Методы зимнего бетонирования (зимний бетон): способы прогрева конструкций, добавки пмд

Подогрев бетона зимой

В зимнее время наиболее актуальным становится вопрос о том, как и при какой температуре прогревают бетон. Это связано с тем, что в это время наиболее часто можно наблюдать явление кристаллизации воды в растворе, что исключает ее участие в химических реакция связанных с затвердеванием массы.

Именно потому подогрев бетона зимой — это очень важная процедура, которая может быть реализована следующими методами:

• Введение в раствор противоморозных добавок;
• Подогрев методом «Термоса».

Противоморозные добавки

Добавки на основе из антифриза

Противоморозные добавки способны выдержать сильнейшие холода даже при температуре -30 градусов. Состав таких добавок может быть различным, но основным компонентом является антифриз – вещество, не дающее воде замерзнуть.

Любой строитель своими руками может добавить противоморозные средства в раствор.

Для железобетонных изделий или арматурных перекрытий лучше использовать добавки с добавлением нитрита или формата натрия. Именно эти добавки обеспечат конструкции также сохранение физических и химических свойств и станут антикоррозийной защитой для железобетона в условиях низких температур.

Метод термоса

Суть данного метода кроется в укладке бетона в теплую подогреваемую опалубку, которая будет весь период затвердевания сохранять температур 20-25 градусов. За счет такого подогрева конструкция и будет сохранять прочность.

Электродный прогрев бетона

Предварительный электроразогрев бетона предусматривает разогрев бетонной смеси с помощью электрического тока напряжением 220-380 В в короткий промежуток времени-5-10 мин до температуры 40-60°С. После укладки горячей бетонной смеси в опалубку она остывает по режимам, рассчитываемым так же, как и для способа термоса. Этот способ зимнего бетонирования требует наличия на строительной площадке большой электрической мощности — от 1000 кВт для разогрева 3-5 м3 бетонной смеси.

Электродный прогрев бетона заключается в том, что выделение тепла происходит непосредственно в бетоне при пропускании через него электрического тока.

В зависимости от принятой схемы расстановки и подключения электродов электродный прогрев разделяется на сквозной, периферийный и с использованием в качестве электродов арматуры. Применение этого метода наиболее эффективно для слабоармированных конструкций — фундаментов, колонн, стен и перегородок, плоских покрытий и бетонных подготовок под полы.

Электродный прогрев монолитных конструкций может быть совмещен с другими способами интенсификации твердения бетона, например с предварительным прогревом бетонной смеси и с использованием различных химических добавок. Применение противоморозных добавок, в состав которых входит мочевина, не допускается из-за разложения ее при температуре выше 40°С. Применение поташа в качестве противоморозной добавки не разрешается вследствие того, что прогретые бетоны с этой добавкой имеют значительный (более 30%) недобор прочности, характеризуются пониженной морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Электрообогрев бетона монолитных конструкций в греющей опалубке заключается в непосредственной передаче тепла от греющих поверхностей опалубки к прогреваемому бетону. Распространение тепла в самом бетоне происходит путем теплопроводности.

В качестве нагревателей для греющей опалубки применяются ТЭНы, слюдопластовые нагреватели, греющие кабели, углеграфитовая ткань, сетчатые нагреватели и другие греющие элементы.

Областью применения электрообогрева монолитных конструкций в греющей опалубке в соответствии с положениями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» являются фундаменты под конструкции зданий и оборудование, массивные стены и т.п. конструкции с модулем поверхности 3-6; колонны, балки, прогоны, элементы рамных конструкций, свайные ростверки, стены, перекрытия с модулем поверхности 6-10; полы, перегородки, плиты перекрытий, тонкостенные конструкции с модулем поверхности 10-20, бетонирование которых производится при температуре воздуха до -40°С.

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.

Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:

В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:

1. Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
2. Утеплить опалубку.

• Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
• Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
• Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
• Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
• Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
• Запрещено пересечение греющих проводников.

Выбор метода зимнего бетонирования

Выбрать метод для укладки бетонной смеси при отрицательных температурах воздуха и осуществить рациональное зимнее бетонирование можно с использованием следующих рекомендаций:

Вид конструкций, возводимых при зимнем бетонировании	Минимальная температура воздуха, 0С	Методы зимнего бетонирования
Массивные железобетонные и бетонные фундаменты, плиты и блоки с Мп до 3	До -15	Термос
До -25	Термос + ускорители твердения бетона. Термос + противоморозные добавки (применяют в комплексе с пластифицирующими добавками)
Фундаменты (под конструкции зданий/оборудование/массивные стены) с Мп 3 – 6	До -15	Термос, в т.ч. с использованием противоморозных добавок/ ускорителей твердения
До -25	«Греющая опалубка». Предварительный разогрев бетонной смеси.
До -40	«Греющая опалубка». Периферийный электропрогрев.
Балки, колонны, элементы рамных конструкций, прогоны, свайные ростверки, перекрытия, стены с Мп 6 – 10	До -15	Термос + противоморозные добавки, обогрев в «греющей опалубке» нагревательными проводами. Предварительный разогрев бетона, индукционный нагрев
До -40	Обогрев в «греющей опалубке» нагревательнымипроводами в сочетании с термоактивными гибкими покрытиями (ТАГП) + противоморозные добавки
Полы, плиты перекрытий, перегородки, тонкостенные конструкции с Мп10 – 20	До -40	То же

Зимний период и низкие температуры не являются препятствием для возведения бетонных и железобетонных конструкций при подборе соответствующего метода выдерживания бетона при зимнем бетонировании.

В видео подробно описаны особенности зимнего бетонирования при низких температурах:

Tweet

Share

{lang: ‘ru’}

Электропрогрев бетона с помощью кабеля ПНСВ

Используя провод для прогрева бетона ПНСВ несложно обеспечить оптимальную для застывания раствора температуру. Этот метод достаточно простой и предусматривает прокладку специального провода ПНСВ, который греется при подаче низкого напряжения от понижающего трансформатора.

Такой способ работает по достаточно простому принципу. Прежде чем выполнить заливку, закладывается провод для прогрева бетона

Технология электрического обогрева специальным проводом имеет ряд преимуществ:

• обеспечивает высокую эффективность. Правильно подобранный и профессионально уложенный нагревательный провод способен обогреть бетонный массив увеличенного объема;
• гарантирует экономичность. Незначительное потребление электрической энергии позволяет избежать существенных финансовых расходов и заметно сокращает сметную стоимость работ;
• сохраняет структуру монолита. При подаче питающего напряжения не образуются трещины в зонах прокладки кабеля, а также пузырьки воздуха в разогреваемом проводом бетонном массиве;
• является универсальной. Электрический обогрев может использоваться для монолитных конструкций, изготовленных из обычного бетона, а также усиленных стальной арматурой.

Несмотря на серьезные преимущества, метод имеет определенные недостатки:

требует проведения подготовительных мероприятий, при выполнении которых укладывается кабель прогревочный для бетона

Важно соблюдать аккуратность при укладке петель провода и придерживаться рабочей схемы;
нуждается в использовании специального трансформатора. Мощность понижающего оборудования должна обеспечивать возможность повышения температуры бетонного массива до необходимого уровня.

Используется специальный кабель, состоящий из токопроводящего сердечника и изоляционного покрытия. Провод подбирается на основании расчетов, учитывающих ряд факторов:

• питающее напряжение трансформатора;
• диаметр токопроводящей жилы;
• длину провода.

Нужно принять во внимание, что закладка прогревочных петель осуществляется обычно при малоприятной погоде

При прокладке кабеля важно соблюдать следующие требования:

• обеспечить чистоту поверхности и исключить возможность повреждения кабеля;
• избегать перегибов жил и равномерно укладывать провод по всей площади.

Важно обеспечить требуемую интенсивность нагрева:

• на протяжении первых двух часов нагрева, скорость не должна повышаться более чем на 10 градусов в час;
• рабочая температура должна быть стабильной в течение всего периода прогрева;
• скорость остывания разогретого массива не должна превышать 5 градусов Цельсия в час.

Советы по реализации

При обустройстве системы электродного обогрева нужно учитывать следующие моменты:

• При высыхании раствора необходимо постепенно повышать силу тока в сети. Для этого в цепь обязательно встраиваем регулирующее устройство (хотя бы примитивный реостат).
• Использование источников постоянного тока не допускается, поскольку при этом происходит электролиз жидкости внутри конструкции.

Технологическая карта на подключение системы

• Чтобы обработка была максимально эффективной, нужно снизить поверхностные теплопотери. Для этого укрываем раствор рубероидом, утепляющими матами, несколькими слоями полиэтиленовой пленки и т.д.
• При закладке стержневых проводников нужно строго контролировать шаг между ними. Отклонения более 5 см могут привести к неравномерной нагрузке за счет разного сопротивления участков.
• Чтобы сэкономить электроэнергию, можно ускорить сам процесс гидратации цемента. Для этого в раствор вводим специальные присадки, благодаря которым отвердение идет быстрее.
• Оптимальное напряжение при закладке электродов составляет не более 127 Вольт. Если для подачи напряжения используются арматурные прутья, то допустимое значение снижается до 60 Вольт.

В любом случае, организацией данного процесса должен заниматься специалист, обладающий соответствующим допуском, и ознакомленный с правилами техники безопасности.

Особенности методики

Общая схема работы

Сама методика прогрева бетонной массы с использованием электродов достаточно проста.

Реализуется она по такому алгоритму:

• Внутри опалубки монтируются токопроводящие элементы, подключенные к источнику питания. Конфигурация размещения и тип электродов подбирается отдельно в зависимости от особенностей конструкции.
• После того как электроды размещены, в опалубку заливается раствор. Находясь в жидком состоянии, он превращается в один из элементов электрической цепи, который достаточно хорошо проводит ток.
• На электроды подается напряжение, благодаря чему в теле бетона создается электрическое поле. Оно постепенно отдает свою энергию окружающему веществу, нагревая его.
• За счет изменения параметров тока (сила, напряжение) можно своими руками регулировать степень нагрева.

Фото подключенных электродов

В результате во время набора цементом прочности в нем поддерживается оптимальная температура. Такой обработки вполне достаточно, чтобы обеспечить однородную структуру застывшего материала. Резка железобетона алмазными кругами это подтверждает – на пробных образцах практически не обнаруживаются пустоты и рыхлые области.

Время прогрева зависит от множества факторов, среди которых важнейшими являются объем бетонируемой конструкции и наружная температура. В некоторых случаях отапливать раствор приходится до 4-5 недель, т.е. до полного набора прочности. Впрочем, чаще всего дополнительное тепло требуется только на начальных этапах.

Типы электродов

Типы электродов

Для реализации данного метода применяют токонесущие элементы различной конфигурации. Изучить их конструктивные особенности можно, проанализировав приведенную здесь таблицу:

Тип электрода	Характеристика
Пластинчатый	Имеет форму вытянутой по длине пластины, чаще всего изготавливается из того же металла, что и сама арматура. Монтируется на опалубку с внутренней стороны без заглубления в толщу раствора.
Полосовой	Представляет собой полосу металла шириной от 40 до 50 см. Пары полосовых электродов размещаются по краям участка таким образом, чтобы ток проходил между ними.
Струнный	Применяется при изготовлении вытянутых в длину конструкций (колонн, столбов, капитальных свай и т.д.). Струна закладывается в центр опалубки, а по периферии устанавливается токопроводящая полоса.
Стержневой	Представляет собой обрезок арматуры толщиной от 5 до 12 мм. Устанавливается поодиночке или группами с шагом до 50 см, при этом заглубляется в раствор практически на всю длину. Крайние элементы монтируют таким образом, чтобы исключить контакт с опалубкой. Электроды стержневого  типа применяются при прогреве конструкций сложной формы.

Стержни из арматуры в толще заливки

 В зависимости от типа задействованных деталей выделяют такие методы повышения температуры:

• Поверхностная (периферийная) обработка – электроды накладываются на поверхность раствора без погружения, часто с использованием специальных токопроводящих подложек. После окончания работы могут быть демонтированы и использованы повторно на другом объекте.
• Погружной (сквозной) электроподогрев бетона – электроды находятся внутри материала, и после его отвердевания не извлекаются. Чтобы прочность конструкции не снижалась, токопроводящие элементы размещаем не ближе, чем в 30 мм от поверхности.

Погружная схема

Использование сварочных аппаратов

Мастера, которые пытаются реализовать данную методику самостоятельно, часто интересуются, как греть бетон электродами с применением сварочного аппарата (см.также статью «Как осуществляется прогрев бетона сварочным аппаратом»).

Действительно, это вполне возможно:

• Обычный сварочный аппарат включает в себя два блока – двигатель и собственно сварочный генератор. При этом мощности последнего достаточно, чтобы обеспечить обогрев около 50м3 бетонного раствора.
• Перед началом работы в цемент опускаем электроды. Для большинства задач достаточно шага в 20-30 см.
• Электроды соединяем последовательно, формируя несколько параллельных цепей.
• Для наблюдения за напряжением между цепями специалисты рекомендуют устанавливать лампу накаливания.
• Цепи подключаем к аппарату и подаем напряжение. Контроль нагрева осуществляем в специальных скважинах.

Такое устройство вполне можно использовать

Прогрев с помощью специальной опалубки

Специальные опалубки представляют собой термоактивные конструкции, в тело которых монтируются ТЭНы. В целях безопасности нагревающие элементы надежно изолируются от корпуса опалубки. Опалубка собирается из отдельных щитов, каждый из которых имеет индивидуальную маркировку. Щиты отличаются между собой электрическими параметрами (мощностью, силой тока и напряжением). Технические характеристики щита указываются на его паспортной табличке.

Для сохранения тепла, опалубки предварительно укрываются шлако- или стекловатными утеплителями.

Чтобы предотвратить утеплитель от увлажнения и механических повреждений, щит комплектуется фанерной крышкой. Опалубка на объекте бетонирования собирается в единый блок из отдельных щитов. Небольшие щиты собираются вручную. Для подогрева больших площадей применяются укрупненные панели, которые собираются в блоки грузоподъемными механизмами. Для подключения собранной опалубки к электрической сети служат специальные узлы управления. Они состоят из понизительных трансформаторов, системы электроснабжения и щита управления. Кроме этого, на объекте предусмотрены помещения для дежурного электрика или оператора.

Если температура наружного воздуха меньше +5° С, то перед укладкой бетона следует предварительно прогреть арматуру и ранее залитый бетон. Для этого поверхность бетонирования сначала накрывается урывочным материалом для бетона в зимнее время (брезентом, пленкой или тепляками) и на короткое время включается опалубка.

Преимущества специальной опалубки:

• простота конструкции и возможность быстрой ликвидации неполадок и замены повредившихся ТЭНов;
• универсальность, что позволяет сколько угодно, без ограничений использовать опалубку на различных объектах;
• простота в эксплуатации;
• позволяет работать с бетоном при температурах до -25° С; за счет беспрерывного бетонирования сокращается срок строительства;
• возможность поддержания времени заданного технологического процесса, обеспечивающего оптимальную температуру застывания бетона. Это достигается с помощью глубокого регулирования температуры.

К недостаткам относится высокая стоимость конструкции и сложности при прогреве участков со сложной конфигурацией.

Рекомендации

• При использовании кабеля для обогрева профессиональные мастера стараются укладывать его сразу из бобины витками, чтобы исключить изломов или обрывов.
• Когда применяют теплую опалубку, то рекомендуется ее обернуть в термостойкую пленку, чтобы продлить срок эксплуатации этой конструкции.
• Метод термоса лучше всего совмещать с другими системами обогрева, чтобы достичь максимального эффекта даже в самые сильные морозы.
• Довольно часто на строительном участке появляются большие перепады напряжения. Поэтому специалисты советуют использовать стабилизатор напряжения, чтобы защитить систему и иметь возможность производить корректировку.

Если для данных работ не использовать специальные станции, то стоит включать в схему различные защитные устройства и заземление

Прогрев бетона зимой способом «термоса»

Способ основан на свойстве цементно-песчаной смеси, при затворении ее водой, выделять тепло. Получается, что если это тепло сберегать с помощью утепленной опалубки и укрывания наружной плоскости раствора опилками, шлаком или камышитом, тепло может сохраняться внутри конструкции время, нужное для затвердения бетона. Однако это время будет зависеть от объемности конструкции и площади ее теплоотдачи. Рассчитать его можно по формуле:

M=A/V,

где M — степень массивности конструкции, A — площадь теплоотдачи конструкции, а V — ее объем. Условие таково: если М= больше, чем 10, то «метод термоса» при бетонировании будет работать. Если М=8-10, то метод сработает, если смесь прогреть до температуры 60-80°С.

В остальных случаях применение метода не даст нужного результата. Поэтому применяются другие методы, с использованием внутреннего и внешнего подогрева бетонной смеси.

Прогрев бетона проводом ПНСВ

До заливки закладывается греющий провод ПНСВ, который нагревается за счет низкого напряжения со специального трансформатора.

Плюсы такого способа заключаются в приемлемых затратах на электроэнергию и низкой себестоимости. Понижающим трансформатором на 80 kW можно прогреть до 90 м³ смеси.

Подробнее узнать о этом методе прогрева бетона можно из видео.

Недостатки прогрева бетона проводом

• К минусам можно отнести то, что подготовка к обогреву занимает много времени и требует больших усилий.
• Закладывать прогревочные петли не предоставляет особого удовольствия, особенно при неблагоприятных погодных условиях.
• Главной проблемой является неравномерный уровень интенсивности прогрева бетона. Смесь, находящаяся рядом с кабелем, быстрее нагревается и быстрее затвердевает. По мере удаления от кабеля затвердевание происходит менее интенсивно. Вследствие чего появляются микротрещины, отрицательно влияющие на прочность конструкции.
• Трансформатор, сам по себе, громоздкая конструкция.

Греющая опалубка (термос)

Для обогрева бетона таким методом в опалубку монтируются нагревательные элементы, замена которых производится по мере необходимости. Типы элементов, их мощность и плотность распределения подбираются в соответствии с качеством бетонной смеси и погодных условий. При произведении расчетов за основу берется условие набора критической прочности с охлаждением бетона до ноля.

Схема подключения базовых и доборных щитов греющей опалубки.

Также возможно использование добавок, предотвращающих раннее замерзание, снижая скорость течения этого процесса, и ускоряющих затвердевание.

Многоэтажное строительство подразумевает многократное использование опалубки в силу однотипности каждого этажа. Этот метод отличается высокой эффективностью и справляется с заливкой при довольно низких температурах до 25 градусов ниже ноля. Подготовка монтажа занимает совсем немного времени, что может оказаться критичным в условиях сильных морозов, после однократной заливки бетона опалубку можно использовать повторно не один раз.

В качестве недостатков греющей опалубки выделяют высокую стоимость и неприменимость на объектах с нестандартным проектированием.

Также существует индукционный подогрев бетона. Но это почти не используемая на практике технология. Тепло образуется за счет возникновения вихревых токов от электромагнитного индуктора. Иными словами, энергия магнитного поля, возникающего вокруг витков провода, переходит в тепловую.

Такой способ редко где используется в силу сложности реализации в условиях стройки. Требуется точный расчет того, сколько нужно применять витков для обогрева, в зависимости от использованного металла в строительной конструкции.

Виды прогрева бетона

СНиП под номером 3_03_01-87 устанавливает, какие способы прогрева бетона в зимнее время должны применяться для тех или иных сооружений.

К данным методам относится:

• термос;
• предварительный разогрев состава;
• обогрев в опалубке;
• индукционный способ;
• электродный прогрев;

• использование нагревательных проводов;
• термос с противоморозными компонентами;
• инфракрасный обогрев.

Мы рассмотрим наиболее распространенные из них.

Обогрев бетона нагревательным проводом

Чтобы свести к минимуму время прогрева бетона в зимнее время применяется специальный нагревательный провод – ПНСВ.

Его составными частями являются:

1. стальная жила, состоящая из одной проволоки;
2. изоляционный слой, выполненный из полиэтилена или ПВХ.

Данный метод обогрева основан на использовании трансформаторных подстанций, которые сильно нагревают провода. От них происходит передача тепла бетонному составу. Следует отметить, что такой способ весьма удобен, поскольку он позволяет регулировать уровень нагрева в зависимости от погодных условий.

Чтобы смонтировать подобную систему потребуется технологическая карта прогрева бетона в зимнее время. Ее обычно составляет специалист-энергетик, являющийся сотрудником строительной организации. Также существуют  типовые образцы такого документа.

Данная карта определяет количество и расположение станций прогрева, а также порядок размещения и число нагревательных проводов. Как показывает расчет прогрева бетона в зимнее время, для нагревания 1м³ раствора требуется в среднем 50-60 метров кабеля.

Часть технологической карты

Реализуется данная технология следующим образом:

1. нагревательный провод размещается внутри возводимой конструкции — делается это так, чтобы проводники размещались равномерно, не касались опалубки, не выходили за края бетона и не соприкасались друг с другом;

На фото — укладка провода

1. к греющему проводу припаиваются холодные концы – после этого они выводятся за пределы зоны нагрева;

Присоединение и вывод холодных концов

1. выводы проводов подключаются к трансформаторному оборудованию в соответствии с предписаниями, содержащимися в технологических картах:
2. собранная электрическая цепь проверяется мегаомметром;
3. в созданную систему подается напряжение и начинается процесс обогрева, для правильного проведения которого потребуется температурный график прогрева бетона в зимнее время, содержащийся в технологической карте.

Пример графика прогрева

Способ «термос»

Метод «термос»

Преимущество рассматриваемого способа заключается в его доступной стоимости, ведь в качестве утеплителя могут быть использованы даже обычные опилки. Однако следует отметить, что одного лишь пассивного сохранения тепла может оказаться недостаточно. В этом случае придется вдобавок к нему применять дополнительные методы прогрева бетона в зимнее время.

Инфракрасный прогрев бетонных конструкций

Применение инфракрасных излучателей

Этот способ основан на использовании инфракрасных нагревателей. Они устанавливаются таким образом, чтобы исходящее от них излучение было направлено на открытую бетонную поверхность или на опалубку. Передаваемая ими энергия вызывает нагрев цементного раствора и его ускоренное отвердение.

Способ прогрева

Цели

Инфракрасное облучение железобетонных изделий

·        прогревание замерзшего грунтового основания, арматуры и опалубки, а также удаления с них снега и льда;·        ускорение процессов отвердения цементной смеси; ·        предварительное прогревание мест соединения сборных бетонных элементов и интенсификация процесса затвердения состава, используемого для заделки своими руками стыков плит; ·         прогрев конструкций, недоступных для утепления иными методами.

Индукционный нагрев

Принцип индукционного нагревания

В данном методе в целях получения тепла используется явление электромагнитной индукции.  С ее помощью энергия электромагнитного поля видоизменяется и становится тепловым излучением, которое передается обрабатываемому материалу. Указанное превращение происходит в стальной опалубке или на арматуре.

Инструкция по реализации данного способа устанавливает, что он может быть использован только в тех конструкциях, которые имеют замкнутый контур. Кроме того, у них должна быть густая арматура, у которой коэффициент армирования составляет свыше 0,5. Еще одно необходимое условие – наличие металлической опалубки или возможности обмотать конструкцию кабелем в целях создания индуктора.