Чем прогреть бетон
В зимний период очень часто для прогрева бетона применяют электроды. Это дает возможность исключить превращения воды в лед, чтобы она нормально вступала химическую реакцию с цементом. Рассмотрим подробнее, как происходит данный процесс.
Для чего это нужно
Выше в статье мы рассмотрели общие сведения о влиянии температуры на качество бетонного раствора. Пришло время объяснить это на примере.
Так как бетонировать приходится не только в теплое время года, но и в морозы, необходимо не забывать о физическом превращении воды в лед. Следует понимать, что допускать этого ни в коем случае нельзя, так как она нужна для химической реакции с основным компонентом раствора – цементом.
Применение алмазных кругов для резки ж/б
При замерзании гидратация прекратится, и процессы твердения бетона остановятся, что вызовет нарушение структуры материала. Даже после оттаивания льда и возобновления гидратации, ее восстановить не удастся.
Прогрев бетонной смеси с помощью электродов
Тоже самое можно сказать и о железобетоне, когда на арматуре образуется «ледяная корка», забирающая воду из зоны не так охлажденных участков. Эти процессы негативно влияют на структуру материала.
Вот почему инструкция требует обязательно прогревать бетон, чтобы его затвердевание прошло максимально успешно.
В настоящее время есть несколько методов добиться необходимых результатов, в частности используют нагрев:
- электродами;
- сварочным аппаратом;
- инфракрасными волнами.
Обогрев электродами — виды
Один из самых популярных в строительной индустрии способов. Основа метода – прохождение электрического тока через толщу бетона.
Рассмотрим, какие электроды для прогрева бетона применяются в данном случае:
Пластинчатые, напоминающие пластины, устанавливают с внутренней стороны опалубки, чтобы был лучший контакт со смесью. Бетон начинает разогреваться до нужной температуры благодаря появлению электрического поля. В теплом состоянии бетонная смесь может быть некоторое время.
- Полосовые (в виде пластин) имеют общую ширину 400-450 мм. Такие электроды могут монтироваться с двух сторон. После подключение тока, электрическое поле создается в прилегающем к пластинам слое бетона.
Струнные применяются обычно для прогрева смеси в цилиндрических конструкциях, в частности, колоннах. Технология прогрева бетона электродами в этом случае следующая — струнный электрод помещают в центр конструкции, а сама опалубка обвивается специальным токопроводящим листом.
- Стержневой вариант напоминает стержневую арматуру Ø 7-11 мм. Помещают ее вовнутрь бетона с соответствующим расчетным шагом. При этом крайние электроды монтируют на расстоянии 40 мм от опалубки. Очень часто таким способом осуществляется электропрогрев бетона в сложных конструкциях.
Прогревание бетона электричеством
Работа со сварочным аппаратом
Применение для прогрева бетона сварочного аппарата является вполне реальной задумкой. Но, для хорошего разогрева смеси необходимо в процессе работ использовать вспомогательные электроды. Не стоит беспокоиться за надежность оборудования, современные агрегаты надежны и не представляют опасности для человека при соблюдении правил ТБ.
Конструкция многих аппаратов простая и не представляет трудностей в использовании. Благодаря таким станциям удается прогреть 30-100 м3 смеси, а работу можно вести почти при -45° С.
Сварочный аппарат сконструирован в виде автономной установки, состоящей из сварочного агрегата и двигателя.
Кроме основных функций, он может быть оборудован и вспомогательными, в частности, иметь:
- блок подогрева мерзлого грунта;
- блок сушилки электродов;
- блок снижения напряжения;
- генератор тока.
С его помощью удается регулировать прогрев, так как он имеет несколько ступеней напряжения. Можно смело утверждать, что данный агрегат обладает всем необходимым для нормальной работы.
Технология прогрева сварочным аппаратом
Правильный процесс нагрева выглядит следующим образом:
- По бетонной площадке равномерно раскладывают электроды (отрезки арматуры).
- Соединяют их в 2 параллельные цепи.
- Устанавливают между ними лампу накаливания, чтобы следить за напряжением.
- К цепям подсоединяют провода прямой и обратной связи.
https://youtube.com/watch?v=rQgRjo1YDms
Проводите работы только согласно технической документации на конкретный объект.
Зачем прогревать бетон
Для нормативного застывания бетона требуется температура на уровне +20°С. При затвердевании смеси используется понятие критической прочности, которая достигается при нормальных условиях за 24 часа.
При этом, материал затвердевает на 70%, а окончательное испарение воды происходит только через 28 суток. Отклонение температуры воздуха в сторону снижения оказывает негативное влияние на скорость застывания бетона (как до критического уровня, так и до полного затвердевания).
Дополнительный прогрев обеспечивает набор критической прочности при любой температуре воздуха в регламентные сроки.
Монтаж секционного обогревочного кабеля
Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.
Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:
В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:
- Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
- Утеплить опалубку.
- Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
- Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
- Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
- Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
- Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
- Запрещено пересечение греющих проводников.
Прогрев бетона сварочным трансформатором
Прогреть небольшую конструкцию, например, фундамента можно и при помощи сварочного двухфазного трансформатора. Прогрев бетона сварочным трансформатором схож с вышеописанным процессом прогрева. Предварительно рассчитав методику прогрева, необходимо поделить провод ПНСВ на нужное количество кусков необходимой длины. К каждому из них докрутить провод алюминиевый с одной и с другой стороны. Это будут холодные концы. Их длина должна дотягиваться до трансформатора, при этом места скрутки должны находиться в опалубке.
Отрезки необходимо уложить в опалубку. Для того, что бы избежать замыкания, провода следует подвязать креплениями из пластика к арматуре. После этого можно заливать фундамент раствором, и подключать холодные концы к сварочному трансформатору. К холодным концам предварительно можно припаять клеммы, определив где плюс, а где минус. Клеммы подключаются к обратному выходу и к прямому выходу трансформатора сварочного аппарата, предварительно установив на нем минимальный ток.
Далее следует измерить ток: на каждом отдельном отрезке должно быть до 20 Ампер, на сварочных проводах – до 240 Ампер. Еще один способ прогрева бетона сварочным трансформатором – использование электродов.
Принцип работы:
- Уложить в опалубку электроды. Их необходимо последовательно соединить так, чтобы получились отделенные друг от друга отрезки.
- Подключить прямой провод к одному из отрезков, обратный – к другому отрезку.
- Чтобы контролировать ток между электродами можно использовать лампу накаливания.
Способы прогрева конструкций из бетона
Обогревают бетон при работе на холоде различными методами. Строители часто применяют следующие технологии.
Трансформатором
Для прогрева бетона зимой многие строители применяют трансформатор. Тепло при использовании этой технологии вырабатывает электрический ток. С трансформатором применяют электроды либо провода. Первые вставляют в предварительно замоноличенную конструкцию или размещают на ее поверхности, а вторые крепят к арматуре либо погружают в опалубку, затем заливают раствор. Электроды и кабели подключают к электрической сети с напряжением 220 В или 380 В через трансформатор понижающего типа. Обычно используют трехфазное оборудование. Все фазы нагружать нужно одновременно.
Напрямую подключать греющие элементы к сети нельзя. Это приведет к локальному перегреву и может быть опасно для жизни.
Электропрогрев бетона проводом – универсальный способ. Он может применяться для стен, фундамента, колонн или перекрытий. Использовать для электропрогрева бетона по этой технологии допускается следующие типы кабелей:
- ПНСВ (нагревательный с жилой из стали и виниловой изоляцией);
- ВЕТ (предназначенный для работы напрямую от электрической сети);
- ПТПЖ (токопроводящий с параллельными оцинкованными жилами).
Жилы проводов могут быть диаметром 1,2-3 мм.
Если обогрев бетона трансформатором производят при помощи электродов, подойдут следующие их типы:
- полосовые;
- струнные;
- стержневые;
- пластинчатые.
Инфракрасным излучением
Еще один эффективный метод прогрева бетона в зимнее время предполагает применение инфракрасного излучения, преобразующегося в тепловую энергию.
Рядом с залитой цементным раствором опалубкой ставят промышленные инфракрасные обогреватели и направляют их в сторону опалубки. Функцию источника излучения выполняют ТЭНы мощностью до нескольких сотен киловатт.
Инфракрасный аппарат имеет следующие компоненты:
- излучатель;
- отражатель;
- подвес либо держатель.
Необходимый показатель мощности оборудования необходимо подбирать таким образом, что температура на поверхности была не выше 93 °C. Методика не подходит, если толщина бетона составляет более 70 см.
Электрический инфракрасный способ нагрева строительной смеси имеет высокий КПД и небольшие энергетические затраты.
Прогрев бетона своими силами
Некоторые несложные методики могут применяться в частном строительстве, а оборудование для прогрева легко изготовить своими руками.
Методом магнитной индукции
Греть способом магнитной индукции можно только армированные конструкции. Металлические элементы в этом случае оказываются незаменимыми, поскольку выполняют функцию сердечника. Вокруг залитой бетоном конструкции петлями помещают кабель в изоляции. Он будет играть функцию индуктора. Какой провод использовать, и сколько его потребуется, определяют посредством расчетов. Затем по кабелю пускают переменный ток. Образующееся в результате описанных манипуляций магнитное поле нагревает арматуру железобетонной конструкции, от которой тепло расходится по всему бетонному составу. И зима больше не является препятствием для продолжения строительных работ.
Нагревание производится снаружи. Преимущества индукционного нагрева методом индукции заключаются в низкой цене и равномерности прогрева. Недостаток состоит в том, что применять его можно только на небольшом перечне конструкций – на балках, колоннах, и пр.
Греющей опалубкой
В ряде случаев для бетонирования в холодное время применяют греющую опалубку. Ее можно использовать и летом для сокращения скорости застывания раствора. Стандартные составляющие такой опалубки дополняют нагревательными элементами. Схема подобной модификации достаточно проста. Сделать греющей можно как деревянную, так и металлическую опалубку.
В качестве нагревательных элементов допускается применять не только провода и кабели, но и трубчатые, ленточные электронагреватели, токопроводящие пленки. Метраж нагревательных элементов рассчитывается индивидуально. Использование греющей опалубки обеспечивает равномерный прогрев, а монтаж конструкции занимает минимум времени.
Тепляком
Один из наиболее старых проверенных методов обогрева бетонного раствора предполагает использование тепляков (либо шатров). Технология заключается в создании вокруг заливаемой составом конструкции теплоизолированного пространства. Последнее затем прогревается до необходимой температуры при помощи тепловых пушек либо обогревателей. Тепляк допускается изготавливать из брезента, древесины или полимерных материалов с подходящими характеристиками. Укрыву подлежит только отдельная часть всей конструкции – которая заливается. Затем шатер перемещают.
Низкочастотный трансформатор и бетон
Принцип работы
Для заливки монолитных конструкций при температуре ниже -4?C прибегают к различным способам обогрева цементной массы, это и инфракрасные излучатели, и подогретый раствор, и тёплая опалубка, и анодные обогреватели. Но наиболее действенным и экономным возможно назвать прогрев бетона посредством низкочастотного трансформатора и провода ПНСВ (Провод Нагревательный Стальной Виниловая изоляция).
Перед тем, как осуществить подключение трансформатора для прогрева бетона, на арматурный каркас укладываются петли из провода ПНСВ сечением от 1,2 мм2 до 3 мм2. Данный кабель способен прогреваться до температуры 80?C, так, нагревая раствор до 40?C-50?C, и всё это происходит при температуре воздуха от -4?C и ниже. Дабы добиться наиболее оптимального прогрева бетона в морозных условиях, на один кубометр раствора пригодится порядка 60м ПНСВ-1,2.
При укладке петель направляться выполнять осторожность, дабы не замкнуть цепь, другими словами, в то время, когда вы подвязываете провод к арматурному каркасу, его изоляция (ПНСВ) попросту может перетереться о металл и петля перегорит. При таких условиях определённый участок заливки останется без обогрева, что может привести к деструкции неспециализированной массы и, как следствие, железобетон окажется некачественным (см.кроме этого статью “Покраска цементного забора: как взять долговечное покрытие”)
Для прогрева инструкция разрешает применять такие трансформаторы, как КТП-06-20, КТПТО-80, КТП-ОБ-160, ТСДЗ-63 и без того потом.
Трансформатор масляный. Характеристики
| Трансформатор | КТПТО-80 | КТП-63-ОБ |
| Мощность номинальная (кВА) | 80 | 63 |
| Напряжение ВН (В) | 380 | 380 |
| Напряжение на холостом ходу СН (В) | 49, 60, 70, 85, 103, 121 | 49, 60, 70, 85, 103, 121 |
| Ток на стороне СН при напряжении | 660 (49-70В, А) | 520 (49-70В, А) |
| Ток на стороне СН при напряжении | 382 (85-103-121В, А) | 301 (85-103-121В, А) |
Трансформатор сухой. Характеристики
| Трансформатор | ТСЗ-20 |
| Мощность номинальная (кВА) | 20 |
| Частота номинальная (Гц) | 50 |
| Количество фаз | 3 |
| Напряжение обмотки номинальное, ВН трансформатора, В НН | 380/220 12,4; 24,8; 49,7;66,0 |
| Ток номинальный ВН обмотки трансформатора А НН | 30,4/52,6 465;375; 235;175 |
| Ток холостого хода (%) | 7,5 |
| Схема/группа соединения | Звезда/треугольник |
| Утраты замыкания (Вт) | 400 |
| Утраты холостого хода (Вт) | 200 |
Подготовка к работе и запуск
Дабы яснее воображать себе цикл подключения и рабочий запуск, ниже будет приведена инструкция трансформатора для прогрева бетона КТПТО-80 (см.кроме этого статью “Цементные панели для забора – преимущества и установка”).
Все работы по прогреву заливного бетона направляться делать с соблюдением СНиП 111-4-80/гл.11 и ГОСТ 12.1.013-7, где регламентируется порядок исполнения работ и электробезопасность.
Прежде всего КТПТО нужно занулить, а сделать это возможно путём подключения кабеля питания (его четвёртой жилы) на зажим N блока ХТ6, так, соединив всё это с железным шкафом управления. Заземление трансформатора производится от салазок – там имеется особый болт для подключения контура, а для соединения употребляется стальной провод не меньше 4 мм
Перед тем как подключить понижающий трансформатор к сети, вам нужно своими руками проверить сопротивление изоляции, которое не должно быть менее 0,5МОм, и обратить внимание на плотность контактных соединений. Путевые выключатели SQ1 и SQ2 нужно установить так, дабы при открывании крышки трансформаторного кожуха и ПУ была возможность надёжного замыкания контактов SQ1 и SQ2
Помимо этого, в обязательном порядке необходимо проверить предохранители на случай замыкания. Переключатель силового трансформатора выставляем на 55В, что будет соответствовать положению 1, а непроизвольный выключатель вместе с переключателем SA3 устанавливаем в положение “ВЫКЛ”.
Затем цепь подогрева, установленную в опалубке, возможно подключить к питающему кабелю, который, со своей стороны, подсоединяется к блоку зажимов ХТБ.
- На ввод КТПТО подаём питание 380В и включаем QF1 по окончании проверки напряжения поHL1 и HL3 и затем, применяя кнопку экстренного отключения SB1, делаем контрольное отключение, по окончании чего QF1 запускаем повторно. На KL1 подаём питание кнопкой SB3, по окончании чего должен сработать магнитный пускатель KM1.
- Для переключения режимов работы необходимо поднять крышку у трансформаторного кожуха и тогда через путевой выключатель SQ1 машинально отключится QF1. По окончании чего переключаете ступени напряжения и включаете QF1 и KM1.
КТП ТО-80. Трансформаторная подстанция обогрева бетона.
КТПТО-80 (ТМТО) — комплектная трансформаторная подстанция, предназначенная для подогрева бетона в зимнее время, с регулированием температуры подогрева бетона в ручном и автоматическом режимах, в блоке управления КТПТО. КТПТО кроме прогрева бетона, может использоваться для питания временного освещения и ручного трехфазного электроинструмента на напряжение 42 В (в условиях строительных площадок). Подстанция для подогрева бетона оснащается трехфазным трехобмоточным трансформатором ТМТО-80/0,38 с естественным охлаждением. В КТПТО имеются блокировки, обеспечивающие безопасность работ обслуживающего персонала при прогреве бетона.
Блокировки исключают возможность:
- Переключения ступеней регулирования напряжения силового трансформатора под напряжением;
- Открывания панели блока управления при включенном вводном автоматическом выключателе главной цепи.
В подстанции для прогрева бетона (КТПТО) предусмотрено питание стороннего потребителя на напряжение 380 В и ток 10 А, а также ручное (дистанционное и автоматическое) управление работой силового трансформатора. В дистанционном режиме управление осуществляется кнопочным постом, который выносится за пределы зоны электропрогрева бетона. Электротермообработка бетона (подогрев бетона) является способом отвержения его при низких температурах. В настоящее время разработан целый ряд методов электротермообработки бетона при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах, и монолитном строительстве.
Одним из наиболее экономичных (с точки зрения затрат энергии) способов электротермообработки бетона является способ электропрогрева или электродного прогрева, т.е. включение бетона в электрическую цепь как бы в качестве проводника. При этом электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в самом бетоне, что сводит к минимуму потери. В зависимости от мощности электрического тока можно нагреть бетон до температуры 100 градусов, причем за любой промежуток времени — от нескольких минут до нескольких часов. Таким образом, появились широкие возможности выбирать оптимальные режимы подогрева бетона и благодаря этому обеспечить высокую производительность технологических линий и монолитного строительства.
Технические характеристики подстанции подогрева бетона КТПТО+ТМТО-80.
| Параметр | Значение |
| Номинальная мощность КТП ТО | 80 кВА |
| Напряжение первичное | 380 В |
| Напряжение вторичное (на электроды по обогреву бетона) | 55-95 В |
| Ступени напряжения на стороне СН | 55-65-75-85-95 В |
| Ток КТПТО на стороне СН | |
| — при напряжении 55-65 В | 520 А |
| — при напряжении 75-85-95 В | 471 А |
| Номинальная мощность обмотки НН силового трансформатора КТПТО | 2,5 кВА |
| Номинальное напряжение на стороне НН cилового трансформатора | 42 В |
| Регулирование температуры подогрева бетона | |
| — автоматическое | КТП ТО-86 |
| — ручное | КТП ТО-02 |
| Диапазон автоматического регулирования прогрева бетона | 0-100 o С |
| Охлаждение подстанции подогрева бетона | масляное. |
| Температура окружающего воздуха | — 40°С … +10°С |
| Масса КТПТО | 685 кг |
Габаритный чертеж подстанции для прогрева бетона КТПТО-80
| 1 — Трансформатор | 2 — Кожух | 3 — Шкаф управления |
Электрическая принципиальная схема подстанции по подогреву бетона КТПТО-80
Как пользоваться трансформатором?
Прежде чем приступить к строительным работам, необходимо знать, как прогревать бетон трансформатором. Существует несколько способов проведения таких работ. Для начала рассмотрим один из них.
Прогрев бетона трансформатором – технология не из простых, но в тоже время она и не слишком сложна. Главное следовать инструкции, представленной ниже.
- необходимо разместить в опалубке, еще до заполнения ее растворам, специально предназначенные для этого нагревательные провода. Практика показывает, что стальные с 3-х миллиметровой жилой дают отличный итог. Провод с жилой 1,2 мм ПНСВ в поливинилхлоридной изоляции тоже предотвращают промерзание. Отлично подойдут и ПНСЖ – проводники 2 на 1,2 мм;
- прокладывать нагревательные элементы следует так, чтобы они не соприкасались с арматурой, опалубкой, а так же друг с другом;
- опалубка вместе с проводниками заполняется раствором;
- подключается трансформаторная станция (понижающая с постоянным током) к выходам нагревательных элементов.
Для прогревания бетонной конструкции преимущественно использовать трансформаторные системы типа ТМОБ, КТП или КТПТО. Такие устройства создают постоянный ток из переменного, сила которого высока, за счет чего провода быстро нагреваются в бетоне. Существуют трансформаторы, прогревающие бетон без закладывания проводов в опалубку. Например, станция КТПТО 80 дает возможность подключения напрямую к каркасу из арматуры.
Методика обогрева
Основное преимущество прогрева бетона кабелем — это полное избежание теплопотери. Раствор поглощает всю энергию, при этом материальные затраты незначительны. Стоимость проводов практически не влияет на размер сметы. Самостоятельно можно провести укладку нагревательного элемента в том случае, если подобрать подходящий материал.
В опалубку сначала устанавливают каркас и прокладывают кабель. Затем загружают бетонный раствор и уплотняют его вручную или с помощью вибропресса. После этого можно подавать напряжение в систему. Электрическая энергия переходит в тепловую и прогревает бетон изнутри. Для монтажа лучше использовать кабели, а не провода, хотя они имеют более высокую цену.
Раствор армируют металлическим прутом, поэтому провод нельзя подключать к сети. Напряжение можно понизить благодаря установке стабилизирующего трансформатора.
Монтаж ПНСВ
Приведем краткое руководство стандартной методики:
- Выбираем диаметр провода согласно техкарте, как правило это 1,20-4,0 мм. Если планируется обогрев армированных конструкций, то рекомендуется остановиться на ПВХ изоляции, поскольку она более прочная. Для неармированных конструкций допускается применять провод с полипропиленовым покрытием.
- Нарезка производится сегментами равной длины, после чего их сворачивают спиралью (Ø 30,0-45,0 мм).
- Укладка спиральных ниток производится в арматурный каркас или их располагают в фанерном или деревянном каркасе (опалубке).
- Характеристики ПНСВ не предполагают его работу в качестве обогревателя за пределами бетонной смеси. При таких условиях он сразу выходит из строя. Для исправления ситуации используется любой монтажный провод большего сечения, который подключают к выводам сегмента. Пример как подключить ПНСВ с помощью холодных концов
- После того, как опалубку зальют бетонной смесью, дожидаются, пока она начнет схватываться, после чего производится включение трансформаторной подстанции. С ее помощью осуществляют установку необходимой температуры путем увеличения или уменьшения напряжения.
Обратим внимание, принцип и схема укладки ПНСП, ПНБС, ПТПЖ практически не отличается от ПНСВ. Использование сварочного аппарата в качестве ПТ. Использование сварочного аппарата в качестве ПТ
Использование сварочного аппарата в качестве ПТ.
Такой способ подогрева вполне возможен, приведем пример как это можно реализовать такой метод. Допустим, нам необходимо залить плиту объемом 3,7 кубических метра, при температуре на улице – 10°С. Для этой цели потребуется сварочная установка на 200,0-250ампер, клещи для измерения тока, провод ПНСВ, холодные концы и тканевая изоляционная лента.
Нарезаем восемь сегментов по 18,0 метров, каждый такой может выдержать ток до 25,0 А. Мы оставим небольшой запас и возьмем для подключения к сварочному аппарату на 250,0 А восемь таких сегментов.
К каждому выходу отрезка подсоединяем на скрутке монтажный провод (подключаем холодные концы). Производим укладку ПНСВ, ее схема будет приведена ниже. Соединение холодных концов (плюс и минус отдельно) желательно делать при помощи клеммника, размещенном на текстолите или любом другом изоляционном материале.
Подключение ПНСВ к сварочному аппарату
Завершив заливку, подключаем прямой и обратный выход аппарата (полярность не имеет значения), предварительно выставив ток на минимум. Проводим измерение тока нагрузки на отрезках, он должен быть порядка 20,0 А. В процессе нагрева сила тока может немного «проседать», когда это происходит, увеличиваем ее на сварке.
