Расчет длины кабеля при прогреве бетона

Калькулятор / Расчёт нагревательного провода ПНСВ

Твердение бетона при низких температурах воздуха существенно замедляется, и при ее значениях ниже 5°С бетон необходимо прогревать. Прогрев бетона осуществляется специальным греющим проводом, укладываемым в конструкцию до её бетонирования.

Нагревательный провод ПНСВ (Провод нагревательный со стальной жилой, с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката или полиэтилена). Используется для ускорения прогрева бетона монолитных конструкций в зимнее время.

Свойства ПНСВ таковы, что рабочий ток погруженного в бетон провода следует выбирать в 14–16 А. При таком токе (14–16 А) провод ПНСВ будет нормально работает в бетоне, однако на воздухе быстро выходит из строя, поэтому «холодные концы» ПНСВ выполняются из провода АПВ–4 длиной 0,5–1 метр.

Поэтому провод ПНСВ четко отрезают на отрезки определённой длины, чтобы ток в проводе, погруженном в бетон, составлял 14–16 А.

Такими «нитками» прогревочного провода ПНСВ укладываем внутри вашей бетонной конструкции

Шаг витками нагревателей 50–150 мм, если ж/б конструкция контактирует с грунтом (подготовки под полы, фундамент и т. п.), шаг 150–200 мм в местах подливках под колонны и местных заделках шаг 25–70 мм

Такая «нитка» провода ПНСВ обогревает конструкцию толщиной 100 мм, если конструкция толще, то провода ПНСВ внутри вашей конструкции укладывают в ярусы с шагом 80–100 мм по высоте.

Напряжение прогрева = 75 В (третия ступень прогревочных станций). Одной понижающей трансформаторной подстанцией типа СПБ-80, КТПТО-80/86 обогревают 20-30 м³ бетона. Возможно греть небольшие объемы бетона трансформатором 380/36 В. Обычно для провода ПНСВ-1,2 для КТПТО (то есть на 75 В): «нитка» = 28 метров, «отрезок для тройки» = 17 метров.

Подача напряжения осуществляется после окончания бетонирования (температура заливаемого бетона в зимнее время должна быть не ниже +5 °С).

Электропрогрев бетона ведётся в трёхстадийном режиме:

• разогрев бетона, при скорости подъёма температуры не более 10 °С/ч
• изотермический прогрев, при этом максимальная температура бетона должна быть не более 80 °С
• остывание бетона со скоростью не более 5 °С/ч

Подъём температуры бетона происходит за счёт переключения положений трансформатора с 55 В до 95 В при длине нагревательного провода в бухте 28 м. Температуру прогреваемого бетона контролируют электронным термометром Отключение электропрогрева выполняется после набора бетоном прочности 70 % от проектной.

На практике укладку проводов ПНСВ в бетонную конструкцию используют соединением в «треугольник» или «звезду». Провода делят на три равные группы, провода каждой группы соединяют между собой параллельно, полученные три набора проводов соединяют концами в три узла и подключают к трем выходным зажимам станции — соединение «треугольник». При соединении нагрузки «звездой» в конструкции устанавливают набор «троек» — трех отрезков провода равной длины, соединенных предварительно одним концом в узел. Свободные концы всех «троек» соединяют в три узла и подключают к выходным зажимам трансформатора прогрева бетона.

Источник

Прогрев бетона нагревательным проводом ПНСВ

Заливка бетона зимой имеет свои сложности. Главной проблемой считается нормальное затвердевание раствора, вода в котором может замерзнуть, и он не наберет технологической прочности. Даже если этого не случится, низкая скорость высыхания состава сделает работы нерентабельными. Прогрев бетона проводом ПНСВ поможет снять этот вопрос.

Электропрогрев бетона в зимнее время – наиболее удобный и дешевый способ достигнуть нужной твердости материала. Он разрешается нормами СП 70.13330.2012, и может применяться при выполнении любых строительных работ. После отвердевания бетона, провод остается внутри конструкции, поэтому применение дешевого ПНСВ дает дополнительный экономический эффект.

Применение

Прогрев бетона в зимнее время кабелем дает возможность решить две основные проблемы. При температурах ниже нуля вода в растворе превращается в кристаллики льда, в результате реакция гидратации цемента не просто замедляется, она прекращается полностью. Известно, что при замерзании вода расширяется, разрушая образовавшиеся в растворе связи, поэтому после повышения температуры он уже не наберет нужной прочности.

Раствор затвердевает с оптимальной скоростью и сохранением характеристик при температуре порядка 20°C. При падении температуры, особенно ниже нуля, эти процессы замедляются, даже с учетом того, что при гидратации выделяется дополнительное тепло. Чтобы выдержать технические условия, зимой не обойтись без прогрева бетона проводом ПНСВ или другим предназначенным для этого кабелем в таких ситуациях, когда:

• не обеспечена достаточная теплоизоляция монолита и опалубки;
• монолит слишком массивен, что затрудняет его равномерный прогрев;
• низкая температура окружающего воздуха, при которой замерзает вода в растворе.

Характеристики провода

Кабель для прогрева бетона ПНСВ состоит из стальной жилы с сечением от 0,6 до 4 мм², и диаметром от 1,2 мм до 3 мм. Некоторые виды покрываются оцинковкой, чтобы снизить воздействие агрессивных компонентов в строительных растворах. Дополнительно он покрыт термоустойчивой изоляцией их поливинилхлорида (ПВХ) или полиэстера, она не боится перегибов, истирания, агрессивных сред, прочна и обладает высоким удельным сопротивлением.
Кабель ПНСВ обладает следующими техническими характеристиками:

• Удельное сопротивление составляет 0,15 Ом/м;
• Стабильная работа в температурном диапазоне от -60°C до +50°C;
• На 1 кубометр бетона расходуется до 60 м провода;
• Возможность применения до температур до -25°C;
• Монтаж при температурах до -15°C.

Кабель подключается к холодным концам через провод АПВ из алюминия. Питание может осуществляться через трехфазную сеть 380 В, подключаясь к трансформатору. При правильном расчете ПНСВ может подключаться и к бытовой сети 220 вольт, длина при этом не должна быть менее 120 м. По системе, находящейся в бетонном массиве должен протекать рабочий ток 14-16 А.

Технология прогрева и схема укладки

Перед установкой системы прогрева бетона в зимнее время монтируется опалубка и арматура. После этого раскладывается ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см, в зависимости от наружной температуры, ветра и влажности. Провод не натягивается и прикрепляется к арматуре специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и перехлестов токоведущих жил. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет не допустить короткого замыкания.

Наиболее популярная схема укладки ПНСВ – «змейка», напоминающая систему «теплый пол». Она обеспечивает обогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой в опалубку раствора необходимо убедиться в том, что в ней нет льда, температура смеси не ниже +5°C, а монтаж схемы подключения проведен правильно, на достаточную длину выведены холодные концы.

К проводу ПНСВ прикладывается инструкция, с которой нужно ознакомиться перед тем, как прогреть бетон. Подключение осуществляется через секции шинопроводов двумя способами через схему «треугольник» или «звезда». В первом случае систему разделяют на три параллельных участка, подключаемых к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором – три одинаковых провода соединяются в один узел, потом три свободных контакта аналогично подключаются к трансформатору. Питающее устройство устанавливается не далее, чем в 25 м от места подключения, прогреваемый участок обносится ограждением.
Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология прогрева бетона греющим кабелем ПНСВ включает в себя несколько этапов:

1. Разогрев осуществляется со скоростью не более 10°C в час, что обеспечивает равномерное прогревание всего объема.
2. Нагрев при постоянной температуре длится до тех пор, пока бетон не наберет половину технологической прочности. Температура не должна превышать 80°C, оптимальный показатель 60°C.
3. Остывание бетона должно происходить со скоростью 5°C в час, это поможет избежать растрескивания массива и обеспечит его монолитность.

При соблюдении технологических требований материал наберет марку прочности, соответствующую его составу. По окончанию работ ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.

Нужно отметить, что применять кабель КДБС или ВЕТ значительно проще, поскольку их можно подключать напрямую к сети 220 В через щитовую или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели стоят дороже ПНСВ, поэтому реже применяется при строительстве крупных объектов.

Еще одна популярная технология – использование опалубки с ТЭН и электродами, когда арматура вставляется в раствор и подключается к сети, используя сварочный аппарат или понижающий трансформатор другого типа. Этот способ прогрева не требует специального греющего кабеля, но более энергозатратен, поскольку вода в бетоне играет роль проводника, а его сопротивление при затвердевании значительно возрастает.

Расчет длины

Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для прогрева бетона требуется учесть несколько основных факторов. Главный критерий – количество тепла, подаваемого на монолит для его нормального затвердевания. Оно зависит от температуры окружающего воздуха, влажности, наличия теплоизоляции, объема и формы конструкции.

В зависимости от температуры определяется шаг укладки кабеля со средней длиной петли от 28 од 36 м. При температуре до -5°C расстояние между жилами или шаг составляет 20 см, с понижением температуры на каждые 5 градусов, он уменьшается на 4 см, при -15°C он составляет 12 см.

При расчете длины важно знать потребляемую мощность нагревательного провода ПНСВ. Для самого популярного диаметра 1,2 мм она равна 0,15 Ом/м, у проводов с большим сечением сопротивление ниже диаметр 2 мм имеет сопротивление 0,044 Ом/м, а 3 мм – 0,02 Ом/м. Рабочий ток в жиле должен быть не более 16 А, поэтому потребляемая мощность одного метра ПНСВ диаметром 1,2 мм равна произведению квадрата силы тока на удельное сопротивление и составляет 38,4 Вт. Чтобы подсчитать суммарную мощность необходимо этот показатель умножить на длину уложенного провода.

Подобным образом рассчитывается и напряжение понижающего трансформатора. Если уложено 100 м ПНСВ диаметром 1,2 мм, то его общее сопротивление составит 15 Ом. Учитывая, что сила тока не более 16 А, находим рабочее напряжение, равное произведению силы тока на сопротивление в данном случае оно будет равно 240 В.

Применение провода ПНСВ – один из самых дешевых способов прогрева бетона. Но он больше годится для применения профессиональными строителями, поскольку для его подключения требуются специальное знание и оборудование. Этот кабель можно применять и в бытовых условиях, правильно рассчитав потребляемую мощность. Снизить расходы при прогреве раствора поможет применение теплоизоляционных материалов, в этом случае нагрев произойдет быстрее, а снижение температуры будет происходить равномернее, что улучшит качество бетона.

Источник

Расчет электропрогрева бетона по формулам

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).

2. К демонтажу конструкции и бетонированию вновь.

Каждый раз сравнивают, что из этого будет дешевле.

Источник