Будівництво - процес цілорічний, і, щоб уникнути великих збитків, не повинен залежати від погодних умов. Основним критерієм для якісного бетонування в зимовий час є прогрів бетону.

Навіщо це робиться?

Згідно СНиП, регламентується технологічний прогрів бетону, якщо мінімальна добова температура повітря опускається нижче 0 ° С. Його метою є не допустити заморожування сирої бетонної суміші, яке тягне формування крижаних плівок в товщі матеріалу і навколо арматури.

Вода бере безпосередню участь в процесі приготування бетону, але, перетворюючись на лід, перестає бути частиною хімічної гідратації, перешкоджаючи отвердению суміші. Крім цього, розширюючись, лід створює внутрішній тиск і руйнує зв'язку в свіжозалитий бетоні. Після відтавання рідини процес гідратації може відновитися, але деякі сполуки губляться назавжди, що веде до зниження якості матеріалу і довговічності споруди.

Методи прогріву бетону

Вибір способу обігріву залежить не тільки від типу конструкції і погодних умов, але і від економічної доцільності і термінових рамок по завершенню бетонування. Існують такі види прогріву:

• попередній;
• термос;
• електродний;
• гріє опалубка;
• інфрачервоний;
• гріють петлі;
• індукційний.

Попередній обігрів

Має на увазі розігрівання бетонної суміші до температури приблизно 50 ° С за допомогою електричного струму з подачею напруги 220-380 В, протягом 5-10 хв. Після того як гарячий бетон залитий, його охолодження відбувається за методом термоса.

Для здійснення попереднього нагрівання, на майданчику потрібна наявність електричної потужності більше 1000 кВт на 3-5 кубометрів бетонної суміші.

Витримування бетонної суміші методом термоса

Найбільш економічний і простий з усіх, цей метод набув широкого поширення в будівництві. Суміш, температурою 25-45 ° С, доставляють на майданчик і укладають в опалубку. Якщо прогріти її до більшої температури, то при транспортуванні є ризик її застигання.

Відразу після заливки, конструкцію з усіх боків вкривають теплоізоляційним матеріалом. В результаті, бетон твердне за рахунок ізоляції від холодного повітря, тепла самої суміші, а також в результаті екзотермічної реакції цементу.

Кількість тепла, яке отримує бетон від цих джерел, можна підрахувати, і відповідно до величини підібрати потрібний шар утеплювача. Його повинно вистачити, щоб витримати бетон в плюсовій температурі аж до його твердіння і демонтажу опалубки, незалежно від зовнішніх температурних умов.

Однак, не всі конструкції можна зігрівати методом термоса. Найбільш підходящі - це ті, у яких площа охолодження порівняно невелика. Тобто, якщо суміш готують з портландцементів середньої активності, термосного витримування годиться, якщо модуль поверхні не вище 8.

Взимку рекомендують застосовувати швидкотверднучі високоактивні цементи, а також вводити в них спеціальні добавки - хімічні прискорювачі твердіння. Використання добавок, в складі яких є сечовина, не допускається, так як при температурі вище 40 ° С відбувається її розкладання і недобір міцності бетону до 30%, що виражається в низькій морозостійкості і водопроникності. Такі заходи дозволяють використовувати метод термоса на поверхнях з модулем від 10 до 15.

Відповідно до теплотехнічним розрахунком, який виробляється при проектуванні термосного приховування, кількість тепла в бетонної суміші не повинно бути нижче кількості тепловтрат при охолодженні за весь період, що потребується для становлення твердості бетону.

Як утеплювач використовують дошки і фанеру з шаром пінопласту, тирса, картон, мінеральну вату і т. Д. Особливо ретельно слід утеплювати конструкції з перепадом рівнів, кутами і тонкими елементами. Опалубка і теплозахист прибираються тоді, коли зовнішній шар бетону досягає 0 ° С.

Електродний метод обігріву

Спосіб прискорення застигання бетону шляхом пропускання в нього електричного струму. Широко використовується при зведенні монолітних конструкцій з бетону та залізобетону в зимовий період, а також при виробництві модульних елементів. Серед переваг - надійність і простота способу, швидкий розігрів суміші. До недоліків можна віднести необхідність джерела великої потужності на майданчику: від 1000 кВт на 5 м³ бетону та постійне підвищення температури нагріву в міру твердіння матеріалу.

Електродний зимовий прогрів бетону буває периферійний, наскрізний і з використанням арматури в якості передавальних електродів. Найбільш часто застосовується при роботі зі слабоармірованнимі конструкціями: фундаментами, стінами, перегородками, колонами, перекриттями. Часто може бути поєднаний з попередніми прогріванням бетону і термосного методом з використанням хімічних затверджувачів.

Поступаючи в бетон протягом певного проміжку часу, струм розігріває його рівномірно по всій площині незалежно від товщини сегмента. Це особливо важливо при роботі з легким бетоном, складно піддається прогріванню. Вплив струму на затвердіння маси обумовлено підвищенням температури всередині матеріалу і електролізом води, а питомий опір бетону змінюється на різних стадіях його становлення.

Прогрів бетону електродами відбувається із застосуванням як мінімум двох штирів з металу. Підключення до протівофазним проводам, вони передають струм між собою. Дуже важливо при цьому задану напругу: воно може бути підвищеним (220-380 В) або зниженим (60-128 В). Електропрогрів понад 127 В застосовується тільки для неармованих споруд і зі строгим дотриманням техніки безпеки. В армованому бетоні в разі подачі підвищеної напруги, можуть виникнути локальні перегріви, що викликають випаровування вологи і замикання.

Після заливки, в стіни або колони, встромляються металеві стрижні, на які з трансформатора подається знижена напруга. Електроди являють собою металеві прути або струни, чия довжина визначається в залежності від місця використання. Діаметр їх становить від 6 до 10 мм. Залежно від погоди, крок між електродами може бути від 0,6 до 1 м.

Якщо трансформатор трифазний, для однієї колони буде досить одного електрода. Швидкий монтаж і ефективний прогрів з одного боку, з іншого обертається дорожнечею одноразових Катанова електродів і енерговитрат.

Метод гріє опалубки

Безпосередній контакт електродів з бетоном корисний при прогріванні вертикальних споруд, в той час, як для заливних більше підійде метод гріє опалубки, але суть процедури від цього не змінюється.

Принцип електродного обігріву монолітної конструкції полягає в надходженні тепла від поверхні опалубки всередину бетону за рахунок його теплопровідності. Як передавачів тепла використовуються ТЕНи, вуглеграфітові волокно, слюдопластових і сітчасті нагрівачі.

Для створення рівномірного температурного контуру, слід утеплити всі відкриті поверхні і торці. Заливати бетонну суміш переважно в заздалегідь прогріту опалубку: це скорочує терміни прогрівання бетону та арматури, і запобігає деформації форми.

Перед початком укладання суміші, опалубку слід відключити. Режим подачі електрики до всіх щитів повинен бути однаковим, і це виставляється вручну. Температура заздалегідь підігрітого бетону не повинна перевищувати 60 ° С, так як волога може почати випаровуватися, що збільшить в'язкість маси.

Суміш укладається шарами і негайно накривається теплоізоляційними матеріалами. Перед включенням електродів, бетон витримується деякий час для рівномірного розподілу температури. Потім, обережно, по одному, підключаються щити.

Для досягнення 80% міцності, загальний час прогріву бетону при температурі 80 ° С, становить 13-15ч. З метою економії, (майже в півтора рази), температуру можна опустити до 60 ° С, але час застигання дорівнюватиме 20-23 год.

Схема прогріву бетону:

1. Встановлюється і підключається пульт управління, розмотуються сполучні кабелі.
2. По всьому периметру опалубки і на датчики температури підключаються штепсельні роз'єми.
3. До пульта приєднуються сигнальні ліхтарі. Після включення рубильника, напруга буде подаватися як на силові, так і на сигнальні ланцюга, за якими і контролюється наявність напруги в фазах. Струм мережі відстежується по вольтметру на приладовій панелі пульта.
4. Запускається установка. За допомогою перемикачів з'єднуються датчики в щитах опалубки з електронним регулятором температури.
5. Якщо один з щитів перегрівається, подача енергії припиняється, про що свідчить сигнал відповідної лампи.
6. Коли прогрів закінчено, установка автоматично відключається.

інфрачервоний обігрів

В даному методі задіюється принцип периферійного використання теплової енергії, одержуваної від інфрачервоного випромінювача. Їм можуть бути як металеві (ТЕНи), так і карборундові випромінювачі. Інфрачервоні передавачі в поєднанні з відбивачами і іншими пристроями є інфрачервону установку.

Оптимальна відстань від випромінювача до поверхні, що обігрівається - 1,2 м. Для кращого поглинання тепла, опалубку можна покрити чорною матовою фарбою. Щоб уникнути випаровування вологи з поверхні, конструкцію накривають поліетиленовою плівкою, руберойдом або пергаміном.

Процес прогріву бетону інфрачервоними променями ділять на три стадії: витримку суміші і її розігрів, активне прогрівання, охолодження.

Зразкова витрата електрики на прогрів 1 м³ дорівнює 120-200 кВт / год.

Інфрачервоне тепло направляється на зовнішні ділянки обігрівається конструкції і сприяє таким процесам:

• прогрів обмороженого грунту і шарів бетону, закладених, арматури, очищення їх від криги і снігу;
• прискорення процесу затвердіння перекриттів, монолітних конструкцій, похилих і вертикальних споруд;
• попередній обігрів зон стикування застиглої і свіжої сумішей;
• обігрів важкодоступних для утеплення місць.

Використання гріють петель

Метод з нагрівальними проводами полягає в тому, що на каркасі з арматури в опалубці викладають потрібну кількість нагрівальних проводів (ПНСВ). Їх кількість розраховується залежно від тепловіддачі та площі заливки.

Потім зверху викладають бетонну масу, і коли по дротах пускають струм, вона, завдяки своїй теплопровідності, прогрівається до 40-50 ° С. Як гріють петель застосовують дроти для бетону ПНСВ з ізоляцією з ПВХ і оцинкованої сталевою жилою діаметром 1,2 мм. Також можна використовувати ПТПЖ в поліетиленовій ізоляції з двома жилами по 1,2 мм.

Подача електрики здійснюється через знижувальні трансформатори типу КТП-63 / ОБ або КТП-80/86, де можна регулювати потужність нагрівання в залежності від змін зовнішньої температури. За раз однієї підстанції вистачає на обігрів до 30 кубометрів бетону при температурі повітря до -30 ° С.

Для обігріву 1 м³ потрібно в середньому 60м нагрівального дроту.

індукційний прогрів

В основі такого способу прогріву бетону в зимовий час, лежить використання магнітної складової в змінному електромагнітному полі, де в результаті індукції утворюється електричний струм. При такому прогріванні, енергія магнітного поля, спрямована на метал, перетворюється в теплову, звідки передається в бетон. Інтенсивність прогрівання залежить від магнітних і електричних властивостей джерела тепла (металу) і напруги магнітного поля.

Індукційний метод застосовується до конструкцій із замкнутим контуром, де його довжина більше, ніж розмір перетину, до залізобетону з густим армуванням або споруд з металевою опалубкою. Відповідно до технікою безпеки, прогрів ведуть на зниженій напрузі 36-12 В.

Перед тим, як наповнити суміші, уздовж контуру конструкції викладається шаблон, де будуть розміщуватися витки індуктора. Далі в пази укладається ізольований провід, куди потім заливається бетон. Як при будь-якому методі обігріву, спочатку його витримують 2-3 ч при мінімальній температурі близько 7 ° С, для цього індуктор активують на 5-10 хв щогодини. Температура бетону начитає рости зі швидкістю 5-15 ° С і після досягнення граничної позначки індуктор може бути вимкнений, тоді подальший обігрів проводиться методом термоса або переходить на імпульсний режим, періодично підтримуючи необхідний рівень тепла.

До переваг цього способу відноситься рівномірний прогрів по всій довжині й перетину конструкції, можливість відігрівання арматури і економія на електродах.

Приблизний витрата енергії на 1 м³ становить близько 120-150 кВт / год.

Розрахунок прогріву бетону

Що стосується визначення довжини проводу на одну секцію і кількості таких секцій в конструкції, то це залежить від характеристик проводу і напруги трансформатора.

Наприклад, при подачі струму 220В, довжина секції ПНСВ 1,2 мм дорівнює 110 м. Якщо напруга зменшується, пропорційно скорочується і довжина проводу в сегменті.

Тепло, що отримується від нагрівальної секції при середній витраті дроти 50-60 м / м³, здатне розігріти залитий бетон до 80 ° С.

Для отримання середнього показника температури бетону під час охолодження, використовується емпірична залежність. Приблизний розрахунок охолодження визначається так:

1. На основі метеорологічного прогнозу погоди на весь зимовий період в необхідної місцевості, встановлюється очікуваний середній температурний показник зовнішнього повітря.
2. Визначається модуль поверхні, відповідно до якого розраховується відповідне термосного витримування.
3. За допомогою формули, обчислюється середня температура бетону за весь час охолодження.
4. У постачальника цементу отримують дані про те, готова суміш якої температури буде доставлена \u200b\u200bі які у неї екзотермічні характеристики.
5. За формулами вираховуються тепловтрати під час доставки і вивантаження.
6. Визначається початкова температура бетону з часу укладання, враховуючи віддачу його тепла на обігрів арматури і опалубки.
7. Виходячи з вимог міцності, визначають тривалість охолодження бетонної суміші.

Цей метод обчислення використовується для прогнозування термінів становлення бетону, обліку втрати тепла при заливанні, а також теплового випромінювання з поверхні, але слід пам'ятати, що дані приблизні.