Прогрев бетона 220 вольт без трансформатора

Обновлено: 01.05.2024

При строительстве монолитных бетонных конструкций в зимнее время применяется несколько технологий для создания необходимых температурных условий. Это может быть установка специальных тепляков, применение тепломатов или специального провода для прогрева бетона. Первый способ наиболее энергоемкий, поэтому экономически невыгоден, второй вариант подразумевает установку тепловых станций, прогревающих только верхние слои, что также вносит ряд ограничений на применение. Последний вариант наиболее востребован, о нем и пойдет речь в данной публикации.

Зачем нужен прогрев бетона?

В холодное время года, когда температура окружающего воздуха опускается ниже точки замерзания воды, возникают проблемы с гидратацией бетонного раствора. Проще говоря, смесь частично замерзает, а не полностью затвердевает. После повешения температуры окружающей среды начинается процесс оттаивания, монолитность смеси может быть нарушена, что отрицательно отразится на монолитности конструкции, ее сопротивлению проникновения воды, что приведет к снижению долговечности.

Последствия заливки раствора на морозе, в этом случае не поможет даже гидрошпонка Аквабарьер или другая гидроизоляция

Чтобы избежать перечисленных последствий, обязательно необходимо зимой делать электропрогрев бетонной смеси. При этом изотермическом процесс не возникает нарушений в ее структуре, что положительно отражается на прочности возводимой конструкции.

Виды нагревательных проводов и кабелей

Чаще всего для электроподогрева бетона применяются провода ПНСВ. Это объясняется его относительно невысокой стоимостью и простым монтажом. Ниже представлен внешний вид термопровода, его конструктивные особенности и расшифровка маркировки.

Внешний вид провода ПНСВ (А), расшифровка маркировки (В) и конструкция (С)

В качестве альтернативы может применяться аналог – ПНСП, основное отличие которого заключается в изоляции, она выполнена из полипропилена, что позволяет незначительно повысить максимальную мощность тепловыделения.

Таблица основных параметров проводов ПНСВ и ПНСП

Обратим внимание, что провода данного типа могут использоваться в качестве напольных обогревателей, которые работают по принципу теплого пола.

Подробно о том, как производится монтаж ПНСВ, а также описание связанных с этим процедур (расчет длины проводов, схема укладки, составление технологической карты и т.д.) будет приведено в другом разделе.

Разновидности и особенности кабелей КДБС и ВЕТ

Основной недостаток описанных выше термопроводов – необходимость дополнительного оборудования, позволяющего регулировать мощность тепловыделения путем изменения напряжения. Значительно упростить задачу можно применяя двужильные секционные саморегулирующие термокабели, а именно финский ВЕТ или отечественный КДБС. Они не требуют для подогрева дополнительного оборудования и подключаются напрямую к сети 220 вольт. Устройство прогревочного кабеля представлено ниже.

Основные элементы конструкции кабеля обогревочного

Обозначение:

А – Выходы нагревательных жил.
В – Установочный кабель, служащий для подключения КДБС к сети 220в, для этой цели можно использовать любой соединительный провод, например АПВ.
С – Муфта, для подключения нагревательной секции.
D – Концевая изоляторная муфта.
Е – Нагревательная секция фиксированной длины.

Конструктивно кабель ВЕТ практически не отличается от рассмотренного выше отечественного аналога, что касается основных технических характеристик, то они приведены в сравнительной таблице ниже.

Таблица сравнительных характеристик кабелей ВЕТ и КДБС

Что касается маркировки, то отечественные изделия данного типа кодируются в следующем виде: ХХКДБС YY, где ХХ – характеристика линейной мощности, а YY – длина секции. В качестве примера можно привести маркировку 40КДБС 10, которая указывает мощность 40 Вт на метр, а сама секция десятиметровой длины.

Технология прогрева с использованием ПНСВ

Принцип действия довольно простой: при подаче напряжения происходит нагрев провода, который в свою очередь нагревает бетонную смесь. Поскольку для нагрева рекомендуется ограничится напряжением 70 В, потребуется понижающий трансформатор (далее ПТ) соответствующей мощности.

Трансформаторная подстанция КТПТО 80 для работы с термопроводом

Перед тем, как осуществлять монтаж, необходимо рассчитать длину прогревочного провода. При этом необходимо принимать во внимание его тип и характеристики, напряжение трансформаторной подстанции, объема бетонной смеси, температуры окружающей среды, а также характер конструкции (предполагается заливка колоны, балки) и т.д. Чтобы не запутаться в расчетах, можно воспользоваться онлайн калькулятором для расчета нагревательного проводника ПНСВ или другого кабеля (ПНБС, ПТПЖ и т.д.).

Для нагрева бетонной смеси, объемом один кубометр необходимо около 1200-1300 Вт. Если мы будем использовать провод данной марки сечением 1,20 мм, то потребуется прогревочник 30-45 м (для точного расчета длины необходимо знать температурные условия).

Помимо этого необходимо учитывать силу тока, для нормальной работы погруженного в раствор кабеля допустимо 14,0 – 18,0 Ампер (в зависимости от схемы подключения).

Электрическая схема подключения ПНСВ А) звездой В) треугольником

Монтаж ПНСВ

Приведем краткое руководство стандартной методики:

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

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

Использование сварочного аппарата в качестве ПТ.

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

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

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

Подключение ПНСВ к сварочному аппарату

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

Плюсы и минусы ПНСВ

Прогревать таким способом бетон довольно выгодно. Это объясняется как низкой стоимостью провода и относительно небольшим расходом электричества. Отдельно необходимо отметить устойчивость проволоки к щелочному и кислотному воздействию, что позволяет использовать данный способ при добавлении в смесь различных присадок.

Основные недостатки:

сложность расчетов при расчете длины провода;
необходимость использования ПТ.

Понижающие станции стоят довольно дорого, а учитывая длительность процесса брать их в аренду не выгодно (такие услуги обходятся в 10% от себестоимости изделия). Использование сварочных аппаратов делает возможным обогрев небольших конструкций, но поскольку она не рассчитана на такой режим работы, выход ее из строя и последующий дорогостоящий ремонт довольно вероятны.

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.

Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:

В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:

Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
Утеплить опалубку.

Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м 2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
Запрещено пересечение греющих проводников.

Преимущества и особенности сегментированного кабеля

К несомненным положительным качествам продукции данного типа следует отнести:

Для организации прогрева бетона при помощи не требуется наличие дорогостоящего дополнительного оборудования (ПТ).
В отличие от сушки электродами вероятность поражения электричеством минимальна.
Легкий монтаж и несложный расчет длины сегмента.

Особенности:

ВЕТ кабель стоит существенно дороже, чем провод для прогрева бетона ПНСВ. Отечественный КДБС, например производимый компанией ЭТМ в Красноярске, несколько улучшает положение, но не намного. Именно поэтому данные кабели применяются при возведении небольших бетонных и ЖБТ конструкций.

В качестве заключения.

Мы описали только один способ обогрева бетона, на самом деле их значительно больше. Они будут рассмотрены в других публикациях.

В завершении считаем необходимым ответить на вопрос, неоднократно встречающийся в сети, почему нельзя для прогрева бетона использовать нихромовые провода. Во-первых, это удовольствие было бы очень дорогим, во-вторых, правилами техники безопасности запрещено. Именно поэтому не стоит калькулятор для расчета числа витков нихрома, чтобы сделать обогрев трубы или бетона.

Бетон можно прогревать проводом ПНСВ без использования трансформатора при следующих условиях:
1. применяется пускозащитная аппаратура
2.длина куска провода 110-120 метров(для ПНСВ-1,2)
3. используется система TN-C-S.
Рассмотрим теперь каждый пункт подробнее.
1.Применение пускозащитной аппаратуры является обязательным.В качестве пускозащитной аппаратуры могут использоваться автоматы защиты двигателей на 14-20А(не выше 20А,лучше на 16).То же касается и обычных автоматических выключателей. Если используете автоматические выключатели,то необходимо их выбирать с характеристикой В.
2.Длина куска провода берётся исходя из значения погонного сопротивления провода , рекомендованной длиной и объёмом прогреваемого бетона. Учитывая,что для прогрева 1м3 бетона требуется 50-60 метров провода ПНСВ-1,2,а рекомендуемая длина составляет 110м мы получаем,что без трансформатора можно обогреть около 2 м3 бетона(при меньшем объёме применение трансформатора необходимо).При применении трёхфазной сети этот объём увеличивается до 5,5-6 м3(при меньшем значении необходимо применять трансформатор). При бестрансформаторном обогреве длина провода составит:для однофазной сети -110м,а для трёхфазной-330метров. Замечу,что бывают бухты по 1000 метров.Таких бухт хватает на 3 цепи.
3.Использование системы TN-C-S необходимо потому что используется нулевой рабочий проводник.
Схемы соединения.
Для однофазной сети всё просто. Используется ноль и фаза. 220 Вольт подаётся на начало и на конец провода через автомат.К проводу ПНСВ-1,2 при этом подсоединяются провода ПВ-3,а уже они идут в шкаф управления.При укладке провода шаг витка не может быть меньше 5-8 сантиметров.
Для трёхфазной сети на 380 Вольт всё намного сложнее. Вначале вам необходимо проложить 3 куска кабеля длиной 110 метров каждый.При этом расстояние между проводами не может быть менее 5-8 сантиметров,а шаг витков провода так же не меньше 5-8 сантиметров.После этого вторые концы проводов соединить вместе и к этой точке подключить нулевой провод- мы получили схему "звезда".Этот провод выполняется проводом ПВ-3 и идёт в шкаф управления ,где располагаются автоматы. К несоединённым вместе концам присоединяются так же провода ПВ-3 и выводятся в шкаф управления.Эти концы непосредственно подключаются к автомату. На каждые 3 линии у вас будет один трёхфазный автоматический выключатель. Рекомендуется провода ПВ-3 выводить из бетона на 10 сантиметров(собирая в монтажную коробку),а затем монтаж вести кабелем до шкафа управления.
При отсутствии трансформатора схема "треугольник" неприменима.
Для такой прокладки должна быть составлена технологическая схема и в ней указана схема соединения "звезда". По технологической схеме собирается шкаф управления.
Вышеописанное работает для проводов ПСНВ-1 ,ПСНВ-1,2 , ПСНВ-1,4. Для проводов большего сечения необходимо применять схемы с трансформаторами.
Кроме этого без трансформатора можно использовать электронагревательные маты и инфракрасные нагреватели.Они выбираются в зависимости от площади поверхности.Инфракрасные нагреватели применяются при температуре раствора менее 5 градусов Цельсия. В этом случае они включаются при заливке раствора и выключаются ,когда бетон высохнет и наберёт силу.
Электротепловые маты укладываются когда бетон уже залит и их можно уложить,не ходя по залитому бетону.

В продолжении предыдущего поста про зимнее бетонирование.

Есть 2 подхода при прогрева бетона:

1. основываясь на опыте проараба (. мало к чему хорошему это приводит - см. в конце поста);

2. основываясь на разработанную техкарту по электропрогреву бетона, по конкретным формулам.

Тут приведем формулы рачета при прогрева бетона изолированными проводами, остающихся в теле бетона. Такой расчет должен выполняется на каждую конструкцию (с учетом размеров конструкции и типа бетона).

1. Расчет удельной электрической (тепловой) мощности

Удельная электрическая (тепловая) мощность, приходящая на единицу площади обогреваемых конструкций расчитывается по следующей формуле:
Руд=К*(tб-tнв ), где

К - коэффициент теплопередачи. Коэффициент теплопередачи для трех видов опалубки при принятой скорости ветра 5 м/с приведен в таблице ниже;

tб - температура изотермического выдерживания;

tнв - температура наружного воздуха.

Исходя из таблицы, наименьший коэффициент теплопередачи будет при использовании в конструкции опалубки теплоизоляционного материала (в данном случае пенопласта, самый доступный по цене среди остальных утеплителей).

2. Расчет длина одного участка электронагревателей

U – рабочее напряжение питания, В;

S – сечение токонесущей жилы, мм²;

Рпог – оптимально погонная нагрузка на провод, Вт/м;

Рt – удельное сопротивление жилы при рабочей температуре, Ом*мм²/м.

3. Определение удельного сопротивления жилы при рабочей температуре

4. Определение электрического сопротивления токонесущей жилы

В свою очередь сопротивление стальной токонесущей жилы различного сечения при рабочей температуре Rt для проводов в зависимости от погонной нагрузки можно определить по таблице ниже.

Теперь подставиви значение из таблицы, в формуле в п. 3 можно найти значение Pt.

А найдя значение Pt, можно по формуле в п. 2 вычислить длину электронагревателя (длину одной нити провода). Т.е. весь имеющийся кабель нарезаем на указанное количество в метрах (обычно длина одной нити колеблется от 27 до 57 метров).

5. Шаг навивки проволочного нагревателя на арматурный каркас

Теперь считаем еще одну важную велечину - шаг навивки проволочного нагревателя на арматурный каркас (т.е. расстояние от провода до провда в сечении).

где Pуд - удельная электрическая мощность, Вт/м2.

6. Считаем требуемую электрическую мощность нагревателей

Эта велечина нужна, чтобы определить справится ли трансформаторная станция (в нашем случае она была на 80 кВт).

F – площадь обогреваемой конструкции, м2.

В расчетах мы пробывали выбирать различные виды утеплителя и различные провода и сравнили какие параметры в конкретном случае будут наиболее эффективны.

Из таблицы выше видно, что наиболее экономичным вариантом является применение опалубки из фанеры с дополнительным утеплением пенопластом.

Также посчитали расход проводов для каждого вида фундамента ПМ1, ПМ11, ПМ12 (их было гораздо больше, чем приведено здесь).

Выводы

Теперь возвращаемся к подходу электропрогрева бетона на опыте прораба.

Невозможно все эти параметры посчитать в уме. Главная задача, чтобы бетон не замерз и железобетонная конструкция была надежной.

Какими ошибкам сталкиваются на стройке, если не заказывают технологическую карту на прогрев бетона (железобетона):

1. Выводят нагревающий провод (ПНСВ) за пределы конструкции бетона, в итоге провод перегорает, бетон не нагревается до нужной температуры (из практики нагревался как то только до 20 °C, спасло только то что было тепло в это время - около -10 °C (насколько я помню или еще теплее). Да и то нагрев будет происходить до тех пор, пока не перегорит нагревательный провод.

2. Оголяют изоляцию нагревательного провода, при небрежно намотке и/или провод задевают арматуру в железобетоне. Результат будет как в пункте выше.

3. Длину нити не расчитывают по формуле, а берут просто удобное число, чтобы было удобно мерять и резать (видимо просто выбирая какое число кому больше нравится). В результате либо будет перегрев бетона или недогрев. При перегреве бетона слишком быстро испаряется вода из бетона и хим. процессе не происходят должным образом, а при недогреве вода может просто замерзнуть и также не будет химического взаимодействия между компонентами бетона и конструкция может просто разрушится. Кстати в случае перегрева бетона, не только сам бетон перегревается, но и греющие элементы – изоляция плавится, а значит, короткое замыкание обеспечено.

3. Оголяют изоляцию нагревательного провода, при небрежно намотке и/или провод задевают арматуру в железобетоне.

К чему могут привести указанные ошибки?

1. Либо усиление некачественно забетонированных конструкций, которые представляют угрозу обрушения. Например их можно усилить углеволокном или инъектированием бетона (или их сочетанием).

В этой статье нами будет изучена технология прогрева бетона проводом ПНСВ. Кроме того, мы затронем цели, которые преследует эта операция, методику расчетов нагрева и особенности самого провода, которые должна учитывать технологическая карта на процесс прогрева. Итак, в путь.

Греющий провод в опалубке.

Зачем греть бетон?

Всевозможные способы повышения температуры выложенной в опалубку смеси преследуют одну из двух целей:

Обеспечение набора прочности в зимнее время. При падении температуры монолита ниже нуля градусов вода в нем кристаллизуется, что полностью прекращает процесс гидратации цемента.

Кроме того: кристаллизация несвязанной воды разрушает бетон, расширяя его поры.

Ускорение схватывания и набора прочности в прочие сезоны. Повышение температуры смеси резко ускоряет все протекающие в ней процессы.

Поскольку в процессе схватывания цемент выделяет изрядное количество тепла, дополнительный нагрев зимой нужен смеси далеко не всегда.

ПНСВ провод для прогрева бетона в холодное время года используется, когда:

Температура уличного воздуха значительно ниже нуля.
Нет возможности обеспечить качественную теплоизоляцию опалубки.
Модуль поверхности монолита (отношение его площади к объему) превышает значение 10 м^-1.

Провод

Что представляет собой провод ПНСВ?

Внешний вид ПНСВ.

Характеристики

Параметр	Значение
Структура	Одножильный
Материал токоведущей жилы	Сталь, оцинкованная сталь
Материал изоляции	Поливинилхлорид, полиэтилен
Питание	380 вольт через трансформатор. Питание от сети 220В тоже возможно, но с ограничениями по мощности (7КВт от электрощитовой, 3,5 КВт от розетки)
Рабочие температуры	-60 — +80С
Сечение	0,6 — 4 мм

Оптовая цена провода диаметром 1,2 мм составляет 1,8 — 2 рубля/метр, что существенно дешевле медных аналогов (читайте также статью «Бетонные столбики – важный элемент строительства»).

Особенности использования

Технологическая карта прогрева бетона проводом ПНСВ должна учитывать ряд его особенностей.

Сталь имеет сравнительно высокое удельное сопротивление, что ведет к куда более сильному, чем у меди или алюминия, нагреву проводника при умеренных токах. Нормой для уложенного в бетон провода считаются 14-16 ампер; однако на воздухе такой ампераж расплавит изоляцию.

Практическое следствие: ПНСВ подключается к трансформатору или иному источнику тока проводом с меньшим удельным сопротивлением. Как вариант, подключение может быть выполнено проводом ПНСВ того же сечения, но сдвоенным.

Перехлесты и укладка соседних проводов на расстоянии менее 15 миллиметров недопустимы из-за вероятности перегрева с расплавлением изоляции и короткого замыкания.
Поскольку сталь не отличается высокой гибкостью, провод укладывается с плавными изгибами радиусом не менее 25 мм.
Укладка допустима при температуре окружающего воздуха не ниже -15 градусов. Инструкция связана с тем, что пластиковая изоляция при более низких температурах утрачивает эластичность и может быть нарушена при изгибе.
Для более равномерного нагрева бетонной смеси уложенный провод рекомендуется покрывать металлической фольгой толщиной 0,2 — 0,5 мм.
Нагревательную секцию можно собирать из нескольких отрезков; при этом допускается соединение не только через колодки, но и скрутками. Прогрев — мероприятие одноразовое, и контактирующие поверхности просто не успеют сколь-нибудь существенно окислиться.

А вот соединение так называемого «холодного» конца (провода, ведущего к трансформатору) с ПНСВ рекомендуется выполнять пайкой или через клеммную коробку.

Простейшая схема укладки для прогрева бетона проводом ПНСВ — змейка.

Методика прогрева бетона проводом ПНСВ обусловлена его механическими свойствами; в частности, коэффициентом теплового расширения. При нагреве температура монолита поднимается со скоростью не более 10С/час и опускается со скоростью не более 5С/час.

Превышение скорость может привести к росту внутренних напряжений и растрескиванию. Регулировка выполняется постепенным повышением и понижением напряжения на трансформаторе.

При использовании питания от 380В через понижающий трансформатор основной ограничивающий ток фактор — опасность перегрева самого ПНСВ. Проблема решается просто и изящно: схема укладки для прогрева бетона проводом ПСНВ при необходимости увеличения мощности включает несколько параллельно подключенных секций.

Расчет длины

Расчет прогрева бетона проводом ПНСВ опирается на две переменных:

Потребность объекта в тепле. Она, в свою очередь, зависит от температуры, силы ветра, степени теплоизоляции, марки цемента и формы монолита.

Бетон укладывается в теплоизолированную опалубку.

Максимальную удельную мощность провода. Для армированного бетона она берется равной 30 — 35 Вт/м, для неармированного — 35 — 40.

Дальше — простая арифметика. Так, для получения 4 КВт тепла в неармированной конструкции нам потребуется 4000 / 40 = 100 метров провода.

Несколько сложнее выполнить своими руками расчет максимальной длины отдельного участка. Здесь нужно знать удельное сопротивление стального проводника для разных сечений.

Сечение	Сопротивление, Ом/км
0,6	550
1,1	145
1,2	140
1,4	100
1,8	70
2	48
3	21
4	12

Наша цель — получить ток в 14-16 ампер. Вспомним зависимость между напряжением, силой тока и сопротивлением: U=IR, где U — напряжение, I -сила тока, R — полное сопротивление цепи.

Зависимость между напряжением, сопротивлением и силой тока описывает закон Ома.

Так, при U=75 вольт и целевом токе I = 15 ампер нам необходимо, чтобы сопротивление цепи было равным 75 / 15 = 5 Ом. При сечении проводника в 1,4 мм ее обеспечит провод длиной, равной 5 Ом / 100 Ом/км = 0,05 км, или 50 метров.

Внимание: мы привели предельно упрощенную методику расчета. Реальное сопротивление проводника меняется при росте его температуры, что вносит поправки в результат.

Обработка бетона после прогрева

Можно ли резать или сверлить бетон после набора им минимальной прочности (обычно на момент прекращения нагрева она далека от марочной)?

Да. Но без ударных нагрузок. Идеальный вариант — использование алмазного инструмента: алмазное бурение отверстий в бетоне сделает края идеальными и не вызовет появления трещин. Кроме того, бурение алмазной коронкой (как и резка железобетона алмазными кругами) позволит пройти армирование без смены инструмента.

Фото позволяет оценить качество краев при работе алмазной коронкой.

Заключение

Повторимся: мы дали читателю лишь самую общую информацию о методах нагрева бетона и расчета провода (см.также статью «Схватывание бетона – основные особенности данного процесса»).

Некоторое количество дополнительных сведений его вниманию предложит видео в этой статье. Успехов!

Среди различных методик, которые применяются при закладке фундаментов и других строительных работах в зимний период, важное место занимает подогрев бетона проводом ПНСВ. Использование данной технологии с соблюдением всех правил позволяет создать оптимальные условия для набора прочности застывающим цементным раствором даже в том случае, если температура окружающей среды падает значительно ниже нуля.

В нашей статье мы опишем, как организовать такую обработку, как выбрать провод для нагрева бетона, а также – на что нужно обязательно обращать внимание при работе системы.

Проводники в опалубке нагревают раствор для эффективного отвердения

Зачем прогревают бетон?

Строительство зданий, сооружений и прочих конструкций с использованием раствора в зимнее время не обходится без обогрева. Как правило, гидратация раствора при отрицательных температурах полностью не проходит. А еще вы можете прочитать про марку бетона для ленточного фундамента, его типы, технология заливки, самостоятельный расчет. Он затвердевает не целиком, некоторые участки смеси замерзают. После оттаивания связь смеси будет нарушена, что непременно скажется на качестве и долговечности сооружения.

Зимой электрический прогрев конструкции обязателен. Процесс затвердевания смеси ускоряется в определенных (плюсовых) температурных условиях. При этом не нарушается структура связующей смеси, и не страдает прочность непосредственно самой конструкции. Вот зачем прогревают бетон проводом в холодное время года.

Каким материалом воспользоваться?

Самым распространенным материалом для этого является провод нагревательный ПНСВ. Он прост в применении, к тому же сравнительно недорогой. Состоит из оцинкованной или стальной однопроволочной жилы, имеющей круглую форму, и полиэтиленовой или ПВХ пластикатовой изоляции. Такой материал используют для прогрева в температурных условиях от + 5 градусов и ниже. На этой странице вы сможете узнать про пропорции для приготовления бетона, его компоненты и параметры.

Способ прогрева бетона проводом ПНСВ достаточно прост. ПНСП сильно нагреваются и передают тепло конструкции. Для проведения процедуры одного нагревательного элемента не достаточно. Понадобится трансформаторная подстанция (понижающая), которая имеет систему, отвечающую за регулировку тепловой силы. Исходя из внешних изменений температурного режима, устройство регулирует тепловую мощность. Именно от такой подстанции и будет происходить нагрев. Такая установка позволяет нагревать смесь до 30 куб.м.

Индукционный прогрев бетона

Индукционный прогрев монолитных конструкций позволяет использовать магнитную составляющую переменного электромагнитного поля для теплового воздействия электрического тока, наводимого электромагнитной индукцией. При индукционном прогреве монолитных конструкций энергия переменного магнитного поля преобразуется в арматуре или стальной опалубке в тепловую и передается бетону теплопроводностью. Индукционный прогрев бетона применим к конструкциям замкнутого контура, длина которых превышает размеры сечения, с густой арматурой с коэффициентом армирования более 0,5, при бетонировании которых имеется возможность обмотать их кабелем (изготовить индуктор ) или когда бетонирование производят в металлической опалубке.

Как рассчитать обогрев конструкции?

Расчет прогрева бетона проводом заключается в следующем: на один кубический метр смеси понадобится примерно 60 метров ПНСВ. Учитывается так же площадь, вид конструкции, необходимая электрическая мощность. Необходимая длина секции нагревательного элемента также может завесить от напряжения трансформаторной подстанции. То есть чем ниже ее напряжение, тем меньше нужна длина. Перед тем как приступать к расчету, прочитайте про бетон для фундамента: состав, пропорции, основные марки. А так же про то, какой расход цемента в бетонной смеси: основные качества составляющих, пропорции цемента в различных марках бетона, допустимые погрешности.

Провод ПНСВ, будучи погруженным в раствор, нормально функционирует при рабочем токе в 14-16 Ампер. Поэтому преимущественно выбирать именно такой показатель рабочего тока. При этом на открытом воздухе с таким показателем нагревательный элемент достаточно быстро выходит из строя. Вследствие этого его холодные концы (часть, которая должна остаться за пределами конструкции) должны состоять из другого провода – АПВ. Их длина обычно составляет от полуметра до метра. Оптимальным напряжением будет третья ступень трансформаторной подстанции – 75 Вольт.

Перед тем как прогреть бетон проводом, следует разработать субъективную для конкретной конструкции технологическую карту и составить схему укладки нагревательного элемента. Схема прогрева бетона проводом обычно выглядит так: чертеж конструкцией с обозначениями мест укладки провода. Он обычно укладывается змейкой, не соприкасаясь друг с другом. На чертеже обязательно следует определить точки выхода (холодных концов) нагревательного элемента.

Методика организации работ

Выбор проводников

Поскольку нагревательный провод для бетона является центральным элементом всей системы, его нужно выбирать очень придирчиво.

Здесь справедливыми будут следующие соображения:

В качестве основного греющего проводника лучше всего подойдет провод ПНСВ с толщиной жилы 1,2 или 1,4 мм.

Обратите внимание! В некоторых случаях, а именно при обогреве больших конструкций, допускается монтаж системы из кабеля ПНСВ диаметром 2, 2,5 или даже 3 мм.

Стальная жила, выступающая токонесущим элементом, может быть оцинкована – это положительно сказывается на эффективности нагрева, а также на надежности системы.

Оцинкованный кабель ПНСВ в полихлорвиниловой изоляции

Для обеспечения эффективной теплопередачи, а также исключения риска поражения электрическим током стальной сердечник кабеля ПНСВ должен быть покрыт полихлорвиниловой или полиэтиленовой изоляцией.
Не следует использовать кабель с полиэтиленовой защитой в армированных конструкциях: при скачках напряжения или длительной работе с максимальной нагрузкой существует риск оплавления полиэтилена и замыкания провода на арматуру.
В то же время полихлорвинил при низких температурах (-100С и менее) вследствие снижения эластичности становится ломким, и потому может потрескаться еще на этапе монтажа.
Расход провода ПНСВ 1,2 составляет примерно 50 погонных метров на кубометр раствора.

При использовании кабелей необходимо помнить, что рабочий ток для проводника, находящегося в толще раствора, составляет около 15 Ампер. При этом на воздухе такая сила тока является избыточно большой, и чаще всего приводит к перегоранию проводника за счет недостаточно эффективного теплоотведения.

Кабель АПВ-4 для холодных концов

Чтобы избежать этого, для соединения находящихся в бетоне проводников с трансформатором или общей шиной используют так называемые «холодные концы» — провода большего сечения, менее подверженные температурным нагрузкам. В качестве «холодного конца» обычно используется метровый отрезок кабеля АПВ-4, соединенный с ПНСВ скруткой с х/б изолентой.

Схема укладки

Монтаж проводников может осуществляться по одной из двух схем.

Ниже мы опишем детали обустройства каждой из них:

Провод для обогрева бетона нарезаем равными отрезками (чаще всего это 17 или 28 метров) и свиваем в спирали диаметром около 40 мм, формируя так называемые нитки. Для завивки спиралей чаще всего применяется специальный станок с электроприводом.
При соединении по схеме «треугольник» все проводники делятся на три равные группы. Провода в группах соединяем между собой параллельно, после чего группы скрепляем в трех точках. От каждой точки подводим кабель к выходному зажиму трансформатора.
Несколько иначе распределяются нитки проводов при соединении «звездой». Каждые три нитки соединяем в один узел, формируя «тройку». Все тройки соединяем между собой, и, как и в первом случае, присоединяем к трансформатору.
Разобраться в топологии данных схем помогут изображения, которые приводятся в данном разделе.

Принципиальные схемы подключения

Чтобы облегчить расчет проводов для прогрева бетонного раствора, можно использовать специальные программы-калькуляторы. Также несколько примеров для наиболее распространенных ситуаций приведены в таблице:

Тип трансформатора	Диаметр ПНСВ	«Звезда»: число троек при луче в 17 м	«Треугольник»: число групп ниток длиной 28 м
СПБ-40	1,2	14	3 по 8
СПБ-40	1,4	12	3 по 7
СПБ-80	1,2	28	3 по 13
СПБ-80	1,4	24	3 по 11
СПБ-100	1,2	35	3 по 16
СПБ-100	1,4	29	3 по 14
380/36 на 6 кВт	1,2	5	3 по 3
380/36 на 2 или 2,5 кВт	1,2	5	1 (три нитки)

Монтаж прогревающей системы

Сам процесс монтажа системы довольно прост:

Вначале возводим опалубку и закладываем в нее арматурный каркас. Советы по обустройству опалубки приведены выше.
Затем нарезаем кабель ПНСВ в соответствии с необходимыми объемами и формируем из него спирали для нагрева.

Фото закладки спиралей ПНСВ в опалубку

Далее укладываем кабель таким образом, чтобы между соседними проводниками расстояние составляло не менее 15 см.
При формировании изгиба следим, чтобы проводники не переламывались, и не нарушалась целостность изоляционного слоя. Рекомендуемый радиус изгиба составляет не менее 25 мм.
Присоединяем провода к арматурному каркасу таким образом, чтобы избежать их смещения при заливке и виброуплотнении раствора.

Еще одна методика размещения и фиксации ПНСВ на арматуре

Выводные концы соединяем в группы в соответствии с выбранной схемой монтажа (см. выше). Зачищаем края проводников и присоединяем их к «холодным концам» путем скручивания, тщательно изолируя место контакта.
Холодные концы присоединяем к понижающей трансформаторной станции. Рекомендуется использовать установки СПБ-40, ТМОБ-63, КТПТО-80 или их аналогов.

Присоединение проводов к трансформатору

Обратите внимание! Пробные пуски нагревательной системы до заливки бетона не допускаются, поскольку это с высокой вероятностью приведет к перегоранию проводников на воздухе.

Для контроля температуры закладываем специальные трубки, которые будут играть роль диагностических скважин.
Выполняем заливку и виброуплотнение цементного раствора, контролируя положение и целостность проводников.

Для снижения расходов электроэнергии на прогрев бетона до заданной температуры специалисты рекомендуют перекрыть залитый фундамент фольгированной пленкой. Слой металлического напыления будет играть роль теплового экрана, отражая инфракрасное излучение и способствуя еще большему укреплению поверхностного слоя.

Технология прогрева: пошаговое руководство

После того, как произведены все расчеты, составлена технологическая карта и схема, можно приступать к процессу прогрева:

Нагревательный элемент следует уложить равномерно в места заливки. Он не должен соприкасаться с другими своими частями. Так же следует следить, чтобы нагревательный элемент не выходил за пределы конструкции и не касался опалубки.
Прежде чем вывести концы кабеля за пределы обогрева, следует соединить холодные концы с нагревательными выходами, спаяв их. Для того, что бы тепловое поле хорошо сохранялось, рекомендуется участки пайки обвернуть металлической фольгой.
При помощи мегомметра следует провести тест-проверку для того, чтобы обеспечить размеренную нагрузку тока по фазам.
Заливают конструкцию раствором бетона.
На этом этапе через трансформаторную подстанцию (понижающую) можно подавать ток.

Это один из самых простых способов, как осуществить прогрев бетона проводом. Видео по теме поможет лучше разобраться и понять, что собой представляет технологический прогрев бетона.

Прогрев бетона сварочным аппаратом и ПНСВ проводом

Схема работы здесь точно такая же, как и при использовании масляных трансформаторов. Вся тонкость в расчетах. Итак, для обогрева бетона сварочным трансформатором вместе с проводом нам понадобится сварочник 150-250 А, ПНСВ кабель, алюминиевый кабель холодных концов, амперметр (клещи) и изолента, на тканевой основе.

Для примера приведу расчет для прогрева плиты 3,8 м3 размером 4x5x0,19 м при температуре воздуха около -12°C и сварочным аппаратом на 250 А. Итак, ПНСВ провод нарезаем на отрезки длиной по 18 метров. Длина определялась опытным путем и для вашего случая, возможно, будет другой. Каждый из таких отрезков способен выдержать ток до 25 А. Соответственно, для суммарных 250 ампер возможно использовать 10 отрезков. Но чтобы не пускаться в крайности и оставить небольшой запас будем ориентироваться на 8 проводов.

К каждому куску ПНСВ с обеих сторон докручиваем алюминиевый провод такой длины, чтобы сама скрутка находилась в бетоне, а холодные концы дотянулись до трансформатора. Саму скрутку изолируем изолентой.

Укладываем отрезки провода, подвязывая их к арматуре пластиковыми креплениями или изолированным проводом, чтобы избежать замыкания. Для плиты провод можно закрепить чуть ниже верхнего армирующего слоя. Выходы каждого провода надо маркировать, например (+) и (-). Или можно концы развести по разным сторонам конструкции. Также очень удобно соединить фазы (плюсы отдельно, минусы отдельно) между собой на изолированной поверхности (текстолит) с клеммами.

После заливки бетона сразу же подключаем наши клеммы к прямому и обратному выходам сварочного аппарата, установленного на минимальный ток. Измеряем ток на сварочных проводах (должен быть до 240 А) и на каждом отрезке (должен быть до 20 А). По мере нагревания сила тока будет падать, и ее надо будет увеличивать на аппарате.

В итоге плита данных габаритов приобрела нужную прочность за 40 часов. Также после заливки бетона, его рекомендуется укрыть защитной пленкой для предотвращения иссушения. При особо низких температурах сверху на пленку можно положить слой утеплителя.

Видео по укладке ПНСВ провода можно посмотреть ниже:

Обогрев конструкции без трансформатора

Прогрев бетона проводом без трансформатора осуществляется при помощи специального финского кабеля «БЕТ» или электрической резиновой кабельной греющей секции. И «БЕТ», и греющий кабель работают от обычной розетки питания с напряжением 220 Вольт. Так же как и прогрев бетона проводом ПНСВ, процесс его прогрева без трансформатора прост: материал укладывается в места заливки по соответствующей схеме, бетонируется, а выведенные концы подключаются к сети.

Из всего вышесказанного, следует вывод, что технология прогрева бетона проводом не представляет особой сложности. Главное в этом деле – правильный расчет и точная схема, по которой следует максимально точно распределить нагревательный элемент по бетонной конструкции. А здесь вы сможете узнать про бетон марки М200.

Виды и характеристики кабелей

Существует несколько разновидностей греющего кабеля для прогрева бетона, наиболее востребованным является ПНСВ. В его основе — жила из стали с сечением 0,6−4 кв. мм и 1,2−3 мм в диаметре. Некоторые модели подвергаются оцинковке, защищающей компоненты провода от агрессивных составляющих строительных смесей.

Термоустойчивость кабелю дает изоляция из полиэстера или ПВХ. Она также не боится агрессивных компонентов, истирания и перегибов, имеет повышенное удельное сопротивление и прочную структуру. Технические показатели кабеля ПНСВ:

около 60 м провода хватает на 1 кубометр раствора;
удельное сопротивление 0,15 Ом/м;
применение элемента до -25 °C;
возможность монтажа до -15 °C;
стабильные показатели работы при температуре от -60 °C до +50 °C.

Подключение кабеля к холодным концам производится при помощи алюминиевого провода АПВ.

Для питания подходит сеть трехфазного типа 380 В, возможно подсоединение к трансформатору. Если длина кабеля более 120 м и расчеты проведены правильно, то может также использоваться сеть бытового назначения в 220 В. Рабочий ток, проходящий в толще бетона, должен составлять 14−16 А.

Читайте также: