Прогрев бетона электродами схема подключения

Прогрев бетона электродами помогает сохранить необходимые параметры твердения раствора при заливке в холодное время. Этот способ подразумевает вживление в бетон или расположение на его поверхности электродов, которые затем подключают к трансформатору. В результате между ними образуется электрическое поле, согревающее бетон. Подбирая и регулируя выходные параметры трансформатора, можно добиться необходимой температуры прогрева бетона.

Важно помнить, что электрическое сопротивление бетона меняется по мере его твердения, причем проиходит это далеко не линейно:

Изменение удельного сопротивления в процессе электропрогрева бетонов различных марок

Поверхность раствора по окончании бетонирования и установки электродов укрывают утепляющими материалами. Прогревать бетон с не укрытыми поверхностями не допускается.

Электродный прогрев хорошо сочетаем с выдерживанием бетона методом термоса. Электродами прогревают только внешние слои во избежание потери тепла, полученного раствором перед заливкой.

Виды электродов

Существует несколько видов электродов, используемых для подогрева бетонного раствора. Наиболее применяемые из них:

Пластинчатые электроды

Пластичные электроды представляют собой металлические пластины, которые помещают между опалубкой и бетоном с разных сторон конструкции. После подключения к ним электрического потенциала образуется поле, нагревающее раствор.

Полосовые электроды

Этот тип электродов состоит из металлических полос от 20 до 50 мм шириной. Они также располагаются на верхнем слое раствора. Их отличительной способностью является возможность их расположения лишь с одной стороны конструкции. В этом случае электроды подключаются поочередно к разным фазам.

Полосовые электроды применяют при прогреве плит перекрытий и других горизонтальных элементов, а также бетона, соприкасающегося с мерзлым грунтом.

Стержневые электроды

Стержневые электроды по своей сути являются прутьями арматуры до 15 мм в диаметре, которые располагаются непосредственно в теле бетона.

Ими можно осуществить прогрев бетона конструкций сложной формы: балок, колонн, массивных плит, фундаментных башмаков, боковых поверхностей массивных конструкций.

Струнные электроды

Струнные электроды применяются в основном для прогрева колонн. Они имеют длину 2-3 метра и толщину около 15 мм. В центре конструкции устанавливается струнный электрод. Электрическое поле возникает между струной и опалубкой, обитой токопроводящим листом и подключенной к другой фазе электрической сети.

В качестве электродов в некоторых случаях могут быть использованы армирующие элементы самой конструкции. При этом значительно возрастают энергозатраты.

Схемы установки электродов

Тип электрода	Схема установки и подключения
Пластинчатые
Полосовые
Стержневые
Струнные

В таблице фазы обозначены цифрами ф1, ф2, ф3.

Преимущества прогрева электродами

• достаточно высокий КПД;
• прогрев конструкций любой толщины в независимости от формы.

Недостатки прогрева электродами

• значительное время для подготовки;
• проведение предварительных расчетов;
• дополнительное оборудование (трансформаторы);
• высокие энергозатраты от 1000 кВт для 3—5 куб.м бетонной смеси;
• слабая применимость при заливке плит.

При поверхностном расположении электродов полностью можно прогреть только конструкции небольшой толщины. В противном случае будет осуществляться только периферийный прогрев.

Еще десяток лет назад в зимний период времени практически все строительные работы теряли свою интенсивность. Обусловлено это было, прежде всего, минусовыми температурами. Но если рабочие и могли теплей одеться, то вот выполнять бетонирование в таких условиях было крайне проблематично. Однако через некоторое время появился весьма эффективный способ – прогрев бетона электродами и с помощью электрокабеля. Давайте более подробно рассмотрим особенности данного метода и поговорим о его целесообразности.

Для чего это нужно?

Прежде чем углубляться в данную тему, необходимо поговорить о том, для чего же это собственно применяется. Дело в том, что любой бетон имеет в своем составе определенное количество воды. Вполне естественно, что при минусовой температуре она образует кристаллы льда. Последние приводят к тому, что на поры бетона оказывается большое давление, которое в конце концов приводит к частичному или полному разрушению структуры. Конечная прочность при этом значительно снижается, а эксплуатационные характеристики ухудшаются.

Еще один опасный фактор – замерзание воды в период схватывания (затвердевания). Дело в том, что при низкой температуре взаимодействие бетонной смеси и воды замедляется. Это приостанавливает процесс затвердевания, делая его неравномерным. То есть говорить о какой-либо заявленной прочности не приходится. Тем не менее сегодня есть не одна схема прогрева бетона электродами, которая позволяет держать влажностно-температурные характеристики в допустимом диапазоне.

О способах зимнего бетонирования

Стоит обратить ваше внимание на то, что на сегодняшний день применяется не только лишь электрод. Обусловлено это тем, что иногда такой метод не подходит или его использование обходится застройщикам слишком дорого. Кроме того, многое зависит от условий (температура, влажность, назначение будущей конструкции). По этой простой причине есть ряд других способов бетонирования в зимний период. К примеру, подогрев в греющей опалубке. Данный метод весьма эффективен и хорош, но целесообразен только при небольшой толщине. К середине бетон будет все равно немного промерзать и чем он толще, тем пагубней будет воздействие минусовой температуры. Также есть противоморозные добавки, делающие смесь более устойчивой к морозам. Существует индукционный обогрев и с помощью специальных проводов. Но самый популярный метод заключается в применении электродов.

Когда используют электроды?

Каждый из вышеописанных способов используется в той или иной ситуации. Что же касается электродов, то и это не универсальное решение. К примеру, при заливке бетонной плиты он совершенно не эффективен. В этом случае лучше применить греющий провод. А вот если речь идет о какой-либо вертикальной конструкции, то тут электродный подогрев станет отличным решением.

Кстати, иногда используется естественный утеплитель, которого зачастую недостаточно. В этом случае в качестве дополнительного подогрева подойдет электрод. Но нужно понимать, что чем шире конструкция, тем ниже эффективность и выше стоимость, но к этому вопросу мы еще вернемся. К счастью, сегодня технология прогрева бетона таким способом освоена и широко применяется строителями со всего мира. Тем не менее на территории РФ большая часть построек использует подогрев проводами.

Нельзя не отметить, что технология прогрева бетона электродами подразумевает всего 3 работника. Это и является существенным преимуществом, так как не нужно много людей. Помимо этого, стоит сказать об эффективности метода. Такое решение обеспечивает не только равномерное схватывание смеси, но и не нарушает целостность конструкции. Это является довольно важным моментом, так как такой фактор напрямую влияет на прочность и долговечность изделия. Еще один немаловажный фактор – простота и высокая скорость монтажа. Это особенно актуально во время сильного мороза. Кроме того, нельзя не сказать о том, что для колонны нередко достаточно использования лишь одного электрода.

Сильные стороны мы рассмотрели, а сейчас имеет смысл сказать и о минусах, которые тут тоже имеются.

Недостатки подогрева электродами

В нашем случае нужно говорить об использовании в качестве электродов арматуры катанки. Обычно ее подбирают диаметром 8-10 миллиметров, что вполне достаточно для эффективной работы. Казалось бы, какие тут могут быть недостатки, но они есть.

Во-первых, это довольно большие энергозатраты. Каждый электрод будет потреблять порядка 50 А. При этом необходимо использовать понижающие трансформаторы. К примеру, модель на 80 кВт потянет не так и много. Поэтому помимо электродов нужно покупать дополнительное оборудование, что довольно дорого.

Еще один существенный недостаток, из-за которого многие застройщики обходят данный метод стороной – высокая стоимость. Дело в том, что электроды из катанки являются одноразовыми. После их установки они навсегда остаются в теле конструкции, и извлечь их не представляется возможным. Но те, кто все же решил воспользоваться именно таким методом, остаются довольны. Прочность конструкции сохраняется в течение длительного времени, а эксплуатационные характеристики находятся на высоком уровне.

Прогрев бетона электродами: технология

А сейчас давайте вкратце рассмотрим суть данного метода. Как было отмечено выше, он не подходит для заливки бетонной плиты, только для колонн, стен, а также диафрагм. Уже после того, как заливочные работы будут завершены, в стены вставляются металлические стержни. На них подается напряжение через понижающий трансформатор. Обычно выбирают интервал между двумя соседними электродами от 60 до 100 сантиметров, что зависит как от погоды, так и конфигурации объекта.

С понижающего трансформатора на арматуру подается три фазы, в результате чего пространство между электродами прогревается и замерзание исключается. Стоит обратить ваше внимание на то, что прогрев бетона в зимнее время основан на прохождении электрического тока через воду, содержащуюся в растворе. В результате мы имеем равномерный нагрев. Нужно понимать, что если есть арматурный каркас, то напряжение не должно быть более 127 В, а если таковой отсутствует, то можно подавать 220 и 380 В, но не более.

Виды используемых электродов

В настоящее время используется три типа электродов. Каждый из них подходит для тех или иных ситуаций. К примеру, стержневые электроды, которые являются одними из самых популярных, изготавливаются из арматуры диаметром 8-12 мм. В теле бетона их устанавливают с расчетным шагом, который определяется предварительно. Крайний ряд монтируется не дальше чем 3 сантиметра от опалубки, что гарантирует полный прогрев краев стены или колонны. Примечательно то, что именно такие электроды подходят для конструкций самой сложной формы.

А вот пластинчатые электроды работают несколько иначе. Их подвешивают по разные стороны опалубки. В результате создается электрическое поле, которое прогревает бетон до нужной температуры в течение определенного времени. В принципе, прогрев бетона в зимнее время таким методом очень эффективен. Струнные электроды лучше всего подходят для таких сооружений, как колонны.

Прогрев бетона электродами: схема подключения

Необходимо понимать, что метод подключения электроподогрева будет отличаться в зависимости от выбранного типа электрода. При работе с пластинчатыми электродами одна фаза подается на первый электрод, а вторая на расположенный с противоположной стороны. В результате мы имеем два электрода, которые находятся параллельно друг другу, на каждом есть фаза. В случае со стержневой арматурой к одной фазе подключаются первый и последний электроды в ряду. Остальные работают от 2-й и 3-й фазы.

Хотелось бы отметить, что не стоит пренебрегать монтажом трансформаторов. Они в некоторых случаях не нужны, но в большинстве ситуаций их имеет смысл установить. Так, температура прогрева бетона будет оптимальной, то есть не слишком высокой, в противном случае может появиться такой нежелательный эффект, как пересушивание. По этой простой причине имеет смысл подводить все электроды через понижающий трансформатор.

Подогрев элекродами: важные правила

Для эффективной работы электроподогрева, необходимо подключение к различным полюсам электросети. Данное правило является очень важным к исполнению, так как если использовать одну фазу, то результата не будет никакого.

Кроме того, замыкание цепи происходит только через влажный бетон. Для каждого случая составляется специальный проект, в котором указывается шаг между электродами, расположение понижающих трансформаторов и допустимое напряжение.

Стоит обратить ваше внимание на то, что некоторые марки бетона теряют свою прочность. К примеру, потери в размере 20-25% считаются допустимыми. Тем не менее перед тем, как начать технологический прогрев бетона, рекомендуется в течение некоторого времени выдерживать его без подогрева.

Несколько деталей

Вот мы с вами и рассмотрели, что такое прогрев бетона электродами. Технология может отличаться в зависимости от используемых электродов. Однако стоит отметить, что для улучшения конечного качества и прочности бетонной смеси целесообразно применять специальные добавки. К примеру, хлористый кальций, добавленный в шлако-портландцемент, позволяет сократить потери прочности и время затвердевания на 20-30%. Если же заметили, что даже при наличии понижающего трансформатора присутствует высушивание, то поверхность необходимо увлажнить водой или отключить подогрев на некоторое время.

Заключение

Вот мы с вами и рассмотрели прогрев бетона электродами. Технология, как было отмечено выше, подбирается в зависимости от индивидуального проекта, который разрабатывается под каждый случай отдельно. Это позволяет не только экономить деньги и время застройщика, но и оптимально разместить электроды, а также значительно ускорить процесс затвердевания бетонной смеси. Иногда целесообразно использовать другие методы подогрева, к примеру, греющими проводами. Конечно, это достаточно дорого, но весьма эффективно. В принципе, это вся информация по данной теме. Помните о том, что ключевую роль играет соблюдение технологии во время монтажа электроподогрева.

Чтобы исключить кристаллизацию воды, входящей в состав бетонного раствора, необходимо поддерживать определенную температуру залитой массы. Дело в том, что вяжущее (цемент) вступает в реакцию именно с жидкостью, а не со льдом. А так как окончательное отвердевание бетона происходит в течение длительного времени (до 4 – 5 недель, в зависимости от особенностей производства работ и состава смеси), то его термообработка осуществляется постоянно, до полной готовности сооружаемой конструкции.

Понятно, что прогрев необходим только в холодное время года. Это позволяет вести работы в любой сезон, независимо от температуры окружающего воздуха. Существует много методик, но, пожалуй, самой распространенной является прогрев бетонной смеси электродами. Такие проводники эл/тока отличаются формой, размерами и спецификой размещения.

Но технология и принцип их действия остается неизменным – бетон разогревается эл/полем, которое образуется между электродами при подаче на них напряжения. Раствор становится элементом токопроводящей цепи (со своим внутренним сопротивлением), в котором энергия электрическая трансформируется в тепловую. Регулируя номинал напряжения, можно добиться требуемой температуры прогрева. В зависимости от особенностей «обрабатываемой» конструкции, подбирается оптимальный вариант данных элементов.

Разновидности электродов

Стержневые

В качестве таковых чаще всего используется арматурный пруток хотя можно устанавливать и узкие полосы металла (композитная арматура, понятное дело, не подойдет, а вот для армирования — то что надо). Его длина должна быть несколько большей толщины заливки (для включения в цепь), а сечение выбирается исходя из ее конструктивных особенностей и плана размещения электродов (как правило, для частного домостроения не более 10 мм). Чтобы арматура легче входила в раствор, один ее конец заостряется.

Стержневые электроды позволяют прогреть «заливку» с конфигурацией любой сложности и формы, поэтому используются чаще всего, особенно при индивидуальном строительстве. Их располагают перпендикулярно продольной оси конструкции. Причем так, чтобы они не соприкасались с прутьями армирующего каркаса.

Струнные

По сути, это разновидность тех же стержневых, но расположение – вдоль оси опалубки. Применяются при прогреве конструкций с малым сечением и большой длиной (балки, колонны и ряд других). Для упрощения присоединения проводов торчащие из опалубки края изгибаются верх (буквой «Г»).

В ряде случаев можно в качестве электродов использовать продольные прутья смонтированного в опалубке металлического каркаса. Но при таком способе прогрева резко увеличивается энергопотребление, поэтому и используется он реже. При этом соблюдаются особые меры предосторожности.

Полосовые

Представляют собой куски железных полос (20 – 50 мм, толщиной 3), которые укладываются поверх залитого раствора. Такой прогрев применяется для заливки малой толщины (массивная стяжка, плита и тому подобное), при этом все элементы размещаются на одной стороне конструкции.

Пластинчатые

Располагаются с противоположных сторон заливки, с внутренней стороны опалубки. Их габариты выбираются в соответствии с ее параметрами. Естественно, что устанавливаются они парами, количество которых и расстановка определяются индивидуально для каждой конструкции.

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»).