Твердый и надежный бетон образуется благодаря химическому процессу, известному как «гидратация». Выражаясь проще, это соединение молекул воды и цемента. В результате такого соединения образуются прочные гелеобразные массы. Песок и щебень добавляются в состав бетона только для того, чтобы составить каркас для этих масс и исключить последующую усадку и деформацию.

Итак, гидратация – это основа основ для бетона. Но гидратация возможна только с водой, а никак не со льдом, в который эта вода превращается при отрицательных температурах. Более того, вода – это одно из немногих веществ на земле, которые при остывании и затвердевании не уменьшаются, а наоборот увеличиваются в объеме.

1.     В чем проблема гидратации для бетона зимой?

А теперь представим себе процесс затвердевания бетона при отрицательных температурах:

1. Свободная вода превращается в лед, остается «лишний» цемент, не имеющий возможности участвовать в гидратации;
2. Растущие кристаллы льда разрывают еще не затвердевший бетон изнутри, снижая его плотность и прочность
3. Под воздействием низких температур гидратация, как и любой другой химический процесс, замедляется, и процесс застывания бетона растягивается практически до бесконечности.
4. Стоит ли говорить, что при таких условиях бетон, заливаемый зимой без применения специальных мер, уже просто не может соответствовать совершенно никаким критериям качества?

2. Как решается вопрос заливки бетона зимой?

Для того чтобы исключить замерзание воды в бетоне и ускорить процесс схватывания, в состав смеси добавляют специальные присадки, используют укрывные пологи для свежезалитых конструкций. Но главной мерой, конечно, был и остается прогрев на протяжении времени, необходимого конструкции для набора 50% марочной прочности (метод термоса). При условии прогрева 50% марочной прочности достигается бетоном уже через 2-5 суток.

Прогрев может осуществляться тепловыми пушками или электродами, погружаемыми внутрь бетонной конструкции и подключаемыми к трансформатору. Эти методы неплохо сочетаются с использованием укрывного полога.

Но самым эффективным способом поддержания температуры застывающего бетона в зимний период является электропрогрев при помощи проводов ПНСВ.

ПНСВ – это провод (П) нагревательный (Н) со сплошной стальной жилой (С) в оболочке из винила (В). Жила этого провода может быть черной, а может быть оцинкованной. В последнем случае провод имеет большую стойкость к коррозии, что очень важно для электрических соединений между секциями, а также проводом ПНСВ и «холодными концами», о которых речь пойдет ниже.

Ряд стандартных сечений ПНСВ включает в себя следующие значения: 1.0, 1,1; 1,2; 1,3; 1,4 кв. мм. Чаще всего для прогрева бетона используется оцинкованный ПНСВ сечением 1,2 кв. мм. Реже используется провод сечением 1,4 кв. мм.

3. В чем суть технологии прогрева бетона зимой?

Бетон греется теплом, которое выделяет провод ПНСВ при прохождении через этот провод электрического тока. В этом и состоит главное отличие от прогрева при помощи элекродов: используется не электрическая, а тепловая проводимость бетона. Таким образом, прогрев с помощью ПНСВ более безопасен, чем прогрев электродами, а равномерность прогрева ПНСВ остается на достаточно высоком уровне, так как незастывший бетон имеет очень высокую теплопроводность.

Конечно, для застывающего бетона очень важна положительная температура, но перегрев для него тоже крайне нежелателен. Поэтому нагревательную линию ПНСВ необходимо рассчитать таким образом, чтобы температура бетона сохранялась на уровне не более 80 градусов.

Чтобы провод ПНСВ сечением 1,2 кв. мм. обеспечивал среде такую температуру, необходимо, чтобы по нему протекал ток 14-16 ампер. Если учесть, что удельное сопротивление этого провода составляет 0,15 Ом/м, то при подключении к сети 220 вольт протяженность линии должна составлять 110 метров. Провод 1,4 кв. мм. при подключении к той же сети 220 вольт должен иметь длину 140 метров.

Если сеть имеет напряжение не 220 вольт, то длину провода необходимо изменить пропорционально. Например, в сети 380 вольт провод ПНСВ 1,2 должен иметь длину 180 метров, а провод ПНСВ 1,4 – около 250 метров.

4. Технологические тонкости прогрева бетона зимой

Весь расчет токовой нагрузки на провод ПНСВ рассчитан на то, что тепло от этого провода будет быстро отводиться бетоном. Поэтому необходимо побеспокоиться, чтобы весь греющий провод был залит, а концы для подключения (те самые «холодные концы») необходимо выполнить проводом АПВ, либо тем же ПНСВ, с использованием двух жил на «фазу» и двух жил на «ноль». Иначе ПНСВ, расположенный в воздушной среде, не выдержит нагрузки и элементарно сгорит.

По той же причине при прокладке ПНСВ необходимо выдерживать минимальное расстояние между жилами – 15 мм. Прокладывать этот провод внутри конструкции, подлежащей заливке бетоном, следует после возведения опалубки, сварки арматуры и установки закладных. ПНСВ должен быть распределен равномерно, без натяжения, с минимальным радиусом изгиба не менее пяти наружных диаметров провода. Провод нигде не должен касаться деревянных конструкций и теплоизолирующих материалов. Обыкновенно он просто подвязывается к арматуре.

Для расчета потребного количества провода необходимо учесть удельную мощность, которая равна 30-40 ватт на погонный метр для провода ПНСВ 1,2 при напряжении 220 вольт. При этом расход провода для прогрева будет составлять 50-60 погонных метров на кубометр конструкции.

Прогрев бетона трансформатором

Для питания линий прогрева бетона следует использовать подстанции, имеющие выводы разных ступеней низкого напряжения. Это необходимо потому, что в процессе работы изменить длину провода уже не удастся и корректировать величину тока будет можно только изменением величины питающего напряжения. К числу подстанций, подходящих для прогрева бетона ПНСВ, относятся подстанции ТСДЗ-80, КТП ТО-80/86, ТСДЗ-63/0,38. Нужно помнить, что на каждый кубометр прогреваемого бетона потребуется около двух киловатт электрической энергии. Электрический прогрев бетона – энергоемкая технология.

К выводам подстанций подключаются именно холодные концы. Для соединения холодных концов и греющего провода следует использовать сертифицированные зажимы и клеммники. То же самое можно сказать и о соединении проводов ПНСВ внутри заливаемой конструкции. Соединение ПНСВ и холодных концов должно быть снаружи для того, чтобы окончании прогрева это соединение было возможно просто разобрать.

Прогрев начинается сразу после заливки. Температура бетона контролируется термометрами, устанавливаемыми в специально оставленных скважинах. И если эта температура будет выходить за пределы нормы, то интенсивность нагрева следует изменить, понизив/увеличив питающее напряжение.

При этом контролируется и ток в проводах, ведь если они разрушатся, то прахом пойдет вся заливка. Измерения температуры и тока следует производить каждый час в первые три часа после заливки и каждую смену – впоследствии вплоть до окончания прогрева.

http://atlastpk.ru/