Прогрев бетона в зимнее время проводами расчет

Ни одно строительство не обходится без такого материала, как бетон. Иногда он требует прогрева, а это процесс достаточно серьезный. Здесь важно знать в точности всю технологию процесса. От этого напрямую зависит прочность и долговечность изготавливаемого материала. Самый распространенный способ – прогрев бетона проводом.

Зачем прогревают бетон?

Строительство зданий, сооружений и прочих конструкций с использованием раствора в зимнее время не обходится без обогрева. Как правило, гидратация раствора при отрицательных температурах полностью не проходит. А еще вы можете прочитать про марку бетона для ленточного фундамента, его типы, технология заливки, самостоятельный расчет. Он затвердевает не целиком, некоторые участки смеси замерзают. После оттаивания связь смеси будет нарушена, что непременно скажется на качестве и долговечности сооружения.

Зимой электрический прогрев конструкции обязателен. Процесс затвердевания смеси ускоряется в определенных (плюсовых) температурных условиях. При этом не нарушается структура связующей смеси, и не страдает прочность непосредственно самой конструкции. Вот зачем прогревают бетон проводом в холодное время года.

Каким материалом воспользоваться?

Самым распространенным материалом для этого является провод нагревательный ПНСВ. Он прост в применении, к тому же сравнительно недорогой. Состоит из оцинкованной или стальной однопроволочной жилы, имеющей круглую форму, и полиэтиленовой или ПВХ пластикатовой изоляции. Такой материал используют для прогрева в температурных условиях от + 5 градусов и ниже. На этой странице вы сможете узнать про пропорции для приготовления бетона, его компоненты и параметры.

Способ прогрева бетона проводом ПНСВ достаточно прост. ПНСП сильно нагреваются и передают тепло конструкции. Для проведения процедуры одного нагревательного элемента не достаточно. Понадобится трансформаторная подстанция (понижающая), которая имеет систему, отвечающую за регулировку тепловой силы. Исходя из внешних изменений температурного режима, устройство регулирует тепловую мощность. Именно от такой подстанции и будет происходить нагрев. Такая установка позволяет нагревать смесь до 30 куб.м.

Как рассчитать обогрев конструкции?

Расчет прогрева бетона проводом заключается в следующем: на один кубический метр смеси понадобится примерно 60 метров ПНСВ. Учитывается так же площадь, вид конструкции, необходимая электрическая мощность. Необходимая длина секции нагревательного элемента также может завесить от напряжения трансформаторной подстанции. То есть чем ниже ее напряжение, тем меньше нужна длина. Перед тем как приступать к расчету, прочитайте про бетон для фундамента: состав, пропорции, основные марки. А так же про то, какой расход цемента в бетонной смеси: основные качества составляющих, пропорции цемента в различных марках бетона, допустимые погрешности.

Провод ПНСВ, будучи погруженным в раствор, нормально функционирует при рабочем токе в 14-16 Ампер. Поэтому преимущественно выбирать именно такой показатель рабочего тока. При этом на открытом воздухе с таким показателем нагревательный элемент достаточно быстро выходит из строя. Вследствие этого его холодные концы (часть, которая должна остаться за пределами конструкции) должны состоять из другого провода – АПВ. Их длина обычно составляет от полуметра до метра. Оптимальным напряжением будет третья ступень трансформаторной подстанции – 75 Вольт.

Перед тем как прогреть бетон проводом, следует разработать субъективную для конкретной конструкции технологическую карту и составить схему укладки нагревательного элемента. Схема прогрева бетона проводом обычно выглядит так: чертеж конструкцией с обозначениями мест укладки провода. Он обычно укладывается змейкой, не соприкасаясь друг с другом. На чертеже обязательно следует определить точки выхода (холодных концов) нагревательного элемента.

Технология прогрева: пошаговое руководство

После того, как произведены все расчеты, составлена технологическая карта и схема, можно приступать к процессу прогрева:

1. Нагревательный элемент следует уложить равномерно в места заливки. Он не должен соприкасаться с другими своими частями. Так же следует следить, чтобы нагревательный элемент не выходил за пределы конструкции и не касался опалубки.
2. Прежде чем вывести концы кабеля за пределы обогрева, следует соединить холодные концы с нагревательными выходами, спаяв их. Для того, что бы тепловое поле хорошо сохранялось, рекомендуется участки пайки обвернуть металлической фольгой.
3. При помощи мегомметра следует провести тест-проверку для того, чтобы обеспечить размеренную нагрузку тока по фазам.
4. Заливают конструкцию раствором бетона.
5. На этом этапе через трансформаторную подстанцию (понижающую) можно подавать ток.

Это один из самых простых способов, как осуществить прогрев бетона проводом. Видео по теме поможет лучше разобраться и понять, что собой представляет технологический прогрев бетона.

Обогрев конструкции без трансформатора

Прогрев бетона проводом без трансформатора осуществляется при помощи специального финского кабеля «БЕТ» или электрической резиновой кабельной греющей секции. И «БЕТ», и греющий кабель работают от обычной розетки питания с напряжением 220 Вольт. Так же как и прогрев бетона проводом ПНСВ, процесс его прогрева без трансформатора прост: материал укладывается в места заливки по соответствующей схеме, бетонируется, а выведенные концы подключаются к сети.

Из всего вышесказанного, следует вывод, что технология прогрева бетона проводом не представляет особой сложности. Главное в этом деле – правильный расчет и точная схема, по которой следует максимально точно распределить нагревательный элемент по бетонной конструкции. А здесь вы сможете узнать про бетон марки М200.

• 1 Всё о прогреве

• 1.1 Какие применяют способы для прогрева
• 1.2 Провод ПНСВ и понижающий трансформатор

Для гражданского, промышленного, а также кустарного (домашнего) строительства при отрицательных температурах существуют различные способы прогрева бетона, позволяющие не останавливать работы на зимнее время. Такие вспомогательные процедуры позволяют не просто продолжать монтажные работы в мороз, но и увеличивают скорость застывания раствора, особенно с добавлением специальных химических ускорителей затвердевания.

Ниже мы поговорим о таких методах, в общем, и один из них (наиболее популярный) рассмотрим в частности, а также продемонстрируем вам видео в этой статье по теме электрического прогрева бетона.

Заливка бетона при минусовой температуре

Всё о прогреве

Какие применяют способы для прогрева

• Самый примитивный способ заливки раствора в зимнее время, это обустройство над площадкой самого обычного шатра из целлофановой плёнки своими руками, где в средине можно установить горящую паяльную лампу или тепловую пушку. Метод предельно прост, только его можно применять только на объектах с небольшой площадью, да и над вертикальными конструкциями сложно соорудить такой купол.
• Несколько проще в такой ситуации использовать электрические маты, которыми просто накрывают площадь заливки, установив регулятор в нужном режиме, в зависимости от температуры воздуха на улице. Но и здесь есть серьёзный недостаток — электроматы неудобно использовать при заливке больших площадей, к тому же матами можно накрывать только горизонтально расположенные ЖБК, но никак не стены, опоры или колонны.

• Ультрафиолетовая установка прогрева бетона, пожалуй, наиболее удобная из всех существующих, так как не предполагает контакта с самим раствором, а тепловая интенсивность прибора просто регулируется расстоянием между УФ излучателем и объектом. Ещё одно преимущество такого способа, это возможность греть конструкции любой конфигурации и в любом положении (как в горизонтальном, так и в вертикальном), при этом опалубка не является препятствием. Тем не менее, такой метод используется достаточно редко — для него нужно большое количество обогревателей.

Опалубка с подогревом

• Ещё один метод создания монолитных железобетонных конструкций в зимнее время, это применение опалубки с подогревом, только применим он исключительно для вертикальных ЖБК (стен, перегородок, опор). Это очень удобно, так как щиты здесь многоразового использования, а нагревательные элементы на них подлежат замене, причём сделать это достаточно просто. Главный недостаток такой опалубки, это очень высокая цена, что, впрочем, окупается при её частом использовании.

• Для электродного прогрева железобетонных конструкций используется арматура или проволока катанка с сечением от 8 до 10 мм и понижающего трансформатора, но такой метод больше подходит для вертикально стоящих ЖБК. Здесь греются не сами электроды, а влага между ними (кипятильник из двух лезвий работает по тому же принципу), только здесь расстояние между штырями составляет от 60 до 100 см — всё зависит от температуры воздуха. Основным недостатком, несмотря на всю простоту, является очень большое потребление электроэнергии (один электрод потребляет порядка 45-50А), следовательно, стоимость строительства при этом возрастает.

t?C во время заливки Напряжение (В) Расстояние между штырями-электродами (см) Получаемая мощность (кВт/м3) 1 2 3 4 -5 55 20 25 63 30 75 50 -10 55 10 3,0 65 25 75 40 85 50 -15 65 15 3,5 75 30 85 45 95 55 -20 75 20 4,5 85 30 95 40

• В данном случае, чтобы выдерживать нужную температуру, её проверяют каждые два часа и для этого заранее изготавливают специальные скважины. Во время разогрева раствора такое тестирование производится каждый час. Во время прохождения всего процесса необходимо постоянно следить за состоянием паек и контактов.

Провод ПНСВ и понижающий трансформатор

Примечание. ПНСВ (Провод Нагревательный Стальной Виниловая изоляция) может иметь разное сечение и применяется одноразово. После застывания массы он остаётся там навсегда.

Использование понижающего трансформатора

Вышеупомянутые методы прогрева бетона не так популярны, как тот, о котором речь пойдёт сейчас — это использование провода ПНСВ в качестве обогревателя и понижающего трансформатора для преобразования электроэнергии. Суть такого способа заключается в следующем — кабель укладывают петлями в месте заливки раствора, а его сечение будет зависеть от мощности трансформатора и температуры воздуха на улице (в здании), где проводятся работы.

В зависимости от температуры воздуха с понижающего трансформатора подаётся нагрузка на петли и начинается обогрев, но структура бетона при этом не изменяется, зато значительно увеличивается скорость застывания раствора.

Диаметр жилы в мм 1,2 2,0 3,0 Ом/метр 0,15 0,05 0,02

Сопротивление ПНСВ зависит от сечения провода

Важно! Перед укладкой ПНСВ в обязательном порядке следует убедиться в целостности провода и его оболочки. Дело в том, что контроль прогрева бетона осуществляется только в отношении температурного режима, а сам провод, в случае его перегорания, заменить невозможно, так как он полностью погружен в раствор (к тому же, его замыкание может привести к пожару). Поэтому, для таких целей лучше использовать новый материал.

Таблица оптимальной длины петли при разных сечениях провода и типах бетона

Принципиальная схема прогрева бетона

При укладке ПНСВ инструкция требует, чтобы на этом месте не было никакого мусора, который может повредить оболочку, что в свою очередь, приведёт к короткому замыканию и перегоранию кабеля (как мы уже говорили — заменить его невозможно). Кроме того, при создании петли недопустимо делать резкие изгибы и оставлять «барашки», что приводит к излому провода — все повороты следует выполнять плавно.

Сама укладка обычно производится либо «змейкой», как это показано на схеме, либо одинарной петлёй — всё будет зависеть от длины ПНСВ и площади заливаемой конструкции. Нельзя ни в коем случае допускать пересечения греющих проводов друг с другом — оптимальное расстояние между жилами порядка 100 мм, хотя его можно изменять, в зависимости от длины и сечения ПНСВ, а также, от размеров рабочей площадки.

В любом случае греющий провод должен быть полностью залит бетоном (скрутки в том числе), так как на воздухе он будет перегреваться, а в результате сгорит, как изоляция, так и стальная жила. Кроме того, вам следует позаботиться о том, чтобы защитить трансформатор и, как следствие, всю обогревательную конструкцию, от перепадов напряжения, так как бросок может вызвать резкий перегрев и перегорание.

Понижающий трансформатор КТПТО-80

Чтобы представить наглядно схему подключения, давайте рассмотрим, как это делается в соответствии со СНиП 111-4-80/гл.11 и ГОСТ 12.1.013-7 — в данном случае задействован понижающий трансформатор КТПТО-80, как на фото вверху.

Данный агрегат, перед сборкой электрической цепи следует занулить, и делается это с помощью четвёртой жилы кабеля питания на зажим N из блока XT6, шунтируя его с металлическим корпусом управленческого шкафа. Заземление производится от ножек-салазок агрегата, где для этого есть специальный болт с гайкой, а контур делают из стального провода, сечением не менее 4 мм.

Принципиальная схема КТПТО-80

По технике безопасности сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5МОм, в чём следует убедиться перед подключением, а также нужно осуществить проверку всех скруток и контактных соединений. Затем установите путевые выключатели SQ1 и SQ2 так, чтобы была возможность надёжного замыкания одноименных контактов при открытии крышки кожуха и пульта управления. Кроме того, обязательно проверьте целостность предохранителей на случай КЗ.

Переключатель силового трансформатора устанавливаете в положение 1 (соответственно — 55В), а автовыключатель и SA3 приводите в положение «ВЫКЛ». После всех этих процедур цепь, установленная в бетонной или железобетонной конструкции, подсоединяется зажимами ХТ6 к блоку.

На ввод подаётся питание 380В, проверяем напряжение HL1 и HL3, после чего замыкается QF1 и, используя SB1 (аварийная кнопка «ВЫКЛ») пробуем аварийное отключение. После такого теста делается повторное включение — на KL1 подаём питание кнопкой SB3, после чего срабатывает магнитный пускатель KM1.

Карта прогрева бетона (начальная страница)

В соответствии со СНиП 3.03.01-87 (по нагреву несущих и ограждающих ЖБК при температуре до -40?C) используется технологическая карта на электрический обогрев проводами типа ПНСВ. Настоящий документ содержит технические и организационно-технологические решения вопросов по методу проводного обогрева со всеми используемыми техническими и технологическими параметрами, то есть, весь график прогрева бетона.

Температурный лист прогрева

Для контроля над прогревом, а также для возможности прогнозирования качества ЖБК после окончательного затвердевания используют лист прогрева бетона — бланк для которого всегда можно скачать через Интернет. Такие данные позволяют точно выверить время и порядок твердения залитого раствора, то есть, это как бы пошаговое руководство достижения наибольшей прочности.

Контроль или расчет прогрева бетона осуществляют с помощью технического термометра — в залитой массе делают специальные воронки, куда закладывается трубка, а в неё уже опускается термометр. Температуру фиксируют через каждые два часа, а если толщина конструкции не превышает 10-115 см, то это делают каждые 4-5 часов.

Не следует забывать, что при нормальном нагреве ПНСВ — до 80?C — температура бетона при прогреве доходит до 40?C-50?C, и это происходит на морозе!

Использование сварочного аппарата в качестве понижающего трансформатора

В домашних условиях в качестве понижающего трансформатора можно использовать сварочный аппарат мощностью не ниже 250А, как на фото вверху, а сопротивление, следовательно. Количество провода ПНСВ в таких случаях можно рассчитать по формуле R=U/I.

Как правило, показатель U у нас будет 220-230В, и если мы используем агрегат вышеупомянутой мощности, то I=250А. в таком случае R=U/I=220/250=0,88ом и, исходя из этого, можно воспользоваться таблицами для определения нужного сечения и длины провода.

Следует сказать, что погружая ПНСВ в массу бетона, с трансформатором его следует связывать алюминиевым проводом типа АПВ сечением не менее 4 мм, но скрутка при этом должна находиться в растворе.

Об этом моменте мы упомянули не зря — вам придётся соединять два неоднородных металла — сталь и алюминий, следовательно, соединение может оказаться неплотным, что приведёт к искрению, перегреву и перегоранию провода. Но переделать залитую раствором скрутку уже будет невозможно, поэтому, уделите особое внимание этому моменту — от него будет зависеть возможность завершения процесса вообще.

Заключение

В заключение можно сказать, что наиболее низкая стоимость работ по прогреву бетона — в случае с использованием кабеля ПНСВ и понижающего трансформатора, и хотя такой метод достаточно неудобно применять для вертикальных ЖБК, его всё равно иногда используют для экономии средств. Несмотря на сложность укладки провода (занимает много времени), проводной прогрев ЖБ конструкций применяется чаще всего.

Заливка бетона зимой имеет свои сложности. Главной проблемой считается нормальное затвердевание раствора, вода в котором может замерзнуть, и он не наберет технологической прочности. Даже если этого не случится, низкая скорость высыхания состава сделает работы нерентабельными. Прогрев бетона проводом ПНСВ поможет снять этот вопрос.

Электропрогрев бетона в зимнее время – наиболее удобный и дешевый способ достигнуть нужной твердости материала. Он разрешается нормами СП 70.13330.2012, и может применяться при выполнении любых строительных работ. После отвердевания бетона, провод остается внутри конструкции, поэтому применение дешевого ПНСВ дает дополнительный экономический эффект.

Применение

Прогрев бетона в зимнее время кабелем дает возможность решить две основные проблемы. При температурах ниже нуля вода в растворе превращается в кристаллики льда, в результате реакция гидратации цемента не просто замедляется, она прекращается полностью. Известно, что при замерзании вода расширяется, разрушая образовавшиеся в растворе связи, поэтому после повышения температуры он уже не наберет нужной прочности.

Раствор затвердевает с оптимальной скоростью и сохранением характеристик при температуре порядка 20°C. При падении температуры, особенно ниже нуля, эти процессы замедляются, даже с учетом того, что при гидратации выделяется дополнительное тепло. Чтобы выдержать технические условия, зимой не обойтись без прогрева бетона проводом ПНСВ или другим предназначенным для этого кабелем в таких ситуациях, когда:

• не обеспечена достаточная теплоизоляция монолита и опалубки;
• монолит слишком массивен, что затрудняет его равномерный прогрев;
• низкая температура окружающего воздуха, при которой замерзает вода в растворе.

Характеристики провода

Кабель для прогрева бетона ПНСВ состоит из стальной жилы с сечением от 0,6 до 4 мм², и диаметром от 1,2 мм до 3 мм. Некоторые виды покрываются оцинковкой, чтобы снизить воздействие агрессивных компонентов в строительных растворах. Дополнительно он покрыт термоустойчивой изоляцией их поливинилхлорида (ПВХ) или полиэстера, она не боится перегибов, истирания, агрессивных сред, прочна и обладает высоким удельным сопротивлением.
Кабель ПНСВ обладает следующими техническими характеристиками:

• Удельное сопротивление составляет 0,15 Ом/м;
• Стабильная работа в температурном диапазоне от -60°C до +50°C;
• На 1 кубометр бетона расходуется до 60 м провода;
• Возможность применения до температур до -25°C;
• Монтаж при температурах до -15°C.

Кабель подключается к холодным концам через провод АПВ из алюминия. Питание может осуществляться через трехфазную сеть 380 В, подключаясь к трансформатору. При правильном расчете ПНСВ может подключаться и к бытовой сети 220 вольт, длина при этом не должна быть менее 120 м. По системе, находящейся в бетонном массиве должен протекать рабочий ток 14-16 А.

Технология прогрева и схема укладки

Перед установкой системы прогрева бетона в зимнее время монтируется опалубка и арматура. После этого раскладывается ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см, в зависимости от наружной температуры, ветра и влажности. Провод не натягивается и прикрепляется к арматуре специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и перехлестов токоведущих жил. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет не допустить короткого замыкания.

Наиболее популярная схема укладки ПНСВ – «змейка», напоминающая систему «теплый пол». Она обеспечивает обогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой в опалубку раствора необходимо убедиться в том, что в ней нет льда, температура смеси не ниже +5°C, а монтаж схемы подключения проведен правильно, на достаточную длину выведены холодные концы.

К проводу ПНСВ прикладывается инструкция, с которой нужно ознакомиться перед тем, как прогреть бетон. Подключение осуществляется через секции шинопроводов двумя способами через схему «треугольник» или «звезда». В первом случае систему разделяют на три параллельных участка, подключаемых к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором – три одинаковых провода соединяются в один узел, потом три свободных контакта аналогично подключаются к трансформатору. Питающее устройство устанавливается не далее, чем в 25 м от места подключения, прогреваемый участок обносится ограждением.

Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология прогрева бетона греющим кабелем ПНСВ включает в себя несколько этапов:

1. Разогрев осуществляется со скоростью не более 10°C в час, что обеспечивает равномерное прогревание всего объема.
2. Нагрев при постоянной температуре длится до тех пор, пока бетон не наберет половину технологической прочности. Температура не должна превышать 80°C, оптимальный показатель 60°C.
3. Остывание бетона должно происходить со скоростью 5°C в час, это поможет избежать растрескивания массива и обеспечит его монолитность.

При соблюдении технологических требований материал наберет марку прочности, соответствующую его составу. По окончанию работ ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.

Нужно отметить, что применять кабель КДБС или ВЕТ значительно проще, поскольку их можно подключать напрямую к сети 220 В через щитовую или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели стоят дороже ПНСВ, поэтому реже применяется при строительстве крупных объектов.

Еще одна популярная технология – использование опалубки с ТЭН и электродами, когда арматура вставляется в раствор и подключается к сети, используя сварочный аппарат или понижающий трансформатор другого типа. Этот способ прогрева не требует специального греющего кабеля, но более энергозатратен, поскольку вода в бетоне играет роль проводника, а его сопротивление при затвердевании значительно возрастает.

Расчет длины

Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для прогрева бетона требуется учесть несколько основных факторов. Главный критерий – количество тепла, подаваемого на монолит для его нормального затвердевания. Оно зависит от температуры окружающего воздуха, влажности, наличия теплоизоляции, объема и формы конструкции.

В зависимости от температуры определяется шаг укладки кабеля со средней длиной петли от 28 од 36 м. При температуре до -5°C расстояние между жилами или шаг составляет 20 см, с понижением температуры на каждые 5 градусов, он уменьшается на 4 см, при -15°C он составляет 12 см.

При расчете длины важно знать потребляемую мощность нагревательного провода ПНСВ. Для самого популярного диаметра 1,2 мм она равна 0,15 Ом/м, у проводов с большим сечением сопротивление ниже диаметр 2 мм имеет сопротивление 0,044 Ом/м, а 3 мм – 0,02 Ом/м. Рабочий ток в жиле должен быть не более 16 А, поэтому потребляемая мощность одного метра ПНСВ диаметром 1,2 мм равна произведению квадрата силы тока на удельное сопротивление и составляет 38,4 Вт. Чтобы подсчитать суммарную мощность необходимо этот показатель умножить на длину уложенного провода.

Подобным образом рассчитывается и напряжение понижающего трансформатора. Если уложено 100 м ПНСВ диаметром 1,2 мм, то его общее сопротивление составит 15 Ом. Учитывая, что сила тока не более 16 А, находим рабочее напряжение, равное произведению силы тока на сопротивление в данном случае оно будет равно 240 В.

Применение провода ПНСВ – один из самых дешевых способов прогрева бетона. Но он больше годится для применения профессиональными строителями, поскольку для его подключения требуются специальное знание и оборудование. Этот кабель можно применять и в бытовых условиях, правильно рассчитав потребляемую мощность. Снизить расходы при прогреве раствора поможет применение теплоизоляционных материалов, в этом случае нагрев произойдет быстрее, а снижение температуры будет происходить равномернее, что улучшит качество бетона.