ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)
ЭЛЕКТРОДНЫЙ ПРОГРЕВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ МОНОЛИТНОГО БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Типовая технологическая карта (именуемая далее по тексту ТТК) разработана на зимнее бетонирование методом электропрогрева струнными электродами при устройстве монолитных железобетонных конструкций настроительстве жилого дома. Сущность электродного прогрева заключается в том, что выделение тепла происходит непосредственно в бетон при пропускании через него электрического тока. Применение этого метода наиболее эффективно для фундаментов, колонн, стен и перегородок, плоских перекрытий, а также бетонных подготовок под полы.
1.2. Типовая технологическая карта предназначена для использования при разработке Проектов производства работ (ППР), Проектов организации строительства (ПОС), другой организационно-технологической документации, а также с целью ознакомления рабочих и инженерно-технических работников с правилами производства бетонных работ в зимнее время на строительной площадке.
1.3. Цель создания представленной ТТК - дать рекомендуемую схему технологического процесса бетонных работ в зимнее время.
1.4. При привязке Типовой технологической карты к конкретному объекту и условиям строительства уточняются схемы производства и объемы работ, технологические параметры, требуются внесения изменений в график работ, калькуляцию затрат труда, потребность в материально-технических ресурсах.
1.5. Типовые технологические карты разрабатываются по чертежам типовых проектов зданий, сооружений, отдельных видов работ на строительные процессы, части зданий и сооружений, регламентируют средства технологического обеспечения и правила выполнения технологических процессов при производстве работ.
1.6. Нормативной базой для разработки технологических карт являются: СНиП, СН, СП, ГЭСН-2001, ЕНиР, производственные нормы расхода материалов, местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.
1.7. Рабочие технологические карты разрабатываются на основании ТТК по чертежам Рабочего проекта на конкретное сооружение, конструкцию, рассматриваются и утверждаются в составе ППР Главным инженером Генеральной подрядной строительно-монтажной организации, по согласованию с организацией Заказчика, Технического надзора Заказчика и организациями, в ведении которых будет находиться эксплуатация данного здания.
1.8. Применение ТТК способствует улучшению организации производства, повышению производительности труда и его научной организации, снижению себестоимости, улучшению качества и сокращению продолжительностистроительства, безопасному выполнению работ, организации ритмичной работы, рациональному использованию трудовых ресурсов и машин, а также сокращению сроков разработки ППР и унификации технологических решений.
1.9. В состав работ, последовательно выполняемых, при производстве электродного прогрева бетонных и железобетонных конструкций в зимнее время входят:
Определение модуля поверхности охлаждения;
Установка струнных электродов;
Электропрогрев конструкции.
1.10. При электропрогреве бетонных и железобетонных конструкций электродным методом в качестве основного материала используются струнные электроды изготовленные на строительной площадке из арматурной стали периодического профиля марки А-III, диаметром 8-12 мм, длиной 2,5-3,5 м и стержневые электроды изготовленные из арматурной стали периодического профиля марки А-III, диаметром 6-10 мм длиной до 1,0 м.
1.11. Работы выполняются в зимний период и ведутся в три смены. Продолжительность рабочего времени в течение смены составляет:
где 0,828 - коэффициент использования ТП по времени в течение смены (время, связанное с подготовкой ТП к работе и проведение ЕТО - 15 мин перерывы, связанные с организацией и технологией производственного процесса).
1.12. Работы следует выполнять, руководствуясь требованиями следующих нормативных документов:
СНиП 12-01-2004. Организация строительства;
СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования;
СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство;
СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции;
ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия.
2. ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
2.1. В соответствии со СНиП 12-01-2004 "Организация строительства" до начала выполнения работ на объекте Субподрядчик должен по акту принять от Генподрядчика подготовленную стройплощадку, в том числе готовый арматурный каркас сооружаемой конструкции.
2.2. До начала работ по электродному прогреву бетонной смеси должны быть выполнены следующие подготовительные мероприятия:
Назначено лицо, ответственное за качественное и безопасное производство работ;
Проинструктированы члены бригады по технике безопасности;
Произведен теплотехнический расчет электродного прогрева конструкции;
Устроено ограждение рабочей зоны с предупредительными надписями;
Обозначены на схеме пути движения персонала по участку электропрогрева;
Установлены прожектора, смонтирован противопожарный щит с ОУ;
Смонтировано и подключено необходимое электрооборудование;
Доставлены в зону производства работ необходимые монтажные приспособления, инвентарь, инструменты и бытовой вагончик для отдыха рабочих.
2.3. Монтаж и эксплуатацию электрооборудования ведут в соответствии со следующими указаниями:
Трансформаторная подстанция установлена вблизи рабочей зоны подключена к питающей сети и опробована на холостом ходу;
Изготовлены инвентарные секции шинопроводов (смотри рис.1) и установлены у обогреваемых конструкций;
Шинопроводы соединены между собой кабелем и подсоединены к трансформаторной подстанции;
Все контактные соединения очищены и проверены на плотность затяжки;
Контактные поверхности рубильников, главных и групповых распределительных щитов отшлифованы;
Наконечники присоединяемых проводов очищены от окислов, поврежденная изоляция - восстановлена;
Стрелки электроизмерительных приборов на щитках установлены на нуле.
Рис.1. Секция шинопроводов
1 - разъем; 2 - деревянная стойка; 3 - болты; 4 - токопроводы (полоса 3х40 мм)
2.4. В целях ускорения набора прочности монолитных конструкций используется тепловая энергия, выделяемая непосредственно в бетоне при электродном прогреве. Количество электродов, необходимое для прогрева той или иной конструкции, определяется теплотехническим расчетом. Для этого необходимо определить модуль поверхности охлаждения данной конструкции (смотри таблицу 1).
Модули поверхности охлаждения
Таблица 1
| Наименование | Эскиз поверхности | Величина |
| Куб | | - сторона куба
|
| Параллелепипед | |  - стороны параллелепипеда
|
| Цилиндр | | - диаметр |
| Труба | | - диаметр
|
| Стена, плита | | - толщина
|
Удельный расход электродов на 1 м прогреваемого бетона в кг
Таблица 2
| Наименование электродов | конструкции |
|||
| 4 | 8 | 12 | 15 |
|
| Струнные | 4 | 8 | 12 | 16 |
| Стержневые | 4 | 10 | 14 | 18 |
2.5. Перед укладкой бетонной смеси устанавливают в рабочее положение опалубку и арматуру. Непосредственно перед бетонированием опалубка должна быть очищена от мусора, снега и наледи, поверхности опалубки должны быть покрыты смазкой. Подготовка оснований, изделий и укладка бетонной смеси производится с учетом общих, следующих требований:
Применять пластичную бетонную смесь с подвижностью до 14 см по стандартному конусу;
Укладывать бетонную смесь с температурой не менее +5 °С в конструкции с модулем поверхности охлаждения 14, а также в случаях, когда расстановка и монтаж электродов уже произведены;
При модуле поверхности охлаждения более 14 и в случаях, когда установка и монтаж электродов должны производиться после укладки бетонной смеси, ее температура должна быть не ниже +19 °С;
Укладку бетонной смеси производят непрерывно, без перевалок, средствами, обеспечивающими минимальное охлаждение смеси при ее подаче;
При температуре воздуха ниже минус 10 °С арматуру диаметром более 25 мм, а также арматуру прокатных изделий и крупные металлические закладные детали при наличии на них наледи предварительно отогревают теплым воздухом до положительной температуры. Удаление наледи с помощью пара или горячей воды не допускается;
Начинать электропрогрев при температуре бетонной смеси не ниже +3 °С;
В местах соприкосновения прогреваемого бетона с замерзшей каменной кладкой или замерзшим бетоном размещать дополнительные электроды, обеспечивающие усиленный обогрев участка, примыкающего к холодной поверхности;
При перерыве работ по электропрогреву, стыки прогреваемых поверхностей укрыть теплоизолирующими материалами.
2.6. Сразу же после укладки бетонной смеси в опалубку производят укрытие открытых поверхностей бетона гидроизоляцией (полиэтиленовая пленка) и теплоизоляцией (минераловатные маты толщиной 50 мм). Кроме того, все выпуски арматуры и выступающие закладные части должны быть дополнительно утеплены.
2.7. Для электропрогрева небольшого объема боковых поверхностей массивных конструкций (периферийный прогрев) и пересечений узлов сборных железобетонных конструкций применяют стержневые электроды, которые изготавливаются на строительной площадке из арматурной стали периодического профиля марки А-III, диаметром 6-10 мм длиной до 1,0 м.
Стержневые электроды забивают в бетонную смесь через слои гидро- и теплоизоляции или отверстия, просверливаемые в опалубке конструкций на расстоянии, в зависимости от применяемого напряжения и мощности.
Рис.2. Установка стержневых электродов
2.8. Удельное сопротивление бетона в процессе твердения резко возрастает, что приводит к значительному уменьшению протекающего тока, мощности и следовательно к уменьшению температуры прогрева, т.е. к удлинению сроков выдерживания бетона. В целях сокращения этих сроков применяются различные добавки-ускорители твердения бетона. Для сохранения величины тока при электропрогреве бетона и сохранения его постоянной температуры необходимо регулировать напряжение. Регулирование осуществляется двумя-четырьмя ступенями в пределах от 50 до 106 В. Идеальным режимом является плавное регулирование напряжения.
Особенно важно регулировать напряжение при прогреве железобетона. Стальная арматура искажает пути прохождения тока между электродами, т.к. сопротивление арматуры значительно меньше сопротивления бетона. В этих условиях возможны перегревы бетона, что особенно вредно для ажурных конструкций.
Расположение электродов в бетоне должно обеспечивать условия прогрева, а именно:
Температура перепада в электродных зонах не должна превышать +1 °С на 1 см радиуса зоны;
Нагрев конструкции должен быть равномерным;
При заданном напряжении мощность, распределяемая в бетоне, должна соответствовать мощности, необходимой для осуществления заданного режима прогрева. Для этого необходимо соблюдать следующие минимальные расстояния между электродами и арматурой: 5 см - при напряжении в начале прогрева 51 В, 7 см - 65 В, 10 см - 87 В, 15 см - 106 В;
При невозможности соблюдения указанных минимальных расстояний устраивать местную изоляцию электродов.
2.9. Групповое размещение электродов устраняет опасность местных перегревов и способствует выравниванию температуры бетона. При напряжении 51 и 65 В устраивается не менее 2-х электродов в группе, при напряжении 87 и 106 В - не менее 3-х, при напряжении 220 В - не менее 5-ти электродов в группе.
Рис.3. Установка групповых электродов
При прогреве железобетонных конструкций с густой арматурой, позволяющей разместить требуемое количество групповых электродов, следует применять одиночные электроды диаметром 6 мм, с расстоянием между ними не более:
20-30 см при напряжении 50-65 В;
30-42 см при напряжении 87-106 В.
Напряжение 220 В для электропрогрева можно применять при групповом способе только для неармированных конструкций, при этом особое внимание необходимо уделить соблюдению правил техники безопасности. При электропрогреве с применением напряжения 220 В регулирование температуры осуществляется путем включения и отключения части электродов или периодического отключения всего участка.
Расстояние между электродами принимают в зависимости от температуры наружного воздуха и принятого напряжения согласно таблице 3.
Таблица 3
| Температуры наружного воздуха, °С | Напряжение питания, В | Расстояние между электродами, см | Удельная мощность, кВт/м |
| -5 | 55 | 20 | 2,5 |
| 65 | 30 | ||
| 75 | 50 | ||
| -10 | 55 | 10 | 3,0 |
| 65 | 25 | ||
| 75 | 40 | ||
| 85 | 50 | ||
| -15 | 65 | 15 | 3,5 |
| 75 | 30 | ||
| 85 | 45 | ||
| 95 | 55 | ||
| -20 | 75 | 20 | 4,5 |
| 85 | 30 | ||
| 95 | 40 |
2.10. Для электропрогрева массивных плит с одиночной арматурой, малоармированных стенок, колонн, балок применяют струнные электроды, изготовленные на строительной площадке из арматурной стали периодического профиля марки А-III, диаметром 8-12 мм, длиной 2,5-3,5 м.
При применении струнных электродов особое внимание следует уделять правильности и надежности их установки. Если при бетонировании произойдет прикосновение электрода к арматуре, то конструкцию нельзя будет прогреть, т.к. исправить положение струнного электрода после бетонирования невозможно.
При прогреве колонн с симметричной одиночной арматурой в центре параллельно конструкции устанавливается один электрод (струна) длиной до 3,5 м. Конец электрода выпускается для присоединения к электрической цепи. Вторым электродом служит сама арматура. Если расстояние от электрода до арматуры более 200 мм, то устанавливается второй или несколько таких электродов.
Рис.4. Установка струнных электродов
Рис.5. Схемы участка бетонирования с применением электропрогрева
1 - прогреваемая конструкция; 2 - ограждение; 3 - предупредительная надпись; 4 - ящик с песком; 5 - противопожарный щит; 6 - распределительный щит; 7 - сигнальная лампочка; 8 - софиты; 9 - кабель типа КРТ или изолированный провод типа ПРГ-500; 10 - прожектор типа ПЗС-35; 11 - путь обслуживающего персонала по участку электропрогрева, находящегося под напряжением
2.11. Перед подачей напряжения на электроды проверяют правильность их установки и подключения, качество контактов, расположение температурных скважин или установленных термодатчиков, правильность укладки утеплителя и подводящих кабелей.
Подают напряжение на электроды в соответствии с электрическими параметрами, указанными в таблице 3. Подача напряжения разрешается после окончания укладки бетона в конструкцию, укладки необходимой теплоизоляции и ухода людей за пределы ограждения.
Сразу после подачи напряжения дежурный электрик повторно проверяет все контакты, устраняет причину короткого замыкания, если оно произошло. Во время обогрева бетона необходимо вести наблюдение за состоянием контактов, кабелей и электродов. В случае обнаружения неисправности необходимо немедленно отключить напряжение и устранить неисправность.
2.12. Скорость разогрева бетона регулируется повышением или понижением напряжения на низкой стороне трансформатора. При изменении температуры наружного воздуха в процессе прогрева выше или ниже расчетной соответственно понижают или повышают напряжение на низкой стороне трансформатора. Прогрев осуществляется на пониженном напряжении 55-95 В. Скорость подъема температуры при тепловой обработке бетона не должна быть выше 6 °С в час.
Скорость остывания бетона по окончании тепловой обработки для конструкций с модулем поверхности =5-10 и >10 - не более соответственно 5 °С и 10 °С в час. Температуру наружного воздуха замеряют один-два раза в сутки, результаты замеров фиксируются в журнале. Не реже двух раз в смену, а в первые три часа с начала прогрева бетона через каждый час измеряют силу тока и напряжение в питающей цепи. Визуально проверяют отсутствие искрения в местах электрических соединений.
Прочность бетона обычно проверяют по фактическому температурному режиму. После распалубливания прочность бетона, имеющего положительную температуру, рекомендуется определять высверливанием и испытанием кернов.
2.13. Теплоизоляция и опалубка могут быть сняты не ранее того момента, когда температура бетона в наружных слоях конструкции достигнет плюс 5 °С и не позже, чем слои остынут до 0 °С. Не допускается примерзание опалубки, гидро- и теплоизоляции к бетону.
Для предотвращения появления трещин в конструкциях перепад температур между открытой поверхностью бетона и наружным воздухом не должен превышать:
20 °С для монолитных конструкций с модулем поверхности до 5;
30 °С для монолитных конструкций с модулем поверхности 5 и выше.
В случае невозможности соблюдения указанных условий поверхность бетона после распалубливания укрывают брезентом, толью, щитами и т.д.
Если вам требуется залить фундамент или провести иные подобные работы при отрицательных температурах, то без обогревательных процедур не обойтись. Причем они должны проводиться по строительным нормативам. О том, как производится прогрев бетона в зимнее время по СНИПу №3_03_01-87, вы сейчас и узнаете.
Для чего нужно подогревать бетон
Как уже было отмечено, заливка бетона производится не только летом, но также и зимой. Разница заключается в том, что в зимний период цементному составу требуется подогрев, цена которого может быть довольно высокой.
Данный процесс необходим по следующим причинам:
- при отрицательных температурах ;
- происходит разрушение структуры материала, из-за чего на нем образуются деформированные участки, и он в итоге становится менее долговечным.
Совет! Удалить выступающие неровности вам поможет резка железобетона алмазными кругами. При этом обязательно нужно применять защитные средства в виде респиратора и специальных очков. Что касается небольших впадин, то для их зачистки потребуется алмазное бурение отверстий в бетоне и последующее заполнение углублений цементным раствором.
Указанных процессов можно избежать, но для этого потребуется оборудование для прогрева бетона в зимнее время. Обойтись без него можно лишь в том случае, если до появления низких температур состав успел набрать определенную прочность. Для удобства данные внесены в таблицу:
| Состав марки | Процент от проектного значения |
| М-150 | Не ниже 50% |
| М-200 | Не ниже 40% |
| М-300 | Не ниже 40% |
| М-400 | Не ниже 30% |
| М-500 | Не ниже 30% |
Виды прогрева бетона
СНиП под номером 3_03_01-87 устанавливает, какие способы прогрева бетона в зимнее время должны применяться для тех или иных сооружений.
К данным методам относится:
- термос;
- предварительный разогрев состава;
- обогрев в опалубке;
- индукционный способ;
- электродный прогрев;
- использование нагревательных проводов;
- термос с противоморозными компонентами;
- инфракрасный обогрев.
Мы рассмотрим наиболее распространенные из них.
Обогрев бетона нагревательным проводом
Чтобы свести к минимуму время прогрева бетона в зимнее время применяется специальный нагревательный провод – ПНСВ.
Его составными частями являются:
- стальная жила, состоящая из одной проволоки;
- изоляционный слой, выполненный из полиэтилена или ПВХ.
Данный метод обогрева основан на использовании трансформаторных подстанций, которые сильно нагревают провода. От них происходит передача тепла бетонному составу. Следует отметить, что такой способ весьма удобен, поскольку он позволяет регулировать уровень нагрева в зависимости от погодных условий.
Чтобы смонтировать подобную систему потребуется технологическая карта прогрева бетона в зимнее время. Ее обычно составляет специалист-энергетик, являющийся сотрудником строительной организации. Также существуют типовые образцы такого документа.
Данная карта определяет количество и расположение станций прогрева, а также порядок размещения и число нагревательных проводов. Как показывает расчет прогрева бетона в зимнее время, для нагревания 1м³ раствора требуется в среднем 50-60 метров кабеля.
Реализуется данная технология следующим образом:
- нагревательный провод размещается внутри возводимой конструкции — делается это так, чтобы проводники размещались равномерно, не касались опалубки, не выходили за края бетона и не соприкасались друг с другом ;
На фото — укладка провода
- к греющему проводу припаиваются холодные концы – после этого они выводятся за пределы зоны нагрева ;
Совет! Чтобы в зоне пайки сохранялось тепловое поле, следует обернуть данную область фольгой.
- выводы проводов подключаются к трансформаторному оборудованию в соответствии с предписаниями, содержащимися в технологических картах:
- собранная электрическая цепь проверяется мегаомметром;
- в созданную систему подается напряжение и начинается процесс обогрева, для правильного проведения которого потребуется температурный график прогрева бетона в зимнее время, содержащийся в технологической карте .
Способ «термос»
Как понятно из названия, данный метод предназначен не для передачи, а для сохранения тепла. Он заключается в защите бетона с помощью теплоизоляционных материалов, размещаемых снаружи него. Благодаря ним применяемая смесь медленнее теряет тепло и быстрее приобретает прочность ().
Преимущество рассматриваемого способа заключается в его доступной стоимости, ведь в качестве утеплителя могут быть использованы даже обычные опилки. Однако следует отметить, что одного лишь пассивного сохранения тепла может оказаться недостаточно. В этом случае придется вдобавок к нему применять дополнительные методы прогрева бетона в зимнее время.
Инфракрасный прогрев бетонных конструкций
Этот способ основан на использовании инфракрасных нагревателей. Они устанавливаются таким образом, чтобы исходящее от них излучение было направлено на открытую бетонную поверхность или на опалубку. Передаваемая ими энергия вызывает нагрев цементного раствора и его ускоренное отвердение.
Совет! Не используйте данный метод для прогревания конструкции, имеющей большой объем. Инфракрасные лучи не смогут нагреть ее равномерно, что приведет к уменьшению прочности материала. Поэтому для массивных изделий лучше использовать иные виды прогрева бетона в зимнее время.
Индукционный нагрев
В данном методе в целях получения тепла используется явление электромагнитной индукции. С ее помощью энергия электромагнитного поля видоизменяется и становится тепловым излучением, которое передается обрабатываемому материалу. Указанное превращение происходит в стальной опалубке или на арматуре.
Инструкция по реализации данного способа устанавливает, что он может быть использован только в тех конструкциях, которые имеют замкнутый контур. Кроме того, у них должна быть густая арматура, у которой коэффициент армирования составляет свыше 0,5. Еще одно необходимое условие – наличие металлической опалубки или возможности обмотать конструкцию кабелем в целях создания индуктора.
Вывод
При проведении железобетонных работ в морозную погоду нужно обязательно использовать прогрев. Без него полученная в итоге конструкция будет менее прочной и долговечной ().
К наиболее распространенным способам нагрева относится использование нагревательных проводов, инфракрасных излучателей, применение электромагнитной индукции, а также теплоизоляции. Подробнее о том, как осуществляется прогрев бетона в зимнее время, вам расскажет видео в этой статье.
Прогрев бетона - обязательная процедура в условиях низких температур. Необходимо обеспечить оптимальные условия, при которых бетон сможет нормально твердеть. В противном случае нарушается структура материала, и он начинает терять свои свойства. Опасно допускать замерзание смеси в период схватывания.
Зачем нужно прогревать
Прогрев бетона в зимнее время необходим, чтобы имеющаяся вода в растворе не превратилась в кристаллы льда. Иначе давление внутри пор цемента повысится, что приведет к разрушению материала, который уже затвердел. Он перестанет соответствовать требованиям высокой прочности.
Необходимость прогрева материала обусловлена и другими причинами, связанными с проходящими процессами в растворе:
- при замерзании вода увеличивается в объеме на 10-15%, что приводит к разрушению краев пор, и материал становится рыхлым;
- обледенение арматуры, вызванное воздействием низких температур, нарушает связь «металл - цемент», что ухудшает технические характеристики конструкции.
Чтобы предотвратить замерзание раствора, необходимо создать такую температуру, при которой бетон будет естественно затвердевать. Нежелательна и повышенная температура материала при прогреве, так как она приводит к ускоренному взаимодействию между бетоном и водой, а конкретнее к ее испарению.
Способы прогрева зимой
Избежать замерзания раствора в холодное время года можно с помощью специального оборудования. Все возможные способы прогрева материала установлены в СНиПе 3.03.01-87 (Несущие и ограждающие конструкции, раздел 7.57) и СНиП 3.06.04-91 (Мосты и трубы, раздел 6.37). К основным методам относятся: обогрев в опалубке, термос, использование электродов, нагревательных проводов, инфракрасных обогревателей и т.д. Каждый метод уникален и требует использования разного оборудования.
Прогрев бетона электродами - самый распространенный метод. В разных местах залитой массы устанавливаются проводники электрического тока. Ток, проходящий по электрической цепи, выделяет тепло. Так осуществляется электропрогрев бетона.
Существует несколько вариантов подведения электродов к бетонной смеси. В каждом случае используемая схема подключения индивидуальна. При ее выборе учитывается, что электролиз в воде и в бетонном растворе вызывается постоянным током, а в процессе электропрогрева рекомендуется использовать трехфазный переменный ток.
Важно! При армировании бетона металлическими или железными прутьями использование напряжения в сети более 127В запрещено. Исключение составляют отдельные участки, для которых специально разработаны проекты.
Прогрев бетона может быть выполнен разными видами электродов:
- струнные - используются для заливки, имеющей большую длину (колонны или сваи);
- стержневые - применяются для мест стыка конструкций сложных конфигураций;
- полосовые - используются для прогрева бетона с разных сторон конструкции;
- пластинчатые - электроды, закрепленные на обратную сторону опалубки, подключаются к разным фазам, за счет этого образуется электрическое поле.
Использование провода
Для минимизации времени применяется специальный провод для прогрева бетона - ПНСВ. Он представляет собой стальную жилу, изолированную в полиэтилен или ПВХ.
При выборе этого способа не обойтись без трансформатора для прогрева бетона. Суть метода сводится к тому, что оборудование нагревает провода, а тепло от них передается бетонному составу. Благодаря высокой теплопроводности материала энергия быстро распределяется по массиву. Одна станция может прогреть до 80 м³ бетонной смеси. Этим способом обогревают монолитные конструкции в 30-градусные морозы.
Основное достоинство использования провода для обогрева - возможность регулировать температуру в зависимости от погодных условий. Кабель способен повышать температуру до 80 ºС. Трансформатор для прогрева бетона должен иметь несколько ступеней низкого напряжения. Это позволит осуществлять регулирование мощности нагревательных проводов и подгонять ее величину в соответствии с изменениями температуры воздуха.
Необходимость использования трансформатора для прогрева бетона значительно увеличивает стоимость строительства. Оборудование ТМО и ТМТО для прогрева бетона стоит дорого (90-120 тысяч рублей), аренда составляет 10-15% от стоимости. Для разовой заливки приобретать его нет смысла.
Чтобы осуществить прогрев бетона в зимнее время потребуется технологическая карта. Она разрабатывается энергетиком под каждый отдельный проект, хотя существуют и стандартные образцы этого документа.
На основании технологической карты рассчитывается количество трансформаторных станций, определяется их выгодное расположение, а также порядок размещения кабеля для прогрева бетона. В среднем для обработки 1 м³ раствора требуется до 60 метров кабеля. Чтобы осуществить равномерную нагрузку по фазам, необходимо провести тестирование провода.
Инструкция по обогреву нагревательным проводом
Для эффективного прогрева нагревательный провод должен иметь сечение не менее 1,2 мм, а рабочий ток ‒ не менее 12 А.
Электропрогрев бетона осуществляется следующим образом:
- кабель для прогрева бетона размещается внутри конструкции таким образом, чтобы проводники не соприкасались друг с другом и не выходили за края бетона;
- припаивание к греющему проводу холодных концов и вывод их за пределы зоны обогрева;
- проверка собранной электрической цепи мегаомметром;
- подача напряжения в собранную систему и обогрев конструкции.
Это пассивный метод, ориентированный не на передачу тепловой энергии, а на ее сохранение. Его суть сводится к утеплению бетонной конструкции снаружи с помощью теплоизоляционных материалов.
С точки зрения экономии данный способ является самым выгодным, так как в качестве теплоизоляционных материалов можно использовать дешевые древесные опилки. Но не всегда утепления конструкции достаточно, чтобы создать естественные условия для затвердевания смеси. Потребуется дополнительное использование других методов.
Прогрев ИК-излучателями
Инфракрасные приборы обогрева отличаются низким уровнем электропотребления. Они направляются на обогреваемую зону, и в структуре бетона инфракрасные лучи преобразуются в тепло.
Основное преимущество способа - возможность осуществить прогрев отдельных участков конструкции. Однако при толстом бетонном слое обогрев осуществляется неравномерно, что может привести к снижению прочности строения.
ИК-излучатели нашли применение при обработке стыков или создании тонкостенных элементов.
Метод основан на явлении электромагнитной индукции. Энергия электромагнитного поля преобразуется в тепловую энергию, которая передается обогреваемой поверхности. Этот процесс происходит в стальной опалубке или на арматуре.
Индукционный обогрев возможен только для конструкций с замкнутыми контурами. Коэффициент армирования железными или стальными элементами должен быть не менее 0,5. Для создания индикатора следует обмотать всю конструкцию изолированным проводом. Пропускаемый по нему электрический ток создает электромагнитное поле, которое разогревает все металлические элементы. От них тепло передается бетону.
Суть метода сводится к пропуску пара по трубам, заранее установленным в конструкцию или между стенок опалубки. Если температура бетона в паронасыщенном состоянии при прогреве превышает 70 ºС, то материал за несколько дней наберет такую же прочность, что и за 10-12 суток.
Пар необходимо пускать за 30 минут до заливки бетонной смеси, чтобы прогреть конструкцию.
Этот способ отличается высокой эффективностью, но требует значительных затрат на осуществление.
Сколько стоит обогреть бетон?
Источником составления сметы расходов является технологическая карта. Чтобы рассчитать, сколько стоит электропрогрев, необходимо знать следующие параметры: объем бетона, расход материалов и длительность процесса.
Самыми экономичными являются прогрев смеси методом «термоса» или ИК-излучателями, использующими небольшое количество электроэнергии. Что касается эффективности, то у этих способов она ниже, чем при обогреве нагревательными проводами, электродами или паром.
Заливка бетона зимой имеет свои сложности. Главной проблемой считается нормальное затвердевание раствора, вода в котором может замерзнуть, и он не наберет технологической прочности. Даже если этого не случится, низкая скорость высыхания состава сделает работы нерентабельными. Прогрев бетона проводом ПНСВ поможет снять этот вопрос.
В зимнее время – наиболее удобный и дешевый способ достигнуть нужной твердости материала. Он разрешается нормами СП 70.13330.2012, и может применяться при выполнении любых строительных работ. После отвердевания бетона, провод остается внутри конструкции, поэтому применение дешевого ПНСВ дает дополнительный экономический эффект.
Прогрев бетона в зимнее время кабелем дает возможность решить две основные проблемы. При температурах ниже нуля вода в растворе превращается в кристаллики льда, в результате реакция гидратации цемента не просто замедляется, она прекращается полностью. Известно, что при замерзании вода расширяется, разрушая образовавшиеся в растворе связи, поэтому после повышения температуры он уже не наберет нужной прочности.
Раствор затвердевает с оптимальной скоростью и сохранением характеристик при температуре порядка 20°C. При падении температуры, особенно ниже нуля, эти процессы замедляются, даже с учетом того, что при гидратации выделяется дополнительное тепло. Чтобы выдержать технические условия, зимой не обойтись без прогрева бетона проводом ПНСВ или другим предназначенным для этого кабелем в таких ситуациях, когда:
- не обеспечена достаточная теплоизоляция монолита и опалубки;
- монолит слишком массивен, что затрудняет его равномерный прогрев;
- низкая температура окружающего воздуха, при которой замерзает вода в растворе.
Характеристики провода
Кабель для прогрева бетона ПНСВ состоит из стальной жилы с сечением от 0,6 до 4 мм², и диаметром от 1,2 мм до 3 мм. Некоторые виды покрываются оцинковкой, чтобы снизить воздействие агрессивных компонентов в строительных растворах. Дополнительно он покрыт термоустойчивой изоляцией их поливинилхлорида (ПВХ) или полиэстера, она не боится перегибов, истирания, агрессивных сред, прочна и обладает высоким удельным сопротивлением.
Кабель ПНСВ обладает следующими техническими характеристиками:
- Удельное сопротивление составляет 0,15 Ом/м;
- Стабильная работа в температурном диапазоне от -60°C до +50°C;
- На 1 кубометр бетона расходуется до 60 м провода;
- Возможность применения до температур до -25°C;
- Монтаж при температурах до -15°C.
Кабель подключается к холодным концам через провод АПВ из алюминия. Питание может осуществляться через трехфазную сеть 380 В, подключаясь к трансформатору. При правильном расчете ПНСВ может подключаться и к бытовой сети 220 вольт, длина при этом не должна быть менее 120 м. По системе, находящейся в бетонном массиве должен протекать рабочий ток 14-16 А.
Технология прогрева и схема укладки
Перед установкой системы прогрева бетона в зимнее время монтируется опалубка и арматура. После этого раскладывается ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см, в зависимости от наружной температуры, ветра и влажности. Провод не натягивается и прикрепляется к арматуре специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и перехлестов токоведущих жил. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет не допустить короткого замыкания.
Наиболее популярная схема укладки ПНСВ – «змейка», напоминающая систему «теплый пол». Она обеспечивает обогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой в опалубку раствора необходимо убедиться в том, что в ней нет льда, температура смеси не ниже +5°C, а монтаж схемы подключения проведен правильно, на достаточную длину выведены холодные концы.
К проводу ПНСВ прикладывается инструкция, с которой нужно ознакомиться перед тем, как прогреть бетон. Подключение осуществляется через секции шинопроводов двумя способами через схему «треугольник» или «звезда». В первом случае систему разделяют на три параллельных участка, подключаемых к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором – три одинаковых провода соединяются в один узел, потом три свободных контакта аналогично подключаются к трансформатору. Питающее устройство устанавливается не далее, чем в 25 м от места подключения, прогреваемый участок обносится ограждением.
Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология прогрева бетона греющим кабелем ПНСВ включает в себя несколько этапов:
- Разогрев осуществляется со скоростью не более 10°C в час, что обеспечивает равномерное прогревание всего объема.
- Нагрев при постоянной температуре длится до тех пор, пока бетон не наберет половину технологической прочности. Температура не должна превышать 80°C, оптимальный показатель 60°C.
- Остывание бетона должно происходить со скоростью 5°C в час, это поможет избежать растрескивания массива и обеспечит его монолитность.
При соблюдении технологических требований материал наберет марку прочности, соответствующую его составу. По окончанию работ ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.
Нужно отметить, что применять кабель КДБС или ВЕТ значительно проще, поскольку их можно подключать напрямую к сети 220 В через щитовую или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели стоят дороже ПНСВ, поэтому реже применяется при строительстве крупных объектов.
Еще одна популярная технология – использование опалубки с ТЭН и электродами, когда арматура вставляется в раствор и подключается к сети, используя сварочный аппарат или понижающий трансформатор другого типа. Этот способ прогрева не требует специального греющего кабеля, но более энергозатратен, поскольку вода в бетоне играет роль проводника, а его сопротивление при затвердевании значительно возрастает.
Расчет длины
Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для прогрева бетона требуется учесть несколько основных факторов. Главный критерий – количество тепла, подаваемого на монолит для его нормального затвердевания. Оно зависит от температуры окружающего воздуха, влажности, наличия теплоизоляции, объема и формы конструкции.
В зависимости от температуры определяется шаг укладки кабеля со средней длиной петли от 28 од 36 м. При температуре до -5°C расстояние между жилами или шаг составляет 20 см, с понижением температуры на каждые 5 градусов, он уменьшается на 4 см, при -15°C он составляет 12 см.
При расчете длины важно знать потребляемую мощность нагревательного провода ПНСВ. Для самого популярного диаметра 1,2 мм она равна 0,15 Ом/м, у проводов с большим сечением сопротивление ниже диаметр 2 мм имеет сопротивление 0,044 Ом/м, а 3 мм – 0,02 Ом/м. Рабочий ток в жиле должен быть не более 16 А, поэтому потребляемая мощность одного метра ПНСВ диаметром 1,2 мм равна произведению квадрата силы тока на удельное сопротивление и составляет 38,4 Вт. Чтобы подсчитать суммарную мощность необходимо этот показатель умножить на длину уложенного провода.
Подобным образом рассчитывается и напряжение понижающего трансформатора. Если уложено 100 м ПНСВ диаметром 1,2 мм, то его общее сопротивление составит 15 Ом. Учитывая, что сила тока не более 16 А, находим рабочее напряжение, равное произведению силы тока на сопротивление в данном случае оно будет равно 240 В.
Применение провода ПНСВ – один из самых дешевых способов прогрева бетона. Но он больше годится для применения профессиональными строителями, поскольку для его подключения требуются специальное знание и оборудование. Этот кабель можно применять и в бытовых условиях, правильно рассчитав потребляемую мощность. Снизить расходы при прогреве раствора поможет применение теплоизоляционных материалов, в этом случае нагрев произойдет быстрее, а снижение температуры будет происходить равномернее, что улучшит качество бетона.
