Прогрев бетона тепловыми пушками технология

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

ОБОГРЕВ ТЕПЛОВЫМИ ПУШКАМИ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Типовая технологическая карта (ТТК) составлена на обогрев тепловыми пушками монолитного железобетона при выполнении работ в зимнее время.

ТТК предназначена для ознакомления рабочих и инженерно-технических работников с правилами производства работ, а также с целью использования при разработке проектов производства работ, проектов организации строительства, другой организационно-технологической документации.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Обогрев монолитных конструкций тепловыми пушками применяется при:

– отогреве промороженных бетонных и грунтовых оснований, арматуры, закладных металлических деталей и опалубки, удаление снега и наледи;

– интенсификации твердения бетона конструкций и сооружений, возводимых в скользящей, либо объемно-переставной опалубках, плит перекрытий и покрытий, вертикальных и наклонных конструкций, бетонируемых в металлической или конструктивной опалубках;

– предварительном отогреве зоны стыков сборных железобетонных конструкций и ускорение твердения бетона или раствора при заделке стыков;

– ускорения твердения бетона или раствора при укрупнительной сборке большеразмерных железобетонных конструкций;

– создания тепловой защиты поверхностей, недоступных для утепления.

Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками, то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т.п. (рис.1).

Рис.1. Сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушками

Создаётся нечто наподобие низкой “палатки” или “шатра” над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки (рис.2). Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев.

Рис.2. Виды тепловых пушек

Р-НП СРО ССК-02-2015 Рекомендации по производству бетонных работ в зимний период

1 Конвективный обогрев – это ускорение твердения бетона за счёт теплового потока, подаваемого в замкнутый объём (тепляки, тоннель и т.п.).

2 Открытые вертикальные поверхности закрываются теплоизоляционными шторами, и в образованный замкнутый объём устанавливаются теплогенераторы. Передача тепловой энергии от теплогенератора к поверхности конструкций осуществляется конвекцией. Нагрев внутренних слоев конструкций происходит за счёт теплопроводности бетона.

3 Методы конвективного обогрева классифицируются по способу подведения теплового потока к прогреваемой конструкции: традиционный камерный обогрев, камерный обогрев с воздуховодами, камерный обогрев с приопалубочными шторами.

4 При традиционном камерном обогреве тепловой поток от теплогенератора направляется в замкнутый объём и далее, вследствие конвективного теплообмена, происходит нагревание внутренних поверхностей конструкций.

5 При обогреве с воздуховодами тепловой поток от теплогенератора поступает в распределитель и далее в воздуховоды, подающие тепловой поток по периметру возводимых конструкций. Воздуховоды изготавливаются из прорезиненной ткани. Для создания струй горячего воздуха по длине они должны иметь отверстия.

6 При обогреве с приопалубочными шторами тепловой поток от теплогенератора поступает в область, ограниченную теплоизолирующей шторой и поверхностью бетона (опалубки).

7 Источниками тепловой энергии могут быть электрокалориферы, дизельные теплогенераторы прямого (непрямого) нагрева, газовые нагреватели и т.п. Основные технические характеристика источников тепловой энергии для конвективного обогрева приведены в приложении Д*.

8 Выбор параметров технологии конвективного обогрева осуществляется на основе теплового баланса энергии, вырабатываемой теплогенератором, и теплопотерь.

9 Мощность теплогенератора определяется из условия:

где – потери тепла через наружные ограждения, Вт;

– расход тепла на прогрев инфильтрирующегося через ограждение воздуха, Вт;

– расход тепла на нагревание поверхности конструкций (щитов опалубки), Вт;

– расход тепла на прогрев бетона, Вт.

10 Потери тепла через наружные ограждения:

Зачем нужна технологическая карта прогрева бетона

Большая часть территории России — регионы с ярко выраженными временами года. Есть зима с отрицательными температурами, теплое лето и межсезонье.

При осуществлении частной застройки строители планируют бетонные работы на начало осени, но в крупном строительстве допускать простои в работах длиной по полгода нерентабельно. Могут быть и другие причины бетонирования при неподходящих температурах:

Работы на слабых грунтах, которые возможны только зимой.
Сезонное снижение стоимости материалов и работ.
Возможность без проблем подвозить материалы по замерзшим дорогам.

Поэтому разработаны меры по прогреву бетона.

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 — 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.

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:

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

Что происходит, если температура воздуха опускается ниже?

С понижением температуры процессы химических реакций все более замедляются.

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.

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:

добавление особых компонентов в бетонный раствор;
сохранение тепла;
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:

низкие дозировки;
простая процедура добавления;
эффективная работа до температуры –20° С без прогревающих мероприятий;
дополнительное пластифицирующее действие, позволяющее получать смеси повышенной удобоукладываемости;
предотвращение расслаивания смеси;
хорошая совместимость с любыми видами цементов и с арматурой;
экономия цемента и воды;
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.

С этой целью применяют метод термоса:

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.
Применяют утепленную опалубку.
После укладки бетонной смеси ее температура должна быть не ниже +10° С.
Заливку укрывают теплоизолирующими материалами. Иногда используют специальные прогревающие маты.
Периферические части конструкций могут дополнительно прогреваться электродами.
Дополнительно применяют противоморозные добавки для бетона.

Читать еще: Формы для производства бетонных изделий

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:

тепляки;
электродный прогрев;
инфракрасный прогрев;
индукционный прогрев;
термоматы;
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.

Электродный прогрев

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

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».

область применения электродного прогрева (сквозного, периферийного, арматурного) со схемами и указаниями о подготовке конструкций;
допустимость применения противоморозных добавок, их вид и количество;
область применения гидротеплоизоляции;
методы и график выполнения работ;
калькуляцию трудозатрат;
параметры прогрева;
необходимые материально-технические ресурсы;
технику безопасности;
требования к качеству и приемке работ;
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.

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

Провод ПНВС расшифровывается следующим образом:

П — провод;
Н — нагревательный;
С — материал провода (сталь);
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.

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.

Какова продолжительность прогрева бетона

Бетон прогревается до тех пор, пока не достигнет критической прочности (30—50% от проектной). Обычно это происходит на 4—6-й день.

Прочность бетона определяют по фактическому температурному режиму при помощи графиков.

Для более точного определения сроков используют лабораторные исследования, для которых изготавливают отливки-образцы и позволяют им набирать прочность в таких же условиях, как и основная конструкция.

Применение противоморозных добавок при зимних бетонных работах гарантирует получение качественных бетонных конструкций даже в условиях отрицательных температур. Совмещение применения противоморозных добавок с методом термоса или прогревом бетона не только гарантирует набор прочности, но и сокращает продолжительность термообработки, а значит, позволяет сэкономить электроэнергию и повысить оборачиваемость дорогостоящего оборудования и опалубки. Грамотное применение прогревающих мероприятий и противоморозных добавок в соответствии с технологической картой позволяет получать зимний бетон высокого качества.

Как прогреть бетон в зимнее время?

Низкая температура негативно действует на любой строительный раствор, но работы не прекращаются круглый год. Поэтому от правильного прогрева бетона в зимнее время зависит его прочность и скорость строительства. Известно, что этот материал набирает оптимальные кондиции при температуре 20ºС, чего можно добиться только с применением специальных технологий.

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 прогреть бетон?

Существует немало способов прогрева бетона в холодное зимнее время. Они требуют затрат, которые окупаются за счет сокращения времени работы и соблюдения технологических норм. Рассмотрим наиболее эффективные методики.

Нагревательным проводом

Электропрогрев бетона чаще осуществляется специальным греющим проводом. Для этого он закрепляется на арматуре змейкой, по схеме, схожей с теплым полом, зажимами. Затем заливается смесь температурой не менее 5 градусов. Выведенные концы кабелей присоединяются к источнику тока, применяя понижающий трансформатор.

Для прогрева бетона трансформатором обычно применяется провод ПНСВ разных диаметров со стальной или оцинкованной жилой. В более сложных условиях рекомендуется применять ПТПЖ с двумя жилами, он продолжает электрообогрев даже после повреждения одной из них. Благодаря невысокой стоимости и оптимальным характеристикам популярны провода диаметром 1,2 мм. Кабеля КДБС и ВЕТ могут подключаться и от бытовой сети 220 В, но они стоят дороже, поэтому используются на небольших объектах. Количество провода рассчитывается в зависимости от его характеристик и внешних факторов, но в среднем оно составляет 50-60 м на 1 м³ бетонного раствора.

После укладки провода в опалубку заливается бетонный раствор, по кабелям пускается электричество, они прогревают массу до 50-60ºС со скоростью не более 10 градусов в час. Далее подогретый монолит плавно остывает со скоростью 5 градусов в час. Важно не пренебрегать временем, чтобы температура менялась равномерно, это гарантирует прочность конструкции. После завершения работ провод остается в монолите. К преимуществам этого метода относят:

Невосокая стоимость за счет экономии и электроэнергии, особенно если использовать понижающий трансформатор;
При правильном подборе оборудования можно прогревать большие объемы и конструкции;
Прокладывать провод можно до температуры -15ºС, а вести прогрев до -25ºС.

Электродами

Один из простых способов прогрева бетона – при помощи электродов. Для этого арматура перевязывается проволокой диаметром 8 мм, которая подсоединяется к проводам, выведенным на понижающий трансформатор. Расстояние между электродами, в зависимости от температуры 0,6-1 м.

Применение электродов для прогрева эффективно, когда они подключаются к колоннам или вертикальным конструкциям, поскольку для них достаточно одного электрода, подключаемого к фазе.

При схеме подключения с электродами, проводником выступает вода в бетоне. Но после высыхания сопротивление раствора резко увеличивается, что приводит к перерасходу электроэнергии – это является основным недостатком этого метода.

Инфракрасный прогрев

Инфракрасный прогрев бетонных конструкций осуществляется специальными излучателями. Они включают в себя ТЭН или другие источники тепла и отражатели. При этом способе подогрева бетона излучатель устанавливается на расстояние около 1,2 м от поверхности залитого раствора, которая покрывается полиэтиленом или другим материалом, препятствующим быстрому испарению воды.

Прогрев осуществляется в три этапа: разогрев монолита, прогревание всего объема, постепенное остывание. Эта методика достаточно энергозатратная, поэтому применяется для обогрева труднодоступных мест, сложных конструкций или при стыковке бетонных конструкций.

Метод термоса

Технология прогрева методом термоса проста и довольно экономична. Смесь на заводе разогревается до температуры от 25 до 45ºС, но не выше, чтобы она не начала схватываться заранее. После заливки опалубку обкладывают термоизоляцией. Теплоты, выделяющейся при гидратации достаточно для того, чтобы процесс затвердевания пошел нормально и бетон набрал нужную прочность. Среди преимуществ этого способа выделяют:

Простоту технологии, термоизоляцию можно изготовить своими руками;
Невысокая стоимость, в качестве защитного материала от мороза можно использовать опилки, солому и т.д.;
Обеспечение технологических характеристик бетона.

К недостаткам относят невозможность применения метода для заливки больших площадей, он эффективен для компактных конструкций с ограниченными поверхностями.

Индукционный нагрев

Индукционный прогрев бетона в зимнее время осуществляется при помощи переменного магнитного поля, образующего переменный электрический ток. Металлические конструкции в бетоне нагреваются, передавая энергию раствору.

Читать еще: Бетон б15 характеристики

Изолированный провод (индуктор) прокладывается внутри конструкции, после он периодически включается для повышения температуры арматуры. Это обеспечивает равномерный прогрев всего монолита. Главное условие – арматурный каркас должен быть замкнут.

Другие методы

Существуют и другие способы прогрева бетона, среди которых популярны опалубки с ТЭН и применение тепловых пушек. В первом случае раствор заливается в заранее прогретую опалубку, что сократит время отвердевания и предотвратит возможную деформацию конструкции. Непосредственно при заливке опалубка отключается, а свободная часть немедленно накрывается теплоизоляцией. Температура постепенно поднимается до 80ºС, затем опускается до 60ºС и удерживается до достижения 80% прочности.

Прогрев тепловыми пушками требует возведения вспомогательных теплоизолирующих конструкций над бетоном, куда будет направляться разогретый воздух. Эта методика оправдывает себя там, где нет надежного подключения к электрической сети. В этом случае используется дизельное оборудование, обеспечивающее нормальный прогрев. Нужно учитывать, что использование тепловых пушек стоит дорого. В промышленности используют прогрев бетона паром в специальной двустенной опалубке.

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.

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.

Технология электропрогрева бетона.

Начнем со способа электропрогрева, который основан на принципе нагрева проводника при прохождении через него переменного тока. Постоянный ток для этих целей не подходит, так как при его применении происходит электролиз воды, коррозия и экранирование поверхности электродов выделяемыми газами.

Электропрогрев бетона осуществляется следующим образом. В свежеуложенный бетон вводят металлические электроды, через которые пропускают переменный электрический ток. Электрическое сопротивление свежеприготовленного бетона, уложенного в опалубку, увеличивается по мере затвердевания бетона. Оказалось, что на ранней стадии твердения бетон обладает достаточно хорошей электропроводностью; его можно отнести к проводникам второго рода с ионной проводимостью. Включенный в электрическую цепь, он нагревается при прохождении электрического тока. Какое влияние оказывает выделяющееся тепло? Оно способствует интенсификации химического взаимодействия воды с минералами цементного клинкера. А это вызывает твердение бетона. Значит электрический ток, протекающий по бетону, будет вызывать его нагревание и твердение? Да, и чем больше будет сопротивление, тем выше будет напряжение тока.

Электропрогрев стал одним из основных способов ускорения твердения бетона на зимних стройках. Подсчитано, что в настоящее время таким способом ежегодно прогревают свыше 12 млн. м 3 бетона. Его используют как в монолитных конструкциях, так и в заводском производстве сборного железобетона вместо пропаривания. Это один из самых экономичных способов тепловой обработки бетона.

Электропрогрев бетона чаще применяется на больших стройках, где имеется техническая возможность использовать трансформаторы большой мощности (30-80 кВт). В российских реалиях дряхлых подстанций и электросетей недостаточной мощности, зимний прогрев бетона – это малореальное мероприятие для частного застройщика. Электрический прогрев бетона зимой, на мой взгляд – лучший метод, при проведении монолитных работ, но. Как говорится: “Чем богаты, тем и рады”.

Подключение электродов от источника питания производится через трансформаторы, распределительные щиты и софиты (Рис. 6. Виды электродов, схемы их расстановки). Софит представляет собой сухую доску длиной 3–4 м с изоляторами, на ней монтируют провод, к которому присоединяют фазовые провода от электродов. Магистральные и коммутационные провода, как правило, выполняются с медной или алюминиевой жилой. Сечение проводов подбирается в зависимости от параметров силы тока. Электропрогрев ведут на пониженных напряжениях (50–127 В).

Рис. 6. Виды электродов, схемы их расстановки: а – схема сквозного прогрева пластинчатыми электродами; б – схема двухстороннего размещения полосовых электродов при сквозном прогреве бетона; в – схема одностороннего размещения полосовых электродов при периферийном прогреве бетона; г – схема размещения плоских групп стержневых электродов; д – схема прогрева бетона одиночными стержневыми электродами; е – схема прогрева бетона струнными электродами; 1 – пластин -чатый электрод; 2 – полосовой электрод; 3 – стержневой электрод; 4 – струнный электрод; 5 – металлическая опалубка.

Прогрев бетона зимой осуществляют путем введения в толщу бетона греющих элементов. Это могут быть трубки с циркулирующим в них теплоносителем (водой, паром или воздухом), но наибольшее распространение получили изолированные электронагревательные провода типа ПНСВ (Рис. 7. Установка электронагревательных проводов на горизонтальную конструкцию, Рис. 8. Установка электронагревательных проводов на вертикальную конструкцию). Их наматывают группами на объемный каркас железобетонной конструкции еще до укладки бетонной смеси, а по ее завершении – подключают группы к источнику переменного или постоянного тока безопасного напряжения (трансформатору) (Рис. 9. Электронагревательные провода, Рис. 10. Прогрев бетонной смеси электронагревательными проводами). Шаг намотки определяется сечением провода и должен быть таким, чтобы омическое сопротивление провода обеспечило необходимое тепловыделение. При подключении необходимо следить, чтобы концы проводов, выходящие из опалубки, были короткими, иначе на воздухе без оттока тепла они перегорят (Рис. 11. Электронагревательные провода на горизонтальной конструкции, Рис. 12. Схема раскладки электронагревательных проводов, Рис. 13. Инвентарная секция шинопроводов для коммутации греющих проводов, Рис. 14. Организация рабочей зоны электрообогрева).

Рис. 7. Установка электронагревательных проводов на горизонтальную конструкцию.

Рис. 8. Установка электронагревательных проводов на вертикальную конструкцию.

Рис. 9. Электронагревательные провода.

Рис. 10. Прогрев бетонной смеси электронагревательными проводами.

Рис. 11. Электронагревательные провода на горизонтальной конструкции.

Рис. 12. Схема раскладки электронагревательных проводов.

Рис. 13. Инвентарная секция шинопроводов для коммутации греющих проводов: 1 – кабельный отвод с разъемом; 2 – деревянная стойка; 3 – болты М6; 4 – шины из стальной полосы сечением 40´3 мм; 5 – секция шинопровода, изготовленная из деревянной доски, крепящейся непосредственно к опалубке; 6 – деревянные бруски сечением 40´40 мм; 7 – алюминиевая катанка диаметром10 мм.

Рис. 14. Организация рабочей зоны электрообогрева:1 – инвентарная трехфазная секция шинопроводов; 2 – прожектор; 3 – трансформаторная подстанция; 4 – диэлектрический коврик; 5 – инвентарное ограждение рабочей зоны; 6 – сигнальная лампочка красного цвета; 7 – температурные датчики.

Сооружение временного укрытия с прогревом тепловыми пушкам.(Рис. 15. Технология прогрева тепловыми пушками).

Если будет использоваться дополнительный прогрев тепловыми пушками (Рис. 16. Виды тепловых пушек, Рис. 17. Схема работы тепловой пушки), то укрытие из плёнки ПВХ укладывается не на поверхность бетона, а на временный каркас из досок, брусков и т. п. Создаётся нечто наподобие низкой «палатки» или «шатра» над бетонной конструкцией и под это укрытие ставятся тепловые пушки. Чем выше будет температура под шатром, тем быстрее будет идти процесс набора прочности, и соответственно, раньше можно будет прекратить прогрев (Рис. 18. Технологическое решение прогрева тепловыми пушками).

Рис. 15. Технология прогрева тепловыми пушками.

Рис. 16. Виды тепловых пушек.

Рис. 17. Схема работы тепловой пушки.

Рис. 18. Технологическое решение прогрева тепловыми пушками.

Прогрев бетона: зачем он нужен и как его организовать

При выполнении бетонирования фундаментов и заливки монолитных конструкций в условиях низких температур (минимальная ниже 0 0 С и среднесуточная ниже 5 0 С) прогрев бетона по СНиПу «Несущие и ограждающие конструкции» должен осуществляться в обязательном порядке. Для обеспечения прогрева могут использоваться самые разные методики, и наиболее популярные мы опишем в нашей статье.

Чтобы раствор на морозе хорошо застывал, его нужно дополнительно подогревать

Необходимость обогрева раствора

Процессы, протекающие в бетоне

Процесс обогрева бетона при его отвердении является довольно затратным. На поддержание температуры в течение длительного времени нужно довольно много энергии, но это как раз тот случай, когда экономить не стоит.

Читать еще: Состав бетона для отмостки пропорции

Заливка опалубки без обогрева – рискованный шаг

Необходимость обогрева напрямую связана с процессами, которые протекают в растворе:

Чтобы бетон набрал прочность, необходима полная гидратация всего цемента. Скорость данного процесса напрямую зависит от температуры, и потому при замерзании воды отвердение останавливается.
Кроме того, замерзая, вода увеличивается в объеме примерно на 15 %. Это приводит к разрушению краев пор, и материал становится рыхлым.
Не менее опасным будет и обледенение арматуры. Даже тонкая ледяная пленка нарушает связь в системе «металл – цемент», и механические характеристики бетона ухудшаются.

Именно по этой причине инструкция рекомендует ни в коем случае не допускать замерзания раствора. И применяться для этого могут самые разные методики.

Пассивные и поверхностные методики борьбы с холодом

Ситуации, при которой может потребоваться дополнительный обогрев залитой конструкции, условно делят на два типа: запланированные и внезапные. И если для решения запланированных проблем существует множество методов, то при резких заморозках приходится применять экстренные меры.

Несъемная опалубка из теплоизоляционных материалов

Что же можно сделать:

Во-первых, если мы знаем, что материал может подвергнуться воздействию морозов, в него стоит еще на этапе замешивания добавить специальные присадки. Они насыщают влагу в растворе солями кальция и натрия (нитриты, гидрокарбонаты), и вода не замерзает.

Обратите внимание! Перенасыщение раствора минеральными солями может спровоцировать появление высолов белых разводов на поверхности. Вот почему данную методику редко используют в тех случаях, когда не планируется маскировка бетона отделкой.

Во-вторых, при небольших морозах вполне можно обойтись качественной теплоизоляцией опалубки. А если залить в несъемный теплоизоляционный контур, подогретый до 70-80 0 С раствор, и закрыть конструкцию сверху фольгированной пленкой, работающей как тепловое зеркало, то вполне можно добиться приемлемого результата.
Наконец, возможен вариант, когда поднять температуру нужно довольно быстро. В этом случае применяется инфракрасный обогрев с использованием тепловых пушек. Конечно, эти установки являются довольно энергоемкими, да и эффективны только при обработке не слишком толстого слоя, но в ряде ситуаций достойной альтернативы им просто не найти.

Использование тепловой пушки

Обратите внимание! Основным недостатком такой методики являются просто гигантские теплопотери: греем мы в основном воздух, и только малая часть энергии достается бетону.

И все же, узнав, сколько стоит аренда излучателя, и сколько энергии придется потратить, специалисты обычно останавливаются на более совершенных методиках. Их мы опишем в следующем разделе.

Способы внутреннего отопления

Электродный прогрев

Как правило, для работ, которые согласно плану будут выполняться в зимний период, метод обогрева продумывается заранее. И здесь применяют либо проводниковую, либо электродную систему.

Электродный прогрев цементного раствора осуществляется таким способом:

На этапе монтажа опалубки в конструкцию закладываются токопроводящие элементы — электроды. Они могут размещаться как в теле раствора (стержневые, струнные) так и на его поверхности (полосовые, пластинчатые).

Электроды из арматурного прутка

В большинстве случаев электроды представляют собой фрагменты арматуры, к которым присоединяется контактный провод. Иногда для прогрева инструкция рекомендует использовать специальные съемные пластины многоразового применения.
После установки электродов раствор заливается в опалубку. Затем на контактные провода подается ток, и в толще влажного бетона формируется электромагнитное поле.

Обратите внимание! Типовая техкарта на подключение прогревающих электродов допускает использование либо понижающего трансформатора, либо сварочного аппарата. Оптимальное напряжение при этом составляет от 60 до 127 Вольт.

Часть энергии этого поля передается жидкости в растворе, которая нагревается и предотвращает замерзание.

Следует отметить, что по мере высыхания раствора эффективность обработки снижается за счет ухудшения проводимости. В этом случае обогрев обычно сопровождается плавным увеличением напряжения.

Присоединения провода к арматуре

Чтобы минимизировать теплопотери, обычно стараются обеспечить качественную теплоизоляцию конструкции, укрывая ее поверхность слоем опилок или фольгированной пленки. Если же это невозможно, то время обработки нужно увеличить до 4-5 недель.

Использование кабелей

Закладка греющего провода в опалубку

Еще одна методика предусматривает использование теплонесущих кабелей, которые закладываются в опалубку и при прохождении по ним тока нагревают раствор:

Для работы берем проводники ПНСВ в полиэтиленовой или полихлорвиниловой изоляции. Второй вариант предпочтителен для использования в армированной конструкции, поскольку ПХВ не плавится, а значит, риск замыкания на арматуру будет минимальным.

Обратите внимание! Полихлорвинил на холоде теряет эластичность, потому при укладке провода нужно быть осторожным, чтобы не повредить изоляционный слой на сгибе.

Обычно обогрев осуществляется отрезками провода ПНСВ диаметром 1,2 или 1,4 мм. Материал нарезается стандартными фрагментами (17 или 28 м в зависимости от конфигурации) и свивается в спирали диаметром около 30 мм для более компактной укладки.

Типовая схема подключения прогрева бетона

Затем спирали соединяются в несколько «треугольников» или «звезд» (схемы приводятся на рисунках), и собираются в несколько общих шин.
Поскольку на воздухе кабель ПНСВ под напряжением быстро перегорает за счет малого теплоотведения, греющие контуры внутри опалубки соединяют с источником тока с помощью толстых алюминиевых проводов — так называемых «холодных концов».

«Холодные концы» подключаем к клеммам понижающего трансформатора. Для работы лучше всего использовать системы типа СПБ-40, КТПТО 80 и их аналоги, поскольку они обеспечивают регулировку активности всей нагревательной системы.

Сам процесс обогрева делят на несколько фаз:

Фаза	Динамика температуры
Первичное отвердение	Ток не подается, температура раствора поддерживается за счет химических реакций материала
Предварительный прогрев	Ток подается на клеммы трансформатора, раствор постепенно прогревается до 70 0 С. Скорость поднятия температуры не должна превышать 10 0 С в час.
Изотермический прогрев	Наиболее длительная стадия. Подача тока идет в течение всего времени набора прочности, заложенного в проекте. Осуществляется контроль нагрева: нельзя поднимать температуру выше 80 0 С, иначе начнут спекаться цементные гранулы, что нарушит процесс гидратации.
Охлаждение	Понижение температуры происходит постепенно, со скоростью около 4-5 0 С в час.

В течение всего этого времени трансформатор регулирует силу поступающего на проводники тока. По завершению обогрева контактные проводники демонтируются, а провод ПНСВ остается в толще бетона.

Кабели без трансформатора

Основным недостатком описанной выше методики является использование трансформатора. Даже цена аренды этого устройства будет существенной, а уж окупать его для заливки одной конструкции и вовсе не имеет смысла.

В этом случае проще использовать кабели, которые работают от электрической сети в 220 Вольт:

Проводники типа КДБС (Россия) или ВЕТ (Финляндия) обеспечивают мощность прогрева около 40 Вт на 1 метр длины. Они могут использоваться при температурах до -30-40 0 С, и потому достаточно эффективны в частном строительстве даже в северных регионах.

Схема устройства кабеля КДБС

Поскольку подобные проводники подключаются к сети напрямую, обрезка их под размер конструкции не требуется. Производители выпускают секции нагревательного кабеля разной длины (от 3 до 150 м) и потому без труда можно набрать необходимое количество сегментов.

Обратите внимание! Расчет мощности для прогрева бетона нужно делать исходя из норматива примерно 0,5 – 1,5 кВт/м 3 . При заливке обычного перекрытия или стяжки укладывают около 4 м на 1м 2 пола.

Монтаж системы легко осуществляется своими руками. Проводники раскладываем в опалубке, крепя их к арматуре с помощью проволоки или пластиковых хомутов. Концевые муфты выводим наружу и подключаем к питающему кабелю, который включаем в сеть.
После заливки раствора проводим вибрационное уплотнение. Следя за тем, чтобы проводники не сместились.

Фото греющего кабеля в опалубке

Затем даем конструкции постоять около часа и включаем кабели на прогрев, поддерживая напряжение до тех пор, пока цемент не наберет необходимую прочность.

Конечно, такие кабели стоят дороже провода ПНСВ, но зато использовать их куда легче. Ввиду отсутствия трансформатора эту работу может выполнить даже непрофессионал.

Вывод

Прогрев бетона тепловыми пушками, электродами и погружным кабелями позволяет расширить климатические параметры строительных работ. Теперь нам не нужно ограничивать себя теплым временем года: конечно, затраты на отопление будут существенными, но зато мы гарантируем качественное застывание бетона даже на сильном морозе.

Более подробно описанные технологии показаны на видео в этой статье.