Как прогреть бетонную смесь в зимнее время

Зачем зимой прогревать бетон

Чтобы понять, откуда и почему в бетоне появляются трещины, необходимо знать принцип его заливания и правила его застывания. При замешивании в ручном режиме бетонного раствора к сухой смеси добавляется вода. Именно излишки воды при минусовой температуре замерзают в растворе, из-за чего образовываются немаленькие кристаллики льда, а также возникает сильное давление в порах цементной смеси, все это приводит к разрушению незастывшего бетонного раствора и сильному снижению его прочности после застывания. Наиболее критичным является замерзание во время схватывания.

Главным условием, которое должно соблюдаться при выдерживании и застывании бетона – это правильный температурный режим. Если все требования будут соблюдены, то прочность бетона будет максимальной. При снижении температуры вода с цементом взаимодействует медленнее, а при повышении градусов – ускоряется. Поэтому во время бетонирования больших монолитных конструкций зимой необходимо соблюдать правильные температурно-влажностные условия, которые позволят набрать максимальную прочность бетона за минимальный период времени.

Влияние температуры на твердение

Перевод бетонной смеси в твёрдую фазу совершается посредством гидратации цемента — химической реакции вяжущего вещества с водой. Происходит процесс в 2 этапа: схватывание (загустение) и твердение. С понижением температуры до отрицательных значений проистекает вымораживание влаги, необходимой для набора прочности. Главная задача бетонирования зимой — сохранить воду в структуре смеси при благоприятной для загустения температуре. Рекомендуемые режимы при заливке монолита в холодное время:

• оптимальный для схватывания диапазон — от 10 до 20ºС;
• если от минус 20º до +10, необходимо обустраивать зимний прогрев бетона;
• при морозах ниже 20 укладку смеси прекращают.

При допущении кристаллизации влаги в растворе монолит уже не получится, и оттепель не поможет, поскольку произойдёт необратимый разрыв структурных связей.

С оттайкой воды твердение возобновляется, но конструкция скелета уже нарушена, происходит отслоение арматуры, появляются трещины. Следствием окажется недостаточная прочность бетона, и чем раньше произойдёт замораживание, тем меньше будет значение крепости.

Зачем нужен греющий кабель для заливки бетона зимой?

В состав бетона входит вода, которая при понижении температуры ниже +5 ? плохо связывает цемент, а при отрицательной температуре замерзает. Если вода замёрзла, она создаёт внутренние напряжения. Следствие этого — дефекты и трещины в бетоне, которые ухудшают качество здания. Все это препятствует строительству при низких температурах.

Однако строиться зимой приходится по таким причинам:

• Высокая конкуренция среди застройщиков. Тот, кто сдает объекты быстрее, зарабатывает больше, получает больше клиентов;
• Высокие темпы строительства, диктуемые спросом на жилье;
• Выполнение планов и обязательств перед клиентами.

Прекращение строительства в холода экономически нецелесообразно. Поэтому ищут способ оперативно и равномерно прогревать бетон. Кабель КДБС помогает это сделать.

Метод электродов

Наиболее часто применяемая технология, основанная на свойстве проводников электрического тока разогреваться. Влажный бетонный раствор тоже превращается в своеобразный проводник, если в нем разместить запитанные электроды. Чтобы «цепь» заработала, их необходимо подсоединить к разным фазам источника переменного тока мощностью 60-127 В.

Не используйте метод под напряжением свыше 127 В, если работаете с ЖБИ. Бетон с металлической арматурой включать в цепь можно только после профессиональной разработки проекта.

Технология прогрева бетона электродами требует предварительных расчетов для каждой конструкции. От ее особенностей будет зависеть напряжение подаваемого переменного тока, схема расстановки электродов и даже их вид.

• Стержневые электроды – металлические пруты небольшого диаметра (от 6 до 12 мм). Используются на удаленных участках особо крупных конструкций, а также для сложных форм (стыков, колонн). При размещении стержневых электродов нужно следить, чтобы они не располагались к опалубке ближе, чем на 3 см.
• Струнные – длинная стальная проволока диаметром 6-10 мм. Предназначены для участков большой протяженности. Этот способ предпочтителен, если прогрев бетонной смеси электродами выполняется при контакте заливки с уже замерзшим грунтом.
• Поверхностные – особый тип электродов, роль которых выполняют стальные пластины или полосы шириной в 4-8 см. Проводники крепятся непосредственно к опалубке с оставлением одного свободного конца для подключения к источнику питания. В отличие от погружных электродов поверхностные не контактируют с раствором, так как отделены от него слоем рубероида.

Металлические полосы обеспечивают прогрев бетона не глубже, чем на половину расстояния от одного электрода до другого. Это тепло достает и до внутренних слоев, но там процессы протекают не так интенсивно. А вот разнофазные пластины могут нагревать весь объем, если он не слишком большой.

Основное достоинство метода прогрева электродами – возможность поддержания оптимальной температуры бетона в конструкциях любой толщины и формы.

Рекомендации, которые строит соблюдать

Метод термоса

Самый старый способ подогрева бетона – это метод термоса. Он и сейчас остаётся самым популярным. Суть его заключается в том, что при отвердевании бетона выделяется значительное количество теплоты. Однако, этой энергии недостаточно для полного затвердевания бетона и поддержания его качеств. Решением проблемы стало добавление дополнительного тепла в бетонную смесь ещё на заводе. По сути, на стройку бедующий фундамент привозят очень горячим. Таким его и заливают в опалубку. Стоит отметить, что при затвердевании 1 кг бетонной смеси выделяет 80 киллокалорий энергии. Тепло, которое выделяется при затвердевании, складывается с энергией, полученной на заводе. Этого хватает для поддержания нужной температуры. Возможно, метода термоса не хватит, чтобы поддерживать нужную температуру у бедующего фундамента, поэтому стоит комбинировать несколько способов.

Использование специальных добавок

Существуют специальные добавки, которые добавляются в бетонную смесь, повышая скорость затвердевания. Однако использовать их необходимо правильно, иначе, никакого эффекта не будет. Также нужно соблюдать некоторые требования. Например, опалубка должна обладать низким коэффициентом теплопроводности, чтобы тепло от бетона не уходило в окружающую среду слишком быстро. Также, если есть необходимость в равномерном затвердевании бетона, необходимо дополнительно утеплять тонкие элементы конструкции. Обычно, быстро остывают выступы под балкон и прочие конструктивные элементы. Для них прекрасно подойдёт электрическое обогревание. Так как строительство проводится зимой, нужно подумать о защите верхних слоёв бетона от снега. Можно использовать самые обычные гидроизоляционные материалы. Например, рубероид или полиэтилен.

Использование электричества

Один из самых надёжных способов для обогревания – это использование электрического тока. Суть в том, что при прохождении электронов через бетонную смесь выделяется некоторое количество теплоты. Чем больше сила тока, тем больше энергии выделяется. Этот метод хорошо подходит для маленьких фундаментов. Стоит отметить, что большое количество арматуры будет снижать эффективность метода. Для прогрева использую электроды, которые соединяются с помощью колец с генератором тока. Отпайки – места, где электрод соединяется с проводом, прикручивают к железному стержню сваркой, либо понижающим трансформатором. Электроды можно использовать любые, но обычно берут стальную арматуру. Способов подогревания бетона в зимнее время много. Помните, что цена – это далеко не главный критерий, на который нужно смотреть. Бывает так, что, незначительно увеличив бюджет, можно добиться высокой эффективности.

Каким видом прогрева бетона лучше воспользоваться?

Все перечисленные методы создания комфортных условий с бетонным раствором актуальны в современном строительстве, но задумываясь над тем, какая технология прогрева бетона будет актуальна в конкретном случае, стоит обладать минимальными знаниями о функционировании приборов, которые вы планируете использовать. Стоит уточнить советы производителя, так как разные марки строительных составов ведут себя индивидуально в определенных температурных режимах. Рекомендуемая температура прогрева бетона может быть указана в сопроводительной документации.

Самым популярным вариантом обработки раствора является использование проводов, которое применяется на практике не только в России, но и заграницей. Он позволяет достичь желаемого результата в короткие сроки. Но, эксперты предлагают совмещать несколько способов, применимых для одной марки в соответствии с тем, как позволяет это СНИП «Прогрев бетона».

Способы прогрева бетона зимой

Как было сказано выше, в данной статье строительного журнала , сегодня существуют различные методы прогрева бетона в зимнее время года.

К наиболее эффективным из них, следует отнести:

1. Прогрев бетона электродами;
2. Использование нагревательного провода;
3. Прогрев бетона инфракрасными обогревателями;
4. Индукционный прогрев бетонной смеси;
5. Прогрев бетона теплым воздухом.

Рассмотрим каждый из вышеперечисленных способов обогрева бетонной смеси в зимний период года.

При прогреве бетона электродами, в различных местах фундамента, бетонной стяжки и другого основания, устанавливаются металлические проводники. К проводникам подключается электрический ток, а его сопротивления при прохождении по проводникам, нагревает бетон.

Более безопасным способом обогрева бетона, является использование специального нагревательного провода. Нагревательные элементы монтируются прямо к металлокаркасу погруженному в бетон, после заливки которого, и происходит постепенный прогрев раствора.

Прогрев бетона инфракрасными обогревателями осуществляется чаще всего в тех случаях, когда необходимо поддерживать требуемую температуру на каких-то конкретных участках конструкции. После направления на обогреваемую зону, инфракрасные излучатели начинают выделять тепло, подогревая тем самым всё время бетонный раствор.

Следует рассказать ещё про один способ прогрева бетона зимой. Пожалуй, это самый простой из всех способов, который работает по принципу «термоса». В данном случае залитую бетоном конструкцию хорошо накрывают, чтобы удержать оставшееся тепло внутри. Такой способ прогрева не требует лишних затрат, однако он не всегда осуществим и одинаково эффективен.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Как рассчитать обогрев конструкции?

Расчет прогрева бетона проводом заключается в следующем: на один кубический метр смеси понадобится примерно 60 метров ПНСВ. Учитывается так же площадь, вид конструкции, необходимая электрическая мощность. Необходимая длина секции нагревательного элемента также может завесить от напряжения трансформаторной подстанции. То есть чем ниже ее напряжение, тем меньше нужна длина. Перед тем как приступать к расчету, прочитайте про бетон для фундамента: состав, пропорции, основные марки. А так же про то, какой расход цемента в бетонной смеси: основные качества составляющих, пропорции цемента в различных марках бетона, допустимые погрешности.

Провод ПНСВ, будучи погруженным в раствор, нормально функционирует при рабочем токе в 14-16 Ампер. Поэтому преимущественно выбирать именно такой показатель рабочего тока. При этом на открытом воздухе с таким показателем нагревательный элемент достаточно быстро выходит из строя. Вследствие этого его холодные концы (часть, которая должна остаться за пределами конструкции) должны состоять из другого провода – АПВ. Их длина обычно составляет от полуметра до метра. Оптимальным напряжением будет третья ступень трансформаторной подстанции – 75 Вольт.

Перед тем как прогреть бетон проводом, следует разработать субъективную для конкретной конструкции технологическую карту и составить схему укладки нагревательного элемента. Схема прогрева бетона проводом обычно выглядит так: чертеж конструкцией с обозначениями мест укладки провода. Он обычно укладывается змейкой, не соприкасаясь друг с другом. На чертеже обязательно следует определить точки выхода (холодных концов) нагревательного элемента.

Использование сварочных аппаратов

Прогрев бетона сварочным трансформатором – это широко используемый метод, обеспечивающий хорошие показатели нагрева конструкции при дополнительном использовании нагревательных элементов различных видов.

Использование современных трансформаторных сварочных – это совершенно безопасный процесс, не представляющий опасности при соблюдении ТБ.

Прогрев бетона в зимнее время при помощи сварочного устройства весьма эффективен. Такой метод позволяет эффективно обработать до 100 кубических метров цементно-песчаной смеси при температуре до -40 градусов Цельсия.

Большинство современных сварочных аппаратов комплектуются дополнительными модулями:

• блок подогрева промёрзшей почвы;
• блок просушки электродов;
• модуль понижения напряжения;
• генератор электрического тока.

Перед тем, как прогреть бетон сварочным устройством, следует проверить наличие дополнительных опций, значительно упрощающих процесс прогрева бетонной конструкции в зимнее время.

Схема прогрева бетонных конструкций.

Нагрев цементно-песчаной смеси при помощи сварочного прибора трансформаторного типа состоит из следующих шагов:

1. Равномерное расположение отрезков арматуры по заливаемой площадке.
2. Соединение электродов в две параллельные цепи.
3. Установка контрольной лампочки накаливания.
4. Подводка проводов прямой и обратной связи.

В случае, если вода слишком быстро испаряется с поверхности цементно-песчаной конструкции, имеет смысл накрыть площадку небольшим количеством опилок.

Подключение подогревочной системы к цементно-песчаной конструкции производится в несколько этапов:

• соединение токопроводящих алюминиевых кабелей с сварочным устройством;
• проверка каждой петли при помощи токовых клещей;
• повышение мощности аппарата до 50% через час работы и до 100% через два часа после включения нагрева;
• контроль силы тока в пределах 25 ампер.

Прогрев бетона проводами (трансформатором)

Прогрев бетона нагревательными проводами заключается в следующем: перед укладкой бетонной смеси в опалубку на арматурном каркасе закрепляют нагревательные провода определенной длины. Длина и количество нагревателей определяются расчетом. Теплота, выделяемая нагревательными проводами при прохождении по ним тока, передается бетону и распределяется в нем путем теплопроводности. Таким образом бетон можно разогреть до 40-50°С.

В качестве нагревательных проводов применяют специальные провода для прогрева бетона марки ПНСВ-1,2 со стальной оцинкованной жилой диаметром 1,2 мм в поливинилхлоридной изоляции ( возможно применение радиотрансляционных проводов марки ПТПЖ-2х1,2 с двумя стальными оцинкованными жилами в изоляции из модифицированного полиэтилена).

Электропитание нагревательных проводов осуществляют через понижающие трансформаторные подстанции типа КТП ТО-80/86 или КТП-63/ОБ, которые имеют несколько ступеней пониженного напряжения, что позволяет регулировать тепловую мощность, выделяемую нагревательными проводами при изменении температуры наружного воздуха. Одной подстанцией можно обогреть 20-30 м3 бетона.

Нагревательными проводами можно обогревать любые монолитные конструкции при температуре наружного воздуха до -30°С. В среднем для обогрева 1м3 монолитного бетона требуется 60 м нагревательного провода марки ПНСВ-1,2.

В Москве технология прогрева бетона нагревательными проводами довольно широко применялась при возведении храма Христа Спасителя, комплексов Манежная площадь, Гостиный Двор и других объектов.

Технология прогрева бетона нагревательными проводами широко применяется не только российскими, но и зарубежными строительными фирмами, которые работают на территории России.

За последние годы технологию прогрева бетона нагревательными проводами освоили и применяют на практике такие фирмы, как южно-корейская "Самсунг инжинеринг & констракшн Ко., Лтд.", немецкая "Хохтиф", югославские "Акосир", "Напред", "Трудбеник", "Черногория", турецкие "Абка", "Алларко", "Гаранти-Коза" и многие другие.

Укрытие и тепловые пушки

Существует несколько способов прогрева бетона в зимнее время, греющая опалубка – один из простых и легко устраиваемых. Она состоит из двух фанерных листов и инфракрасной пленки, впрессованной между ними. Последняя может прогреть бетон на 60 см в глубину из-за особенностей распространения лучистой энергии. Преимущество способа – равномерность нагрева, застывшая поверхность не будет иметь трещин.

После прогревания опалубки ее нужно отключить и залить в нее раствор. Температура колеблется в интервале от 60 до 80 градусов Цельсия, удерживаясь до достижения 80% прочности. Для уменьшения потери тепла свободную часть опалубки следует накрыть теплоизоляционным слоем.

Если доступ к бесперебойному электричеству отсутствует, можно использовать дизельные тепловые пушки. Над площадью прогрева возвести укрытие, куда будет подан горячий воздух. Этот метод является дорогостоящим, альтернатива – двустенная опалубка, применяется чаще.