Обогрев бетона

Надежность бетонных монолитов зависит от условий заливки смеси. При отрицательной температуре раствор застывает неравномерно. Обогрев бетона позволяет избежать проблем гидратации.

Важность подогрева бетона в зимнее время

Для замешивания цементной смеси требуется вода. В холодное время года жидкость в составе бетона быстро замерзает. После потепления жидкость оттаивает, а прочность монолита ухудшается.

Преимущества

Большинство способов обогрева обеспечивают высокий коэффициент полезного действия. Тепловая энергия распределяется равномерно. Чаще монтаж нагревательных элементов несложный и выполнить его можно самостоятельно. При использовании систем процесс застывания раствора ускоряется.

Распространенные способы обогрева: главные особенности, плюсы и минусы

Для равномерного прогрева бетона требуется его дополнительное утепление. Также можно создать термос вокруг объекта.

Электродный

Раствор бетона способен проводить электрический ток. Электроды размещают не только внутри смеси, но и на ее поверхности. Электрическое поле образуется после подключения элементов к трансформатору. В это время бетон прогревается. Такой способ прост в применении, обеспечивает высокий коэффициент полезного действия. Однако он требует длительной подготовки.

Чтобы избежать утраты влаги и тепла после фиксации электродов, поверхность раствора утепляют. Запрещено при прогреве применять постоянный ток, т. к. вода не кристаллизуется, а смесь не твердеет. Для работы используют струнные, пластинчатые, полосовые или стержневые электроды.

Контактный (электропрогрев опалубки)

Данный метод предполагает сооружение опалубки. Нагревательные элементы закладывают перед заливкой готового раствора. Обогрев бетона происходит снаружи.

Сделать опалубку можно самостоятельно, но процесс трудоемкий. Недостатками такого прогрева являются низкий КПД (коэффициент полезного действия), высокая стоимость.

Если конфигурация бетонной конструкции сложная, ее установка затруднена.

Благодаря размещению нагревательных секций с наружной стороны при необходимости их можно заменить. Опалубку используют повторно. Строительные работы разрешено проводить при температуре до -25ºС.

Индукционный

Этот способ применяют для работы с армированными конструкциями. Изолированный провод обматывают вокруг стержня арматуры, который и нагревается. Количество витков и сечение кабеля предварительно рассчитывают. По нему пропускают переменный ток. Бетонный слой прогревается равномерно. Этот способ имеет ограниченное применение, и им сложно воспользоваться самостоятельно.

Инфракрасный

Инфракрасное излучение является направленным. Этот метод обогрева применим только для небольшого слоя бетона в горизонтальной плоскости. Он прост в монтаже и доступен.

Изменение интервала между нагревателем и поверхностью бетона позволяет регулировать интенсивность теплового излучения.

Инфракрасный обогрев характеризуется небольшими затратами энергии, простотой монтажа. Таким способом можно нагревать бетон через опалубку.

Испарение воды - недостаток метода. Устранить его разрешается при помощи гидроизоляционной пленки. Термоматы подключают к обычной электросети. Максимальная температура нагрева составляет +55ºС.

Метод термоса

Для ускорения затвердевания бетона над конструкцией можно соорудить тепляк из брезента. Внутри шатра устанавливают тепловые пушки, обеспечивающие необходимую температуру. После прогрева тепляк разбирают. Дополнительное оборудование не требуется. Метод термоса оптимален, если площадь обработки небольшая.

Критерии выбора нагревательных кабелей

Чтобы правильно выбрать кабель, нужно учитывать такие критерии, как:

1. Температура окружающей среды.
2. Класс бетона. От него зависит продолжительность прогрева для получения максимальной надежности конструкции.
3. Размер сооружения. Массивный слой лучше прогревать проводами ПНСВ.
4. Температурный класс. Для бетона используют кабели, способные нагреваться до +65...+80ºС.

Для увеличения эффекта можно комбинировать 2-3 метода прогрева.

Типы используемых проводов

Прогрев конструкций осуществляют кабелями с одной или несколькими жилами.

КДБС и КС (Б)

Двухжильные секционные проводники обогревают бетон лучше. КДБС и КС (Б) - отечественный материал. Провода подключают непосредственно к сети питания напряжением 220 В. Нагревательные жилы защищены.

Обе разновидности проводников идентичны по конструкции, но отличаются техническими характеристиками.

ПНСВТ

Этот недорогой кабель одножильный. Он содержит стальной проводник диаметром 1-3 мм, защищен ПВХ-изоляцией. Его используют при строительстве частных домов. Для работы провода требуется понижающий трансформатор. Кабель можно применять повторно. Он защищен от перегибов, переломов, воспламенения.

Расчет длины

Для этого учитывают количество тепла, которое нужно подавать на бетонную конструкцию для обеспечения затвердевания. На этот параметр влияют температура окружающей среды, влажность воздуха. Также важным условием расчета является наличие теплоизоляции.

Средняя длина петли кабеля составляет 28-36 м. Шаг между проводами при отрицательной температуре воздуха - 20 см. При снижении показателя на 5ºС расстояние уменьшают на 4 см. Расчет длины провода зависит и от его мощности: чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление. Рабочий ток в жиле не превышает 16 А.

Для расчета максимальной длины отрезка кабеля используют формулу:

U=I*R,

где R - сопротивление фрагмента, І - сила тока, U - напряжение. В результат вносят правки в зависимости от колебаний температуры окружающей среды.

Схемы укладки

Самой простой схемой укладки кабеля является "змейка". Она напоминает монтаж системы теплого пола. В этом случае экономится электроэнергия, но обогревается максимальный объем бетонной конструкции. Радиус изгиба составляет 5-10 рабочих диаметров. Провод укладывают без натяжения.

При подключении применяют схему "треугольник" или "звезда". В первом случае провода формируют в 3 одинаковые группы. Их соединяют параллельно и выводят в 3 выходные точки. Если нагрузка распределяется по схеме "звезда", то 3 отрезка одинаковой длины завязывают в 1 узел, а остальные присоединяют к силовой станции. Все контакты изолируют.

Расположение и фиксация нагревательных элементов

При монтаже проводов соблюдают такие правила:

1. Кабель между стенками опалубки фиксируют так, чтобы он располагался на глубине не менее 20 см от поверхности бетонного сооружения.
2. Монтаж проводов проводят так, чтобы исключить заломы изоляции. Изгибы должны быть плавными. Максимально допустимый радиус указан в технических характеристиках кабелей. Лучше использовать материалы с запасом по изгибу.
3. Проводники раскладывают по предварительно подготовленному чертежу, чтобы распределить тепло равномерно.

После этого их фиксируют тонкой гибкой проволокой, которую можно скрутить руками. Она не повредит изоляционную оболочку. Вместо проволоки разрешено использовать пластиковые хомуты.

Бетонную смесь уплотняют вручную или при помощи специального виброинструмента: так он не повредит провода. После этого жилы проводов соединяют между собой и подключают к трансформатору или непосредственно к сети питания.

Оптимальная температура прогрева

Процесс прогревания начинается постепенно. За первые 2 часа элементы набирают температуру до +50...+60ºС. На таком пределе провода работают 3-4 дня. Далее, на протяжении 2-3 суток, конструкция постепенно остывает. Не рекомендуется монтировать кабели при -15ºС и более, т. к. изоляция может растрескаться.

Продолжительность обогрева

Длительность прогрева зависит от скорости достижения 30-50% проектной прочности. Стандартное время обработки раствора - 4-7 дней.

Точнее определить срок позволят лабораторные анализы. Исследуют отливки-образцы, которые твердеют в тех же условиях, что и основная конструкция.

Для выбора правильного метода обогрева необходимо рассчитать общий объем затрат. Дополнительно можно использовать противоморозные добавки, уменьшающие время затвердевания.