Для чего нужен прогрев бетона в зимнее время: 7 способов

Большая часть территории России — регионы с ярко выраженными временами года. Есть зима с отрицательными температурами, теплое лето и межсезонье.

При осуществлении частной застройки строители планируют бетонные работы на начало осени, но в крупном строительстве допускать простои в работах длиной по полгода нерентабельно. Могут быть и другие причины бетонирования при неподходящих температурах:

1. Работы на слабых грунтах, которые возможны только зимой.
2. Сезонное снижение стоимости материалов и работ.
3. Возможность без проблем подвозить материалы по замерзшим дорогам.

Поэтому разработаны меры по прогреву бетона.

Прогрев бетона: что это

Прогрев бетона – это способ изменения физических характеристик строительной смеси, применяемый при работе в условиях температуры воздуха ниже +5 градусов в среднем за сутки. Его цель – предотвращение замораживания только что уложенного состава. Смесь начинает схватываться уже через несколько часов после укладки. При высыхании бетона между водой и вяжущим материалом происходит химическая реакция. На ее активность влияет температурный режим окружающей среды. Если температура приближается к нулю, процессы взаимодействия останавливаются. Это снижает скорость набора бетоном прочности. Из-за этого смесь расслаивается и крошится.

Монтаж кабеля ПНСВ

Монтаж обогревающей проводки состоит из двух этапов:

1. Монтаж обогревательных контуров;
2. Расположение и фиксация обогревающей проводки.

Монтаж обогревательных контуров

Прогревочный провод ПНСВ укладывают уже во время установки опалубки. Схему крепления кабеля к стальному каркасу продумывают на стадии создания проекта железобетонной или бетонной конструкции. Для равномерного прогрева бетона проводом ПНСВ ветви кабеля располагают с одинаковым промежутком между собой.

Оптимальный промежуток между ветвями обогревателя должен быть равен 15 см. Ветви проводки монтируют отдельными сегментами. Если обогрев производится от сети напряжением 380 вольт, то длина отдельной секции будет равна 31 метру. При питании источником тока 220 вольт длина провода составит 17 м.

При превышении этих нормативов длинные провода не будут достигать нужного уровня нагрева, и тепло не будет доходить в нужном количестве до крайних зон обогрева. Следует помнить о том, что прогрев бетона проводом носит одноразовый характер. После набора полной прочности бетоном кабель отключают и оставляют его в массиве монолита.

Расположение и фиксация обогревающей проводки

Расположение и фиксацию проводов обогрева производят по следующей методике:

1. Определяют диаметр прогревочного провода. При наличии арматурного каркаса применяют кабель с виниловой изоляцией, она наиболее прочная. Для монолита без арматуры применяют провода с полипропиленовой оболочкой.
2. Кабель нарезают равными по длине отрезками и сворачивают в продольные спирали.
3. Спиральные ветви продевают через арматурный каркас, не касаясь внутренней поверхности опалубки. Оптимальное расстояние между проводом и ограждениями должно быть 100-150 мм.
4. Кабель подвязывают к арматуре алюминиевой проволокой или полимерными стяжками.
5. Укладку кабеля производят так, чтобы он не выходил наружу за пределы опалубки.
6. После первых признаков схватывания залитого бетонного раствора включают трансформаторную подстанцию КТПТО. Регулируют степень нагрева провода увеличением или уменьшением напряжения тока.

Зачем необходим прогрев бетона зимой

Чтобы разобраться, для чего требуется обогрев бетона, нужно понять, как он застывает. Под воздействием низких температур естественное отвердевание цементной смеси происходит неравномерно из-за присутствия в ней воды. Комфортная температура для застывания бетона – +20 °C. Принудительное прогревание строительного состава помогает приблизиться к этому показателю и не прерывать работы даже в сильные морозы.

Технологический процесс строительства зимой предполагает применение оборудования для подогрева бетона. Его использование обеспечивает нормальное протекание гидратации воды из цементной смеси. В результате удается достичь оптимальных технических характеристик здания и предотвратить его разрушение с течением времени.

Виды зимнего бетонирования

Согласно Р-НП СРО ССК-02-2015 тепловая обработка бетона зимой проводится способами:

пассивным, когда смесь нагревают при приготовлении до укладки в опалубку;активными, при котором термическому воздействию подвергается монолит во время затвердевания.

Пассивные технологии

Эти методы рекомендуется применять для массивных конструкций. При гидратации цемента выделяется экзотермическое тепло, которое согревает монолит изнутри. Этого часто достаточно для фундаментов, ростверков или плит с модулем поверхности до 6 мˉ1 , определяемого отношением площади холодного контакта к объему бетона.

Перед монолитными работами с применением пассивного метода рекомендуется разогреть основание — бетонные поверхности или непучинистые грунты на глубину 300 мм, пучинистые до 500 мм. Применяют утепление, прогрев электродами или гибкими термоактивными матами. Тепловые пушки или инфракрасные излучатели устанавливают в тепляках — шатрах из брезента или фанеры на каркасе.

Допускается не разогревать основание, если во время набора критической прочности отсутствует риск промерзания в зоне контакта.

Активные

При созревании бетона проводят мероприятия, направленные на увеличение температуры внутри конструкции. Они включают обогрев:

методом термоса с использованием грунтового тепла;инфракрасными излучателями; низкотемпературными электронагревателями;греющими проводами;индукционными установками.

Наибольший эффект дает совместное применение активного и пассивного прогрева.

Способы прогрева конструкций из бетона

Обогревают бетон при работе на холоде различными методами. Строители часто применяют следующие технологии.

Трансформатором

Для прогрева бетона зимой многие строители применяют трансформатор. Тепло при использовании этой технологии вырабатывает электрический ток. С трансформатором применяют электроды либо провода. Первые вставляют в предварительно замоноличенную конструкцию или размещают на ее поверхности, а вторые крепят к арматуре либо погружают в опалубку, затем заливают раствор. Электроды и кабели подключают к электрической сети с напряжением 220 В или 380 В через трансформатор понижающего типа. Обычно используют трехфазное оборудование. Все фазы нагружать нужно одновременно.

Напрямую подключать греющие элементы к сети нельзя. Это приведет к локальному перегреву и может быть опасно для жизни.

Электропрогрев бетона проводом – универсальный способ. Он может применяться для стен, фундамента, колонн или перекрытий. Использовать для электропрогрева бетона по этой технологии допускается следующие типы кабелей:

• ПНСВ (нагревательный с жилой из стали и виниловой изоляцией);
• ВЕТ (предназначенный для работы напрямую от электрической сети);
• ПТПЖ (токопроводящий с параллельными оцинкованными жилами).

Жилы проводов могут быть диаметром 1,2-3 мм.

Если обогрев бетона трансформатором производят при помощи электродов, подойдут следующие их типы:

• полосовые;
• струнные;
• стержневые;
• пластинчатые.

Инфракрасным излучением

Еще один эффективный метод прогрева бетона в зимнее время предполагает применение инфракрасного излучения, преобразующегося в тепловую энергию.

Рядом с залитой цементным раствором опалубкой ставят промышленные инфракрасные обогреватели и направляют их в сторону опалубки. Функцию источника излучения выполняют ТЭНы мощностью до нескольких сотен киловатт.

Инфракрасный аппарат имеет следующие компоненты:

• излучатель;
• отражатель;
• подвес либо держатель.

Необходимый показатель мощности оборудования необходимо подбирать таким образом, что температура на поверхности была не выше 93 °C. Методика не подходит, если толщина бетона составляет более 70 см.

Электрический инфракрасный способ нагрева строительной смеси имеет высокий КПД и небольшие энергетические затраты.

Прогрев бетона своими силами

Некоторые несложные методики могут применяться в частном строительстве, а оборудование для прогрева легко изготовить своими руками.

Методом магнитной индукции

Греть способом магнитной индукции можно только армированные конструкции. Металлические элементы в этом случае оказываются незаменимыми, поскольку выполняют функцию сердечника. Вокруг залитой бетоном конструкции петлями помещают кабель в изоляции. Он будет играть функцию индуктора. Какой провод использовать, и сколько его потребуется, определяют посредством расчетов. Затем по кабелю пускают переменный ток. Образующееся в результате описанных манипуляций магнитное поле нагревает арматуру железобетонной конструкции, от которой тепло расходится по всему бетонному составу. И зима больше не является препятствием для продолжения строительных работ.

Это интересно! В качестве сердечника допустимо использовать и опалубку из металла.

Нагревание производится снаружи. Преимущества индукционного нагрева методом индукции заключаются в низкой цене и равномерности прогрева. Недостаток состоит в том, что применять его можно только на небольшом перечне конструкций – на балках, колоннах, и пр.

Греющей опалубкой

В ряде случаев для бетонирования в холодное время применяют греющую опалубку. Ее можно использовать и летом для сокращения скорости застывания раствора. Стандартные составляющие такой опалубки дополняют нагревательными элементами. Схема подобной модификации достаточно проста. Сделать греющей можно как деревянную, так и металлическую опалубку.

В качестве нагревательных элементов допускается применять не только провода и кабели, но и трубчатые, ленточные электронагреватели, токопроводящие пленки. Метраж нагревательных элементов рассчитывается индивидуально. Использование греющей опалубки обеспечивает равномерный прогрев, а монтаж конструкции занимает минимум времени.

Тепляком

Один из наиболее старых проверенных методов обогрева бетонного раствора предполагает использование тепляков (либо шатров). Технология заключается в создании вокруг заливаемой составом конструкции теплоизолированного пространства. Последнее затем прогревается до необходимой температуры при помощи тепловых пушек либо обогревателей. Тепляк допускается изготавливать из брезента, древесины или полимерных материалов с подходящими характеристиками. Укрыву подлежит только отдельная часть всей конструкции – которая заливается. Затем шатер перемещают.

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.

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.

Сколько нужно прогревать бетон

Определенного графика прогрева бетона не существует. Самое главное – соблюсти подходящий температурный режим до окончательного набора составом прочности. Это означает, что после заливки смесь не рекомендуется подвергать воздействию низких температур в течение 28 дней.

СНиП 3.03.01-87 регламентирует степень набора прочности, по достижении которого бетон становится практически неуязвим:

Все нужное для прогрева рекомендуется подготовить заранее

Виды электродов

Существует несколько видов электродов, используемых для подогрева бетонного раствора. Наиболее применяемые из них:

Пластинчатые электроды

Пластичные электроды представляют собой металлические пластины, которые помещают между опалубкой и бетоном с разных сторон конструкции. После подключения к ним электрического потенциала образуется поле, нагревающее раствор.

Полосовые электроды

Этот тип электродов состоит из металлических полос от 20 до 50 мм шириной. Они также располагаются на верхнем слое раствора. Их отличительной способностью является возможность их расположения лишь с одной стороны конструкции. В этом случае электроды подключаются поочередно к разным фазам.

Полосовые электроды применяют при прогреве плит перекрытий и других горизонтальных элементов, а также бетона, соприкасающегося с мерзлым грунтом.

Стержневые электроды

Стержневые электроды по своей сути являются прутьями арматуры до 15 мм в диаметре, которые располагаются непосредственно в теле бетона.

Ими можно осуществить прогрев бетона конструкций сложной формы: балок, колонн, массивных плит, фундаментных башмаков, боковых поверхностей массивных конструкций.

Струнные электроды

Струнные электроды применяются в основном для прогрева колонн. Они имеют длину 2-3 метра и толщину около 15 мм. В центре конструкции устанавливается струнный электрод. Электрическое поле возникает между струной и опалубкой, обитой токопроводящим листом и подключенной к другой фазе электрической сети.

В качестве электродов в некоторых случаях могут быть использованы армирующие элементы самой конструкции. При этом значительно возрастают энергозатраты.

Функциональные особенности

Климатические условия в нашей стране славятся особой суровостью, поэтому строителям часто приходится работать во время мороза. Именно для тех случаев, когда срочно необходимо соорудить бетонную конструкцию, но температура воздуха на улице никак не поднимается выше нуля, были созданы специальные устройства, основная задача которых — обеспечивать те самые условия, необходимые для нормального застывания бетона.

Принцип работы устройства

Трансформатор для обогрева бетона работает от электричества. Такие устройства широко используются строителями, в результате чего возведение различных конструкций из бетона значительно ускоряется и упрощается, особенно в холодное время года.

После приготовления бетонная смесь подогревается посредством электричества, причем сам бетон, будучи включенным в электрическую сеть, играет роль проводника. При этом энергия из электрической превращается в тепловую. Это может происходить прямо в цементной смеси или на ее поверхности. Все зависит от разновидности использующихся проводов и электродов.

С помощью трансформатора бетон можно нагреть до определенной температуры за определенный промежуток времени. Главное — правильно подобрать необходимую мощность тока. У того, кто пользуется таким оборудованием, разумеется, есть возможность выбирать один из нескольких режимов подогрева, что также повышает производительность и делает работу более эффективной.

Такой трансформатор годится для прогрева большого объема бетонной смеси. Если же из бетона нужно возвести какую-нибудь небольшую конструкцию, то применение этого оборудования считается нецелесообразным.

Электроматы

Термоэлектрический мат строительный (ТЭМС) также обладает довольно простой конструкцией. Однако, в отличие от синтепоновых тентов, он работает по принципу «теплого пола». Конструкции изделий этого типа оснащены нагревательными графитовыми элементами, за счет которых осуществляется обогрев бетона.

ТЭМС позволяют поднять температуру только что залитого бетона до +70 °C (максимальное значение) и поддерживать ее на протяжении нескольких суток.

После подачи на полимерную прослойку напряжения, она создает ИК-изучение, которое постепенно начинает проникать в бетон на глубину до 60 см. Благодаря воздушной прослойке и отражающему материалу, теплопотери сводятся к минимуму.

Если говорить о преимуществах термоэлектрических матов для прогрева бетона, то стоит выделить:

• возможность прогрева раствора даже в сложных погодных условиях;
• простоту применения;
• прогрев, который осуществляется по всей бетонной поверхности, благодаря чему исключается риск растрескивания монолита из-за температурных перепадов;
• возможность многоразовой эксплуатации изделий;
• возможность использования матов одновременно с другими средствами прогрева (например, поверх термомата можно уложить минвату или другой легкий утеплитель);
• небольшое энергопотребление (от 0,3 до 0,6 кВт/м2).

Однако, чтобы подогрев был осуществлен качественно, необходимо учитывать некоторые нюансы применения ТЭМС.

Рекомендации

• Кабель для нагрева бетона можно обвить вокруг стального каркаса, но необходимо обеспечить его натяжение.
• Когда его укладывают между элементами металлического каркаса, необходимо учитывать, что провод не должен касаться опалубки и выступать за пределы бетона после заливки.
• Кабель монтируют только после того, как заложили армирующий каркас.
• Также не стоит проводить работы до того, пока закладные детали не будут ограждены.
• Прогрев бетона не допустим после набора прочности до 50%.
• Кабель должен прогревать бетон примерно от 40 и до 80 градусов.
• Прочность бетон набирает примерно в течение трёх суток.
• Станция прогрева работает по повторно-кратковременному или длительному принципу.
• Расстояние между проводами не должно быть больше 15мм.
• Провода не должны соприкасаться или пересекаться.
• Для контроля температурного режима в заливаемых конструкциях делают специальные скважины.
• До полной заливки бетона нельзя осуществлять прогрев бетона!
• Лучше доверить все работы с бетоном и электрикой специалистам, чтобы избежать каких-либо ошибок.

Решение будет только за вами. Надеемся, наша статья была вам полезной. Удачи!

Инфракрасный метод разогрева

Технология нагрева термоматами довольно проста:

• в раствор вводятся добавки, ускоряющие твердение;
• на поверхность кладутся специальные маты;
• осуществляется подача питающего напряжения.

Этот способ используется для обогрева бетонных поверхностей, расположенных в горизонтальной плоскости.

Преимущества технологии:

• пониженный уровень энергозатрат;
• простота осуществления;
• регулировка интенсивности излучения;
• возможность нагрева через опалубку.

Обогрев таким способом осуществляется за счет воздействия инфракрасного излучения

Недостатки:

• интенсивное испарение воды из бетона, который следует защитить от преждевременного высыхания;
• повышенные затраты на приобретение матов для прогрева увеличенной площади.

Провод ПНСВ, устройство и характеристики

Греющий провод ПНСВ – это одна стальная жила (она может быть простой или иметь цинковое защитное покрытие) в оболочке из винила. Собственно, это исходит из расшифровки аббревиатуры его названия:

• Провод.
• Нагревающий.
• Стальная жила.
• Виниловая оболочка.

Действует он за счет своих резистивных качеств: электрическое сопротивление стали достаточно высоко, а чем длинней проводник, тем его удельное значение выше, как и степень разогрева при пропускании электрического тока.

Промышленностью выпускается три вида провода ПНСВ, отличающихся диаметром внутренней жилы: 1, 1.2, а также 1.4 мм. Их основные технические характеристики приведены в таблице ниже.

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.

Дополнительные средства защиты

Чтобы увеличить прочность бетонного покрытия на его поверхность распыляют различные защитные смеси. Они бывают белыми, черными и бесцветными.

Черные хорошо защищают от ветра и прямого солнца, но его поверхность наоборот увеличивает поглощение тепла и перегревает бетон. Битумная черная мастика действует еще хуже, она испаряет большое количество влаги во время ветра. Белые добавки, как раз за счет цвета, снижают теплопоглощение, а бесцветные не влияют на внешний вид бетона. Современные технологии позволили получить средство, создающее на поверхности прозрачную пленку. Такое покрытие можно встретить на полу в больших гипермаркетах. Оно предполагает улучшить стойкость бетона при средних температурах и влажности. Но даже при использовании таких добавок не следует забывать о необходимости регулярного увлажнения покрытия.

Расчет времени

Прогрев бетона начинается с выбора оптимальной схемы с учетом требований строительной площадки, региона (Москва требует одних мер, Сочи или Норильск – совершенно иных), возможностей и т.д.

Основные факторы, которые учитываются в расчетах времени и температуры:

• Среднегодовой прогноз погоды зимой в регионе, взятый за предыдущие пару лет, а также прогнозируемая отметка средней температуры воздуха в течение данного зимнего периода.
• Расчет модуля рабочей прогреваемой поверхности, определение термосной выдержки раствора.
• Расчет средней температуры конструкции на протяжении срока ее охлаждения.
• Учет информации про температуру готовой бетонной смеси, ее изотермические свойства (предоставляет завод-изготовитель раствора).
• Определение тепловых потерь в процессе транспортировки смеси, разгрузки.
• Определение температуры смеси с начала укладки (учитывается отдача тепла на прогрев арматуры, опалубки).
• Расчет времени охлаждения раствора (в соответствии с нормативными требованиями прочности).

Все эти данные используются при прогнозировании времени затвердевания бетона, для учета тепловых потерь в процессе заливки, излучения тепла с поверхности. Но все это довольно приблизительно, поэтому в процессе прогрева нужно тщательно контролировать температуру каждые полчаса-час при нагревании и раз в 12 часов при остывании. Если режим нарушен, нужно повышать или отключать ток, регулируя параметры.

В технологической карте должен быть отмечен график нагрева с указанием оптимальных значений и всех важных расчетов, выполненных в соответствии со СНиПами и правилами.

Прогрев бетона – чрезвычайно важное мероприятие при выполнении ремонтно-строительных работ в зимнее время. Без реализации указанных методов бетон просто не наберет нормативную прочность, поставив под сомнение прочность, надежность и долговечность всей конструкции