Общая информация
В процессе осуществления строительных и ремонтных работ в условиях низких температур для ускорения отвердения бетонного раствора следует использовать прогрев бетона. Он может быть осуществлен с использованием самого различного оборудования: матов, греющих щитов, электродов, которые выполнены из арматурной стали, специальных электродов для стен, перекрытий.
Нужно иметь специальные навыки, что бы производить процедуру прогревания бетона.
Для того чтобы применять метод бетонного прогрева, человек должен обладать специальными навыками. В случае если будет выполнена неправильная установка греющего оборудования, есть шанс того, что будет происходить пересушивание раствора в зонах приложения электродов. В процессе использования подобной методики следует учитывать, что прочность бетона в результате нагрева не превысит 50% от Rзд, потому как при высыхании материала строительный ток, а вместе с ним и прогрев бетона, прекращается.
Применение электропрогрева с экономической точки зрения оправдано практически в любых условиях даже несмотря на то, что имеется достаточно высокая стоимость щитов для прогрева бетона и повышение расхода арматурной стали.
Бетон набирает прочность за 28 дней.
Основное значение при расчете сроков твердения будет иметь марка бетона. Это характеристика, которая определяет прочность раствора на сжатие. Она измеряется в килограммах на сантиметры.
Значения прочности, которое заявлено маркой, бетон может достигнуть за 28 дней при нормальных условиях. В случае если повысить температуру материала, этот срок способен значительно сократиться. Если бетонный раствор замерзнет, процесс твердения остановится, возобновляясь только лишь после оттаивания. В случае если раствор из бетона до момента критического понижения температуры не успеет набрать 70% прочности, соответствие его марки считается утраченным.
б) периферийный
Краткая характеристика и рациональная область применения: Прогрев периферийных зон бетона массивных и средней массивности бетонных и железобетонных монолитных конструкций. Применяется в качестве одностороннего прогрева конструкций, имеющих толщину не более 20 см и двухстороннего прогрева при толщине конструкции более 20 см. К таким конструкциям относятся: ленточные фундаменты, бетонные подготовки и полы, плоские перекрытия и доборные элементы, стены, перегородки и т.д.
Ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 бетона, кВт/ч: 90 — 120
Примечание: При прогреве массивных конструкций необходимо поддерживать температуру в периферийных слоях на 5-10°С ниже или на уровне температуры в ядре. Режимы прогрева — мягкие. Скорость подъема температуры — не выше 15°С/ч. В качестве электродов применяются полосы, ленты из сплошного или напыленного металла, закрепленные (напыленные) на опалубку или на специальные щиты, устанавливаемые на неопалубленную поверхность конструкции (при прогреве бетона в конструкциях с большой открытой поверхностью).
Контактный способ
В процессе проведения ремонтных и строительных работ чаще всего применяется контактный способ электропрогрева. В данном случае тепло будет передаваться бетонному раствору с поверхности проводов, которые нагреваются в момент передачи электрического тока до 80 °C. Применение подобного метода возможно благодаря хорошему уровню теплопроводности бетона.
Схема контактного способа электропрогрева для прогревания бетона.
Для прогрева бетонного раствора и достижения им необходимых показателей мощности оптимальнее всего будет использовать кабели со стальной жилой, которые допускают нагрузку от 80 ватт на 1 м. Затраты электроэнергии на обогрев будут зависеть от соотношения площади поверхности, которая излучает тепло, и объема прогреваемого материала. Помимо того, значение будет иметь и температура окружающей среды, уровень защиты полностью всей конструкции от охлаждения и скорости разогрева бетона.
Для контактного прогрева понадобится низкое напряжение при высокой силе тока. Для выполнения подобного условия лучше всего использовать специальные подстанции, к примеру такие, как ТМОБ-63 либо КТПТО-80. Необходимо учитывать, что установочная мощность подобного оборудования во многом будет определяться напряжением во время нагрева.
Количество подстанций, которые будут необходимы на объекте проведения работ, будет определяться суточной нормой для объемов укладки строительного материала и мощностью, которая необходима для его прогрева. Оборудование, которое понадобится для того, чтобы был выполнен прогрев бетона, должно быть установлено на каждой захватке.
Прогрев бетона проводом ПНСВ
Прогрев бетона при помощи провода пнсв – один из самых эффективных, простых и популярных методов, используемых профессиональными строителями. Его повсеместно применяют на практике при возведении масштабных объектов в минусовых температурах. Суть данного способа заключена в следующем.
Перед началом работ в опалубку укладывается нагревательный кабель определенного сечения и напряжения. Далее вся конструкция заливается жидким составом, а кабель подключается к трансформатору. Выполняется нагревание: провод выделяет тепло, которое равномерно распространяется по всей опалубке.
Для этого способа используется кабель с оцинкованной стальной жилой. Его количество зависит от сечения, ожидаемой температуры и расчета на 1м3 раствора. Схема установки провода пнсв для прогрева бетона очень проста. Кабель монтируют вдоль каркаса опалубки так, чтобы он не выходил за пределы, не касался земли и не повредился при подаче раствора.
Преимущества бетонирования кабелем ПНСВ
- Неизменность структуры. Под воздействием тепла, идущего от кабеля, раствор не меняет структуру, не пузырится, не трескается, не образует пустот. Смесь схватывается намного быстрее, строительство или ремонт ускоряется в несколько раз;
- Удобное повышение температуры. Используя кабель, намного легче плавно увеличивать температуру раствора в холодное время и создавать надежные прочные конструкции;
- Безопасность. Прогрев бетона при помощи ПНСВ провода абсолютно безопасен. Сам кабель прочный и изолируется в условиях промышленного производства, поэтому возгорание полностью исключено;
- Ускоряет сопутствующие работы. При нагревании кабелем образуется подобие теплого пола, который обогревает строительную площадку и ускоряет застывание других жидких материалов. В результате быстрее сохнет шпаклевка, грунтовка, краска и клей.
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.
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.
Трансформатор для прогрева бетона
Для прогрева бетона используют разные виды трансформаторов, предназначенные для определенных работ. С технической точки зрения такие агрегаты одинаковы и состоят из защитного шумопоглощающего кожуха, активной части, блока управления и выключателя. Они позволяют создавать монолитные конструкции при минусовой температуре, существенно ускоряют созревание раствора и сроки работ.
Трансформаторы для прогрева жидкого бетона имеют разное входное напряжение и номинальную мощность. На масштабных объектах часто практикуется одновременное использование нескольких агрегатов, что еще больше увеличивает скорость и объемы работ. Эта техника может продолжительно работать на открытом воздухе в температурном диапазоне +20°С до — 45°С, что делает ее незаменимой в условиях климата России.
Чтобы эксплуатация трансформатора была безопасной, нужно соблюдать определенные правила:
- монтаж проводов и непосредственную работу с оборудованием должны осуществлять только квалифицированные специалисты;
- запрещено использовать трансформатор в условиях среды, где возможны удары, тряска, вибрации и взрывы;
- нельзя транспортировать оборудование, которое включено в сеть;
- нагревательный кабель можно подключать к установке только при отключенной сети;
- категорически запрещено прогревать бетон трансформатором без заземления и защитного кожуха.
Подбирая нагревательную станцию, необходимо учитывать ее конструктивные особенности и будущие условия эксплуатации. Квалифицированный выбор трансформатора исключает кристаллизацию воды, гарантирует качество монолитной конструкции и быстрый срок сдачи объекта.
О квалификации персонала
Процесс прогревания бетона, электромонтаж и другие работы, связанные с электричеством, выполняются электромонтером.
Контроль соблюдения техники безопасности обязательно должен осуществляться ИТР, который имеет как минимум 4 квалификационную группу по электробезопасности. Организация электрообогрева должна соответствовать всем требованиям, которые содержатся в СНиП 111-4-80/гл.11 и ГОСТ12. 1.013-78/ “Бетонные и железобетонные работы и электробезопасность”.
Все работы, которые необходимы для прогрева бетона, например, такие как контроль функционирования электрооборудования, монтаж электрооборудования, запуск системы обязательно должны выполняться электромонтерами, которые имеют третью либо большую квалификационную категорию. К выполнению замеров температуры и силы тока может быть допущен исключительно персонал, который имеет вторую либо большую квалификационную группу.
Персонал других специализаций, который выполняет свою работу на посту электрообогрева либо в непосредственной от него близости, должен обязательно пройти инструктаж по всем правилам электробезопасности. Пост электрообогрева должен ограждаться в соответствии с ГОСТ 23407-78. Кроме того, он должен быть оборудован световой сигнализацией и хорошо освещен.
Процесс подключения оборудования должен производиться исключительно при отключенном электрическом токе.
Очень важно исключить любую вероятность появления сторонних лиц на посту в период работы оборудования. Выполнение данных требований может позволить избежать травматизма в процессе проведения работ, которые необходимы для прогрева бетона.
б) с помощью греющего провода
Краткая характеристика и рациональная область применения: прогрев бетона с помощью греющего провода, закладываемого в бетон. Применяется для прогрева бетона в любых конструкциях.
Ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 бетона, кВт/ч: 80-110
Примечание: Обогрев греющим проводом, устанавливаемым в бетон прогреваемой конструкции. Эти нагреватели имеют температуру на контакте с бетоном — не выше 80°С, а в воздушной среде она может подняться до 300°С.
Влияние замораживания
Бетонные работы в зимнее время выполняются при температуре от 0 до +5 градусов.
При проведении бетонных работ зимние условия не определяются календарным временем. Считается, что наступают они тогда, когда средняя температура за сутки опускается до +5 °C, причем в течение суток должно происходить снижение температуры не более чем до 0 °C. В случае если температура стала отрицательной, вода, которая не вступила в реакцию с цементом, превратится в лед, который в качестве твердого вещества не будет участвовать в химических процессах. Следствием подобного превращения станет прекращение процесса гидратации цемента, который отвечает за твердение.
Вместе с этим в растворе будут возникать силы внутреннего давления, которые связаны с увеличением воды в объеме при замерзании ориентировочно на 9%. Если бетонная структура еще не окрепнет, она не будет способна сопротивляться подобным силам, вследствие чего разрушится. В процессе дальнейшего размораживания лед способен снова превратиться в воду, что поспособствует возобновлению процесса гидратации. Однако разрушенные связи в структуре бетона до конца не восстанавливаются.
В процессе замерзания будет происходить отжимание цементного молочка от арматурной поверхности. Все это способно значительно снизить прочность будущих конструкций, сцепление арматуры и бетона, уменьшить плотность строительного раствора, следовательно, долговечность строения.
а) с помощью низкотемпературных электронагревателей
Краткая характеристика и рациональная область применения: обогрев монолитных конструкций с помощью вмонтированных жестких в виде пластин электронагревателей в опалубку или гибких — в греющие маты и одеяла. Применяются практически для всех видов конструкций.
Ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 бетона, кВт/ч: 100-130
Примечание: Обогрев осуществляется по мягким режимам. Опалубка или маты с вмонтированными электронагревателями должны иметь теплоизоляцию с наружной стороны для предупреждения больших теплопотерь в окружающую среду. В качестве нагревателей используются: A) трубчатые ТЭНы, трубчато-стержневые, уголковостержневые, коаксиальные и др.; Б) плоские — сетчатые, пластинчатые и др.; B) струнные – стальная или нихромовая проволока и др.
Условия бетонирования
Температурный режим играет большую роль в прочности бетона.
Если до момента замерзания строительный раствор приобретет определенную прочность, то процессы, которые были описаны выше, не будут на него действовать. Этот порог зависит от марки. Для железобетона и бетона с ненапрягаемой арматурой до марки В15 он составит 50% проектной прочности, для марок В15 и В22,5 – 50%, марок В30 и В40 – 30%. В случае если в конструкции имеется предварительно напрягаемая арматура, критическая прочность для всех марок бетонов будет равна 70%. Для специальных конструкций, которые будут работать в особых условиях, подобный порог определяется как 100% проектной прочности.
Большое значение для набора прочности имеет температурный режим, в котором во время твердения выдерживают строительный раствор. При повышении температуры ускорятся процессы взаимодействия цемента и воды, при снижении – замедлятся. В связи с этим при устройстве монолитных бетонных конструкций в зимний период времени следует создать и поддерживать все определенные влажностно-температурные условия, которые дают возможность конструкции набирать необходимую прочность в самые короткие сроки при наименьших трудо- и энергозатратах.
б) форсированный электроразогрев бетона в конструкции с повторным уплотнением
Краткая характеристика и рациональная область применения: бетонная смесь в холодном состоянии укладывается и уплотняется в опалубке, а затем быстро разогревается и повторно уплотняется. Применяется при возведении монолитных бетонных и мало армированных железобетонных конструкций, дорожных покрытий.
Ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 бетона, кВт/ч: 40-60
Примечание: Для конструкций с Мп<6 требуемая прочность достигается путем термосного выдерживания. Для конструкций с Мп>6 необходим дополнительный прогрев или обогрев бетона.
Метод “термоса”
Схема бетонирования с использованием метода термоса.
Данный метод заключается в том, что бетонную смесь, которая имеет температуру 15-30 градусов, следует уложить в утепленную опалубку. Конструкция наберет заданную прочность с помощью экзотермического выделения цемента к моменту остывания до 0 градусов и начального тепла бетонной смеси. Количество экзотермического тепла, которое выделяется при реакции воды и цемента, будет зависеть от вида цемента, который применяется.
При применении подобного метода для изготовления смеси бетона рекомендуется использовать быстротвердеющие и высокоэкзотермические портландцементы.
Одной из разновидностей данного метода является термос с добавками (хлористый кальций, углекислый калий и др.), которые ускоряют процесс твердения.
а) предварительный электроразогрев бетонной смеси
Краткая характеристика и рациональная область применения: бетонная смесь быстро разогревается вне опалубки, быстро укладывается, уплотняется в горячем состоянии и укрывается. Применяется при возведении массивных монолитных бетонных и железобетонных конструкций.
Ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 бетона, кВт/ч: 40-80
Примечание: Для конструкций с Мп<6 требуемая прочность достигается путем термосного выдерживания. Для конструкций с Мп>6 необходим дополнительный прогрев или обогрев бетона.
