Прогрев бетона в летний период

Обновлено: 15.05.2024

Зачем нужна технологическая карта прогрева бетона

Большая часть территории России — регионы с ярко выраженными временами года. Есть зима с отрицательными температурами, теплое лето и межсезонье.

При осуществлении частной застройки строители планируют бетонные работы на начало осени, но в крупном строительстве допускать простои в работах длиной по полгода нерентабельно. Могут быть и другие причины бетонирования при неподходящих температурах:

Работы на слабых грунтах, которые возможны только зимой.
Сезонное снижение стоимости материалов и работ.
Возможность без проблем подвозить материалы по замерзшим дорогам.

Поэтому разработаны меры по прогреву бетона.

Зачем необходим прогрев бетона в зимнее время

В СП 70.13330 указано, что производство работ по бетонированию при среднесуточных температурах наружного воздуха ниже +5° С или при минимальной суточной температуре воздуха ниже 0° С считается зимним бетонированием.

Почему особо выделяются эти температуры?

Основной компонент бетона — цемент. Его также называют вяжущим компонентом.

Цемент — это вяжущее водного твердения. Это означает, что для получения твердого и прочного бетонного камня необходимо, чтобы компоненты цемента вступили в химические реакции с водой, так называемые реакции гидратации.

Со стороны кажется, что цемент просто смешали с водой и заполнителями и высушили, но это не так. При реакции составляющих цемента, таких, как алит, белит, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, образуются новые соединения кристаллической структуры.

Процессы гидратации требуют времени; аллит, ферритная и алюминатная фазы вступают в реакцию быстро, белит реагирует медленнее. В общей сложности необходимо 28 суток, чтобы бетон набрал расчетную прочность.

Важно!

Различают также критическую прочность бетона. Это прочность, по достижении которой бетону уже не страшны неблагоприятные условия окружающей среды; обычно это 30—50% от проектной прочности.

Оптимальными условиями отвердевания бетона являются:

температура наружного воздуха 18—20° С;
высокая влажность воздуха.

Что происходит, если температура воздуха опускается ниже?

С понижением температуры процессы химических реакций все более замедляются.

Впоследствии, если бетон согреть, он наберет прочность, но она будет ниже ожидаемой.

Если температура воздуха опускается до 0° С и ниже, вода которая не успела прореагировать с компонентами цемента, замерзнет. При замерзании она расширится и приведет к образованию пустот и трещин в бетоне, что негативно отразится на прочности готового изделия. Образование ледяной пленки вокруг арматуры будет способствовать ее отслаиванию.

Поскольку количество воды в бетонной смеси рассчитывается заранее, составляющим цемента не хватит воды для реакции, таким образом, гидратация пройдет не полностью, и это снизит прочность бетона.

Вот почему при зимнем бетонировании следует принимать определенные меры, обеспечивающие правильное протекание реакций гидратации.

Эти меры делятся на три вида:

добавление особых компонентов в бетонный раствор;
сохранение тепла;
прогрев бетона.

У каждого из этих мероприятий есть свои плюсы и минусы. Решение принимается исходя из конкретной ситуации.

Существуют определенные стандарты на проведение любых прогревающих мероприятий, которые позволяют провести их наиболее эффективно и экономически целесообразно. Они отражены в технологических картах.

Применение специальных добавок для бетонных растворов.

Противоморозные добавки увеличивают скорость реакций и одновременно снижают температуру застывания воды в смеси, благодаря чему бетон отвердевает и при пониженных температурах.

Добавки-ускорители твердения способствуют быстрому набору критической прочности, после чего бетону уже не страшен холод.

Самый простой вариант противоморозных добавок — хлористые соли, но у их применения много ограничений, так как они совместимы не с любым видом портландцемента и работают только до температуры –10°С, кроме того, не рекомендованы к применению в армированных конструкциях, поскольку могут вызвать коррозию арматуры.

Другое дело — специальные добавки, например, CemFrio и HotIce от CEMMIX.

У этих добавок много преимуществ:

низкие дозировки;
простая процедура добавления;
эффективная работа до температуры –20° С без прогревающих мероприятий;
дополнительное пластифицирующее действие, позволяющее получать смеси повышенной удобоукладываемости;
предотвращение расслаивания смеси;
хорошая совместимость с любыми видами цементов и с арматурой;
экономия цемента и воды;
увеличение прочности готового изделия.

Сохранение тепла

При протекании реакций гидратации в бетонной смеси выделяется тепло. Если залитая конструкция имеет большой размер и достаточную толщину, тепла выделяется достаточно для того, чтобы не дать бетону замерзнуть. Нужно только сохранить его.

С этой целью применяют метод термоса:

Бетон замешивают из прогретых материалов. Цемент прогревать нельзя во избежание «заваривания», а заполнители, арматуру и опалубку прогревают горячим воздухом, воду подогревают до температуры 70° С.
Применяют утепленную опалубку.
После укладки бетонной смеси ее температура должна быть не ниже +10° С.
Заливку укрывают теплоизолирующими материалами. Иногда используют специальные прогревающие маты.
Периферические части конструкций могут дополнительно прогреваться электродами.
Дополнительно применяют противоморозные добавки для бетона.

Метод термоса эффективен для крупных конструкций, но его недостаточно, если у заливки большая площадь охлаждения, либо температуры слишком низкие (ниже –10° С).

Прогрев бетона

Есть несколько способов прогрева бетона:

тепляки;
электродный прогрев;
инфракрасный прогрев;
индукционный прогрев;
термоматы;
прогрев бетона с помощью ПНСВ.

Тепляки

Тепляки — это своеобразные «шатры», которые возводят над бетонной заливкой. Внутри устанавливают тепловые пушки, которые поддерживают температуру на нужном уровне. По достижении конструкцией критической прочности шатры можно демонтировать.

Электродный прогрев

Внутри опалубки закрепляют электроды, благодаря чему через бетонный раствор можно пропускать ток и таким образом греть бетон.

Технологическая карта на электродный прогрев конструкций из монолитного бетона содержит организационные и технические решения по электродному прогреву бетона с целью ускорения работ и повышения качества конструкций, которые изготавливаются в холодный сезон.

Эти решения разработаны в соответствии с требованиями СНиП. Подробнее можно ознакомиться с ними в СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» п. 5.11 «Производство бетонных работ при отрицательных температурах».

область применения электродного прогрева (сквозного, периферийного, арматурного) со схемами и указаниями о подготовке конструкций;
допустимость применения противоморозных добавок, их вид и количество;
область применения гидротеплоизоляции;
методы и график выполнения работ;
калькуляцию трудозатрат;
параметры прогрева;
необходимые материально-технические ресурсы;
технику безопасности;
требования к качеству и приемке работ;
технико-экономические показатели.

Технологическая карта позволяет правильно и своевременно произвести все необходимые работы по электродному прогреву бетонных конструкций в зимнее время.

Инфракрасный прогрев

Бетон прогревают инфракрасным излучением.

Индукционный прогрев

Разогревает арматуру, от нее прогревается и бетон.

Термоматы

На поверхности заливки раскладываются обогреватели в виде матов. Они равномерно прогревают бетон.

Прогрев бетона с помощью ПНСВ (провода нагревательного со стальной жилой и изоляцией из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката)

Провод ПНВС расшифровывается следующим образом:

П — провод;
Н — нагревательный;
С — материал провода (сталь);
В — материал изоляции (винил, который правильнее называть поливинилхлоридом).

Провод погружается в бетон; не реже двух раз за смену проверяют напряжение в цепи.

Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций содержит указания по электрообогреву конструкций с помощью ПНСВ. В ней можно найти сведения, касающиеся области применения метода, организации и технологии выполнения работ, требований по приемке.

Важно!

При выборе любого метода прогрева дополнительное применение противоморозных добавок будет целесообразным. Все методы прогрева — дорогостоящие мероприятия, поэтому, чем быстрее их можно будет прекратить, тем больше средств будет сэкономлено. Добавки-ускорители твердения и противоморозные добавки позволяют бетону быстрее достичь критической прочности, после чего можно отменить прогревающие мероприятия.

Какова продолжительность прогрева бетона

Бетон прогревается до тех пор, пока не достигнет критической прочности (30—50% от проектной). Обычно это происходит на 4—6-й день.

Прочность бетона определяют по фактическому температурному режиму при помощи графиков.

Для более точного определения сроков используют лабораторные исследования, для которых изготавливают отливки-образцы и позволяют им набирать прочность в таких же условиях, как и основная конструкция.

Применение противоморозных добавок при зимних бетонных работах гарантирует получение качественных бетонных конструкций даже в условиях отрицательных температур. Совмещение применения противоморозных добавок с методом термоса или прогревом бетона не только гарантирует набор прочности, но и сокращает продолжительность термообработки, а значит, позволяет сэкономить электроэнергию и повысить оборачиваемость дорогостоящего оборудования и опалубки. Грамотное применение прогревающих мероприятий и противоморозных добавок в соответствии с технологической картой позволяет получать зимний бетон высокого качества.

Температурный режим при заливке бетона

Процесс набора прочности бетонных конструкций

Чтобы ответить на вопрос: «При какой температуре можно заливать бетон?», необходимо понять, что происходит с бетоном во время твердения. После приготовления бетонной смеси в ней начинает происходить химическая реакция между водой и цементом. Этот процесс называют гидратацией цемента, которая проходит две стадии:

С этого момента начинается твердение бетона. Здесь уже вступают в реакцию с водой клинкерные минералы (C3S и C2S) и начинает формироваться силикатная структура. В результате этой реакции образуются мелкие кристаллы, которые объединяются в мелкопористую структуру, что по сути и является бетоном.

Влияние отрицательной температуры на твердение бетона

Скорость течения гидратации сильно зависит от температуры. Снижение температуры с +20С до +5С увеличивает время твердения бетона до 5 раз. Но особенно резко замедляется реакция при дальнейшем снижении до 0С. А при отрицательной температуре гидратация прекращается, т.к. вода замерзает. Как известно, вода при замерзании расширяется. Это приводит к увеличению давления внутри бетонной смеси и разрушению сформировавшихся связей кристаллов. Как следствие происходит разрушение структуры бетона. Также образовавшийся лёд обволакивает крупные элементы заполнителей смеси (щебень, арматуру), разрушая их связи между цементным тестом. Это приводит к ухудшению монолитности конструкции.

При оттаивании воды процесс твердения возобновляется, но уже при деформированной структуре бетона. Что может привести не только к отслоению арматуры и больших элементов заполнителя бетонной смеси, но и к трещинам. Естественно, прочность такой бетонной конструкции будет гораздо меньше расчетной.

Следует заметить, что чем раньше бетон подвергся замораживанию, тем меньше будет его прочность.

Бетонирование зимой

Так как низкая температура значительно снижает скорость твердения, а мороз губительно сказывается на конструкции в целом, значит бетон надо согреть. Причем необходимо обеспечить равномерный прогрев. Минимальная температура для заливки бетона должна быть выше +5С. Если температура внутри смеси будет больше температуры снаружи смеси, то это может привести к деформации конструкции и образованию трещин. Прогревают бетон до момента набора критической прочности. При отсутствии данных в проектной документации о значении критической прочности она должна быть не менее 70% от проектной прочности. Если установлены требования по показателям морозостойкости и водонепроницаемости, то критическая прочность должна быть не менее 85% от проектной.

При заливке бетона в минусовую температуру используют разные технологии прогрева бетона. Чаще всего применяют способы:

Термоса
Электронагрева
Паропрогрева

Метод термоса

Данный метод используется при массивных конструкциях. Он не требует дополнительного обогрева, но температура укладываемой смеси должна быть более +10С. Суть данного метода состоит в том, чтобы уложенная смесь, остывая, успела набрать критическую прочность. Химическая реакция твердения бетона является экзотермической, т.е. выделяется тепло. Поэтому, бетонная смесь подогревает сама себя. При отсутствии теплопотерь бетон может разогреться до температуры более 70С. Если опалубку и открытые поверхности защитить теплоизолирующим материалом, снизив таким образом теплопотери твердеющего бетона, вода не замерзнет и бетонная конструкция будет набирать прочность.

Для реализации метода термоса не требуется дополнительного оборудования, поэтому он является экономичным и простым.

Электронагрев бетонной смеси

Если в установленные сроки нельзя обеспечить набор критической прочности методом термоса, то прибегают к электронагреву. Разделяют три основных способа:

прогрев электродами
индукционный нагрев
использование электронагревательных приборов

Способ прогрева электродами заключается в следующем, в свежеуложенную смесь вводят электроды и подают на них ток. При протекании электрического тока электроды нагреваются и обогревают бетон. Следует отметить, что ток должен быть переменным, т.к. при постоянном токе происходит электролиз воды с выделением газа. Этот газ экранирует поверхность электродов, сопротивление тока возрастает и нагрев существенно снижается. Если в конструкции используется железная арматура, то её можно использовать в качестве одного из электродов. Важно обеспечить равномерность прогрева бетона, и осуществлять контроль температуры. Она не должна превышать 60С.

Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Индукционный прогрев используется редко, в силу сложности реализации. Он основан на принципе бесконтактного нагрева электропроводящих материалов токами высокой частоты. Вокруг стальной арматуры обматывают изолированный провод и пропускают через него ток. В результате появляется индукция и происходит нагрев арматуры.

Расход энергии при индукционном прогреве составляет 120 – 150 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Ещё один из способов электронагрева бетона – это применение электронагревательных приборов. Существуют греющие маты, которые раскладываются на поверхности бетона и включаются в сеть. Так же можно соорудить над бетоном подобие палатки и уже внутри поставить электронагревательные приборы, например тепловую пушку. Но в данном случае необходимо позаботиться об удержании влаги в бетоне, не допустить преждевременного высыхания.

Паропрогрев бетона

Прогрев бетона паром является весьма эффективным и рекомендуется для тонкостенных конструкций. С внутренней стороны опалубки создаются каналы, через которые пропускают пар. Можно сделать двойную опалубку и пропускать пар между её стенками. Так же можно проложить трубы внутри бетона, и пропускать пар по ним. Бетон этим способом нагревают до 50 – 80С. Такая температура и благоприятная влажность ускоряет твердение бетона в несколько раз. Например, за двое суток, при данном методе, бетон набирает такую же прочность как при недельном твердении в нормальных условиях.

Но у этого метода есть существенный недостаток. Требуются внушительные затраты на его организацию.

Использование присадок

Ещё одним способом зимнего бетонирования является использование химических ускорителей твердения и противоморозных добавок. К ним относятся хлористые соли, нитрит натрия, карбонат кальция и др. Эти добавки понижают температуру замерзания воды и ускоряют гидратацию цемента. Их использование позволяет обойтись без прогрева бетона. Некоторые добавки повышают морозостойкость бетона, тем самым гидратация происходит даже при -20С.

Использование присадок обладает рядом недостатков. Их наличие в смеси пагубно сказывается на арматуре, начинается процесс коррозии. Поэтому использовать их можно только в неармированной конструкции. Также, при использовании противоморозных добавок, в зимний период, бетон наберёт прочность не более 30%. При наступлении плюсовой температуры произойдет оттаивание и дальнейший процесс набора прочности. Поэтому в бетоне, работающем при динамических нагрузках (фундамент под вибростанки, молоты и т.д.), использовать добавки нельзя.

Бетонирование в условиях сухого жаркого климата

Наряду с холодом бетон боится жары. Если температура окружающего воздуха превышает 35С и влажность менее 50%, то это способствует повышенному испарению воды из бетонной смеси. В результате водноцементный баланс нарушается и процесс гидратации замедляется или вовсе прекращается. Поэтому необходимо применять определённые меры по защите смеси от потери влаги. Можно понизить температуру свежеприготовленной смеси, если использовать охлаждённую воду, либо разбавить воду льдом. Этот нехитрый способ позволит избежать значительной потери воды при укладке смеси. Но через некоторое время смесь нагреется, поэтому следует позаботиться о дальнейшей герметичности конструкции. Опалубка должна быть герметичной, чтобы избежать потерь влаги через трещины. Впитывающую поверхность опалубки необходимо обработать специальным составом, ограничивающим сцепку с бетоном и поглощение влаги из него.

Одним из способов защиты при дефиците воды является возведение над поверхностью бетонной конструкции воздухонепроницаемого колпака из плёнки ПВХ толщиной не менее 0,2 мм.

Заключение

При +20С бетон набирает прочность за 28 суток. Бетонная смесь, без использования методов нагрева или охлаждения, твердеет при температуре от +5С до +35С. Но время набора проектной прочности будет разным. Чем выше температура смеси, тем быстрее она твердеет. Для заливки бетона выходящего за рамки указанной температуры, необходимо использовать определённые методы.

При отрицательных температурах надо прибегать к методам нагрева на протяжении всего срока набора критической прочности. Необходимо чтобы нагрев смеси был равномерным, без больших перепадов температуры в центре и на периферии. Так же необходимо осуществлять постоянный контроль за температурой.

Если же температура выше +35С, то необходимо принимать меры по охлаждению смеси в момент приготовления, транспортировки и укладки. Это делается для предотвращения потери воды и, как следствие, нарушению водноцементного баланса, что негативно сказывается на прочности бетонной конструкции. После укладки необходимо либо увлажнять бетон, либо обеспечить герметичность конструкции.

Обогрев бетона при какой температуре.

Бетонирование монолитных конструкций в зимнее время, осуществляемое при ожидаемой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже + 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С, должно производиться с обеспечением твердеющему бетону оптимальных температурно-влажностных условий.

С этой целью предусматриваются утепление опалубки, укрытие неопалубленных поверхностей монолитных конструкций гидро- и теплоизолирующими материалами, устройство ветрозащитных ограждений и другие мероприятия, направленные на сохранение тепла, содержащегося в уложенном бетоне. Кроме того, СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции" рекомендует применение нескольких способов выдерживания и обогрева бетона в зимних условиях. В зависимости от вида конструкции и температуры наружного воздуха рекомендуется применение следующих способов зимнего бетонирования:

термос;
термос с противоморозными добавками и ускорителями твердения;
предварительный разогрев бетонной смеси;
электродный прогрев;
обогрев в греющей опалубке;
инфракрасный обогрев;
индукционный нагрев;
обогрев нагревательными проводами.

Остановимся на способах зимнего бетонирования, связанных с тепловой обработкой монолитного бетона и железобетона.

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.

Инфракрасный прогрев бетона

Инфракрасный обогрев бетона предусматривает использование тепловой энергии, выделяемой инфракрасными излучателями, направленной на открытые или опалубленные поверхности обогреваемых конструкций.

Область применения инфракрасного обогрева монолитных конструкций при производстве бетонных и железобетонных работ при отрицательных температурах наружного воздуха включает:

отогрев промороженных бетонных и грунтовых оснований, арматуры, закладных деталей и опалубки, удаление снега и наледи;
интенсификацию твердения бетона монолитных конструкций и сооружений, возводимых в скользящей либо объемно-переставной опалубке, плит перекрытий и покрытий, вертикальных и наклонных конструкций, бетонируемых в металлической или конструктивной опалубке;
предварительный отогрев зоны стыков сборных железобетонных конструкций и ускорение твердения бетона или раствора при заделке стыков;
создание тепловой защиты поверхностей, недоступных для утепления.

Индукционный прогрев бетона

Индукционный прогрев монолитных конструкций позволяет использовать магнитную составляющую переменного электромагнитного поля для теплового воздействия электрического тока, наводимого электромагнитной индукцией. При индукционном прогреве монолитных конструкций энергия переменного магнитного поля преобразуется в арматуре или стальной опалубке в тепловую и передается бетону теплопроводностью. Индукционный прогрев бетона применим к конструкциям замкнутого контура, длина которых превышает размеры сечения, с густой арматурой с коэффициентом армирования более 0,5, при бетонировании которых имеется возможность обмотать их кабелем (изготовить индуктор ) или когда бетонирование производят в металлической опалубке.

Прогрев бетона проводами (трансформатором)

Прогрев бетона нагревательными проводами заключается в следующем: перед укладкой бетонной смеси в опалубку на арматурном каркасе закрепляют нагревательные провода определенной длины. Длина и количество нагревателей определяются расчетом. Теплота, выделяемая нагревательными проводами при прохождении по ним тока, передается бетону и распределяется в нем путем теплопроводности. Таким образом бетон можно разогреть до 40-50°С.

В качестве нагревательных проводов применяют специальные провода для прогрева бетона марки ПНСВ-1,2 со стальной оцинкованной жилой диаметром 1,2 мм в поливинилхлоридной изоляции ( возможно применение радиотрансляционных проводов марки ПТПЖ-2х1,2 с двумя стальными оцинкованными жилами в изоляции из модифицированного полиэтилена).

Электропитание нагревательных проводов осуществляют через понижающие трансформаторные подстанции типа КТП ТО-80/86 или КТП-63/ОБ, которые имеют несколько ступеней пониженного напряжения, что позволяет регулировать тепловую мощность, выделяемую нагревательными проводами при изменении температуры наружного воздуха. Одной подстанцией можно обогреть 20-30 м3 бетона.

Нагревательными проводами можно обогревать любые монолитные конструкции при температуре наружного воздуха до -30°С. В среднем для обогрева 1м3 монолитного бетона требуется 60 м нагревательного провода марки ПНСВ-1,2.

В Москве технология прогрева бетона нагревательными проводами довольно широко применялась при возведении храма Христа Спасителя, комплексов Манежная площадь, Гостиный Двор и других объектов.

Технология прогрева бетона нагревательными проводами широко применяется не только российскими, но и зарубежными строительными фирмами, которые работают на территории России.

За последние годы технологию прогрева бетона нагревательными проводами освоили и применяют на практике такие фирмы, как южно-корейская "Самсунг инжинеринг & констракшн Ко., Лтд.", немецкая "Хохтиф", югославские "Акосир", "Напред", "Трудбеник", "Черногория", турецкие "Абка", "Алларко", "Гаранти-Коза" и многие другие.

Расчет электропрогрева бетона по формулам

В продолжении предыдущего поста про зимнее бетонирование.

Есть 2 подхода при прогрева бетона:

1. основываясь на опыте проараба (. мало к чему хорошему это приводит - см. в конце поста);

2. основываясь на разработанную техкарту по электропрогреву бетона, по конкретным формулам.

Тут приведем формулы рачета при прогрева бетона изолированными проводами, остающихся в теле бетона. Такой расчет должен выполняется на каждую конструкцию (с учетом размеров конструкции и типа бетона).

1. Расчет удельной электрической (тепловой) мощности

Удельная электрическая (тепловая) мощность, приходящая на единицу площади обогреваемых конструкций расчитывается по следующей формуле:
Руд=К*(tб-tнв ), где

К - коэффициент теплопередачи. Коэффициент теплопередачи для трех видов опалубки при принятой скорости ветра 5 м/с приведен в таблице ниже;

tб - температура изотермического выдерживания;

tнв - температура наружного воздуха.

Коэффициент теплопередачи опалубки различной конструкции Коэффициент теплопередачи опалубки различной конструкции

Исходя из таблицы, наименьший коэффициент теплопередачи будет при использовании в конструкции опалубки теплоизоляционного материала (в данном случае пенопласта, самый доступный по цене среди остальных утеплителей).

2. Расчет длина одного участка электронагревателей

Длина одного участка нагревающего провода Длина одного участка нагревающего провода

U – рабочее напряжение питания, В;

S – сечение токонесущей жилы, мм²;

Рпог – оптимально погонная нагрузка на провод, Вт/м;

Рt – удельное сопротивление жилы при рабочей температуре, Ом*мм²/м.

3. Определение удельного сопротивления жилы при рабочей температуре

4. Определение электрического сопротивления токонесущей жилы

В свою очередь сопротивление стальной токонесущей жилы различного сечения при рабочей температуре Rt для проводов в зависимости от погонной нагрузки можно определить по таблице ниже.

Сопротивление стальной токонесущей жилы различного сечения Сопротивление стальной токонесущей жилы различного сечения

Теперь подставиви значение из таблицы, в формуле в п. 3 можно найти значение Pt.

А найдя значение Pt, можно по формуле в п. 2 вычислить длину электронагревателя (длину одной нити провода). Т.е. весь имеющийся кабель нарезаем на указанное количество в метрах (обычно длина одной нити колеблется от 27 до 57 метров).

5. Шаг навивки проволочного нагревателя на арматурный каркас

Теперь считаем еще одну важную велечину - шаг навивки проволочного нагревателя на арматурный каркас (т.е. расстояние от провода до провда в сечении).

Расчет шага навивики нагревающего провода Расчет шага навивики нагревающего провода

где Pуд - удельная электрическая мощность, Вт/м2.

Пример навивки провода по каркасу монолитной плиты с шагом 300 мм Пример навивки провода по каркасу монолитной плиты с шагом 300 мм

6. Считаем требуемую электрическую мощность нагревателей

Эта велечина нужна, чтобы определить справится ли трансформаторная станция (в нашем случае она была на 80 кВт).

F – площадь обогреваемой конструкции, м2.

В расчетах мы пробывали выбирать различные виды утеплителя и различные провода и сравнили какие параметры в конкретном случае будут наиболее эффективны.

Зависимость шага навивки и длины провода от типа утепления Зависимость шага навивки и длины провода от типа утепления

Из таблицы выше видно, что наиболее экономичным вариантом является применение опалубки из фанеры с дополнительным утеплением пенопластом.

Также посчитали расход проводов для каждого вида фундамента ПМ1, ПМ11, ПМ12 (их было гораздо больше, чем приведено здесь).

Расход провода ПНСВ на каждый из фундаментов Расход провода ПНСВ на каждый из фундаментов

Выводы

Теперь возвращаемся к подходу электропрогрева бетона на опыте прораба.

Невозможно все эти параметры посчитать в уме. Главная задача, чтобы бетон не замерз и железобетонная конструкция была надежной.

Какими ошибкам сталкиваются на стройке, если не заказывают технологическую карту на прогрев бетона (железобетона):

1. Выводят нагревающий провод (ПНСВ) за пределы конструкции бетона, в итоге провод перегорает, бетон не нагревается до нужной температуры (из практики нагревался как то только до 20 °C, спасло только то что было тепло в это время - около -10 °C (насколько я помню или еще теплее). Да и то нагрев будет происходить до тех пор, пока не перегорит нагревательный провод.

2. Оголяют изоляцию нагревательного провода, при небрежно намотке и/или провод задевают арматуру в железобетоне. Результат будет как в пункте выше.

3. Длину нити не расчитывают по формуле, а берут просто удобное число, чтобы было удобно мерять и резать (видимо просто выбирая какое число кому больше нравится). В результате либо будет перегрев бетона или недогрев. При перегреве бетона слишком быстро испаряется вода из бетона и хим. процессе не происходят должным образом, а при недогреве вода может просто замерзнуть и также не будет химического взаимодействия между компонентами бетона и конструкция может просто разрушится. Кстати в случае перегрева бетона, не только сам бетон перегревается, но и греющие элементы – изоляция плавится, а значит, короткое замыкание обеспечено.

3. Оголяют изоляцию нагревательного провода, при небрежно намотке и/или провод задевают арматуру в железобетоне.

К чему могут привести указанные ошибки?

1. Либо усиление некачественно забетонированных конструкций, которые представляют угрозу обрушения. Например их можно усилить углеволокном или инъектированием бетона (или их сочетанием).

Уход за бетоном в летнее время: СНИП

Начиная строительство монолитных бетонных конструкций, следует заранее ознакомиться со всеми правилами ухода за ними. Они необходимы для того, чтобы бетон набрал свою марочную прочность и служил долгие годы. В противном случае на его поверхности начнут появляться трещины, что приведет к усадке здания и потере его функциональности. Уход за бетоном СНИП предусматривают в любое время года, но при возможности выбора сезона строительства лучше остановится на летнем варианте.

В это время года необходимо обеспечить бетону оптимальные условия гидратации, чтобы достигнуть максимальной прочности конструкции. Все защитные мероприятия проходят в два этапа.

Этапы защиты бетона

Первоначально следует провести анализ воздействия окружающей среды на бетонное покрытие. Именно его недостаточная стойкость к этому влияет на последующую прочность всей конструкции. После того, как проектирование будет завершено, наступает первый этап. Он включает в себя подготовку оптимального состава бетонной смеси, который будет стойко переносить внешние воздействия. Для этого в него добавляются различные примеси для улучшения плотности, морозостойкости, трещиностойкости и водонепроницаемости.
Второй этап заключается в защите уже уложенного покрытия. Для этого необходимо укрыть поверхность бетона специальным покрытием, которое предотвратит или ограничит его контакт с окружающей средой. Это делается для контроля влажности бетонной смеси и ее защиты от разрушения. Так же важно поддерживать на его поверхности оптимальную температуру, которая не всегда совпадает с природной. Поэтому укрытие обязательно.

Способы ухода за бетоном

Полное затвердевание бетона происходит около месяца, из которого первые две недели бетон набирает почти восемьдесят процентов, поэтому процесс ухода занимает длительное время. Если момент будет упущен, то на поверхности бетона появятся трещины, что приведет к значительной потере прочности и функциональности. Уход за бетоном в летнее время СНИП предусматривают все это. Основное их требование − это сохранение уровня влажности на поверхности конструкции. Оно достигается предотвращением испарения или регулярным поддержанием уровня влажности путем ее восполнения. В еще готовящуюся смесь добавляется необходимое количество воды, которое и следует удержать до полного его застывания, то есть на протяжении месяца.

На скорость высыхания влияет и температура окружающей среды. При неравномерном разогреве больших монолитных конструкций на них появляются большие трещины, а при пересыхании фундаментов или половых покрытий образуются микротрещины. Все это приводит к большой потере прочности и усадке здания. Пересыхание замедляет, а порой и вовсе останавливает, процесс твердения. В это время изменяется и объем, занимаемый бетоном. Все это следует учитывать еще во время выбора цемента для приготовления смеси.

В различных температурных условиях варьируется и период затвердевания. Например, при температуре выше десяти градусов тепла и влажности воздуха более восьмидесяти процентов полный срок застывания увеличивается. Это потому, что при таких условиях вода будет проникать в бетон медленно. Уход за поверхностью составит порядка двух недель, как и при других медленно твердеющих цементных смесях. Портландцемент потребует период увлажнения в два раза короче.

Все способы поддержания необходимой влажности бетона можно разделить на три:

полив водой;
покрытие защитным составом (позволяет удерживать влагу и избежать отрицательных воздействий окружающей среды);
выдержка с солями (используется в зимнее время).

Все работы по увлажнению поверхности водой должны проводиться из распылителя, иначе сильной струей можно размыть бетон. Первый полив осуществляется через пару часов при очень жаркой погоде и через десять часов при средних температурах. Последующие увлажнения зависят от условий окружающей среды и состава самого цемента. Например, низкотермические марки потребуют ухода в течение пары недель, глиноземистые (быстро твердеющие) следует увлажнять всего сутки, из которых первые восемь часов проводиться сильное насыщение влагой, а оставшееся время полному увлажнению. В любом случае регулярность такого процесса значительно снижает риск появления трещин. Но при этом не стоит забывать, что во время полива бетон охлаждается.

Правила ухода в теплое время года

В этот период температура воздуха значительно повышается, а значит, и уход за бетоном в летнее время будет иметь свои особенности. Все сводится к поддержанию на его поверхности температуры не выше двадцати пяти градусов тепла и оптимального уровня влажности на протяжении всего периода затвердевания. Для этого бетон необходимо укрывать сразу после заливки, чтобы уменьшить испарение влаги, которое приведет к растрескиванию. Подойдет солома, листы жести, мешковина и любые другие материалы. Порой, при испарении влаги на поверхности бетона остаются следы солей, которые разрушают поверхностный слой. Чтобы исключить их взаимодействие рекомендуется укрывать бетон так, чтобы материалы не соприкасались с его поверхностью. Для этого достаточно будет выдержать расстояние в пару сантиметров. Все последующие увлажнения происходят прямо через укрытие, которое задерживает собой соли и пропускает влагу. Весь процесс укладки и ухода за бетоном в жаркое время основывается на определенных правилах:

регулярное поддержание уровня влажности на поверхности;
при повышенных температурах увлажнять и опалубки;
защита поверхности от солнца и ветра;
исключить контакт с дождевой и талой водой;
исключить возможность механического воздействия на поверхность.

Помимо правил защиты поверхности следует придерживаться норм и при его заливке бетона. Для этого необходимо проводить основные работы утром или вечером, когда температура воздуха не слишком высокая. Доставлять материал на объект необходимо не более часа или готовить его на месте. Сразу после укладки укрыть поверхность бетона от солнца и регулярно увлажнять ее на протяжении всего периода затвердевания. Частота полива, а также его интенсивность зависит от температуры воздуха. При сорокаградусной жаре следует увлажнять не только бетон, а и его опалубки и укрытие. Особое внимание необходимо уделять узлам и граням, а сам полив желательно производить из распрыскивателя.

В случае игнорирования данных норм, прочность бетонного покрытия снижается в два раза, из-за быстрого пересыхания. А полный период набора марочной прочности бетона зависит от температуры, что доказали научные исследования, поэтому нужно учитывать погодные условия при составлении графика.

Дополнительные средства защиты

Чтобы увеличить прочность бетонного покрытия на его поверхность распыляют различные защитные смеси. Они бывают белыми, черными и бесцветными.

Черные хорошо защищают от ветра и прямого солнца, но его поверхность наоборот увеличивает поглощение тепла и перегревает бетон. Битумная черная мастика действует еще хуже, она испаряет большое количество влаги во время ветра. Белые добавки, как раз за счет цвета, снижают теплопоглощение, а бесцветные не влияют на внешний вид бетона. Современные технологии позволили получить средство, создающее на поверхности прозрачную пленку. Такое покрытие можно встретить на полу в больших гипермаркетах. Оно предполагает улучшить стойкость бетона при средних температурах и влажности. Но даже при использовании таких добавок не следует забывать о необходимости регулярного увлажнения покрытия.

Правила ухода за монолитными конструкциями

Большие поверхности теряют влагу намного быстрее, поэтому их следует увлажнять чаще. Чтобы полив был достаточным можно соорудить непрерывную систему орошения, важно использовать для этого оцинкованные трубы. Дело в том, что водопроводная вода содержит много железа, которое будет оседать на поверхности бетона, а оцинкованные трубы предотвратят это. Если конструкция возводится с помощью бетонных блоков, то каждый из них должен поливаться со всех сторон и обязательно укрываться пленкой или защитным составом.

Правила ухода во время дождей

Если во время заливки бетонного раствора идет дождь, то его поверхность необходимо укрыть от лишней влаги полиэтиленом или передвижным навесом.

Как только погода установится, укрытие снимают, а поврежденные водой поверхности заменяются на новые.

Читайте также: