Обогрев бетона нагревательными проводами: подробный обзор технологии

Способы прогрева

Есть два основных способа прогрева бетона посредством электрического тока в специально для этого предназначенном трансформаторе. Один из этих способов подразумевает использование проводов ПНСВ, а при другом способе применяются электроды. При прогревании залитого застывающего бетонного раствора обязательно нужно утеплять, а лучше теплоизолировать прогреваемый объем. В противном случае бетон в разных местах прогреется по-разному. А это, в свою очередь, приведет к уменьшению прочности готовой бетонной конструкции.

Для прогрева бетона проводами применяются так называемые ПНСВ.

Это название является аббревиатурой и расшифровывается так:

• буква «П» обозначает, собственно, «провод»;
• «Н» в этой аббревиатуре указывает на то, что провод является «нагревательным»;
• «С» здесь говорит о том, что жила этого провода изготовлена из «стали»;
• «В» свидетельствует о наличии у провода изоляционного слоя, в качестве которого выступает поливинилхлорид.

Провода ПНСВ могут иметь разную толщину. Радиус самого тонкого из них — всего 0,6 мм, а самый толстый имеет диаметр 3 мм. При укладке провода ПНСВ нельзя допускать, чтобы он контактировал с землей или с опалубкой. Также провод не должен выходить за пределы залитого бетона.

Способ прогрева бетонной смеси с применением электродов отличается простотой и небольшими финансовыми затратами. Именно поэтому такой метод сегодня широко используется на строительных площадках в нашей стране. В свою очередь, прогрев бетона таким способом может выполняться либо внутренними электродами, либо поверхностными. Первые могут представлять собой либо стержни, выполненные из арматурной стали толщиной около 1 см, либо струны, которые следует укладывать в опалубку еще до заливания бетонной смеси. Ну а поверхностные электроды могут представлять собой пластины или полосы.

На электроды можно подавать ток различного напряжения, в зависимости от того, присутствует ли арматурный каркас или нет:

• если каркас есть, нельзя допускать, чтобы напряжение тока превышало 127 Вольт;
• если отсутствует, этот показатель напряжения может быть увеличен примерно в два или даже в три раза.

Вообще, нельзя допускать, чтобы напряжение в этом случае было меньше 220 Вольт, но оно не должно быть больше 380 В.

Технология прогрева бетона зимой

Утеплённая опалубка. Термоактивные щиты вставляются непосредственно в конструкцию, что удобно для прогревания монолитных строений, позволяет поэтапно прогревать каждый этаж.

Преимущества:

• небольшие затраты электроэнергии;
• несложный монтаж;
• возможность многократного использования.

Недостатки:

высокая стоимость.

Тепляк – старый проверенный способ. Каркас, возведённый над строительным объектом, накрывают плотной тканью. Внутрь помещают тепловую установку.

Плюсы:

• быстрый прогрев;
• использование как электричества, так и других видов топлива.

Минусы:

невозможность применения на больших площадях.

Индукционный метод. Данная технология применяется в армированных конструкциях, где металлические элементы являются сердечниками. Вокруг объекта с залитой бетонной массой размещают петлями кабель. Ему отводится роль индуктора. Сечение провода, количество витков определяются методом расчёта.

По кабелю пускают переменный ток. Появившееся в объекте электромагнитное поле нагревает расположенные внутри элементы армирования. Те, в свою очередь, прогревают бетон. Имеет существенный изъян: трудность в точных расчётах витков провода. Из-за этого применяется редко.

Инфракрасный прогрев возможен благодаря энергии, полученной от работающего в инфракрасном излучении прибора. Установку располагают перед опалубкой. Регулировка тепла осуществляется путём приближения или отдаления греющего элемента к сооружению.

Энергия за счёт лучей доходит до самых глубоких слоёв бетонной массы. Прогрев идёт постепенно, одновременно в верхних и нижних слоях.

Положительные моменты:

• нет нужды в монтаже;
• легко работать с любой формой объекта.

Отрицательные моменты:

• из бетона вытравливается влага, что может плохо отразиться на его прочности;
• высокая цена оборудования.

Термоэлектроматы – устройства, работающие в автономном режиме. Укладываются сверху бетонной массы, способствуют поддержанию заданного температурного режима по всей поверхности.

Преимущества:

• качественный равномерный прогрев;
• невозможность локального перегрева;
• автоматический контроль температуры.

Недостатки:

• дорогостоящее оборудование;
• трудно найти качественный товар.

Отлично зарекомендовали себя методы прогрева бетона зимой с помощью понижающих трансформаторов. Существуют 2 способа: с применением провода ПНСВ и электродов.

Схема прогрева бетона зимой с помощью кабеля ПНСВ

1. Провод наматывается на армопояс витками, количество которых определяется расчётным путём. Для равномерного прогревания витки надо располагать на одинаковом расстоянии друг от друга.
2. Крепление к арматуре осуществляется специальными зажимами или обычной проволокой.
3. Производится монтаж опалубки.
4. Заливается бетон.
5. Свободные концы кабеля подключаются к понижающему трансформатору.
6. Тепло от нагретых проводов передаётся бетонной смеси, что способствует ускорению процесса гидратации.

Плюсы:

• бюджетный способ использования электроэнергии;
• лёгкая регуляция интенсивности подачи тепла;
• недорогое оборудование.

Минусы:

• необходимость точных электротехнических расчётов;
• не всегда в месте строительства имеются необходимые мощности для работы с большими объёмами бетона.

Прогрев бетона зимой электродами

Прогрев бетона зимой электродами востребован в основном при заливке некрупных сооружений. Стальные стержни – электроды – могут располагаться внутри или снаружи объекта. Расстояние между ними зависит от температуры окружающей среды. При сильных морозах – не менее 30 см, при положительных значениях – 60-70 см.

После заливки бетона ток идёт от трансформатора к электродам и нагревает их.

Преимущество:

скорый монтаж.

Недостаток:

неэкономное потребление электроэнергии.

Прогрев проводом без трансформатора

Кабели КДБС, ВЕТ работают от обычной электросети с напряжением 220 вольт. Греющая система собирается быстро, с применением минимального набора инструментов. Кабели не боятся вибрации, поэтому возможно уплотнение бетонной массы.

Минус:

 большой расход электроэнергии.

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

Электропрогревание бетона зимой

Самым распространенным методом, который сберегает тепло искусственным методом, является прогревание раствора при помощи электродов. Метод основывается на пропускании электрического тока сквозь бетонный раствор, за счет чего выделяется тепло. Чтобы подвести ток к бетонной смеси, впору использовать различные типы электродов, которые имеют индивидуальную схему подключения. Из-за того, что постоянный ток провоцирует электролиз воды в растворе, в период прогревания может применяться однофазный и трехфазный переменный ток.

Типы электродов, которые используются для прогревания:

1. Стержневой электрод. Делается он из арматуры и размещается в бетонном растворе с расчетным шагом. Край необходимо располагать в 3-х сантиметрах от опалубки. С помощью таких электродов можно прогреть самую сложную конструкцию.
2. Пластинчатый электрод. Такие пластины крепятся на внутреннюю сторону опалубки и за счет подключения противоположных друг другу электродов, создается электрополе, под воздействием которого бетонная смесь будет подогреваться до нужной температуры и держаться требуемое время.
3. Струнный электрод. Данный тип обычно применяют при прогревании бетонных колонн.
4. Полосовой электрод. Такие полосы можно крепить к требуемым сторонам конструкции.

Следующий довольно распространенный метод прогревания – это нагревательный провод. Эта технология на сегодняшний день наиболее применяема крупными строительными фирмами, как отечественными, так и зарубежными. Заметим, что довольно многие объекты в Москве при строительстве прогревались с помощью именно этого метода.

Данный метод заключается в креплении нагревательного провода, требуемой длины к арматурному каркасу до укладки массы в опалубку. Этот способ подразумевает использование провода ПНСВ, его стержень стальной оцинкованный, диаметр которого 1,2 мм. Выделяемое тепло от такого провода, при прохождении по нему электричества, распределяется равномерно по бетонной смеси, и позволяет прогревать ее до 40 градусов. Провода питаются электричеством при помощи специальных подстанций, которые имеют несколько ступеней пониженного напряжения. Одна подобная подстанция способна подогревать до 3 кубических метров бетона. Для того чтобы прогревать 1 кубический метр бетона, требуется около 60 метров провода. Данный метод позволяет прогревать бетонные конструкции любой сложности при температуре до -30 градусов.

На сегодняшний день большие строительные компании используют одновременно несколько типов подогрева. Необходимость такого комбинирования зависит от многих факторов, главными среди которых считают:

• размер строительного объекта;
• требуемая прочность бетона;
• погодные условия;
• наличие энергоресурса на стройплощадках.

Способ прогревания опалубки подразумевает ее конструирование с элементами нагрева, которые закладываются в нее изначально. Данный метод схож с методом прогрева пластинами, только прогревание идет не от внутренней стороны опалубки, а от ее внутрянки или наружной стороны.

Используется данный метод в зимнее время не очень часто из-за его сложности. Заливая фундамент, опалубка не может соприкасаться со всей бетонной конструкцией, поэтому идет подогрев только части бетонной массы.

Индукционный метод используют крайне редко. Обычно его применяют в балках, прогонах, ригелях. Принцип данного метода в том, что вокруг металлической арматуры обматывается изолированный провод, который создает индукцию и разогревает сам металлический стержень.

Электропрогревание бетонного сооружения используется в зимний период за счет того, что ИК-лучи способны прогревать всю поверхность непрозрачного объекта и распространять тепло по всей площади. Выбирая данный метод, следует учитывать, что конструкцию нужно окутать полиэтиленовой пленкой для того, чтобы лучи проходили сквозь нее, а тепло не выходило слишком быстро. Преимущество такого метода в том, что он не требует наличия специальных подстанций, а недостатком является неравномерное прогревание бетонного строения. Этот способ наиболее подходящий для прогревания тонкой конструкции.

Бетон будет прочен только в том случае, если он положен правильной методикой и выстоялся согласно нормам.

Цоколевка

У биполярных транзисторов средней и большой мощности цоколевка одинаковая в основном, слева направо — эмиттер, коллектор, база. У транзисторов малой мощности лучше проверять

Это важно, так как при определении работоспособности, эта информация нам понадобится

Внешний вид биполярного транзистора средней мощности и его цоколевка

То есть, если вам необходимо определить рабочий или нет биполярный транзистор, нужно искать его цоколевку. Хотите убедиться или не знаете, где «лицо», то ищите информацию в справочнике или наберите на компьютере «имя» вашего полупроводникового прибора и добавьте слово «даташит». Это транслитерация с английского Datasheet, что переводится как «технические данные». По этому запросу вам в выдаче будет перечень характеристик прибора и его цоколёвка.

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.

Способ прогрева

Цели

Инфракрасное облучение железобетонных изделий

·        прогревание замерзшего грунтового основания, арматуры и опалубки, а также удаления с них снега и льда;·        ускорение процессов отвердения цементной смеси; ·        предварительное прогревание мест соединения сборных бетонных элементов и интенсификация процесса затвердения состава, используемого для заделки своими руками стыков плит; ·         прогрев конструкций, недоступных для утепления иными методами.

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.

Обычная мышеловка плюс арахисовое масло помогут поймать грызунов

Режимы прогрева электродами бетона

Выбирая режимы , необходимо учитывать ряд факторов, включая:

1. Габариты и геометрические особенности конструкции.
2. Марку бетона.
3. Условия эксплуатации постройки.

В современном строительстве практикуются следующие схемы прогрева бетона электродами:

• 2 этапа: прогрев бетона с изотермической выдержкой;
• 2 стадии: нагревание конструкции с последующим остыванием и теплоизоляционной выдержкой (еще при использовании этой схемы можно обустроить греющую опалубку);
• 3 этапа: подразумевает прогрев, изотермическую выдержку и остывание материала.

Независимо от используемого метода, необходимо следить за значениями температуры и начинать работу с +5 ℃, постепенно поднимая температуру с частотой 8-15 ℃ в час. Допустимые показатели составляют +55…+75 ℃. Чтобы не допустить отклонений, необходимо регулярно измерять температуру.

Продолжительность изотермической выдержки выбирается с учетом лабораторного анализа прочности на сжатие. Точные сведения зависят от разновидности цемента, температуры нагрева и ожидаемой прочности материала.

Разрешается остывание бетона со скоростью 5-10 ℃ в час. Как и на стадии обогрева бетона, здесь нужно учитывать объем конструкции и ее назначение.

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.

Инфракрасный периферийный обогрев

Применяется только для тонких конструкций, швов или горизонтальных монолитных поверхностей. В этом случае прогрев на всю глубину не производится, поэтому метод проще назвать «обогревом». Технология довольно затратная и требует досконального соблюдения правил, поэтому применяется достаточно редко.

В качестве нагревателей используются ТЭНовые или карборундовые излучатели со сферическим или трапециевидным отражателем. Приборы располагаются на расстоянии от обогреваемой поверхности 1-1,2 м. При горизонтальном обогреве излучатели устанавливаются равномерно, чтобы вся поверхность бетона была в зоне их действия. В случае с вертикальными конструкциями обогрев производится через опалубочную конструкцию. При этом тепловое излучение концентрируют в нижней части так, чтобы на нижнюю треть приходилось 50% теплового воздействия, 30% ‒ на среднюю и 20% ‒ на верхнюю.

Технология также имеет свои особенности. Например, при прогреве через стенку опалубки ее заранее окрашивают черным матовым цветом. При прямом воздействии на бетон его необходимо увлажнять. Ввиду всех этих сложностей и значительных затрат электроэнергии методику применяют нечасто, но в некоторых случаях она незаменима. ИК-обогрев стал оптимальным решением в зимнее время для швов между панелями, слоя штукатурного раствора при внутренней и наружной облицовке, а также для стяжки полов.