Прогрів бетону: навіщо він потрібен і як його організувати

При виконанні бетонування фундаментів і заливки монолітних конструкцій в умовах низьких температур (мінімальна нижче 0⁰З і середньодобова нижче 5⁰С) прогрів бетону по Сніпу «Несучі та огороджувальні конструкції» повинен здійснюватися в обов'язковому порядку. Для забезпечення прогріву можуть використовуватися найрізноманітніші методики, і найбільш популярні ми опишемо в нашій статті.

Необхідність обігріву розчину

Процеси, які відбуваються в бетоні

Процес обігріву бетону при його затвердінні є досить витратним. На підтримку температури протягом тривалого часу потрібно досить багато енергії, але це якраз той випадок, коли заощаджувати не варто.

 Необхідність обігріву безпосередньо пов'язана з процесами, які протікають в розчині:

• Щоб бетон набрав міцність, необхідна повна гідратація всього цементу. Швидкість цього процесу безпосередньо залежить від температури, і тому при замерзанні води затвердіння зупиняється.
• Крім того, замерзаючи, вода збільшується в об'ємі приблизно на 15%. Це призводить до руйнування країв пір, і матеріал стає пухким.
• Не менш небезпечним буде і обмерзання арматури. Навіть тонка крижана плівка порушує зв'язок в системі «метал - цемент», і механічні характеристики бетону погіршуються.

Саме з цієї причини інструкція рекомендує ні в якому разі не допускати замерзання розчину. І застосовуватися для цього можуть самі різні методики.

Пасивні і поверхневі методики боротьби з холодом

Ситуації, при якій може знадобитися додатковий обігрів залитої конструкції, умовно ділять на два типи: заплановані і раптові. І якщо для вирішення запланованих проблем існує безліч методів, то при різких заморозках доводиться застосовувати екстрені заходи.

Що ж можна зробити:

• По-перше, якщо ми знаємо, що матеріал може зазнати впливу морозів, в нього варто ще на етапі замішування додати спеціальні присадки. Вони насичують вологу в розчині солями кальцію і натрію (нітрити, гідрокарбонати), і вода не замерзає.

Зверніть увагу! Перенасичення розчину мінеральними солями може спровокувати появу висолів білих розлучень на поверхні. Ось чому цю методику рідко використовують в тих випадках, коли не планується маскування бетону обробкою.

• По-друге, при невеликих морозах цілком можна обійтися якісної теплоізоляцією опалубки. А якщо залити в незнімний теплоізоляційний контур, підігрітий до 70-80⁰З розчин, і закрити конструкцію зверху фольгованої плівкою, яка працює як теплове дзеркало, то цілком можна домогтися прийнятного результату.
• Нарешті, можливий варіант, коли підняти температуру потрібно досить швидко. У цьому випадку застосовується інфрачервоний обігрів з використанням теплових гармат. Звичайно, ці установки є досить енергоємними, та й ефективні тільки при обробці не дуже товстого шару, але в ряді ситуацій гідної альтернативи їм просто не знайти.

Зверніть увагу! Основним недоліком такої методики є просто гігантські тепловтрати: гріємо ми в основному повітря, і тільки мала частина енергії дістається бетону.

І все ж, дізнавшись, скільки коштує оренда випромінювача, і скільки енергії доведеться витратити, фахівці зазвичай зупиняються на більш досконалих методиках. Їх ми опишемо в наступному розділі.

Способи внутрішнього опалення

електродний прогрів

Як правило, для робіт, які згідно з планом будуть виконуватися в зимовий період, метод обігріву продумується заздалегідь. І тут застосовують або провідникову, або електродний систему.

електродний прогрів цементного раствора осуществляется таким способом:

• На етапі монтажу опалубки в конструкцію закладаються струмопровідні елементи - електроди. Вони можуть розміщуватися як в тілі розчину (стрижневі, струнні) так і на його поверхні (смугові, пластинчасті).

• У більшості випадків електроди являють собою фрагменти арматури, до яких приєднується контактний провід. Іноді для прогріву інструкція рекомендує використовувати спеціальні знімні пластини багаторазового застосування.
• Після установки електродів розчин заливається в опалубку. Потім на контактні дроти подається струм, і в товщі вологого бетону формується електромагнітне поле.

Зверніть увагу! Типова техкартою на підключення прогрівають електродів допускає використання або понижувального трансформатора, або зварювального апарату. Оптимальне напруга при цьому становить від 60 до 127 Вольт.

• Частина енергії цього поля передається рідини в розчині, яка нагрівається і запобігає замерзанню.

Слід зазначити, що в міру висихання розчину ефективність обробки знижується за рахунок погіршення провідності. В цьому випадку обігрів зазвичай супроводжується плавним збільшенням напруги.

Щоб мінімізувати втрати тепла, зазвичай намагаються забезпечити якісну теплоізоляцію конструкції, вкриваючи її поверхню шаром тирси або фольгированной плівки. Якщо ж це неможливо, то час обробки потрібно збільшити до 4-5 тижнів.

Використання кабелів

Ще одна методика передбачає використання теплонесущіх кабелів, які закладаються в опалубку і при проходженні по ній струму нагрівають розчин:

• Для роботи беремо провідники ПНСВ в поліетиленовій або поліхлорвінілової ізоляції. Другий варіант кращий для використання в армованої конструкції, оскільки ПХВ НЕ плавиться, а значить, ризик замикання на арматуру буде мінімальним.

Зверніть увагу! Поліхлорвініл на холоді втрачає еластичність, тому при укладанні дроти потрібно бути обережним, щоб не пошкодити ізоляційний шар на згині.

• Зазвичай обігрів здійснюється відрізками дроту ПНСВ діаметром 1,2 або 1,4 мм. Матеріал нарізається стандартними фрагментами (17 або 28 м в залежності від конфігурації) і звивається в спіралі діаметром близько 30 мм для більш компактного укладання.

• Потім спіралі з'єднуються в кілька «трикутників» або «зірок» (схеми наводяться на малюнках), і збираються в кілька загальних шин.
• Оскільки на повітрі кабель ПНСВ під напругою швидко перегорає за рахунок малого теплоотведенія, гріють контури всередині опалубки з'єднують з джерелом струму за допомогою товстих алюмінієвих проводів - так званих «холодних кінців».

• «Холодні кінці» підключаємо до клем понижувального трансформатора. Для роботи найкраще використовувати системи типу СПБ-40, КТПТО 80 і їх аналоги, оскільки вони забезпечують регулювання активності всієї нагрівальної системи.

Сам процес обігріву ділять на кілька фаз:

Протягом усього цього часу трансформатор регулює силу надходить на провідники струму. По завершенню обігріву контактні провідники демонтуються, а провід ПНСВ залишається в товщі бетону.

Кабели без трансформатора

Основним недоліком описаної вище методики є використання трансформатора. Навіть ціна оренди цього пристрою буде суттєвою, а вже окупати його для заливки однієї конструкції і зовсім не має сенсу.

У цьому випадку простіше використовувати кабелі, які працюють від електричної мережі в 220 Вольт:

• Провідники типу КДБС (Росія) або ВЕТ (Фінляндія) забезпечують потужність прогріву близько 40 Вт на 1 метр довжини. Вони можуть використовуватися при температурах до -30-40⁰С, і тому досить ефективні в приватному будівництві навіть в північних регіонах.

• Оскільки подібні провідники підключаються до мережі безпосередньо, обрізка їх під розмір конструкції не потрібно. Виробники випускають секції нагрівального кабелю різної довжини (від 3 до 150 м) і тому без праці можна набрати необхідну кількість сегментів.

Зверніть увагу! Розрахунок потужності для прогріву бетону потрібно робити виходячи з нормативу приблизно 0,5 - 1,5 кВт / м³. При заливці звичайного перекриття або стяжки укладають близько 4 м на 1м² статі.

• Монтаж системи легко здійснюється своїми руками. Провідники розкладаємо в опалубці, зміцнюючи їх до арматури за допомогою дроту або пластикових хомутів. Кінцеві муфти виводимо назовні і підключаємо до живлячої кабелю, який включаємо в мережу.
• Після заливки розчину проводимо вібраційне ущільнення. Стежачи за тим, щоб провідники не змістити.

• Потім даємо конструкції постояти близько години і включаємо кабелі на прогрів, підтримуючи напругу до тих пір, поки цемент не набере необхідну міцність.

Звичайно, такі кабелі коштують дорожче дроти ПНСВ, але зате використовувати їх куди легше. Зважаючи на відсутність трансформатора цю роботу може виконати навіть непрофесіонал.

висновок

Прогрів бетону тепловими гарматами, електродами і занурювальним кабелями дозволяє розширити кліматичні параметри будівельних робіт. Тепер нам не потрібно обмежувати себе теплою порою року: звичайно, витрати на опалення будуть суттєвими, але зате ми гарантуємо якісне застигання бетону навіть на сильному морозі.

Більш докладно описані технології показані на відео в цій статті.