Прогрев бетона электродами в зимнее время


Еще десяток лет назад в зимний период времени практически все строительные работы теряли свою интенсивность. Обусловлено это было, прежде всего, минусовыми температурами. Но если рабочие и могли теплей одеться, то вот выполнять бетонирование в таких условиях было крайне проблематично. Однако через некоторое время появился весьма эффективный способ — прогрев бетона электродами и с помощью электрокабеля. Давайте более подробно рассмотрим особенности данного метода и поговорим о его целесообразности.

Для чего это нужно?

Прежде чем углубляться в данную тему, необходимо поговорить о том, для чего же это собственно применяется. Дело в том, что любой бетон имеет в своем составе определенное количество воды. Вполне естественно, что при минусовой температуре она образует кристаллы льда. Последние приводят к тому, что на поры бетона оказывается большое давление, которое в конце концов приводит к частичному или полному разрушению структуры. Конечная прочность при этом значительно снижается, а эксплуатационные характеристики ухудшаются.

Еще один опасный фактор – замерзание воды в период схватывания (затвердевания). Дело в том, что при низкой температуре взаимодействие бетонной смеси и воды замедляется. Это приостанавливает процесс затвердевания, делая его неравномерным. То есть говорить о какой-либо заявленной прочности не приходится. Тем не менее сегодня есть не одна схема прогрева бетона электродами, которая позволяет держать влажностно-температурные характеристики в допустимом диапазоне.

Суть метода

Описываемая процедура основана на использовании ИК-излучения, что очевидно из ее названия. Это излучение посредством специальной аппаратуры подается на поверхность конструкций, попутно преобразовываясь в тепловую энергию. В свою очередь, происходит ее поглощение бетоном с тем, чтобы передать ее дальше: внутрь структуры конструкции. Причем передача зависит главным образом от показателя теплопроводности материала. Следует также помнить, что передача тепла должна происходить только в случае обеспечения защиты поверхностей. Для этой цели используется прозрачная пленка. Как вариант, излучением можно воздействовать и на опалубку. При этом длина волны должна находиться в диапазоне от 0,76 до 1000 мкм, а ее скорость распространения должна составлять 2,98 ? 108 м/с.

О способах зимнего бетонирования

технология прогрева бетона

Стоит обратить ваше внимание на то, что на сегодняшний день применяется не только лишь электрод. Обусловлено это тем, что иногда такой метод не подходит или его использование обходится застройщикам слишком дорого. Кроме того, многое зависит от условий (температура, влажность, назначение будущей конструкции). По этой простой причине есть ряд других способов бетонирования в зимний период. К примеру, подогрев в греющей опалубке. Данный метод весьма эффективен и хорош, но целесообразен только при небольшой толщине. К середине бетон будет все равно немного промерзать и чем он толще, тем пагубней будет воздействие минусовой температуры. Также есть противоморозные добавки, делающие смесь более устойчивой к морозам. Существует индукционный обогрев и с помощью специальных проводов. Но самый популярный метод заключается в применении электродов.

Прогрев бетона зимой способом «термоса»

M=A/V,

где M – степень массивности конструкции, A – площадь теплоотдачи конструкции, а V – ее объем. Условие таково: если М= больше, чем 10, то «метод термоса» при бетонировании будет работать. Если М=8-10, то метод сработает, если смесь прогреть до температуры 60-80°С.

В остальных случаях применение метода не даст нужного результата. Поэтому применяются другие методы, с использованием внутреннего и внешнего подогрева бетонной смеси.

Когда используют электроды?

Каждый из вышеописанных способов используется в той или иной ситуации. Что же касается электродов, то и это не универсальное решение. К примеру, при заливке бетонной плиты он совершенно не эффективен. В этом случае лучше применить греющий провод. А вот если речь идет о какой-либо вертикальной конструкции, то тут электродный подогрев станет отличным решением.

Кстати, иногда используется естественный утеплитель, которого зачастую недостаточно. В этом случае в качестве дополнительного подогрева подойдет электрод. Но нужно понимать, что чем шире конструкция, тем ниже эффективность и выше стоимость, но к этому вопросу мы еще вернемся. К счастью, сегодня технология прогрева бетона таким способом освоена и широко применяется строителями со всего мира. Тем не менее на территории РФ большая часть построек использует подогрев проводами.

Методики бетонирования в зимних условиях

Главным условием правильной заливки бетона при отрицательных температурах является сохранение теплоты, достаточной для обеспечения набора прочности. Популярные способы укладки строительных растворов зимой:

  • Предварительный прогрев изготавливаемой смеси;
  • Устройство надежной теплоизоляции и уход за раствором;
  • Электроподогрев залитого в опалубку бетона;
  • Добавка специальных присадок, снижающих температуру замерзания воды и ускоряющих затвердевание.

Сколько нужно греть бетон

Таким образом, бетонировать на улице зимой можно без потери показателей прочности, но для этого нужно придерживаться выбранных методик. По затратам использование тепловых пушек является самым нерентабельным вариантом, наиболее дешевой методикой является добавка присадок. Электроподогрев и устройство теплоизоляции представляют собой промежуточные варианты.

Чтобы залить бетон в минусовую температуру, компоненты подогревают. Наполнители нагреваются до 55-60⁰С, а воду подают в раствор при 90⁰С. Цемент перед добавлением разогревается до комнатных температур, иначе он теряет скрепляющие свойства. Перед укладкой температура раствора не должна быть ниже 35⁰С.

При перемешивании требуется использовать бетономешалку, в которую подается сначала нагретая вода, затем наполнители, и только потом цемент. При заливке такой смеси, тепловой энергии монолита хватает, чтобы набрать критическую прочность, с учетом того, что при гидратации цемента выделяется дополнительное тепло.

При очень низких температурах нагретая смесь требует дополнительного утепления или подогрева. Экономически более целесообразно утепление, при помощи недорогих теплоизолирующих материалов, не требующих дополнительных источников энергии. На бетонированной поверхности выстилают сено или солому, используют старые тряпки, торф, пленку или теплоизолирующие покрывала. Иногда устраиваются так называемые «тепляки» схожие с теплицами.

Если бетонировать при температурах ниже -5⁰С, потребуется дополнительный подогрев. Для этого используются следующие технологии:

  • Обогрев тепловыми пушками или печами под тепляками. Это затратный метод, требующий постоянного дополнительного увлажнения. Подходит для площадок, к которым не проведено электричество.
  • Применение термоматов, работающих от электричества. Они выкладываются на поверхность залитого бетона и подключаются к источнику тока. Требуют большой объем электроэнергии. Инфракрасные излучатели устанавливаются над залитой поверхностью или вокруг опалубки, интенсивность и направление нагрева регулируется отражателями. Подходит для вертикальных и малодоступных конструкций.
  • Для прогрева бетонированной площади применяют специальные кабеля или электроды, по которым пропускают электрический ток. Методика удобна при использовании, но требует больших объемов электроэнергии. Установка системы электродов требует больше затрат, поскольку при высыхании сопротивление раствора, который сам является проводником, возрастает.

Введение добавок

Улучшение характеристик раствора специальными присадками, это самый удобный и экономный метод заливки раствора зимой. Применяя его совместно с обогревом, можно ускорить выполнение работ и повысить качество бетона. Различают два основных типа присадок для заливки бетоного раствора зимой:

  1. Составы, уменьшающие температуру замерзания воды. Раствор застывает довольно долго, но вода не кристаллизуется, поэтому качество бетона не страдает. Для ускорения реакции требуют теплоизоляции. В этом качестве используют соли кальция или натрия и поташ, которые препятствуют кристаллизации воды.
  2. Добавки, увеличивающие скорость затвердевания раствора. Сокращают время, необходимо для набирания бетоном критичной прочности, поэтому вода в прогретой смеси не успевает кристаллизоваться. Применяется нитрит-нитрат кальция, тот же поташ, соли кальция в смеси с мочевиной.

Количество присадок зависит от температурного диапазона, в котором будет производиться заливка бетонной конструкции. От -5 до -10⁰С добавляют до 5-8% от массы цемента. Со снижением температуры до -15⁰С концентрацию увеличивают до 10% по массе от добавленного цемента, а до -25⁰С нужно добавлять не менее 15% добавок.

При температуре 0… 10 °C допускается работа с бетоном при условии добавления присадок пластификаторов, которые не дают смеси потерять нужный набор прочности. В зависимости от температуры окружающей среды присадка разводится строго в пропорции, указанной в прилагаемой инструкции. Купить антиморозную присадку можно в любом строительном магазине.

Сколько нужно греть бетон

Недостаток пластификаторов — это замедленный набор прочности, если при 17 °C бетон набирает свою марочную прочность за 7 дней, то при 7 °С с использованием пластификаторов процесс может затянуться до 30 дней. Для того чтобы ускорить схватывание бетона, после заливки его необходимо утеплить подручными средствами, которые вы легко найдете в своем хозяйстве. Если заливается бетонная плита, желательно засыпать её древесными опилками, что сократит процесс гидратации почти вдвое.

В качестве утеплителя прекрасно подходит пенопласт и пенофлекс, но покупать его для одной заливки не слишком рентабельно. Гораздо дешевле купить пенопластовую крошку и засыпать ей плиту, для того, чтобы легкую крошку не сдувало ветром, её необходимо накрыть клеенкой или брезентом, прижав его по периметру заливаемой плиты.

Колонны и стены защищены опалубкой, но все же не будет лишним накрыть открытые участки бетона той же клеенкой или брезентом. Во время набора прочности бетона происходит химическая реакция, благодаря которой сама бетонная смесь выделяет некоторое количество тепла, которое необходимо сохранить дополнительными утеплителями.

Если столбик термометра опустился ниже нуля, то выделяемого тепла уже недостаточно. На промышленных стройках для прогрева бетона при минусовых температурах используют специальные трансформаторы, посредством которых греют бетон нагревательными проводами.

Покупать специальный трансформатор для того, чтобы залить в мороз пару кубов бетона, затея не слишком хорошая. В качестве такого трансформатора вполне реально использовать обычный сварочный трансформатор на 150–200 А. Ниже приведен список материалов, необходимых для прогрева небольшой плиты сварочным аппаратом:

  1. Сварочный аппарат 150–200 ампер.
  2. Провод ПНСВ 1,5мм.
  3. Одинарный алюминиевый провод АВВГ 1×2,5мм.
  4. Изолента ХБ (черная).
  5. Токовые клещи.

Недостатки подогрева электродами

В нашем случае нужно говорить об использовании в качестве электродов арматуры катанки. Обычно ее подбирают диаметром 8-10 миллиметров, что вполне достаточно для эффективной работы. Казалось бы, какие тут могут быть недостатки, но они есть.

Во-первых, это довольно большие энергозатраты. Каждый электрод будет потреблять порядка 50 А. При этом необходимо использовать понижающие трансформаторы. К примеру, модель на 80 кВт потянет не так и много. Поэтому помимо электродов нужно покупать дополнительное оборудование, что довольно дорого.

Еще один существенный недостаток, из-за которого многие застройщики обходят данный метод стороной – высокая стоимость. Дело в том, что электроды из катанки являются одноразовыми. После их установки они навсегда остаются в теле конструкции, и извлечь их не представляется возможным. Но те, кто все же решил воспользоваться именно таким методом, остаются довольны. Прочность конструкции сохраняется в течение длительного времени, а эксплуатационные характеристики находятся на высоком уровне.

технологический прогрев бетона

Методики бетонирования в зимних условиях

Используется в монолитном строительстве. Термоактивной называется стальная опалубка, на которой смонтированы нагревательные элементы и устроена наружная термоизоляция (обычно из стекло- или шлаковойлочных матов толщиной около 50 мм). При использовании опалубки, ее нужно укрывать брезентом или пленкой, не пропускающей воздух, особенно в ветреную погоду.

Термоактивная опалубка применяется разборная, унифицированная и специально разработанная монтажными организациями. Количество энергии, необходимое для прогрева конструкции будет зависеть от ее массивности, температуры основания и окружающей среды, скорости ветра и теплопроводности опалубки.

Для использования опалубки подходит быстротвердеющий портландцемент и шлакопортландцемент. Температура готовой смеси не должна быть ниже 5°С. Основание перед заливкой нужно прогреть до 10°С. Промерзший грунт прогревают на глубину более 50 см – для пучнистых и более 30 см – для непучнистых грунтов.

Прогрев бетона электродами: технология

А сейчас давайте вкратце рассмотрим суть данного метода. Как было отмечено выше, он не подходит для заливки бетонной плиты, только для колонн, стен, а также диафрагм. Уже после того, как заливочные работы будут завершены, в стены вставляются металлические стержни. На них подается напряжение через понижающий трансформатор. Обычно выбирают интервал между двумя соседними электродами от 60 до 100 сантиметров, что зависит как от погоды, так и конфигурации объекта.

С понижающего трансформатора на арматуру подается три фазы, в результате чего пространство между электродами прогревается и замерзание исключается. Стоит обратить ваше внимание на то, что прогрев бетона в зимнее время основан на прохождении электрического тока через воду, содержащуюся в растворе. В результате мы имеем равномерный нагрев. Нужно понимать, что если есть арматурный каркас, то напряжение не должно быть более 127 В, а если таковой отсутствует, то можно подавать 220 и 380 В, но не более.

ИНФРАКРАСНЫЙ ОБОГРЕВ БЕТОНА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

11.1.Инфракрасный способ термообработки бетона основан на использовании энергии инфракрасного излучения, подаваемого на открытые или опалубленные поверхности обогреваемых конструкций и превращающегося на этих поверхностях в тепловую энергию.

Поскольку глубина проникновения инфракрасных лучей в бетон не превышает 2 мм, то лучистая энергия превращается в тепловую в тонких поверхностных слоях бетона, остальная же масса конструкции нагревается за счет теплопередачи от этих слоев и экзотермии цемента.

11.2.При производстве бетонных работ в условиях низких отрицательных температур наружного воздуха инфракрасный обогрев рекомендуется применять:

для отогрева промороженных бетонных и грунтовых оснований, арматуры, закладных металлических деталей и опалубки, удаления снега и наледи;

для интенсификации твердения бетона конструкций и сооружений, возводимых в скользящей опалубке, плит перекрытий и покрытий, вертикальных и наклонных конструкций, бетонируемых в металлической или конструктивной опалубках;

для предварительного отогрева зоны стыков сборных железобетонных конструкций и ускорения твердения бетона или раствора заделки;

для ускорения твердения бетона или раствора при укрупнительной сборке большеразмерных железобетонных конструкций;

для создания тепловой защиты поверхностей, недоступных для утепления.

11.3.В качестве источников (генераторов) инфракрасного излучения в технологии зимнего бетонирования рекомендуется применять:

металлические (стальные, латунные, медные) трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы) типов НВС (нагреватель воздушный сушильный) и НВСЖ (нагреватель воздушный сушильный жаростойкий) диаметром от 9 до 18 мм, длиной от 0,3 до 6 м, мощностью от 0,6 до 1,2 кВт/м с рабочим напряжением — 127, 220 и 380 В, с температурой излучающей поверхности от 300 до 600 °С;

керамические стержневые излучатели диаметром от 6 до 50 мм, длиной от 0,3 до 1 м, мощностью от 1 до 10 кВт/м, с рабочим напряжением 127, 220 и 380 В, с температурой излучающей поверхности от 1300 до 1500 °С;

кварцевые трубчатые излучатели типа НИК-220-1000-Тр (нагреватель инфракрасный кварцевый напряжением 220 В, мощностью 1000 Вт, трубчатый) диаметром 10 мм, длиной 370 мм с температурой спирали до 2300 °С. Кварцевые излучатели должны работать обязательно в горизонтальном положении и надежно защищены от ударных воздействий.

11.4. Для создания направленного лучистого потока излучатели должны помещаться в параболические, сферические или трапецеидальные отражатели. При этом излучатели помещаются в фокус параболы или центр сферы; расположение излучателей при применении трапецеидальных отражателей определяется расчетом.

Инфракрасные излучатели в комплекте с отражателями и поддерживающими устройствами составляют инфракрасную установку.

11.5. В зависимости от назначения, конфигурации и модуля поверхности обогреваемых конструкций рекомендуется применять инфракрасные установки, приведенные на рис. 56:

а) короб для обогрева плитных конструкций, дорожных оснований, стен, отогрева промороженного бетона, грунта и т.п.;

б) прожектор для отогрева полости опалубки, арматуры, закладных деталей и тепловой защиты поверхностей, недоступных для утепления;

в) сферические и плоские нащельники для предварительного отогрева зоны стыка сборных железобетонных конструкций и термообработки бетона заделки;

г) двухстенную плоскую опалубку для термообработки плоских вертикальных и линейных конструкций и элементов;

д) одиночные излучатели, вводимые в каналы-пустоты, для термообработки многопустотных плит и настилов.

Рис. 56. Инфракрасные установки

а

— короб;
б
— прожектор;
в
— нащельники;
г
— двухстенчатая опалубка;
д
— одиночные излучатели;
1
— гидроизоляция;
2
— облучаемая поверхность;
3
— отражатели;
4
— излучатели;
5
— обогреваемая конструкция

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИНФРАКРАСНОГО ОБОГРЕВА И КОНСТРУИРОВАНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ УСТАНОВОК

11.6. Задачей расчета и конструирования инфракрасных установок является выбор типа генераторов инфракрасного излучения, их мощности, количества и расположения относительно облучаемых и рефлектирующих устройств. Энергетические и геометрические параметры инфракрасных установок должны обеспечивать энергетическую освещенность облучаемой поверхности конструкции, требуемую для выделения на ней мощности, рассчитанной по формуле (66).

11.7. Требуемая энергетическая освещенность E

определяется по формуле

(65)

где P

— требуемая мощность, кВт;

F

о — площадь облучаемой поверхности, м2;

ε — степень черноты материала облучаемой поверхности (табл. 56).

Таблица 56

Наименование материаловСтепень черноты ε полного излучения
Бетон0,65 — 0,85
Керамзитобетон0,7 — 0,9
Алюминий:
полированный0,04 — 0,06
сильно окисленный0,2 — 0,3
Железо:
полированное0,14 — 0,38
окисленное0,74 — 0,82
листовое оцинкованное блестящее0,23
то же, окисленное0,28
Жесть белая0,28
Сталь:
листовая шлифованная0,55 — 0,61
с шероховатой поверхностью0,95 — 0,98
сильно окисленная0,88 — 0,98
Нихромовая проволока окисленная0,95 — 0,98
Древесина0,7 — 0,8
Краски:
алюминиевые различной давности0,3 — 0,35
масляные различных цветов0,92 — 0,96
Лак черный матовый0,96 — 0,98
Вода (слой толщиной более 0,1 мм)0,95 — 0,98
Лед гладкий0,97
Снег0,8

11.8. Мощность, которую необходимо подать на облучаемую поверхность конструкции на стадии подъема температуры P

п бетона и изотермического прогрева
P
и, определяется соответственно по формулам (66) и (67):

(66)

(67)

где C

б,
C
а и
Ci
оп — удельная теплоемкость соответственно бетона, арматуры, материала
i
-го слоя опалубки, Дж/(кг · °С);

γб, γа, γi

— объемная масса соответственно бетона, арматуры, материала
i
-го слоя опалубки, кг/м3;

V

б,
V
а — объем соответственно бетона и арматуры, м3;

δi

оп — толщина
i
-го слоя опалубки, м;

F

о,
F
оп — площадь соответственно облучаемой и необлучаемой поверхности конструкции, м2;

τп — продолжительность подъема температуры, ч;

K

— коэффициент теплопередачи через опалубку, кВт/(м2 · °С);

Ц

— расход цемента в бетоне, кг/м3;

Э

п,
Э
и — удельное тепловыделение цемента в период соответственно подъема температуры и изотермического прогрева, Дж/кг;

t

н,
t
н.в — соответственно начальная температура бетона и наружного воздуха, °С;

t

и,
t
′и — температура изотермического прогрева, соответственно на облучаемой и необлучаемой поверхности конструкции, °С;

αо — коэффициент теплоотдачи облучаемой поверхности, определяемой по формуле

(68)

где дополнительно:

h

— расстояние между облучаемой и отражающей поверхностями, м;

t

ср — средняя температура бетона, определяется по формулам:

для стадии разогрева

(69)

для стадии изотермического прогрева

(70)

t

y — температура стенок инфракрасной установки, ориентировочно определяется по формулам:

для стадии разогрева

t

y — температура стенок инфракрасной установки, ориентировочно определяется по формулам:

для стадии разогрева

(71)

для стадии изотермического прогрева

(72)

11.9. Мощность, требуемая для тепловой защиты открытой поверхности конструкции, определяется по формуле

P

з = αо
F
(
t
и —
t
н.в) кВт. (73)

11.10.Мощность инфракрасной установки, необходимая для создания требуемой освещенности на облучаемой поверхности конструкции, определяется по формуле

(74)

где φ — коэффициент облученности, показывающий, какая доля лучистого потока, создаваемого излучателями, воспринимается облучаемой поверхностью; определяется по формуле

φ = φи-п + [(1 — εо)φи-оφо-п — φо-и], (75)

где φи-п и φи-о — доля лучистого потока, передаваемая от излучателей соответственно на облучаемую и отражающую поверхности; φо-п и φо-и — доля лучистого потока, передаваемая от отражателя соответственно на облучаемую поверхность и излучатели.

Значения коэффициентов лучистого потока φи-п, φи-о и φо-и берутся, по табл. 57 в зависимости от геометрических параметров S

и
d
элементов инфракрасной установки, указанных на рис. 57, а коэффициента φо-п в зависимости от геометрических параметров
a
1,
a
2 и
h
— по табл. 58.

Рис. 57. Схема к расчету параметров инфракрасной установки

и

— излучатели;
о
— отражатель;
п
— облучаемая поверхность

Таблица 57

КоэффициентыЗначения коэффициентов при S
/
d
равном
φи-п, φи-о0,3180,4170,4660,480,4820,49
φо-и0,6560,2930,1510,0770,031

Примечание. Для промежуточных значений s

/
d
величина φ определяется по правилу линейной интерполяции.

Таблица 58

ВеличинаЗначения φо-п при a
2/
h
равном
0,1
0,10,0130,0320,0340,0410,0480,0490,049
0,0150,1950,3580,3880,4110,4120,4130,414
0,0320,2990,5640,7930,80,8150,8180,819
0,040,3850,7290,8120,8220,8950,90,905
0,0440,4690,8130,8660,9590,9680,9770,98
0,0450,60,8150,8930,9670,9720,980,985
0,0460,6810,8180,090,9740,9830,9930,998
0,050,7070,820,9050,980,9900,9980,999

Примечание. Для промежуточных значений a

1/
h
и
a
2/
h
величина φо-п определяется по правилу линейной интерполяции.

11.11.Зная требуемую энергетическую освещенность E

и площадь облучаемой поверхности
F
о, задаются геометрическими параметрами элементов установки, определяют коэффициент облученности φ и рассчитывают необходимую мощность инфракрасной установки
P
уст.

11.12.При конструировании инфракрасных установок необходимо:

в поддерживающих инфракрасные излучатели конструкциях и приспособлениях применять легкие металлы;

в качестве рефлекторов применять алюминий, обладающий наибольшей отражательной способностью. При отсутствии листового алюминия можно применять листовое железо с покраской отражающей поверхности жаростойкой алюминиевой краской;

опалубленные поверхности, воспринимающие инфракрасное излучение, покрывать черным матовым лаком для повышения поглощательной способности поверхности;

в целях повышения равномерности обогрева конструкции в инфракрасных установках электрические мощности распределять следующим образом:

на нижнюю треть высоты конструкции — 50 % общей мощности;

на среднюю треть — 30 % общей мощности;

на верхнюю треть — 20 % общей мощности;

на крайние 1/6 ширины конструкции — 50 % подводимой на данной высоте мощности;

на средние 1/6 ширины — 30 % подводимой на данной высоте мощности;

на центральную 1/3 ширины — 20 % подводимой на данной высоте мощности.

11.13. При применении инфракрасного обогрева бетона конструкций и сооружений, возводимых в скользящей опалубке, процесс термообработки бетона разделяется на четыре этапа (рис. 58):

а) инфракрасные установки, смонтированные по периметру подвижных форм, нагревают элементы скользящей опалубки перед укладкой бетона в формы и первые слои уложенного бетона (см. рис. 58, а

). При этом и опалубка, и инфракрасные установки находятся в состоянии покоя (
v
оп =
v
y = 0, где
v
y — скорость подъема инфракрасной установки, м/ч;
v
оп — скорость подъема опалубки, м/ч);

б) скользящая опалубка поднимается на высоту, равную высоте подвесных лесов (см. рис. 58, б

), а инфракрасные установки остаются в первоначальном положении и прогревают слой бетона, равный высоте установок (
v
y = 0,
v
оп больше 0);

в) инфракрасные установки, смонтированные на подвесных лесах, движутся относительно конструкции (см. рис. 58, в

) синхронно со скользящей опалубкой (
v
оп =
v
y больше 0);

г) по окончании бетонирования захватки сооружения скользящая опалубка останавливается (см. рис. 58, г

), а инфракрасные установки поднимаются вверх (
v
оп = 0,
v
y больше 0). На этом этапе необходимо, чтобы скорость подъема установок не превышала средней скорости подъема опалубки.

Рис. 58. Схема инфракрасного обогрева бетона конструкции, возводимой в скользящей опалубке

а

— начальное заполнение форм;
б
— бетонирование до отметки навески подвесных лесов;
в
— бетонирование средней части сооружения;
г
— обогрев после прекращения подъема форм;
1
— тепляк;
2
— щиты опалубки;
3
— рабочий пол;
4
— бетон;
5
— инфракрасные установки;
6
— подвесные леса

В соответствии с этим каждый слой бетона будет проходить:

а) предварительное выдерживание в течение времени

(76)

где h

л и
h
y — соответственно высота подвижных лесов и инфракрасной установки, м;

б) разогрев в течение, времени

(77)

где h

п — высота зоны разогрева, м;

в) изотермический прогрев в течение времени

(78)

где h

и — высота зоны изотермического прогрева, м;

г) остывание, продолжительность которого зависит от конструкции тепляка, месторасположения прогреваемого участка, скорости подъема опалубки, массивности конструкции и температуры наружного воздуха.

В зоне термообработки бетон проходит две стадии — разогрев и изотермический прогрев. Для удобства расчетов инфракрасную установку условно делят по высоте на две зоны: зону нагрева (разогрева) и зону изотермического прогрева; энергетические расчеты ведут отдельно для двух зон, а общую мощность инфракрасной установки определяют как сумму мощностей обеих зон.

Примеры расчетов инфракрасных установок приведены в прил. 18.

РЕЖИМЫ ТЕРМООБРАБОТКИ БЕТОНА ИНФРАКРАСНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

11.14. Электротермообработка бетона с помощью инфракрасного излучения ведется по тем же режимам, что и при других методах электротермообработки (см. разд. 4 настоящего Руководства). Учитывая, однако, специфику подачи энергии с поверхности обогреваемой конструкции, стадией разогрева здесь считают период подъема температуры бетона на облучаемой поверхности с некоторой начальной t

н до температуры изотермического прогрева
t
и.

При этом максимально допустимая скорость подъема температуры облучаемых поверхностей бетонных конструкций не должна превышать значений, указанных в табл. 59.

Таблица 59

Толщина конструкции, смСкорость подъема температуры поверхности конструкции, °С/ч, при нагреве
одностороннемдвухстороннем
До 10
От 11 до 20
» 21 » 30
» 31 » 40
» 41 » 60

При отогреве промороженного бетона скорость разогрева поверхности облучения должна быть в пределах 10 — 15 °С/ч.

11.15. При применении инфракрасного обогрева бетона конструкций и сооружений, возводимых в скользящей опалубке, скорость разогрева должна соответствовать скорости подъема опалубки, но не превышать значений, указанных в табл. 59.

11.16. Учитывая повышенное испарение с облучаемых поверхностей при инфракрасном обогреве, последние должны быть тщательно укрыты гидроизоляционными материалами, пропускающими инфракрасные лучи: полиэтиленовой, полиамидной и другими прозрачными пленками.

По той же причине рекомендуется предварительное выдерживание бетона при низких положительных температурах.

Виды используемых электродов

В настоящее время используется три типа электродов. Каждый из них подходит для тех или иных ситуаций. К примеру, стержневые электроды, которые являются одними из самых популярных, изготавливаются из арматуры диаметром 8-12 мм. В теле бетона их устанавливают с расчетным шагом, который определяется предварительно. Крайний ряд монтируется не дальше чем 3 сантиметра от опалубки, что гарантирует полный прогрев краев стены или колонны. Примечательно то, что именно такие электроды подходят для конструкций самой сложной формы.

схема прогрева бетона

А вот пластинчатые электроды работают несколько иначе. Их подвешивают по разные стороны опалубки. В результате создается электрическое поле, которое прогревает бетон до нужной температуры в течение определенного времени. В принципе, прогрев бетона в зимнее время таким методом очень эффективен. Струнные электроды лучше всего подходят для таких сооружений, как колонны.

Прогрев бетона с помощью нагревательного кабеля

Обычно используется специальный провод ПНСВ («Провод Нагревательный Сталь Винил» – имеется в виду материал жилы и оболочки), сделанный из одной стальной жилы в ПВХ изоляции; берется сечением 1,2 мм.

Перед заливкой бетона провод закрепляется на каркасе из арматуры. Длину секций и шаг между ними определяют, исходя из напряжения трансформатора (при В=220В, длина составляет 110м, уменьшается пропорционально).

Количество тепла, выделяемое проводами, способно нагреть смесь до 60-70°С, при расходе 50-55 м провода на 1 м³ бетонной смеси.

Электроснабжение проводов осуществляется трансформаторным устройством ППЭБ (3х380В), которое может прогреть 20-25 м³ смеси.

Условия работы следующие:

  • Температура окружающей среды не должна быть ниже -25°С.
  • Монтаж осуществляется только при фиксации проводов.
  • Провода не должны касаться друг друга; минимальное расстояние между ними должно быть 15 мм.
  • Места соединения провода с нагревателем должны быть выведены из зоны обогрева.
  • К обогреву можно приступать после окончания заливки бетона.
  • В конструкции делаются скважины, дающие доступ к проводам, чтобы контролировать ее температуру. Если она превышает норму, следует понижать напряжение в сети.

Как известно, одним из условий для твердения и набора прочности бетоном, является влажность. При положительных температурах бетонную поверхность увлажняют, по крайней мере, первые сутки. Поэтому поддержание высоких температур в толще бетона, при его прогреве, может быть чревато неравномерным отвердением бетонного камня и образованием в нем микротрещин. Чтобы этого не происходило, нужно четко выполнять режим прогрева.

Если по каким-то причинам обогрев кабелем изнутри или с помощью термоактивной опалубки невозможен, существует еще один, более энергозатратный, но зато более эффективный способ – паропрогрев.

  • Создание благоприятных условий для твердения бетона с помощью тепла и влажности, значительно ускоряют процесс набирания им прочности. При температуре прогревания 70°С в паронасыщенном состоянии, бетон за 25-30 часов наберет такую же прочность, как за 10-15 суток при обычных условиях.
  • Способ осуществляется с помощью т. н. «паровой рубашки». Оболочка укрывает конструкцию вместе с опалубкой, чтобы охватить всю ее поверхность парами низкого давления (на расстоянии 15 см).
  • «Паровая рубашка» делается из нескольких деревянных щитов, между которыми прокладывается толь. Их плотно подгоняют друг к другу, швы герметизируют, оставляют отверстия для гибких шлангов, по которым через каждые 5-6 м² будет подаваться пар.
  • Прогревая перегородки, рубашку устраивают только с одной стороны конструкции.
  • Для колонн пар подается снизу через каждые 3,5 м.
  • Пар пускают за пол часа до начала заливки бетона, чтобы предварительно прогреть конструкцию.

Прогрев бетона электродами: схема подключения

Необходимо понимать, что метод подключения электроподогрева будет отличаться в зависимости от выбранного типа электрода. При работе с пластинчатыми электродами одна фаза подается на первый электрод, а вторая на расположенный с противоположной стороны. В результате мы имеем два электрода, которые находятся параллельно друг другу, на каждом есть фаза. В случае со стержневой арматурой к одной фазе подключаются первый и последний электроды в ряду. Остальные работают от 2-й и 3-й фазы.

Хотелось бы отметить, что не стоит пренебрегать монтажом трансформаторов. Они в некоторых случаях не нужны, но в большинстве ситуаций их имеет смысл установить. Так, температура прогрева бетона будет оптимальной, то есть не слишком высокой, в противном случае может появиться такой нежелательный эффект, как пересушивание. По этой простой причине имеет смысл подводить все электроды через понижающий трансформатор.

температура прогрева бетона

Подготовка к прогреву

Прогрев бетона осуществляется только после полностью завершенной укладки бетонного раствора.

Подготовка к процедуре может начинаться исключительно после того, как будут уложены закладные детали и арматура, а также проведена электросварка арматуры. Далее следует монтировать готовые греющие элементы. Важно избежать при этом натяжения обогревающих проводов на каркасы арматуры. Лучше всего будет проложить между ними. В случае если арматура не применяется в конструкции, следует использовать готовые инвентарные шаблоны. После выполнения процесса монтажа провода должны быть обязательно окружены бетонным раствором таким образом, чтобы они не касались деревянных деталей конструкции либо опалубки.

Процесс проведения греющих элементов возможен исключительно после проверки мегомметром. Нагрузка фаз низкой стороны подстанции обязательно должна быть равномерной. Выводы обогревательных проводов должны иметь сечение, увеличенное в 2-3 раза. В случае если последнее условие нельзя выполнить, рекомендуется подключать отрезки алюминиевых проводов с изоляцией места присоединения к трубке из пластмассы.

Читать также: Головка на перфоратор бош

Схема прогрева бетона.

Прогрев бетона должен выполняться не ранее чем будет завершена полностью укладка строительного раствора. Все греющие элементы должны быть размещены с выполнением всех требований техники безопасности. В конструкциях, которые прогреваются, обязательно должны быть изготовлены отверстия, которые необходимы для того, чтобы выполнять замеры температуры. Пусковая сила тока в элементах, которые греются, должна замеряться в процессе включения и 1 раз в час на протяжении первых трех часов нагрева.

В случае если показатели будут нормальными, температура в последствии должна замеряться 1 раз в смену. Бетонный раствор в результате электропрогрева должен набрать не менее 50% прочности, которая была заявлена. Практически во всех случаях соответствие самому последнему требованию будет определяться путем испытания контрольных образцов.

Подогрев элекродами: важные правила

Для эффективной работы электроподогрева, необходимо подключение к различным полюсам электросети. Данное правило является очень важным к исполнению, так как если использовать одну фазу, то результата не будет никакого.

Кроме того, замыкание цепи происходит только через влажный бетон. Для каждого случая составляется специальный проект, в котором указывается шаг между электродами, расположение понижающих трансформаторов и допустимое напряжение.

Стоит обратить ваше внимание на то, что некоторые марки бетона теряют свою прочность. К примеру, потери в размере 20-25% считаются допустимыми. Тем не менее перед тем, как начать технологический прогрев бетона, рекомендуется в течение некоторого времени выдерживать его без подогрева.

Подключение и прогрев

После заливки все холодные концы нужно подключить к сварочному аппарату, концы с маркировкой и без сажаем на разные полюса аппарата. После того как все подключено, проверяем всю схему прогрева и включаем аппарат на минимальной нагрузке регулятора мощности. Токовыми клещами меряем каждую петлю в отдельности, норма 12–14 ампер.

Через час добавляем половину запаса мощности аппарата, через два часа выкручиваем регулятор полностью. Очень важно равномерно добавлять амперы на прогревочные петли, на каждой петле должно показывать не более 25 ампер. При температуре -10 °C 20 ампер на петле обеспечивают нормальную температуру, необходимую для схватывания бетона.

По мере схватывания бетона ампераж петли падает, что дает возможность постепенно его увеличивать на сварочном аппарате. Перед тем как увеличить, смотрим, упало или нет значение на самих петлях. Если ампераж не изменился с последней проверки, то ждем, когда он упадет хотя бы на 10%, и лишь после этого повышаем ток.

Прогрев бетона в зимнее время

Время прогрева зависит от объема заливки и температуры окружающего воздуха. Так же как и в бетонировании с присадками, дополнительно утепляем заливаемую конструкцию. При морозе до 10 градусов достаточно 48 часов для нормальной гидратации бетона. После того как прогревочные петли отключены, дополнительные утеплители остаются еще минимум 7 дней.

Не стоит слишком нагревать бетон, так как это чревато излишним испарением влаги, что в последствии приведет к образованию трещин и потери прочности бетона. Плита под утеплителем должна быть чуть теплой и не более того. Прогрев бетона сварочным аппаратом в домашних условиях требует повышенных мер электробезопасности и должен выполнятся лишь при наличии необходимого запаса знаний электротехники и профессиональных навыков работы со сварочным аппаратом.

При отсутствии сварочного аппарата можно использовать старый способ прогрева — «тепловой шатер». При заливке небольших конструкций над ними возводится палатка из брезента или фанеры, воздух в которой греется с помощью тепловых пушек или газовых обогревателей. Хорошо зарекомендовали себя при таком методе обогрева «Чудо-печки», работающие на дизельном топливе.

Несколько деталей

Вот мы с вами и рассмотрели, что такое прогрев бетона электродами. Технология может отличаться в зависимости от используемых электродов. Однако стоит отметить, что для улучшения конечного качества и прочности бетонной смеси целесообразно применять специальные добавки. К примеру, хлористый кальций, добавленный в шлако-портландцемент, позволяет сократить потери прочности и время затвердевания на 20-30%. Если же заметили, что даже при наличии понижающего трансформатора присутствует высушивание, то поверхность необходимо увлажнить водой или отключить подогрев на некоторое время.

прогрев бетона электродами технология

Влияние температуры на твердение бетона

Бетон представляет собой смесь из наполнителей – песка и щебня, скрепленных между собой застывшим цементным молочком. При реакции с водой происходит его гидратация, затем он затвердевает с одновременным испарением воды. Критическая прочность при нормальной температуре набирается в течение одних или полутора суток, в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Оптимальной для протекания реакции является температура около 20⁰С, раствор набирает расчетную прочность в течение 28 суток. Чтобы в первые дни вода не улетучивалась слишком быстро, бетон покрывают гидроизоляцией.

Читать также: Прибор который ищет провода в стене

При 5⁰С застывание состава замедляется в 2 раза, а при нулевой температуре гидратация прекращается. Если до этого критическая прочность бетона набрана, с ним ничего не случится, он наберет прочность после потепления. Если же до замерзания набор критической прочности не произошел, материал не наберет нужных показателей, и будет крошиться после размораживания. В этом случае заливать любую марку бетона при минусовой температуре нельзя.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: