Электроды для прогрева бетона

Еще десяток лет назад в зимний период времени практически все строительные работы теряли свою интенсивность. Обусловлено это было, прежде всего, минусовыми температурами. Но если рабочие и могли теплей одеться, то вот выполнять бетонирование в таких условиях было крайне проблематично. Однако через некоторое время появился весьма эффективный способ – прогрев бетона электродами и с помощью электрокабеля. Давайте более подробно рассмотрим особенности данного метода и поговорим о его целесообразности.

Для чего это нужно?

Прежде чем углубляться в данную тему, необходимо поговорить о том, для чего же это собственно применяется. Дело в том, что любой бетон имеет в своем составе определенное количество воды. Вполне естественно, что при минусовой температуре она образует кристаллы льда. Последние приводят к тому, что на поры бетона оказывается большое давление, которое в конце концов приводит к частичному или полному разрушению структуры. Конечная прочность при этом значительно снижается, а эксплуатационные характеристики ухудшаются.

Еще один опасный фактор – замерзание воды в период схватывания (затвердевания). Дело в том, что при низкой температуре взаимодействие бетонной смеси и воды замедляется. Это приостанавливает процесс затвердевания, делая его неравномерным. То есть говорить о какой-либо заявленной прочности не приходится. Тем не менее сегодня есть не одна схема прогрева бетона электродами, которая позволяет держать влажностно-температурные характеристики в допустимом диапазоне.

О способах зимнего бетонирования

Стоит обратить ваше внимание на то, что на сегодняшний день применяется не только лишь электрод. Обусловлено это тем, что иногда такой метод не подходит или его использование обходится застройщикам слишком дорого. Кроме того, многое зависит от условий (температура, влажность, назначение будущей конструкции). По этой простой причине есть ряд других способов бетонирования в зимний период. К примеру, подогрев в греющей опалубке. Данный метод весьма эффективен и хорош, но целесообразен только при небольшой толщине. К середине бетон будет все равно немного промерзать и чем он толще, тем пагубней будет воздействие минусовой температуры. Также есть противоморозные добавки, делающие смесь более устойчивой к морозам. Существует индукционный обогрев и с помощью специальных проводов. Но самый популярный метод заключается в применении электродов.

Когда используют электроды?

Каждый из вышеописанных способов используется в той или иной ситуации. Что же касается электродов, то и это не универсальное решение. К примеру, при заливке бетонной плиты он совершенно не эффективен. В этом случае лучше применить греющий провод. А вот если речь идет о какой-либо вертикальной конструкции, то тут электродный подогрев станет отличным решением.

Кстати, иногда используется естественный утеплитель, которого зачастую недостаточно. В этом случае в качестве дополнительного подогрева подойдет электрод. Но нужно понимать, что чем шире конструкция, тем ниже эффективность и выше стоимость, но к этому вопросу мы еще вернемся. К счастью, сегодня технология прогрева бетона таким способом освоена и широко применяется строителями со всего мира. Тем не менее на территории РФ большая часть построек использует подогрев проводами.

Нельзя не отметить, что технология прогрева бетона электродами подразумевает всего 3 работника. Это и является существенным преимуществом, так как не нужно много людей. Помимо этого, стоит сказать об эффективности метода. Такое решение обеспечивает не только равномерное схватывание смеси, но и не нарушает целостность конструкции. Это является довольно важным моментом, так как такой фактор напрямую влияет на прочность и долговечность изделия. Еще один немаловажный фактор – простота и высокая скорость монтажа. Это особенно актуально во время сильного мороза. Кроме того, нельзя не сказать о том, что для колонны нередко достаточно использования лишь одного электрода.

Сильные стороны мы рассмотрели, а сейчас имеет смысл сказать и о минусах, которые тут тоже имеются.

Недостатки подогрева электродами

В нашем случае нужно говорить об использовании в качестве электродов арматуры катанки. Обычно ее подбирают диаметром 8-10 миллиметров, что вполне достаточно для эффективной работы. Казалось бы, какие тут могут быть недостатки, но они есть.

Во-первых, это довольно большие энергозатраты. Каждый электрод будет потреблять порядка 50 А. При этом необходимо использовать понижающие трансформаторы. К примеру, модель на 80 кВт потянет не так и много. Поэтому помимо электродов нужно покупать дополнительное оборудование, что довольно дорого.

Еще один существенный недостаток, из-за которого многие застройщики обходят данный метод стороной – высокая стоимость. Дело в том, что электроды из катанки являются одноразовыми. После их установки они навсегда остаются в теле конструкции, и извлечь их не представляется возможным. Но те, кто все же решил воспользоваться именно таким методом, остаются довольны. Прочность конструкции сохраняется в течение длительного времени, а эксплуатационные характеристики находятся на высоком уровне.

Прогрев бетона электродами: технология

А сейчас давайте вкратце рассмотрим суть данного метода. Как было отмечено выше, он не подходит для заливки бетонной плиты, только для колонн, стен, а также диафрагм. Уже после того, как заливочные работы будут завершены, в стены вставляются металлические стержни. На них подается напряжение через понижающий трансформатор. Обычно выбирают интервал между двумя соседними электродами от 60 до 100 сантиметров, что зависит как от погоды, так и конфигурации объекта.

С понижающего трансформатора на арматуру подается три фазы, в результате чего пространство между электродами прогревается и замерзание исключается. Стоит обратить ваше внимание на то, что прогрев бетона в зимнее время основан на прохождении электрического тока через воду, содержащуюся в растворе. В результате мы имеем равномерный нагрев. Нужно понимать, что если есть арматурный каркас, то напряжение не должно быть более 127 В, а если таковой отсутствует, то можно подавать 220 и 380 В, но не более.

Читайте также:  Сепаратор для вакуумного насоса

Виды используемых электродов

В настоящее время используется три типа электродов. Каждый из них подходит для тех или иных ситуаций. К примеру, стержневые электроды, которые являются одними из самых популярных, изготавливаются из арматуры диаметром 8-12 мм. В теле бетона их устанавливают с расчетным шагом, который определяется предварительно. Крайний ряд монтируется не дальше чем 3 сантиметра от опалубки, что гарантирует полный прогрев краев стены или колонны. Примечательно то, что именно такие электроды подходят для конструкций самой сложной формы.

А вот пластинчатые электроды работают несколько иначе. Их подвешивают по разные стороны опалубки. В результате создается электрическое поле, которое прогревает бетон до нужной температуры в течение определенного времени. В принципе, прогрев бетона в зимнее время таким методом очень эффективен. Струнные электроды лучше всего подходят для таких сооружений, как колонны.

Прогрев бетона электродами: схема подключения

Необходимо понимать, что метод подключения электроподогрева будет отличаться в зависимости от выбранного типа электрода. При работе с пластинчатыми электродами одна фаза подается на первый электрод, а вторая на расположенный с противоположной стороны. В результате мы имеем два электрода, которые находятся параллельно друг другу, на каждом есть фаза. В случае со стержневой арматурой к одной фазе подключаются первый и последний электроды в ряду. Остальные работают от 2-й и 3-й фазы.

Хотелось бы отметить, что не стоит пренебрегать монтажом трансформаторов. Они в некоторых случаях не нужны, но в большинстве ситуаций их имеет смысл установить. Так, температура прогрева бетона будет оптимальной, то есть не слишком высокой, в противном случае может появиться такой нежелательный эффект, как пересушивание. По этой простой причине имеет смысл подводить все электроды через понижающий трансформатор.

Подогрев элекродами: важные правила

Для эффективной работы электроподогрева, необходимо подключение к различным полюсам электросети. Данное правило является очень важным к исполнению, так как если использовать одну фазу, то результата не будет никакого.

Кроме того, замыкание цепи происходит только через влажный бетон. Для каждого случая составляется специальный проект, в котором указывается шаг между электродами, расположение понижающих трансформаторов и допустимое напряжение.

Стоит обратить ваше внимание на то, что некоторые марки бетона теряют свою прочность. К примеру, потери в размере 20-25% считаются допустимыми. Тем не менее перед тем, как начать технологический прогрев бетона, рекомендуется в течение некоторого времени выдерживать его без подогрева.

Несколько деталей

Вот мы с вами и рассмотрели, что такое прогрев бетона электродами. Технология может отличаться в зависимости от используемых электродов. Однако стоит отметить, что для улучшения конечного качества и прочности бетонной смеси целесообразно применять специальные добавки. К примеру, хлористый кальций, добавленный в шлако-портландцемент, позволяет сократить потери прочности и время затвердевания на 20-30%. Если же заметили, что даже при наличии понижающего трансформатора присутствует высушивание, то поверхность необходимо увлажнить водой или отключить подогрев на некоторое время.

Заключение

Вот мы с вами и рассмотрели прогрев бетона электродами. Технология, как было отмечено выше, подбирается в зависимости от индивидуального проекта, который разрабатывается под каждый случай отдельно. Это позволяет не только экономить деньги и время застройщика, но и оптимально разместить электроды, а также значительно ускорить процесс затвердевания бетонной смеси. Иногда целесообразно использовать другие методы подогрева, к примеру, греющими проводами. Конечно, это достаточно дорого, но весьма эффективно. В принципе, это вся информация по данной теме. Помните о том, что ключевую роль играет соблюдение технологии во время монтажа электроподогрева.

В установках для электропрогрева бетона применяют:

  • • пластинчатые,
  • • полосовые,
  • • стержневые,
  • • струнные,
  • • кольцевые типы электродов (рис. 38).

Не рекомендуется использовать в качестве электродов арматуру во избежание пересушиванияи перегрева прилегающих к ней слоев бетона и уменьшения сцепления.

При выборе типа электродов необходимо руководствоваться следующими правилами:

• электроды должны быть расположены, по возможности, на наружной поверхности прогреваемой конструкции, чтобы они не

Рис. 38. Схема размещения электродов:

оставались в бетоне после прогрева; в этом случае их можно использовать многократно и осуществлять всю разводку до начала бетонирования;

  • • в случае применения внутренних электродов расход стали должен быть минимальным;
  • • установку и подключение электродов (без подачи напряжения) предпочтительнее осуществлять до начала бетонирования, что упрощает и ускоряет производство работ.

Схемы размещения электродов должны удовлетворять следующим требованиям:

  • • электрическая мощность при прохождении тока через бетон должна соответствовать мощности, требуемой по теплотехническому расчету;
  • • электрическое, а следовательно, и температурное поля в бетоне должны быть достаточно равномерными.

Пластинчатые электроды располагаются снаружи бетона на двух противоположных плоскостях конструкции, расстояние между которыми не превышает 40 см. Они обеспечивают равномерное температурное поле, подключаются до бетонирования, изготовляются из кровельной стали, которая крепится к деревянной опалубке. В качестве пластинчатых электродов могут быть использованы стальные щиты опалубки. Эти электроды применяются для прогрева неармирован- ных конструкций, а также конструкций с негустой арматурой — колонн, балок, прогонов прямоугольного сечения, стен, перегородок и т. д.

Полосовые электроды располагаются снаружи бетона, изготавливаются из полосовой или кровельной стали шириной 2—5 см, крепятся к деревянной опалубке. Полосовые электроды с двусторонним расположением для сквозного прогрева бетона применяются вместо пластинчатых с целью экономии металла электродов.

Читайте также:  Координатный стол для сверлильного станка своими руками

Полосовые электроды для периферийного прогрева конструкций располагаются снаружи бетона. Электрический ток проходит между соседними разноименными электродами, главным образом в периферийном слое бетона, толщина которого составляет около половины расстояния между соседними электродами.

Периферийный прогрев конструкций толщиной менее 30—40 см можно, как правило, осуществлять полосовыми электродами с односторонним расположением при негустой арматуре, от 30 до 80 см — с двусторонним размещением, а более массивных на всех поверхностях.

Стержневые электроды из круглой стали диаметром 0,6 см и более забиваются в бетон по мере или после окончания бетонирования конструкции и после прогрева они остаются в бетоне.

Наиболее целесообразно применять стержневые электроды в виде плоских электродных групп, обеспечивающих достаточную равномерность температурного поля. Чем меньше расстояние между электродами (одноименными) в плоской группе, тем равномернее температурное поле, но больше расход металла на электроды, больше трудоемкость их установки и подключения.

Когда из-за густой арматуры невозможно использовать плоские группы, применяют одиночные стержневые электроды, размещаемые в шахматном порядке.

Струнные электроды представляют собой отдельные прутки, установленные в бетоне вдоль оси конструкции и подключаемые, как правило, до начала бетонирования. Они остаются в бетоне после прогрева.

Эти электроды обусловливают температурное поле со значительной степенью неравномерности. Применяются для прогрева конструкций, длина которых во много раз больше размеров поперечного сечения: колонн, балок, прогонов и т. д.

Кольцевые электроды приводятся по расчету и применению к одной из перечисленных выше групп.

При выборе типа электродов следует учитывать характер сечения и армирования элементов, оборачиваемость опалубки и электродов, трудоемкость монтажа, расход металла. Способ расстановки электродов и расстояние между ними задаются проектом и должны строго соблюдаться.

Установка электродов требует особого внимания, так как нельзя допускать их смещения и соприкосновения с арматурой. При соприкосновении с арматурой электродов разных фаз ток между ними потечет не через бетон, а по металлу. Сопротивление последнего прохождению электричества во много раз меньше, чем бетона, и сила тока возрастает до очень большой величины (короткое замыкание, при котором, в случае отсутствия предохранителей, могут сгореть провода и трансформатор).

Прогрев бетона электродами применяют при зимнем бетонировании чаще всех других методов. Причины особой популярности электродного прогрева – очень неплохой КПД и возможность прогреть практически любую бетонную конструкцию – независимо от форм и толщин элементов. Эффективен прогрев электродами для конструкций с модулем поверхности от 5 до 20, а также для различных стыков монолитных и сборных конструкций.

Данный метод применяют при температурах бетонирования до -35⁰С, при условии комплексного подхода:

  • Укладка в прогретую опалубку (на подстилающий слой) бетонной смеси, приготовленной на горячей воде и подогретых заполнителях (при заливке товарным бетоном температура смеси не должна быть ниже +15⁰С на месте укладки)
  • Применение добавок-модификаторов комплексного действия: противоморозное, ускорение твердения, повышение итоговой прочности и воздухововлечение
  • Выдерживание бетона термосом с полной теплоизоляцией от атмосферного воздуха любыми способами – применение греющих или утепленных опалубок, термоэлектрических матов. Прогревать бетон с холодными (неукрытыми) поверхностями недопустимо

Минусами метода считают:

  • Значительные трудозатраты на подготовку прогрева
  • Необходимость индивидуальных расчетов на каждую конструкцию: с разработкой электрической схемы и расстановкой электродов, а также с корректировкой по температуре наружного воздуха в процессе обогрева
  • Требуется электроэнергии больше, чем при прогреве проводом – от 850 кВт на 3 м3 уложенного бетона
  • Сложно применить для фундаментных плит: приходится применять одновременно поверхностный и периферийный прогрев
  • Требуется дорогостоящее и массивное оборудование – комплектная трансформаторная подстанция (КТПТО – 80) наружной установки или трансформатор для условий работы при температурах от -45⁰С. Практически все модификации станций прогрева оборудованы средствами автоматики и контроля, могут работать в авторежиме, имеют защиту от перегрузок.

Суть метода электродного прогрева – электроды различного типа, конфигурации и материала вживляют в бетон или устанавливают на поверхностях забетонированной конструкции. Реже используют в качестве электродов армокаркас, поскольку экономия на расходных электродах не восполняет энергозатрат, которые при таком способе значительно выше.

После подключения к источнику переменного напряжения (через понижающий трансформатор) образуется трехфазная цепь, в которой одним из проводников является бетонная смесь. При прохождении тока образуется электрическое поле и происходит выделение тепловой энергии, которая и требуется для обогрева бетонной конструкции. Количество электродов рассчитывают предварительно, а температуру бетона и корректировку прогрева (в том числе и по погодным условиям) производят подбором и регулировкой выходных параметров трансформатора. Необходим постоянный контроль работы оборудования, температуры наружного воздуха и поверхности бетонной конструкции.

В процессе твердения бетона его электрическое сопротивление изменяется, в сложной нелинейной зависимости. Начальное сопротивление зависит от вида бетона, водоцементного отношения и от активности вяжущего – цемента. Цементы разных заводов дают значительные вариации удельного электросопротивления приготовленных бетонов – от 8,5 до 16,5 Ом. Зависимость прохождения тока и нагрева от фазы твердения бетона также учитывается при расчетах схем и нагрузок.

Практически все несущие конструкции, применяемые в частном строительстве, армируются стальной стержневой арматурой – прутком, а данный вариант определяет максимально разрешенное напряжение 127В. Использовать напряжение более 127В разрешено только при техническом обосновании, на локальных участках и при наличии специальных проектных разработок.

Применяемые трехфазные трансформаторы прогрева и комплектные подстанции имеют ступени выходного напряжения от 45 до 120В, номинальную мощность от 63 до 80 кВА и применяются не только для прогрева бетона электродным, индукционным и другими методами. Также можно отогреть грунт или подсыпку под фундамент, запитать ручной инструмент и временное освещение стройплощадки. Комплектные подстанции для частной стройки, как правило, чаще берут в аренду, чем покупают. Имеются фирмы, специализирующиеся на оказании услуг по прогреву бетона и грунта. Одновременно можно заказать и расчеты, и получить рекомендации по прогреву.

Читайте также:  Реле рэс 22 содержание драгметаллов цена

Основные виды электродов, применяемые на частных стройках:

  • Погружные – стержневые, струнные
  • Поверхностные – полосовые; пластинчатые; нашивные; плавающие

Прогрев погружными электродами

Стержневые электроды делают из металлических прутков (обычно это стальная арматура для бетонных конструкций) диаметрами 6; 8; 10; 12 мм, реже 16 мм. Устанавливают стержни-проводники по перпендикуляру к поверхностям конструкций. Установка возможна в открытые бетонные поверхности или в засверленные в опалубочных панелях отверстия. Концы электродов оставляют снаружи щитов на 100-150 мм для подсоединения к проводам. Располагают электроды-стержни в расчетном шаге друг от друга, на минимальном расстоянии от опалубки в 30 мм. Соединять с разными фазами питания возможно и соседние группы электродов, и противоположные, от этого будет зависеть конфигурация электрического поля в конструкции. Все стержневые погружные электроды – расходный материал и остаются в бетоне.

Применяют для прогрева элементов и участков сложных конфигураций, для стоек и балок каркаса, плитных, ленточных и столбчатых фундаментов, а также отдельных стыков. Могут использоваться и для габаритных бетонных конструкций – для периферийного нагрева по боковым граням.

Струнные электроды используют в основном, чтобы прогревать слабоармированные линейные элементы – сваи, стенки, балки, плиты, высокие стойки и колонны, а также фундаментные ленты небольших сечений. Длины струн – около 3 м, диаметры 10-16 мм. Устанавливают струнные электроды по продольным осям конструкций, в количестве от одной струны до нескольких – звеньями, с выходом из бетонной конструкции и загибом для подключения электропровода. Опалубку снабжают токопроводящими листами, подключенными на другую фазу электроцепи; таким образом получают электрическое поле по всему объему прогреваемого элемента. Возможно подключение и в непроводящей опалубке, для этого отдельные струны или звенья струн подключают к разным фазам электроцепи. Для плитных плавающих фундаментов на грунтовой подушке такой метод прогрева также дает хороший эффект.

Прогрев поверхностными электродами

Эффективны для прогрева междуэтажных перекрытий и любых конструкций, имеющих свободные горизонтальные поверхности. Также удобно делать термообработку промерзших оснований и конструкций на границе фаз мерзлый грунт-бетон.

Прогрев полосовыми электродами выполняют, располагая в верхних слоях уложенной бетонной смеси металлические полосы 20-80 мм шириной из листовой стали толщиной 3-4 мм. Крепление полос выполняют непосредственно к опалубочным щитам, вертикально, в расчетном шаге (примерно 200-250 мм). получаются технологически удобные электродные панели, которые устанавливают на открытые бетонные поверхности сразу по завершении укладки смеси. Крепят электроды к опалубочным панелями таким образом, чтобы по концам их можно было соединить проводами – в группы и подсоединить к разным фазам цепи. При расчете учитывается электросопротивление каждой группы, перекос фаз недопустим. От бетона полосовые электроды разделяют прослойками толя или рубероида. Преимущество – можно располагать группы полосовых электродов как по разным граням конструкции, так и по одной. Полосы, закрепленные к опалубке, можно использовать много раз, в отличие от погружных электродов, которые остаются в бетоне.

Пластинчатые электроды отличаются от полосовых размерами, но аналогично устанавливаются на опалубку с одной или с разных сторон прогреваемого элемента. Прогревают пластинами протяженные конструкции с высокими модулями поверхности (плиты, ленты и др.), а также слои бетона, контактирующие с мерзлыми грунтовыми основаниями. Но чаще всего пластинчатыми электродами выполняют периферийный прогрев массивных фундаментных конструкций, укладываемых без опалубки. Материал для пластинчатых электродов – кровельная и листовая сталь.

Нашивные электроды эффективны для прогрева протяженных конструкций со слабым армированием плоскими сетками: балки, стены, фундаментные ленты. Защитный слой бетона должен быть не меньше 50 мм. Нашивные электроды изготавливают из обрезков арматуры диаметрами 6-10 мм и крепят к внутренним сторонам опалубочных щитов группами с шагом 100-200 мм, оставляя наружные выводы с загибом или болтами для крепления к токопроводам.

Рабочий шов бетонирования при использовании опалубок с электродами выполняют на минимальном расстоянии не ближе 100 мм от ряда электродов.

Схематично показано размещение электродов: поз.а – пластинчатого типа; поз.б – периферийный прогрев; поз.в – электроды стержневого типа; поз.г – габаритная конструкция группами полосовых электродов; поз.д – стрежневые электроды расположены плоскими группами; поз.е – осевое размещение стержневых электродов; поз.ж – струнный электрод по оси стойки; 1 – арматурные стержни; 2- струнный электрод; 1ф, 2ф,3ф – три фазы понижающего трансформатора

Плавающие электроды, как и пластинчатые, являются способом периферийного прогрева. В случаях, когда исключен электроконтакт с армокаркасом, применяют плавающие электроды по схеме «замкнутая петля». Изготавливают их как из стрежней, так и из пластин (сталь полосовая толщина 2-6 мм, ширина 20-60 мм) – для обогрева подготовок под полы или ребристых плит. Все расстояния и размеры электродов расчетные. Электроды погружают в бетон после уплотнения, на глубину 30-50 мм. Электроды должны быть слегка втоплены в бетон или контактировать с ним, без зазоров. Для этого делают пригруз электродных пластин непроводящими ток материалами – доской, кирпичом. Электродные пластины не должны иметь перегиба или кривизны.

При использовании любого из методов прогрева бетона необходим контроль скорости остывания бетона, которая не должна превышать 10 градусов в час. Превышение приводит к температурным напряжениям в бетоне, способным разрушать его структуру, что приводит к растрескиванию поверхности, а иногда и к глубоким трещинам.

Перед тем, как начать укладку бетона, проверяют коммутацию электродов и правильность их установки, теплоизоляцию опалубочных щитов и прочность контактов электродов с токопроводами.

Хотя электропрогрев проводится при пониженном напряжении, требования электробезопасности обязательны к выполнению.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector