Прогрев бетона с помощью трансформатора

Бетон состоит не только из сухой составляющей, но и из воды. Более того, вода – это основной компонент смеси. Сегодня большую роль играет скорость возведения построек, поэтому нередко возникает необходимость в заливке фундаментов в зимний сезон. Снижение температуры негативно влияет на свойства бетона. По этой причине важно сохранять бетон определенной температуры. Самое главное – сохранить минимальную температуру, при которой бетон не будет замерзать и застывать.

Причины прогрева бетона

В зависимости от региона, периоды использования устройств и техник для прогрева различаются по длительности. Например, в Сибири сезон использования – с середины осени до конца марта/середины апреля. Актуальность прогрева обусловливается физическими свойствами состава растворов:

• Вода, входящая в состав бетонной смеси, в минусовую температуру замерзает до состояния льда. Из-за кристаллического состояния она не вступает в химическую реакцию с сухой частью смеси – с цементом, поэтому гидратация не активизируется. 

• При переходе из жидкого состояния в кристаллическое вода увеличивает свой объем, что приводит к увеличению объема всего раствора. По этой причине возрастает внутреннее давление, и замороженный бетон начинает разрушаться.

• С наступлением тепла вода тает, возобновляется гидратация. Однако из-за того, что в замерзшем состоянии в бетоне были потеряны связи, они уже не восстановятся. Такой фундамент небезопасен, а сам бетон будет легко крошиться и не выдержит нагрузку.

• Льдистые кристаллические включения в составе снижают процесс адгезии и вызывают нарушение взаимодействия цемента с армирующей составляющей и с наполнителем.

Все вышеперечисленное снижает технические параметры смеси, то есть: прочность, плотность, стойкость и долговечность. При этом стабильный бетон уже не пострадает. 

Несмотря на то, что при строительстве используются добавки для работы с бетоном, прогрев является более предсказуемым способом, дающим понятный и качественный результат. Устройства используют, начиная с понижения температуры до +5 градусов. Подогрев можно использовать при температуре до -40 градусов. 

В теплый сезон прогрев также является хорошим помощником: он ускоряет затвердевание, чем сокращает сроки строительства и повышает производительность труда.

Существующие способы прогревания

Равномерное затвердевание бетона происходит при температуре близко к 20 градусам. При более низких температурах и в отсутствии хорошего отопления конструкции, раствор не будет застывать равномерно. Чтобы избежать этого, используется электропрогрев. Каждый способ имеет свои особенности.

1. ПНСВ греющий кабель. Сам провод является нагревателем. Он прокладывается внутри самой конструкции, которая будет заливаться бетоном. Принцип аналогичен укладке теплого пола. Затем кабель подключают к прогревочному трансформатору. ПНСВ методика подходит для прогревания конструкций большой площади и толщины, поскольку возможно проложить кабель равномерно по всей площади. 

Кабель – это, в первую очередь, предсказуемость итога. Тепло будет плавно расходиться по всей заливке, давая полный прогрев. ПНСВ состоит из стальной жилы и пвх-изоляции. Он также может размещаться вдоль каркаса арматуры. Напряжение, которое подается в кабель, равно 50 В. Максимальная температура, до которой бетон может быть нагрет, составляет +40 градусов.

1. Электроды являются бюджетным способом. Они погружаются в бетон либо укладываются по поверхности, после чего подключаются к трансформатору. Тепловая энергия вырабатывается, когда электричество проходит сквозь бетон. Электроды могут быть струнными, стержневыми или в виде пластин.

2. Термоэлектроматы – это ещё одна методика прогрева бетона. Они работают от сети и обладают небольшим электропотреблением. Еще одно важное преимущество – они многоразовые. Маты укладываются поверх залитого бетона на предварительно расстеленную полиэтиленовую пленку. Пленка защищает воду от выпаривания. 

Время нагревания бетонной смеси

Согласно технологической карте прогрева бетона: он должен будет достичь показатель критической прочности (30-50% от проектной). Критичная прочность достигается на 4-6й день, определяется с помощью графика фактической температуры.  

Для быстрого затвердевания и достижения максимальных показателей прочности строительный раствор следует наносить при относительной влажности воздуха 95–100 % и температуре окружающей среды 15–20 градусов. Эти условия позволяют получить прочный бетон через 28 дней после укладки.

Отклонения от оптимальных показателей температуры и влажности замедляют химические реакции в растворе, что увеличивает время застывания и снижает прочностные характеристики бетона.

Решение проблемы с помощью специальных присадок и обогрева

Введение специальных средств в смесь может частично решить проблему, но для гарантированного получения качественного бетона рекомендуется использовать обогрев раствора электрическими системами, питающимися от трансформатора. Это позволяет бетону быстро набирать прочность даже при низких температурах.

Устройство трансформатора для прогрева бетона

Классический трансформатор, предназначенный для прогрева бетона — это мобильная установка с мощной системой вентиляции. Он преобразует электрическую энергию в тепло, которое воздействует на бетонную смесь.

Трансформатор состоит из следующих основных компонентов:

• Активной части: состоит из магнитопровода стержневого типа с обмотками высокого и низкого напряжения, ярмовых балок и отводов низкого напряжения.

• Корпуса: стальной шкаф с выводами для подключения к трехфазной сети 380 В и клеммами для греющего кабеля.

• Автоматического выключателя: предотвращает перегрузки и скачки напряжения.

• Пульта управления: регулирует мощность нагрева в проводах при изменении внешних температур.

• Охлаждающей системы: может быть естественной или принудительной с использованием вентилятора или масляной жидкости.

• Холодных концов: алюминиевые провода с изоляцией длиной 1,5 м, соединяющие датчики с проводом.

• Амперметра: установлен на стороне низкого напряжения для контроля величины выходного тока.

Принцип работы трансформатора

Трансформатор – это устройство, обеспечивающее питание электродов или греющего кабеля от одно- или трехфазной сети. Переменный ток в катушке высокого напряжения вызывает появление низковольтной электродвижущей силы в катушке низкого напряжения. Нагревательный кабель и электроды подсоединяются к зажимам, а выходная мощность регулируется управляющим блоком.

Для защиты системы от перегрева перед катушкой высокого напряжения установлен предохранитель, который размыкает цепь при опасном нагреве. Амперметр следит за процессом нагрева. При подключении трансформатора проводник выделяет тепло благодаря протекающему через него току. Бетон прогревается до 80 ºС со скоростью 10 ºС в час и затем медленно остывает до 40 ºС, не превышая скорость охлаждения в 5 ºС в час.