Заливка бетона при минусовой температуре без прогрева

При этом в литературе встречаются рекомендации по предпочтительному использованию для этих целей постоянного тока, что противоречит общераспространенной практике бетонирования, в которой преимущественно используется переменный ток. В этой статье мы рассмотрим преимущества и недостатки каждого из методов на основании данных опытно-промышленных исследований.

Статьи

Применение термоматов на производстве

Прогрев бетона термоматами ТЭМ позволяет быстро наладить производство в непосредственной близости к строительному объекту.

Практическое применение термоматов

Технология прогрева бетона термоматами позволяет сократить твердение бетона с 28 дней до 14-18 часов.

Способы прогрева грунта

Все способы прогрева грунта для проведения земельных работ в холодное время года предоставлены в данной статье.

Интенсификация производства ЖБИ

Технология ускорения твердения бетона термоматами самая передовая технология!

Пропарка бетона Пропарка бетона термоматами — это современный способ ускорения твердения железно-бетонных изделий без применения пара.

Оборудование для производства ЖБИ Сегодня встают вопросы как сделать изделия быстрее, снизить себестоимость или как изготовить нестандартные ЖБИ.

Cамые распространенные способы нагрева бетона

Надо отметить, что прогрев бетона в зимнее время ведет к значительному удорожанию строительства – требуются дополнительные затраты на приобретение или аренду специального оборудования, специальных материалов и покупку энергоносителей: электроэнергии или жидкого топлива. Кроме того при очень низких температурах для надежного прогрева бетона необходим комплекс мероприятий – использование нескольких способов нагрева материала.

  • Термос и предварительный нагрев бетона. Суть технологии состоит в тщательном утеплении опалубки. Вид и степень утепления выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от качества бетона и температуры воздуха. В общем случае степень утепления опалубки должна обеспечить критическую прочность бетона до достижения им 0 градусов Цельсия.
  • Термос с добавлением противоморозных присадок и ускорителей набора прочности. Смысл технологии понятен из названия: утепление опалубки, добавка в бетон соответствующих присадок и предварительный нагрев;
  • Инфракрасный обогрев. Технология предполагает строительство над заливаемой конструкцией тепляка и последующий нагрев поверхности бетона лампами УФО. Как вариант прогрев подтеплякового пространства дизельными или бензиновыми тепловыми пушками;
  • Нагрев бетона специальными матами. Суть понятна из названия – бетон укрывается специальными нагревательными матами. Маты в свою очередь, тем или иным способом, защищаются от наружного холода;
  • Индукционный прогрев основан на физических процессах – преобразовании энергии магнитного поля в арматуре или стальной опалубке в тепловую энергию. Тепловая энергия нагревает толщу бетона. Данный способ широко применяют профессиональные строители для обогрева бетонных: колонн, ригелей, балок, прогонов, элементов рамных конструкций, опор и при замоноличивании стыков каркасных конструкций в зимних условиях. Требуется дорогостоящее узкоспециальное оборудование;
  • Прогрев бетона нагревательным проводом. Суть технологии заключается в следующем. На этапе монтажа арматурной конструкции к стержням привязываются специальные нагревательные провода, которые подключаются либо к специальному трансформатору, либо к обычному сварочному трансформатору. Далее происходит заливка бетона, включение трансформатора и нагрев. При этом нагревательный провод остается в толще бетона навечно.

В условиях частного малоэтажного строительства, самым простым, недорогим и доступным способом прогрева бетона можно назвать строительство тепляка, прогрев лампами УФО или тепловой пушкой с одновременным утеплением опалубки и добавкой противоморозных и других присадок.

Зачем нужен прогрев бетона

Если вода в растворе бетона замерзнет, он не наберет технологической прочности

Зачем нужен прогрев бетона

Электропрогрев бетона требуется в холодное время года, когда температура окружающей среды опускается ниже температуры замерзания воды, что влечет за собой гидратацию бетонного раствора. Смесь не затвердевает, как требуется, а частично замерзает.

Зачем нужен прогрев бетона

С приходом тепла начинает активный процесс оттаивания, в результате монолитность конструкции нарушается, что отрицательно сказывается на долговечности и сопротивлении проникновения влаги в полости монолитных блоков.

Зачем нужен прогрев бетона

Чтобы предотвратить нежелательные и опасные для здоровья и жизни человека последствия, обязательно осуществляют прогрев бетона в зимнее время специальными проводами. Расчет метража и схемы прокладки проводят на этапе проектирования здания.

Зачем нужен прогрев бетона

Нюансы заливки бетона

Прочный фундамент является основой для крепкого дома, а потому ему важно уделять особое внимание. Важную роль в этом играет правильная заливка, ведь допущенные ошибки могут сделать материал непрочным или стать причиной появления трещин.

Читайте также:  Какой толщины должна быть плита монолитного фундамента?

Правильно выбрать состав и смешать его – это только половина дела. Важно, чтобы состав хорошо застыл.

На заметку! Гидратация – это процесс затвердевания бетона до состояния камня.

После заливки бетон проходит 2 стадии:

  1. Схватывание. Бетон из жидкого превращается в твердый. Процесс занимает около суток, в среднем 6-20 часов.
  2. Затвердевание. Бетон достигает 90% необходимой прочности. В зависимости от марки и условий процесс занимает до 28 дней. После этого бетон продолжает медленно твердеть в течение всего срока эксплуатации.

Гидратация бетона Источник

Скорость протекания гидратации зависит от температуры. Лучше всего бетон застывает при температуре от +3 до +25 градусов. Чем выше температура, тем быстрее происходит застывание и набор прочности. Поэтому в основном фундамент заливают весной и летом.

Режимы прогрева бетона электродами

Режим выбирают исходя из массивности и геометрии конструкции, марки бетонной смеси, погодных условий, эксплуатации возводимой конструкции. Электродный прогрев бетона проводят по одной из следующих схем:

  • две стадии: прогрев бетонной смеси и последующая изотермическая выдержка;
  • две стадии: нагрев и остывание с полной теплоизоляцией или сооружением греющей опалубки;
  • три стадии: прогрев, изотермическая выдержка, остывание.

Схема прогрева бетона

При прогреве бетона электродами критично важно соблюдать температурные параметры. Процесс начинают с +5 градусов, затем увеличивают температуру со скоростью 8–15 градусов в час. Максимальные допуски зависят от марки бетона и составляют +55… +75 градусов. Для контроля проводятся периодические замеры температуры.

Режимы прогрева бетона электродами

Температурный лист прогрева бетона

Время изотермической выдержки определяется на основании лабораторных исследований кубиковой прочности при сжатии. Зависит от типа цемента, температурного режима нагрева и требуемой прочности готового бетона.

Допустимая скорость остывания 5–10 градусов/час. Точный параметр зависит от объёма конструкции. Повторная теплоизоляция после распалубки требуется, если разница температур окружающего воздуха и бетонных поверхностей более 20 градусов.

Что происходит в бетоне при замерзании

При нормальном течении процесса отвердевания бетона, влага служит «склеивающим» элементом для частиц цемента. При ее переходе в твердое состояние все процессы останавливаются.

Но это — не единственная проблема. Известно, что при замерзании объем воды увеличивается примерно на 9%. В результате внутри массы бетона образуется повышенное давление. Если зерна цемента до этого момента еще не набрали некоторого уровня прочности, они под воздействием давления, разрушаются. После рамерзания они уже не обретут свои свойства в полной мере и бетон не будет достаточно крепким.

Чтобы зимний бетон был крепким, необходимр создать условия или присадки для его вызревания

В зимней заливке армируемых фундаментов есть еще один неблагоприятный момент. Сталь — отличный проводник тепла, и она способствует отводу тепла из толщи бетона. Обладая хорошими теплопроводными свойствами, прутки быстро остывают. Вокруг них вода замерзает в первую очередь. Лед оттесняет частицы бетона, на их место приходит пока не замерзшая вода из еще теплых слоев. Она тоже замерзает, еще дальше оттесняя бетон. В результате массив уже не является монолитом: каркас не связан с бетонным камнем. Прочность такого основания после размораживания и окончательного отвердения будет в разы ниже.

Их всех этих процессов следует, что чем меньше воды в несвязном состоянии будет находиться к моменту замерзания, тем меньше будут потери прочности. Путем различных экспериментов и расчетов были определены граничные значения прочности, при которых бетон можно замораживать. Называются они точкой критической прочности. В зависимости от класса бетона и назначения здания, типа использования сооружения, требуется дождаться созревания некоторых составов на 20%, для других требуется все 100%.

Критическая прочность бетона в зависимости от его марки

Для железобетонов с ненапрягаемой арматурой (тип, который используется в частном домостроении) она составляет 50%, для фундаментов, которые будут подвергаться попеременной разморозке/заморозке (бани и дачные домики без отопления) — 70%. После достижения этой точки фундамент можно заморозить. После оттаивания все процессы в нем возобновятся. Потери прочности при этом составляют не более 6%.

Сравнение обработки бетона постоянным и переменным током

В ряде исследований обоснована несостоятельность гипотезы об ускорении структурообразования в бетоне при пропускании постоянного тока за счет интенсификации явлений электроосмоса, электролиза и электрофореза. В частности, НИИЖБ совместно с представителями Московского лесотехнического института и Московской ветеринарной академии провели производственный эксперимент по трамбованию арболитовых стеновых панелей 1,8х0,9х0,2 м в вертикальных формах с применением в электроподогрева.

Рисунок 4. Трехмерная модель стеновых панелей

Для получения сравнительной базы были исследованы два следующих варианта технологии:

  1. Панель №1 твердела под воздействием постоянного тока знакопеременных импульсов (питание от генератора П—91 50 кВА). Время изменения направления токовых импульсов составляло 5 мин с интервалом 1 мин. Рабочее напряжение выбирали таким образом, чтобы обеспечить плотность тока на электродах 40 А/м2.
  2. Панель №2 твердела под воздействием переменного тока промышленной частоты (питание от сварочного трансформатора ТД—500 У2). Напряжение регулировалось таким образом, чтобы температурный режим прогрева совпадал с условиями твердения панели №1.

Продолжительность электрообработки панелей составляла 70 мин. На протяжении этого времени зафиксирован рост температуры в центре изделий с 30°С до 45°С. По достижении этого значения электрическое воздействие было прекращено и оба ЖБИ после часового выдерживания распалубливания.

В ходе эксперимента выяснилось, что панели №1 и №2 сохраняют форму после снятия опалубки, однако визуальный осмотр выявил практически нулевую прочность арболита, поэтому снять изделия с поддона не представлялось возможным. Через сутки с большой осторожностью панели распилили на кубы 200х200 мм для проведения испытаний на сжатие.

Монтаж ПНСВ

Приведем краткое руководство стандартной методики:

  1. Выбираем диаметр провода согласно техкарте, как правило это 1,20-4,0 мм. Если планируется обогрев армированных конструкций, то рекомендуется остановиться на ПВХ изоляции, поскольку она более прочная. Для неармированных конструкций допускается применять провод с полипропиленовым покрытием.
  2. Нарезка производится сегментами равной длины, после чего их сворачивают спиралью (Ø 30,0-45,0 мм).
  3. Укладка спиральных ниток производится в арматурный каркас или их располагают в фанерном или деревянном каркасе (опалубке).
  4. Характеристики ПНСВ не предполагают его работу в качестве обогревателя за пределами бетонной смеси. При таких условиях он сразу выходит из строя. Для исправления ситуации используется любой монтажный провод большего сечения, который подключают к выводам сегмента. Пример как подключить ПНСВ с помощью холодных концов
  5. После того, как опалубку зальют бетонной смесью, дожидаются, пока она начнет схватываться, после чего производится включение трансформаторной подстанции. С ее помощью осуществляют установку необходимой температуры путем увеличения или уменьшения напряжения.
Читайте также:  Как определить глубину заложения фундамента

Монтаж ПНСВ

Обратим внимание, принцип и схема укладки ПНСП, ПНБС, ПТПЖ практически не отличается от ПНСВ.

Использование сварочного аппарата в качестве ПТ.

Такой способ подогрева вполне возможен, приведем пример как это можно реализовать такой метод. Допустим, нам необходимо залить плиту объемом 3,7 кубических метра, при температуре на улице – 10°С. Для этой цели потребуется сварочная установка на 200,0-250ампер, клещи для измерения тока, провод ПНСВ, холодные концы и тканевая изоляционная лента.

Нарезаем восемь сегментов по 18,0 метров, каждый такой может выдержать ток до 25,0 А. Мы оставим небольшой запас и возьмем для подключения к сварочному аппарату на 250,0 А восемь таких сегментов.

К каждому выходу отрезка подсоединяем на скрутке монтажный провод (подключаем холодные концы). Производим укладку ПНСВ, ее схема будет приведена ниже. Соединение холодных концов (плюс и минус отдельно) желательно делать при помощи клеммника, размещенном на текстолите или любом другом изоляционном материале.

Монтаж ПНСВ

Подключение ПНСВ к сварочному аппарату

Завершив заливку, подключаем прямой и обратный выход аппарата (полярность не имеет значения), предварительно выставив ток на минимум. Проводим измерение тока нагрузки на отрезках, он должен быть порядка 20,0 А. В процессе нагрева сила тока может немного «проседать», когда это происходит, увеличиваем ее на сварке.

Электродный прогрев

Принцип действия основывается на способности бетонного раствора проводить ток. Электроды располагают внутри и на поверхности смеси. После подключения к трансформатору образуется электрическое поле и происходит нагрев. Добиться оптимальной температуры можно изменением выходных параметров трансформатора.

Электродный прогрев
  • Простота монтажа и высокий КПД;
  • Электродный прогрев
  • Позволяет прогреть конструкцию любой толщины и формы.
  • Электродный прогрев
  • требует проведения расчетов и долгой подготовки;
  • Электродный прогрев
  • высокие энергозатраты (не менее 1000 кВт на 3–5 м3 смеси).

    Что нужно знать об электродном прогреве

    1. По мере схватывания бетона, его электрическое сопротивление меняется нелинейно. Чтобы избежать потери тепла и влаги, после завершения установки электродов необходимо укрыть поверхность утеплителем. Им может стать фанера с прокладкой из пенопласта, шлаковата, картон, опилки, доски и т. д. Осуществлять работы без утепляющего материала нельзя.

    2. Прогрев с помощью сварочных аппаратов не рекомендуется по ряду причин:

    • при вживлении электродов в бетон ток проходит непосредственно через раствор – отсюда вытекает опасность поражения людей и животных;
    • допустимое напряжение – 36 В, в противном случае опасность удара током становится критичной;
    • сварочный трансформатор не предназначен для таких нагрузок и быстрее изнашивается.

    3. Постоянный ток при прогреве бетона электродами использовать недопустимо: он способствует электролизу. Вода разлагается и не кристаллизируется. Застывание смеси становится невозможным.

    4. Подходят электроды четырёх видов:

    5. Трансформатор для прогрева бетона в зимнее время должен отличаться высокой мощностью, иметь защищенный корпус, быть удобным для транспортировки и выдерживать длительную работу при минусовых температурах.

    Прогрев бетона проводом ПНСВ

    Один из самых эффективных и безопасных способов. При прохождении тока через провод ПНСВ выделяется тепло, нагревая смесь. Расход – в среднем 60 м на 1 м3 бетона. Этот провод часто используется как напольный обогреватель в частном секторе.

  • Электродный прогрев
  • несложно предсказать «поведение» и отрегулировать температуру, бетон нагревается постепенно, набор прочности происходит плавно;
  • Электродный прогрев
  • существенно ускоряет процесс застывания;
  • Электродный прогрев
  • подходит для повторного использования;
  • Электродный прогрев
  • устойчив к возгоранию за счёт покрытия изоляцией;
  • Электродный прогрев
  • отличается прочностью и не перегибается;
  • Электродный прогрев
  • эффективен при экстремальных температурах;
  • Электродный прогрев

    Метод «термоса»

    Есть некоторые особенности бетонирования в зимних условиях методом «термоса». В этом случае разогретый при приготовлении раствор заливается в утепленную опалубку. При этом варианте рекомендуется дополнительно вводить в состав раствора противоморозные добавки.

    Опалубку утепляют матами минеральной ваты. Раствор во время заливки данным способом должен иметь температуру 60… 80°C. Существует несколько методов выдерживания бетона в зимних условиях.

    Предлагаем ознакомиться: Бетон зимой способы бетонирования в зимний период

    В одних случаях разогрев раствора проводится в месте его изготовления, а затем он доставляется до участка проведения работ. В других разогрев состава выполняется непосредственно на стройплощадке с помощью электродов.