Подогрев бетона электродами

Схема подключения и технология прогрева бетона электродами

Чтобы бетон во время твердения правильно набрал прочность, в зимнее время его обогревают различными способами. Технология прогрева бетона электродами является одним из них. Процесс этот можно проводить как самостоятельно, так и в комплексе с другими методами обогрева. Особенно актуально электродный метод применять при заливке раствором монолитных вертикальных конструкций.

Для чего это нужно

Перед изучением особенностей технологии нужно разобраться, для чего она предназначается.

В составе всех бетонных смесей присутствует небольшой процент жидкости. А поскольку вода быстро замерзает и кристаллизуется при понижении температуры ниже нуля, это может приводить к деформационным процессам внутри материала. В результате его прочностные свойства и срок службы снижаются.

Следующим опасным фактором является замерзание воды на этапе затвердевания. При низких температурах химическая реакция между компонентами приостанавливается, поэтому твердение выполняется неравномерно. Используя электроды для прогрева бетона, можно исключить такие неприятности и защитить материал от разрушения.

Преимущества

Для осуществления процедуры по нагреванию бетонов достаточно 3 специалистов. Это считается важным преимуществом, исключающим необходимость вызова целой бригады работников. Еще метод отличается высокой эффективностью, способствуя как равномерному застыванию компонентов, так и сохранению целостности конструкции.

1. Отсутствие сложностей при самостоятельном монтаже и высокую скорость выполнения работ.
2. Повышение прочностных свойств бетона и увеличение его эксплуатационного срока.

Чтобы провести прогрев, часто хватает 1 электрода.

Недостатки

Однако, кроме плюсов, эта методика имеет и слабые стороны.

1. Большие затраты электрической энергии. Для нормальной работы электрода требуется около 50 А, а также наличие понижающих трансформаторов. Кроме этих деталей, придется приобрести дополнительное оборудование, что сопровождается финансовыми затратами.
2. Дороговизна. Следующим недостатком, который отталкивает строителей от применения электродов для прогрева бетона, является их высокая стоимость. Все элементы подходят только для одноразового использования, поэтому после монтажа они навсегда остаются в стяжке. Изъять их оттуда нельзя.

Однако перечисленные минусы перекрываются увеличением срока службы и повышением прочности материала.

Электропрогрев бетона проводом ПНСВ: технология и схема

Если прогрев бетона электродами – один из самых дешевых вариантов электропрогрева в зимнее время, то, в свою очередь, прогрев проводом ПНСВ – один из самых эффективных.

Это связано с тем, что в качестве нагревателя используется не сам бетон, а нагревательный провод ПНСВ, который выделяет тепло при прохождении через него тока. С помощью такого провода, намного проще добиться плавного повышения температуры бетона, да и вообще такой провод будет вести предсказуемо, что облегчит необходимое постепенное увеличение температуры в зимнее время.

Стоит сказать о самом проводе ПНСВ (П – провод, Н – нагревательный, С — стальная жила, В — ПВХ изоляция). Бывает различного сечения 1.2, 2, 3. В зависимости от использованного сечения выбирается его количество на 1 метр кубический бетонной смеси.

Технология электропрогрева бетона проводом ПНСВ, также, как и схема подключения, очень проста. Провод без натяжки пропускается вдоль арматурного каркаса, на нем же и крепится. Крепить необходимо так, чтобы при подаче бетона в траншею или опалубку не повредить его.

При электропрогреве бетона проводом ПНСВ в зимнее время, его укладывают так, чтобы он не касался земли, опалубки, а также не выходил за пределы самого бетона. Длина используемого провода полностью зависит от его толщины, сопротивления, ожидаемой минусовой температуры, а подаваемое напряжение, с помощью специального трансформатора составляет, как правило, около 50 В.

Так же существуют кабели, которые не предусматривают использование трансформатора. Их использование позволит немного сэкономить. Он очень удобен в использовании, но все же у обычного провода ПНСВ более широкие возможности для применения.

Электропрогрев опалубки в зимнее время

Этот способ электропрогрева подразумевает изготовление опалубки с заранее заложенными нагревательными элементами в ней, которые при нагреве будут отдавать так нужное бетону тепло. Напоминает прогрев бетона пластинчатыми электродами, только обогрев осуществляется не на внутренней стороне опалубки, а внутри нее, либо снаружи.

Электропрогрев опалубки в зимнее время не так часто используется, учитывая сложность конструкции, тем более, что при заливки фундамента, например, опалубка соприкасается не со всей бетонной конструкцией. Таким образом, нагреваться будет лишь часть бетона.

Индукционный и инфракрасный способы подогрева бетона

Индукционный способ подогрева бетона используется крайне редко, да и то, в основном, в балках, ригелях, прогонах, из-за сложности его устройства.

Основывается он на том, что обмотанный изолированный провод вокруг стального стержня арматуры, будет создавать индукцию и нагревать саму арматуру.

Электропрогрев бетона в зимний период с помощью инфракрасных лучей основывается на способности таких лучей нагревать поверхность непрозрачных объектов, с последующей передачей тепла по всему объему. При использовании такого способа необходимо предусмотреть окутывание бетонной конструкции прозрачной пленкой, которая будет пропускать лучи сквозь себя, не давая теплу так быстро уходить.

Достоинством такого способа является то, что не обязательно использование специальных трансформаторов. Недостаток – в том, что инфракрасное излучение не способно осуществить равномерный обогрев больших конструкций. Этот способ годится только для тонких конструкций.

Не забывайте о том, что независимо от способа электропрогрева бетона в зимнее время, необходимо постоянно следить за его температурой, потому что слишком высокая (более 50 0 С) – так же опасна для него, как и слишком низкая. Скорость нагрева бетона, так же как скорость остывания, не должна превышать 10 0 С в час.

Технология обогрева бетонной смеси электродами

Прогрев бетона электродами происходит погружением в бетонную смесь электродов. Шаг между электродами составляет от 60 до 100 см. Расстояние определяется исходя из погодных условий и особенностей конструкции.

Во избежание отрицательного воздействия, необходимо придерживаться требований регламентирующих документов. На основании расчетов расстояние должны быть следующим:

1. Минимальное между рабочей арматурой – от 0,2 до 0,4 м.
2. Между стрежнями и электродами – от 50 до 150 мм.
3. До шва конструкции – от 100 мм.
4. До опалубки от крайнего ряда – от 30 мм.

При выборе режима и расчете мощности следует учесть ряд параметров:

1. Габаритные размеры конструкции.
2. Размеры.
3. Марку материала.
4. При каких условиях будет эксплуатация.

Схемы подключения для обогрева бетона:

1. Прогрев в два этапа с изотермической выдержкой.
2. Нагревание с выдержкой теплоизоляционной и последующим остыванием в две стадии. Так можно выполнить подогревающую опалубку.
3. Подогрев, выдержка и остывание бетона.

За показателями температуры нужно следить. При +5 0 С рекомендуется начинать работу и поднимать с частотой от 8 до 15 0 каждый час. Нормативно допускаемые показатели от -55 до +75 0 С. Замеры температуры необходимо производить регулярно.

Прогрев бетона электродами рассчитывается следующим образом:

1. На один кубометр понадобиться 60 погонных метров провода для нагрева, с учетом площади, мощности и разновидности конструкции. От напряжения трансформаторной подстанции зависит длина секции.
2. Узнать о расходе цемента в составе: качественных составляющих, пропорциях, погрешностях в пределах нормы.
3. При силе тока в 14-16 Ампер провод ПНСВ нормально функционирует. Нагревательный элемент выйдет из строя на открытой площадке. Поэтому концы необходимо расположить за переделами строительной конструкции. Последние выполняются из провода АПВ, длиной от 0,5 до 1 м. Третья ступень подстанции в 75 В будет оптимальным напряжением.

Внимание! Перед прогреванием бетона стоит разработать технологическую схему подключения прогрева бетона для данной ситуации и схему укладки элемента нагрева. Это чертеж конструкции. Как правило, провод укладывается в виде змейки, не касаясь друг друга. Точку выхода элемента нагрева на чертеже нужно обозначить. Нагрузка распределяется по фазам.

При температуре воздуха менее 5 0 С применяется инвертор. Подключение аппарата производится по разработанной схеме.

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.

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.

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.

Особенности методики и виды прогрева

Важно! В ходе процедуры важно обеспечить равномерность нагревания и невысокую скорость — 8-15 °С в час, а остывания — 5-10 °С

На сегодня самый эффективный способ не привязывать строительные работы к определенному времени года, трудиться в дождливых условиях, а также суровом климате — это проводить прогрев бетона электродами, технология может состоять из нескольких стадий:

• нагрев и выдержка;
• нагнетание температуры с последующим охлаждением при термоизоляции;
• нагрев, выдержка и остывание.

Прогрев бетона с помощью электродов могут дополнять использованием термоизолирующей конструкции, которая снижает скорость охлаждения или позволяет выдерживать однородную температуру во время операции. Это наиболее эффективный метод нагрева. Кроме этого, сам трансформатор может оснащаться модулями:

• подогрева почвы;
• сушки электродов;
• стабилизации напряжения;
• генератором.

Разновидности применяемых электродов

Прогрев стен бетона электродами обеспечивается с помощью специальной установки или сварочного аппарата, состоящего из трансформатора и нагревательных элементов. Разные типы конструкций определяют форму электродов, применение которых наиболее целесообразно.

Электроды для прогрева бетона

Существует 4 типа нагревательных элементов: 2 варианта предназначены для внутреннего напряжения и 2 для поверхностного. Первые изготавливаются из арматуры в бунтах или прутьях. Маркируется проволока ВР1, а электроды для прогрева бетона ВР 4/ 5/ 3 обозначают диаметр проволоки. Вторые из пластин разных размеров. За основу берется листовая или кровельная сталь до 4 мм толщиной.

Электроды для внутреннего напряжения:

1. Стержневые. Для изготовления используется арматура диаметром 6-12 мм, длиной до 2 метров. Располагаются по «телу» бетона. Подходят для больших площадей, при этом используется индивидуальная технологическая карта прогрева бетона электродами. Площадь должна соответствовать мощности трансформатора. Шаг прутьев варьируется от 60 до 100 см, но расстояние между рядами должно быть не менее 200-400 мм; до каркаса — 50-150 мм; до шва конструкции — более 100 мм.
2. Струнные. Используются для вертикальных конструкций (колонны, арки). Представляют собой арматуру диаметром до 15 мм и длиной 2-3 метра. Один устанавливается по центру (может применяться каркасная арматура), в качестве второго используется опалубка из токопроводящего материала.
3. Пластинчатые. Представляют собой пластины, которые устанавливаются между опалубкой и бетоном с разных сторон и создают электрическое поле.
4. Полосовые или нашивные. Похожи на пластинчатые, но имеют более компактную ширину (20-50 мм) и толщину до 4 мм, располагаются по сторонам стяжки. Шаг электродов при прогреве бетона составляет 100-400 мм. Их применяют для небольших площадей, плит перекрытия и бетона, соприкасающегося с грунтом.

Чтобы обеспечить эффективный прогрев бетона электродами, схема подключения должна учитывать толщину бетонной смеси. В случаях с пластинчатыми изделиями это имеет основное значение: подсоединяются они периферийно (при толщине смеси более 300 мм) или односторонне (при толщине до 300 мм).

Обвязка электродов для прогрева бетонного фундамента

Советы по реализации

Важно! Применять можно только переменный ток. Постоянный приведет к активизации электролиза. Также нерационально использовать этот метод для конструкций большой толщины

Электроды устанавливаются в бетон в порядке, при котором после подключения к трансформатору создается электрическое поле. Регулируя параметры трансформатора, достигается необходимая t нагрева и выдержки. Интенсивность нагрева должна быть невысокой, максимальная t выдержки зависит от марки бетона и составляет не более +55-75 °С. Во время прогрева участок должен быть покрыт изолирующим верхом (рубероид, специальные маты). Зимний прогрев бетона электродами должен учитывать при охлаждении перепад t между уличной и рабочей — не более 20 °С.

Поскольку при изменении структуры меняется сопротивление, то необходимо следить за силой тока: установить в цепь приборы, контролирующие параметры тока, температуры, проверять степень застывания бетонной смеси. Изменение сопротивления происходит не линейно, а параболически, также на этот показатель влияют марка бетона и производитель (компоненты состава меняют свойства в зависимости от места добычи).

Задаваясь вопросом, как прогреть бетон электродами, важно обеспечить безопасность технологии, поскольку здесь присутствуют такие энергоносители, как вода и электрический ток. При невозможности изоляции электрических проводников обычным способом, они защищаются эбонитовыми трубками. Также категорически запрещается соприкосновение изделий с армирующим каркасом из-за короткого замыкания.

Ток для прогрева бетона электродами используется как 1-фазный, так и 3-фазный. Но в первом случае конструкция должна быть небольшой, без армирующей сетки, а также не контактировать с другими элементами построек. В остальных ситуациях используется напряжение 380 В.

Заключение

К особенностям этого метода относят одноразовость использования электродов: после затвердевания они остаются частью конструкции. При этом стоимость расходников низкая, а сами они широко доступны, поэтому технология вполне оправдывает себя.

Проблемы, возникающие в зимний период

Как известно, работать с цементным раствором лучше при положительных температурах – тогда после застывания конструкция получается достаточно прочной. Однако в ряде случаев возникает необходимость обустройства бетонных фундаментов или стен на морозе.

И здесь начинаются проблемы:

• Во-первых, входящая в состав раствора жидкость замерзает, и перестает реагировать с цементом. Соответственно, сильно снижается активность процесса гидратации, и набор прочности практически останавливается.
• Во-вторых, кристаллы льда расширяют поры внутри бетона, что приводит к снижению его плотности. Если же во время высыхания пройдет несколько циклов замерзания-размерзания, то поры станут весьма нестабильными, и монолит начнет крошиться.
• В-третьих, зона напряжения формируется на участках соприкосновения бетонного раствора с арматурой. На металле образуется тонкая ледяная пленка, и после того, как она растает, прочность соединения снижается на порядок.

Обратите внимание! Дополнительным минусом является активизация коррозионных процессов вследствие окисления металла в присутствии воды.

Изменение температуры в растворе

Избежать этих последствий можно двумя способами:

• Во-первых, в состав жидкости для гидратации добавляют специальные антиморозные компоненты. Они предотвращают замерзание воды, благодаря чему гидратация проходит в нормальных условиях.
• Во-вторых, используется электрический прогрев бетона. За счет оптимизации температурного режима внутри раствора создаются благоприятные условия, и цемент набирает прочность так же активно, как и при высыхании с положительной температурой воздуха.

Для достижения наилучшего результата инструкция рекомендует применять оба метода параллельно. Однако многие специалисты ограничиваются только активным отоплением: так и цена работы несколько снижается, и качество практически не страдает.

Прогрев бетона в зимнее время проводом ПНСВ

Для качественного нагрева застывающей бетонной конструкции строителям понадобятся:

• трансформаторный сварочный прибор на 200 ампер;
• греющий провод ПНСВ диаметром 1.5 миллиметра;
• алюминиевый кабель АВВГ;
• изолента из хлопчатобумажного материала;
• инструмент для бесконтактного определения текущей силы тока.

Провод ПНСВ.

Процесс прогрева бетона электродами из ПНСВ кабеля включает такие этапы:

1. Нарезка провода на небольшие отрезки для прогрева петель.
   Как правило, для осуществления электропрогрева бетона достаточно 17 метровых отрезков.
2. Подвязка подготовленных отрезков к каркасу из арматуры.
   На данном этапе важно проследить, чтобы слой бетона над петлями не превышал 4 сантиметра.
3. Соединение подвязки с токопроводящим изолированным проводом из алюминия.
   Технологическая карта подразумевает подключение петель змееобразным способом.
4. Наращивание подсоединенных кабелей из алюминия и подключение их к сварочному устройству.
5. Изолирование проводов при помощи хлопчатобумажной ленты.
   Маркировку изолирующего материала следует поместить на концах проводов.

Число прогревочных петель напрямую зависит от мощности сварочного электроприбора. Для устройства с максимальной силой тока 250 Ампер можно использовать не более 8 проводов ПНСВ.

Как правило, полное застывание конструкции, подогреваемой ПНСВ проводом, составляет 40 часов.

Виды электродов

Существует несколько видов электродов, используемых для подогрева бетонного раствора. Наиболее применяемые из них:

• пластинчатые;
• полосовые;
• струнные;
• стержневые.

Пластинчатые электроды

Пластичные электроды представляют собой металлические пластины, которые помещают между опалубкой и бетоном с разных сторон конструкции. После подключения к ним электрического потенциала образуется поле, нагревающее раствор.

Полосовые электроды

Этот тип электродов состоит из металлических полос от 20 до 50 мм шириной. Они также располагаются на верхнем слое раствора. Их отличительной способностью является возможность их расположения лишь с одной стороны конструкции. В этом случае электроды подключаются поочередно к разным фазам.

Полосовые электроды применяют при прогреве плит перекрытий и других горизонтальных элементов, а также бетона, соприкасающегося с мерзлым грунтом.

Стержневые электроды

Стержневые электроды по своей сути являются прутьями арматуры до 15 мм в диаметре, которые располагаются непосредственно в теле бетона.

Ими можно осуществить прогрев бетона конструкций сложной формы: балок, колонн, массивных плит, фундаментных башмаков, боковых поверхностей массивных конструкций.

Струнные электроды

Струнные электроды применяются в основном для прогрева колонн. Они имеют длину 2-3 метра и толщину около 15 мм. В центре конструкции устанавливается струнный электрод. Электрическое поле возникает между струной и опалубкой, обитой токопроводящим листом и подключенной к другой фазе электрической сети.

В качестве электродов в некоторых случаях могут быть использованы армирующие элементы самой конструкции. При этом значительно возрастают энергозатраты.

Способы установки электродов в конструкцию

Электродный прогрев бетона используется при возведении стен, колонн, диафрагм и других вертикальных элементов. Этот способ не подходит для изготовления плит.

В залитый раствор вставляют электроды с рассчитанным шагом (60–100 см), в зависимости от геометрии конструкции и погодных условий. Локальные перегревы отрицательно влияют на качество бетона, поэтому размещение электродов должно быть равномерным. Проект расстановки составляется с учётом основных норм:

• минимальное расстояние между электродами 200–400 мм;
• расстояние от электродов до стержней каркаса 50–150 мм;
• расстояние от электрода до технологического шва конструкции – не менее 100 мм;
• расстояние от крайнего ряда до опалубки – не менее 30 мм.

Если выдержать эти требования невозможно из-за размера или конструктивных особенностей прогреваемых поверхностей, электроды на опасных участках необходимо изолировать эбонитовой трубкой.

После заливки бетона нужно укрыть прогреваемый участок рубероидом, плёнкой или другим теплоизоляционным материалом – без дополнительного утепления проведение обогрева не имеет смысла.

Через понижающий трансформатор, подключенный согласно схеме, на электроды подаётся однофазный или трёхфазный переменный ток. Использовать постоянный ток нельзя, так как он запускает процесс электролиза. В электроцепь обязательно включают приборы контроля – по мере застывания требуется проводить корректировки параметров подаваемого тока.

Способы нагрева бетона с помощью сварки

Выбор технологии определяется конфигурацией плиты и объемом обрабатываемой смеси. Строители учитывают допустимые энергозатраты, требования по срокам выполнения работ. Имеют значение погодные условия, марка и состав раствора.

Сварочный аппарат и провод ПНСВ

В ЖБИ-конструкцию укладывают петлями греющийся кабель ПНСВ сечением от 1,2 мм (наличие центральной стальной жилы обязательно). Сетевой ток может составлять 14‑16 А. Особенность проводника этой марки – перегрев и короткий срок службы при прокладке на открытом воздухе. Поэтому на участке выхода кабельной линии из бетонной конструкции к ней подсоединяется метровый провод АПВ сечением 2,5 или 4 мм.

Использование электродов

Суть метода заключается в размещении внутри раствора проводников, которые при прохождении тока выделяют тепло, нагревая влажный бетон. Схема размещения элементов и их подключения к источнику питания разрабатывается индивидуально. Рабочее напряжение не должно превышать 127 В, если в составе конструкции используется металлическая арматура.

Прогрев выполняется электродами поверхностного или погружного типа. В первом случае применяется полосовая сталь шириной до 8 мм, толщиной 4 мм, вертикально зафиксированная на опалубке с шагом 30 см. Металл непосредственно не контактирует с бетоном, крепится к конструкции через рубероид, поэтому может применяться многократно.

Погружные элементы – стальные прутки, используемые для подогрева ЖБИ сложной конфигурации (колонн, свай). Их укладывают перпендикулярно заливочной форме. Один конец возвышается над уровнем залитой смеси, его загибают под углом 90°. Этот метод эффективен при устройстве фундаментов.

Подключение к сварочному аппарату

Не рекомендуется питание оборудования от источника постоянного тока, чтобы избежать ионизирующего воздействия, из-за которого качество ЖБИ снижается. В схеме подключения может быть от одной до трех петель. Если несколько, их соединяют в «звезду». Напряжение на низкой стороне трансформаторного аппарата – 75 В с возможностью плавной регулировки параметров в зависимости от текущих внешних условий.

Сооружение греющей опалубки

Монтаж термоактивных конструкций с вмонтированными, изолированными от корпуса ТЭН. Сборка выполняется из отдельных щитов, каждый из них маркируется табличкой с указанием технических характеристик. Метод отличается простотой конструкции, высокой ремонтопригодностью, универсальностью в применении. Он позволяет работать с растворами при температуре до -25 °С.

Схема монтажа термоактивной конструкции.

Сколько времени потребуется греть бетон

Время прогрева состава сокращают до минимума, чтобы сэкономить средства. Однако в каждом случае требуется производить расчет времени индивидуально. Следует учитывать различные факторы. Обязательно берут во внимание:

• температуру наружного воздуха;
• температуру промерзшего грунта;
• качество теплоизоляции, ее возможности;
• мощность обогревателей.

Отмечается зависимость обогрева бетона проводом от того, каким способом его проложили внутри конструкции. Учитывают потребляемую мощность. Большое значение имеет температура самой конструкции.

Обычно удается разогреть монолит до 60 °C, однако делать это следует медленно — за каждый час нагрева повышать температуру не более чем на 10 град. Тогда состав застывает равномерно, что и повышает его качество.

Когда смесь набирает 50 % прочности, уже требуется постепенно охлаждать ее. При этом скорость охлаждения должна оказаться еще более низкой. За каждый час снижение температуры должно отмечаться на 5 град. Потребуется применить термоизоляцию.

Очевидно, что для прогрева потребуется отвести время в пределах от нескольких часов до нескольких дней.

Подробнее о технологии прогрева бетона греющим проводом ПНСВ, читайте здесь.

Цены на греющий провод ПНСВ 1.2

Видео: Прогрев бетона электродом: