Виды греющих кабелей для бетона

Как правильно подобрать провод (кабель) для прогрева бетона в зимнее время

В настоящее время бетон используется не только для возведения фундамента, но и при строительстве различных перекрытий и опор.

Полное затвердевание после заливки происходит через 28 дней при условии плюсовой температуры.

В холодный же период года вода, входящая в состав бетона, не вступает в химическую реакцию с остальными компонентами и превращается в лед, что приводит к более медленному затвердеванию бетона и потере его прочности. Лучший способ избежать этого – использовать специальный провод для прогрева бетона.

Зачем нужен прогрев бетона

Процессы, происходящие в бетоне во время его застывания, зависят от температуры окружающей среды. В зимнее время, когда температура опускается ниже нуля, происходит замерзание воды, из-за чего появляются проблемы с гидратацией бетона. При этом растров застывает не полностью, так как в некоторых местах проходит лишь его замерзание. Когда же температура окружающей среды начнет повышаться, вода растает, а монолитность раствора нарушится. Данный процесс приведет к нарушению целостности конструкции после застывания и снижению ее долговечности.

При этом посторонних процессов в смеси не происходит, а значит, структура остается однородной, что положительно отражается на долговечности и прочности бетона.

Виды нагревательных проводов и кабелей

В большинстве случаев электропрогрев бетона в зимнее время осуществляется проводом ПНСВ (расшифровка: провод нагревательный, материал жилы – сталь, изоляция – ПВХ), так как среди всех видов он отличается минимальной ценой и максимально простым монтажом.

На втором месте по частоте использования – кабель ПНСП для прогрева бетона. Его основное различие с проводом, представленным выше – изоляция из полипропилена (в отличие от ПНСВ с изоляцией ПВХ). Данный материал позволяет немного повысить теплопроводность кабеля. Однако его стоимость выше, поэтому применяется он только в случаях, когда длина используемого кабеля имеет определяющее значение. Чаще такой провод монтируется как теплый пол.

Провода данного типа сложно монтировать, так как необходим точный расчет их длины. Если на стадии проектирования были допущены незначительные ошибки, исправить это можно регулировкой подающего напряжения.

Разновидности и особенности кабелей КДБС и ВЕТ

Если планируется электропрогрев бетона в зимнее время проводом ПНСВ или ПНСП, необходимо включение в систему дополнительного регулирующего оборудования, с помощью которого можно менять мощность в сети для регулирования тепловыделения. Для упрощения системы путем исключения из нее дополнительного оборудования можно использовать двухжильные термокабели, которые регулируют теплоотдачу самостоятельно: финский ВЕТ или российский КДБС.

Кабели данного типа подключаются напрямую к сети 220 вольт, установка дополнительных приборов для регулировки не требуется.

1. Линейная мощность, Вт/м (ВЕТ – 35-45, КДБС – 40).
2. Рекомендованный радиус изгиба, мм (ВЕТ – 25, КДБС – 35).
3. Номинальный диаметр, мм (ВЕТ – 6, КДБС – 7).
4. Размеры секций, м (ВЕТ – 3,3-85, КДБС – 10-150).

Плюсы и минусы ПНСВ

Электропрогрев бетона проводом пнсв – наиболее экономически выгодный вариант. Связано это с дешевизной самого провода, а также сравнительно низким потреблением электрической мощности. Кроме того, кабель данного типа отличается устойчивостью к воздействию щелочной и кислотной среды, благодаря чему его можно использовать в различных сложных условиях окружающей среды.

1. Сложность проектных работ из-за необходимости точного расчета длины кабеля.
2. Необходимость включения в систему понижающей подстанции.

Стоимость таких подстанций (ПТ) достаточно велика. Их функционирование требуется постоянно, поэтому брать оборудование в аренду не целесообразно, ведь за это нужно будет отдать не менее 10% от общей стоимости. В некоторых случаях возможно использование сварочных аппаратов. Однако подходят они только для небольших объектов строительства, так как при интенсивной работе быстро выходят из строя.

Технология прогрева с использованием ПНСВ

Многие считают, что для того чтобы осуществить прогрев бетона проводом ПНСВ, достаточно уложить кабели и подключить их к электрической сети. Данный подход в корне не верен. Для правильного прогрева проводами необходимо четкое регулирование мощности, при котором учитывается много факторов. Как недостаточная, так и излишне высокая температура раствора приведет к разрушению конструкции.

Бетонный раствор, конечно, не закипит, так как оболочка провода начинает плавиться при 80 градусах. Однако в случае, когда она полностью исчезнет, провод может соприкоснуться с металлической арматурой, что приведет к короткому замыканию.

Схема подключения греющего провода должна быть тщательно продумана. Ниже приведен один из наиболее эффективных вариантов под названием «звезда».

1. На данном этапе большая часть от всего объема воды в растворе поглощается, после чего происходит формирование кристаллической структуры. При этом температура бетонной массы достигает 55 градусов (продолжительность нагрева зависит от температуры окружающей среды). Чтобы процесс прогрева был непрерывным и равномерным, необходимо поддержание напряжения 95 вольт.
2. На данном этапе уменьшается величина подаваемого напряжения до 75 вольт для кристаллизации бетонного раствора. Температура внутри поддерживается такая же (55 градусов) за счет инертности раствора. Важно отметить, что если на данном этапе температура окружающей среды резко понизится, необходимо увеличить величину подаваемого напряжения на 10 вольт.
3. Данный этап можно назвать остыванием. При этом провод для прогрева бетона ПНСВ нагрет не более чем на 20 градусов. На последнем этапе бетонный раствор набирает до 80% своей прочности.

Расчет длины

Если планируется прогрев смеси бетона проводом ПНСВ, в первую очередь необходимо рассчитать его длину в зависимости от нескольких параметров. Главный определяющий фактор – расчетное количество тепловой энергии, необходимой для нагрева бетонной массы до требуемой температуры. Количество тепла зависит от окружающей температуры, относительной влажности воздуха, размера объекта.

При расчете длины важно знать основные характеристики ПНСВ, а именно — потребляемую мощность. Для самого популярного диаметра 1,2 мм она равна 0,015 Ом/м, у кабелей большего сечения сопротивление ниже, диаметр 2 мм соответствует сопротивлению 0,044 Ом/м, а 3 мм – 0,02 Ом/м. Для окончательного расчета необходимой мощности нужно полученный показатель умножить на протяженность кабеля.

Подобным образом рассчитываются и понижающие трансформаторы. 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.

Монтаж ПНСВ

Схема укладки провода ПНСВ должна быть продумана еще на этапе проектирования объекта. Главное – его монтаж в опалубке до того, как начинается заливка бетонного раствора. В большинстве случаев для прикрепления провода к арматуре используется проволока из алюминия.

Чтобы прогрев бетонной смеси был максимально равномерным, секции монтируются на равном расстоянии друг от друга как по вертикали, так и по горизонтали. Расстояние между соседними должно составлять около 15 сантиметров.

Важно отметить, что если в сети напряжение 380 вольт, длина сегмента должна составлять 31 погонный метр, если 220 – 17 метров. Только в таком случае прогрев смеси будет проходить равномерно, а значит, он достигнет максимально возможной прочности. В случае, если секция будет смонтирована более длинной, тепловая энергия не будет доходить до самых удаленных участков.

В большинстве случаев это достигается путем присоединения кабеля с жилами из алюминия и его плотной обмотки. Когда бетонная смесь полностью застыла, провод не вытаскивается из него, он навсегда остается внутри и впоследствии может быть использован как «теплый пол».

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Кабель для прогрева бетона данного типа поставляется на объект не в бухте, а в виде готовой секции. Данный факт несколько упрощает процесс монтажа, так как нет необходимости в обрезке провода. Сбор системы после следующих подготовительных работ:

1. Расчет необходимой мощности одного сегмента в зависимости от объема бетонной смеси.
2. Выбор длины провода.

Процесс монтажа системы достаточно простой, однако требует определенных знаний и навыков.

• Для обогрева одного кубического метра бетонной смеси в зависимости от состава необходимо 500-1500 Вт (в зависимости от температуры окружающей среды). Сократить расход электрической энергии можно путем добавления специальных присадок для понижения температуры застывания смеси или утеплив опалубку.
• Если бетонной смесью заливается перекрытие или какая-либо балка, расчет электропроводки проводится с учетом следующих начальных данных: 4 метра провода на 1 квадратный метр поверхности элемента.
• Провод надежно защищен, поэтому его можно крепить к арматуре.
• Провода всегда должны соприкасаться с опалубкой.
• В процессе монтажа важно следить за расстоянием между кабелями, в противном случае электропрогрев бетона греющим проводом будет неравномерным.
• Необходимо выдерживать минимум 4 сантиметра между соседними контурами.

В процессе монтажа необходимо следить за тем, чтобы провода не пересекались.

Преимущества и особенности сегментированного кабеля

Главное достоинство сегментированного кабеля – отсутствие необходимости во включении дополнительного оборудования в систему. Данный способ прогрева бетона максимально безопасен (в отличие от случаев, когда используются электроды), так как вероятность поражения электричеством практически сведена к нулю. Еще одно достоинство – простота монтажа и расчетов при использовании нагревательной секции. Материал уже разбит на сегменты, остается лишь высчитать необходимую мощность.

Прогрев бетона в зимнее время проводом ПНСВ значительно дешевле, поэтому сегментированный кабель, который разбит на секции шинопроводов, применяется лишь на небольших объектах, когда в приоритете скорость возведения и точность проводимых работ.

Источник

Как обеспечить качественное застывание бетона зимой: кабели ПНСВ, ВЕТ и КДБС

Чтобы гарантировать качественное и надежное схватывание отвердевающей массы, в ее толще размещают специальный кабель для прогрева бетона. Он используется для поддержания необходимого температурного режима, коммутируется в электрическую сеть и не требует дополнительного подключения понижающего трансформатора. Благодаря этому снижаются материальные и трудовые затраты. Помимо перечисленных издержек, существенно упрощается процедура монтажа.

Зачем нужен прогрев бетона?

Бетонный раствор на определенную долю состоит из воды. Нет ничего удивительного в том, что при понижении уличной температуры (зимой) ниже уровня замерзания воды строители сталкиваются с проблемами гидратации. В результате этого происходит частичное замерзание смеси, хотя требуется полное затвердевание. С увеличением температуры окружающей среды замерзшая вода постепенно оттаивает, теряется прочность и однородность смеси, что приводит к ухудшению качества сооружения. Особенно сильно это сказывается на водоотталкивающих свойствах.

Именно поэтому в зимнее время года следует применять различные способы для прогрева бетона. Наиболее качественным и надежным является электрообогрев специальным кабелем, который исключит возникновение любых нарушений в структуре и продлит срок эксплуатации возводимого объекта.

Принцип работы и разновидности проводов

После установки армирующего каркаса кабель для обогрева размещается прямо на рабочей поверхности. Площадь сечения и максимально допустимое напряжение зависят от конкретной ситуации. Затем происходит заливка бетонной смеси с последующим подключением обогревающего кабеля к питающей сети (либо трансформатору). Бетон постепенно нагревается, начинает быстрее и (самое главное) равномерно застывать. Структура остается однородной, поэтому исключается вероятность появления пузырей и трещин.

Для обогрева бетона применяют кабели трех основных разновидностей:

1. Двухжильный кабель для бетона в секциях (КДБС) может коммутироваться к электрической сети напряжением 220 В, поэтому нет необходимости применять понижающий трансформатор. Из трех изделий его намного проще монтировать, не нужно подрезать, а наличие удобных муфт обеспечивает легкую укладку по желаемой схеме. С другой стороны, у КДБС высокая стоимость (от 1000 рублей за 1 п. м.). Второй недостаток связан с единичным использованием. После затвердевания бетонной смеси демонтировать изделие не получится.
2. Двухжильный кабель финского производства ВЕТ. Опять же не требует наличия понижающего трансформатора и подключается к электросети напрямую. Характеризуется экономичностью, а для обогрева одного куба бетонной массы необходимо не более 20-25 п. м.
3. Одножильный прогревочный провод со стальным проводником и поливинилхлоридной изоляцией (ПНСВ) является самым дешевым изделием для прогрева бетонной массы (около 20-50 рублей за 1 п. м.), поэтому больше всего применяется при строительстве частных домов. В схеме питания обязательно наличие понижающего трансформатора. Впрочем, при соблюдении ряда условий возможна прямая коммутация к сети. После того как бетон будет прогрет, провод может использоваться повторно (в качестве «теплого пола» или системы «антилед»).

Рассмотрим подробнее наиболее популярный и простой провод ПНСВ.

Особенности нагревающих проводов ПНСВ

Конструктивно изделие состоит из одной стальной жилы, диаметр которой колеблется в пределах 1-3 мм. Площадь сечения круглого проводника может достигать 4 кв. мм. В качестве изоляции используется поливинилхлорид или полиэстер, исключающий сильные перегибы, защищающий провод от переломов и повышающий устойчивость к воздействию огня.

Наиболее распространенными считаются провода малого диаметра – около 1,2 мм, но поскольку стоимость изделия минимальна, то лучше не экономить и взять кабель ПНСВ на 3 мм. Особенно актуально это в случае, если планируется вручную уплотнять цементный раствор. В данной ситуации изоляция будет намного крепче, поэтому даже при сбоях в питании исключается вероятность перегрева.

Обязательно обратите внимание на другую отличительную характеристику обогревающих кабелей – холодные окончания. Данные конструктивные части находятся за пределами бетонной плиты, а для их производства используют обычные алюминиевые токоведущие жилы (АПВ). Их основная задача – соединение прогревающего кабеля, заложенного в бетон, с электрической сетью.

Особенности кабелей КДБС и ВЕТ

ПНСВ не идеален, и основной недостаток обогревающего кабеля связан с крайней необходимостью применения дополнительного оборудования – трансформатора, используемого для понижения напряжения и регулирования мощности выделения тепла. Проще говоря, чтобы устройство само себя не спалило, приходится уменьшать напряжение.

Применение двухжильных секционных проводников упрощает задачу обогрева бетонной смеси. Эти изделия характеризуется саморегулирующими свойствами. Речь идет об отечественном КДБС или финском ВЕТ. Для обогрева не нужно подключать дополнительные устройства. Достаточно выполнить коммутацию к электрической сети напряжением 220 В и наслаждаться полученным результатом.

На изображении ниже вы можете увидеть устройство кабеля для прогрева бетона:

• A – зачищенные нагревательные жилы;
• B – холодная оконцовка (обычный установочный кабель, например, с алюминиевыми жилами, который необходим для подключения к сети, но не используется как нагревательный элемент);
• C – соединительная муфта для фиксации установочного кабеля с нагревательными секциями;
• D – концевая муфта для изоляции;
• E – нагревательный кабель для обогрева бетона установленной длины.

По конструкции финский кабель ВЕТ практически идентичен КДБС, но технико-эксплуатационные характеристики все-таки отличны. Их сравнение приведено в таблице ниже:

Название параметра	ВЕТ	КДБС
Рабочее напряжение, В	220-230	220-240
Линейная мощность, Вт/м	35-45 (зависит от модели и длины)	40
Сопротивление изоляции, Ом	103	103
Радиус изгиба, мм	25	35
Диаметр, мм	6	7
Длина нагревательной секции, м	3,3-85	10-150
Класс защиты от пыли и влаги	IP67	IP67

Для маркировки отечественных нагревательных кабелей КДБС используется общая схема маркировки AAКДБС BB, где AA – величина линейной мощности, BB – длина нагревательной секции. Например, если вы видите маркировку 40КДБС 20, то она указывает на то, что мощность одного погонного метра данного кабеля составляет 40 Вт, а протяженность нагревательной секции – 20 м.

Технологическая карта прогрева

Особые правила и рекомендации следует соблюдать при выборе длины нагревательной секции, укладки и фиксации проводов.

Как рассчитать длину провода в секции

При необходимости прогрева бетона с помощью одножильного провода ПНСВ нужно учитывать две основные переменные:

1. Температура бетонной массы зависит от уличной температуры, наличия и скорости ветра, того, насколько правильно установлена теплоизоляция, выполнена геометрия опалубки. Также немаловажное значение имеет марка используемого бетона.
2. Удельная мощность кабеля (P). При армировании бетона данная величина составляет около 30-35 Вт/м, без армирования – 35-40 Вт/м.

Определенные трудности возникают при необходимости расчета максимальной длины отдельного отрезка ПНСВ. Чтобы сделать это правильно, нужно узнать величину удельного сопротивления (p) металлической жилы в зависимости от ее сечения. Идеальным вариантом будет сила тока 14-16 А на одну секцию. В остальном для расчетов пользуются законом Ома – U=I*R, где:

• U – напряжение;
• I – сила тока;
• R – сопротивление выбранного отрезка.

Например, при напряжении 90 В и силе тока 15 А после использования понижающего трансформатора нужно получить сопротивление 90/15=6 Ом. При сечении жилы 1,5 мм подобное сопротивление получаем у провода длиной 60 м. Рассчитывается оно по формуле 6 Ом/100 Ом/км = 0,06 км (60 м).

Данный пример можно рассматривать лишь как упрощенный метод расчета. В реальности сопротивление кабеля изменяется в соответствии с температурными колебаниями, поэтому в каждый результат нужно будет внести определенные поправки.

Когда бетон наберет необходимую прочность, то его можно подвергать механическим воздействиям – сверлению, разрезанию, скалыванию. Для выполнения подобных операций выбирайте инструменты с алмазным напылением, чтобы исключить появление микротрещин. Сверло с алмазной коронкой может использоваться даже на армированном бетоне.

Технология прогрева и схема укладки

Перед монтажом обогревающей системы для бетона следует установить опалубку и арматурный каркас. Затем происходит укладка ПНСВ при сохранении интервала 8-20 см. На окончательный выбор влияют температура воздуха, скорость ветра и влажность. Провод не нужно сильно натягивать, он крепится к арматуре при помощи уникальных зажимов. Расстояние между изгибами не должно быть меньше 25 см. Не допускается перекрещивание токоведущих жил. Их следует размещать друг от друга на расстоянии не ниже 1,5 см, что обеспечит защиту от короткого замыкания.

Одной из самых популярных схем укладки ПНСВ является «змейка», используемая в системах «теплый пол». Такой подход гарантирует необходимый прогрев большого объема бетонной смеси и экономит греющий кабель. Перед заливкой бетона в опалубку убедитесь в отсутствии льда. Поддерживайте температуру смеси на отметке не менее +5 гр. Цельсия. Важно вывести на нужную длину холодные концы кабеля, сделанные из обычного алюминия.

Покупая ПНСВ, обратите внимание на наличие необходимой технической документации и инструкции по применению. Ознакомьтесь с ней прежде, чем выполнять обогрев бетона. Для подключения через секции шинопроводов используют две основные топологии – «звезду» и «треугольник». В первом случае три одинаковых проводника соединяются в общий узел, затем столько же свободных контактов коммутируются с понижающим трансформатором. Во втором случае система делится на три параллельных сектора, которые коммутируются с выводами на трехфазном трансформаторе понижающего типа. Само устройство, используемое для изменения напряжения, устанавливается на расстоянии не более 25 м от места подключения. Участок, на котором осуществляется прогрев, обязательно ограждается.

Подключение системы к цепи питания выполняется после полной заливки бетонной смеси. Общая последовательность технологии прогрева выглядит следующим образом:

1. При подогреве скорость набора температуры не превышает 10 гр. Цельсия в час. Это необходимо для равномерного протекания процесса.
2. При выходе на нужный температурный режим нагрев выполняется столько времени, сколько необходимо для набора половины технологической прочности бетонной массы. Максимально допустимая температура – 80 гр. Цельсия. Впрочем, оптимальным считается показатель 60 гр. Цельсия.
3. Скорость понижения температуры при остывании бетона не должна превышать 5 гр. Цельсия в час, что исключит потенциальные растрескивания и гарантирует однородность массива.

Четкое соблюдение перечисленных технологических рекомендаций позволит бетонной смеси набрать тот показатель прочности, который указывается в паспортных данных. По завершении работ ПНСВ оставляют в бетонном массиве и используют в качестве дополнительного армирующего элемента (реже – как систему «теплый пол»).

Эксплуатация кабеля КДБС или ВЕТ намного проще использования одножильного ПНСВ. Основная причина – возможность прямого подключения к сети напряжением 220 В через розетку или электрический щиток. Обе разновидности греющего кабеля делятся на разные секции, что исключает перегрузки. С другой стороны, стоимость изделий выше, поэтому, с экономической точки зрения, на крупных объектах их применение нерационально.

Помимо греющих проводов, используются и другие технологии. Например, в опалубку устанавливают ТЭН и электроды. В раствор вставляют арматуру, для чего используется сварочный аппарат или понижающий трансформатор. В таком случае нет необходимости прокладывать нагревательный кабель, но энергозатраты будут намного выше, поскольку вода в бетоне является проводником, а сопротивление бетона при затвердевании существенно возрастает.

Расположение и фиксация проводов

Выполняя монтажные работы, следите за соблюдением нескольких важных рекомендаций:

1. Между стенками опалубки нужно укладывать кабель так, чтобы все части провода были расположены на глубине от 20 см и ниже (начиная от верхней точки заливки бетонного массива).
2. Чтобы исключить трещины и изломы изоляции, выполняйте максимально плавные изгибы греющего кабеля. Допустимый радиус изгиба зависит от конкретной модели кабеля. Однако чаще всего строители выбирают изделия с запасом по изгибу (30-40 мм).
3. Для равномерного распределения температуры по всему бетонному массиву проводники раскладывают с заранее установленным шагом (равноудалено друг от друга). Избегайте любых пересечений, соблюдайте минимальный зазор между греющими контурами до 40 мм.

Когда весь кабель будет разложен в нужном месте, следует хорошо зафиксировать его на частях арматурного каркаса. Основная причина таких действий – защита изоляционной оболочки. Подойдет гибкая проволока, для скручивания которой не понадобится специальный инструмент. Вместо нее можно взять мягкие пластиковые хомуты.

В дальнейшем бетонная смесь заливается в опалубку. По ходу процесса нужно будет выравнивать массив. Делается это аккуратно, чтобы случайно не повредить нагревательный кабель или не нарушить последовательность его укладки. Поскольку ВЕТ и КДБС могут эксплуатироваться при различных вибрациях, то для уплотнения заливаемого бетона можно выбрать любой доступный метод. Завершив данные процедуры, кабельные жилы следует подключить между собой, а затем соединить с трансформатором или напрямую с электрической сетью.

Вполне очевидно, что прямое подключение греющего кабеля к электросети намного удобнее и экономически выгоднее. Стоимость кабеля выше, чем одножильного провода ПНСВ, но все-таки надежность системы намного лучше. Можно будет с легкостью поддерживать заданный температурный режим во всех точках бетонного массива, что гарантирует лучшее схватывание (застывание).

Обработка бетона после прогрева

После выполнения нагрева бетона, когда достигается минимальная рекомендуемая прочность, можно производить любые операция – резать, сверлить или дробить поверхность. Даже в тех случаях, когда прочность отличается от марочной. Единственное, чего следует избегать, – ударных нагрузок. В идеале нужно использовать инструменты с алмазным напылением, о чем говорилось выше.

Обогрев бетона при помощи ПНСВ – дешевый, но трудоемкий способ, в большей степени подходящий профессиональным строителям. Впрочем, изделие может использоваться в бытовых условиях, но придется выполнить правильный расчет потребляемой мощности. Наличие теплоизоляционных материалов – отличный способ уменьшить затраты на прогрев раствора. Они ускорят выход на заданный температурный режим, его поддержание и обеспечат плавное и равномерное остывание. Это в лучшую сторону скажется на качестве бетона. Если планируется заливка небольших объемов бетона при строительстве частного сектора, то рекомендуется использовать нагревательные кабели ВЕТ и КДБС.

Источник