Методическая документация в строительстве

ЗАО «ЦНИИОМТП»

ЗИМНЕЕ БЕТОНИРОВАНИЕ
С ПРИМЕНЕНИЕМ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРОВОДОВ

МДС 12-48.2009

Москва 2009

В настоящем методическом документе содержатся сведения о зимнем бетонировании с применением нагревательных проводов: технические требования к нагревательным проводам и силовому электрооборудованию, методические положения по расчету и выбору параметров режима термообработки бетона, рекомендации по организации работ, правила и приемы выполнения технологических операций, нормы и процедуры оценки качества работ. Приводятся примеры бетонирования типовых конструктивных элементов здания: колонн, стен и перекрытий.

Сведения, содержащиеся в документе, могут быть использованы для составления технологических документов на зимнее бетонирование: проектов производства работ, технологических карт, технических регламентов и т.п.

Методический документ предназначен для проектных и строительных организаций и специалистов-строителей, занимающихся вопросами производства бетонных работ в зимних условиях.

Методический документ разработан сотрудниками ЗАО «ЦНИИОМТП» - кандидатами техн. наук В.П. Володиным и Ю.А. Корытовым.

ВВЕДЕНИЕ

К зимнему бетонированию относятся работы, выполняемые при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С. Считается, что зимнее бетонирование может производиться при температуре воздуха до минус 40°С. На практике зимнее бетонирование освоено до температуры минус 15-20°С.

Для набора бетоном необходимой прочности выполняют специальные мероприятия по подготовке и производству бетонных работ в зимнее время.

Для зимнего бетонирования применяют специальные бетоны с химическими противоморозными и пластифицирующими добавками.

При выполнении работ прогревают свежеуложенный бетон различными способами с применением водяного пара, нагретой воды или электроэнергии.

Свежеуложенный бетон предохраняют от потерь теплоты (метод термоса), укрывая различными утеплителями (матами, покрывалами, полотнищами).

Особые мероприятия, в частности по утеплению рабочих органов и бетоноводов, осуществляют при подготовке машин и технологического оборудования к зимнему бетонированию.

Основное требование при выполнении зимнего бетонирования заключается в создании благоприятных условий для приобретения бетоном в короткий срок необходимой проектной прочности.

Массивные монолитные конструкции (фундаментные плиты и блоки) с модулем поверхности охлаждения М п от 2 до 4 бетонируют способом термоса с применением быстротвердеющих цементов, ускорителей твердения и противоморозных и пластифицирующих добавок.

Конструкции (колонны, блоки, стены) с модулем поверхности охлаждения 4-6 бетонируют способом термоса с применением предварительного подогрева бетонной смеси, нагревательных проводов и греющей опалубки.

Относительно тонкостенные конструкции (перегородки, перекрытия, стены) с модулем поверхности охлаждения 6-12 бетонируют упомянутыми выше способами с применением нагревательных проводов, термоактивных гибких покрытий (ТАГП), греющих плоских элементов (ГЭП).

В данном документе рассматривается способ зимнего бетонирования с применением нагревательных проводов. Этот способ имеет ряд преимуществ по сравнению с нагревом водяным паром, горячей водой, инфракрасным облучением. Эффективность способа повышается в сочетании с другими упомянутыми выше мероприятиями и приемами зимнего бетонирования: использованием высококлассного бетона с химическими добавками, утеплителей, подготовкой машин и технологического оборудования.

Применение нагревательных проводов позволяет возводить здания и сооружения, не отличающиеся по своей прочности от возводимых в летний период.

Настоящий документ содержит методические рекомендации и примеры, которые позволяют подбирать способы работ (режимы, приемы) и материалы для зимнего бетонирования для конкретного объекта строительства, с учетом местных условий и особенностей строительной организации. Выбор способа работ и материалов производится на стадии разработки проекта производства работ (технологических карт), согласовывается с заказчиком и утверждается в установленном порядке.

Настоящий документ необходим не только для разработки упомянутой выше технологической документации, но может быть полезен при лицензировании строительной организации (фирмы) на производство данного вида работ, при сертификации системы управления качеством, при аттестации качества зимнего бетонирования,

В основу документа положены научно-исследовательские работы, выполненные в ЦНИИОМТП и в других институтах строительной отрасли, а также обобщение опыта зимнего бетонирования российских строительных организаций.

При разработке документа использованы нормативные и методические документы, основные из которых приведены в разделе 2.

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Документ распространяется на зимнее бетонирование с применением нагревательных проводов монолитных железобетонных строительных конструкций (плит, стен, перекрытий, колонн и т.п.), имеющих модуль поверхности охлаждения 4-10, при строительстве и ремонте жилых, общественных и производственных зданий и сооружений.

Зимнее бетонирование с применением нагревательных проводов производится при температуре окружающего воздуха, как правило, до минус 20°С.

Документ используется для разработки проектов производства работ (технологических карт), при сертификации монолитных железобетонных конструкций и лицензировании организаций, выполняющих зимнее бетонирование.

Применение документа способствует обеспечению проектной прочности монолитных железобетонных конструкций, возводимых в зимних условиях.

2 НОРМАТИВНЫЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Теплоизоляционные материалы	Коэффициент теплопередачи К , Вт/( м 2 ·°С), при скорости ветра, м/с
Пенопласт (ПХВ) толщиной 120 мм
Опилки сосновные толщиной 100 мм
Плиты минераловатные толщиной, мм:
Шлак толщиной слоя 150 мм
Доски деревянные толщиной, мм:

4.3.2 В качестве утеплителя для открытых бетонных поверхностей кроме приведенных в таблице 5 применяют также керамзит, перлит, совелитовые плиты, торфоплиты, камышит и другие теплоизоляционные материалы.

Для утепления щитов опалубки может быть применена заливная теплоизоляция на основе, например, пенополиуретана и фенопласта.

Эти же теплоизоляционные материалы используют для укрытия металлического каркаса опалубки и ребер, которые являются, как известно, «мостиками холода».

4.4 Автобетононасос и бетоновод

4.4.1 Подготовка рабочих органов автобетононасоса (бункера, других узлов) и бетоновода заключается, прежде всего, в утеплении их теплоизоляционными материалами. Утепление должно быть таким, чтобы потери теплоты бетонной смеси при загрузке ее в бункер, транспортировании и укладке в опалубку были минимальными и обеспечивали заданную проектом температуру смеси при укладке.

Бункер автобетононасоса регулярно очищают и защищают от снега и ветра.

В ряде случаев (например, при температуре наружного воздуха до минус 5°С, при бетонировании второстепенных конструкций) автобетононасос может использоваться без зимней подготовки, то есть в летнем исполнении.

4.4.2 Подготовка к зиме других органов, узлов и агрегатов автобетононасоса выполняется во время сезонного технического обслуживания, в состав которого входят регламентные операции по замене масел и рабочих жидкостей, регулировочные и другие операции по обеспечению бесперебойной работы автобетононасоса зимой.

4.4.3 Перед началом работы автобетононасоса (транспортирования и укладки бетонной смеси) бетоновод прогревают теплым воздухом, паром или горячей водой.

Очистку бункера автобетононасоса и бетоновода после работы производят теплой водой. Воду, оставшуюся после очистки, полностью удаляют.

4.4.4 В начальный момент работы автобетононасоса температура пускового раствора и бетонной смеси, заполнившей бетоновод, должна быть не ниже 30°С.

Температура бетонной смеси в процессе укладки должна соответствовать температуре, заданной проектом.

При утепленном бетоноводе допускается непреднамеренная остановка автобетононасоса до 30 минут. При более длительной остановке необходимо удалить бетонную смесь из бетоновода.

5 ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМООБРАБОТКИ БЕТОНА

5.1 До начала работ по укладке нагревательных проводов должны быть закончены, как правило, опалубочные и арматурные работы. В ряде случаев укладку нагревательных проводов целесообразно производить одновременно с арматурными и опалубочными работами.

В составе зимнего бетонирования выполняют следующие подготовительные и основные работы.

Выполняют подготовительные работы по организации рабочего места и оснащению его средствами труда и технологическим оборудованием, по созданию безопасных условий труда. Устраивают ограждение рабочего места, проводят сигнализацию и освещение. Устанавливают на ровной твердой площадке силовое оборудование и вдоль захватки - секции электроразводки. Подключают нагревательные провода к секциям электроразводки, а секции - к трансформатору.

Основные работы зимнего бетонирования (термообработка бетона) производятся после завершения бетоноукладочных работ. Открытые поверхности бетона укрывают гидроизоляционной пленкой, теплоизоляционным материалом и подают напряжение на нагревательные провода.

Скорость остывания бетона обычно принимают 2,0-3,0°С/ч.

5.3 Для обеспечения при данной температуре наружного воздуха и скорости ветра заданного режима термообработки железобетонной конструкции, характеризуемой модулем поверхности, классом бетона с известным расходом цемента, температурой уложенного в опалубку бетона, по параметрам имеющихся опалубки и утеплителя, проводов и силового оборудования определяют электрические параметры нагрева бетона: коэффициент теплопередачи, удельную мощность нагрева бетонной конструкции, линейную электрическую нагрузку, шаг и длину проводов.

5.4 Коэффициент теплопередачи K определяют по (в том числе с помощью линейной интерполяции или экстраполяции) или по формуле

где

α λ = 2,1 - 3,2 Вт/(м 2 ·°С) - коэффициент передачи теплоты от опалубки излучением;

δ i = 0,015 - 0,1 м - толщина слоя теплоизоляционного материала;

λ i = 0,02 - 0,8 Вт/(м 2 ·°С) - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала;

α к = 20,0 - 43,0 Вт/(м 2 ·°С) - коэффициент передачи теплоты конвекцией:

при скорости ветра до 5 м/с α к = 20,0 Вт/ /(м 2 ·°С),

при 10 м/с α к = 30,0 Вт/(м 2 ·°С),

при 15 м/с α к = 43,0 Вт/(м 2 ·°С).

Примеры расчета К приведены в .

5.5 Удельная мощность нагрева бетонной конструкции Р уд определяется отношением общей мощности Р нагрева к нагреваемой площади бетонной конструкции. Определяется удельная мощность, необходимая для нагрева бетона до заданной температуры. Удельная мощность зависит от разности температуры нагревания бетона и наружного воздуха ∆Т , °С, массивности нагреваемой конструкции, характеризуемой модулем охлаждаемой поверхности М п, от коэффициента теплопередачи K и содержания цемента в бетонной смеси Ц .

Теоретически разность температуры нагревания бетона и наружного воздуха ∆Т , °С, может составлять от минус 40 до плюс 80, то есть 120°С; практически она составляет от минус 20 до плюс 50, то есть 70°С. Модуль охлаждаемой поверхности имеет практическое значение в диапазоне от 4 до 10 м -1 ; в этом диапазоне находятся типовые фундаментные плиты, колонны, полы, стены и перекрытия. Коэффициент теплопередачи в зависимости от вида применяемых теплоизоляционных материалов, а также толщины и конструкций утеплителей, скорости ветра изменяется в широких пределах: от 0,2 до 6,0 Вт/(м 2 ·°С); для утепленных щитов опалубки он не превышает 3,0 Вт/(м 2 ·°С). Так как твердение бетона - процесс экзотермический, то чем больше цемента, тем меньше требуется электрическая мощность для нагрева бетона. Так, при увеличении содержания цемента в зимней бетонной смеси в два раза (с 200 до 400 кг/м 3) потребная удельная мощность нагревания сокращается при прочих равных условиях с 960 до 600 Вт/м 2 , то есть на 37 %. Зависимость удельной мощности нагрева бетона от рассмотренных параметров была установлена экспериментально и представлена в виде номограммы (рис. 1).

5.6 с диаметром стальной токонесущей жилы 0,6- 3,0 мм уточняется экспериментально из интервала: для армированных конструкций 30-35 Вт/м, для неармированных 35-40 Вт/м. При линейной электрической нагрузке более 40 Вт/м температура провода превышает 100°С, что приводит к структурным нарушениям в бетоне и уменьшению его прочности. Кроме того, может быть нарушена электроизоляция провода и может произойти короткое замыкание на арматуру и закладные детали.

5.7 Шаг и длина проводов должны создать такую плотность их укладки, которая обеспечивает необходимую равномерность нагрева бетона в конструкции.

Шаг проводов b определяют по формуле

Длина проводов в зависимости от линейной электрической нагрузки, диаметра проводов (токонесущей жилы) и рабочего напряжения может быть ориентировочно определена по номограмме рис. 2 и уточнена по форме и размерам конструкции.

Шаг проводов выбирается из интервала 50- 150 мм. Для конструкций, контактирующих с грунтом, шаг может быть принят 150- 200 мм. В стыках элементов, в подливках под колонны и оборудование, в местных заделках шаг проводов сокращают до 25- 70 мм.

Длина проводов должна быть кратной высоте стен, колонн, фундаментов и ширине перекрытий.

Примеры определения шага и длины проводов приведены в .

Между прямыми 2 и 4 коэффициента теплопередачи K , Вт/(м 2 ·°С), проводим визуально прямую, равную 3,6 Вт/(м 2 ·°С).

∆ T = 60°С с ординатой М п = 8,0 м -1 модуля поверхности колонны. Из этой точки проводим горизонталь до пересечения с упомянутой прямой, равной K = 3,6 Вт/(м 2 ·°С).

Ц = 350 кг/м 3 .

Проекция полученной точки на ординату удельной мощности нагрева провода указывает Р уд = 320 Вт/м 2 .

Шаг нагревательных проводов ( b ) определяем по

b = 1/(Р уд /р +1) = 1/(320/33 + 1) = 0,09 = 0,1 м,

где р = 33 Вт/м - удельная нагрузка на провод из рекомендуемого интервала р = 30-35 Вт/м для армированных конструкций.

Длина провода L , необходимого для навивки по схеме , г на арматурный каркас с шагом 10 см, составляет

L = 2(А + Б )С / b = 2(0,5 + 0,5)7,5/0,1 = 150 м.

d d = 1,2 мм.

р = 33 Вт/м проводим ординату до точки пересечения с кривой, затем из этой точки по горизонтали находим точку пересечения с кривой d U , В. Проекции точек пересечения на ординату длины нагревателя позволяют подобрать длину нагревателя l , м. Наиболее близким значением является длина нагревателя 25 м при рабочем напряжении U = 55 В. Таким образом, на поверхностях охлаждения колонны укладывается 6 нагревателей по 25 м каждый.

Удельный расход провода (на 1 м 3 бетона) составит 150,0/1,87 ≈ 80,0 м.

Режим термообработки бетона определим с учетом рекомендаций и при условии, что прочность бетона составит не менее 70 % R 28 . Продолжительность нагрева при скорости нагрева 4,0°С/ч составляет не менее 6 ч, изотермическая выдержка при +40°С по графику (см. ) - 60 ч и остывания до нуля при скорости остывания 2,0°С/ч - не менее 20 ч.

Аналогичные расчеты были выполнены при температуре воздуха -10 и -15°С.

Основные параметры термообработки бетона в колонне сведены в следующую таблицу 6.

Таблица 6

Температура воздуха, °С	Удельная мощность нагрева Р уд , Вт/м 2	Шаг нагревателя b , мм	Диаметр провода d , мм	Длина нагревателя, м	Напряжение тока U , В

6.2 Стена

Бетонирование (бетон класса В15, расход цемента 350 кг/м 3) стены с размерами А ´ В ´ С (3000 ´ 500 ´ 6000 мм) производится в инвентарной стальной опалубке с размерами щита 2000 ´ 1000 мм, утепленной минераловатными плитами толщиной 60 мм. Для термообработки бетона предусмотрены нагревательный провод ПНСВ 1 ´ 1,4 и трансформаторная подстанция типа КТПТО-80-86 VI

Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, +5°С;

Средняя температура наружного воздуха в течение суток -15°С;

Скорость ветра 3 м/с;

Температура изотермического выдерживания бетона +45°С.

Принимается, что потери теплоты через верхнюю и нижнюю поверхности стены незначительны (верхняя открытая поверхность надежно укрыта теплоизоляционным материалом) и поэтому не учитываются.

Модуль поверхности охлаждения стены М п равен

М п = F / V = 39,0/9,0 = 4,3 м -1 .

Коэффициент теплопередачи К опалубки определим по формуле (1)

K = 1/(1/ α λ + å δ i / λ i + 1/ α к ) = 1/(1/2,8 + 0,06/0,6 + 1/25) = 2,0 Вт/(м 2 ·°С),

где

α λ

δ i = 0,06 м - толщина слоя теплоизоляционного материала;

λ i = 0,6 Вт/(м 2 ·°С) - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала;

α к = 25,0 Вт/(м 2 ·°С) - коэффициент передачи теплоты конвекцией при скорости ветра 3 м/с.

Находим разницу температуры нагретого бетона и наружного воздуха ∆ T , которая составляет

∆ T = 45 - (-15) = 60°С.

Р уд определяем по номограмме рис. 1.

Находим точку пересечения прямой ∆ T = 60°С с ординатой М п = 4,3 м -1 модуля поверхности стены. Из этой точки проводим горизонталь до пересечения с прямой коэффициента теплопередачи, равной K = 2,0 Вт/(м 2 ·°С).

Опускаем перпендикуляр из этой точки на прямую расхода цемента Ц = 350 кг/м 3 .

Р уд = 250 Вт/м 2 .

Шаг нагревательных проводов b определяем по формуле (2)

b = 1/(Р уд /р + 1) = 1/(250/34 + 1) = 0,12 м,

где d = 1,1-1,4 из рекомендуемого интервала р = 30-35 Вт/м для армированных конструкций.

Длина провода L , необходимая для навивки по схеме рис. 3, в на арматурный каркас с шагом 12 см, составляет

L = 2А (С + В )/ b = 2·3(6 + 0,5)/0,12 ≈ 324 м.

Из точки на абсциссе удельной нагрузки р d = 1,4 мм. Опускаем перпендикуляр из этой точки на кривые рабочего напряжения U , В. Проекции точек пересечения на ординату длины нагревателя позволяют подобрать длину нагревателя. Наиболее близким значением является длина нагревателя 27 м при рабочем напряжении U = 58 В. Таким образом, на поверхностях охлаждения стены укладывается 12 нагревателей по 27 м каждый.

Удельный расход провода (на 1 м 3 бетона) составит 324,0/9,0 = 36,0 м.

Режим термообработки бетона определим с учетом рекомендаций раздела 5.2 и при условии, что прочность бетона составит не менее 70 % R 28 . Продолжительность нагрева при скорости нагрева 4,0°С/ч составляет не менее 10 ч, изотермическая выдержка при +45°С по графику рис. 7 - 48 ч и остывания до нуля при скорости остывания 2,0°С/ч - не менее 22 ч.

Аналогичные расчеты были выполнены при температуре воздуха -10 и -20°С.

Таблица 7

Температура возду ха, °С	Удельная мощность нагрева Р уд , Вт/м 2	Шаг нагревателя b , мм	Диаметр провода d , мм	Длина нагревателя, м	Напряжение тока U , в

Основные параметры термообработки бетона в стене сведены в следующую таблицу 7.

6.3 Перекрытие

Бетонирование (бетон класса В25, расход цемента 400 кг/м 3) перекрытия с размерами А ´ В ´ С (6000 ´ 6000 ´ 200 мм) производится в опалубке из ламинированной фанеры толщиной 21 мм. Открытая поверхность перекрытия утепляется минераловатными плитами толщиной 80 мм, термоактивными гибкими покрытиями (ТАГП) или греющими плоскими элементами (ГЭП).

Для термообработки бетона предусмотрены нагревательный провод ПНСВ 1 ´ 1,2 и трансформаторная подстанция типа КТПТО-80-86.

Условия бетонирования следующие:

Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, +10°С;

Температура изотермического выдерживания бетона +45°С;

Температура наружного воздуха: днем -16°С, ночью -20°С;

Скорость ветра 1,5 м/с.

Определение параметров режима термообработки бетона производится в следующей последовательности.

Принимается, что потери теплоты через открытую верхнюю поверхность перекрытия незначительны (надежно укрыта теплоизоляционным материалом) и поэтому не учитываются.

Модуль поверхности охлаждения перекрытия М п при этом равен

М п = F / V = 40,8/7,2 ≈ 6,0 м -1 .

Коэффициент теплопередачи K опалубки из ламинированной фанеры определим по формуле (1)

K = 1/(1/ α λ + å δ i / λ i + 1/ α к ) = 1/(1/2,8 + 0,021/0,4 + 1/20) = 2,2 Вт/(м 2 ·°С),

где

α λ = 2,8 Вт/(м 2 ·°С) - коэффициент передачи теплоты от опалубки излучением;

δ i = 0,021 м - толщина ламинированной фанеры;

λ i = 0,4 Вт/(м 2 ·°С) - коэффициент теплопроводности ламинированной фанеры;

α к = 20,0 Вт/(м 2 ·°С) - коэффициент передачи теплоты конвекцией при скорости ветра 1,5 м/с.

Находим разницу температуры ∆ T нагретого бетона и средней температуры наружного воздуха в течение суток (равна -18°С), которая составляет

∆ T = 45 - (-18) = 63°С.

Необходимую удельную мощность нагрева бетона Р уд определяем по номограмме .

Находим точку пересечения прямой ∆ T = 63°С с ординатой М п = 6,0 м -1 модуля поверхности перекрытия. Из этой точки проводим горизонталь до пересечения с прямой коэффициента теплопередачи, равной K = 2,2 Вт/ (м 2 ·°С).

Опускаем перпендикуляр из этой точки на прямую расхода цемента Ц = 400 кг/м 3 .

Проекция полученной точки на ординату удельной мощности нагрева указывает Р уд = 300 Вт/м 2 .

Шаг нагревательных проводов b определяем по

b = 1/( P уд /р + 1 = 1/(300/34 + 1) = 0,10 м,

где d = 1,1-1,4 из рекомендуемого интервала р = 30-35 Вт/м для армированных конструкций.

Длина провода L , необходимого для укладки в нижнем уровне арматуры по схеме , б с шагом 10 см, составляет

L = B (A /b + 1) + А = 6(6/0,1 + 1) + 6 ≈ 372 м .

Между кривыми 1,4 и 1,1 мм диаметра провода d проводим визуально кривую, равную d = 1,2 мм.

Из точки на абсциссе удельной нагрузки р = 34 Вт/м проводим ординату до точки пересечения с кривой, затем из этой точки по горизонтали находим точку пересечения с кривой d = 1,2 мм. Опускаем перпендикуляр из этой точки на кривые рабочего напряжения U , В . Проекции точек пересечения на ординату длины нагревателя позволяют подобрать длину нагревателя. Наиболее близким значением является длина нагревателя 25 м при рабочем напряжении U = 55 В. Таким образом, в перекрытие укладывается 15 нагревателей по 25 м каждый.

Удельный расход провода (на 1 м 3 бетона) составит 372,0/7,2 ≈ 52,0 м.

Режим термообработки бетона определим с учетом рекомендаций и при условии, что прочность бетона составит не менее 70 % R 28 . Продолжительность нагрева при скорости нагрева 4,0°С/ч составляет не менее 9 ч, изотермическая выдержка при +45°С по графику - 48 ч и остывания до нуля при скорости остывания 2,0°С/ч - не менее 22 ч.

Аналогичные расчеты были выполнены при температуре воздуха -10°С.

Основные параметры термообработки бетона в перекрытии сведены в следующую таблицу 8.

Таблица 8

Температура воздуха, °С	Удельная мощность нагрева Р уд , Вт/м 2	Шаг нагревателя b , мм	Диаметр провода d , мм	Длина нагревателя, м	Напряжение тока U , В
		Качество зимнего бетонирования должно обеспечить проектную прочность монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Общие требования к контролю качества бетона изложены в СНиП 12-01-2004 и СНиП 3.03.01-87 . Качество зимнего бетонирования зависит от выполнения подготовительных работ, выбранного режима термообработки и контроля качества работ. До начала основных работ следует проверить работоспособность оборудования и системы автоматики, отсутствие повреждений проводов, надежность изоляции. Режим термообработки необходимо проверить и при необходимости откорректировать по результатам лабораторных испытаний образцов бетона. Перед укладкой проводов и бетонированием проверяют качество очистки от снега и льда основания, арматуры и опалубки. В первые часы нагревания бетона и не реже двух раз в сутки измеряют ток и напряжение в питающей сети. Наблюдение за работой оборудования, осмотр проводов, кабелей и мест электрических соединений с целью выявления повреждений, искрения и т.п. производятся постоянно. Сопротивление изоляции нагревателей должно составлять не менее 1,0 МОм в холодном и 0,5 МОм в горячем состоянии. После бетонирования проверяют соответствие согласно проекту и надежность укрытия открытых поверхностей бетона гидроизоляционными и теплоизоляционными материалами. В процессе нагрева температуру бетона измеряют не реже чем через каждые два часа. Не реже двух раз в смену снимают показания датчиков температуры для построения графиков температуры нагревания, выдерживания и остывания бетона. Контроль набора прочности бетона осуществляется по температурному режиму наиболее ответственных или менее нагретых участков конструкции. . Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство; и ГОСТ 12.4.059-89 . Бетонные работы с электрообогревом должны производиться, как правило, в светлое время суток. Строительная площадка, участок работ, рабочее место в темное время суток должны быть освещены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.046-85 «ССБТ. Строительство. Нормы освещения строительных площадок». При подаче и уплотнении бетонной смеси опалубку и поддерживающие конструкции следует тщательно осматривать, проверять на надежность установку стоек, подкосов. При уплотнении бетонной смеси электровибраторами перемещать вибратор за токоведущие шланги не допускается, а при перерывах в работе и при переходе с одного места на другое электровибраторы необходимо выключать. Эксплуатация автобетононасоса и автобетоносмесителя должна осуществляться в соответствии с указаниями заводов-изготовителей, изложенными в инструкциях по эксплуатации. Соединять стальные трубы бетоновода с резинотканевыми шлангами необходимо с помощью инвентарных хомутов на болтах. Необходимо следить, чтобы шланги с движущейся бетонной смесью не имели перегибов. Перед промывкой бетоновода посторонние лица (рабочие, не участвующие в данной работе) должны быть удалены на расстояние не менее чем на 10 м. Под стрелой автобетононасоса любые работы запрещены. Зона работы автобетононасоса должна иметь ограждение, перед зоной работы должны быть вывешены предупредительные знаки, отвечающие требованиям ГОСТ Р 12.4.026-2001 . Ниже приведены основные правила техники безопасности при производстве электронагрева бетона. Рабочие по электронагреву бетона должны быть снабжены резиновыми сапогами (диэлектрическими галошами) и резиновыми перчатками. Подключение к сети нагревательных проводов производится после отключения напряжения. В местах ограждения следует повесить красные лампочки, загорающиеся при подаче напряжения на провода. Арматуру в опалубке, закладные детали, а также металлические нетоковедущие части оборудования заземляют, присоединяя к ним нулевой провод питающего кабеля. При использовании контура заземления перед включением напряжения следует измерить сопротивление контура, которое должно быть не более 4 Ом. Около трансформатора, распределительных щитов и рубильников укладывают деревянные настилы, покрытые диэлектрическими коврами. Не следует подавать рабочее напряжение на нагревательные провода, если они находятся не в бетоне, а на воздухе, если имеют механические повреждения или ненадежно соединены с кабелями. Допускаются при соблюдении изложенных выше правил укладка и уплотнение бетона при неотключенных проводах, если рабочее напряжение не превышает 60 В и в зоне действия глубинного вибратора нет проводов, которые можно было бы повредить. Не следует подключать проволочные нагреватели к сети напряжением выше 220 В. Электротехнические работы при зимнем бетонировании выполняются специально обученными рабочими-электриками, проводятся под руководством и наблюдением инженерно-технического работника, назначенного приказом по организации.

При выполнении строительства часто возникает необходимость проведения бетонирования фундаментов, арматуры либо других участков в зимний сезон. В этом случае необходимо не допустить замерзания содержащейся в бетоне воды. Если подобное произойдет, кристаллы льда существенно снизят эксплуатационные характеристики материала и его прочность.

Основные правила

Для того чтобы зимнее бетонирование прошло успешно, а качество бетона не ухудшилось, необходимо придерживаться нескольких основных правил проведения процесса в холодную пору:

1. В первую очередь следует использовать специальные противоморозные добавки, которые предотвратят промерзание и увеличат его прочность.
2. При отсутствии добавок следует разводить бетонную смесь только подогретой водой, а также применять предписанные методы, обеспечивающие высокое качество конструкций.
3. Машины, на которых будет производиться транспортировка бетона в холоднее время года, должны иметь утепление.
4. Основание под бетон перед началом работы должно быть тщательно очищено от пыли и грязи и подогрето.
5. С арматуры и опалубки, которые будут использоваться в процессе бетонирования, следует удалить снег и наледь. Если арматура имеет диаметр более 25 мм или изготовлена из прокатного профиля, при температуре воздуха ниже -10 градусов она подогревается до приобретения положительной температуры. Такую же операцию необходимо провести и с крупными металлическими закладными деталями.
6. Работа по бетонированию должна быть проведена ускоренными темпами, непрерывно, чтобы предотвратить охлаждение слоя бетона, уложенного в первую очередь.
7. После заливки бетона всю его поверхность необходимо утеплить деревянными щитами или матами.

Соблюдение этих несложных условий позволит получить качественное бетонирование, сохраняющее прочность и надежность.

Методы выдерживания бетонного раствора

Современное строительство применяет несколько методов выдерживания бетонного раствора при минусовой температуре, которые следует считать достаточно эффективными и экономически выгодными.

Методы зимнего бетонирования можно условно разделить на 3 группы:

• метод термоса, основанный на сохранении тепла, внесенного в бетонный раствор при его изготовлении или перед заливкой в конструкции;
• электропрогрев, осуществляемый контактными, индукционными или инфракрасными обогревателями после укладки раствора;
• применение специальных химических противоморозных средств, при помощи которых достигается эффект понижения эвтектической точки воды, присутствующей в смеси.

Эти методы, проводя бетонирование в зимний период, можно использовать по отдельности или комбинировать их при необходимости. На выбор используемого метода при проведении работ по влияют такие факторы как массивность и вид конструкции, состав и требуемая прочность бетона, природные условия в определенное время года, оснащенность строительной площадки тем или иным видом энергетического оборудования и некоторые другие.

Так, например, метод термоса рекомендуется применять при работе с высокоэкзотермичными портландскими быстротвердеющими цементами. Именно они обладают наибольшим тепловыделением, обеспечивающим высокое теплосодержание созданной конструкции. При этом выдерживание бетонного раствора на основании метода может производиться комбинированно — «термос с добавками», где происходит за счет химических ускорителей, либо по методу «горячий термос», где для разогрева бетона до высоких положительных температур требуются серьезные электрические мощности.

В отличие от метода термоса искусственный прогрев бетонного раствора предусматривает не только повышение температуры уложенного материала до максимально допустимой, но и поддержание ее в течение времени, необходимого для набора бетоном заданной прочности. Обычно метод искусственного нагрева применяют при работе с конструкциями, имеющими высокий уровень массивности, где заданную прочность невозможно получить лишь при использовании метода термоса.

Противоморозные химические средства добавляются в бетонные растворы в количестве от 3 до 16% в зависимости от желаемого результата и массы смеси и обеспечивают устойчивое твердение материала при отрицательной температуре. Как правило, выбор вида добавок зависит от вида конструкции, количества используемой арматуры, наличия блуждающих токов и агрессивных сред, а также от температуры, при которой происходит процесс.

На сегодняшний день в качестве противоморозных добавок используются следующие средства:

• нитрит натрия;
• хлорид кальция в сочетании с нитритом натрия;
• хлорид кальция в сочетании с хлоридом натрия;
• нитрат-нитрит кальция в сочетании с мочевиной;
• нитрат кальция в сочетании с мочевиной;
• нитрит-нитрат кальция в сочетания с хлоридом кальция;
• нитрат-нитрит-хлорид кальция в сочетании с мочевиной;
• поташ.

Кроме того, в современном строительстве в холодное время года часто используется противоморозная добавка формиат натрия, но ее применение ограничено в предварительно напряженных конструкциях со стальной арматурой, предназначенных для использования в газовых либо водных средах с влажностью воздуха более 60%. Следует учесть, что использование данной добавки запрещено при сооружении конструкций с реакционноспособным кремнеземом или используемых на промышленных предприятиях, потребляющих постоянный электроток.

Необходимо добавить, что все химические добавки категорически запрещено использовать при проведении бетонирования железобетонных конструкций электрофицированных железных дорог и промышленных предприятий, где наблюдается возникновение блуждающего электротока.

Методы прогрева

Все указанные выше методы успешно применяются на обширных и хорошо оснащенных строительных площадках. Некоторые из них требуют организации достаточно затратного дополнительного оборудования или оснащения.

В условиях небольших строительных работ по бетонированию фундамента дачного дома, теплицы или тротуарного полотна не все из предложенных методов выглядят целесообразными. В этом случае зимнее бетонирование может сопровождаться такими действиями, как возведение временного укрытия на месте проведения работ, где необходимый участок будет обогреваться тепловой пушкой, либо применение ПВХ-пленки и других согревающих материалов.

Укрывание бетонной смеси рекомендуется в холодное время при температуре от -3 до +3 градусов. ПВХ-пленка и другие утеплители позволяют аккумулировать тепло внутри бетонной конструкции, что приводит к более быстрому застыванию и твердению раствора.

Если же температура воздуха достигает отметки от -5 до -15 градусов, специалисты рекомендуют использовать электрические или газовые тепловые пушки. Обустраиваются они следующим образом:

• на деревянном каркасе укрепляется пласт пленки ПВХ, создавая укрепление в виде палатки;
• в палатку устанавливаются тепловые пушки.

Чем выше будет температура в палатке, тем быстрее схватится бетонная смесь, и, соответственно, тем меньшим будет время прогревания.

Как правило, для приобретения бетоном первичной прочности, позволяющей проводить дальнейшие работы, достаточно прогревания в течение 1-3 дней.

Методические указания

Итак, вам необходимо произвести работы по укладке бетона на своем дачном участке. Какой алгоритм действий следует выбрать, чтобы бетонирование в зимних условиях прошло успешно?

В первую очередь следует приобрести бетон. Кроме того, допускается самостоятельное изготовление бетонной смеси. Для приготовления материала марки М200 потребуются:

• 3 части цемента М500 (запрещено использовать влажный цемент или имеющий твердое состояние);
• 5 частей песка (допускается использование как карьерного, так и мытого песка; категорически запрещено использование песка с глиной или другими добавками);
• 7 частей щебня (рекомендуется использовать мытый гравийный щебень с фракциями от 5 до 20 мм; запрещено применение известкового щебня, а также гальки и немытого щебня);
• вода (должна составлять около 25% всей смеси).

Для использования бетона в зимнюю пору в него можно добавить химические противоморозные элементы и пластификаторы.

Если среднесуточная температура во время выполнения работ составляет не более -5 градусов, необходимо произвести следующие действия:

1. Тщательно проверить весь используемый для приготовления бетонной смеси материал — щебень, песок и воду — на отсутствие снега и льда и в обязательном порядке подогреть их.
2. Устроить каркас из пиломатериалов и обтянуть его утепляющим материалом, создавая палатку.
3. Проверить палатку на отсутствие щелей, через которые может проникать холодный воздух.
4. Если палатка соответствует всем необходимым требованиям, можно подключать тепловую пушку или теплогенератор.
5. следует осуществлять до тех пор, пока он не приобретет светло-белый цвет. При прикосновении смесь должна быть теплой, что указывает на наличие реакции по схватыванию и набору прочности. Если бетон стал темно-серым, это указывает на то, что он замерз и утратил свои характеристики. Такой раствор необходимо раздолбить и произвести работы по бетонированию заново.

Что делать, если процесс повторного бетонирования невозможен? В этом случае следует тщательно укрыть конструкцию пленкой из ПВХ. Это позволит сохранить верхний пласт бетона в целости при заморозках и оттепелях. Возможно, весной бетон сможет продолжить процесс гидратации. Конечно, его прочность станет максимально низкой, но сделать это лучше, чем просто оставить конструкцию под дождем и снегом.

Основы зимнего бетонирования

Бетонные работы при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С выполняют по специальным правилам, установленным для работ в зимних условиях {СНиП III-15-76).

В зимних условиях основной задачей является не допустить преждевременного замерзания уложенного бетона. Необходимо, чтобы бетон сохранял при укладке и выдерживании положительную температуру (вышеО0) до тех пор, пока его прочность не достигнет определенного значения, называемого «критической» прочностью

Для конструкций, подвергающихся сразу после выдерживания попеременному замораживанию и оттаиванию, критическая прочность бетона независимо от его класса должна быть не менее 70%. а в преднапряжен-ных конструкциях - не менее 80% проектной прочности.

Для конструкций, подвергающихся сразу по окончании выдерживания действию расчетного давления воды (резервуаров, подпорных стен), а также конструкций, к которым предъявляют специальные требования по морозостойкости и водонепроницаемости, критическая прочность должна быть не ниже 100 % проектной прочности.

Для массивных сооружений специального назначения (плотин, опор, мостов и др.) условия и сроки допустимого замерзания бетона устанавливают в проекте. Перечисленные выше требования вызваны тем, что бетон при отрицательной температуре (ниже 0°С) не твердеет, так как вода в нем превращается в лед и физико-химические процессы взаимодействия между цементом и водой затворения практически прекращаются. Однако, когда замерзший бетон оттает, процессы твердения возобновляются, и, если замерзание произошло не ранее достижения им критической прочности, то бетон впоследствии приобретет заданную (проектную) прочность. Если же дать бетону замерзнуть.раньше, то произойдет частично безвозвратная потеря прочности (главным образом из-за нарушения сцепления между крупным заполнителем и цементным раствором).

Потеря прочности будет тем больше, чем моложе был бетон к моменту замерзания (так, например, бетон на портландцементе, достигающий прочности на 28-й день и замороженный через сутки, после укладки, безвозвратно теряет до половины своей прочности). Бетон, замо-- роженный при достижении им указанных выше значений критической прочности, необходимо выдерживать после оттаивания в условиях, обеспечивающих получение им проектной прочности до момента загружения конструкции проектной нагрузкой.

К моменту снятия несущей опалубки бетонных и железобетонных конструкций требуется, чтобы прочность бетона составляла 50...100% проектной. Такие конструкции после распалубливания могут быть во многих случаях без вреда для них подвергнуты действию низких температур, но в каждом конкретном случае необходимо все же сопоставить распалубочную и критическую прочность. В тех случаях, когда из условий многократной оборачиваемости опалубки последнюю (например, боковые щиты опалубки фундаментов, подколонни-ков, стен и т. п.) снимают раньше достижения -бетоном критической прочности, распалубленные поверхности следует временно укрывать.

Это же приходится делать и в тех случаях, когда разность температур поверхности бетона и наружного воздуха превышает следующие значения: 20СС - для конструкций с модулем поверхности от 2 до 5 и;Ш°С - для конструкций с модулем поверхности 5 и ныше. Иначе при быстром охлаждении на поверхности бе юна образуются температурные трещины.

Распалубливание конструкций выполняют при положительной температуре бетона; ни в коем случае нельзя допускать примерзания опалубки к бетону.

Для твердения в зимних условиях бетона, приготовленного на обычной воде (без введения в нее химических добавок солей, понижающих точку замерзания образующегося при этом солевого раствора), необходимо прежде всего, чтобы смесь была уложена в опалубку теплой и все ее составные части имели положительную температуру. Нельзя, например, укладывать в опалубку бетонную смесь, приготовленную на мерзлом песке и щебне. При обогреве такой смеси после укладки содержащаяся в мерзлом состоянии в песке и щебне влага оттает и займет меньший объем (известно, что вода при замерзании увеличивается и, наоборот, лед при оттаивании уменьшается в объеме примерно на 10%)." 13 результате этого получается рыхлый, пористый, а следовательно, и малопрочный бетон.

Поэтому в зимнее время бетонную смесь приготовляют на подогретой воде; заполнители (песок, щебень) также нагревают или оттаивают до положительной температуры. Исключение может быть допущено для сухого щебня или гравия, не содержащего наледи на зернах и смерзшихся комьев (влажность не выше 1...1,5%). Такой заполнитель можно загружать в смеситель неото-гретым при условии, что по выходе из смесителя бетонная смесь будет иметь заданную положительную" температуру. Цемент не подогревают, так как при перемешивании с водой и заполнителями он быстро принимает положительную температуру.

Перевозку и укладку бетонной смеси осуществляют быстро, чтобы ее температура в опалубке была положительной.

Бетон – это очень популярный на сегодняшний день строительный материал, для изготовления которого применяют такие компоненты, как цемент, вода, заполнитель и вода. Но одно дело, когда вы производите заливку бетона летом, ведь теплое время года благоприятно влияет на процесс набора прочности. Что же происходит зимой? При сильных морозах набор прочностных характеристик прекращается, а это крайне нежелательно. В этом случае необходимо применять ряд мероприятия, которые позволят прогревать бетон. Для этого нужно знать все особенности технологической карты бетона на зимний период и актуальные способы прогрева.

Технологическая карта и способы прогрева бетона

Прогревать сварочным аппаратом

Этот метод прогрева предполагает применение следующих материалов:

• кусков арматуры;
• лампы накаливания и градусника для измерения температуры.

Процесс установки кусков арматуры выполняется параллельно цепи, с примыкающими и прямыми проводами, между которыми монтируется лампа наливания. Именно благодаря ей будет возможным производить измерения напряжения.

Чтобы померить температуры, стоит задействовать градусник. По времени этот процесс занимает много времени, примерно 2 месяца. При этом на весь процесс прогревания необходимо оградить конструкцию от влияния холода и воды. Применять обогрев сварочным аппаратом целесообразно при малом объеме бетона и отличных условиях погоды.

Инфракрасный метод

Смысл этого метода состоит в том, что ведется установка оснащения, работа которого выполняется в инфракрасном диапазоне. В результате этого удается преобразовать излучение в тепло. Именно тепловая энергия внедряется в материал.

Инфракрасный подогрев бетонной смеси представляет собой электромагнитные колебания, у которых скорость распространения волны будет составлять 2,98*108 м/с и длина волны 0,76-1, 000 мкм. Очень часто в роли генератора задействуют трубки, выполненные из кварца и металла.

Главной особенностью представленной технологии является возможность питания энергией от обычного переменного тока. При инфракрасном обогреве бетона параметр мощности может меняться. Она зависит от необходимого температурного режима нагревания.

Благодаря лучам энергия может проникать в более глубокие слои. Для достижения необходимой эффективности процесс обогрева должен выполняться плавно и постепенно. Здесь запрещено работать при высоких показателях мощности, иначе верхний слой будет иметь высокую температуру, что в конечном результате приведет к потере прочности. Применять такой метод необходимо в случаи, когда нужно разогреть тонкие слои конструкции, а также подготовить раствор для ускорения времени сцепки.

Какие существуют плюсы и минусы дома из газобетона, указано в данной

Индукционный метод

Для осуществления этого метода необходимо задействовать энергию переменного тока, которая будет преобразовываться в тепловую в опалубке или арматуре, выполненной из стали.

После преобразованная тепловая энергия будет распространяться на материал. Применять индукционный метод обогрева целесообразно при обогреве железобетонных каркасных конструкций. Это могут быть ригели, балки, колонны.

Если использовать индукционный прогрев бетона по внешним поверхностям опалубки, то здесь необходимо выполнить монтаж последовательных витков, которые изолированы от индукторов и проводом, а число и шаг определяется расчетным путем. С учетом полученных результатов удается изготовить шаблоны с пазами.

Когда индуктор был установлен, то можно выполнять обогрев арматурного каркаса или стыка. Делается это для того, что удалить наледь до того, как будет происходить бетонирование. Теперь открытые поверхности опалубки и конструкции можно укрыть при помощи теплоизоляционного материала. Только после обустройства скважин можно приступать к непосредственной работе.

Когда смесь примет необходимый температурный режим, то процедуру обогрева прекращают. Следите, чтобы опытные показатели отличались от расчетных не менее чем на 5 градусов. Скорость остывания может сохранить свои пределы 5-15 С/ч.

Применение трансформаторов

Для повышения температурного режима в бетоне можно воспользоваться таким недорогим и простым методом, как нагревательный провод ПНСВ.

Конструкция этого кабеля предусматривает два элемента:

• однопроволочная жила круглой формы, выполненная из стали;
• изоляция, для которой можно задействовать ПВХ пластик или полиэтилен.

Если вам необходимо обогреть смесь 40-80 м3, то для этого будет достаточно установить всего лишь одну трансформаторную подстанцию. Применяют такой метод в том случае, когда на улице температура воздуха достигла отметки -30 градусов. Использовать трансформаторы целесообразно для обогрева монолитных конструкций. Для 1 м веса будет достаточно провода в 60 м.

Какие производители автоклавного газобетона существуют, указано в данной

Выполняется такая манипуляция по следующей инструкции:

1. Внутрь бетона укладывают нагревательный провод. Его подсоединяют к станции или выводам трансформатора.
2. При помощи электрического тока массив начинает набирать температуру, в результате чего ему удается затвердеть.
3. так как материал обладает отличными свойствами проводимости тепловой энергии, тепло с высокой скоростью начинает двигаться по всему массиву.

Таблица 1 – Характеристика проводов марки ПНСВ

1	Напряжение переменного тока, В	380
2	Длина секции кабеля на напряжение 220 В:
	– ПНСВ1,0 мм, м	80
	– ПНСВ1,2 мм, м	110
	– ПНСВ1,4 мм, м	140
3	Удельная мощность тепловыделения кабеля:
	– для армированных установок, Вт/п.м.	30-35
	– для неармированных установок, Вт/п.м.	35-40
4	Напряжение питания рекомендуемое, В	55-100
5	Среднее значение сопротивления жилы:
	– ПНСВ1,2 мм, Ом/м	0,15
	– ПНСВ1,4 мм, Ом/м	0,10
6	Параметры метода:
	– Мощность удельная, кВт/м3	1,5-2,5
	– Расход провода, п.м./м3	50-60
	– Цикл термосного выдерживания конструкций, суток	2-3

Провод для обогрева, который уложен внутрь бетона, должен обогревать конструкцию до 80 градусов. Электропрогрев происходить при помощи трансформаторных подстанций КПТ ТО-80. Для такой установки характерно наличие нескольких ступеней низкого напряжения. Благодаря этому становится возможным выполнять регулировку мощности нагревательных кабелей, а также подгонят ее согласно измененной температуре воздуха.

Использование кабеля

Использование такого варианта прогрева не требует больших затрат электроэнергии и дополнительного оснащения.

Весь процесс протекает по следующей схеме:

1. Ведется установка кабеля на бетонное основание перед заливкой раствора.
2. Все зафиксировать, используя крепежные детали.
3. Будьте внимательны во время установки кабеля и го эксплуатации, чтобы на его поверхности не возникли повреждения.
4. Выполнить подключение кабеля в низковольтный электрический шкаф.

Противоморозные добавки

При добавлении противоморозных добавок бетон способен противостоять самым агрессивным атмосферным осадкам. Входящие в состав такой смеси компоненты могут быть самые различные, но роль главного отведена антифризу. Это жидкость, которая не позволяет воде замерзать.

Если необходимо взвести конструкции из железобетона, то в составе смеси должен находиться нитрит натрия и формат натрия. Главной особенностью противоморозных смесей остается сохранение антикоррозийных и физико-химических свойств при низком температурном режиме.

При возведении товарного бетона, производстве бордюров необходимо задействовать смесь, в составе которой имеется хлорид кальция. Этот компонент позволяет добиться быстрой скорости затвердения, устойчивости к низкому температурному режиму.

Идеальной противоморозной добавкой остается такое химическое вещество, как поташ. Оно очень быстро растворяется в воде, при этом отсутствует коррозия. Если вы будет применять поташ при прогреве бетона зимой, то удастся сэкономить на строительных материалах.

Если вы используете противоморозные добавки, то очень важно придерживаться всех норм безопасности. Например, не стоит задействовать бетон с такими компонентами, когда конструкция расположена под напряжением, возводятся монолитные дымовые трубы.

СНиП

Все мероприятия по монтажу и строительству нужно выполнять в соответствии с установленными нормами. Процесс бетонирования в зимнее время не считается исключением. Прогрев бетонной конструкции при низких температурах воздуха происходят согласно следующих документов:

• СНиП 3.03.01-87 – Несущие и ограждающие конструкции
• СНиП 3.06.04-91 – Мосты и трубы

На видео – прогрев бетона в зимнее время, технологическая карта:

Несмотря на то, что представленная документация лишь косвенно затрагивает тему, связанную с прогревом бетона, в ней содержатся определенные разделы, в которых имеется технология заливки бетонного раствора в морозное время года.

Расчет времени

При расчете прогрева бетона необходимо принимать во внимание таки факторы, как тип конструкции, общую площадь обогрева, объем бетона и электрическую мощность.

Во время обогревательных работ с бетоном стоит разработать технологическую карту. В нее будут вписаны все значения лабораторных наблюдений, а также время прогрева и время затвердения материала.

Расчет прогрева бетона начинается с выбора схемы. Например, чаще всего выбирают четырехстадийную. Первая стадия предполагает собой выдерживание материала. После этого показатели температуры повышают до конкретного значения, осуществляют обогрев и остывание длительность выдерживания перед началом мероприятия примерно 1-3 часа при низком температурном режиме. Поле этого можно переходить к расчету обогрева, которое находится в прямой зависимости от скорости и итоговой температуры.

На протяжении всего процесса стоит вести контроль температуры, отмечая все результаты при повышении через 30-60 минут, а при остывании контролирование осуществляют 1 раз за смену. При нарушении режима необходимо поддерживать все параметры, отключив ток и повысив напряжение. В таком случае показатели фактические и полученные в ходе расчета могут не совпадать. После этого строят график зависимости времени от прочности, где обозначают необходимое значение времени и температуры обогрева, а после отыскивают необходимое значение прочности.

Процесс обогрева бетона – это очень важные мероприятия, без проведения которых бетонная конструкция при морозах просто перестанет набирать прочность, в результате чего это приведет к понижению марки и дальнейшему разрушению. Осуществить все эти мероприятия несложно, достаточно просто определить, какой из представленных подходит вам больше всего.

Строительство – процесс круглогодичный, и, во избежание крупных убытков, не должен зависеть от погодных условий. Основным критерием для качественного бетонирования в зимнее время является прогрев бетона.

Согласно СНиП, регламентируется технологический прогрев бетона, если минимальная суточная температура воздуха опускается ниже 0°С. Его целью является не допустить замораживание сырой бетонной смеси, которое влечет формирование ледяных пленок в толще материала и вокруг арматуры.

Вода принимает непосредственное участие в процессе приготовления бетона, но, превращаясь в лед, перестает быть частью химической гидратации, препятствуя отвердению смеси. Кроме этого, расширяясь, лед создает внутреннее давление и разрушает связи в свежезалитом бетоне. После оттаивания жидкости процесс гидратации может возобновиться, но некоторые соединения теряются навсегда, что ведет к снижению качества материала и долговечности сооружения.

Методы прогрева бетона

Выбор способа обогрева зависит не только от типа конструкции и погодных условий, но и от экономической целесообразности и срочных рамок по завершению бетонирования. Существуют такие виды прогрева:

• предварительный;
• термос;
• электродный;
• греющая опалубка;
• инфракрасный;
• греющие петли;
• индукционный.

Предварительный обогрев

Подразумевает разогревание бетонной смеси до температуры примерно 50°С при помощи электрического тока с подачей напряжения 220-380 В, на протяжении 5-10 мин. После того как горячий бетон залит, его остывание происходит по методу термоса.

Для осуществления предварительного нагревания, на площадке требуется наличие электрической мощности более 1000 кВт на 3-5 кубометров бетонной смеси.

Выдерживание бетонной смеси методом термоса

Наиболее экономичный и простой из всех, этот метод получил широкое распространение в строительстве. Смесь, температурой 25-45°С, доставляют на площадку и укладывают в опалубку. Если прогреть ее до большей температуры, то при транспортировке есть риск ее застывания.

Сразу после заливки, конструкцию со всех сторон укрывают теплоизоляционным материалом. В результате, бетон твердеет за счет изоляции от холодного воздуха, тепла самой смеси, а также в результате экзотермической реакции цемента.

Количество тепла, которое получает бетон от этих источников, можно подсчитать, и в соответствии с величиной подобрать нужный слой утеплителя. Его должно хватить, чтобы выдержать бетон в плюсовой температуре вплоть до его твердения и демонтажа опалубки, независимо от внешних температурных условий.

Однако, не все конструкции можно согревать методом термоса. Наиболее подходящие – это те, у которых площадь охлаждения сравнительно невелика. То есть, если смесь готовят из портландцементов средней активности, термосное выдерживание годится, если модуль поверхности не выше 8.

Зимой рекомендуют применять быстротвердеющие высокоактивные цементы, а также вводить в них специальные добавки – химические ускорители твердения. Использование добавок, в составе которых есть мочевина, не допускается, так как при температуре выше 40°С происходит ее разложение и недобор прочности бетона до 30%, что выражается в низкой морозостойкости и водопроницаемости. Такие меры позволяют использовать метод термоса на поверхностях с модулем от 10 до 15.

В соответствии с теплотехническим расчетом, который производится при проектировании термосного укрывания, количество тепла в бетонной смеси не должно быть ниже количества теплопотерь при остывании за весь период, требующийся для становления твердости бетона.

В качестве утеплителя используют доски и фанеру со слоем пенопласта, опилки, картон, минеральную вату и т. д. Особенно тщательно следует утеплять конструкции с перепадом уровней, углами и тонкими элементами. Опалубка и теплозащита убираются тогда, когда наружный слой бетона достигает 0°С.

Электродный метод обогрева

Способ ускорения застывания бетона путем пропускания в него электрического тока. Широко используется при возведении монолитных конструкций из бетона и железобетона в зимний период, а также при производстве модульных элементов. Среди преимуществ – надежность и простота способа, быстрый разогрев смеси. К недостаткам можно отнести необходимость источника большой мощности на площадке: от 1000 кВт на 5 м³ бетона и постоянное повышение температуры нагрева по мере твердения материала.

Электродный зимний прогрев бетона бывает периферийный, сквозной и с использованием арматуры в качестве передающих электродов. Наиболее часто применяется при работе со слабоармированными конструкциями: фундаментами, стенами, перегородками, колоннами, перекрытиями. Часто может быть совмещен с предварительным прогревом бетона и термосным методом с использованием химических отвердителей.

Поступая в бетон в течение определенного промежутка времени, ток разогревает его равномерно по всей плоскости вне зависимости от толщины сегмента. Это особенно важно при работе с легким бетоном, сложно поддающимся прогреванию. Воздействие тока на отвердение массы обусловлено повышением температуры внутри материала и электролизом воды, а удельное сопротивление бетона меняется на разных стадиях его становления.

Прогрев бетона электродами происходит с применением как минимум двух штырей из металла. Подключенные к противофазным проводам, они передают ток между собой. Очень важно при этом заданное напряжение: оно может быть повышенным (220-380 В) или пониженным (60-128 В). Электропрогрев свыше 127 В применяется только для неармированных сооружений и со строгим соблюдением техники безопасности. В армированном бетоне в случае подачи повышенного напряжения, могут возникнуть локальные перегревы, вызывающие испарение влаги и замыкания.

После заливки, в стены или колонны, втыкаются металлические стержни, на которые с трансформатора подается пониженное напряжение. Электроды представляют из себя металлические прутья или струны, чья длина определяется в зависимости от места использования. Диаметр их составляет от 6 до 10 мм. В зависимости от погоды, шаг между электродами может быть от 0,6м до 1 м.

Если трансформатор трехфазный, для одной колонны будет достаточно одного электрода. Быстрый монтаж и эффективный прогрев с одной стороны, с другой оборачивается дороговизной одноразовых катановых электродов и энергозатрат.

Метод греющей опалубки

Непосредственный контакт электродов с бетоном полезен при прогреве вертикальных сооружений, в то время, как для заливных больше подойдет метод греющей опалубки, но суть процедуры от этого не меняется.

Принцип электродного обогрева монолитной конструкции заключается в поступлении тепла от поверхности опалубки внутрь бетона за счет его теплопроводности. В качестве передатчиков тепла используются ТЭНы, углеграфитовое волокно, слюдопластовые и сетчатые нагреватели.

Для создания равномерного температурного контура, следует утеплить все открытые поверхности и торцы. Заливать бетонную смесь предпочтительно в заранее прогретую опалубку: это сокращает сроки прогревания бетона и арматуры, и предотвращает деформацию формы.

Перед началом укладки смеси, опалубку следует отключить. Режим подачи электричества ко всем щитам должен быть одинаковым, и это выставляется вручную. Температура заранее подогретого бетона не должна превышать 60°С, так как влага может начать испаряться, что увеличит вязкость массы.

Смесь укладывается слоями и немедленно накрывается теплоизолирующими материалами. Перед включением электродов, бетон выдерживается некоторое время для равномерного распределения температуры. Затем, осторожно, по одному, подключаются щиты.

Для достижения 80% прочности, общее время прогрева бетона при температуре 80°С, составляет 13-15ч. С целью экономии, (почти в полтора раза), температуру можно опустить до 60°С, но время застывания будет равно 20-23 ч.

Схема прогрева бетона:

1. Устанавливается и подключается пульт управления, разматываются соединительные кабели.
2. По всему периметру опалубки и на датчики температуры подключаются штепсельные разъемы.
3. К пульту подсоединяются сигнальные фонари. После включения рубильника, напряжение будет подаваться как на силовые, так и на сигнальные цепи, по которым и контролируется наличие напряжения в фазах. Ток сети отслеживается по вольтметру на приборной панели пульта.
4. Запускается установка. При помощи переключателей соединяются датчики в щитах опалубки с электронным регулятором температуры.
5. Если один из щитов перегревается, подача энергии прекращается, о чем свидетельствует сигнал соответствующей лампы.
6. Когда прогрев окончен, установка автоматически отключается.

Инфракрасный обогрев

В данном методе задействуется принцип периферийного использования тепловой энергии, получаемой от инфракрасного излучателя. Им могут являться как металлические (ТЭНы), так и карборундовые излучатели. Инфракрасные передатчики в сочетании с отражателями и другими устройствами представляют собой инфракрасную установку.

Оптимальное расстояние от излучателя до обогреваемой поверхности – 1,2 м. Для лучшего поглощения тепла, опалубку можно покрыть черной матовой краской. Во избежание испарения влаги с поверхности, конструкцию накрывают полиэтиленовой пленкой, рубероидом или пергамином.

Процесс прогрева бетона инфракрасными лучами делят на три стадии: выдержку смеси и ее разогрев, активное прогревание, остывание.

Примерный расход электричества на прогрев 1 м³ равен 120-200 кВт/ч.

Инфракрасное тепло направляется на внешние участки обогреваемой конструкции и способствует таким процессам:

• прогрев обмороженного грунта и слоев бетона, закладных, арматуры, очистка их от наледи и снега;
• ускорение процесса отвердения перекрытий, монолитных конструкций, наклонных и вертикальных сооружений;
• предварительный обогрев зон стыковки застывшей и свежей смесей;
• обогрев труднодоступных для утепления мест.

Использование греющих петель

Метод с нагревательными проводами состоит в том, что на каркасе из арматуры в опалубке выкладывают нужное количество нагревательных проводов (ПНСВ). Их количество рассчитывается в зависимости от теплоотдачи и площади заливки.

Затем сверху выкладывают бетонную массу, и когда по проводам пускают ток, она, благодаря своей теплопроводности, прогревается до 40-50°С. В качестве греющих петель применяют провода для бетона ПНСВ с изоляцией из ПВХ и оцинкованной стальной жилой диаметром 1,2 мм. Также можно использовать ПТПЖ в полиэтиленовой изоляции с двумя жилами по 1,2 мм.

Подача электричества осуществляется через понижающие трансформаторы типа КТП-63/ОБ или КТП-80/86, где можно регулировать мощность нагревания в зависимости от изменений внешней температуры. За раз одной подстанции хватает на обогрев до 30 кубометров бетона при температуре воздуха до -30°С.

Для обогрева 1 м³ требуется в среднем 60м нагревательного провода.

Индукционный прогрев

В основе такого способа прогрева бетона в зимнее время, лежит использование магнитной составляющей в переменном электромагнитном поле, где в результате индукции образуется электрический ток. При таком прогреве, энергия магнитного поля, направленная на металл, преобразуется в тепловую, откуда передается в бетон. Интенсивность прогревания зависит от магнитных и электрических свойств источника тепла (металла) и напряжения магнитного поля.

Индукционный метод применяется к конструкциям с замкнутым контуром, где его длина больше, чем размер сечения, к железобетону с густым армированием или сооружениям с металлической опалубкой. В соответствии с техникой безопасности, прогрев ведут на пониженном напряжении 36-12 В.

Перед заливанием смеси, вдоль контура конструкции выкладывается шаблон, где будут размещаться витки индуктора. Далее в пазы укладывается изолированный провод, куда потом заливается бетон. Как при любом методе обогрева, сначала его выдерживают 2-3 ч при минимальной температуре около 7°С, для этого индуктор активируют на 5-10 мин каждый час. Температура бетона начитает расти со скоростью 5-15°С и по достижении предельной отметки индуктор может быть выключен, тогда дальнейший обогрев производится методом термоса либо переходит на импульсный режим, периодически поддерживая нужный уровень тепла.

К достоинствам этого способа относится равномерный прогрев по всей длине и сечению конструкции, возможность отогрева арматуры и экономия на электродах.

Приблизительный расход энергии на 1 м³ составляет около 120-150 кВт/ч.

Расчет прогрева бетона

Что касается определения длины провода на одну секцию и количества таких секций в конструкции, то это зависит от характеристик провода и напряжения трансформатора.

К примеру, при подаче тока 220В, длина секции ПНСВ 1,2 мм равняется 110 м. Если напряжение уменьшается, пропорционально сокращается и длина провода в сегменте.

Тепло, получаемое от нагревательной секции при среднем расходе провода 50-60 м/м³, способно разогреть залитый бетон до 80°С.

Для получения среднего показателя температуры бетона во время остывания, используется эмпирическая зависимость. Приблизительный расчет охлаждения определяется так:

1. На основе метеорологического прогноза погоды на весь зимний период в требуемой местности, устанавливается ожидаемый средний температурный показатель наружного воздуха.
2. Определяется модуль поверхности, в соответствии с которым рассчитывается подходящее термосное выдерживание.
3. При помощи формулы, вычисляется средняя температура бетона за все время остывания.
4. У поставщика цемента получают данные о том, готовая смесь какой температуры будет доставлена и какие у нее экзотермические характеристики.
5. По формулам высчитываются теплопотери во время доставки и выгрузки.
6. Определяется начальная температура бетона со времени укладывания, учитывая отдачу его тепла на обогрев арматуры и опалубки.
7. Исходя из требований прочности, определяют длительность остывания бетонной смеси.

Этот метод вычисления используется для прогнозирования сроков становления бетона, учета потери тепла при заливании, а также теплового излучения с поверхности, но следует помнить, что данные приблизительны.