Методы прогрева бетона зимой

При производстве строительных и ремонтных работ часто приходится использовать жидкий бетон. Для изготовления качественной и надёжной бетонной (железобетонной) конструкции необходимо соблюдать температурный режим. Иногда бетон приходится заливать в зимний период года, поэтому его приходится греть разными способами.

Особенности зимнего бетонирования

Набор прочности залитого зимой бетона напрямую зависит от температурного режима. Если свежеуложенный раствор замёрзнет, то вода в нём превратится в лёд. Поэтому в бетоне увеличится внутренне давление, из-за чего он начнёт разрушаться.

Для набора прочности бетоном зимой требуется его прогревать с помощью описанных ниже технологий. Важно правильно подобрать оборудование для прогрева уложенного бетона и соблюсти инструкцию его производителя, а также действующие строительные нормы и правила.

Технология прогрева бетона зимой

Зимой бетон прогревают с помощью нескольких технологий. Основные способы прогрева бетона:

1. Электропрогрев (греющим кабелем или электродами).
2. Инфракрасныйпрогрев.
3. Эффект термоса.
4. Индукционный нагрев.
5. Укрытие и прогрев тепловыми пушками.
6. Прогрев термоматами.

Поэтому требуется подробно разобрать каждую технологию.

Нагрев проводом ПНСВ и ПНСП

Этот способ сегодня самый востребованный, потому что очень эффективный и не требует много денег. Он предусматривает укладку греющего кабеля на арматурный каркас, расположенный в опалубке или котловане (чаще используют ПНСВ провод сечением 1,2-3 мм). Технология укладки кабеля напоминает монтаж трубопровода тёплого пола. Он укладывается змейкой на расстоянии 20-25 сантиметров друг от друга. Концы провода выпускаются за край опалубки не менее чем на 10 сантиметров, для возможности подсоединения его к обычному или сварочному понижающему трансформатору. Подключают его после укладки бетона, потому что без теплоотдачи он быстро перегорит.

Прогрев бетона трансформатором и греющим кабелем применяют в гражданском, промышленном и военном строительстве.

Примерная схема прогрева бетона с помощью ПНСВ кабеля указана на нижней картинке.

Возможен также прогрев проводом без трансформатора, нужно только учесть длину и сечение провода.

Подогрев электродами

Данный способ более затратный по сравнению с использованием греющего провода. Требуется больше электричества, да и подстанции для прогрева бетона дорого стоят. Это связано со следующим:

• Большой расход электричества (по мере высыхания бетона повышается его сопротивление, соответственно растёт расхода электроэнергии).
• Необходимостью использования более мощных трансформаторов (например, аппарат мощностью 80 кВт при использовании греющего кабеля способен прогреть 90 м³ бетона, а при использовании электродов — лишь небольшую часть от этого объёма).
• Необходимостью приобретения электродов (катанка 8-10 мм.), которые остаются в заливаемой конструкции.

Кроме того, прогрев бетона зимой электродами мало эффективен при заливке горизонтальных конструкций (например, плит перекрытия), поэтому его часто применяется для бетонирования стен и колон.

Его принцип действия основан на выделении тепла при прохождении электричества через влажную среду.

После укладки в бетон вставляют электроды с шагом 60-100 см друг от друга с учётом температуры на улице и конструкции заливаемого объекта. К первой фазе подключают первый и последний электроды в первом ряду, а остальные ко второй и третьей. Электроток, проходя между электродами, равномерно распространяет тепло по раствору, тем самым позволяет ему нормально схватываться и набирать прочность.

Электроды могут быть пластинчатыми. Они монтируются иначе. Их вешают на внешнюю сторону стены друг на против друга и подключают к разным фазам. Благодаря образованию между пластинчатыми электродами электрического поля уложенный раствор прогревается.

Расход электричества при прогреве бетона этим способом составляет 80-100 кВт/ч на 1 кубометр.

Прогрев бетона в зимний период электричеством в условиях повышенной влажности, требует особых мер безопасности, потому что существует большая опасность поражения работников током.

Примерные схемы прогрева электродами можно посмотреть на нижней картинке.

Инфракрасный прогрев

Инфракрасное излучение тоже позволяет предотвратить замерзание бетона. По затратам электричества, этот способ довольно экономичный, но из-за незначительной площади прогрева требуется использовать большое количество установок, что часто не выгодно строителям (данное оборудование дорого стоит). Поэтому данный метод чаще всего используют для прогрева небольших и труднодоступных элементов. Недостатком является то, что он неэффективен при прогреве раствора толщиной более 50-70 см.

Высокий КПД, возможность использования напряжения 220-380 V, отсутствие необходимости в покупке дополнительного оборудования (трансформаторов, электродов и т. д.) и простота монтажа оставляют его тоже востребованным.

Принцип работы довольно простой. При прохождении электричества через ТЭНы прибора выделяется инфракрасное излучение, за счёт которого залитый раствор прогревается. Чтобы вода быстро не испарялась, бетон накрывают полиэтиленом. Мощность прогрева регулируется на излучателе, а также с помощью изменения расстояния установки до прогреваемой конструкции.

Эффект термоса

Этот способ часто используется в гражданском строительстве. На больших строительных площадках его используют в комплексе с другими способами (морозостойкие добавки или электропрогрев).

Приготовленный на заводе бетонный раствор заливается в опалубку и сразу укрывается, заранее приготовленным теплоизоляционным материалом. За счёт гидратации уложенный раствор начинает выделять до 80 килокалорий тепла на 1 кг массы, благодаря чему он сам себя прогревает. Поэтому нужно только сохранить выделяемое в процессе гидратации бетонной смеси тепло. В результате утепления он медленно будет остывать, равномерно схватываться и набирать прочность.

Для утепления бетона в зимний период можно использовать даже простые опилки.

Индукционный прогрев

Такой способ используют редко в связи со сложными расчётами и ограниченности его применения. В основном с его помощью обогревают:

• балки;
• ригели;
• колонны, опоры и т. д.

Он обладает такими преимуществами:

• экономически выгоден;
• позволяет равномерно прогревать всю бетонную (железобетонную) конструкцию.

Принцип действия следующий: вокруг прогреваемого элемента витками наматывается покрытый изоляцией провод. После подачи на него электроэнергии образуется электромагнитное поле, которое в стальном сердечнике или опалубке преобразуется в тепло. Расход электроэнергии при индукционном нагреве составляет 120-150 кВт/ч на 1 кубометр раствора.

Укрытие и прогрев тепловыми пушками

Данный метод является универсальным. Его в основном используют на удалённых от электросетей участках в местах. С помощью брезента плотного полиэтилена и других воздухонепроницаемых материалов возводят шатер над изготавливаемой конструкцией, после чего в нём размещают для нагрева воздуха тепловентиляторы (газовые или дизельные), за счёт которых прогревается залитый бетон. То есть пушками нагревается воздух, который естественным образом обогревает бетон.

Этот способ довольно востребованный, но трудоёмкий и дорогой. Требует покупки мощных дорогих тепловых пушек для прогрева бетона, топлива и стройматериалов.

Прогрев термоматами

Прогрев бетона термоматами можно смело назвать универсальным, эффективным и профессиональным способом. Он обладает такими достоинствами:

• простотой;
• процесса прогрева автоматизирован (контроль температуры бетона происходит автоматически);
• подходит для нагрева любых по форме конструкций (более эффективен для прогрева больших горизонтальных элементов, таких как плиты перекрытия, стяжки и т. д.);
• позволяет бетону быстро набирать прочность (за 12 часов набирает около 70% прочности).

Основой недостаток теромоматов — большая цена (это касается высококачественных профессиональных матов). При температуре -20°С расход электричества при прогреве бетона термоматами составляет 100-120 кВт/ч на 1 кубометр.

Температура прогрева бетона зимой

Если вы не знаете, при какой температуре нужно прогревать залитый зимой бетон, то в СНиПе 03.03.01-87 указан оптимальный режим его разогрева, охлаждения и выдержки:

• при заливке температура раствора не менее 5°С;
• скорость разогрева 5-20°С в час в зависимости от значения модуля поверхности: чем он больше, тем быстрее возможен прогрев;
• температура выдержки уложенного бетона — 80°С для ПЦ и 90°С для ШПЦ (это и есть температура прогрева залитого зимой бетона);
• скорость остывания — не более 5-10°С в час.

К моменту замерзания забетонированная конструкция должна набрать критическую прочность.

Все эти температурные нормы и строительные правила нужно соблюдать, чтобы бетонная (железобетонная) конструкция получилась качественной и долговечной. Кроме того, для обогрева необходимо подобрать более эффективную технологию.

Время прогрева бетона зимой

Бетон прогревается до набора им критической прочности (30-50% от марочной). Обычно на это уходит 4-6 дней.

В частности, бетон В15-30 используемый для заливки фундаментов и вертикальных элементов (колонн, стен и т. д.) при температуре воздуха от -10°С до -15°С и температуре прогрева +40°С для достижения 80-90% прочности прогревается 1-2 дня (в зависимости от способа прогрева и силы ветра). Плиты перекрытия прогреваются 2-4 дня.

Если температура прогрева меньше, то время значительно увеличивается: для колонн и фундаментов при +30°С – 4 дня, +20°С – 8 дней, +10°С – 16 дней. Использовать температуру прогрева менее +10°С° нецелесообразно.

Бетонировать зимой ответственные конструкций раствором класса менее В15 не рекомендуется. Привлекать к работам непрофессионалов при температуре ниже -20°С тоже не стоит.

Заключение

Зимой нежелательно заливать бетон, но если отложить бетонные работы невозможно, то нужно его хорошо прогревать, чтобы он набрал требуемую прочность. Для это можно использовать любые описанные в этой статье способы прогрева бетона, но самое главное — требуется соблюсти технологию и строительные нормы.