Как сделать прогрев бетона в зимнее время электродами? Схема подключения и способы прогрева

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:

1. 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.

1. 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.

2. 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.

1. 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:

1. По бетонной площадке равномерно раскладывают электроды (отрезки арматуры).
2. Соединяют их в 2 параллельные цепи.
3. Устанавливают между ними лампу накаливания, чтобы следить за напряжением.
4. К цепям подсоединяют провода прямой и обратной связи.

https://youtube.com/watch?v=rQgRjo1YDms

Проводите работы только согласно технической документации на конкретный объект.

Условия заливки бетона в зимний период

• Транспорт, в котором перевозится раствор, должен быть утеплен, чтобы не происходила потеря тепла. То есть он должен быть закрытым.
• Укладываемый бетон и опалубка должны быть подогретыми, раствор укладывают и сразу утрамбовывают. 
• На прокладываемую арматуру и опалубку не должен попадать снег. Для того чтобы прогреть опалубку и раствор нельзя использовать горячую воду.
• Нельзя производить заливку на замерзшую почву или конструкцию.
• Первые дни температура раствора должна быть не менее +10 градусов, все помещения, которые прилегают к постройке, должны быть отапливаемые. 

При низкой температуре затвердевание раствора прекращается, в результате нарушается основная структура конструкции, которая впоследствии не поддается восстановлению. После того как завершиться бетонирование, конструкцию накрывают утеплителем, в противном случае нет смысла в прогреве раствора. Обычно с помощью электродов прогревают слои внешнего вида, чтобы не происходила потеря тепла. Перед тем как приступить к основной работе, необходимо произвести точные расчеты, и приобрести нужные материалы. Благодаря такому способу, можно подогревать конструкции различной толщины и конфигурации, но для сооружения плит этот метод не эффективен. Вид электродов выбирают в зависимости от погодных условий, и качества используемого материала. Полосовыми электродами можно прогревать плиты перекрытия, и другие элементы, расположенные в горизонтальном виде, а также бетон, которые прикасается к мерзлой земле. Стержневые электроды используют для подогрева колонн, балок и других сложных конструкций. Струнные электроды применяют для прогревания колонн, если в конструкции содержатся металлические составляющие, то затраты электрической энергии будут больше. При прогреве бетона электродным способом, конструкцию необходимо укрывать, иначе будет происходить значительная потеря тепла, и большой расход электрической энергии, желаемого результата не удастся добиться. Правильное подключение и подача напряжения также зависят от вида используемых электродов. При правильно выполненной работе, раствор быстро затвердевает, дает минимальную усадку, не разрушается из-за замерзшей воды, которая входит в состав смеси. Если выполнить работу самостоятельно сложно, то необходимо прибегнуть к помощи специалистов.

Особенности методики

Общая схема работы

Сама методика прогрева бетонной массы с использованием электродов достаточно проста.

Реализуется она по такому алгоритму:

• Внутри опалубки монтируются токопроводящие элементы, подключенные к источнику питания. Конфигурация размещения и тип электродов подбирается отдельно в зависимости от особенностей конструкции.
• После того как электроды размещены, в опалубку заливается раствор. Находясь в жидком состоянии, он превращается в один из элементов электрической цепи, который достаточно хорошо проводит ток.
• На электроды подается напряжение, благодаря чему в теле бетона создается электрическое поле. Оно постепенно отдает свою энергию окружающему веществу, нагревая его.
• За счет изменения параметров тока (сила, напряжение) можно своими руками регулировать степень нагрева.

Фото подключенных электродов

В результате во время набора цементом прочности в нем поддерживается оптимальная температура. Такой обработки вполне достаточно, чтобы обеспечить однородную структуру застывшего материала. Резка железобетона алмазными кругами это подтверждает – на пробных образцах практически не обнаруживаются пустоты и рыхлые области.

Время прогрева зависит от множества факторов, среди которых важнейшими являются объем бетонируемой конструкции и наружная температура. В некоторых случаях отапливать раствор приходится до 4-5 недель, т.е. до полного набора прочности. Впрочем, чаще всего дополнительное тепло требуется только на начальных этапах.

Типы электродов

Типы электродов

Для реализации данного метода применяют токонесущие элементы различной конфигурации. Изучить их конструктивные особенности можно, проанализировав приведенную здесь таблицу:

Тип электрода	Характеристика
Пластинчатый	Имеет форму вытянутой по длине пластины, чаще всего изготавливается из того же металла, что и сама арматура. Монтируется на опалубку с внутренней стороны без заглубления в толщу раствора.
Полосовой	Представляет собой полосу металла шириной от 40 до 50 см. Пары полосовых электродов размещаются по краям участка таким образом, чтобы ток проходил между ними.
Струнный	Применяется при изготовлении вытянутых в длину конструкций (колонн, столбов, капитальных свай и т.д.). Струна закладывается в центр опалубки, а по периферии устанавливается токопроводящая полоса.
Стержневой	Представляет собой обрезок арматуры толщиной от 5 до 12 мм. Устанавливается поодиночке или группами с шагом до 50 см, при этом заглубляется в раствор практически на всю длину. Крайние элементы монтируют таким образом, чтобы исключить контакт с опалубкой. Электроды стержневого  типа применяются при прогреве конструкций сложной формы.

Стержни из арматуры в толще заливки

 В зависимости от типа задействованных деталей выделяют такие методы повышения температуры:

• Поверхностная (периферийная) обработка – электроды накладываются на поверхность раствора без погружения, часто с использованием специальных токопроводящих подложек. После окончания работы могут быть демонтированы и использованы повторно на другом объекте.
• Погружной (сквозной) электроподогрев бетона – электроды находятся внутри материала, и после его отвердевания не извлекаются. Чтобы прочность конструкции не снижалась, токопроводящие элементы размещаем не ближе, чем в 30 мм от поверхности.

Погружная схема

Использование сварочных аппаратов

Мастера, которые пытаются реализовать данную методику самостоятельно, часто интересуются, как греть бетон электродами с применением сварочного аппарата (см.также статью «Как осуществляется прогрев бетона сварочным аппаратом»).

Действительно, это вполне возможно:

• Обычный сварочный аппарат включает в себя два блока – двигатель и собственно сварочный генератор. При этом мощности последнего достаточно, чтобы обеспечить обогрев около 50м3 бетонного раствора.
• Перед началом работы в цемент опускаем электроды. Для большинства задач достаточно шага в 20-30 см.
• Электроды соединяем последовательно, формируя несколько параллельных цепей.
• Для наблюдения за напряжением между цепями специалисты рекомендуют устанавливать лампу накаливания.
• Цепи подключаем к аппарату и подаем напряжение. Контроль нагрева осуществляем в специальных скважинах.

Такое устройство вполне можно использовать

Типичные ошибки при прогреве бетона или как не испортить бетон

Заливка и прогрев бетона

У бетона, как и у любого другого строительного материала, есть не только огромнейшие плюсы, но и много минусов. Особенно это касается выполнения бетонных работ в условиях низких температур. Ведь строители продолжают возводить различные конструкции и зимой. Как показывает практика, многие портят материал. А ведь поведение бетона в критических для него условиях вполне предсказуемо.

Во-первых, он не способен затвердеть так, как полагается по нормам. Во-вторых, может замерзнуть в период схватывания. Все это очень опасно. Ведь материал, меняя структуру, утрачивает важнейшие свойства, а самое главное – прочность. Что чревато разрушением возводимой бетонируемой конструкции.

Какие условия следует обеспечить, если градусник показывает минус 5 градусов и ниже или на улице минимальная суточная температура — ниже нуля? Какие шаги предпринять для правильного затвердевания свежеуложенного бетона? Что делать? Первое, во избежание подобных ошибок, следует разобраться со всеми процессами, происходящими в бетоне. Второе, остановиться на самом верном и выгодном способе прогрева бетона.

Транспортировка бетона при отрицательных температурах

Во время транспортировки бетон защищают от охлаждения. Если температура воздуха опустилась ниже -10°С, кузов самосвалов утепляют брезентом, щитами, пропускают отработанные газы под днищем или над поверхностью смеси, периодически обрабатывают паром стенки тары.

Специализированный транспорт для доставки бетона в сильный мороз — автобетоновозы с утепленным кожухом или автобетоносмесители с подогревом водяного бака. На дальние расстояния — 20-30 км — целесообразно доставлять сухую смесь, а за 10-15 минут до прибытия на объект добавлять теплую воду. Источником энергии служит бортовая сеть автомобиля или дополнительный электрогенератор.

Температура при строительстве

Данный параметр имеет большое влияние на набор бетоном окончательной прочности. Также следует учесть, что свежий раствор может промерзать в том случае, когда в течение 3 дней его температура была на уровне +10° С. Поэтому необходим электродный прогрев бетона в зимнее время.Знайте, что при укладке бетона при 5° С, вам придется ждать в 2 раза дольше достижения им прочности, сравнить которую можно с температурой 20° С.

Когда же столбик термометра опустится ниже точки замерзания, гидратация может просто остановиться. Нельзя также забывать следующее — несвязанная вода в бетонном растворе при замерзании начнет увеличиваться в объеме.

Если процессы замерзания и оттаивания будут повторяться многократно, это станет причиной:

• разрыхления структуры;
• уменьшения влаги;
• выветривания бетона;
• цена работ увеличится.

Но, когда смесь набрала прочность превышающую 5 Н/мм2, она становится устойчивой к однократному замерзанию. При этом срок распалубки необходимо увеличить на период, когда бетон был ниже 0° С.

Общая схема прогрева бетона в зимнее время электродами

В этом случае необходимо следить за тем, чтобы он быстро набирал прочность, чтобы промерзание не нарушило процесс.

К примеру:

• в течение месяца бетон следует защищать от осадков в виде снега и дождя;
• он не должен первую зиму соприкасаться с рассыпной солью, использующуюся против обледенения.

Температура свежего состава относительно DIN 1045 не должна быть ниже параметров, которые принимаются в зависимости от окружающей температуры и вида и количества цемента.

В первом случае это приведет к быстрому твердению и снижению пластичности материала, что затруднит с ним работу.

Также это станет причиной:

• больших усадок;
• преждевременного набора прочности;
• низкой итоговой прочности бетонного материала.

Чтобы этого не происходило, в каждом конкретном случае разрабатывается, например, технологическая карта прогрева бетона электродами.

Как защитить

Для этого следует провести следующие действия:

• подогревайте воду для затворения и заполнитель, никогда не применяйте замороженный последний компонент;
• используйте цементы повышенного класса прочности. Они быстрее твердеют и выделяют при этом процессе больше тепла, чем цементы низших классов прочности;

Использование для бурения отверстий оборудования с алмазными коронками

• увеличивайте содержание цемента, чтобы ускорить набор прочности;
• понизьте соотношение между цементом и водой, это позволит раствору быстрее затвердеть и набрать прочность, одновременно выделяя высокий уровень тепла;
• добавляйте своими руками в особых случаях и после проведения испытаний на соответствие ускоритель твердения. Не используйте хлорсодержащие ускорители твердения в предварительно напряженном бетоне.

Что необходимо делать при транспортировке раствора и его укладке:

• защищайте транспортные средства от теплопотерь. Не используйте открытые лотки и транспортерные ленты;
• укладывайте по возможности предварительно подогретый бетон в подогретую опалубку и сразу же уплотняйте;
• держите арматуру и плоскости опалубки свободными от снега, для прогрева можете использовать нагретый воздух или пламенные горелки. Никогда не используйте струю горячей воды;
• не укладывайте бетон на замерзшие конструкции и на замерзшую землю;
• поддерживайте температуру бетона по возможности в течение первых 3 дней не ниже +10° С, а также отапливайте примыкающие помещения.

Монтаж ПНСВ

Приведем краткое руководство стандартной методики:

1. 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.
2. Нарезка производится сегментами равной длины, после чего их сворачивают спиралью (Ø 30,0-45,0 мм).
3. Укладка спиральных ниток производится в арматурный каркас или их располагают в фанерном или деревянном каркасе (опалубке).
4. 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
5. 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.

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.

Провод ПНСВ

Универсальный и доступный способ прогрева бетона в зимнее время с помощью высокоомного кабеля и понижающего трансформатора. Во время увязки каркаса из арматуры укладывается греющий кабель, размеры и форма конструкции значения не имеет.

Этот способ подогрева применим как на стройплощадке, так и для домашних мастеров строителей. Расскажем немного подробнее, как прогреть бетонную смесь проводом ПНСВ в домашних условиях.

После армирования каркаса конструкции или укладки маяков под наливной пол, провод укладывается змейкой не ближе 20 сантиметров друг от друга (оптимальный шаг укладки). Длина одной петли составляет от 28-36 метров. В качестве источника напряжения можно использовать сварочный аппарат. Схема подключения в этом случае будет выглядеть так:

Нюанс прогрева, ПНСВ нельзя подключать неукрытый раствором, т.к. без поглощения тепла из-за высокой температуры на открытом воздухе, он перегорит. Чтобы избежать перегорания делают переход на алюминиевый кабель, оставляя выходные концы нагревательного провода ПНСВ по 10 см из раствора. Производитель рекомендует ток в кабеле 11-17 ампер, который можно контролировать токовыми клещами. О том, как пользоваться токоизмерительными клещами, мы рассказывали в отдельной статье.

Для домашнего строительства достаточно ПНСВ диаметром 1.2 мм. Его характеристики:

• сопротивление 0,15 Ом/м;
• рабочий ток погруженного в раствор 14-16 ампер;
• температура укладки от -25 до 50 °C.

Расход провода на куб бетона 60 погонных метров. Температура, до которой нагревается бетон — 80 °C, ее контроль осуществляется любым термометром. Скорость набора температуры раствором не должна превышать 10 градусов за час. Чтобы избежать бессмысленных трат на счетах за электроэнергию, нагреваемый участок укрывают любым материалом, препятствующему нагреванию атмосферы, например, засыпают опилками. Для получения отличного результата бетонную смесь перед заливкой также подогревают, температура смеси не должна быть ниже +5 °C. Вот по такой инструкции можно прогреть бетон в зимнее время своими руками. Технология трудоемкая, однако под силу даже неопытному человеку. О том, как укладывать греющий кабель в фундаменте, рассказывается в видеоуроке:

Кстати, вместо провода ПНСВ можно также использовать кабель BET для прогрева бетона. На видео ниже вкратце рассмотрена инструкция по монтажу греющего проводника:

В статье указаны не все способы подогрева бетона зимой. Существуют индукционный, инфракрасный метод и другие, но их не рассматриваем ввиду их малой распространенности и сложности. Мы дали общее представление о технологии строительства бетонных конструкций, и возможности использования домашними мастерами методов нагрева стяжек и стен. Кстати, использование провода ПНСВ возможно не только во время нагрева строящийся конструкции, но уже и после того. Его можно использовать, как готовый теплый пол или анти лед на лестницах или тротуарах. Короткие участки подключаются через понижающий трансформатор от 400 до 1500 ватт. Для подключения напрямую в сеть 220 вольт провод в длину будет более 120 метров.

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, зачем нужен прогрев бетона в зимнее время и как его осуществить с помощью тепловых пушек, электродов либо провода ПНСВ. Надеемся, наши инструкции были для вас понятными. Больше информации вы можете получить, просмотрев видеоуроки в статье.

Советуем также прочитать:

• Подогрев дорожек греющим кабелем
• Как экономить электроэнергию дома
• Как подобрать тепловую пушку по мощности
• Временное электроснабжение строительной площадки

Заключение

Вот мы с вами и рассмотрели прогрев бетона электродами. Технология, как было отмечено выше, подбирается в зависимости от индивидуального проекта, который разрабатывается под каждый случай отдельно. Это позволяет не только экономить деньги и время застройщика, но и оптимально разместить электроды, а также значительно ускорить процесс затвердевания бетонной смеси. Иногда целесообразно использовать другие методы подогрева, к примеру, греющими проводами. Конечно, это достаточно дорого, но весьма эффективно. В принципе, это вся информация по данной теме. Помните о том, что ключевую роль играет соблюдение технологии во время монтажа электроподогрева.

Чтобы исключить кристаллизацию воды, входящей в состав бетонного раствора, необходимо поддерживать определенную температуру залитой массы. Дело в том, что вяжущее (цемент) вступает в реакцию именно с жидкостью, а не со льдом. А так как окончательное отвердевание бетона происходит в течение длительного времени (до 4 – 5 недель, в зависимости от особенностей производства работ и состава смеси), то его термообработка осуществляется постоянно, до полной готовности сооружаемой конструкции.

Понятно, что прогрев необходим только в холодное время года. Это позволяет вести работы в любой сезон, независимо от температуры окружающего воздуха. Существует много методик, но, пожалуй, самой распространенной является прогрев бетонной смеси электродами. Такие проводники эл/тока отличаются формой, размерами и спецификой размещения.

Но технология и принцип их действия остается неизменным – бетон разогревается эл/полем, которое образуется между электродами при подаче на них напряжения. Раствор становится элементом токопроводящей цепи (со своим внутренним сопротивлением), в котором энергия электрическая трансформируется в тепловую. Регулируя номинал напряжения, можно добиться требуемой температуры прогрева. В зависимости от особенностей «обрабатываемой» конструкции, подбирается оптимальный вариант данных элементов.