Прогрев бетона проводом ПНСВ: цели и технология

Прогрев бетона проводом ПНСВ: цели и технология

  • 1 Цели
  • 2 Провод
    • 2.1 Характеристики
    • 2.2 Особенности использования
  • 3 Расчет длины
  • 4 Обработка бетона после прогрева
  • 5 Заключение

В этой статье нами будет изучена технология прогрева бетона проводом ПНСВ. Кроме того, мы затронем цели, которые преследует эта операция, методику расчетов нагрева и особенности самого провода, которые должна учитывать технологическая карта на процесс прогрева. Итак, в путь.

Греющий провод в опалубке.

Зачем греть бетон?

Всевозможные способы повышения температуры выложенной в опалубку смеси преследуют одну из двух целей:

Обеспечение набора прочности в зимнее время. При падении температуры монолита ниже нуля градусов вода в нем кристаллизуется, что полностью прекращает процесс гидратации цемента.

Кроме того: кристаллизация несвязанной воды разрушает бетон, расширяя его поры.

Поскольку в процессе схватывания цемент выделяет изрядное количество тепла, дополнительный нагрев зимой нужен смеси далеко не всегда.

ПНСВ провод для прогрева бетона в холодное время года используется, когда:

  • Температура уличного воздуха значительно ниже нуля.
  • Нет возможности обеспечить качественную теплоизоляцию опалубки.
  • Модуль поверхности монолита (отношение его площади к объему) превышает значение 10 м^-1.

Зачем необходим прогрев бетона в зимнее время

В СП 70.13330 указано, что производство работ по бетонированию при среднесуточных температурах наружного воздуха ниже +5° С или при минимальной суточной температуре воздуха ниже 0° С считается зимним бетонированием.

Почему особо выделяются эти температуры?

Основной компонент бетона — цемент. Его также называют вяжущим компонентом.

Цемент — это вяжущее водного твердения. Это означает, что для получения твердого и прочного бетонного камня необходимо, чтобы компоненты цемента вступили в химические реакции с водой, так называемые реакции гидратации.

Со стороны кажется, что цемент просто смешали с водой и заполнителями и высушили, но это не так. При реакции составляющих цемента, таких, как алит, белит, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, образуются новые соединения кристаллической структуры.

Процессы гидратации требуют времени; аллит, ферритная и алюминатная фазы вступают в реакцию быстро, белит реагирует медленнее. В общей сложности необходимо 28 суток, чтобы бетон набрал расчетную прочность.

Различают также критическую прочность бетона. Это прочность, по достижении которой бетону уже не страшны неблагоприятные условия окружающей среды; обычно это 30—50% от проектной прочности.

Оптимальными условиями отвердевания бетона являются:

  1. температура наружного воздуха 18—20° С;
  2. высокая влажность воздуха.

Что происходит, если температура воздуха опускается ниже?

С понижением температуры процессы химических реакций все более замедляются.

Впоследствии, если бетон согреть, он наберет прочность, но она будет ниже ожидаемой.

Если температура воздуха опускается до 0° С и ниже, вода которая не успела прореагировать с компонентами цемента, замерзнет. При замерзании она расширится и приведет к образованию пустот и трещин в бетоне, что негативно отразится на прочности готового изделия. Образование ледяной пленки вокруг арматуры будет способствовать ее отслаиванию.

Поскольку количество воды в бетонной смеси рассчитывается заранее, составляющим цемента не хватит воды для реакции, таким образом, гидратация пройдет не полностью, и это снизит прочность бетона.

Вот почему при зимнем бетонировании следует принимать определенные меры, обеспечивающие правильное протекание реакций гидратации.

Эти меры делятся на три вида:

  1. добавление особых компонентов в бетонный раствор;
  2. сохранение тепла;
  3. прогрев бетона.

У каждого из этих мероприятий есть свои плюсы и минусы. Решение принимается исходя из конкретной ситуации.

Существуют определенные стандарты на проведение любых прогревающих мероприятий, которые позволяют провести их наиболее эффективно и экономически целесообразно. Они отражены в технологических картах.

Применение специальных добавок для бетонных растворов.

Противоморозные добавки увеличивают скорость реакций и одновременно снижают температуру застывания воды в смеси, благодаря чему бетон отвердевает и при пониженных температурах.

Добавки-ускорители твердения способствуют быстрому набору критической прочности, после чего бетону уже не страшен холод.

Самый простой вариант противоморозных добавок — хлористые соли, но у их применения много ограничений, так как они совместимы не с любым видом портландцемента и работают только до температуры –10°С, кроме того, не рекомендованы к применению в армированных конструкциях, поскольку могут вызвать коррозию арматуры.

Другое дело — специальные добавки, например, CemFrio и HotIce от CEMMIX.

У этих добавок много преимуществ:

  1. низкие дозировки;
  2. простая процедура добавления;
  3. эффективная работа до температуры –20° С без прогревающих мероприятий;
  4. дополнительное пластифицирующее действие, позволяющее получать смеси повышенной удобоукладываемости;
  5. предотвращение расслаивания смеси;
  6. хорошая совместимость с любыми видами цементов и с арматурой;
  7. экономия цемента и воды;
  8. увеличение прочности готового изделия.

Сохранение тепла

При протекании реакций гидратации в бетонной смеси выделяется тепло. Если залитая конструкция имеет большой размер и достаточную толщину, тепла выделяется достаточно для того, чтобы не дать бетону замерзнуть. Нужно только сохранить его.

С этой целью применяют метод термоса:

  1. Бетон замешивают из прогретых материалов. Цемент прогревать нельзя во избежание «заваривания», а заполнители, арматуру и опалубку прогревают горячим воздухом, воду подогревают до температуры 70° С.
  2. Применяют утепленную опалубку.
  3. После укладки бетонной смеси ее температура должна быть не ниже +10° С.
  4. Заливку укрывают теплоизолирующими материалами. Иногда используют специальные прогревающие маты.
  5. Периферические части конструкций могут дополнительно прогреваться электродами.
  6. Дополнительно применяют противоморозные добавки для бетона.

Метод термоса эффективен для крупных конструкций, но его недостаточно, если у заливки большая площадь охлаждения, либо температуры слишком низкие (ниже –10° С).

Прогрев бетона

Есть несколько способов прогрева бетона:

  1. тепляки;
  2. электродный прогрев;
  3. инфракрасный прогрев;
  4. индукционный прогрев;
  5. термоматы;
  6. прогрев бетона с помощью ПНСВ.

Тепляки

Тепляки — это своеобразные «шатры», которые возводят над бетонной заливкой. Внутри устанавливают тепловые пушки, которые поддерживают температуру на нужном уровне. По достижении конструкцией критической прочности шатры можно демонтировать.

Электродный прогрев

Внутри опалубки закрепляют электроды, благодаря чему через бетонный раствор можно пропускать ток и таким образом греть бетон.

Технологическая карта на электродный прогрев конструкций из монолитного бетона содержит организационные и технические решения по электродному прогреву бетона с целью ускорения работ и повышения качества конструкций, которые изготавливаются в холодный сезон.

Эти решения разработаны в соответствии с требованиями СНиП. Подробнее можно ознакомиться с ними в СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» п. 5.11 «Производство бетонных работ при отрицательных температурах».

  1. область применения электродного прогрева (сквозного, периферийного, арматурного) со схемами и указаниями о подготовке конструкций;
  2. допустимость применения противоморозных добавок, их вид и количество;
  3. область применения гидротеплоизоляции;
  4. методы и график выполнения работ;
  5. калькуляцию трудозатрат;
  6. параметры прогрева;
  7. необходимые материально-технические ресурсы;
  8. технику безопасности;
  9. требования к качеству и приемке работ;
  10. технико-экономические показатели.

Технологическая карта позволяет правильно и своевременно произвести все необходимые работы по электродному прогреву бетонных конструкций в зимнее время.

Инфракрасный прогрев

Бетон прогревают инфракрасным излучением.

Индукционный прогрев

Разогревает арматуру, от нее прогревается и бетон.

Термоматы

На поверхности заливки раскладываются обогреватели в виде матов. Они равномерно прогревают бетон.

Читайте также  Ширина фундамента под газобетон

Прогрев бетона с помощью ПНСВ (провода нагревательного со стальной жилой и изоляцией из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката)

Провод ПНВС расшифровывается следующим образом:

  1. П — провод;
  2. Н — нагревательный;
  3. С — материал провода (сталь);
  4. В — материал изоляции (винил, который правильнее называть поливинилхлоридом).

Провод погружается в бетон; не реже двух раз за смену проверяют напряжение в цепи.

Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций содержит указания по электрообогреву конструкций с помощью ПНСВ. В ней можно найти сведения, касающиеся области применения метода, организации и технологии выполнения работ, требований по приемке.

При выборе любого метода прогрева дополнительное применение противоморозных добавок будет целесообразным. Все методы прогрева — дорогостоящие мероприятия, поэтому, чем быстрее их можно будет прекратить, тем больше средств будет сэкономлено. Добавки-ускорители твердения и противоморозные добавки позволяют бетону быстрее достичь критической прочности, после чего можно отменить прогревающие мероприятия.

Характеристики провода

Кабель ПНСВ состоит из жилы сечением 0,6-4 мм 2 и диаметром 1,2-3 мм. Некоторые марки покрываются оцинковкой для подавления негативного воздействия агрессивных составляющих раствора. В качестве дополнительного покрытия используется поливинилхлорид или полиэстер. Такая термоустойчивая изоляция отличается высокой прочностью и удельным сопротивлением, хорошо гнется, не повержена истиранию.

Технические характеристики кабеля ПНСВ:

  • Диапазон рабочих температур – от -60 0 С до +50 0 С.
  • Удельное сопротивление – 0,15 Ом/м.
  • Расход провода – 60 м на каждый куб бетона.
  • Допустимая температура монтажа – -15 0 С.
  • Нижний температурный порог применения – -25 0 С.

Кабель соединяется с холодными краями посредством алюминиевого провода АПВ. Питается провод от трехфазной сети 380В. В некоторых случаях при правильных расчетах допускается использование домашней сети 220В. Главное условие – длина кабеля должна быть минимум 120 м. Также необходимо, чтобы по системе протекал ток номинальной величиной 14-16 А.

Обработка бетона после прогрева

Можно ли резать или сверлить бетон после набора им минимальной прочности (обычно на момент прекращения нагрева она далека от марочной)?

Да. Но без ударных нагрузок. Идеальный вариант — использование алмазного инструмента: алмазное бурение отверстий в бетоне сделает края идеальными и не вызовет появления трещин. Кроме того, бурение алмазной коронкой (как и резка железобетона алмазными кругами) позволит пройти армирование без смены инструмента.

Фото позволяет оценить качество краев при работе алмазной коронкой.

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.

Станция прогрева бетона СПБ — 35, применяемые материалы

Необходимое условие для возможности мероприятия — наличие источника питания достаточной мощности с возможностью регулировки напряжения в соответствующих режимах и “погодной” корректировки.
Цельносваренный корпус из металла, тепловая и токовая защиты вкупе с принудительным охлаждением позволяют отнести описываемое изделие к устройствам повышенной надежности — работа в неприхотливых условиях, удобство транспортировки (рым-болты) и обслуживания. Температура отключения от сети при перегрузке трансформаторов — 110°C, возможность возобновления работы — 80°C; индикация посредством сигнальных ламп (сеть, перегрев) и светодиодов (перегрузка) зелёного и красного цветов.

В номинальном или близком к максимуму режиме (20…35 кВТ) агрегат способен обогреть 8…15 кубометров одновременно, а потому;

  • сечение вводного кабеля должно быть не менее 5×10 мм2 (медь) / 5×16 мм2 (алюминий)
  • сечение кабеля стороны низкого напряжения (НН) не менее (рассчитывается исходя из потребляемой мощности погонным метром ПНСВ — 30..40 Вт)
  • сечение заземляющего проводника PE — не менее 6 мм2 (болт М6).

Любые операции связаннные с включением, отключением и/или переключением ступеней напряжения, необходимо осуществлять в последовательности;

  • вывод из работы: кнопка “стоп” ⇒ автоматический выключатель
  • включение / возобновление работы: автоматический выключатель ⇒ кнопка “пуск”

Последняя уложена в непосредственной близости от объекта прогрева и отводами меньшего сечения (АПВ 2.5/4) достигает самого ПНСВ.

Зачем прогревают бетон?

Строительство зданий, сооружений и прочих конструкций с использованием раствора в зимнее время не обходится без обогрева. Как правило, гидратация раствора при отрицательных температурах полностью не проходит. А еще вы можете прочитать про марку бетона для ленточного фундамента, его типы, технология заливки, самостоятельный расчет. Он затвердевает не целиком, некоторые участки смеси замерзают. После оттаивания связь смеси будет нарушена, что непременно скажется на качестве и долговечности сооружения.

Зимой электрический прогрев конструкции обязателен. Процесс затвердевания смеси ускоряется в определенных (плюсовых) температурных условиях. При этом не нарушается структура связующей смеси, и не страдает прочность непосредственно самой конструкции. Вот зачем прогревают бетон проводом в холодное время года.

Способы подключения греющего кабеля ПНСВ

Нагревательный провод ПНСВ подключается к сети переменного тока 380 или 220 вольт. Если рассчитанная потребляемая мощность всех секций превышает 5 кВт, питание осуществляется через силовой трансформатор. Обязательно предусматривается возможность регулировки силы подающегося тока, поскольку технология процесса достаточно сложна и зависит от внешних условий – температуры воздуха и скорости ветра.

Как правило, используется трехфазная сеть, а нагревательные секции подключаются к ней двумя известными способами:

  1. Треугольником, в этом случае напряжение 380 вольт.
  2. Звездой – напряжение 220 вольт.

В отдельных случаях допускается одиночное подключение. Как между двумя фазами, так и между фазой и землей.

Читайте также  Электропила для газобетона

Схемы прогрева бетона проводом ПНСВ с использованием трехфазной сети приведены на рисунках ниже.

Оптимальные характеристики кабеля

Проверенные схемы прогрева бетона допускают использование кабеля со стальной жилой достаточной толщины — не менее 0,6 мм². Диаметр провода должен находиться в пределах 1,2−3 мм. Если в растворе содержатся агрессивные компоненты, лучше отдать предпочтение оцинкованному нагревательному элементу. Изоляция — ПВХ или полиэстер, что гарантирует высокое удельное сопротивление, обладает прочностью, устойчивостью к истиранию, не повреждается при сгибании. Технические свойства ПНСВ провода:

  1. Удельное сопротивление — 0,15 Ом/м.
  2. Рабочий температурный режим в пределах от -60°C до 50 °C.
  3. Расход — не более 60 м кабеля на кубометр раствора.
  4. Безопасный монтаж при -15°C.

Питание системы происходит посредством трехфазной сети 380 В. Для этого алюминиевый провод АВП подключают к холодным концам. Можно питать систему и с помощью бытовой сети 220 В, но важно сделать верные расчёты и использовать не менее 120 м кабеля.

Особенности монтажа

Кабель ПНСВ укладывается «змейкой» (схема сходна с системами «тёплый пол») после монтажа опалубки и арматуры. Интервал зависит от погодных условий и может составлять 8−20 см. В проводе не допускаются натяжения, изделие крепится к арматуре посредством зажимов. Важно, чтобы токоведущие жилы не соприкасались, а радиус изгиба не был меньше 25 см. Такой подход обеспечит качественный обогрев бетона нагревательными проводами. Схема позволяет расходовать кабель экономно.

К заливке раствора приступают после вывода холодных концов и монтажа схемы подключения. Допустимо низкая температура бетона 5 °C. К проводу ПНСВ прилагается инструкция, с описанием вариантов подключения системы к источнику питания.

Подсчет длины провода

При расчёте прогрева бетона проводом ПНСВ важно учесть показатели влажности, температуры воздуха, формы будущей конструкции, её объёма, теплоизоляции. От этих нюансов зависит количество тепла, необходимое для корректного застывания бетона. Расстояние между жилами при укладке, а значит и длина нужного кабеля, изменяется исходя из температурного режима. Шаг равен 20 см, если на улице -5°C. Дальнейшее понижение температуры на 5 градусов приводит к уменьшению шага на 4 см.

Потребляемая мощность также важна в подсчётах. Произведение удельного сопротивления на силу тока, возведённую в квадрат, позволит узнать этот показатель для 1 метра кабеля. Сила тока в системе не должна превышать 16 А, а удельное сопротивление для провода ПНСВ 1,2 мм составляет 0,15 Ом/м.

Альтернативные системы

Кабели ВЕТ и КДБС также позволяют добиться хороших результатов. Их преимущество — простое подключение к сети 220 В через розетку или щит. Перегрузки исключены, ведь провода разделены на секции. Но цена изделий выше, финансовые потери на строительстве крупных объектов будут ощутимыми.

Технология опалубки с ТЕН и электродами заслуживает внимания. Посредством сварочного аппарата арматура в растворе подключается к сети. Подойдут понижающие трансформаторы прочих типов. Схема работает без провода, но расход электроэнергии возрастает. Вода — отличный проводник, а сопротивление раствора растёт во время процесса застывания.

Подогрев бетона кабелем ПНСВ популярен благодаря доступной стоимости. Его использование в быту осложнено тем, что подключение системы невозможно без знаний и оборудования.

Параллельно применяют теплоизоляцию, что ускорит процесс нагревания раствора, а снижение температуры сделает равномерным.