной компонент бетона — цемент. Его также называют вяжущим компонентом.

Цемент является веществом водного твердения

Цемент — это вяжущее водного твердения. Это означает, что для получения твердого и прочного бетонного камня необходимо, чтобы компоненты цемента вступили в химические реакции с водой, так называемые реакции гидратации.

Со стороны кажется, что цемент просто смешали с водой и заполнителями и высушили, но это не так. При реакции составляющих цемента, таких, как алит, белит, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, образуются новые соединения кристаллической структуры.

Процессы гидратации требуют времени; аллит, ферритная и алюминатная фазы вступают в реакцию быстро, белит реагирует медленнее. В общей сложности необходимо 28 суток, чтобы бетон набрал расчетную прочность.

Важно!

Различают также критическую прочность бетона. Это прочность, по достижении которой бетону уже не страшны неблагоприятные условия окружающей среды; обычно это 30—50% от проектной прочности.

Оптимальными условиями отвердевания бетона являются:

  1. температура наружного воздуха 18—20° С;
  2. высокая влажность воздуха.

Что происходит, если температура воздуха опускается ниже?

С понижением температуры процессы химических реакций все более замедляются.

Набор прочности при разных температурах

Впоследствии, если бетон согреть, он наберет прочность, но она будет ниже ожидаемой.

Если температура воздуха опускается до 0° С и ниже, вода которая не успела прореагировать с компонентами цемента, замерзнет. При замерзании она расширится и приведет к образованию пустот и трещин в бетоне, что негативно отразится на прочности готового изделия. Образование ледяной пленки вокруг арматуры будет способствовать ее отслаиванию.

При замерзании вода расширяется и приводит к образованию пустот и трещик в бетоне, что негативно отразится на прочности готового изделия

Поскольку количество воды в бетонной смеси рассчитывается заранее, составляющим цемента не хватит воды для реакции, таким образом, гидратация пройдет не полностью, и это снизит прочность бетона.

Вот почему при зимнем бетонировании следует принимать определенные меры, обеспечивающие правильное протекание реакций гидратации.

Эти меры делятся на три вида:

  1. добавление особых компонентов в бетонный раствор;
  2. сохранение тепла;
  3. прогрев бетона.

У каждого из этих мероприятий есть свои плюсы и минусы. Решение принимается исходя из конкретной ситуации.

Существуют определенные стандарты на проведение любых прогревающих мероприятий, которые позволяют провести их наиболее эффективно и экономически целесообразно. Они отражены в технологических картах.

Применение специальных добавок для бетонных растворов.

Противоморозные добавки увеличивают скорость реакций и одновременно снижают температуру застывания воды в смеси, благодаря чему бетон отвердевает и при пониженных температурах.

Добавки-ускорители твердения способствуют быстрому набору критической прочности, после чего бетону уже не страшен холод.

Самый простой вариант противоморозных добавок — хлористые соли, но у их применения много ограничений, так как они совместимы не с любым видом портландцемента и работают только до температуры –10°С, кроме того, не рекомендованы к применению в армированных конструкциях, поскольку могут вызвать коррозию арматуры.

Другое дело — специальные добавки, например, CemFrio и HotIce от CEMMIX.

У этих добавок много преимуществ:

  1. низкие дозировки;
  2. простая процедура добавления;
  3. эффективная работа до температуры –20° С без прогревающих мероприятий;
  4. дополнительное пластифицирующее действие, позволяющее получать смеси повышенной удобоукладываемости;
  5. предотвращение расслаивания смеси;
  6. хорошая совместимость с любыми видами цементов и с арматурой;
  7. экономия цемента и воды;
  8. увеличение прочности готового изделия.

Сохранение тепла

При протекании реакций гидратации в бетонной смеси выделяется тепло. Если залитая конструкция имеет большой размер и достаточную толщину, тепла выделяется достаточно для того, чтобы не дать бетону замерзнуть. Нужно только сохранить его.

Метод термоса

С этой целью применяют метод термоса:

  1. Бетон замешивают из прогретых материалов. Цемент прогревать нельзя во избежание «заваривания», а заполнители, арматуру и опалубку прогревают горячим воздухом, воду подогревают до температуры 70° С.
  2. Применяют утепленную опалубку.
  3. После укладки бетонной смеси ее температура должна быть не ниже +10° С.
  4. Заливку укрывают теплоизолирующими материалами. Иногда используют специальные прогревающие маты.
  5. Периферические части конструкций могут дополнительно прогреваться электродами.
  6. Дополнительно применяют противоморозные добавки для бетона.

Метод термоса эффективен для крупных конструкций, но его недостаточно, если у заливки большая площадь охлаждения, либо температуры слишком низкие (ниже –10° С).

Прогрев бетона

Есть несколько способов прогрева бетона:

  1. тепляки;
  2. электродный прогрев;
  3. инфракрасный прогрев;
  4. индукционный прогрев;
  5. термоматы;
  6. прогрев бетона с помощью ПНСВ.

Тепляки

Тепляки — это своеобразные «шатры», которые возводят над бетонной заливкой. Внутри устанавливают тепловые пушки, которые поддерживают температуру на нужном уровне. По достижении конструкцией критической прочности шатры можно демонтировать.

Устройство тепляка

Электродный прогрев

Внутри опалубки закрепляют электроды, благодаря чему через бетонный раствор можно пропускать ток и таким образом греть бетон.

Как устроен электронный обогрев

Технологическая карта на электродный прогрев конструкций из монолитного бетона содержит организационные и технические решения по электродному прогреву бетона с целью ускорения работ и повышения качества конструкций, которые изготавливаются в холодный сезон.

Эти решения разработаны в соответствии с требованиями СНиП. Подробнее можно ознакомиться с ними в СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» п. 5.11 «Производство бетонных работ при отрицательных температурах».

Карта регламентирует:

  1. область применения электродного прогрева (сквозного, периферийного, арматурного) со схемами и указаниями о подготовке конструкций;
  2. допустимость применения противоморозных добавок, их вид и количество;
  3. область применения гидротеплоизоляции;
  4. методы и график выполнения работ;
  5. калькуляцию трудозатрат;
  6. параметры прогрева;
  7. необходимые материально-технические ресурсы;
  8. технику безопасности;
  9. требования к качеству и приемке работ;
  10. технико-экономические показатели.

Технологическая карта позволяет правильно и своевременно произвести все необходимые работы по электродному прогреву бетонных конструкций в зимнее время.

Инфракрасный прогрев

Бетон прогревают инфракрасным излучением.

Индукционный прогрев

Разогревает арматуру, от нее прогревается и бетон.

Термоматы

На поверхности заливки раскладываются обогреватели в виде матов. Они равномерно прогревают бетон.

Термоматы обеспечивают более расномерный прогрев, чем электроды

Прогрев бетона с помощью ПНСВ (провода нагревательного со стальной жилой и изоляцией из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката)

Провод ПНВС расшифровывается следующим образом:

  1. П — провод;
  2. Н — нагревательный;
  3. С — материал провода (сталь);
  4. В — материал изоляции (винил, который правильнее называть поливинилхлоридом).

Провод погружается в бетон; не реже двух раз за смену проверяют напряжение в цепи.

Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций содержит указания по электрообогреву конструкций с помощью ПНСВ. В ней можно найти сведения, касающиеся области применения метода, организации и технологии выполнения работ, требований по приемке.

Важно!

При выборе любого метода прогрева дополнительное применение противоморозных добавок будет целесообразным. Все методы прогрева — дорогостоящие мероприятия, поэтому, чем быстрее их можно будет прекратить, тем больше средств будет сэкономлено. Добавки-ускорители твердения и противоморозные добавки позволяют бетону быстрее достичь критической прочности, после чего можно отменить прогревающие мероприятия.

При выборе любого метода прогрева целесообразно дополнительное применение противоморозных добавок

Советуем изучить: Добавки для бетона

Как происходит строительство зимой?

Обязательным компонентом любого бетонного раствора является вода, но при низких температурах она просто замерзает и гидратация цемента прекращается. Кристаллы льда расширяются, и монолит начинает крошиться. Даже при термоизоляции, вместо предусмотренных технологией 28 дней, бетон набирает твердость гораздо дольше, что негативно сказывается на себестоимости работ. Оптимальный выход – электропрогрев бетона, позволяющий ускорить работы и обеспечить нужную прочность.

Это наиболее экономичный метод прогрева бетонной смеси в зимнее время, не требующий больших расходов. Важно, чтобы весь объем прогревался одновременно, чего сложно достигнуть, применяя другие технологии обогрева монолитных конструкций в зимних условиях.

Как происходит строительство в зимний период

Электропрогрев опалубки (контактный метод)

Этот способ предполагает изготовление опалубки, в которую заранее будут закладываться нагревательные элементы. Они отдают бетону свое тепло при нагреве и ускоряют твердение. Электропрогрев опалубки происходит снаружи, через контактную поверхность.

Плюсы: доступность.

Минусы: трудоемкость изготовления; низкий КПД (при заливке фундамента смесь греется лишь частично).

Термоматы

Специальными электронагревателями в виде матов обкладывают залитый подготовленным раствором участок. В раствор добавляют вещества для ускорения процесса схватывания и предотвращения кристаллизации воды. Этот способ хорош для прогрева больших ровных горизонтальных поверхностей в зимнее время.

Сложные конструкции, колонны ими не нагреешь. Подробнее узнать о том, как подогреть бетонную конструкцию матом, вы можете на видео ниже:

Применение матов

Сколько греть бетон?

Для экономии, время прогрева бетона требуется сократить к минимуму. Но в каждом случае время считается отдельно, что связано с определенными факторами. Это температура наружного воздуха, возможность и качество теплоизоляции, мощность обогревателей.

График зависимости времени набора прочности бетона от температуры

Обогрев бетона проводом зависит от того, как он проложен внутри конструкции и потребляемой мощности. В общем случае расчет времени зависит от температуры конструкции. В большинстве методик монолит разогревается до 60ºС, но делается это медленно, не более 10 градусов за один час нагрева. Это обеспечивает его равномерность, повышая качество материала. После набора смесью 50% прочности, ее постепенно охлаждают с еще более низкой скоростью в 5ºС за час, с использованием термоизоляции. Таким образом, прогрев может проходить как в течение нескольких часов, так и суток.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Контроль за проведением бетонных работ в зимнее время

Согласно нормам СНиП 152-01-2003 качество бетонных изделий подтверждается после проведения контрольных мероприятий. Используется контроль:

  • входной (проверяется соответствие смеси наличию всех составляющих);
  • операционный контроль (производится во время выполнения действий укладки и прочих работ);
  • приемочный контроль (проверка качества конструкции в целом).

Таким образом, проверяется правильность принципа бетонирования фундамента и возведения монолитных конструкций в зимнее время.

Способов бетонирования зимой много. Они широко используется в районах с холодным климатом. Современные методы с использованием инфракрасного прогрева более эффективны и безопасны, именно поэтому их все чаще выбирают квалифицированные мастера.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Зачем нужен греющий кабель для заливки бетона зимой?

В состав бетона входит вода, которая при понижении температуры ниже +5 ? плохо связывает цемент, а при отрицательной температуре замерзает. Если вода замёрзла, она создаёт внутренние напряжения. Следствие этого — дефекты и трещины в бетоне, которые ухудшают качество здания. Все это препятствует строительству при низких температурах.

Однако строиться зимой приходится по таким причинам:

  • Высокая конкуренция среди застройщиков. Тот, кто сдает объекты быстрее, зарабатывает больше, получает больше клиентов;
  • Высокие темпы строительства, диктуемые спросом на жилье;
  • Выполнение планов и обязательств перед клиентами.

Прекращение строительства в холода экономически нецелесообразно. Поэтому ищут способ оперативно и равномерно прогревать бетон. Кабель КДБС помогает это сделать.

Индукционный обогрев

Применяется с армированными конструкциями. Металлические элементы, содержащиеся внутри них, станут сердечниками. Изолированный кабель выполняет роль индуктора и размещается петлями вокруг арматуры. Количество мотков провода и сечение необходимо рассчитать предварительно. Вдоль кабеля пускается переменный ток, образующий электромагнитное поле. Затем происходит нагревание армирующих элементов, от них тепло переходит к бетону, постепенно распространяясь по всей смеси.

Расход электроэнергии достигает 150 кВт/ч на 1 кубический метр бетона.

Плюсы: низкая цена; равномерный прогрев.

Минусы: сложный расчет; ограниченность применения (балки, колонны и т. д.).

Пример техники: Cтанция УЗТТ КТПТО-80

Установка для прогрева бетона индукционным способом УЗТТ КТПТО-80

Сколько нужно прогревать бетон

Определенного графика прогрева бетона не существует. Самое главное – соблюсти подходящий температурный режим до окончательного набора составом прочности. Это означает, что после заливки смесь не рекомендуется подвергать воздействию низких температур в течение 28 дней.

СНиП 3.03.01-87 регламентирует степень набора прочности, по достижении которого бетон становится практически неуязвим:

Марка на сжатие Степень набора прочности
М 150 От 50%
М 200 От 40%
М 300 От 40%
М 400 От 30%
М 500 От 30%

Все нужное для прогрева рекомендуется подготовить заранее

Время прогрева бетона зимой

Этот показатель зависит от многих обстоятельств, но важнейшим является выбранная технология прогрева. Так, термоматы за 11 часов применения дадут такую же прочность, какую бетон приобрёл бы в естественных условиях за 28 дней.

При прогреве бетона проводом ПНСВ нужная прочность набирается в течение 7-10 дней.

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.

Инфракрасный нагреватель Wacker Neuson HDR 45

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.

Пример техники: Инфракрасный нагреватель Wacker Neuson HDR 45

Выводы:

  1. Электродный прогрев подойдёт для раствора любой толщины и формы, но требует больших энергозатрат (около 1000 кВт на 3–5 куб. м.).
  2. Провод ПНСВ равномерно нагревает смесь и отличается безопасностью эксплуатации: кабель изолирован, температура легко регулируется.
  3. Контактный метод требует изготовления опалубки под заказ и не может обеспечить равномерный обогрев.
  4. Индукционный способ применим исключительно с армированными конструкциями.
  5. Инфракрасным теплом можно прогреть только небольшой слой бетона.

Также в нашем интернет-магазине представлены дизельные станции для прогрева бетона. Узнать, сколько стоит оборудование с учетом скидки, можно у наших менеджеров. Стоимость доставки зависит от габаритов и массы товара.

Автор статьи: Давид Гукасов

Давид Гукасов

Предварительный разогрев бетонной смеси

Способ предварительного нагрева бетона является одним из самых простых. Он предусматривает следующие работы:

  • повышение температуры смеси на этапе приготовления;
  • последующую заливку разогретого состава.

Существенным недостатком этого метода является необходимость выполнения сложных расчетов, учитывающих:

  • климатические факторы;
  • объем бетона;
  • продолжительность заливки.

При недостаточной температуре бетона возникает необходимость в его дополнительном разогреве любым из доступных способов.

Технические характеристики

Количество каналов 8…256
Количество подключаемых модулей, шт 1…32
Количество датчиков, подключаемых к модулю, шт 8,16 или 48
Период отсчетов мин / макс 10 сек / 24 час
Пределы погрешности измерения температуры, °С ±1
Пределы погрешности измерения влажности, не более, % ±3
Длина линии связи с модулями, м:
— датчиков до 20
— регистратора до 500
Объем памяти, Мбайт 1
Интерфейс USB
Габаритные размеры регистратора, мм 150x76x27
Масса регистратора, кг 0,15

Технология прогрева бетонной массы

Фундаментальной ошибкой является мнение, что для достижения заданной конструктивной прочности бетона достаточно смонтировать греющий кабель и просто подключить его к сети. Процесс этот регулируемый и зависящий от множества параметров. Недопустим как недогрев, так и перегрев залитой бетонной массы.

Довести ее до кипения вам не удастся, поскольку виниловая оболочка плавится при 80 0С. Это является своеобразным предохранителем. Но если она разрушится, вся греющая система выйдет из строя, а при соприкосновении провода с арматурой не исключено возникновение короткого замыкания.

Ниже, в качестве примера, приведена одна из технологических схем прогрева при включении секций «Звездой».

  • Первый этап, когда происходит поглощение основной массы воды и начинает формироваться кристаллическая структура в массе залитого бетона. В это время он нагревается до 55 0С. Его длительность зависит от температуры наружного воздуха. Например, при –15 0С она равна 5 часов, при –20 0С – семь часов. Для поддержания процесса требуется напряжение на выходных обмотках трансформатора, равное 95 вольт.
  • Второй этап. Проводится для изотермического прогрева и создания кристаллической структуры в массе бетона. Питающее напряжение снижается до 75 вольт, а температура внутри залитой массы 55 0С поддерживается за счет ее тепловой инерционности. Длительность и зависимость от внешней температуры такая же, как и на первом этапе. Однако при резком похолодании рекомендуется повысить напряжение до 85 вольт.
  • Третий этап. Стадия остывания. Набор 70-80% конструктивной прочности. Температура нагрева провода не более 20 0С. Продолжительность 80 часов, если снаружи –15 0С и 30 при –25 0С.

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.

Схема индуктора

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.

Индукционный прогрев

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.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки