Прогрев бетона в зимнее время
Монолитный и монолитно-каркасный способы возведения зданий и сооружений в настоящее время стали самыми распространенными. При этом построить многосекционную жилую высотку или большое промышленное здание за один летний сезон нереально. Откладывать строительство на следующий сезон нерентабельно, а бетонировать в мороз тоже нельзя. Обойти природные условия и продолжить строительство позволяет технология прогрева бетона в зимнее время.
Особенности затвердевания бетона
Бетонная смесь состоит из трех основных компонентов – это щебень, песок и цемент. В таком состоянии она не активна и лишь только после добавления воды начинается процесс гидратации цемента. Для полного затвердевания до расчетной прочности бетону нужно минимум 28 дней и все это время реакция должна продолжаться.
Нормальными условиями для затвердевания бетонного раствора считается температура воздуха 20°C и сохранение влажности на весь срок затвердевания. Допускается снижение температуры до 10°C, так как процесс замедляется незначительно, а если температура упадет до 5°C, то гидратация замедлится в двое.
При более высоких температурах или прямом нагреве поверхности конструкции солнечными лучами, бетон теряет влагу и реакция также замедляется или вовсе останавливается. К тому же при ускоренном высыхании усадка происходит неравномерно, что приводит к растрескиванию и шелушению.
При снижении температуры отметки ниже 0°C реакция затвердевания останавливается, а вода в составе бетонного раствора начинает кристаллизоваться, при этом кристаллы воды расширяются. После оттаивания гидратация восстанавливается, а оттаявшие кристаллы образуют поры. В результате бетон уже не набирает нужной прочности, потеряв ее значительную часть безвозвратно.
Для ускорения темпов строительства, а также для компенсации замедления гидратации цемента до 0°C в смесь добавляют химические компоненты, которые ускоряют затвердевание. При нормальных условиях набор прочности, благодаря добавкам, происходит почти в 3-е быстрей.
В диапазоне от 0 до 5°C, кроме добавки ускорителя, увеличивают пропорцию цемента или используют быстросхватывающиеся цементные составы. При этом в воду для затворения раствора добавляют вещества, предотвращающие кристаллизацию, на случай кратковременных заморозков. Все эти меры достаточны пока столбик термометра не опустится ниже нуля. Но когда на улице наступает мороз, без прогревания бетона не обойтись.
Важно! Для экономии электроэнергии или топливного ресурса для прогрева бетона, в смесь также вводят ускоряющие затвердевание добавки, что значительно снижает продолжительность прогрева.
Применение нагревательных проводов
Сегодня это самый прогрессивный метод, подходящий для конструкций любой сложности. В качестве нагревателей используют специальные провода ПНСВ. Это отечественный сертифицированный продукт, поэтому его использование безопасно и обходится сравнительно недорого.
Провод представляет собой сплошную стальную жилу в ПВХ изоляции. В отличие от токоведущих проводов, эта модель рассчитана на нагрев. Технология заключается в предварительной укладке провода в опалубочной конструкции с расчетным шагом петель укладки и подключения его к понижающему трансформатору. После этого производится заполнение опалубки бетонной смесью, уплотнение и включение питания кабеля.
Важно! Учитывая, что стенки опалубки и арматурный каркас остужены до температуры окружающей среды, бетон доставляют нагретым до 30°C.
В среднем подогрев продолжают в течение 3-х суток, но точные сроки устанавливаются расчетным методом в зависимости от толщины конструкции, марки бетона, добавок и др.
Технология имеет интересную особенность. В сравнении с дорогостоящими рецессивными нагревательными кабелями, в которых применяется высокоомная греющая жила, в ПНСВ применяется стальная с низким сопротивлением. Если подключить такой провод в сеть напрямую, то произойдет короткое замыкание, поэтому для его подключения применяют мощные понижающие трансформаторы с регулировкой выходного напряжения 45-100 В. Во-первых, это безопасней, а во-вторых, провод, который навсегда остается в бетоне, стоит дешево, а трансформатор используется постоянно на всех последующих объектах.
К тому же данная методика позволяет точно регулировать нагрев, автоматически понижая или повышая рабочее напряжение. Заложенный в бетонный раствор нагревательный провод может эксплуатироваться еще 15 лет, при этом использоваться как отопление на момент продолжения строительства в стадии внутренних работ.
Электродный прогрев
Технология прогрева бетона в зимнее время электродами также популярна и имеет широкое применение. В этом случае бетон прогревается за счет прохождения через него электрического переменного тока. Для этого в опалубке размещают электроды и подключают их к питанию через трансформатор. После заполнения бетонной смесью, систему включают и масса начинает нагреваться. Методика имеет свои нюансы и во многом зависит от формы и толщины конструкции.
Для горизонтальных конструкций
К горизонтальным конструкциям относятся такие, у которых высота меньше длины и ширины, например, площадки, перекрытия и др. Для их прогрева применяют стержневые электроды. Такой электрод представляет собой стальной прут Ø 8-12 мм. Установка электродов производится вертикально, а их количество и расстояние между ними рассчитывается в зависимости от толщины конструкции таким образом, чтобы площадь контакта со смесью достигала нормы.
Для вертикальных конструкций
Это стены, ленточные фундаменты, парапеты, кроме колонн. Здесь используются пластинчатые или полосовые электроды. При небольшой высоте сооружения металлические пластинки шириной 400-450 мм устанавливаются на стенах опалубки, при высоких стенах аналогично вертикально устанавливают такие же по толщине полосы. Зазор между электродом и стенкой опалубки должен быть 40 мм. Шаг установки электродов также вычисляется и учитывается в технологической части проекта.
Для колонн
Это самый сложный вид электродного прогрева, для которого применяются струнные электроды. Один электрод круглого сечения диаметром в зависимости от толщины колонны устанавливают вертикально ровно по центру конструкции. Вторым электродом служит стальной лист, который является прокладкой между опалубкой и толщей заполняемого бетона. Лист после распалубки снимается.
Одна из сложностей такого процесса заключается в регулировке прогрева. В процессе затвердевания бетона, его электрическое сопротивление изменяется, а регулировать по току было бы не совсем верно. Поэтому весь процесс сопровождается постоянным контролем температуры и требует более квалифицированного подхода.
Важно! В частном строительстве подобная технология может осуществляться с помощью сварочного аппарата с функцией прогрева отсыревших электродов.
Инфракрасный периферийный обогрев
Применяется только для тонких конструкций, швов или горизонтальных монолитных поверхностей. В этом случае прогрев на всю глубину не производится, поэтому метод проще назвать «обогревом». Технология довольно затратная и требует досконального соблюдения правил, поэтому применяется достаточно редко.
В качестве нагревателей используются ТЭНовые или карборундовые излучатели со сферическим или трапециевидным отражателем. Приборы располагаются на расстоянии от обогреваемой поверхности 1-1,2 м. При горизонтальном обогреве излучатели устанавливаются равномерно, чтобы вся поверхность бетона была в зоне их действия. В случае с вертикальными конструкциями обогрев производится через опалубочную конструкцию. При этом тепловое излучение концентрируют в нижней части так, чтобы на нижнюю треть приходилось 50% теплового воздействия, 30% ‒ на среднюю и 20% ‒ на верхнюю.
Технология также имеет свои особенности. Например, при прогреве через стенку опалубки ее заранее окрашивают черным матовым цветом. При прямом воздействии на бетон его необходимо увлажнять. Ввиду всех этих сложностей и значительных затрат электроэнергии методику применяют нечасто, но в некоторых случаях она незаменима. ИК-обогрев стал оптимальным решением в зимнее время для швов между панелями, слоя штукатурного раствора при внутренней и наружной облицовке, а также для стяжки полов.
Применение тепловых пушек
Прогрев бетона тепловой пушкой – довольно трудоемкий процесс, так как требует тщательной подготовки. Однако в условиях отсутствия электричества, этот способ становится единственной альтернативой. Данная технология предусматривает применение дизельных агрегатов с предварительным сооружением теплозащитной конструкции.
В первую очередь возводится каркас, позволяющий закрыть всю опалубку полиэтиленовой пленкой. Затем на каркасе закрепляется пленка, образуя своеобразную теплицу. После укладки бетона включается тепловая пушка, которая нагнетает горячий воздух внутрь «теплицы».
Важно! При обогреве тепловой дизельной пушкой в ее рабочем пространстве не должны находиться люди, так как возникает опасность удушения продуктами сгорания топлива.
Расположение пушки должно обеспечивать подачу тепла к центру сооружения без прямого воздействия на полиэтилен. Потом тепло равномерно распространятся по всей теплице.
Недостатком такого способа является ускоренное испарение воды из бетона. Поэтому открытые поверхности необходимо засыпать деревянной стружкой или укрыть полиэтиленом.
