Прогрев бетона: зачем он нужен и как его организовать

• 1 Необходимость обогрева раствора
  • 1.1 Процессы, протекающие в бетоне
  • 1.2 Пассивные  и поверхностные методики борьбы с холодом
• 2 Способы внутреннего отопления
  • 2.1 Электродный прогрев
  • 2.2 Использование кабелей
  • 2.3 Кабели без трансформатора
• 3 Вывод

При выполнении бетонирования фундаментов и заливки монолитных конструкций в условиях низких температур (минимальная  ниже 00С и среднесуточная ниже 50С) прогрев бетона по СНиПу «Несущие и ограждающие конструкции» должен осуществляться в обязательном порядке. Для обеспечения прогрева могут использоваться самые разные методики, и наиболее популярные мы опишем в нашей статье.

Чтобы раствор на морозе хорошо застывал, его нужно дополнительно подогревать

Необходимость обогрева раствора

Процессы, протекающие в бетоне

Процесс обогрева  бетона при его отвердении является довольно затратным. На поддержание температуры в течение длительного времени нужно довольно много энергии, но это как раз тот случай, когда экономить не стоит.

Заливка опалубки без обогрева – рискованный шаг

 Необходимость обогрева напрямую связана с процессами, которые протекают в растворе:

• Чтобы  бетон набрал прочность, необходима полная гидратация всего цемента. Скорость данного процесса напрямую зависит от температуры, и потому при замерзании воды отвердение останавливается.
• Кроме того, замерзая, вода увеличивается в объеме примерно на 15 %. Это приводит к разрушению краев пор, и материал становится рыхлым.
• Не менее опасным будет и обледенение арматуры. Даже тонкая ледяная пленка нарушает связь в системе «металл – цемент», и механические характеристики бетона ухудшаются.

Именно по этой причине инструкция рекомендует ни в коем случае не допускать замерзания раствора. И применяться для этого могут самые разные методики.

Пассивные  и поверхностные методики борьбы с холодом

Ситуации, при которой может потребоваться дополнительный обогрев залитой конструкции, условно делят на два типа: запланированные и внезапные. И если для решения запланированных проблем существует множество методов, то при резких заморозках приходится применять экстренные меры.

Несъемная опалубка из теплоизоляционных материалов

Что же можно сделать:

• Во-первых, если мы знаем, что материал может подвергнуться воздействию морозов, в него стоит еще на этапе замешивания добавить специальные присадки. Они насыщают влагу в растворе солями кальция и натрия (нитриты, гидрокарбонаты), и вода не замерзает.

• Во-вторых, при небольших морозах вполне можно обойтись качественной теплоизоляцией опалубки. А если залить в несъемный теплоизоляционный контур, подогретый до 70-800С раствор, и закрыть конструкцию сверху фольгированной пленкой, работающей как тепловое зеркало, то вполне можно добиться приемлемого результата.
• Наконец, возможен вариант, когда поднять температуру нужно довольно быстро. В этом случае применяется инфракрасный обогрев с использованием тепловых пушек. Конечно, эти установки являются довольно энергоемкими, да и эффективны только при обработке не слишком толстого слоя, но в ряде ситуаций достойной альтернативы им просто не найти.

Использование тепловой пушки

И все же, узнав, сколько стоит  аренда излучателя, и сколько энергии придется потратить, специалисты обычно останавливаются на более совершенных методиках. Их мы опишем в следующем разделе.

Способы внутреннего отопления

Электродный прогрев

Как правило, для работ, которые согласно плану будут выполняться в зимний период, метод обогрева продумывается заранее. И здесь применяют либо проводниковую, либо электродную систему.

Электродный прогрев цементного раствора осуществляется таким способом:

• На этапе монтажа опалубки в конструкцию закладываются токопроводящие элементы — электроды. Они могут размещаться как в теле раствора (стержневые, струнные) так и на его поверхности (полосовые, пластинчатые).

Электроды из арматурного прутка

• В большинстве случаев электроды представляют собой фрагменты арматуры, к которым присоединяется контактный провод. Иногда для прогрева инструкция рекомендует использовать специальные съемные пластины многоразового применения.
• После установки электродов раствор заливается в опалубку. Затем на контактные провода подается ток, и в толще влажного бетона формируется электромагнитное поле.

• Часть энергии этого поля передается жидкости в растворе, которая нагревается и предотвращает замерзание.

Следует отметить, что по мере высыхания раствора эффективность обработки снижается за счет ухудшения проводимости. В этом случае обогрев обычно сопровождается плавным увеличением напряжения.

Присоединения провода к арматуре

Чтобы минимизировать теплопотери, обычно стараются обеспечить качественную теплоизоляцию конструкции, укрывая ее поверхность слоем опилок или фольгированной пленки. Если же это невозможно, то время обработки нужно увеличить до 4-5 недель.

Использование кабелей

Закладка греющего провода в опалубку

Еще одна методика предусматривает использование теплонесущих кабелей, которые закладываются в опалубку и при прохождении по ним тока нагревают раствор:

• Для работы берем проводники ПНСВ в полиэтиленовой или полихлорвиниловой изоляции. Второй вариант предпочтителен для использования в армированной конструкции, поскольку ПХВ не плавится, а значит, риск замыкания на арматуру будет минимальным.

• Обычно обогрев осуществляется отрезками провода ПНСВ диаметром 1,2 или 1,4 мм. Материал нарезается стандартными фрагментами (17 или 28 м в зависимости от конфигурации) и свивается в спирали диаметром около 30 мм для более компактной укладки.

Типовая схема подключения прогрева бетона

• Затем спирали соединяются в несколько «треугольников» или «звезд» (схемы приводятся на рисунках), и собираются в несколько общих шин.
• Поскольку на воздухе кабель ПНСВ под напряжением быстро перегорает за счет малого теплоотведения, греющие контуры внутри опалубки соединяют с источником тока с помощью толстых алюминиевых проводов — так называемых «холодных концов».

Трансформатор ТСЗП

• «Холодные концы» подключаем к клеммам понижающего трансформатора. Для работы лучше всего использовать системы типа СПБ-40, КТПТО 80 и их аналоги, поскольку они обеспечивают регулировку активности всей нагревательной системы.

Сам процесс обогрева делят на несколько фаз:

Фаза Динамика температуры Первичное отвердение Ток не подается, температура раствора поддерживается за счет химических реакций материала Предварительный прогрев Ток подается на клеммы трансформатора, раствор постепенно прогревается до 700С. Скорость поднятия температуры не должна превышать 100С в час. Изотермический прогрев Наиболее длительная стадия. Подача тока идет в течение всего времени набора прочности, заложенного в проекте. Осуществляется контроль нагрева: нельзя поднимать температуру выше 800С, иначе начнут спекаться цементные гранулы, что нарушит процесс гидратации. Охлаждение Понижение температуры происходит постепенно, со скоростью около 4-50С в час.

В течение всего этого времени трансформатор регулирует силу поступающего на проводники тока. По завершению обогрева контактные проводники демонтируются, а провод ПНСВ остается в толще бетона.

Кабели без трансформатора

Основным недостатком описанной выше методики является использование трансформатора. Даже цена аренды этого устройства будет существенной, а уж окупать его для заливки одной конструкции и вовсе не имеет смысла.

В этом случае проще использовать кабели, которые работают от электрической сети в 220 Вольт:

• Проводники типа КДБС (Россия) или ВЕТ (Финляндия) обеспечивают мощность прогрева около 40 Вт на 1 метр длины. Они могут использоваться при температурах до -30-400С, и потому достаточно эффективны в частном строительстве даже в северных регионах.

Схема устройства кабеля КДБС

• Поскольку подобные проводники подключаются к сети напрямую, обрезка их под размер конструкции не требуется. Производители выпускают секции нагревательного кабеля разной длины (от 3 до 150 м) и потому без труда можно набрать необходимое количество сегментов.

• Монтаж системы легко осуществляется своими руками. Проводники раскладываем в опалубке, крепя их к арматуре с помощью проволоки или пластиковых хомутов. Концевые муфты выводим наружу и подключаем к питающему кабелю, который включаем в сеть.
• После заливки раствора проводим вибрационное уплотнение. Следя за тем, чтобы проводники не сместились.

Фото греющего кабеля в опалубке

• Затем даем конструкции постоять около часа и включаем кабели на прогрев, поддерживая напряжение до тех пор, пока цемент не наберет необходимую прочность.

Конечно, такие кабели стоят дороже провода ПНСВ, но зато использовать их куда легче. Ввиду отсутствия трансформатора эту работу может выполнить даже непрофессионал.

Вывод

Прогрев бетона тепловыми пушками, электродами и погружным кабелями позволяет расширить климатические параметры строительных работ. Теперь нам не нужно ограничивать себя теплым временем года: конечно, затраты на отопление будут существенными, но зато мы гарантируем качественное застывание бетона даже на сильном морозе.

Более подробно описанные технологии показаны на видео в этой статье.