Фундамент зимой с греющим кабелем

Обогрев бетона нагревательными проводами: подробный обзор технологии

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
	1,4	12	3 по 7
СПБ-80	1,2	28	3 по 13
	1,4	24	3 по 11
СПБ-100	1,2	35	3 по 16
	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.

Рекомендации по эксплуатации

Сам процесс прогрева реализуется по трехстадийной схеме:

• Сразу после заливки дается некоторое время (до двух часов) на первичное схватывание. После этого материал накрывается теплоизоляционной пленкой и выполняется пуск трансформаторной установки.
• Первый этап носит название предварительного прогрева. Температура раствора постепенно повышается до 70 – 800С (в зависимости от проекта). При этом во избежание формирования зон напряжений в бетоне параметры тока меняются постепенно – так, чтобы нагрев составлял не более 100С в час.
• Далее идет наиболее длительная вторая стадия, на которой происходит изотермическое прогревание цементной массы. При этом в скважинах контролируется температурный режим: нагрев не должен превышать 800С, иначе может начаться спекание цементных гранул.
• Обработка производится до тех пор, пока материал не наберет 70% прочности от заложенной в проекте. Прочность может определяться либо расчетным путем, либо с помощью специальных тестов (иногда для отбора проб применяется алмазное бурение отверстий в бетоне).
• Третья стадия — охлаждение. Параметры тока изменяются таким образом, чтобы температура бетона падала не быстрее, чем на 4-50С в час.

Рабочая схема подключения нагревательных элементов

После завершения данной стадии «холодные концы» отключаются от трансформатора и демонтируются. Дальнейший набор прочности проходит в естественных условиях.

Технология прогрева: пошаговое руководство

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

1. 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.
2. 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.
3. При помощи мегомметра следует провести тест-проверку для того, чтобы обеспечить размеренную нагрузку тока по фазам.
4. Заливают конструкцию раствором бетона.
5. 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.

Источник