Обігрів бетону нагрівальними проводами: детальний огляд

Серед різних методик, які застосовуються при закладці фундаментів і інших будівельних роботах в зимовий період, важливе місце займає підігрів бетону проводом ПНСВ. Використання даної технології з дотриманням всіх правил дозволяє створити оптимальні умови для набору міцності застигає цементним розчином навіть в тому випадку, якщо температура навколишнього середовища падає значно нижче нуля.

У нашій статті ми опишемо, як організувати таку обробку, як вибрати провід для нагрівання бетону, а також - на що потрібно обов'язково звертати увагу при роботі системи.

Обзор методик

Для забезпечення правильного затвердіння бетону потрібно, щоб весь входить до складу розчину цемент прореагував з водою. Цей процес називається гідратацією, та порушується він в тому випадку, якщо вся волога або її частина перетворюється в лід.

Щоб уникнути цього, використовують різні методи:

• По-перше, при невеликому обсязі робіт можна додати до складу розчину компоненти, що запобігають замерзанню. Мінусом цієї методики є нездатність подібних присадок протистояти сильним морозам, а також подорожчання вартості робіт.
• По-друге, при короткочасному похолоданні можна просто забезпечити якісну теплоізоляцію залитого фундаменту або інший несучої конструкції. При цьому використовується опалубка, виготовлена ​​з матеріалів з низькою теплопровідністю, а зверху бетон накривається багатошаровим поліетиленом або руберойдом.

Зверніть увагу! Різновидом даного методу є так званий «гарячий термос» - перед заливкою в опалубку бетон нагрівається до 60-70⁰С, після чого ретельно ізолюється.

• Для активного прогріву часто використовується електродний метод. При цьому провідники або занурюються в товщу розчину, або розташовуються на його поверхні. Електричне поле, що формується між струмопровідними пластинами або стрижнями, віддає частину енергії бетону, підтримуючи його температуру на високому рівні.
• Однак найбільш ефективною і практичною методикою є використання спеціальних нагрівальних кабелів. Вони закладаються в товщу бетону, після чого підключаються до спеціального трансформатора і нагрівають матеріал. Ціна провідників відносно невелика, тому даний метод можна рекомендувати і для великих обсягів.

Як показує практика, найбільш дієвим є комбінування методів пасивного теплозбереження та активного прогріву бетону. Нижче ми розглянемо деталі цього процесу максимально докладно.

Технологія кабельного прогріву

Загальна схема

При роботі в температурних умовах, що досягають - 40⁰, Провід для підігріву бетону є чи не єдиним можливим варіантом для забезпечення затвердіння цементу.

При цьому сам процес обігріву організовується таким чином:

• З самого початку не об'єкті монтується опалубка. Для зниження тепловтрат її краще робити з ізолюючих матеріалів.
• Потім в опалубку встановлюється арматурний каркас. До арматурного каркасу кріпляться спеціальні нагрівальні дроти.

• Довжини проводів підбирають з таким розрахунком, щоб забезпечити максимально рівномірне навантаження на кожну ділянку. Всі фрагменти з'єднують з одного струмопровідної шиною, яка розміщується за межами опалубки.
• Потім виконується заливка розчину з його подальшим ущільненням. При цьому віброобробка цементної маси допускається, оскільки вона, на відміну від штикування, не призводить до пошкодження провідників.
• Далі сполучні шини приєднуються до понижувального трансформатора. У систему подається струм, і дроти поступово нагріваються, перешкоджаючи замерзання рідини в товщі матеріалу.
• Робота трансформатора не припиняється до тих пір, поки бетон не набере потрібну міцність.

фізика процесів

Що ж відбувається в цей час в товщі розчину?

• При проходженні струму заданої сили і напруги дріт для прогріву бетону поступово збільшує свою температуру за рахунок значного опору.
• Частина температури передається навколишньому середовищу, і вода не переходить в твердий стан, залишаючись доступною для гідратації цементу.
• Також за рахунок відсутності крижаних кристалів в товщі бетону не формуються пори, які роблять матеріал неоднорідним і знижують його міцність.

• Додатковим плюсом такого обігріву є підвищення надійності армування: по-перше, за рахунок поступового зменшення доступної вологи знижується ризик корозії арматури, а по-друге, бетон закріплюється на металевому каркасі більш рівномірно.

Зверніть увагу! Різка залізобетону алмазними колами дозволяє переконатися в ефективності даної методики: матеріал стає міцнішим, і не піддається якісній обробці іншими засобами.

• Після досягнення бетоном певних експлуатаційних показників нагрів припиняють. Інструкція рекомендує знижувати температуру поступово, оскільки тільки в цьому випадку можна уникнути розтріскування всередині матеріалу.

Власне, саме так і відбувається сам процес.

Якщо ж ви вирішите організувати кабельний обігрів бетону своїми руками, то настійно рекомендуємо вивчити наступний розділ. Природно, потрібно пам'ятати, що для виконання даних робіт слід мати відповідний допуском, так що для тих, у кого немає «корочки» електрика, наведені нижче рекомендації будуть носити ознайомлювальний характер.

Методика організації робіт

вибір провідників

Оскільки нагрівальний провід для бетону є центральним елементом всієї системи, його потрібно вибирати дуже прискіпливо.

Тут справедливими будуть наступні міркування:

• В якості основного гріє провідника найкраще підійде провід ПНСВ з товщиною жили 1,2 або 1,4 мм.

Зверніть увагу! У деяких випадках, а саме при обігріві великих конструкцій, допускається монтаж системи з кабелю ПНСВ діаметром 2, 2,5 або навіть 3 мм.

• Сталева жила, яка виступає токонесущим елементом, може бути оцинкована - це позитивно позначається на ефективності нагріву, а також на надійності системи.

• Для забезпечення ефективної теплопередачі, а також виключення ризику ураження електричним струмом сталевий сердечник кабелю ПНСВ повинен бути покритий поліхлорвінілової або поліетиленовою ізоляцією.
• Не слід використовувати кабель з поліетиленовою захистом в армованих конструкціях: при скачках напруги або тривалій роботі з максимальним навантаженням існує ризик оплавлення поліетилену і замикання проводу на арматуру.
• У той же час поліхлорвініл при низьких температурах (-10⁰З і менш) внаслідок зниження еластичності стає ламким, і тому може потріскатися ще на етапі монтажу.
• Витрата дроти ПНСВ 1,2 становить приблизно 50 погонних метрів на кубометр розчину.

При використанні кабелів необхідно пам'ятати, що робочий струм для провідника, що знаходиться в товщі розчину, становить близько 15 Ампер. При цьому на повітрі така сила струму є надмірно великий, і найчастіше призводить до перегорання провідника за рахунок недостатньо ефективної теплоотведенія.

Щоб уникнути цього, для з'єднання знаходяться в бетоні провідників з трансформатором або загальної шиною використовують так звані «холодні кінці» - дроти більшого перетину, менш схильні до температурних навантажень. Як «холодного кінця» зазвичай використовується метровий відрізок кабелю АПВ-4, з'єднаний з ПНСВ скруткой з х / б ізоляційною стрічкою.

Схема укладки

Монтаж провідників може здійснюватися за однією з двох схем.

Нижче ми опишемо деталі облаштування кожної з них:

• Провід для обігріву бетону нарізаємо рівними відрізками (найчастіше це 17 або 28 метрів) і звиваються в спіралі діаметром близько 40 мм, формуючи так звані нитки. Для завивки спіралей найчастіше застосовується спеціальний верстат з електроприводом.
• При з'єднанні за схемою «трикутник» все провідники діляться на три рівні групи. Провід в групах з'єднуємо між собою паралельно, після чого групи скріплюємо в трьох точках. Від кожної точки підводимо кабель до вихідного затиску трансформатора.
• Дещо по-іншому розподіляються нитки проводів при з'єднанні «зіркою». Кожні три нитки з'єднуємо в один вузол, формуючи «трійку». Всі трійки з'єднуємо між собою, і, як і в першому випадку, приєднуємо до трансформатора.
• Розібратися в топології даних схем допоможуть зображення, які наводяться в даному розділі.

Щоб полегшити розрахунок проводів для прогріву бетонного розчину, можна використовувати спеціальні програми-калькулятори. Також кілька прикладів для найбільш поширених ситуацій наведені в таблиці:

Монтаж прогріває системи

Сам процес монтажу системи досить простий:

• Спочатку будуємо опалубку і закладаємо в неї арматурний каркас. Поради з облаштування опалубки наведені вище.
• Потім нарізаємо кабель ПНСВ відповідно до необхідними обсягами і формуємо з нього спіралі для нагріву.

• Далі укладаємо кабель таким чином, щоб між сусідніми провідниками відстань становила не менше 15 см.
• При формуванні вигину стежимо, щоб провідник не переламувались, і не порушувалася цілісність ізоляційного шару. Рекомендований радіус вигину становить не менше 25 мм.
• Приєднуємо дроти до арматурного каркаса таким чином, щоб уникнути їх зміщення при заливці і віброущільненням розчину.

• Вивідні кінці з'єднуємо в групи відповідно до обраної схеми монтажу (див. Вище). Зачищаємо краю провідників і приєднуємо їх до «холодним кінців» шляхом скручування, ретельно ізолюючи місце контакту.
• Холодні кінці приєднуємо до понижувальної трансформаторної станції. Рекомендується використовувати установки СПБ-40, ТМОБ-63, КТПТО-80 або їх аналогів.

Зверніть увагу! Пробні пуски нагрівальної системи до заливки бетону не допускаються, оскільки це з високою ймовірністю призведе до перегорання провідників на повітрі.

• Для контролю температури закладаємо спеціальні трубки, які гратимуть роль діагностичних свердловин.
• Виконуємо заливку і віброущільнення цементного розчину, контролюючи стан і цілісність провідників.

Для зниження витрат електроенергії на прогрів бетону до заданої температури фахівці рекомендують перекрити залитий фундамент фольгованої плівкою. Шар металевого напилення буде грати роль теплового екрана, відбиваючи інфрачервоне випромінювання і сприяючи ще більшому зміцненню поверхневого шару.

Рекомендації по експлуатації

Сам процес прогріву реалізується за трехстадийная схемою:

• Відразу після заливки дається деякий час (до двох годин) на первинне схоплювання. Після цього матеріал накривається теплоізоляційної плівкою і виконується пуск трансформаторної установки.
• Перший етап має назву попереднього прогріву. Температура розчину поступово підвищується до 70 - 80⁰С (в залежності від проекту). При цьому, щоб уникнути формування зон напружень в бетоні параметри струму змінюються поступово - так, щоб нагрівання становив не більше 10⁰С в час.
• Далі йде найбільш тривала друга стадія, на якій відбувається ізотермічний прогрівання цементної маси. При цьому в свердловинах контролюється температурний режим: нагрів не повинен перевищувати 80⁰С, інакше може початися спікання цементних гранул.
• Обробка проводиться до тих пір, поки матеріал не набере 70% міцності від закладеної в проекті. Міцність може визначатися або розрахунковим шляхом, або за допомогою спеціальних тестів (іноді для відбору проб застосовується алмазне буріння отворів в бетоні).
• Третя стадія - охолодження. Параметри струму змінюються таким чином, щоб температура бетону падала не швидше, ніж на 4-5⁰С в час.

Після завершення даної стадії «холодні кінці» відключаються від трансформатора і демонтуються. Подальший набір міцності проходить в природних умовах.

висновок

Відомості про те, як прогріти бетон проводом ПНСВ, будуть незамінні для всіх, хто планує будувати будинок в зимовий період. Звичайно, система ця досить витрата, але коли вибору особливо немає - то краще використовувати найбільш ефективну і доступну технологію прогріву бетону.

У будь-якому випадку, наведені вище поради, а також відео в цій статті містять дуже цінну для майстра інформацію, тому варто приділити час її пильного вивчення!