Обогрев бетона при какой температуре

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:

1. Работы на слабых грунтах, которые возможны только зимой.
2. Сезонное снижение стоимости материалов и работ.
3. 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:

1. температура наружного воздуха 18—20° С;
2. 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:

1. добавление особых компонентов в бетонный раствор;
2. сохранение тепла;
3. 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:

1. низкие дозировки;
2. простая процедура добавления;
3. эффективная работа до температуры –20° С без прогревающих мероприятий;
4. дополнительное пластифицирующее действие, позволяющее получать смеси повышенной удобоукладываемости;
5. предотвращение расслаивания смеси;
6. хорошая совместимость с любыми видами цементов и с арматурой;
7. экономия цемента и воды;
8. 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:

1. 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.
2. Применяют утепленную опалубку.
3. После укладки бетонной смеси ее температура должна быть не ниже +10° С.
4. Заливку укрывают теплоизолирующими материалами. Иногда используют специальные прогревающие маты.
5. Периферические части конструкций могут дополнительно прогреваться электродами.
6. 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:

1. тепляки;
2. электродный прогрев;
3. инфракрасный прогрев;
4. индукционный прогрев;
5. термоматы;
6. 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».

1. область применения электродного прогрева (сквозного, периферийного, арматурного) со схемами и указаниями о подготовке конструкций;
2. допустимость применения противоморозных добавок, их вид и количество;
3. область применения гидротеплоизоляции;
4. методы и график выполнения работ;
5. калькуляцию трудозатрат;
6. параметры прогрева;
7. необходимые материально-технические ресурсы;
8. технику безопасности;
9. требования к качеству и приемке работ;
10. 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:

1. П — провод;
2. Н — нагревательный;
3. С — материал провода (сталь);
4. 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.

Как прогреть бетон в зимнее время?

Низкая температура негативно действует на любой строительный раствор, но работы не прекращаются круглый год. Поэтому от правильного прогрева бетона в зимнее время зависит его прочность и скорость строительства. Известно, что этот материал набирает оптимальные кондиции при температуре 20ºС, чего можно добиться только с применением специальных технологий.

Как происходит строительство зимой?

Обязательным компонентом любого бетонного раствора является вода, но при низких температурах она просто замерзает и гидратация цемента прекращается. Кристаллы льда расширяются, и монолит начинает крошиться. Даже при термоизоляции, вместо предусмотренных технологией 28 дней, бетон набирает твердость гораздо дольше, что негативно сказывается на себестоимости работ. Оптимальный выход – электропрогрев бетона, позволяющий ускорить работы и обеспечить нужную прочность.

Это наиболее экономичный метод прогрева бетонной смеси в зимнее время, не требующий больших расходов. Важно, чтобы весь объем прогревался одновременно, чего сложно достигнуть, применяя другие технологии обогрева монолитных конструкций в зимних условиях.

Как прогреть бетон?

Существует немало способов прогрева бетона в холодное зимнее время. Они требуют затрат, которые окупаются за счет сокращения времени работы и соблюдения технологических норм. Рассмотрим наиболее эффективные методики.

Нагревательным проводом

Электропрогрев бетона чаще осуществляется специальным греющим проводом. Для этого он закрепляется на арматуре змейкой, по схеме, схожей с теплым полом, зажимами. Затем заливается смесь температурой не менее 5 градусов. Выведенные концы кабелей присоединяются к источнику тока, применяя понижающий трансформатор.

Для прогрева бетона трансформатором обычно применяется провод ПНСВ разных диаметров со стальной или оцинкованной жилой. В более сложных условиях рекомендуется применять ПТПЖ с двумя жилами, он продолжает электрообогрев даже после повреждения одной из них. Благодаря невысокой стоимости и оптимальным характеристикам популярны провода диаметром 1,2 мм. Кабеля КДБС и ВЕТ могут подключаться и от бытовой сети 220 В, но они стоят дороже, поэтому используются на небольших объектах. Количество провода рассчитывается в зависимости от его характеристик и внешних факторов, но в среднем оно составляет 50-60 м на 1 м³ бетонного раствора.

После укладки провода в опалубку заливается бетонный раствор, по кабелям пускается электричество, они прогревают массу до 50-60ºС со скоростью не более 10 градусов в час. Далее подогретый монолит плавно остывает со скоростью 5 градусов в час. Важно не пренебрегать временем, чтобы температура менялась равномерно, это гарантирует прочность конструкции. После завершения работ провод остается в монолите. К преимуществам этого метода относят:

• Невосокая стоимость за счет экономии и электроэнергии, особенно если использовать понижающий трансформатор;
• При правильном подборе оборудования можно прогревать большие объемы и конструкции;
• Прокладывать провод можно до температуры -15ºС, а вести прогрев до -25ºС.

Электродами

Один из простых способов прогрева бетона – при помощи электродов. Для этого арматура перевязывается проволокой диаметром 8 мм, которая подсоединяется к проводам, выведенным на понижающий трансформатор. Расстояние между электродами, в зависимости от температуры 0,6-1 м.

Применение электродов для прогрева эффективно, когда они подключаются к колоннам или вертикальным конструкциям, поскольку для них достаточно одного электрода, подключаемого к фазе.

При схеме подключения с электродами, проводником выступает вода в бетоне. Но после высыхания сопротивление раствора резко увеличивается, что приводит к перерасходу электроэнергии – это является основным недостатком этого метода.

Инфракрасный прогрев

Инфракрасный прогрев бетонных конструкций осуществляется специальными излучателями. Они включают в себя ТЭН или другие источники тепла и отражатели. При этом способе подогрева бетона излучатель устанавливается на расстояние около 1,2 м от поверхности залитого раствора, которая покрывается полиэтиленом или другим материалом, препятствующим быстрому испарению воды.

Прогрев осуществляется в три этапа: разогрев монолита, прогревание всего объема, постепенное остывание. Эта методика достаточно энергозатратная, поэтому применяется для обогрева труднодоступных мест, сложных конструкций или при стыковке бетонных конструкций.

Метод термоса

Технология прогрева методом термоса проста и довольно экономична. Смесь на заводе разогревается до температуры от 25 до 45ºС, но не выше, чтобы она не начала схватываться заранее. После заливки опалубку обкладывают термоизоляцией. Теплоты, выделяющейся при гидратации достаточно для того, чтобы процесс затвердевания пошел нормально и бетон набрал нужную прочность. Среди преимуществ этого способа выделяют:

• Простоту технологии, термоизоляцию можно изготовить своими руками;
• Невысокая стоимость, в качестве защитного материала от мороза можно использовать опилки, солому и т.д.;
• Обеспечение технологических характеристик бетона.

К недостаткам относят невозможность применения метода для заливки больших площадей, он эффективен для компактных конструкций с ограниченными поверхностями.

Индукционный нагрев

Индукционный прогрев бетона в зимнее время осуществляется при помощи переменного магнитного поля, образующего переменный электрический ток. Металлические конструкции в бетоне нагреваются, передавая энергию раствору.

Изолированный провод (индуктор) прокладывается внутри конструкции, после он периодически включается для повышения температуры арматуры. Это обеспечивает равномерный прогрев всего монолита. Главное условие – арматурный каркас должен быть замкнут.

Другие методы

Существуют и другие способы прогрева бетона, среди которых популярны опалубки с ТЭН и применение тепловых пушек. В первом случае раствор заливается в заранее прогретую опалубку, что сократит время отвердевания и предотвратит возможную деформацию конструкции. Непосредственно при заливке опалубка отключается, а свободная часть немедленно накрывается теплоизоляцией. Температура постепенно поднимается до 80ºС, затем опускается до 60ºС и удерживается до достижения 80% прочности.

Прогрев тепловыми пушками требует возведения вспомогательных теплоизолирующих конструкций над бетоном, куда будет направляться разогретый воздух. Эта методика оправдывает себя там, где нет надежного подключения к электрической сети. В этом случае используется дизельное оборудование, обеспечивающее нормальный прогрев. Нужно учитывать, что использование тепловых пушек стоит дорого. В промышленности используют прогрев бетона паром в специальной двустенной опалубке.

Сколько греть бетон?

Для экономии, время прогрева бетона требуется сократить к минимуму. Но в каждом случае время считается отдельно, что связано с определенными факторами. Это температура наружного воздуха, возможность и качество теплоизоляции, мощность обогревателей.

Обогрев бетона проводом зависит от того, как он проложен внутри конструкции и потребляемой мощности. В общем случае расчет времени зависит от температуры конструкции. В большинстве методик монолит разогревается до 60ºС, но делается это медленно, не более 10 градусов за один час нагрева. Это обеспечивает его равномерность, повышая качество материала. После набора смесью 50% прочности, ее постепенно охлаждают с еще более низкой скоростью в 5ºС за час, с использованием термоизоляции. Таким образом, прогрев может проходить как в течение нескольких часов, так и суток.

Технология прогрева бетона в зимнее время

Материалы

При строительстве зданий применяют технологии, позволяющие не прерывать работы зимой. Например, прогрев бетона. Процедура нацелена на достижение температурного технологического минимума, при котором раствор не замерзает. Электрообогрев бетона используется во всех регионах с ярко выраженной сменой сезонов.

Прогрев бетона: что это

Прогрев бетона – это способ изменения физических характеристик строительной смеси, применяемый при работе в условиях температуры воздуха ниже +5 градусов в среднем за сутки. Его цель – предотвращение замораживания только что уложенного состава. Смесь начинает схватываться уже через несколько часов после укладки. При высыхании бетона между водой и вяжущим материалом происходит химическая реакция. На ее активность влияет температурный режим окружающей среды. Если температура приближается к нулю, процессы взаимодействия останавливаются. Это снижает скорость набора бетоном прочности. Из-за этого смесь расслаивается и крошится.

Зачем необходим прогрев бетона зимой

Чтобы разобраться, для чего требуется обогрев бетона, нужно понять, как он застывает. Под воздействием низких температур естественное отвердевание цементной смеси происходит неравномерно из-за присутствия в ней воды. Комфортная температура для застывания бетона – +20 °C. Принудительное прогревание строительного состава помогает приблизиться к этому показателю и не прерывать работы даже в сильные морозы.

Технологический процесс строительства зимой предполагает применение оборудования для подогрева бетона. Его использование обеспечивает нормальное протекание гидратации воды из цементной смеси. В результате удается достичь оптимальных технических характеристик здания и предотвратить его разрушение с течением времени.

Способы прогрева конструкций из бетона

Обогревают бетон при работе на холоде различными методами. Строители часто применяют следующие технологии.

Трансформатором

Для прогрева бетона зимой многие строители применяют трансформатор. Тепло при использовании этой технологии вырабатывает электрический ток. С трансформатором применяют электроды либо провода. Первые вставляют в предварительно замоноличенную конструкцию или размещают на ее поверхности, а вторые крепят к арматуре либо погружают в опалубку, затем заливают раствор. Электроды и кабели подключают к электрической сети с напряжением 220 В или 380 В через трансформатор понижающего типа. Обычно используют трехфазное оборудование. Все фазы нагружать нужно одновременно.

Напрямую подключать греющие элементы к сети нельзя. Это приведет к локальному перегреву и может быть опасно для жизни.

Электропрогрев бетона проводом – универсальный способ. Он может применяться для стен, фундамента, колонн или перекрытий. Использовать для электропрогрева бетона по этой технологии допускается следующие типы кабелей:

• ПНСВ (нагревательный с жилой из стали и виниловой изоляцией);
• ВЕТ (предназначенный для работы напрямую от электрической сети);
• ПТПЖ (токопроводящий с параллельными оцинкованными жилами).

Жилы проводов могут быть диаметром 1,2-3 мм.

Если обогрев бетона трансформатором производят при помощи электродов, подойдут следующие их типы:

• полосовые;
• струнные;
• стержневые;
• пластинчатые.

Инфракрасным излучением

Еще один эффективный метод прогрева бетона в зимнее время предполагает применение инфракрасного излучения, преобразующегося в тепловую энергию.

Рядом с залитой цементным раствором опалубкой ставят промышленные инфракрасные обогреватели и направляют их в сторону опалубки. Функцию источника излучения выполняют ТЭНы мощностью до нескольких сотен киловатт.

Инфракрасный аппарат имеет следующие компоненты:

• излучатель;
• отражатель;
• подвес либо держатель.

Необходимый показатель мощности оборудования необходимо подбирать таким образом, что температура на поверхности была не выше 93 °C. Методика не подходит, если толщина бетона составляет более 70 см.

Электрический инфракрасный способ нагрева строительной смеси имеет высокий КПД и небольшие энергетические затраты.

Прогрев бетона своими силами

Некоторые несложные методики могут применяться в частном строительстве, а оборудование для прогрева легко изготовить своими руками.

Методом магнитной индукции

Греть способом магнитной индукции можно только армированные конструкции. Металлические элементы в этом случае оказываются незаменимыми, поскольку выполняют функцию сердечника. Вокруг залитой бетоном конструкции петлями помещают кабель в изоляции. Он будет играть функцию индуктора. Какой провод использовать, и сколько его потребуется, определяют посредством расчетов. Затем по кабелю пускают переменный ток. Образующееся в результате описанных манипуляций магнитное поле нагревает арматуру железобетонной конструкции, от которой тепло расходится по всему бетонному составу. И зима больше не является препятствием для продолжения строительных работ.

Это интересно! В качестве сердечника допустимо использовать и опалубку из металла.

Нагревание производится снаружи. Преимущества индукционного нагрева методом индукции заключаются в низкой цене и равномерности прогрева. Недостаток состоит в том, что применять его можно только на небольшом перечне конструкций – на балках, колоннах, и пр.

Греющей опалубкой

В ряде случаев для бетонирования в холодное время применяют греющую опалубку. Ее можно использовать и летом для сокращения скорости застывания раствора. Стандартные составляющие такой опалубки дополняют нагревательными элементами. Схема подобной модификации достаточно проста. Сделать греющей можно как деревянную, так и металлическую опалубку.

В качестве нагревательных элементов допускается применять не только провода и кабели, но и трубчатые, ленточные электронагреватели, токопроводящие пленки. Метраж нагревательных элементов рассчитывается индивидуально. Использование греющей опалубки обеспечивает равномерный прогрев, а монтаж конструкции занимает минимум времени.

Тепляком

Один из наиболее старых проверенных методов обогрева бетонного раствора предполагает использование тепляков (либо шатров). Технология заключается в создании вокруг заливаемой составом конструкции теплоизолированного пространства. Последнее затем прогревается до необходимой температуры при помощи тепловых пушек либо обогревателей. Тепляк допускается изготавливать из брезента, древесины или полимерных материалов с подходящими характеристиками. Укрыву подлежит только отдельная часть всей конструкции – которая заливается. Затем шатер перемещают.

Сколько нужно прогревать бетон

Определенного графика прогрева бетона не существует. Самое главное – соблюсти подходящий температурный режим до окончательного набора составом прочности. Это означает, что после заливки смесь не рекомендуется подвергать воздействию низких температур в течение 28 дней.

СНиП 3.03.01-87 регламентирует степень набора прочности, по достижении которого бетон становится практически неуязвим:

Все нужное для прогрева рекомендуется подготовить заранее

Особенности применения противоморозных добавок

В условиях российского климата на строительных площадках для работы зимой применяют противоморозные добавки в бетон. Их использование позволяет понизить температуру замерзания жидкости и ускорить процесс отвердения смеси.

Высоко востребованными в холодное время становятся и добавки-пластификаторы, меняющие качественные характеристики бетона. Он сохраняет подвижность и пластичность, несмотря на существенное снижение температуры.

Допустимое количество противоморозных добавок не должно превышать 6% от общего объема цемента. На этикетке присадки производитель указывает, до какой температуры она эффективна.

Противоморозные добавки используют самостоятельно или в сочетании с разными технологиями прогрева бетона. На рынке можно найти не одну сотню различных средств, позволяющих работать с цементным составом при минусовых температурах.

Подобные компоненты включают в состав бетона в процессе ее замешивания. Только так можно добиться равномерного распределения реактивов по раствору.

В строительстве обычно применяют:

• нитрит натрия;
• нитрит кальция;
• хлористый натрий;
• карбонат натрия;
• поташ;
• формиат натрия.

Продукты на их основе предлагают многие отечественные и зарубежные производители строительных материалов. Лучше выбирать продукцию известных марок с хорошей репутацией.

Использовать противоморозные добавки очень просто. Они недорогие, но имеют недостатки. Их включение в смесь увеличивает время обретения бетоном прочности и может снижать коррозийную стойкость арматурных элементов, если в составе добавки содержатся хлориды.

Строительные работы с монолитными конструкциями в зимнее время – ответственный и серьезный процесс, требующий профессионального подхода. Схему прогрева бетона выбирают в зависимости от применяемого метода. От специалиста требуется не только корректно оценить эффективность выбранной им методики, но и не ошибиться при расчете суммарного объема затрат. Любая допущенная ошибка может иметь фатальные последствия. Технологические процессы в строительстве нельзя нарушать даже минимально. От их соблюдения зависит прочность, долговечность возведенного здания и безопасность его эксплуатации.