Способы прогрева бетона

Бетонирование – основной этап строительства, который характеризуется не только большим физическим объемом работ, но и длительностью, ведь для полного отверждения массы в опалубке естественным путем требуется 28 дней. Прогрев бетона в зимнее время является единственным способом получить фундамент, перекрытия или опоры заданной проектной прочности, однако этой операцией, при возможности, не стоит пренебрегать даже летом, поскольку она позволяет ускорить кристаллизацию и отверждение массы.

Зачем греть бетон

Искусственный камень, который принято называть бетоном, получают смешиванием наполнителя из твердых горных пород (щебня) и связующего – цемента, в состав которого входят алюминиевые и силикатные квасцы. При наличии воды в них начинается химическая реакция гидратации – необратимый процесс кристаллизации. Он состоит из трех этапов:

1. Схватывание. Происходит в течение от шести до восьми часов. В массе бетонной смеси образуются иглообразные кристаллы из алюминатов.
2. Отверждение. Продолжается от восьми часов до суток. В это время алюминатная кристаллическая структура заменяется силикатной. А вода почти полностью поглощается, поэтому объем массы уменьшается, происходит ее усадка.
3. Набор прочности, в естественных условиях продолжающийся 28 дней. Он сопровождает уплотнением зерен и созданием мелкопористой структуры.

Интересно то, что первый этап реакции идет с выделением тепла. Именно от этого эффекта зависит и скорость отверждения, и дальнейшая прочность искусственного камня. Прогрев бетона позволяет запустить и поддерживать реакцию гидратации в том случае, если температура заливаемой смеси и окружающего воздуха низки. Строительные нормы требуют делать это при температуре от пяти градусов Цельсия и ниже. Однако принцип «чем больше, тем лучше» не работает. При достижении порога в 30 ⁰С химическая реакция, наоборот, замедляется, поскольку вода начинает интенсивно испаряться.

В период, когда температура окружающего воздуха все еще положительная, время прогрева залитой смеси можно ограничить восемью часами – до момента начала отверждения. В сильные морозы процесс надо продлить минимум до суток, поскольку вода, не вступившая в химическую реакцию, может замерзнуть и разорвать формирующийся бетонный блок. На практике обогрев ведут от двух до четырех суток.

Чем греть

Способы прогрева бетона можно разделить на две группы:

1. Внешними источниками тепла.
2. Внутренними.

Нагрев снаружи

Тепловыми пушками – на жидком углеводородном топливе или электрическими. Позволяет быстро поднять температуру окружающего воздуха, обладающего свойством термической инерции. Способ чаще применяется в закрытых помещениях, а также при заливке площадок большой площади. Его недостатком является необходимость создания временных укрытий, которые могли бы удерживать теплый воздух. А также то, что его действие поверхностное, поэтому он наименее эффективен при заливке ленточных фундаментов в грунте.

Инфракрасными излучателями. Они способны прогреть всю залитую массу за счет эффекта интерференции, когда источником несущих тепло волн становятся все объекты внутри нё. Сплошных укрытий можно не возводить. Способ очень эффективен во всех случаях, но может оказаться излишне дорогим, если объем бетонных работ велик – такая техника недешева.

Электрическими матами. Способ прост и доступен, но он всегда поверхностный, практически не затрагивающий глубинных слоев, поэтому чаще применяется при отверждении, например, бетонных стяжек на полу, толщина которых не превышает 5 см. Велика вероятность создания зон локального перегрева (более 30⁰ С), где искусственный камень будет непрочным.

Опалубкой с вмонтированными электрическими нагревателями. Способ используется при массовом производстве бетонных изделий одного типа. В противном случае затраты на создание производственной оснастки не окупаются.

Нагрев изнутри

Используется свойство электрического тока нагревать проводники за счет их внутреннего сопротивления. Через бетонную массу его можно пропустить тремя способами:

1. Индукционным.
2. По кабелю с высокими резистивными свойствами.
3. По сетке арматуры.

Для возникновения индукционного тока в арматурной сетке надо обмотать опалубку электрическим проводом и создать магнитную катушку. Способ эффективен, но может применяться лишь в отношении отдельно стоящих элементов конструкции здания. Например, колонн. Кроме того, степень нагрева определяется только опытным путем, а если объем работ невелик, то на эксперименты может уйти слишком много времени и средств.

Прогрев бетона проводом с высоким внутренним сопротивлением может применяться при всех видах работ – заливке ленточных фундаментов, колонн, формирования плит и перекрытий. Обычно его укладывают, опираясь на имеющуюся сетку арматуры, что в ряде случаев приводит к замедлению темпов работ.

Он имеет обозначение ПНСВ – провод нагревательный, стальной, в виниловой оболочке. Выпускается разных сечений, от чего зависит его удельное сопротивление. Например, у ПСНВ 1,2 это значение равно 0,15 Ом/м, а у ПНСВ 2 – 0,05 Ом/м. От кабеля, использующегося для устройства электрического теплого пола, отличается отсутствием металлического экрана (оплетки), играющего роль защитного заземляющего провода, и дополнительной диэлектрической оболочки.

Суммарная сила тока в нем должна быть около 15 А, иначе он не будет греть. Поэтому тепловой кабель подключается к сети через силовой понижающий трансформатор. Для сравнения: при напряжении 220 вольт длина кабеля ПСНВ 1,2 должна быть 97 метров, а при 127 вольтах – 56 метров. Слишком длинный плох не только чрезмерными расходами и сложностью обращения с ним, но и тем, что промежутки между витками придется делать слишком часто, что может привести к локальному перегреву и снижению качества бетона.

Схема подключения резистивного кабеля для прогрева бетона к трехфазной сети может быть трех типов:

1. Автономная линия на каждую фазу.
2. Группирование проводников по схеме «треугольник».
3. Группирование проводников по схеме «звезда».

Кабель остается в конструкции навсегда и не выполняет никаких функций, поэтому прогрев бетона проводом ПНСВ приводит к удорожанию работ.

Электродный прогрев бетона заключается в пропускании электрического тока по арматурной сетке или металлическим прутам, к которым подключаются сетевые провода. Эти элементы имеют малое электрическое сопротивление, поэтому система работает в режиме, близком к короткому замыканию.

Проблема решается двумя способами:

1. Включением в цепь дополнительного сопротивления. Например, нескольких ламп накаливания, соединенных последовательно.
2. Использованием сварочного трансформатора, для которого короткое замыкание является штатным случаем.

Технология прогрева бетона электродами требует обязательного включения в питающую цепь приборов защитного отключения (УЗО), поскольку малое электрическое сопротивление влажной среды порождает ток утечки и вокруг конструкций образуется зона, потенциально опасная для человека или животных. Это усугубляется в том случае, если заземляющий проводник отсутствует совсем – при заливке в грунте достаточно контакта с ним. Прогрев бетона сварочным аппаратом инверторного типа проводить нельзя, поскольку он рассчитан на кратковременные перегрузки.

Теперь вы знаете, как прогреть бетон, для чего и в каких случаях это надо делать. При использовании теплового кабеля и электродной технологии обязательно соблюдайте правила электрической безопасности.