Прогрев с помощью сварочного трансформатора и проводов марки ПНСВ

Как уже отмечалось, что в промышленных масштабах или при больших объемах бетонных работ применяются специальные технологии прогрева бетона. Но очень часто приходится решать задачи укладки бетона в зимних условиях в домашних условиях или при сооружении индивидуальных жилых домов и хозяйственных построек. Для таких целей можно воспользоваться обычным бытовым сварочным аппаратом.

Для этих целей понадобится следующее оборудование:

1. бытовой трансформаторный сварочный аппарат с рабочим током 150-200 А;
2. провода, предназначенные для прогрева бетона (ПНСВ);
3. одножильный электропровод с алюминиевыми жилами;
4. клещи измерительные.

Порядок прогрева состоит из следующих этапов:

1. заготовка греющих петель из провода ПНСВ. Для этого провод разрезается на отдельные отрезки. Каждый отрезок маркируется. Например, один конец отрезка маркируется белой изоляционной лентой, а другой – синей;
2. закрепление отрезков к арматурному каркасу. Крепление должно быть выше середины заливаемой плоскости. Рекомендуется провод подвязывать «змееобразно». Расстояние между отдельными петлями устанавливается в зависимости от температуры наружного воздуха по принципу – «чем ниже температура, тем меньше расстояние»;
3. собирается схема разогрева. Это делается алюминиевым проводом. Для этого собираются в одну группу все концы греющего провода, маркированные белой изоляционной лентой, и соединяются с питающим проводом, который подключается к одному из полюсов трансформатора. Концы, маркированные синим цветом собираются аналогично и подключаются к противоположному полюсу. Таким образом, схема прогрева бетона и арматуры при зимнем бетонировании готова к работе;
4. включается сварочный аппарат. При этом сначала регулятор тока выставляется на самый малый рабочий ток;
5. измерительными клещами определяется рабочий ток в каждой из петель. Он должен быть не более 12-14 А. Если он отличается от заданной величины, то при помощи регулятора доводится до нормы.
6. через час работы ток петли можно довести до 25 А;
7. составляется график надзор за режимом прогревания;
8. по окончании застывания бетона, отключается напряжение и разбирается электрическая схема.

Электродный прогрев бетона

Предварительный электроразогрев бетона предусматривает разогрев бетонной смеси с помощью электрического тока напряжением 220-380 В в короткий промежуток времени-5-10 мин до температуры 40-60°С. После укладки горячей бетонной смеси в опалубку она остывает по режимам, рассчитываемым так же, как и для способа термоса. Этот способ зимнего бетонирования требует наличия на строительной площадке большой электрической мощности — от 1000 кВт для разогрева 3-5 м3 бетонной смеси.

Электродный прогрев бетона заключается в том, что выделение тепла происходит непосредственно в бетоне при пропускании через него электрического тока.

В зависимости от принятой схемы расстановки и подключения электродов электродный прогрев разделяется на сквозной, периферийный и с использованием в качестве электродов арматуры. Применение этого метода наиболее эффективно для слабоармированных конструкций — фундаментов, колонн, стен и перегородок, плоских покрытий и бетонных подготовок под полы.

Электродный прогрев монолитных конструкций может быть совмещен с другими способами интенсификации твердения бетона, например с предварительным прогревом бетонной смеси и с использованием различных химических добавок. Применение противоморозных добавок, в состав которых входит мочевина, не допускается из-за разложения ее при температуре выше 40°С. Применение поташа в качестве противоморозной добавки не разрешается вследствие того, что прогретые бетоны с этой добавкой имеют значительный (более 30%) недобор прочности, характеризуются пониженной морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Электрообогрев бетона монолитных конструкций в греющей опалубке заключается в непосредственной передаче тепла от греющих поверхностей опалубки к прогреваемому бетону. Распространение тепла в самом бетоне происходит путем теплопроводности.

В качестве нагревателей для греющей опалубки применяются ТЭНы, слюдопластовые нагреватели, греющие кабели, углеграфитовая ткань, сетчатые нагреватели и другие греющие элементы.

Областью применения электрообогрева монолитных конструкций в греющей опалубке в соответствии с положениями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» являются фундаменты под конструкции зданий и оборудование, массивные стены и т.п. конструкции с модулем поверхности 3-6; колонны, балки, прогоны, элементы рамных конструкций, свайные ростверки, стены, перекрытия с модулем поверхности 6-10; полы, перегородки, плиты перекрытий, тонкостенные конструкции с модулем поверхности 10-20, бетонирование которых производится при температуре воздуха до -40°С.

Электропрогрев бетона проводом ПНСВ: технология и схема

Если прогрев бетона электродами – один из самых дешевых вариантов электропрогрева в зимнее время, то, в свою очередь, прогрев проводом ПНСВ – один из самых эффективных.

Это связано с тем, что в качестве нагревателя используется не сам бетон, а нагревательный провод ПНСВ, который выделяет тепло при прохождении через него тока. С помощью такого провода, намного проще добиться плавного повышения температуры бетона, да и вообще такой провод будет вести предсказуемо, что облегчит необходимое постепенное увеличение температуры в зимнее время.

Стоит сказать о самом проводе ПНСВ (П – провод, Н – нагревательный, С — стальная жила, В — ПВХ изоляция). Бывает различного сечения 1.2, 2, 3. В зависимости от использованного сечения выбирается его количество на 1 метр кубический бетонной смеси.

Технология электропрогрева бетона проводом ПНСВ, также, как и схема подключения, очень проста. Провод без натяжки пропускается вдоль арматурного каркаса, на нем же и крепится. Крепить необходимо так, чтобы при подаче бетона в траншею или опалубку не повредить его.

Так же существуют кабели, которые не предусматривают использование трансформатора. Их использование позволит немного сэкономить. Он очень удобен в использовании, но все же у обычного провода ПНСВ более широкие возможности для применения.

Электропрогрев опалубки в зимнее время

Этот способ электропрогрева подразумевает изготовление опалубки с заранее заложенными нагревательными элементами в ней, которые при нагреве будут отдавать так нужное бетону тепло. Напоминает прогрев бетона пластинчатыми электродами, только обогрев осуществляется не на внутренней стороне опалубки, а внутри нее, либо снаружи.

Электропрогрев опалубки в зимнее время не так часто используется, учитывая сложность конструкции, тем более, что при заливки фундамента, например, опалубка соприкасается не со всей бетонной конструкцией. Таким образом, нагреваться будет лишь часть бетона.

Индукционный и инфракрасный способы подогрева бетона

Индукционный способ подогрева бетона используется крайне редко, да и то, в основном, в балках, ригелях, прогонах, из-за сложности его устройства.

Основывается он на том, что обмотанный изолированный провод вокруг стального стержня арматуры, будет создавать индукцию и нагревать саму арматуру.

Электропрогрев бетона в зимний период с помощью инфракрасных лучей основывается на способности таких лучей нагревать поверхность непрозрачных объектов, с последующей передачей тепла по всему объему. При использовании такого способа необходимо предусмотреть окутывание бетонной конструкции прозрачной пленкой, которая будет пропускать лучи сквозь себя, не давая теплу так быстро уходить.

Достоинством такого способа является то, что не обязательно использование специальных трансформаторов. Недостаток – в том, что инфракрасное излучение не способно осуществить равномерный обогрев больших конструкций. Этот способ годится только для тонких конструкций.

Не забывайте о том, что независимо от способа электропрогрева бетона в зимнее время, необходимо постоянно следить за его температурой, потому что слишком высокая (более 500С) – так же опасна для него, как и слишком низкая. Скорость нагрева бетона, так же как скорость остывания, не должна превышать 100С в час.

Индукционный обогрев

Применяется с армированными конструкциями. Металлические элементы, содержащиеся внутри них, станут сердечниками. Изолированный кабель выполняет роль индуктора и размещается петлями вокруг арматуры. Количество мотков провода и сечение необходимо рассчитать предварительно. Вдоль кабеля пускается переменный ток, образующий электромагнитное поле. Затем происходит нагревание армирующих элементов, от них тепло переходит к бетону, постепенно распространяясь по всей смеси.

Расход электроэнергии достигает 150 кВт/ч на 1 м3 бетона.

Плюсы: низкая цена; равномерный прогрев.

Минусы: сложный расчет; ограниченность применения (балки, колонны и т. д.).

Пример техники: Cтанция УЗТТ КТПТО-80

Электропрогрев бетона с помощью кабеля ПНСВ

Используя провод для прогрева бетона ПНСВ несложно обеспечить оптимальную для застывания раствора температуру. Этот метод достаточно простой и предусматривает прокладку специального провода ПНСВ, который греется при подаче низкого напряжения от понижающего трансформатора.

Такой способ работает по достаточно простому принципу. Прежде чем выполнить заливку, закладывается провод для прогрева бетона

Технология электрического обогрева специальным проводом имеет ряд преимуществ:

• обеспечивает высокую эффективность. Правильно подобранный и профессионально уложенный нагревательный провод способен обогреть бетонный массив увеличенного объема;
• гарантирует экономичность. Незначительное потребление электрической энергии позволяет избежать существенных финансовых расходов и заметно сокращает сметную стоимость работ;
• сохраняет структуру монолита. При подаче питающего напряжения не образуются трещины в зонах прокладки кабеля, а также пузырьки воздуха в разогреваемом проводом бетонном массиве;
• является универсальной. Электрический обогрев может использоваться для монолитных конструкций, изготовленных из обычного бетона, а также усиленных стальной арматурой.

Несмотря на серьезные преимущества, метод имеет определенные недостатки:

требует проведения подготовительных мероприятий, при выполнении которых укладывается кабель прогревочный для бетона

Важно соблюдать аккуратность при укладке петель провода и придерживаться рабочей схемы;
нуждается в использовании специального трансформатора. Мощность понижающего оборудования должна обеспечивать возможность повышения температуры бетонного массива до необходимого уровня.

Используется специальный кабель, состоящий из токопроводящего сердечника и изоляционного покрытия. Провод подбирается на основании расчетов, учитывающих ряд факторов:

• питающее напряжение трансформатора;
• диаметр токопроводящей жилы;
• длину провода.

Нужно принять во внимание, что закладка прогревочных петель осуществляется обычно при малоприятной погоде

При прокладке кабеля важно соблюдать следующие требования:

• обеспечить чистоту поверхности и исключить возможность повреждения кабеля;
• избегать перегибов жил и равномерно укладывать провод по всей площади.

Важно обеспечить требуемую интенсивность нагрева:

• на протяжении первых двух часов нагрева, скорость не должна повышаться более чем на 10 градусов в час;
• рабочая температура должна быть стабильной в течение всего периода прогрева;
• скорость остывания разогретого массива не должна превышать 5 градусов Цельсия в час.

Условия использования метода

Способ прогрева проводом ПНСВ применяют при наружных работах в холодное время года.

Такие действия производят, потому что при отрицательных температурах бетон плохо набирает прочность, то есть вода в смеси просто замерзает.

Пока бетон застывает, дальнейшие работы тоже приостанавливаются.

Даже если спустя некоторое время после застывания бетон наберёт нужную прочность, есть вероятность, что со временем конструкция при дальнейшей эксплуатации может крошиться и разрушаться.

Принцип действия

Прогрев бетона происходит так.

1. Перед заливкой бетона берут кабель нужного сечения и напряжения.
2. Затем его укладывают и заливают.
3. После чего кабель подключают к сети.

При воздействии высоких температур бетон не вздуется, трещины не появятся после того, как бетон застынет, не нужно этого боятся.

Процесс затвердевания не будет остановлен отрицательными температурами, за счёт равномерного прогревания бетона, он застынет, как надо, и конструкция будет прочной и надёжной.

Характеристики провода

Провод для бетона имеет свои характеристики.

• Это токопроводящая жила со специальным покрытием.
• Защита у провода бывает различной и может быть выполнена из полиэстера или поливинилхлорида.
• Диаметр при этом составляет 1,2 мм.
• Среднее сопротивление равно 0,15 Ом/м.
• Провод можно использовать при температуре от -60 до +50 градусов.

Зачем обогревать бетон

Необходимость прогревать бетон при отрицательных температурах определяется свойствами веществ, входящих в него:

• цемент;
• вода;
• песок;
• наполнители.

Схватывание материала и дальнейший набор прочности определяется химическим процессом гидратации цемента водой. Под действием воды происходит образование клинкерных связей внутри цемента, они при дальнейшем застывании формируют твердый и прочный фундамент. При понижении температуры вода кристаллизуется с образованием льда. Реакция с цементом сильно замедляется, либо прекращается вовсе. Материал не набирает дальнейшей прочности, становится рыхлым. Жидкость при замерзании расширяется, создается избыточное давление внутри формирующихся структур. Происходит внутреннее разрушение застывающего материала и снижение его свойств.

Наиболее нежелательны эти процессы в начале заливки бетона. Если замораживание произошло во время схватывания смеси, то материал не сможет набрать полной прочности даже при возобновлении гидратации, вызванной повышением температуры. Задумываясь над тем, можно ли заливать бетон холодной зимой, необходимо предусмотреть возможности обогрева бетона.

Электричество для нагрева бетона

В промышленном строительстве перед тем как прогревать бетон зимой, на объекте устанавливают специальные трансформаторы. Но в некоторых случаях применяют другие, связанные потреблением электроэнергии, устройства.

Наиболее известные способы прогрева:

Электродами — их вводят в свежеуложенный бетон и подают на них переменный ток

В результате прохождения тока через раствор масса разогревается, и важно контролировать температуру — она не должна подниматься больше 60ºС. Железную арматуру конструкции используют как один из электродов, по форме они бывают стержневыми из катанки 8―12 мм, в виде пластин или струны

Последняя разновидность применяется в элементах, имеющих длину: колоннах, балках и столбах. Расстояние между динодами зависит от погоды и находится в интервале 0,6―1,0 м.
Проводами — специальный нагревательный шнур марки ПНСВ со стальным сердечником в виниловой оболочке прокладывают внутри опалубки и заливают бетоном. Сечение проволоки 1―3 мм — от этого размера зависит расход на 1 м³ смеси. Подключается схема к понижающему трансформатору: мощности 80 кВт хватает для прогрева 90 м³ монолита. Недостаток способа — значительные трудозатраты и дороговизна (провод остаётся в бетоне), но, в сравнении с предыдущим, он эффективнее.
Греющая опалубка: в корпус вмонтированы электроотопительные элементы — они передают тепло залитой смеси при морозах минус 25ºС. Способ похож на применение пластинчатых электродов, но отличается прилеганием не к внутренней поверхности опалубки, а расположением снаружи или между створок. С успехом применяется при возведении типовых домов, где размеры стандартизированы, и возможно многоразовое использование комплекта опалубки. Для нестандартных построек не годится.

Нагревающие маты — разновидность предыдущего способа, но электроотопители выполняются в форме плоских сочленённых элементов, которыми укрывают поверхности бетона. После раскладки их включают в сеть. Расход энергии при морозе 20ºС пребывает на уровне 100―120 кВт*ч/м3, тогда как при электродном методе тратится 80―100 кВтч на 1 м³ бетона.
Инфракрасное излучение направляется непосредственно на поверхность монолита или опалубку. Для удержания тепла от нагрева и влаги от испарения объект покрывают прозрачной плёнкой, не препятствующей прохождению света. Способ хорош тем, что не требуются дорогостоящие трансформаторы, но большие конструкции обогреть излучателями не удастся. Количество направляемого тепла регулируется изменением расстояния между обогревателем и объектом.
Индукционное тепло выделяется в результате преобразования магнитного возбуждения от изолированного проводника, намотанного на арматуру. Применяется способ редко и только для прогрева прогонов, балок и ригелей. Ограничение использования технологии обусловлено сложностью расчёта количества витков. Расход энергии при этом 120―150 кВтч/м3.

https://youtube.com/watch?v=ABaXIzEwg8c

Обеспечение электробезопасности при выполнении прогрева бетона — важнейшее условие. К применению разрешены трансформаторы ТМОБ-63/038, КТПТО-80. Подключение производят электрики с группой допуска IV и V. Посты обогрева ограждаются от проникновения посторонних лиц.

Над небольшими объектами возводят шатёр — каркас, обшитый брезентом. Дополнительно в него помещают обогревательную пушку — дизельную, газовую или электрическую. Такой способ может применяться как самостоятельный для прогрева бетона зимой.

Как прогреть бетон проводом

Методы зимнего бетонирования не ограничиваются простым применением теплоизоляции. Часто используется электропрогрев, аналогичный «теплым» полам. На арматуре крепится греющий провод, после чего в опалубку заливают смесь (ее температура не ниже 50С). Концы кабеля присоединить к источнику тока, не забыть про понижающий трансформатор. После включения нагрев происходит со скоростью 10 градусов в 10 минут до достижения 50-60°С. Затем смесь плавно охлаждается в 2 раза медленнее.

Бетон зимой прогревается специальными проводами – ПНСВ или ПТПЖ, они оба сделаны из стали, но последней имеет две жилы (при повреждении одной нагрев продолжается). Диаметр провода обычно составляет 1,2 мм, количество на 1 м³– 50 м. После заливки провод остается внутри, прокладывать его можно при -15°С, проводить нагрев – 25°С.

Преимущества этого способа заключаются в низком потреблении электроэнергии и возможности нагрева больших объемов. Чтобы смесь застыла равномерно, нельзя изменять интервалы времени между скачками температур.

Метод электродов, когда арматура обвязывается проволокой, присоединяемой к понижающему трансформатору через провода, менее эффективен. Проводником в этом случае выступает вода, при ее высыхании резко увеличивается расход электричества.

Как происходит строительство зимой?

Обязательным компонентом любого бетонного раствора является вода, но при низких температурах она просто замерзает и гидратация цемента прекращается. Кристаллы льда расширяются, и монолит начинает крошиться. Даже при термоизоляции, вместо предусмотренных технологией 28 дней, бетон набирает твердость гораздо дольше, что негативно сказывается на себестоимости работ. Оптимальный выход – электропрогрев бетона, позволяющий ускорить работы и обеспечить нужную прочность.

Это наиболее экономичный метод прогрева бетонной смеси в зимнее время, не требующий больших расходов

Важно, чтобы весь объем прогревался одновременно, чего сложно достигнуть, применяя другие технологии обогрева монолитных конструкций в зимних условиях

При нормальном течении процесса отвердевания бетона, влага служит «склеивающим» элементом для частиц цемента. При ее переходе в твердое состояние все процессы останавливаются.

Чтобы зимний бетон был крепким, необходимр создать условия или присадки для его вызревания

В зимней заливке армируемых фундаментов есть еще один неблагоприятный момент. Сталь — отличный проводник тепла, и она способствует отводу тепла из толщи бетона. Обладая хорошими теплопроводными свойствами, прутки быстро остывают. Вокруг них вода замерзает в первую очередь. Лед оттесняет частицы бетона, на их место приходит пока не замерзшая вода из еще теплых слоев.

Критическая прочность бетона в зависимости от его марки

Для железобетонов с ненапрягаемой арматурой (тип, который используется в частном домостроении)  она составляет 50%, для фундаментов, которые будут подвергаться попеременной разморозке/заморозке (бани и дачные домики без отопления) — 70%. После достижения этой точки фундамент можно заморозить. После оттаивания все процессы в нем возобновятся. Потери прочности при этом составляют не более 6%.

Прогрев бетона сварочным аппаратом

Прогреть раствор можно, используя сварочное оборудование и проволочные электроды. Метод положительно зарекомендовал себя при заливке в зимнее время вертикальных конструкций:

• колон;
• стен;
• ограждений.

Производить электропрогрев бетона можно с использованием электродов, заменяющих собой провода ПНСВ

В качестве токопроводящих элементов может использоваться:

• стальная арматура;
• проволока диаметром 8–10 мм;
• металлические пластины.

Практическая реализация этого способа несложная:

• после бетонирования вертикальных конструкций необходимо воткнуть в бетонный массив электроды;
• затем следует с помощью кабеля подать питающее напряжение от понижающего трансформатора.

При выполнении работ важно соблюдать следующие требования:

• подобрать расстояние между стержнями, которое должно составлять не менее 60 см в зависимости от климатических условий;
• регулировать питающее напряжение для достижения необходимой температуры прогрева бетонного массива.

Достоинства метода:

• простота практической реализации;
• возможность использования на крупных объектах;
• ускоренный монтаж элементов.

Электродный прогрев прост в использовании и монтаже, но на его проведение требуются значительные затраты электроэнергии

Слабые места:

• повышенный расход электроэнергии;
• невозможность повторного использования электродов.

Роль проводника электрической энергии в данном варианте играет вода.

Бетонирование без прогрева

Любой из перечисленных способов подогрева бетона требует специальной подготовки, и главное наличие оборудования. Следовательно, все такие технологии затратные. Поэтому многие застройщики ищут варианты заливки бетона при пониженных температурах без применения искусственного подогрева.
Как уже отмечалось, что подогрев в зимних условиях необходим, для того, чтобы раствор при положительной температуре успел затвердеть. Другими словами необходимо создать условия, чтобы прочность бетонной смеси составила не менее 70%.
В строительстве существуют технологии заливки бетона без подогрева. Например, марочную прочность раствора можно достичь и за счет добавления в его структуру противоморозных добавок.

Каждый вид добавок выполняет определенные функции и применяется от ситуативных условий в период строительства.

Существуют следующие виды добавок:

• ускоряющие. Это модификаторы сокращающие время достижения 60% прочности бетонной смеси;
• замедляющие. Применяются в тех случаях, когда наоборот возникает необходимость замедлить скорость затвердевания. Они применяются, когда раствор доставляется на строительную площадку уже предварительно подогретый;
• воздухововлекающие. Модификаторы добавляются в бетонный раствор, в состав которого входят крупные фракции гравия или щебня. Добавка способствуют провоцировать химическую реакцию с выделением воздушных пузырьков. Такой процесс компенсирует нагрузки при застывании бетона, за счет чего минимизируются риски разрушения смеси при низких температурах;
• противоморозные. Ускоряют процесс испарения избытка влаги из бетонной смеси. При этом бетон быстро набирает прочность.

Существует еще один простой способ. При температурах не ниже пяти градусов можно с подветренной стороны разжечь костер. Однако такой способ можно применить только на небольших площадках. Более того, костер обогревает участок бетонирования неравномерно.
Следует учесть, что в случае применение добавок или использование костров зеркало бетонирования обязательно следует утеплять укрывочным материалом.