Прогрев бетона электродами технология

Инфракрасный прогрев

Этот метод основан на принципе поглощения внешними телами инфракрасных лучей с последующей трансформацией их в тепловую энергию. Для передачи теплоты от источника инфракрасных тел не требуется каких-либо промежуточных устройств. Сначала прогревается поверхность объекта, а затем, за счет собственной теплопроводности теплота распространяется и по внутренней структуре. Такой теплообмен происходит практически мгновенно.
Для прогрева нашли применение инфракрасные генераторы, активным элементом которых являются металлические или кварцевые трубчатые излучатели. Чтобы лучистый поток был направленным, излучатели заключаются в алюминиевые рефлекторы, имеющие плоский или параболический профиль.

Инфракрасный прогрев применяют в следующих случаях:

1. для отогрева арматуры, примороженной к основаниям бетонных поверхностей;
2. для создания тепловой защиты укладываемой бетонной смеси;
   для ускорения процесса затвердевания бетона при монтаже междуэтажных перекрытий;
3. при монтаже стен с использованием различных типов опалубок;
   при сооружении высотных объектов с использованием скользящих опалубок;
4. при заделке рустов между плитами перекрытия;
5. при создании тонкостенных конструкций зданий и сооружений.

Электрическая энергия может поступать от трансформаторной подстанции 0.4 кВ или автономного источника, например дизельной электростанции. При помощи силового кабеля, напряжение подается сначала на распределительный щит, а от него через устройства защиты на каждый излучатель.

Преимущества инфракрасного разогрева:

• не требуется промежуточный понижающий трансформатор.;
• излучатели работают на стандартном напряжении 380/220 В;
• сравнительно незначительный расход электроэнергии.

Недостатки:

• высокая стоимость оборудования при больших объемах бетонных работ;
• инфракрасное излучение вытравливает из бетонной смеси влагу, чем снижает прочность конструкции. Чтобы приостановить этот процесс, следует накрывать зеркало заливки пленкой.

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

Применяется для конструкций, имеющих большую толщину или сложную форму. Из названия понятно, что электроды размещаются внутри залитой массы раствора. Общее правило – электроды устанавливаются на расстоянии не менее 3 см от элемента опалубки.

Периферийный (поверхностный, нашивной)

Под полосы устанавливается подкладка. На практике для этого чаще всего берутся куски рубероида, что позволяет такие электроды легко снимать и использовать многократно.

Общее правило

Если в опалубку установлен металлический каркас, то использовать напряжение более 127 В ЗАПРЕЩЕНО. Для конструкций неармированных оно может быть не более 380 В.

Что учесть при прогреве бетона

• По мере отвердевания залитой массы изменяется ее эл/сопротивление, так как происходит испарение влаги. Следовательно, необходимо систематически корректировать силу подаваемого тока, поэтому в схему обязательно должен быть включен элемент регулировки (например, реостат, трансформатор с несколькими выходами).
• Поверхность конструкции, подлежащей прогреву, должна быть укрыта материалами, снижающими теплопотери. Это могут быть опилки, маты, пленка п/э, рубероид и тому подобное. В противном случае сам процесс прогрева теряет смысл.
• При стержневом методе нужно соблюдать одинаковые расстояния между электродами как в одном ряду, так и в соседних. Это обеспечит равномерность загрузки «линий» и исключит перекос фаз.
• Снижения энергозатрат можно добиться введением в состав раствора специальных добавок-пластификаторов, ускоряющих процесс отвердевания бетона.
• Специалисты не рекомендуют применять электродный прогрев для мелких конструкций. Для этого существуют другие методики.
• В качестве «питания» нельзя использовать источник постоянного тока, так как в этом случае не избежать электролиза жидкости.
• При небольших объемах заливки в качестве источника напряжения можно использовать сварочные трансформаторы.
• Единой рекомендации по размещению электродов на (в) заливке раствора нет. Схема определяется индивидуально и зависит от внешних условий, параметров опалубки, марки цемента и ряда других факторов.
• Через определенные временные промежутки (зависят от специфики работ) делается замер температуры. Для этого проделываются специальные «шурфы».
• ЗАПРЕЩАЕТСЯ. При использовании прутьев арматурного каркаса в качестве электродов работать с напряжением свыше 60 В. В исключительных случаях (более этого номинала) – только при соблюдении дополнительных мер и локально (на отдельных сегментах конструкции).

Для получения из раствора качественного искусственного камня рекомендуется комплексный обогрев массы, сочетающий несколько методик, в том числе, и «пассивную» («термос»).

Виды нагревательных проводов и кабелей

Чаще всего для электроподогрева бетона применяются провода ПНСВ. Это объясняется его относительно невысокой стоимостью и простым монтажом. Ниже представлен внешний вид термопровода, его конструктивные особенности и расшифровка маркировки.

Внешний вид провода ПНСВ (А), расшифровка маркировки (В) и конструкция (С)

В качестве альтернативы может применяться аналог – ПНСП, основное отличие которого заключается в изоляции, она выполнена из полипропилена, что позволяет незначительно повысить максимальную мощность тепловыделения.

Таблица основных параметров проводов ПНСВ и ПНСП

Обратим внимание, что провода данного типа могут использоваться в качестве напольных обогревателей, которые работают по принципу теплого пола. Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины

Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора

Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины. Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора.

Подробно о том, как производится монтаж ПНСВ, а также описание связанных с этим процедур (расчет длины проводов, схема укладки, составление технологической карты и т.д.) будет приведено в другом разделе.

Прогрев бетона кабелем КДБС

В процессе прогрева бетона кабель КДБС нагревается до 60 градусов. Такая температура не приводит к перегреву или кипению бетона, что положительно сказывается на однородности и прочности бетонной конструкции – без микротрещин и пустот.

При прогреве бетона кабелем на 220В необходимо не забывать и учитывать следующие моменты:

До начала работ необходимо замерить сопротивление кабеля КДБС и сверить его с данными, приведенными в паспорте;
Для того, чтобы правильно рассчитать необходимый объем кабеля, необходимо учесть его радиус обогрева, который составляет ~ 15см;
Рекомендуемое расстояние между проводами при укладке должно быть примерно 25 см, при этом сам провод должен быть полностью погружен в бетон;
Кабель КДБС необходимо крепить непосредственно к армируемой конструкции с помощью обычных кабельных стяжек; крепление вязальной проволокой не допускается из-за возможности повредить изоляционный слой кабеля;
Греющий кабель КДБС запрещается укладывать внахлест, наращивать и укорачивать;
После завершения монтажа провода важно вновь замерить сопротивление кабеля, сверить его с паспортными данными и убедиться, что провод нигде не поврежден и готов к использованию;
Прогрев бетона с помощью кабеля КДБС занимает от 3 до 7 дней в зависимости от температуры воздуха. Работать данным проводом можно при температуре от +5 до -25 градусов.

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.

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.