С учетом того, что добавки не влияют решающим образом на прохождение длительных процессов, первичный набор прочности с ними доходит до 30%, а потом важно создать термос, утеплив конструкцию.

СНиП

Строительство и монтаж в условиях пониженной температуры (как и в любых других) регламентируются установленными правилами и нормами. Прогрев бетонных конструкций осуществляется в соответствии с такими документами: СНиП 3.06.04-91 («Мосты и трубы») и СНиП 3.03.01-87 («Несущие и ограждающие конструкции»).

Расчет времени

Прогрев бетона начинается с выбора оптимальной схемы с учетом требований строительной площадки, региона (Москва требует одних мер, Сочи или Норильск – совершенно иных), возможностей и т.д.

• Среднегодовой прогноз погоды зимой в регионе, взятый за предыдущие пару лет, а также прогнозируемая отметка средней температуры воздуха в течение данного зимнего периода.
• Расчет модуля рабочей прогреваемой поверхности, определение термосной выдержки раствора.
• Расчет средней температуры конструкции на протяжении срока ее охлаждения.
• Учет информации про температуру готовой бетонной смеси, ее изотермические свойства (предоставляет завод-изготовитель раствора).
• Определение тепловых потерь в процессе транспортировки смеси, разгрузки.
• Определение температуры смеси с начала укладки (учитывается отдача тепла на прогрев арматуры, опалубки).
• Расчет времени охлаждения раствора (в соответствии с нормативными требованиями прочности).

Все эти данные используются при прогнозировании времени затвердевания бетона, для учета тепловых потерь в процессе заливки, излучения тепла с поверхности. Но все это довольно приблизительно, поэтому в процессе прогрева нужно тщательно контролировать температуру каждые полчаса-час при нагревании и раз в 12 часов при остывании. Если режим нарушен, нужно повышать или отключать ток, регулируя параметры.

В технологической карте должен быть отмечен график нагрева с указанием оптимальных значений и всех важных расчетов, выполненных в соответствии со СНиПами и правилами.

Прогрев бетона – чрезвычайно важное мероприятие при выполнении ремонтно-строительных работ в зимнее время. Без реализации указанных методов бетон просто не наберет нормативную прочность, поставив под сомнение прочность, надежность и долговечность всей конструкции.

Электропрогрев бетона проводом ПНСВ: технологическая карта

Главными областями, где применяется электрообогрев бетонных конструкций нагревательными проводами, являются балки, колонны, свайные ростверки, прогоны и различные перекрытия, заливка бетоном которых может быть произведена при минимальной температуре воздуха -40 градусов.

Электропрогрев передает то тепло, которое выделили провода, в бетонную толщу контактным путем. То есть провода, обладающие тонконесущей металлической изолированной жилой, закладываются внутрь монолитного массива, подключаются к электрической сети и выолняют роль нагревателей сопротивления. В зависимости от технологии производимых работ, ПНСВ провода могут закладываться как во время, так и после арматурных работ.

Одним из самых важных требований для обеспечения стабильной, исправной работы электропрогрева проводами ПНСВ является недопущение различных механических повреждений изоляции в процессе крепления проводов, монтажа опалубки и заливки бетона. Кроме того, необходимо предотвращать возможности коротких замыканий токоведущей жилы с различными металлическими конструкциями (опалубкой, арматурой и т.д.).

Чтобы избежать разного рода неисправностей, нужно придерживаться инструкции, указывающей метод правильной укладки провода.

Провод ПНСВ нужно уложить в констукцию без натяжения и установить дополнительную изоляцию из рубероида илибитуминизированной бумаги в углах с режущими комками под проводом. Прикрепление провода к арматурному каркасу может быть произведено с помощью самого разного монтажного инвентаря (скрутки из вязальной проволоки; пластмассовые фиксаторы; проволочные скрепки; отрезки изолированного провода и т.д.), однако, чтобы избежать перегорания концов провода или обгорания изоляции, необходимо устроить выводы из монтажного провода, а все узлы соединения хорошо произолировать. Лучше всего перед заливкой конструкции бетоном проверить ее специальным прибором — мегомметром. Нагревательные провода подключают к инвентарным секциям шинопроводов, а затем приступают к укладке и электропрогреву бетонной массы. После покрытия горизонтальной поверхности перекрытия гидроизоляционной пленкой, на нее укладывают минераловатные плиты и подают напряжение на провода. Следует контролировать температуру прогреваемой бетонной массы. Контроль произодится с помощью специальных технических термометров или же дистанционно: при помощи электродатчиков, которые устанавливаются в скважину.Чтобы обезопасить конструкцию от аварийных ситуаций, рекомендуется применять системы автоматического температурного контроля и регулирования процесса прогрева.

Прогрев бетона проводом — пошаговое руководство, схема програва

Ни одно строительство не обходится без такого материала, как бетон. Иногда он требует прогрева, а это процесс достаточно серьезный. Здесь важно знать в точности всю технологию процесса. От этого напрямую зависит прочность и долговечность изготавливаемого материала. Самый распространенный способ – прогрев бетона проводом.

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.

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.

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.

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.

Прогрев бетона проводом пнсв схема укладки видео

Для обеспечения схватывания и оптимизации времени затвердевания бетона без противоморозных добавок зимой раствор должен иметь положительную температуру. При заливке опалубки в зимнее время вода в растворе бетона замерзает, и процесс гидратации цемента останавливается. Также при отрицательной температуре лед в бетонной смеси разрушает монолит бетона. При этом повышение температуры восстанавливает и ускоряет протекающие в растворе гидратационные процессы. Если объем бетона большой, а температура отрицательная, необходима укладка провода пнсв и подключение схемы обогрева к сети 380В или 220В. Но, в зависимости от объема бетонного раствора и наружной температуры, выделяющегося в нем тепла может хватить для естественного схватывания смеси.

При слишком низких температурах на стройплощадке для обогрева залитого объема бетона используется секционная укладка кабеля ПНСВ. Также этот способ применяют, если нет возможности сделать качественный слой теплоизоляции для опалубки, или если отношение площади бетонного слоя к объему раствора больше, чем 10 м^-1.

Технические и эксплуатационные характеристики кабеля ПНСВ:

Обогревать бетон электричеством нужно не во всех случаях — технологическая карта разогрева бетонного раствора кабелем ПНСВ имеет некоторые особенности:

1. Сталь в токоведущей жиле кабеля имеет высокое удельное сопротивление (ρ), поэтому кабель при прохождении токов средней силы нагревается намного сильнее, чем медный или алюминиевый кабель. Нормативное значение тока для забетонированного кабеля ПНСВ — 14-16А. Нужно помнить, что такое значение тока расплавит изоляцию в открытой схеме, не уложенной в бетон. Поэтому ПНСВ кабель необходимо подключать к источнику питания медным или алюминиевым кабелем, имеющим меньшее удельное сопротивление ρ. Если такого провода нет, допускается подключение схемы обогрева к напряжению сдвоенной жилой ПНСВ.
2. Нельзя допускать перехлест или прокладку нескольких кабелей на расстоянии ≤ 15 мм, чтобы не возникло перегревание кабеля, повреждение электроизоляции и КЗ.
3. Стальной провод имеет низкую гибкость, поэтому кабель необходимо прокладывать в бетоне с радиусом изгиба не менее 25 мм.
4. Технологический процесс обогрева слоя бетона при помощи схемы с кабелем ПНСВ ограничивает укладку секции при уличной температуре выше -15⁰С. При морозе ниже -15⁰С тонкий слой пластиковой изоляции становится жестким и хрупким, и при изгибе часто ломается.
5. Чтобы бетонный раствор прогревался равномерно, рекомендуется кабель ПНСВ предохранять слоем металлической фольги толщиной 0,25-0,5 мм.
6. Электрическая схема нагревательной секции состоит из нескольких отрезков провода. Провода можно соединять друг с другом как при помощи соединительных колодок, так и обычными скрутками. Прогрев бетонного раствора всегда организуется как одноразовая и кратковременная мера, поэтому контактирующие поверхности не успевают окислиться во влажной среде. Тем не менее, контакты «холодного» провода (кабель, который идет к источнику напряжения) с проводом ПНСВ нужно усиливать пайкой или соединением на клеммах.

Простейшая электрическая схема укладки провода ПНСВ для прогрева массы бетона называется «змейка».

Механические и электрические характеристики электрического кабеля определяют методу прогрева бетона. При нагреве монолитного слоя температура будет увеличиваться со скоростью 10⁰С в час, после прекращения нагрева — опускаться со скоростью 5⁰С в час. Если неправильно рассчитать длину провода, то скорость нагрева будет больше, что приведет к росту внутренних напряжений и появлению микротрещин в бетоне. Регулируется напряжение при помощи электронной или электромеханической схемы в самом трансформаторе.

При напряжении питания 380 V через понижающий трансформатор главный фактор для ограничения тока – перегрев ПНСВ секции. Поэтому в схему укладки провода для прогрева бетона часто включают несколько параллельно включенных контуров.

Как рассчитать длину провода в секции

Чтобы рассчитать прогрев бетона проводом пнсв схема укладки учитывает две обязательных переменных:

1. Бетон необходимо подогревать. Количество тепла, сохраняемого в бетоне, зависит от уличной температуры, от ветра, от правильно уложенной теплоизоляции, геометрии опалубки и марки цемента.
2. Номинальная удельная мощность кабеля (P). Если бетон будет армироваться, то P ≈ 30-35 Вт/м, для обычного бетона P ≈ 35-40 Вт/м.

Немного сложнее рассчитать максимальную длину отдельно взятого отрезка кабеля ПНСВ. Для расчета необходимо знать удельное сопротивление (ρ) металлической жилы разного сечения:

В идеале необходимо подать на секцию ток 14-16 А. Здесь пригодится закон Ома – U = I х R, где:

• U – напряжение питания;
• I – ток в цепи;
• R – сопротивление участка.

Пример: при напряжении U = 75 В и токе I = 15 А после понижающего трансформатора требуется получить сопротивление секции R = 75 ˸ 15 = 5 Ом. Если сечение жилы равно 1,4 мм, то такое сопротивление будет у провода длиной 50 м. Расчет такой: 5 Ом ˸ 100 Ом/км = 0,05 км (50 м).

Это пример упрощенного метода расчета. В реальных условиях сопротивление кабеля будет изменяться при изменении температуры, поэтому необходимо будет вносить в результат поправки.

После набора прочности бетон можно обрабатывать механически – резать, сверлить, скалывать, но желательно все операции проводить инструментами с алмазным напылением, чтобы не вызвать образование микротрещин. Например, сверление сверлом с алмазной коронкой можно проводить и по армированному бетону.

Часто электроды используют для прогрева бетонной колонны или стены. Электроды вставляются в бетонный раствор группами после заливки в опалубку по схеме, приведенной ниже:

Также существует схема расположения струнных электродов вдоль опалубки:

Вода в бетонном растворе выступает как проводник, и в процессе гидратации и затвердевания бетона ток, протекающий через электроды, уменьшается. Катаная проволока, выполняющая роль электродов, после затвердевания бетона остается в армокаркасе. Такой метод прогрева имеет один недостаток – большое потребление электричества.

Применение провода ПНСВ в домашних условиях

Универсальным для домашних условий является метод прогрева слоя бетона зимой при помощи кабеля с высоким сопротивлением и понижающего трансформатора. При укладке армирующего каркаса сразу заделывается нагревательный элемент, причем геометрия и форма опалубки для бетона не имеет значения.

После укладки арматуры в бетон или укладки маяков под наливные полы кабель ПНСВ нужно уложить змейкой на расстоянии 15-20 см друг от друга. Длина петли — 28-36 м. В домашнем хозяйстве источником питания часто служит сварочный аппарат. Подключать провод ПНСВ к сварке нужно по такой схеме:

Важно! Нельзя подключать к трансформатору кабель, не уложенный в толщу бетона, так как без теплопоглощающего слоя жила расплавится из-за перегрева на открытом воздухе.

Чтобы не допустить выхода кабеля из строя, нужно сделать скрутку или клеммный переход с ПНСВ на кабель из алюминия или меди. Для этого выходные концы провода ПНСВ нужно выпустить из раствора на 10-15 см. Рекомендуемый ток в проводе 11-17 А контролируется специальными токовыми клещами. При домашнем использовании провода ПНСВ будет достаточно Ø 1,2 мм. Характеристики провода:

• 0,15 Ом/м;
• Ток через провод, погруженный в раствор — 14-16 А;
• Уличная температура -25°C/-50°C.

На 1 кубический метр бетонного раствора расходуется около 60 погонных метров кабеля марки ПНСВ. Температура внутри бетона при таком методе нагрева — +80°C, контролировать температуру можно при помощи любого термометра. Также следует контролировать скорость набора температуры бетоном – она не должна быть выше, чем 10°С в час.

Некоторой экономии в расходах на электроэнергию можно добиться, накрывая участок опалубки с ПНСВ кабелем любым теплоизолирующим материалом. Например, можно засыпать бетон опилками или укрыть соломой. Чтобы получить требуемый результат, бетонный раствор перед заливкой в опалубку также рекомендуется подогреть. В любом случае, температура бетона перед заливкой должна равняться +5°C или выше.

Прогрев бетона в зимнее время по СНИПу: технологическая карта, виды

Если вам требуется залить фундамент или провести иные подобные работы при отрицательных температурах, то без обогревательных процедур не обойтись. Причем они должны проводиться по строительным нормативам. О том, как производится  прогрев бетона в зимнее время по СНИПу №3_03_01-87, вы сейчас и узнаете.

Подготовка к прогреву

Для чего нужно подогревать бетон

Как уже было отмечено, заливка бетона производится не только летом, но также и зимой. Разница заключается в том, что в зимний период цементному составу требуется подогрев, цена которого может быть довольно высокой.

Данный процесс необходим по следующим причинам:

• при отрицательных температурах бетон не набирает прочности;
• происходит разрушение структуры материала, из-за чего на нем образуются деформированные участки, и он в итоге становится менее долговечным.

Совет! Удалить выступающие неровности вам поможет резка железобетона алмазными кругами. При этом обязательно нужно применять защитные средства в виде респиратора и специальных очков. Что касается небольших впадин, то для их зачистки потребуется алмазное бурение отверстий в бетоне и последующее заполнение углублений  цементным раствором.

Указанных процессов можно избежать, но для этого потребуется оборудование для прогрева бетона в зимнее время. Обойтись без него можно лишь в том случае, если до появления низких температур состав  успел набрать определенную прочность. Для удобства данные внесены в таблицу:

Виды прогрева бетона

СНиП под номером 3_03_01-87 устанавливает, какие способы прогрева бетона в зимнее время должны применяться для тех или иных сооружений.

К данным методам относится:

• термос;
• предварительный разогрев состава;
• обогрев в опалубке;
• индукционный способ;
• электродный прогрев;

• использование нагревательных проводов;
• термос с противоморозными компонентами;
• инфракрасный обогрев.

Мы рассмотрим наиболее распространенные из них.

Обогрев бетона нагревательным проводом

Чтобы свести к минимуму время прогрева бетона в зимнее время применяется специальный нагревательный провод – ПНСВ.

Его составными частями являются:

1. стальная жила, состоящая из одной проволоки;
2. изоляционный слой, выполненный из полиэтилена или ПВХ.

Данный метод обогрева основан на использовании трансформаторных подстанций, которые сильно нагревают провода. От них происходит передача тепла бетонному составу. Следует отметить, что такой способ весьма удобен, поскольку он позволяет регулировать уровень нагрева в зависимости от погодных условий.

Чтобы смонтировать подобную систему потребуется технологическая карта прогрева бетона в зимнее время. Ее обычно составляет специалист-энергетик, являющийся сотрудником строительной организации. Также существуют  типовые образцы такого документа.

Данная карта определяет количество и расположение станций прогрева, а также порядок размещения и число нагревательных проводов. Как показывает расчет прогрева бетона в зимнее время, для нагревания 1м³ раствора требуется в среднем 50-60 метров кабеля.

Часть технологической карты

Реализуется данная технология следующим образом:

1. нагревательный провод размещается внутри возводимой конструкции — делается это так, чтобы проводники размещались равномерно, не касались опалубки, не выходили за края бетона и не соприкасались друг с другом;

На фото — укладка провода

2. к греющему проводу припаиваются холодные концы – после этого они выводятся за пределы зоны нагрева;

Присоединение и вывод холодных концов

  Совет! Чтобы в зоне пайки сохранялось тепловое поле, следует обернуть данную область фольгой.

3. выводы проводов подключаются к трансформаторному оборудованию в соответствии с предписаниями, содержащимися в технологических картах:
4. собранная электрическая цепь проверяется мегаомметром;
5. в созданную систему подается напряжение и начинается процесс обогрева, для правильного проведения которого потребуется температурный график прогрева бетона в зимнее время, содержащийся в технологической карте.

Пример графика прогрева

Способ «термос»

Метод «термос»

Как понятно из названия, данный метод предназначен не для передачи, а для сохранения тепла. Он заключается в защите бетона с помощью теплоизоляционных материалов, размещаемых снаружи него. Благодаря ним применяемая смесь медленнее теряет тепло и быстрее приобретает прочность (узнайте здесь, как использовать трансформатор прогрева бетона при работе в зимний период).

Преимущество рассматриваемого способа заключается в его доступной стоимости, ведь в качестве утеплителя могут быть использованы даже обычные опилки. Однако следует отметить, что одного лишь пассивного сохранения тепла может оказаться недостаточно. В этом случае придется вдобавок к нему применять дополнительные методы прогрева бетона в зимнее время.

Инфракрасный прогрев бетонных конструкций

Применение инфракрасных излучателей

Этот способ основан на использовании инфракрасных нагревателей. Они устанавливаются таким образом, чтобы исходящее от них излучение было направлено на открытую бетонную поверхность или на опалубку. Передаваемая ими энергия вызывает нагрев цементного раствора и его ускоренное отвердение.

Совет! Не используйте данный метод для прогревания конструкции, имеющей большой объем.  Инфракрасные лучи не смогут нагреть ее равномерно, что приведет к уменьшению прочности материала. Поэтому для массивных изделий лучше использовать иные виды прогрева бетона в зимнее время.

Индукционный нагрев

Принцип индукционного нагревания

В данном методе в целях получения тепла используется явление электромагнитной индукции.  С ее помощью энергия электромагнитного поля видоизменяется и становится тепловым излучением, которое передается обрабатываемому материалу. Указанное превращение происходит в стальной опалубке или на арматуре.

Инструкция по реализации данного способа устанавливает, что он может быть использован только в тех конструкциях, которые имеют замкнутый контур. Кроме того, у них должна быть густая арматура, у которой коэффициент армирования составляет свыше 0,5. Еще одно необходимое условие – наличие металлической опалубки или возможности обмотать конструкцию кабелем в целях создания индуктора.

Вывод

При проведении железобетонных работ в морозную погоду нужно обязательно использовать прогрев. Без него полученная в итоге конструкция будет менее прочной и долговечной (узнайте также как работает трансформатор для прогрева бетона).

К наиболее распространенным способам нагрева относится использование нагревательных проводов, инфракрасных излучателей, применение электромагнитной индукции, а также теплоизоляции. Подробнее о том, как осуществляется прогрев бетона в зимнее время, вам расскажет видео в этой статье.

Прогрев бетона в зимнее время: технологическая карта, способы. | Пенообразователь Rospena

Бетон – это очень популярный на сегодняшний день строительный материал, для изготовления которого применяют такие компоненты, как цемент, вода, заполнитель и вода. Но одно дело, когда вы производите заливку бетона летом, ведь теплое время года благоприятно влияет на процесс набора прочности. Что же происходит зимой? При сильных морозах набор прочностных характеристик прекращается, а это крайне нежелательно. В этом случае необходимо применять ряд мероприятия, которые позволят прогревать бетон. Для этого нужно знать все особенности технологической карты бетона на зимний период и актуальные способы прогрева.

Технологическая карта и способы прогрева бетона

Прогревать сварочным аппаратом

Этот метод прогрева предполагает применение следующих материалов:

• кусков арматуры;
• лампы накаливания и градусника для измерения температуры.

Процесс установки кусков арматуры выполняется параллельно цепи, с примыкающими и прямыми проводами, между которыми монтируется лампа наливания. Именно благодаря ей будет возможным производить измерения напряжения.

Чтобы померить температуры, стоит задействовать градусник. По времени этот процесс занимает много времени, примерно 2 месяца. При этом на весь процесс прогревания необходимо оградить конструкцию от влияния холода и воды. Применять обогрев сварочным аппаратом целесообразно при малом объеме бетона и отличных условиях погоды.

Инфракрасный метод

Смысл этого метода состоит в том, что ведется установка оснащения, работа которого выполняется в инфракрасном диапазоне. В результате этого удается преобразовать излучение в тепло. Именно тепловая энергия внедряется в материал.

Инфракрасный подогрев бетонной смеси представляет собой электромагнитные колебания, у которых скорость распространения волны будет составлять 2,98*108 м/с и длина волны 0,76-1, 000 мкм. Очень часто в роли генератора задействуют трубки, выполненные из кварца и металла.

Главной особенностью представленной технологии является возможность питания энергией от обычного переменного тока. При инфракрасном обогреве бетона параметр мощности может меняться. Она зависит от необходимого температурного режима нагревания.

Благодаря лучам энергия может проникать в более глубокие слои. Для достижения необходимой эффективности процесс обогрева должен выполняться плавно и постепенно. Здесь запрещено работать при высоких показателях мощности, иначе верхний слой будет иметь высокую температуру, что в конечном результате приведет к потере прочности. Применять такой метод необходимо в случаи, когда нужно разогреть тонкие слои конструкции, а также подготовить раствор для ускорения времени сцепки.

Какие существуют плюсы и минусы дома из газобетона, указано в данной статье.

Индукционный метод

Для осуществления этого метода необходимо задействовать энергию переменного тока, которая будет преобразовываться в тепловую в опалубке или арматуре, выполненной из стали.

После преобразованная тепловая энергия будет распространяться на материал. Применять индукционный метод обогрева целесообразно при обогреве железобетонных каркасных конструкций. Это могут быть ригели, балки, колонны.

Если использовать индукционный прогрев бетона по внешним поверхностям опалубки, то здесь необходимо выполнить монтаж последовательных витков, которые изолированы от индукторов и проводом, а число и шаг определяется расчетным путем. С учетом полученных результатов удается изготовить шаблоны с пазами.

Когда индуктор был установлен, то можно выполнять обогрев арматурного каркаса или стыка. Делается это для того, что удалить наледь до того, как будет происходить бетонирование. Теперь открытые поверхности опалубки и конструкции можно укрыть при помощи теплоизоляционного материала. Только после обустройства скважин можно приступать к непосредственной работе.

Когда смесь примет необходимый температурный режим, то процедуру обогрева прекращают. Следите, чтобы опытные показатели отличались от расчетных не менее чем на 5 градусов. Скорость остывания может сохранить свои пределы 5-15 С/ч.

Применение трансформаторов

Для повышения температурного режима в бетоне можно воспользоваться таким недорогим и простым методом, как нагревательный провод ПНСВ.

Конструкция этого кабеля предусматривает два элемента:

• однопроволочная жила круглой формы, выполненная из стали;
• изоляция, для которой можно задействовать ПВХ пластик или полиэтилен.

Если вам необходимо обогреть смесь 40-80 м3, то для этого будет достаточно установить всего лишь одну трансформаторную подстанцию. Применяют такой метод в том случае, когда на улице температура воздуха достигла отметки -30 градусов. Использовать трансформаторы целесообразно для обогрева монолитных конструкций. Для 1 м веса будет достаточно провода в 60 м.

Какие производители автоклавного газобетона существуют, указано в данной статье.

Выполняется такая манипуляция по следующей инструкции:

• Внутрь бетона укладывают нагревательный провод. Его подсоединяют к станции или выводам трансформатора.
• При помощи электрического тока массив начинает набирать температуру, в результате чего ему удается затвердеть.
• так как материал обладает отличными свойствами проводимости тепловой энергии, тепло с высокой скоростью начинает двигаться по всему массиву.

Таблица 1 – Характеристика проводов марки ПНСВ

1 Напряжение переменного тока, В 3802 Длина секции кабеля на напряжение 220 В:– ПНСВ 1,0 мм, м 80– ПНС В 1,2 мм, м 110– ПНС В 1,4 мм, м 1403 Удельная мощность тепловыделения кабеля:– для армированных установок, Вт/п.м.30-35– для неармированных установок, Вт/п.м.35-404Напряжение питания рекомендуемое, В55-1005Среднее значение сопротивления жилы:– ПНС В1,2 мм, Ом/м0,15– ПНС В 1,4 мм, Ом/м0,106 Параметры метода:– Мощность удельная, кВт/м31,5-2,5– Расход провода, п.м./м350-60– Цикл термосного выдерживания конструкций, суток2-3

Провод для обогрева, который уложен внутрь бетона, должен обогревать конструкцию до 80 градусов. Электропрогрев происходить при помощи трансформаторных подстанций КПТ ТО-80. Для такой установки характерно наличие нескольких ступеней низкого напряжения. Благодаря этому становится возможным выполнять регулировку мощности нагревательных кабелей, а также подгонят ее согласно измененной температуре воздуха.

Использование кабеля

Использование такого варианта прогрева не требует больших затрат электроэнергии и дополнительного оснащения.

Весь процесс протекает по следующей схеме:

• Ведется установка кабеля на бетонное основание перед заливкой раствора.
• Все зафиксировать, используя крепежные детали.
• Будьте внимательны во время установки кабеля и го эксплуатации, чтобы на его поверхности не возникли повреждения.
• Выполнить подключение кабеля в низковольтный электрический шкаф.

Противоморозные добавки

При добавлении противоморозных добавок бетон способен противостоять самым агрессивным атмосферным осадкам. Входящие в состав такой смеси компоненты могут быть самые различные, но роль главного отведена антифризу. Это жидкость, которая не позволяет воде замерзать.

Если необходимо взвести конструкции из железобетона, то в составе смеси должен находиться нитрит натрия и формат натрия. Главной особенностью противоморозных смесей остается сохранение антикоррозийных и физико-химических свойств при низком температурном режиме. 

При возведении товарного бетона, производстве бордюров необходимо задействовать смесь, в составе которой имеется хлорид кальция. Этот компонент позволяет добиться быстрой скорости затвердения, устойчивости к низкому температурному режиму.

Идеальной противоморозной добавкой остается такое химическое вещество, как поташ. Оно очень быстро растворяется в воде, при этом отсутствует коррозия. Если вы будет применять поташ при прогреве бетона зимой, то удастся сэкономить на строительных материалах.

Если вы используете противоморозные добавки, то очень важно придерживаться всех норм безопасности. Например, не стоит задействовать бетон с такими компонентами, когда конструкция расположена под напряжением, возводятся монолитные дымовые трубы.

СНиП

Все мероприятия по монтажу и строительству нужно выполнять в соответствии с установленными нормами. Процесс бетонирования в зимнее время не считается исключением. Прогрев бетонной конструкции при низких температурах воздуха происходят согласно следующих документов:

• СНиП 3.03.01-87 – Несущие и ограждающие конструкции
• СНиП 3.06.04-91 – Мосты и трубы

Несмотря на то, что представленная документация лишь косвенно затрагивает тему, связанную с прогревом бетона, в ней содержатся определенные разделы, в которых имеется технология заливки бетонного раствора в морозное время года.

Расчет времени

При расчете прогрева бетона необходимо принимать во внимание таки факторы, как тип конструкции, общую площадь обогрева, объем бетона и электрическую мощность.

Во время обогревательных работ с бетоном стоит разработать технологическую карту. В нее будут вписаны все значения лабораторных наблюдений, а также время прогрева и время затвердения материала. 

Расчет прогрева бетона начинается с выбора схемы. Например, чаще всего выбирают четырех стадийную. Первая стадия предполагает собой выдерживание материала. После этого показатели температуры повышают до конкретного значения, осуществляют обогрев и остывание длительность выдерживания перед началом мероприятия примерно 1-3 часа при низком температурном режиме. Поле этого можно переходить к расчету обогрева, которое находится в прямой зависимости от скорости и итоговой температуры.

На протяжении всего процесса стоит вести контроль температуры, отмечая все результаты при повышении через 30-60 минут, а при остывании контролирование осуществляют 1 раз за смену. При нарушении режима необходимо поддерживать все параметры, отключив ток и повысив напряжение. В таком случае показатели фактические и полученные в ходе расчета могут не совпадать. После этого строят график зависимости времени от прочности, где обозначают необходимое значение времени и температуры обогрева, а после отыскивают необходимое значение прочности.

Процесс обогрева бетона – это очень важные мероприятия, без проведения которых бетонная конструкция при морозах просто перестанет набирать прочность, в результате чего это приведет к понижению марки и дальнейшему разрушению. Осуществить все эти мероприятия несложно, достаточно просто определить, какой из представленных подходит вам больше всего.

Обогрев бетона в зимнее время

1. Технологии прогрева бетона
2. Контактный метод
3. Провод ПНСВ
4. Другие технологии
5. Нормативные документы

Строители давно оценили особое свойство смеси цемента, песка и щебня: набор прочности бетоном в процессе застывания. Строгие нормы регламентируют сроки достижения максимального показателя при различных температурных режимах. Несоблюдение норм грозит отказом в сдаче объекта в эксплуатацию.

В теплое время года проблем с выдерживанием залитой конструкции не возникает. Зимой строители принимают специальные меры – обеспечивают электропрогрев до набора максимальной прочности.

Технологии прогрева бетона

Работы по бетонированию проводят в несколько этапов. Подготовленную смесь заливают в жесткую опалубку, которая обеспечивает формирование конструкции. Это могут быть:

• фундамент здания или инфраструктурного объекта – стадиона, спортивного комплекса, бассейна, торгово-развлекательного или бизнес-центра и т.д.;
• опоры и перекрытия при использовании монолитно-каркасной технологии;
• конструктивные элементы мостов или путепроводов.

Способы прогрева и правила проведения работ (в частности, электробезопасность) зависят от типа конструкции, наличия арматуры или сетки.

Контактный метод

Для проведения бетонных работ в зимнее время используют несколько технологий. Распространенный метод – прогрев бетона электродами. Одно из свойств материала – высокая теплопроводность: тепло передается по раствору через электроды, нагретые до 80° С. Существует несколько схем размещения контактных элементов:

1. Пластинчатые электроды. Технология прогрева предполагает размещение контактных пластин на внутренних сторонах опалубки, обычно с противоположных сторон. Иногда вместо пластин монтируют металлические полоски;
2. Стержневые электроды. Обычная металлическая арматура сечением 8-12 мм. По определенной схеме стержни размещают в толще застывающей массы и подключают к источнику тока. Расстояние между электродами рассчитывают по специальной таблице для равномерного прогрева;
3. Струнные электроды. Применяются для обогрева опор, колонн, балок.

Технология прогрева предполагает использование переменного тока. Постоянный ток вызывает реакцию электролиза воды, которая содержится в растворе. Также существуют ограничения по предельному напряжению в зависимости от типов конструкций. Поэтому для соблюдения технологии рекомендуется использовать трансформаторное оборудование.

Провод ПНСВ

Наиболее прогрессивный и технологически выверенный способ обеспечить набор прочности в зимнее время. Работы обходятся дороже, но за счет размещения нагревательного провода внутри застывающего раствора происходит равномерный прогрев всего объема.

Провод имеет простую структуру – стальная жила, она же нагревательный элемент, помещается в изоляционный материал (ПВХ). Ток проходит сквозь жилу, металл разогревается, отдает тепло бетону. Температурный режим регулируется уровнем напряжения; для получения необходимой мощности применяют понижающие трансформаторы.

Прогрев бетона проводом ПНСВ выполняют по следующей схеме:

• Провод размещают вдоль арматуры и закрепляют. Работы по монтажу ПНСВ и заливке раствора проводят аккуратно, чтобы не нарушить целостность изоляции и самой жилы;
• Предупреждают контакт провода с землей, опалубкой, другими элементами;
• Нагревательные провода подсоединяют к отключенной трансформаторной установке;
• Используют постоянный или переменный ток – изоляция препятствует реакции электролиза во время зимнего бетонирования.

Перед началом работ подготавливается технологическая карта, согласно которой укладывают провода.

Другие технологии

Гораздо реже при проведении бетонных работ при низких температурах используют электрообогрев опалубки. Метод менее эффективный и более энергозатратный, чем прогрев проводами ПНСВ.

Нагревательные элементы размещают внутри опалубки или с наружной стороны. Технология подходит не для всех типов конструкций. Например, при заливке фундамента тепло не проникает в толщу бетона.

Для тонких конструкций применяют инфракрасный способ обогрева. Лучи воздействуют на поверхность, затем проникают в толщу раствора и обеспечивают равномерное распределение тепла.

Также для прогрева применяют специальные маты, которыми полностью покрывают поверхность.

Нормативные документы

Схема укладки (провода ПНСВ), как и другие работы по созданию условий для набора прочности бетонных конструкций, четко регламентирует ГОСТ. К требованиям относятся:

• Подготовка раствора. В бетон добавляют специальные компоненты, которые препятствуют замерзанию смеси при отрицательной температуре;
• Мероприятия по прогреву залитой конструкции с использованием наиболее рациональной технологии;
• Задействование квалифицированных специалистов, которые проводят расчеты, составляют специальную таблицу и контролируют отвердевание и набор прочности.

Нормы и технологические карты также определяют очередность проведения работ по подготовке к обогреву и демонтажу трансформаторного оборудования, опалубок и других элементов.

При контроле за отвердеванием бетона специалисты оценивают физико-химические свойства раствора, проводят визуальный осмотр. Один из показателей успешного набора прочности – постепенное изменение цвета до светлого, почти белого.

Темно-серый цвет указывает на замерзание массы и утрату свойств бетона. В этом случае работы проводят повторно или откладывают до наступления благоприятных условий. Чтобы избежать подобных эксцессов, задействуют опытных специалистов, которые изначально выбирают правильную тактику бетонирования и соблюдают технологию прогрева.

Электрообогрев бетона зимой: методы, технологии, оборудование

В современных условиях существует множество технологий, позволяющих не останавливать процесс строительства даже зимой. При понижении температуры требуется поддерживать определенный уровень нагрева бетонной смеси. В этом случае возведение домов, различных предметов не прекращается ни на минуту.

Главное условие проведения таких работ — соблюдение технологического минимума, при котором раствор не замерзнет.Электрообогрев бетона — фактор, обеспечивающий соблюдение технологических норм даже зимой. Это довольно сложный процесс. Но тем не менее его активно используют повсеместно на различных строительных площадках.

Электрообогрев

Электрообогрев бетона — довольно сложный и дорогостоящий процесс. Однако для предотвращения воздействия низких температур на застывающую цементную смесь необходимо обеспечить ряд условий. Зимой цемент промерзает неравномерно.Чтобы не допустить такого отклонения от нормы, следует применить технологию электрического обогрева. Это способствует постоянному по всей площади процессу затвердевания смеси.

Бетон способен равномерно замерзать при температуре, близкой к +20 ºС. Принудительный электрический обогрев становится эффективным инструментом при приготовлении растворов.

Чаще всего для таких целей применяется электронагревательная техника. Если простого утепления объекта становится недостаточно, такая альтернатива может решить проблему неравномерного застывания бетона.

Строительные компании могут выбрать один из нескольких подходов. Например, электрический нагрев может осуществляться с помощью проводника, такого как кабель ПНСВ, или с помощью электродов. Также некоторые компании прибегают к принципу обогрева самой опалубки. В настоящее время для аналогичных целей можно использовать индукционные подходы или инфракрасные лучи.

Независимо от того, какой вариант выберет руководство, отапливаемый объект обязательно должен быть утеплен.В противном случае добиться равномерного нагрева нереально.

Разогрев электродами

Самым популярным методом нагрева бетона является использование электродов. Этот способ относительно недорогой, потому что нет необходимости закупать дорогостоящее оборудование и устройства (например, провода типа ПНСВ 1,2, 2, 3 и т. Д.). Технология его выполнения тоже не очень сложная.

За фундаментальный принцип представленной технологии взяты физические свойства и особенности электрического тока.Проходя через бетон, он выделяет определенное количество тепловой энергии.

При использовании данной технологии нет необходимости подавать на электродную систему напряжение выше 127 В, если внутри изделия (каркаса) имеется металлическая конструкция. Инструкция по электрическому нагреву бетона в монолитных конструкциях допускает использование тока 220 В или 380 В. Однако более высокое напряжение не рекомендуется.

Процесс нагрева осуществляется переменным током. Если в этом процессе участвует постоянный ток, он проходит через воду в растворе и вызывает электролиз.Этот процесс химического разложения воды будет мешать выполнению ее функций, которые имеет вещество в процессе затвердевания.

Виды электролитов

Электрический нагрев бетона зимой может осуществляться с использованием одного из основных типов электродов. Они могут быть струнными, стержневыми и выполнены в виде тарелки.

Стержневые электролиты устанавливаются в бетон на небольшом расстоянии друг от друга. Для создания представленного изделия ученые используют металлическую арматуру.Его диаметр может составлять от 8 до 12 мм. Подключите стержни к разным фазам. Особенно незаменимы представленные устройства при наличии сложных конструкций.

, имеющие форму пластин, отличаются довольно простой схемой подключения. Их устройства должны располагаться на противоположных сторонах опалубки. Эти пластины подключены к разным фазам. Ток, проходящий между ними, нагревает бетон. Тарелки могут быть широкими или узкими.

Струнные электроды необходимы при изготовлении колонн, столбов и других изделий удлиненной формы.После монтажа оба конца материала подключаются к разным фазам. Итак, есть отопление.

Обогрев кабелем ПНСВ

Электрообогрев бетона проводом ПНСВ, технологическая карта которого будет рассмотрена немного дальше, считается одной из наиболее эффективных технологий. В качестве утеплителя в данном случае выступает проволока, а не бетонная масса.

При укладке бетона в представленную проволоку можно равномерно прогреть бетон, обеспечивая его качество при высыхании.Преимущество этой системы — предсказуемость периода работы. Для качественного прогрева бетона в условиях понижения температуры очень важно, чтобы он поднимался плавно и равномерно по всей площади цементного раствора.

Аббревиатура ПНВС означает, что проводник имеет стальную жилу, упакованную в изоляцию из ПВХ. Сечение провода при представленной процедуре подбирается определенным образом (ПНСВ 1,2, 2, 3). Эта характеристика учитывается при расчете количества проволоки на 1 кубометр цементной смеси.

Технология нагрева бетона проволокой относительно проста. Вдоль каркаса арматуры разрешены электросвязи. Монтируйте провод в соответствии с рекомендациями производителя. В этом случае при подаче смеси в траншею, опалубку или кондукторную смесь она не нарушает заливку и работу затвердевшего вещества.

Провод в разводке не должен касаться земли. После заливки полностью погружается в бетонную среду.Показатель длины провода скажется на его толщине, отрицательных температурах в данной климатической зоне, сопротивлении. Приложенное напряжение будет 50 В.

Способ применения кабеля

Электрообогрев бетона проводом ПНСВ, технологическая карта которого заключается в помещении изделия в тару непосредственно перед заливкой, считается надежной системой. Провод должен иметь определенную длину (в зависимости от условий его эксплуатации). Благодаря хорошей теплопроводности бетона нагрев плавно распределяется по толщине материала.Благодаря этому можно повысить температуру бетонной смеси до 40 ºС, а иногда и выше.

Допускается подвод кабеля ПНСВ к сети, которая питается от подстанций КТП-63 / ОБ или 80/86. Имеют несколько степеней напряжения пониженного типа. Одна подстанция представленного типа способна нагреть до 30 м3 материала.

Для повышения температуры раствора необходимо израсходовать около 60 м провода ПНСВ 1,2 на 1 м³.Температура окружающей среды может достигать -30 ° С. Способы нагрева можно комбинировать. Это зависит от прочности конструкции, погодных условий, заданной прочности. Также немаловажным фактором для создания комбинации методов является наличие ресурсов на строительной площадке.

Если бетон успевает набрать необходимую прочность, он может выдержать разрушение из-за низких температур.

Другие варианты проволочного обогрева

Технология утепления бетона кабелем ПНСВ эффективна при соблюдении всех инструкций и требований производителя.Если провод выходит за пределы бетона, он может перегреться и выйти из строя. Также проволока не должна касаться опалубки или земли.

Длина представленного провода будет зависеть от условий, в которых он применяется. Для их работы требуется работа трансформатора. Если при использовании провода ПНСВ использование такой системы не очень удобно, существуют и другие виды токопроводящей продукции.

Есть кабели, для работы которых не нужно применять промывку к специальным трансформаторам.Это дает возможность немного сэкономить на обслуживании представленной системы. Обычная проволока имеет широкий спектр применения. Однако провод ПНСВ, о котором шла речь выше, имеет больше возможностей и размаха.

Схема применения тепловой пушки

Утепление бетона проволокой считается одной из новейших и эффективных технологий. Однако совсем недавно об этом никто не знал. Поэтому был использован довольно дорогостоящий, но простой метод. Над цементной поверхностью построили укрытие.Для этого способа бетонное основание должно иметь небольшую площадь.

тепловых пушек. Они накачивают нужную температуру. Этот метод не лишен определенных недостатков. Считается одним из самых трудоемких. Рабочим необходимо поставить палатку, а затем следить за работой оборудования.

Если сравнить утепление бетона проволокой и метод использования тепловых агрегатов, становится ясно, что старый подход потребует большего.Чаще всего приобретается определенная техника автономного типа работы. Работают на солярке. Если на сайте нет доступа к обычной фиксированной сети, этот вариант будет наиболее выгодным.

Термометры

Нагревательная проволока или инфракрасная пленка могут служить основой для создания специальных термоматов. Они довольно эффективны. Единственное условие — ровная поверхность бетонного основания. Некоторые варианты представленных утеплителей могут работать как обмотка на колоннах, удлиненных блоках, столбах и т. Д.

В этом же растворе при использовании матовой технологии добавлен пластификатор, что позволяет ускорить процесс сушки. Однако они также могут предотвратить образование кристаллизации воды.

При использовании представленных технологий следует помнить, что существуют специальные документы, регламентирующие электрообогрев бетона в зимний период. СНиП обращает внимание строительных организаций на необходимость постоянного контроля температурных характеристик этого вещества.

Цементная смесь не должна перегреваться выше +50 ºС. Это так же неприемлемо для технологии его производства, как и сильные морозы. В то же время скорость охлаждения и нагрева не должна превышать 10 ° C в час. Во избежание ошибок расчет электрического нагрева бетона проводится в соответствии с действующими нормативами и санитарными требованиями.

Инфракрасные маты заменяют кабельные аналоги. Их можно использовать для обертывания фигурных столбиков, других удлиненных предметов.Такой подход отличается низкими энергозатратами. Бетонные конструкции под воздействием инфракрасных лучей начинают быстро терять влагу. Чтобы этого не произошло, нужно накрыть поверхность обычной полиэтиленовой пленкой.

Профнастил с подогревом

Электрообогрев бетона зимой можно проводить сразу в опалубке. Это один из новых очень эффективных способов. В панели опалубки устанавливаются нагревательные элементы. В случае выхода из строя одного или нескольких из них проводится демонтаж неисправного оборудования.Его заменяют новым.

Оборудовать инфракрасные обогреватели непосредственно формой, в которой застывает бетон, стало одним из успешных решений, принятых менеджерами строительных компаний. Эта система способна обеспечить требуемые условия при размещении бетонного изделия в опалубке даже при температуре -25 ° C.

Помимо высокого КПД, эти системы обладают еще и высоким КПД. На подготовку к разогреву уходит совсем немного времени. Это крайне важно в условиях сильных морозов.Рентабельность обогрева опалубки определяется выше, чем у обычных проволочных систем. Их можно использовать многократно.

Однако стоимость представленного вида электрического отопления довольно высока. Считается невыгодным, если необходимо утеплить конструкцию нестандартных габаритов.

Принцип индукционного и инфракрасного нагрева

В вышеуказанных системах термоформования и опалубки с обогревом может использоваться принцип инфракрасного обогрева.Чтобы лучше понять работу этих систем, необходимо разобраться в вопросе, что такое инфракрасные волны.

Электрообогрев бетона с помощью представленной технологии берет за основу способность солнечных лучей нагревать непрозрачные, темные предметы. После нагрева поверхности вещества тепло равномерно распределяется по его объему. Если бетонную конструкцию обернуть прозрачной пленкой, то при нагревании она позволит балкам пройти в бетон.Тепло останется внутри материала.

Достоинством инфракрасных систем является отсутствие требований к применению трансформаторов. Недостатком специалистов является невозможность представленного обогрева равномерно распределять тепло по конструкции. Поэтому его используют только для относительно тонких изделий.

Индукционный подход в современном строительстве применяется довольно редко. Он больше подходит для таких конструкций, как балки, балки. Это сказывается на сложности устройства представленного оборудования.

Принцип индукционного нагрева основан на том, что на стальной стержень наматывается проволока. Имеет слой утеплителя. Когда электрический ток подключен, система создает индукционные помехи. Так нагревается бетонная смесь.

Рассмотрев электрический нагрев бетона, а также его основные методы и технологии, можно сделать вывод о целесообразности использования того или иного метода в производственных условиях. В зависимости от типа изготавливаемых конструкций и условий производства технологи подбирают подходящий вариант.Скрупулезный подход к технологии застывания бетонной смеси позволяет изготавливать качественные изделия, стяжки, фундаменты и т. Д. Правила работы с цементом зимой должны быть известны каждому строителю.

Как прогреть бетон с помощью трансформатора. Прогрев бетона сварочным аппаратом

Заливка бетона зимой имеет свои трудности. Основная проблема — нормальное застывание раствора, вода в котором может замерзнуть, и технологической прочности он не набирает.Даже если этого не произойдет, низкая скорость композиции сделает работы нерентабельными. Разогрев бетона проводом ПНСВ поможет снять этот вопрос.

Электроходка по бетону зимой — самый удобный и дешевый способ добиться нужной твердости материала. Это разрешено правилами СП 70.13330.2012, и может использоваться при выполнении любых строительных работ. После затвердевания бетона проволока остается внутри конструкции, поэтому использование дешевого ПНСВ дает дополнительный экономический эффект.

Приложение

Прогрев бетона зимой кабелем позволяет решить две основные проблемы. При отрицательных температурах вода в растворе превращается в ледяную кристаллическую, в результате реакция гидратации цемента не просто замедляется, а полностью прекращается. Известно, что при замерзании вода расширяется, разрушая образующиеся коммуникации в растворе, поэтому после повышения температуры он больше не набирает желаемой прочности.

Раствор затвердевает с оптимальной скоростью и сохраняет характеристики при температуре около 20 ° C.При понижении 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 утепления бетона проводом ПНСВ или другим кабелем для этого в таких ситуациях, когда:

• достаточная теплоизоляция монолита и опалубки;
Монолит
• слишком массивен, что затрудняет его повреждение;
• низкая температура окружающего воздуха, при которой вода замерзает в растворе.

Характеристики провода

Кабель для разогрева бетона ПНСВ состоит из стальной жилы сечением от 0,6 до 4 мм² и диаметром от 1,2 мм до 3 мм. Некоторые виды покрывают оцинковкой, чтобы снизить воздействие агрессивных компонентов на строительные растворы. Дополнительно он покрыт термостойким утеплителем из поливинилхлорида (ПВХ) или полиэстера, он не боится попрошаек, истирания, агрессивных сред, прочен и обладает высоким удельным сопротивлением.Кабель ПНСВ
имеет следующие технические характеристики:

• Удельное сопротивление 0,15 Ом / м;
• Стабильная работа в диапазоне температур от -60 ° С до + 50 ° С;
• на 1 куб.м бетона расходуется до 60 м проволоки;
• Возможность использования до температуры -25 ° С;
• Установка при температуре до -15 ° С.

Кабель подсоединяется к холодным концам через провод АПВ из алюминия. Питание может осуществляться от трехфазной сети 380 В, подключенной к трансформатору.При правильном расчете ПНСВ его можно подключать и к бытовой сети 220 вольт, длина не должна быть меньше 120 м. По расположенной в бетонном массиве системе должен протекать рабочий ток 14-16 А.

Технология утепления и схема укладки

Перед установкой системы утепления бетона в зимний период монтируется опалубка и арматура. После этого разворачивают ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см в зависимости от температуры наружного воздуха, ветра и влажности.Проволока не растягивается и крепится к клапану специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и подслушивания токоведущих печенок. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет предотвратить короткое замыкание.

Самая популярная схема укладки ПНСВ — Змея, напоминающая систему «теплый пол». Обеспечивает прогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой опалубки из раствора необходимо убедиться, что в ней нет льда, температура смеси не ниже + 5 ° С, монтаж схемы подключения выполнен правильно, холодные концы удалены. на достаточной длине.

Провод ПНСВ прилагается к инструкции, с которой необходимо ознакомиться перед прогревом бетона. Подключение осуществляется через секции сборной шины двумя способами по схеме «Треугольник» или «Звезда». В первом случае система разбивается на три параллельных участка, подключенных к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором — к одному узлу подключаются три одинаковых провода, затем к трансформатору аналогично подключаются три свободных контакта.Устройство подачи устанавливают не дальше 25 м от места подключения, зона утепления прикладывается к забору.

Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология разогрева бетона Warving Cable PNSV включает в себя несколько этапов:

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

В соответствии с технологическими требованиями, материал будет напечатан по прочности, соответствующей его составу. По окончании работы ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.

Следует отметить, что использование кабеля CDBS или Vet значительно проще, поскольку их можно подключить напрямую к сети 220 В через панель или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели дороже ПНСВ, поэтому реже используются при строительстве крупных объектов.

Другой популярной технологией является использование опалубки с заглушкой и электродами, когда арматура вводится в раствор и подключается к сети с помощью сварочного аппарата или нижнего трансформатора другого типа.Этот метод прогрева требует не специального нагревательного кабеля, а большего расхода энергии, так как вода в бетоне играет роль проводника, а ее сопротивление при застывании значительно увеличивается.

Расчет длины

Для расчета длины провода ПНСВ для прогрева бетона необходимо учитывать несколько основных факторов. Главный критерий — количество тепла, подводимого к монолиту для его нормального застывания. Это зависит от температуры окружающего воздуха, влажности, наличия теплоизоляции, объема и формы конструкции.

В зависимости от температуры определяется шаг прокладки кабеля со средней длиной петли 28 или 36 м. При температуре до -5 ° С расстояние между жилками или ступенькой составляет 20 см, при понижении температуры на каждые 5 градусов оно уменьшается на 4 см, при 15 ° С — 12 см.

При расчете длины важно знать потребляемую мощность нагревательного провода ПНСВ. Для наиболее популярного диаметра 1,2 мм он равен 0,15 Ом / м, в проводах с большим сечением сопротивление ниже диаметра 2 мм имеет сопротивление 0.044 Ом / м, а 3 мм — 0,02 Ом / м. Рабочий ток в корпусе должен быть не более 16 А, поэтому потребляемая мощность одного метра ПНСВ диаметром 1,2 мм равна произведению тока на удельное сопротивление и составляет 38,4 Вт. Для расчета общей мощности необходимо этот показатель умножить на длину проложенного провода.

Аналогичным образом рассчитывается напряжение понижающего трансформатора. Если 100 м ПНСВ диаметром 1.Было проложено 2 мм, тогда его общее сопротивление будет 15 Ом. Учитывая, что сила тока не более 16 А, находим рабочее напряжение равное произведению тока на сопротивление в этом случае будет равно 240 В.

Купить провод прогрева ПНСВ- 1.2 по выгодной цене здесь

Применение провода ПНСВ — один из самых дешевых способов прогрева бетона. Но он больше подходит для использования профессиональными строителями, так как для его подключения требуются специальные знания и оборудование.Этот кабель можно применять и в бытовых условиях за счет правильно рассчитанной потребляемой мощности. Снизить затраты при утеплении раствора поможет использование теплоизоляционных материалов, в этом случае нагрев будет происходить быстрее, а снижение температуры будет происходить равномерно, что улучшит качество бетона.

Климатические условия на большей территории Российской Федерации диктуют свои условия для всех видов строительно-монтажных работ, проводимых в холодный период года.

В связи с этим заливка бетонных конструкций в условиях отрицательной температуры окружающего воздуха возможна только при наличии технической возможности на строительной площадке смелого утепления конструкции, в том числе с помощью электричества.

В промышленных масштабах прогрев бетона выполняется с помощью специальных трансформаторов и нагревательных кабелей. В домашних условиях при небольших объемах бетонных работ допускается прогрев бетона сварочным аппаратом мощностью от 150 до 200 ампер.

Что нужно для прогрева бетона сварочным аппаратом?

• Бытовой сварочный аппарат мощностью 150-200 А. Важно! Несварочный инверторный, а сварочный (трансформаторный) аппарат;
• Проволока нагревательная ПНСВ диаметром 1,5 мм;
• Проволока алюминиевая одинарная АВВГ 1х2,5 мм;
• Лента хлопковая;
• Плоскогубцы для бесконтактного определения силы тока.

Подготовительные работы

Провод ПНСВ разрезан на отрезки (нагревательные петли) 17-18 м.Полученные отрезки равномерно ложатся на арматурный каркас под заливку бетонной конструкции. При этом петли располагаются выше середины залитой плиты, если колонна заливается — слой бетона над нагревательными контурами должен быть не менее 4 см.

Подвязка выводит изолированный алюминиевый провод. Идеально, если петли «змейки». Расстояния между петлями принимаются в зависимости от температуры воздуха — от 10 до 40 см. Здесь действует правило — «чем ниже температура, тем меньше расстояние.

Количество нагревательных контуров зависит от мощности конкретного сварочного аппарата. Поскольку одна петля потребляет 17-25 А, в нашем случае (мощность 250 А) можно использовать не более 7-8 петель для ношения длиной 17-18 м.

Важно! При укладке петель делается разметка окончания — один конец отмечают лентой, второй оставляют свободным.

Петли уложены и завязаны. Теперь им нужно построить алюминиевые провода, которые будут подключены к сварочному аппарату. Длина алюминиевой проволоки определяется расположением сварочного аппарата, но не более 8 метров.

Скрутка нагревательного контура и протяженный провод — изолирующая НВ лентой, и у нас она такова, что остается в толщине заполнения конструкции. В противном случае скрутка перегреется и подгорит. Маркировка ленты переносится на концы алюминиевых проводов.

Подключение к сварочному аппарату и прогрев

После заливки бетона все алюминиевые концы (обширные) петли присоединяются к сварочному аппарату. При этом концы с маркировкой ленты и без нее подключаются к разным полюсам сварочного трансформатора.Включите сварочный аппарат на минимальную нагрузку регулятора мощности.

Клещи проверяют каждую из шлейфов — потребляемый ток должен быть не более 12-14 ампер. Через 1 час вы можете добавить половину мощности машины, а через 2 часа вы можете включить устройство на полную мощность.

Еще раз проверьте силу тока в каждой петле. Сила тока должна быть не более 25 А. Как показывает практика, мощности контура в 20 А хватит для прогрева бетона при температуре окружающей среды до минус 10 ° С.

Особенности прогрева бетона сварочным трансформатором

• Время прогрева зависит от мощности конструкции и температуры окружающего воздуха. При температуре воздуха до минус 10 ° С для гидратации бетона достаточно двух суток;
• Поверхность бетонной конструкции необходимо утеплить напитками или циновками;
• Бетон перегревать не надо — конструкция под слоем утеплителя должна быть чуть теплой и ничего лишнего.

Сегодня популярны такие способы прогрева бетона, как прогрев бетона проводом ПНСВ тёплым кабелем, утепление специальными термоматами, трансформаторами и станциями.Но остается наиболее проверенное, а главное, самое доступное большинство.

Зимнее бетонирование.

Основным материалом современного строительства зданий является бетон. Для того, чтобы строительство велось непрерывно, круглый год, с минусовой температурой, используется бетонное предупреждение. Утепленный бетон схватывается так же, как и при положительной температуре, в будущем он имеет необходимую прочность. Если бетон промерзает, он не захватывается, соответственно никакой прочности не имеет, а при размерах крошится.
Для утепления бетона применяется понижающий трансформатор — 380В. / 55 вольт. Также нихромовая проволока, НДМГ — 1.5КВ.ММ. А с нижней стороны трансформатора кабель большого диаметра, обычно — 35 — 50кв.мм. В зависимости от максимально допустимой нагрузки трансформатора. Обычно это 510а. Поэтому кабель диаметром 50кв.мм. На этой же фазе хватит на полную нагрузку трансформатора.
Зимнее бетонирование. Прогрев бетона. Горизонтальный обогрев производится следующим образом. Внутри арматурного каркаса перед заливкой бетона укладывается изолированная нихромовая проволока.Проволока укладывается петлями. Длина провода того же шлейфа должна быть 25 метров, тогда сила тока в проводе будет 10а, что является оптимальным значением для его нагрева. Начало провода подключается к одной фазе кабеля низковольтного трансформатора, конец провода подключается к другой фазе. Он разложен равномерно по площади, готов под заливку бетона. Расстояние между вытянутой проволокой начала петли и удлиненной проволокой конца петли, а также между соседними петлями должно быть 20-25 см.Это обеспечит плавный прогрев всей поверхности. К кабелям нижней стороны трансформатора шлейфы подключаются равномерно между фазами. Когда все петли соединены, начинается заливка бетоном. После заливки бетона участок обогрева защищают, и включают трансформатор. Горизонтальное отопление применяется при бетонировании полов и межэтажных перекрытий.

Таким образом производится вертикальный нагрев бетона для колонн зданий и несущих стен. Внутри вертикальной арматурной колонны или стен каркаса с помощью изоляторов устанавливаются электроды по всей высоте.Обычно это стальная проволока диаметром 8 мм. Электрод не должен касаться арматурной рамки. Чаще всего изоляторы, а вместе с тем и крепления электродов представляют собой отрезки жесткого изолированного провода. Среда проводов наматывается вокруг электрода, края наматываются на якорь рамы так, чтобы электрод находился в напряжении изолированного провода. К верхним концам электродов нижняя сторона трансформатора соединяется поводками. Распределение нагрузки должно быть равномерным и производится следующим образом.Фаза «А» подключается к первому электроду. Фаза «В», ко второму электроду. Фаза «C», к третьему электроду. Далее — в той же последовательности. Четвертый электрод — это фаза «А», пятый — фаза «В» … и так далее.
После заливки бетона и включения обогрева нужно сразу проверить значение тока в проводах низкого давления. Если кабель, например, имеет сечение 35мм.кв. А ток больше 400а, его надо разгрузить. То есть выключить трансформатор и выключить несколько электродов.Прогрев от 12 до 17 часов. За это время вода полностью испаряется и бетон схватывается.

Работы по заливке бетона проводить не позднее, чем через 4-6 часов после замешивания материала. Самый удобный способ заливки бетона (в том числе по высоте) — с помощью специального насоса. В этом случае можно вставить в переходник шланг, чтобы снизить скорость бетона. Струю рекомендуется направлять сначала на углы, откосы, разветвления стены, края ям, а затем на основную часть опалубки.По окончании заливки бетон должен быть герметичным, чтобы исключить раковины и полости. Материал уплотняется методом пазла. При этом бетон по глубине прокрашивают штыковой лопатой или куском арматуры. Более качественной считается разработка смеси специальным вибрационным или иммерсионным вибратором.

Зимой бетонный бетон должен содержать в своем составе специальные компоненты — кислотные или соляные. Также рекомендуется над местом работы соорудить пластиковые теплицы, внутри которых размещается тепловая пушка или канориор.

Электрический нагрев бетона осуществляется при заливке в зимний период или в ситуациях, когда необходимо ускорить время, за которое бетон будет схватываться. В этом случае необходимо строго соблюдать установленный технический режим. В противном случае изделие из бетона может потерять прочность или потрескаться. После заливки необходимо поверхность бетона залить водой и закрыть полиэтиленовой пленкой для исключения испарения влаги.

Сетка бетонная — теплоизоляционно-конструкционный материал на вяжущей минеральной основе.Имеет пористую структуру, что обусловлено смешиванием бетона с пеной и сверхлегкими заполнителями, газообразованием и воздуховодом. Существует несколько разновидностей ячеистого бетона, наиболее популярными из которых являются пенобетон, пенобетон, фальш-бетон, газосиликат, пенополистирол.

Особенности и применение бетона

Бетон — основной материал при возведении зданий и сооружений, заливке фундаментов и производстве различных строительных конструкций.Чтобы добиться ее должного качества, особенно при заливке в условиях низких температур, необходимо строго соблюдать технологию изготовления бетонной смеси.
В состав бетона в большом количестве входит вода, химически не связанная с остальными компонентами раствора — цементом, песком и наполнителем. Таким образом, при понижении температуры окружающей среды до нулевых температур происходит промерзание, что приводит к увеличению сроков схватывания и снижению прочности бетона.

При температуре ниже 0 градусов прочность готовой конструкции снижается до 50%, что может привести к растрескиванию и разрушению готовых бетонных конструкций.

Для бесперебойного и качественного строительства в зимний период, а также для сохранения прочностных качеств бетона существует несколько способов его прогрева:

Термос. Технология термического утепления смеси заключается в утеплении опалубки;

Добавки изогнутых ускорителей, пластификаторов и загрязняющих добавок.Отличается от создания утепленной опалубки добавлением химических реагентов, способствующих ускорению схватывания бетона и предотвращающих замерзание водяной смеси с водой;

Предварительный нагрев бетона. Это доставка бетона с завода к месту заливки в подогреваемых бетоносмесителях и создание двойной опалубки, по которой подается горячий воздух. Таким образом, проще всего решить вопрос, как утеплить бетон без больших затрат;

Прогрев смеси электродным методом.В бетон монтируется электрод или специальная арматура, через которую пропускается электрический ток. За счет этого электроды нагреваются, и от них нагревается массив бетона;

Инфракрасная обогревающая бетонная смесь. Для прогрева массива бетонной конструкции, освещенного инфракрасными лучами;

Индукционный метод прогрева. В качестве нагревательного элемента используется электромагнитный индуктор, как нагревательный элемент, нагревающий бетонную смесь с помощью вихревых токов.

Прогрев бетона сварочным аппаратом

Прогрев бетона сварочным аппаратом
При проведении строительных работ часто бывает необходимо утеплить бетон.Для этого есть специальные приспособления, но можно использовать и обычный сварочный аппарат.

В первую очередь потребуются дополнительные электроды для разогрева. В таком качестве можно использовать фурнитуру. По возможности их равномерно устанавливают по всей бетонной поверхности, которую следует засыпать опилками. Эти пилорамы послужат дополнительной теплоизоляцией, а также предотвратят испарение влаги.
После этого уложенную арматуру соединяют проволокой между собой так, чтобы образовались параллельные цепочки.Эти цепи прикрепляют прямую и обратную сварочную проволоку. Очень важно, чтобы они не лезли друг на друга! Наличие напряжения определяется по лампе накаливания, установленной между цепями. При нагреве следует постоянно следить за температурой бетона, чтобы не допустить перегрева. Контроль температуры производится любым градусником.

Таким образом можно прогреть бетон, не прибегая к дорогостоящим и сложным устройствам. Но все же сварочный аппарат лучше применять с не очень большими объемами бетона.

Следует сразу отказаться от идеи «упростить» процесс, просто замкнув сварочную цепочку на бетонной арматуре. Кроме пустой траты времени и электричества это не даст никакого результата.

Среди множества марок сварочных аппаратов особо выделяется Lincoln Electric. Их отличное качество, надежность, высокая производительность и простота использования давно признаны профессиональными сварщиками и теми, кто использует устройства для собственных нужд.Недавно Lincoln Electric выпустила в продажу устройство для плазменной резки, способное легко работать с любыми металлами и сплавами.

Зимний бетон и его применение

Какие качества требуются для бетона, используемого зимой? В это время года чаще всего наблюдаются отрицательные температуры воздуха. Поэтому смешивать бетон в обычных условиях невозможно. Это привело к тому, что все заводы по производству бетона могут быть зимними и летними. Первые не могут производить продукцию с отрицательным температурным режимом.Второе — может производить зимний морозостойкий бетон при температуре до минус двадцати пяти градусов. Они отличаются от работающих летом тем, что оснащены парогенератором, который нагревает инертные компоненты; Теплый производственно-смесительный отсек; промышленный котел, повышающий температуру горячей воды; работать по специальным технологиям; Закрепите смесители для горячей воды.

Рецепт приготовления бетона зимой отличается специальными добавками, позволяющими смеси не замерзать, сохраняя пластичность.Компания «Бетонные системы» имеет два предприятия, специализирующихся на производстве бетона в зимний период. Это бетонный завод для а / п Ржевка и бетонный завод в селе Белоостров.
Можно ли заливать и укладывать бетон зимой? Да, но необходимы два условия:

1. При транспортировке и бетонировании необходимо использовать специальные морозостойкие добавки в бетон.
2. Пока бетон схватывается, необходимо повышать температуру воздуха с помощью специальных приспособлений.

В процессе бетонирования и до его полного окаменения необходимо создать необходимую температуру. На этот процесс не влияют специальные добавки, поэтому нужно в зимних условиях закрыть бетон полиэтиленом или мешковиной, применить тепловые пушки или постоянное напряжение.

Какие технологии используются для повышения температуры? Это тепловые завесы, которые создаются с помощью тепловых пушек или строительных волос. Это оборудование подводится воздушной струей в зону обогреваемой конструкции, которую необходимо защищать.Можно сэкономить, применив сварочные аппараты и проволоку для прогрева бетона зимой.

При выполнении заливки бетоном зимой необходимые прочностные характеристики могут сильно отличаться от реальных. Самое главное требование — поддерживать определенную температуру. Минимальная температура зависит от антифриза, обычно минус пять, десять, пятнадцать градусов по Цельсию.

Для обеспечения схватывания и оптимизации времени затвердевания бетона без загрязняющих добавок раствор должен иметь положительную температуру.При заливке опалубки зимой вода в бетонном растворе замерзает, и процесс гидратации цемента прекращается. Также при отрицательной температуре лед в бетонной смеси разрушает бетонный монолит. В то же время повышение температуры восстанавливает и ускоряет процессы гидратации, происходящие в растворе. Если объем бетона большой, а температура отрицательная, требуется установка провода ПНСВ и подключение отопительного контура к сети 380В или 220В. Но, в зависимости от объема бетонного раствора и внешней температуры, выделяемого в нем тепла может хватить для естественного схватывания смеси.

При слишком низких температурах на строительной площадке для нагрева проходного объема бетона применяется секционная прокладка кабеля ПНСВ. Также этот способ применяют, если нет возможности сделать качественный слой теплоизоляции для опалубки или если отношение площади бетонного слоя к объему раствора больше 10 м — 1.

Технические и эксплуатационные характеристики кабеля ПНСВ:

Не во всех случаях нагревать бетон электричеством — технологическая карта нагрева бетонного раствора Кабель ПНСВ имеет некоторые особенности:

1. Сталь в токоведущем кабеле кабеля имеет высокое удельное сопротивление (ρ), поэтому кабель при прохождении тока средней силы нагревается намного сильнее, чем медный или алюминиевый кабель.Нормативное значение тока для забетонированного кабеля ПНСВ — 14-16А. Необходимо помнить, что это значение тока плавки изоляции по открытой схеме, не укладываемой в бетон. Поэтому кабель PNSV необходимо подключать к источнику питания медным или алюминиевым кабелем, имеющим меньшее сопротивление ρ. При отсутствии такого провода допускается подключение схемы отопления к напряжению сдвоенного жилого ПНСВ.
2. Нельзя допускать обратное или прокладку нескольких кабелей на расстоянии ≤ 15 мм, чтобы произошел перегрев кабеля, повреждение электроизоляции и КЗ.
3. Стальная проволока имеет низкую гибкость, поэтому кабель необходимо прокладывать в бетоне с радиусом изгиба не менее 25 мм.
4. Технологический процесс нагрева слоя бетона по цепи с кабелем ПНСВ ограничивает прокладку участка при уличной температуре выше -15 0 С. При морозе ниже -15 0 тонкий слой пластиковой изоляции становится жестким и хрупким. , а при изгибе часто ломается.
5. Для равномерного приготовления бетонного раствора рекомендуется кабель ПНСВ защищать слоем металлической фольги толщиной 0.25-0,5 мм.
6. Электрическая схема нагревательной секции состоит из нескольких отрезков провода. Провода можно соединять между собой как с помощью соединительных колодок, так и обычных скручиваний. Прогрев бетонного раствора всегда организован как одноразовая и краткосрочная мера, поэтому контактирующие поверхности не успевают окисляться во влажной среде. Тем не менее, контакты «холодного» провода (кабеля, идущего к источнику напряжения) с проводом ПНСВ необходимо усилить пайкой или подключением на клеммах.

Самая простая электрическая схема прокладки провода ПНСВ для прогрева бетонной массы называется «змейка».

Механические и электрические характеристики электрического кабеля определяются методом утепления бетона. При нагревании монолитного слоя температура будет повышаться со скоростью 10 0 в час, после прекращения нагрева — снижаться со скоростью 5 0 в час. Если неправильно рассчитать длину проволоки, скорость нагрева будет больше, что приведет к увеличению внутренних напряжений и появлению микротрещин в бетоне.Напряжение регулируется с помощью электронной или электромеханической схемы в самом трансформаторе.

При напряжении питания 380 В через понижающий трансформатор основным фактором ограничения тока является перегрев секции PNSV. Поэтому в схему прокладки провода часто включают несколько параллельных цепей для прогрева бетона.

Как рассчитать длину провода в сечении

1. Бетон нужно прогреть. Количество тепла, сохраняемого в бетоне, зависит от температуры улицы, ветра, правильно уложенной теплоизоляции, геометрии опалубки и марки цемента.
2. Номинальная мощность кабеля питания (P). Если бетон армированный, то p ≈ 30-35 Вт / м, для обычного бетона P ≈ 35-40 Вт / м.

В идеале необходимо подать на сечение тока 14-16 А. Здесь пригодится закон Ома — u = i x r, где:

• U — напряжение питания;
• I — Ток в цепи;
• R — сопротивление сайта.

Пример: при напряжении U = 75 В и токе I = 15 А после нижнего трансформатора требуется получить сопротивление участка R = 75 ˸ 15 = 5 Ом.Если сечение жилы 1,4 мм, то такое сопротивление будет у провода длиной 50 м. Расчет такой: 5 Ом ˸ 100 Ом / км = 0,05 км (50 м).

Это пример упрощенного метода расчета. В реальных условиях сопротивление кабеля будет изменяться при изменении температуры, поэтому необходимо будет ввести результат поправки.

После набора прочности бетон можно обрабатывать механическим способом — резкой, сверлением, прокаткой, но желательно все операции проводить инструментами с алмазным напылением, чтобы не вызвать образование микротрещин.Например, сверление алмазным корончатым сверлом можно проводить по железобетону.

Часто электроды используются для прогрева бетонной колонны или стены. Электроды вставляются в бетонный раствор группами после заливки в опалубку по схеме:

Также есть схема расположения струнных электродов по опалубке:

Вода в бетонном растворе действует как проводник, и в процессе гидратации и затвердевания бетона ток, протекающий через электроды, уменьшается.Катанка, выполняющая роль электродов после застывания бетона, остается в Армокаркасе. У такого способа прогрева есть один недостаток — большой расход электроэнергии.

Применение провода ПНСВ в домашних условиях

Универсал для домашних условий — это прогрев бетонного слоя зимой с помощью кабеля высокого сопротивления и понижающего трансформатора. При укладке арматурного каркаса нагревательный элемент сразу герметизируется, при этом геометрия и форма опалубки для бетона значения не имеют.

После укладки арматуры в бетон или прокладки маяков под наливными перекрытиями кабель ПНСВ необходимо проложить змейкой на расстоянии 15-20 см друг от друга. Длина петли — 28-36 метров. В быту источником питания часто служит сварочный аппарат. Подключите провод ПНСВ к сварке по такой схеме:

Важно! Нельзя подключать к трансформатору кабель, не уложенный в толщу бетона, так как без теплопоглощающего слоя он оплавился из-за перегрева слоя.

Чтобы предотвратить выход кабеля из строя, необходимо сделать перекрутку или клеммный переход с PNSV на алюминиевый или медный кабель. Для этого выходные концы провода ПНСВ нужно освободить от раствора на 10-15 см. Рекомендуемый ток в проводе 11-17 А контролируется специальными токовыми клещами. При бытовом использовании будет достаточно провода ПНСВ Ø 1,2 мм. Характеристики провода:

• 0,15 Ом / м;
• Ток по проводу, погруженному в раствор — 14-16 А;
• Уличная температура -25 ° C / -50 ° C.

На 1 кубометр бетонного раствора расходуется около 60 рядов кабеля марки ПНСВ. Температура внутри бетона при таком способе нагрева — + 80 ° С, контролировать температуру можно с помощью любого градусника. Также следует следить за температурным набором бетона — она ​​не должна быть выше 10 ° С в час.

Некоторая экономия затрат на электроэнергию может быть достигнута за счет покрытия зоны опалубки кабелем ПНСВ любым теплоизоляционным материалом.Например, можно засыпать бетонные опилки или спрятать солому. Для получения необходимого результата бетонный раствор перед заливкой в ​​опалубку также рекомендуется прогреть. В любом случае температура бетона перед заливкой должна быть + 5 ° C и выше.

Утепление бетона схемой прокладки проводов ПНСВ Обновлено: 18.11.2016 автор: Артём

Бетонирование — один из основных строительных процессов. Замерзание нездоровой бетонной смеси приводит к значительной потере прочности готовой конструкции, так как кристаллы льда вызывают расширение и разрушение конструкции.Прогрев бетонных электродов дает возможность проводить строительные работы зимой без ухудшения качества готовой конструкции.

Электродный метод не требует использования сложного оборудования. Принцип действия основан на свойствах электрического тока — при прохождении через влажную среду выделяется тепло, которое способствует прогреву бетонной смеси и ее равномерному застыванию.

Электроды для нагрева бетона

Режим выбирается исходя из массивности и геометрии конструкции, марки бетонной смеси, погодных условий, эксплуатации надземной конструкции.Электродный прогрев бетона осуществляется по одной из следующих схем:

• два этапа: Разогрев бетонной смеси и последующая изотермическая выдержка;
• двухступенчатый: Отопление и охлаждение с полной теплоизоляцией или сооружение обогреваемой опалубки;
• трехступенчатый: Прогрев, изотермическая выдержка, охлаждение.

При утеплении бетона электродами очень важно соблюдать температурные параметры.Процесс начинать с +5 градусов, затем повышать температуру со скоростью 8-15 градусов в час. Максимальные допуски зависят от марки бетона и составляют +55 … +75 градусов. Для контроля проводятся периодические измерения температуры.

Время изотермической выдержки определяется на основании лабораторных исследований кубической прочности при сжатии. Зависит от марки цемента, температурного режима нагрева и необходимой прочности готового бетона.

Допустимая скорость охлаждения 5-10 градусов / час.Точный параметр зависит от объема конструкции. Повторная теплоизоляция после площадки требуется, если разница температур окружающего воздуха и бетонных поверхностей составляет более 20 градусов.

Разновидности электролитов для разогрева бетона

В зависимости от типа и геометрии конструкции для разогрева бетона используются различные электроды. Для каждого из них разработана своя схема подключения:

• Строка.
• Стержень.
• Пластина.
• Полоса.

Строка. Переходят от арматуры длиной 2-3 м при диаметре 10-15 мм. Используется для колонн и других подобных вертикальных конструкций. Подключите к разным фазам. В качестве одного из электродов можно использовать усиливающий элемент.

Стержень. Это отрезки фурнитуры толщиной 6-12 мм. Располагается в решении рядами с расчетным шагом. Первый и последний электроды в ряду подключаются к одной фазе, остальные — ко 2 и 3.Используется для сюжета любой сложной геометрии.

Пластина. Они подвешиваются на противоположных краях опалубки, не переходя в раствор, и соединяются с разными фазами. Электроды создают электрическое поле, которое нагревает бетон.

Полоса. Выполняется в виде металлических полос шириной 20-50 мм. Они размещаются на поверхности раствора с одной стороны конструкции и подключаются к разным фазам. Используется для плит перекрытий и других элементов в горизонтальной плоскости.

Способы установки электродов в строительстве

Электродный утепляющий бетон применяется при возведении стен, колонн, диафрагм и других вертикальных элементов. Этот способ не подходит для изготовления тарелок.

Вставные электроды с расчетным шагом (60-100 см), в зависимости от геометрии конструкции и погодных условий, вводятся в заливной раствор. Локальный перегрев отрицательно сказывается на качестве бетона, поэтому размещение электродов должно быть равномерным.Эскизное устройство составлено с основными нормами:

• минимальное расстояние между электродами 200-400 мм;
• расстояние от электродов до стержней рамы 50-150 мм;
• расстояние от электрода до технологического шва конструкции — не менее 100 мм;
• расстояние от крайнего ряда до опалубки — не менее 30 мм.

Если соответствие этим требованиям невозможно из-за размера или конструктивных особенностей нагреваемых поверхностей, электроды в опасных зонах должны быть изолированы трубкой из черного дерева.

После заливки бетона необходимо скрыть обогреваемый участок рубриоидом, пленкой или другим теплоизоляционным материалом — без дополнительного утепления нагревание не имеет смысла.

Через понижающий трансформатор, включенный по схеме, на электроды подается однофазный или трехфазный переменный ток. Постоянный ток использовать нельзя, так как он запускает процесс электролиза. В электркет обязательно включить контрольные приборы — так же необходимо регулировать параметры подаваемого тока.

Правила безопасности при нагревании электродов

Использование электродов для прогрева бетона на строительной площадке требует повышенного внимания к правилам безопасности:

• Прогрев заливки с армирующей конструкцией осуществляется при пониженном напряжении (60-127 В).
• Использование напряжения до 220 В возможно для обогрева придомовой территории, не содержащей никаких токоведущих элементов (металлический каркас, арматура) и не связанной с соседними конструкциями.
• Гарантировано напряжением до 380 в допустимо в исключительных случаях для неприкосновенности.
• Электроды необходимо устанавливать в строго определенных проектных местах. Допускать их контакт с армирующими элементами категорически нельзя — это приведет к короткому замыканию и выходу оборудования из строя.

Электродное утепление бетонной смеси должно производиться в строгом соответствии с технологией. Нарушение временного или температурного режима схем расположения электродов может привести к локальному перегреву и недостаточному прихвату прочности, что впоследствии приведет к появлению трещин в конструкции и возможному разрушению.При правильно проведенной операции раствор затвердевает с равномерной усадкой, что обеспечивает однородную структуру получаемого материала и прочность изделия при эксплуатации.

Особенности заливки фундамента зимой: Способы прогрева бетона. Прогрев бетона сварочным аппаратом

Утепление бетона проводом ПНСВ, схема укладки которого будет описана ниже, применяется при работах вне помещения в зимний период.Такие манипуляции нужны по той причине, что при воздействии раствора раствор начинает набирать силу, в нем вода просто начинает превращаться в лед. Более длительная заливка бетона становится причиной того, что работы затягиваются на недели и месяцы, к тому же есть вероятность, что конструкция не повлияет на должную долговечность, при эксплуатации она рассыпется.

Принцип работы провода

Технология провода ПНСВ заключается в том, что перед началом заливки кабеля нужного сечения и напряжения снимается, укладывается в штабель, а после заливки.Затем кабель включается в сеть. Не стоит бояться, что качество бетона изменится под воздействием высоких температур, не появятся пузыри, а также трещины после замерзания, но процесс твердения не будет остановлен низкими температурами, что позволит получить твердое и прочное покрытие. надежная конструкция.

Технические характеристики Проволока для бетона

Проволока для обогрева бетона ПНСВ, как правило, имеет некоторые особенности. Обычно это токопроводящая жила, имеющая изолирующее покрытие.Защита может быть из полиэстера или поливинилхлорида. В данном случае диаметр составляет 1,2 мм, но среднее сопротивление эквивалентно 0,15 Ом / м. Его можно использовать в диапазоне температур -60- + 50 ° С. При эксплуатации ток может быть равен 14-16 ам.

Прокладка может изготавливаться при -25- + 50 ° С. Перед покупкой необходимо определиться, сколько проволоки нужно будет использовать, так, на 1 м 3 раствора потребуется около 55 м.

Зимний провод ПНСВ полностью безопасен, так как при производстве изделие получает качественную изоляцию, предотвращающую возгорание.Опасности того, что живое перевернется, почти нет, поскольку оно достаточно сильное. Не активируйте провод, пока он не будет погружен в раствор. В противном случае произойдет выгорание из-за повышенного тока. Однако подобные явления не являются ужасными выводами, поскольку они имеют более внушительное сечение в проводах, представляющих собой так называемые холодные концы. Их изготавливают из АПБ-4, максимальная длина которого составляет 1 м.

Область применения

Способ прогрева бетона проводом ПНСВ предполагает возможность использования его не только в бытовых, но и промышленных масштабах.Иногда устанавливается

.

Монтаж кабеля

Работа с кабелем предполагает ответственное проведение манипуляций. Перед тем, как приступить к процессу укладки, необходимо очистить поверхность от мусора и посторонних предметов, что касается элементов, способных повредить проволоку. При этом важно следить за тем, чтобы кабель не защемлялся. Для этого рекомендуется проложить полукруг, но не должно образовываться незаполненных зон.Самым простым способом укладки служит змейка.

После включения следует соблюдать осторожность. Значит, не должно происходить перепадов напряжения, для достижения этой цели требуется применить стабилизатор, иначе провод просто оплетен, и удалить его не удастся.

Схема прогрева бетона проводом ПНСВ в статье. После того, как вы его реализуете по сути, можно заливать и подключать, что влечет за собой потерю кабеля к источнику питания. Рекомендуется применять при подключенном трансформаторе.Как правило, специалисты рекомендуют использовать станции для прогрева марок СПБ-40, СПБ-80.

Подключение может быть выполнено в двух электрических цепях, первая из которых называется «звездой», а вторая — «треугольником». В последнем случае жилы в проводе делятся на 3 равные части, и каждый провод соединяется параллельно. Обучаемые наборы необходимо подключить к 3 узлам и подключить к зажимам 3-й станции.

Особенности прогрева

Поскольку для начала нужно знать время прогрева бетона с проводом ПНСВ.

В течение первого периода раствор будет нагреваться, недопустимо повышение температуры более чем на 10 0 секунд за два часа. Второй период должен сопровождаться повышением температуры не более чем на 80 0 С. На завершающем этапе производится охлаждение. В этом случае не торопитесь, и уменьшение не должно превышать 5 0 с в течение часа.

Прогрев бетона проводом ПНСВ, схема укладки которого описана здесь, мало различается в зависимости от технологии монтажа системы «Теплый пол».Кроме того, этот кабель можно задействовать для достижения таких целей. Однако при этом систему придется немного доработать, построив загар из нитей проводов, тогда как сверху систему следует защитить изоляцией.

Стоимость нагревательного кабеля

Перед покупкой необходимо ознакомиться с ценами на кабель. В разных районах может по разному стоить, но средняя цена остается неизменной, она равна 2 руб / м.Не стоит покупать товар, не проверив, соответствует ли он установленным Призракам, поэтому кабель изготавливается по нормам 12.1.013-78.

Проводка бетона после прогрева

Многие строители задаются вопросом, можно ли проводить манипуляции по резке или сверлению бетона после того, как он наберется прочности. Этот вопрос связан с тем, что на момент остановки утепления конструкция еще не набирает походную силу. Вы можете ответить на этот вопрос положительно, но с некоторыми оговорками.Хотя резать можно, но недопустимо производить ударные нагрузки. Как наиболее подходящее решение — использование алмазного инструмента. Так, если на этом этапе использовать в работе алмазное сверление, отверстия в бетоне приобретут ровные края, и трещины не возникнут. Более того, если утопить корпус из бетона путем смены инструмента, то в момент преодоления арматуры иметь не придется, что справедливо для железобетона.

Прогрев бетона проводом ПНСВ, схема укладки которого приведена в статье, может производиться методом начальной намотки на стальной каркас, при этом необходимо следить за отсутствием натяжения.Можно просто проложить его между элементами металлического каркаса. Следует помнить, что проволока не должна касаться поверхности опалубки, она также не должна выступать против тела бетона после заливки.

Нагревательную проволоку можно монтировать только после того, как была сделана закладка арматурного каркаса, начинать эти работы не следует и пока закладные элементы не окажутся в пространстве, к этому времени также должны быть завершены сварочные работы. Прогрев бетона проводом ПНСВ, схема укладки которого приведена на рисунке, не следует продолжать после набора прочности раствором в пределах 50%.

Тепло, исходящее от жилы, должно быть способно нагреть раствор до 40-800 0 C. Период, пока смесь не наберет полную прочность, будет зависеть от особенностей объекта и, как правило, потребляет до трех суток. Станция разогрева должна работать по краткосрочному или долгосрочному принципу. Шаг между проводами не должен быть более 15 мм.

Расчет прогрева бетона проводом ПНСВ представлен в статье, но его соблюдение пока не дает полного успеха.Ведь также важно учитывать технологию монтажа, подразумевающую исключение контакта провода или его пересечения. Чтобы можно было контролировать температурный режим в залитых раствором конструкциях, необходимо делать специальные колодцы. Не следует начинать прогрев до момента, пока раствор полностью не уложится, так как это противоречит соображениям безопасности, к тому же может повредить провод. Данную работу предпочтительно доверить специалистам в данной области техники, поскольку установка кабеля сопряжена с определенными трудностями и требует от мастеров навыков проведения подобных манипуляций.

Расчет проводов для прогрева бетона

В силу вышеизложенного можно сделать следующий вывод: На 1 м 3 бетона потребуется около 55 м кабеля. Для того чтобы произвести расчет проволоки, необходимо изначально выяснить, сколько раствора будет заливаться в опалубку. Итак, 20 м 3 смеси нужно закупить 1100 м 3.

В целом строительные работы предпочтительнее проводить в теплое время года, что особенно касается частных застройщиков.Как правило, уход за бетонной заливкой в ​​холодный период связан с необходимостью сдать объект к определенному времени. Подобные работы в рамках жилищного строительства подразумевают дополнительные затраты на приобретение греющих кабелей и прочего. Да и трудозатрат зимой при заливке бетона намного больше, потому что замес труднее, чем последующее распределение опалубочной смеси.

Минусовая температура отрицательно сказывается на гидратации бетонной смеси.Основная задача зимнего бетонирования — сохранение влаги и поддержание нужного температурного режима для оптимального схватывания бетона. Сегодня мы рассмотрим незамысловатые приемы, позволяющие работать с бетоном зимой.

Географическое положение нашей страны диктует свои правила и технологии проведения всех видов строительных работ в холодное время года. При повышении отрицательных температур бетонные работы возможны только на тех участках, где заранее заложена техническая возможность электрического обогрева или другого вида прогрева бетонной смеси.Как вы уже догадались, речь идет о крупных строительных площадках, где вне зависимости от погодных условий бетон нужно вытаскивать в строго определенный срок.

Минусовая температура отрицательно влияет на гидратацию (продолжительность прочности) бетонной смеси. Вспомним, из чего он состоит: цемента, песка, воды и щебня. Вода является катализатором химической реакции процесса схватывания смеси. При отрицательной температуре происходит угасание влаги, что крайне необходимо для процесса долговечности, потеря прочности бетона поставит под угрозу все дальнейшие виды работ.Основная задача зимнего бетонирования — сохранение влаги и поддержание нужного температурного режима для оптимального схватывания бетона. Если влага в бетонной смеси кристаллизовалась, то этот бетон уже не сохраняется, и не стоит ждать оттепели — этот процесс необратим.

1. Оптимальная температура схватывания бетона + 10 … + 20 ° С.
2. При температуре -20 … + 10 ° C необходимо принять меры для нормальной гидратации бетона.
3. При понижении температуры ниже -20 ° C все виды бетонных работ запрещены.

Способы прогреть бетон в домашних условиях

При температуре 0 … + 10 ° С допускается работа с бетоном с добавлением пластифицирующих добавок, не дающих смеси потерять желаемый набор прочности. В зависимости от температуры окружающей среды добавку разводят строго в той пропорции, которая указана в прилагаемой инструкции. Купить антикоррозионную добавку можно в любом строительном магазине.

Отсутствие пластификаторов — замедление набора прочности, если при +17 ° C бетон набирает марочную прочность за 7 дней, то при +7 ° C с использованием пластификаторов процесс может затянуться до 30 дней. Чтобы ускорить схватывание бетона, после заливки его необходимо изолировать здоровыми средствами, которые вы легко найдете на своем хозяйстве. Если бетонная плита заливается, желательно засыпать ее древесными опилками, что снизит процесс гидратации почти вдвое.

В утеплитель отлично подходит пенопласт и пенопласт, но покупать на одну заливку не так уж и выгодно.Намного дешевле купить поролоновую крошку и засыпать к ней тарелку, чтобы легкую крошку унесло ветром, необходимо накрыть ее клееным или брезентовым брезентом, прижав по периметру залитой тарелки. .

Колонны и стены защищены опалубкой, но все же не лишним будет покрыть открытые участки бетона тем же клеем или тарралетом. Во время набора прочности бетона происходит химическая реакция, из-за которой сама бетонная смесь отдает определенное количество тепла, которое нужно сохранить за счет дополнительного утепления.

Если столбик термометра опустился ниже нуля, то выделяемого тепла недостаточно. На объектах промышленного строительства для прогрева бетона при минусовых температурах используются специальные трансформаторы, с помощью которых бетон нагревается нагревательными проводами.

Купить специальный трансформатор, чтобы на морозе залить пару кубиков бетона, затея не слишком удачная. В качестве такого трансформатора вполне реально использовать обычный сварочный трансформатор на 150-200 А.Ниже приведен список материалов, необходимых для нагрева небольшой пластины сварочным аппаратом:

1. Аппарат сварочный 150-200 ампер.
2. Проволока ПНСВ 1,5мм.
3. Проволока алюминиевая одинарная АВВГ 1х2,5мм.
4. Лента НВ (черная).
5. Текущие тики.

Подготовка к прогреву

Нагревательный провод ПНСВ необходимо разрезать на отрезки длиной 17-18 метров. Полученные отрезки (петли) равномерно укладывают и простукивают по всему арматурному каркасу заполняемой конструкции.Уложите петли таким образом, чтобы после заливки они были немного выше середины плиты, в случае заливки колонны или стены слой бетона над петлями должен быть не менее 4 см. Скользящий нагревательный провод лучше всего изолировать алюминиевой проволокой. Он не должен уходить в растяжку, в идеале он должен располагаться волноводным порядком. Расстояние между петлями в зависимости от температуры воздуха составляет от 10 до 40 см. Чем ниже минусовая температура, тем меньше расстояние между петлями.Количество отслаивающихся петель зависит от мощности сварочного аппарата. Один шлейф потребляет 17-25 ампер, это означает, что 6-8 шлейфов отслаивания — это максимум, который продлит сварочный аппарат на 250 ампер.

При укладке петли важно промаркировать концы, как вариант, один конец каждой петли наматывают на полоску ленты, а второй конец оставляют свободным.

После того, как петли уложены и завязаны, на них нужно надеть алюминиевые концы, которые затем присоединяются к машине.Длина холодных концов определяется расположением самого сварочного аппарата, но не более 8 метров. Делаем петлю и холодный конец скруткой длиной 4-5 см. Тщательно заизолируя скрутку хв-ленты и промаркировав ее с таким расчетом, чтобы она оставалась в бетоне после заливки, она горила на воздухе. Маркировку ленты необходимо перенести на стыкованный холодный конец петли.

Подключение и отопление

После заливки все холодные концы нужно подключить к сварочному аппарату, концы с маркировкой и без посадки различных полюсов устройства.После того, как все подключено, проверьте всю схему прогрева и включите прибор на минимальной нагрузке регулятора нагрузки. Текущие тики измеряют каждую петлю отдельно, номинал 12-14 ампер. Через час прибавьте половину резерва мощности прибора, через два часа открутите регулятор полностью. Очень важно равномерно добавлять ампер на теплые петли, на каждой петле должно быть показывать не более 25 ампер. При температуре -10 ° C 20 усилитель на контуре обеспечивает нормальную температуру, необходимую для схватывания бетона.По мере схватывания бетона петля опускается, что позволяет постепенно увеличивать ее на сварочном аппарате. Прежде чем увеличивать, посмотрите, упали или нет есть значение на самих петлях. Если ампереж не изменился с последней проверки, то ждем, когда он упадет хотя бы на 10%, и только после этого увеличиваем ток.

Время нагрева зависит от объема наполнителя и температуры окружающей среды. Как и при бетонировании с добавками, вас дополнительно утеплит заливная конструкция.При морозе до 10 градусов для нормального содержания бетона достаточно 48 часов. После отключения теплых петель дополнительная изоляция сохраняется не менее 7 дней. Не стоит слишком сильно нагревать бетон, так как это чревато чрезмерным испарением влаги, что в дальнейшем приведет к образованию трещин и потере прочности бетона. Печка под утеплителем должна быть чуть теплой и не больше. Разогрев бетона с помощью сварочного аппарата в домашних условиях требует повышенных мер электробезопасности и должен выполняться только при наличии необходимого запаса знаний в области электротехники и профессиональных навыков для работы со сварочным аппаратом.

При отсутствии сварочного аппарата можно использовать старый метод разогрева — «тепловая палатка». При заливке над ними небольших конструкций сооружают палатку из брезента или фанеры, воздух в которой нагревается с помощью тепловых пушек или газовых обогревателей. Хорошо зарекомендовали себя с этим методом обогрева «чудо-печки», работающие на дизельном топливе. При экономном расходе топлива (2 л на 12 часов) одна топка нагревает 10-15 тепловых кубиков воздуха до нужной температуры гидратации бетона.

Видео по теме

Заливка бетона зимой имеет свои трудности. Основная проблема — нормальное застывание раствора, вода в котором может замерзнуть, и технологической прочности он не набирает. Даже если этого не произойдет, низкая скорость композиции сделает работы нерентабельными. Разогрев бетона проводом ПНСВ поможет снять этот вопрос.

Электроходка по бетону зимой — самый удобный и дешевый способ добиться нужной твердости материала.Это разрешено правилами СП 70.13330.2012, и может использоваться при выполнении любых строительных работ. После затвердевания бетона проволока остается внутри конструкции, поэтому использование дешевого ПНСВ дает дополнительный экономический эффект.

Приложение

Прогрев бетона зимой кабелем позволяет решить две основные проблемы. При отрицательных температурах вода в растворе превращается в ледяную кристаллическую, в результате реакция гидратации цемента не просто замедляется, а полностью прекращается.Известно, что при замерзании вода расширяется, разрушая образующиеся коммуникации в растворе, поэтому после повышения температуры он больше не набирает желаемой прочности.

Раствор затвердевает с оптимальной скоростью и сохраняет характеристики при температуре около 20 ° С. При понижении 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 утепления бетона проводом ПНСВ или другим кабелем для этого в таких ситуациях, когда:

• достаточная теплоизоляция монолита и опалубки;
Монолит
• слишком массивен, что затрудняет его повреждение;
• низкая температура окружающего воздуха, при которой вода замерзает в растворе.

Характеристики провода

Кабель для разогрева бетона ПНСВ состоит из стальной жилы сечением от 0,6 до 4 мм² и диаметром от 1,2 мм до 3 мм. Некоторые виды покрывают оцинковкой, чтобы снизить воздействие агрессивных компонентов на строительные растворы. Дополнительно он покрыт термостойким утеплителем из поливинилхлорида (ПВХ) или полиэстера, он не боится попрошаек, истирания, агрессивных сред, прочен и обладает высоким удельным сопротивлением.Кабель ПНСВ
имеет следующие технические характеристики:

• Удельное сопротивление 0,15 Ом / м;
• Стабильная работа в диапазоне температур от -60 ° С до + 50 ° С;
• на 1 куб.м бетона расходуется до 60 м проволоки;
• Возможность использования до температуры -25 ° С;
• Установка при температуре до -15 ° С.

Кабель подсоединяется к холодным концам через провод АПВ из алюминия. Питание может осуществляться от трехфазной сети 380 В, подключенной к трансформатору.При правильном расчете ПНСВ его можно подключать и к бытовой сети 220 вольт, длина не должна быть меньше 120 м. По расположенной в бетонном массиве системе должен протекать рабочий ток 14-16 А.

Технология утепления и схема укладки

Перед установкой системы утепления бетона в зимний период монтируется опалубка и арматура. После этого разворачивают ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см в зависимости от температуры наружного воздуха, ветра и влажности.Проволока не растягивается и крепится к клапану специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и подслушивания токоведущих печенок. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет предотвратить короткое замыкание.

Самая популярная схема укладки ПНСВ — Змея, напоминающая систему «теплый пол». Обеспечивает прогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой опалубки из раствора необходимо убедиться, что в ней нет льда, температура смеси не ниже + 5 ° С, монтаж схемы подключения выполнен правильно, холодные концы удалены. на достаточной длине.

Провод ПНСВ прилагается к инструкции, с которой необходимо ознакомиться перед прогревом бетона. Подключение осуществляется через секции сборной шины двумя способами по схеме «Треугольник» или «Звезда». В первом случае система разбивается на три параллельных участка, подключенных к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором — к одному узлу подключаются три одинаковых провода, затем к трансформатору аналогично подключаются три свободных контакта.Устройство подачи устанавливают не дальше 25 м от места подключения, зона утепления прикладывается к забору.

Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология разогрева бетона Warving Cable PNSV включает в себя несколько этапов:

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

В соответствии с технологическими требованиями, материал будет напечатан по прочности, соответствующей его составу. По окончании работы ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.

Следует отметить, что использование кабеля CDBS или Vet значительно проще, поскольку их можно подключить напрямую к сети 220 В через панель или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели дороже ПНСВ, поэтому реже используются при строительстве крупных объектов.

Другой популярной технологией является использование опалубки с заглушкой и электродами, когда арматура вводится в раствор и подключается к сети с помощью сварочного аппарата или нижнего трансформатора другого типа.Этот метод прогрева требует не специального нагревательного кабеля, а большего расхода энергии, так как вода в бетоне играет роль проводника, а ее сопротивление при застывании значительно увеличивается.

Расчет длины

Для расчета длины провода ПНСВ для прогрева бетона необходимо учитывать несколько основных факторов. Главный критерий — количество тепла, подводимого к монолиту для его нормального застывания. Это зависит от температуры окружающего воздуха, влажности, наличия теплоизоляции, объема и формы конструкции.

В зависимости от температуры определяется шаг прокладки кабеля со средней длиной петли 28 или 36 м. При температуре до -5 ° С расстояние между жилками или ступенькой составляет 20 см, при понижении температуры на каждые 5 градусов оно уменьшается на 4 см, при 15 ° С — 12 см.

При расчете длины важно знать потребляемую мощность нагревательного провода ПНСВ. Для наиболее популярного диаметра 1,2 мм он равен 0,15 Ом / м, в проводах с большим сечением сопротивление ниже диаметра 2 мм имеет сопротивление 0.044 Ом / м, а 3 мм — 0,02 Ом / м. Рабочий ток в корпусе должен быть не более 16 А, поэтому потребляемая мощность одного метра ПНСВ диаметром 1,2 мм равна произведению тока на удельное сопротивление и составляет 38,4 Вт. Для расчета общей мощности необходимо этот показатель умножить на длину проложенного провода.

Аналогичным образом рассчитывается напряжение понижающего трансформатора. Если 100 м ПНСВ диаметром 1.Было проложено 2 мм, тогда его общее сопротивление будет 15 Ом. Учитывая, что сила тока не более 16 А, находим рабочее напряжение равное произведению тока на сопротивление в этом случае будет равно 240 В.

Купить провод прогрева ПНСВ- 1.2 по выгодной цене здесь

Применение провода ПНСВ — один из самых дешевых способов прогрева бетона. Но он больше подходит для использования профессиональными строителями, так как для его подключения требуются специальные знания и оборудование.Этот кабель можно применять и в бытовых условиях за счет правильно рассчитанной потребляемой мощности. Снизить затраты при утеплении раствора поможет использование теплоизоляционных материалов, в этом случае нагрев будет происходить быстрее, а снижение температуры будет происходить равномерно, что улучшит качество бетона.

Климатические условия на большей территории Российской Федерации диктуют свои условия для всех видов строительно-монтажных работ, проводимых в холодный период года.

В связи с этим заливка бетонных конструкций в условиях отрицательной температуры окружающего воздуха возможна только при наличии технической возможности на строительной площадке смелого утепления конструкции, в том числе с помощью электричества.

В промышленных масштабах прогрев бетона выполняется с помощью специальных трансформаторов и нагревательных кабелей. В домашних условиях при небольших объемах бетонных работ допускается прогрев бетона сварочным аппаратом мощностью от 150 до 200 ампер.

Что нужно для прогрева бетона сварочным аппаратом?

• Бытовой сварочный аппарат мощностью 150-200 А. Важно! Несварочный инверторный, а сварочный (трансформаторный) аппарат;
• Проволока нагревательная ПНСВ диаметром 1,5 мм;
• Проволока алюминиевая одинарная АВВГ 1х2,5 мм;
• Лента хлопковая;
• Плоскогубцы для бесконтактного определения силы тока.

Подготовительные работы

Провод ПНСВ разрезан на отрезки (нагревательные петли) 17-18 м.Полученные отрезки равномерно ложатся на арматурный каркас под заливку бетонной конструкции. При этом петли располагаются выше середины залитой плиты, если колонна заливается — слой бетона над нагревательными контурами должен быть не менее 4 см.

Подвязка выводит изолированный алюминиевый провод. Идеально, если петли «змейки». Расстояния между петлями принимаются в зависимости от температуры воздуха — от 10 до 40 см. Здесь действует правило — «чем ниже температура, тем меньше расстояние.

Количество нагревательных контуров зависит от мощности конкретного сварочного аппарата. Поскольку одна петля потребляет 17-25 А, в нашем случае (мощность 250 А) можно использовать не более 7-8 петель для ношения длиной 17-18 м.

Важно! При укладке петель делается разметка окончания — один конец отмечают лентой, второй оставляют свободным.

Петли уложены и завязаны. Теперь им нужно построить алюминиевые провода, которые будут подключены к сварочному аппарату. Длина алюминиевой проволоки определяется расположением сварочного аппарата, но не более 8 метров.

Скрутка нагревательного контура и протяженный провод — изолирующая НВ лентой, и у нас она такова, что остается в толщине заполнения конструкции. В противном случае скрутка перегреется и подгорит. Маркировка ленты переносится на концы алюминиевых проводов.

Подключение к сварочному аппарату и прогрев

После заливки бетона все алюминиевые концы (обширные) петли присоединяются к сварочному аппарату. При этом концы с маркировкой ленты и без нее подключаются к разным полюсам сварочного трансформатора.Включите сварочный аппарат на минимальную нагрузку регулятора мощности.

Клещи проверяют каждую из шлейфов — потребляемый ток должен быть не более 12-14 ампер. Через 1 час вы можете добавить половину мощности машины, а через 2 часа вы можете включить устройство на полную мощность.

Еще раз проверьте силу тока в каждой петле. Сила тока должна быть не более 25 А. Как показывает практика, мощности контура в 20 А хватит для прогрева бетона при температуре окружающей среды до минус 10 ° С.

Особенности прогрева бетона сварочным трансформатором

• Время прогрева зависит от мощности конструкции и температуры окружающего воздуха. При температуре воздуха до минус 10 ° С для гидратации бетона достаточно двух суток;
• Поверхность бетонной конструкции необходимо утеплить напитками или циновками;
• Бетон перегревать не надо — конструкция под слоем утеплителя должна быть чуть теплой и ничего лишнего.

Бетон — строительный материал, без которого невозможно строительство зданий, ремонт квартир и домов.Разогрев бетона — серьезный процесс, поэтому важно знать всю технологию изготовления, чтобы в результате получить качественный и долговечный, а главное долговечный материал.

• Проволока утепленная бетонная.
• Кабель для прогрева бетона.
• Прогрев бетона сварочным аппаратом.

Проволока для прогрева бетона

Проволока для прогрева бетона

Для прогрева бетона применяется простой и относительно недорогой нагревательный провод ПНСВ.

Проволока состоит из двух элементов:

1. Однопрочный стальной жил, круглой формы.
2. Изоляция — пластик ПВХ или полиэтилен.

Метод утепления бетонной проволоки основан на передаче тепла бетону от сильно нагретой проволоки. Электропроводка обогрева осуществляется с помощью понижающих трансформаторных подстанций, имеющих систему регулировки. Такая система очень удобна, она позволяет регулировать тепловую мощность исходя из изменений внешней температуры.

Провод для технологии обогрева бетона:

1. Проволока укладывается равномерно в конструкцию, при этом она не должна соприкасаться между собой, не касаться опалубки и не выходить за уровни бетона.
2. Вывод концов за пределы нагрева осуществляется после соединения нагревательного провода и холодных концов методом их пайки. Место пайки рекомендуется обернуть металлической фольгой для сохранения теплового поля.
3. Количество и длина нагревательного элемента рассчитывается на основании подготовленной технологической документации и карты.
4. Выполняется тестовая проверка проводов мегомметра для обеспечения равномерной токовой нагрузки по фазам.
5. А ток подается через пониженную трансформаторную подстанцию.

Количество и длина нагревательного элемента рассчитывается на основе: типа конструкции, площади прогрева, объема бетона и необходимой для этого электрической мощности.

При работе с прогревом бетона проволока обязательно разрабатывается, технологическая карта является отдельной и индивидуальной для каждой конструкции.Проводятся регулярные лабораторные наблюдения за временем нагрева и заливки бетона.

Кабель для прогрева бетона

Способ утепления бетона Кабелем не требует больших энергозатрат и не требует вспомогательного оборудования.

Технологический кабель для обогрева бетона:

1. Кабель устанавливается на бетонное основание перед заливкой раствора.
2. Крепежный элемент.
3. Кабель не должен быть поврежден при установке и эксплуатации и не должен пересекаться друг с другом.
4. Подключите кабель к низковольтному электрическому шкафу.

При использовании кабеля для утепления бетона составляется схема прокладки кабеля и проводятся температурные испытания.

Прогрев бетона сварочным аппаратом

Способ прогрева бетона сварочным аппаратом включает использование арматуры, ламп накаливания и обычного термометра. Кусочки арматуры устанавливаются в параллельные цепочки, к которым примыкают обратный и прямой провода, между ними устанавливается лампа накаливания для измерения напряжения, а для измерения температуры используется термометр.Время выдержки бетона очень долгое и составляет более месяца. При нагреве таким способом конструкция не должна быть подвержена воздействию холода и проливной воды.

Этот метод используется с небольшим количеством бетона и хорошими погодными условиями.

Прогрев бетона зимой

Зимой затвердевание бетона прекращается, так как вода замерзает и не участвует в химических реакциях. Также происходит ухудшение качества и прочности бетона. Поэтому нагревать бетон зимой очень важно и необходимо.

Способы и способы укладки бетона:

• Добавление антикоррозионных присадок.
• Разминка по методике «Термос».
• Другие методы нагрева бетона.
• Технологическое утепление бетона.

Добавление антикоррозионных присадок

Противокоррозионные присадки выдерживают сильный холод даже при температуре -30 C, соответствуют своим химическим показателям. Состав присадок разный, но основной компонент — антифриз — жидкость, не дающая воде замерзнуть.Для железобетонных конструкций и арматурных полов подходят смеси с добавкой нитрита натрия и натриевого формата. Их главная особенность — сохранение физико-химических и антикоррозионных свойств при низких температурах.

Для изделий из бетона, пустотелых железобетонных блоков подходят смеси с добавлением хлористого кальция при изготовлении бордюров и тротуарной плитки. Свойства этого вещества широко известны во всем мире. Благодаря скорости застывания, низкотемпературной стойкости и невысокой цене строительство зимой стало доступно каждому.

Химическое вещество — Калий, отличная антикоррозионная добавка. Быстро растворяется даже при минимальном количестве воды, не вызывает коррозии. Использование поташа при утеплении бетона — это значительная экономия строительных материалов.

При использовании антикоррозионных присадок необходимо соблюдать все нормы безопасности. Например: нельзя использовать бетон с этими добавками, когда конструкция находится под напряжением, возводятся монолитные дымоходы и т. Д.

Разминка по методике «Термос»

Метод «термос» заключается в том, что в утепленную опалубку температурой 20-25 градусов укладывается бетон.За счет уходящего тепла конструкция приобретает прочность. Также распространенным методом является дополнительный обогрев бетона, а затем помещение уже в утепленной опалубке.

Другие методы нагрева бетона

Трансформаторный метод обогрева аналогичен методу прогрева «термос», только вместо традиционного обогрева используется обогрев опалубки трансформатором или проводом.

Нагрев электродов происходит с помощью ленточных, пластинчатых или струнных электродов, погруженных в бетон.Ток распределяется по электродам через понижающий трансформатор.

предназначен не сразу для всей конструкции, а для отдельных зон. На эти зоны устанавливаются инфракрасные устройства, которые состоят из отражателей и непосредственно от излучателей. Инфракрасные лучи передают тепловую энергию на весь выбранный участок конструкции. Благодаря боковому излучению отапливаются все холодные места.

Технологическое утепление бетона

Технологический утеплитель бетона основан на передаче тока по кабелю или проводу, которые устанавливаются на конструкции перед заливкой бетона.Концы провода или кабеля подключаются к трансформатору, после чего течет тепло. Уровень напряжения регулируется по установленному и разработанному проекту, при этом обязательно учитывается; Площадь проектирования, погодные условия, марки бетона, длина проводов.

Утепление бетона в зимних условиях необходимая составляющая для любых строительных работ. Существует множество различных схем прогрева бетона и выбор происходит индивидуально для каждой конструкции.

Изоляция для систем электрического теплого пола

Использование теплоизоляции в системах теплого пола

Надлежащая изоляция — важнейший элемент любой системы теплого пола, и электрические системы водяного теплого пола не являются исключением.Распространенное заблуждение состоит в том, что тепло, излучаемое кабелем, может только подниматься вверх, и поэтому нет необходимости в изоляции. Это далеко от истины. Фактически, как видно на изображении (поперечное сечение пола с греющим кабелем, встроенным в тонкий слой), тепло, излучаемое кабелем, излучается во всех направлениях, включая часть пола под кабелем для подогрева пола. Установка изоляции под кабелем эффективно разделяет пол на обогреваемую и неотапливаемую части, что снижает тепловую массу (подробнее о тепловой массе см. Ниже).

Тепловая масса лучистого теплого пола

В случае систем лучистого теплого пола термическая масса — это объем (размер) пола, обогреваемого кабелем электрического теплого пола (или матами). Когда кабель прокладывается над бетонной плитой без изоляции, плита, как следствие, становится частью общей тепловой массы и будет поглощать тепло, выделяемое кабелем.
Однако с установленной изоляцией только готовый пол (например, плитка) становится тепловой массой, поскольку создается тепловой барьер между бетонной плитой и системой отопления (включая готовый пол).
См. Изображение для общего представления и сравнения.

Влияние изоляции на затраты на отопление и эффективность системы

1. Размер тепловой массы влияет на то, сколько времени потребуется системе для обогрева полов. Чем больше тепловая масса, тем больше времени потребуется, чтобы нагреть ее до желаемой температуры. Уменьшая тепловую массу только той части пола, которая требует тепла, время нагрева может быть эффективно сокращено.

2. Большая тепловая масса потребует больше энергии для достижения заданной температуры и, следовательно, приведет к более высоким затратам на энергию.С другой стороны, при установленной надлежащей изоляции система может работать с очень высокой эффективностью, передавая почти все тепло поверхности пола.

Типы изоляции, совместимые с системами электрического теплого пола

После установки изоляции можно установить нагревательный кабель или маты.Коврики для теплого пола HeatTech хорошо подходят для укладки на фанеру, пробку и полистирол, так как они имеют клейкую основу, поэтому их не нужно приклеивать или приклеивать.

Сегодняшний рынок предлагает широкий выбор других типов изоляции полов, совместимых с электрическими системами теплого пола. Проконсультируйтесь с выбранным производителем утеплителем, совместим ли он с продуктами теплого пола HeatTech.

Электрифицированный цемент с черным наноуглеродом | MIT News

С момента своего изобретения несколько тысячелетий назад бетон стал инструментом развития цивилизации, найдя применение в бесчисленных строительных областях — от мостов до зданий . И все же, несмотря на многовековые инновации, его функция оставалась в первую очередь структурной.

Многолетние усилия исследователей Concrete Sustainability Hub (CSHub) Массачусетского технологического института в сотрудничестве с Французским национальным центром научных исследований (CNRS) направлены на то, чтобы изменить это положение. Их сотрудничество обещает сделать бетон более устойчивым за счет добавления новых функций, а именно электронной проводимости. Электронная проводимость позволит использовать бетон для множества новых применений, от самонагрева до накопления энергии.

Их подход основан на контролируемом введении в цементную смесь высокопроводящих наноуглеродных материалов. В статье в Physical Review Materials они подтверждают этот подход, представляя параметры, определяющие проводимость материала.

Нэнси Солиман, ведущий автор статьи и постдок MIT CSHub, считает, что это исследование может добавить совершенно новое измерение к тому, что уже является популярным строительным материалом.

«Это модель проводящего цемента первого порядка», — поясняет она. «И это принесет [знания], необходимые для поощрения увеличения масштабов использования таких [многофункциональных] материалов».

От наномасштаба к ультрасовременному

За последние несколько десятилетий количество наноуглеродных материалов расширилось благодаря их уникальному сочетанию свойств, главным из которых является проводимость. Ученые и инженеры ранее предлагали разработку материалов, которые могут придавать проводимость цементу и бетону, если они включены внутрь.

Для этой новой работы Солиман хотел убедиться, что выбранный ими наноуглеродный материал был достаточно доступным для массового производства. Она и ее коллеги остановились на наноуглеродной сажи — дешевом углеродном материале с отличной проводимостью. Они обнаружили, что их прогнозы проводимости подтвердились.

«Бетон по своей природе является изоляционным материалом, — говорит Солиман, — но когда мы добавляем черные частицы наноуглерода, он превращается из изолятора в проводящий материал».

Включая наноуглеродную сажу всего в 4% объема своих смесей, Солиман и ее коллеги обнаружили, что они могут достичь порога перколяции, точки, при которой их образцы могут пропускать ток.

Они заметили, что у этого тока есть интересный результат: он может выделять тепло. Это связано с так называемым эффектом Джоуля.

«Джоулев нагрев (или резистивный нагрев) вызывается взаимодействием между движущимися электронами и атомами в проводнике, — объясняет Николас Чанут, соавтор статьи и постдок MIT CSHub. «Ускоренные электроны в электрическом поле обмениваются кинетической энергией каждый раз, когда сталкиваются с атомом, вызывая колебания атомов в решетке, что проявляется в виде тепла и повышения температуры материала.”

В своих экспериментах они обнаружили, что даже небольшое напряжение — всего 5 вольт — может повысить температуру поверхности их образцов (размером примерно 5 см ³ ) до 41 градуса по Цельсию (около 100 градусов по Фаренгейту). Хотя стандартный водонагреватель может достигать сравнимых температур, важно учитывать, как этот материал будет использоваться, по сравнению с традиционными стратегиями нагрева.

«Эта технология может быть идеальной для излучающего теплого пола в помещениях», — объясняет Чанут.«Обычно внутреннее лучистое отопление осуществляется за счет циркуляции нагретой воды по трубам, проходящим под полом. Но создать и поддерживать эту систему может быть непросто. Однако когда цемент сам становится нагревательным элементом, система отопления становится более простой в установке и более надежной. Кроме того, цемент обеспечивает более равномерное распределение тепла благодаря очень хорошей дисперсии наночастиц в материале ».

Наноуглеродный цемент также может иметь различное применение на открытом воздухе.Чанут и Солиман считают, что применение наноуглеродного цемента в бетонных покрытиях могло бы уменьшить проблемы с долговечностью, устойчивостью и безопасностью. Многие из этих опасений связаны с использованием соли для защиты от обледенения.

«В Северной Америке мы видим много снега. Чтобы убрать этот снег с наших дорог, необходимо использовать антиобледенительные соли, которые могут повредить бетон и загрязнить грунтовые воды », — отмечает Солиман. Тяжелые грузовики, используемые для перевозки соляных дорог, также являются источниками больших выбросов и дороги в эксплуатации.

Обеспечивая лучистое отопление тротуаров, наноуглеродный цемент может использоваться для удаления льда с тротуаров без дорожной соли, что потенциально позволяет сэкономить миллионы долларов на ремонте и эксплуатационных расходах, устраняя при этом проблемы безопасности и защиты окружающей среды. В некоторых областях применения, где поддержание исключительных условий покрытия имеет первостепенное значение –, например, на взлетно-посадочных полосах в аэропортах, эта технология может оказаться особенно полезной.

Запутанная проволока

В то время как этот современный цемент предлагает элегантные решения для множества проблем, достижение многофункциональности поставило множество технических проблем.Например, без способа выровнять наночастицы в функционирующую цепь — известную как объемная проводка — внутри цемента, их проводимость невозможно было бы использовать. Чтобы обеспечить идеальную объемную проводку, исследователи исследовали свойство, известное как извилистость.

«Извилистость — это концепция, которую мы ввели по аналогии из области распространения», — объясняет Франц-Йозеф Ульм, руководитель и соавтор статьи, профессор кафедры гражданской и экологической инженерии Массачусетского технологического института и консультант факультета CSHub.«В прошлом он описывал, как текут ионы. В этой работе мы используем его для описания потока электронов через объемную проволоку ».

Ульм объясняет извилистость на примере автомобиля, путешествующего между двумя точками города. Хотя расстояние между этими двумя точками по прямой может составлять две мили, фактическое пройденное расстояние может быть больше из-за округлости улиц.

То же самое и с электронами, проходящими через цемент. Путь, который они должны пройти внутри образца, всегда длиннее, чем длина самого образца.Степень, в которой этот путь длиннее, — извилистость.

Для достижения оптимальной извилистости необходимо уравновесить количество и дисперсию углерода. Если углерод слишком сильно диспергирован, объемная проводка станет разреженной, что приведет к высокой извилистости. Точно так же без достаточного количества углерода в образце извилистость будет слишком большой для образования прямой эффективной проводки с высокой проводимостью.

Даже добавление большого количества углерода может оказаться контрпродуктивным. В определенный момент проводимость перестанет улучшаться и, теоретически, приведет к увеличению затрат только в случае масштабной реализации.В результате этих сложностей они стремились оптимизировать свои миксы.

«Мы обнаружили, что путем точной настройки объема углерода мы можем достичь значения извилистости 2», — говорит Ульм. «Это означает, что путь, по которому проходят электроны, всего в два раза превышает длину образца».

Количественная оценка таких свойств была жизненно важна для Ульма и его коллег. Целью их недавней статьи было не только доказать, что многофункциональный цемент возможен, но и то, что он пригоден для массового производства.

«Ключевым моментом является то, что для того, чтобы инженер мог что-то понять, ему нужна количественная модель», — объясняет Ульм.«Перед тем, как смешивать материалы вместе, вы хотите получить определенные воспроизводимые свойства. Именно об этом и говорится в этой статье; он отделяет то, что обусловлено граничными условиями — [внешними] условиями окружающей среды — от того, что на самом деле обусловлено фундаментальными механизмами в материале ».

Выделив и количественно оценив эти механизмы, Солиман, Чанут и Ульм надеются предоставить инженерам именно то, что им нужно для реализации многофункционального цемента в более широком масштабе.Путь, который они наметили, является многообещающим и, благодаря их работе, не должен оказаться слишком сложным.

Исследование проводилось при поддержке Concrete Sustainability Hub Портлендской цементной ассоциацией и Фондом исследований и образования готового бетона.

Лучистое отопление | Министерство энергетики

Системы лучистого отопления поставляют тепло непосредственно к полу или панелям в стене или потолке дома. Системы во многом зависят от лучистой теплопередачи — доставки тепла непосредственно от горячей поверхности к людям и объектам в помещении с помощью инфракрасного излучения.Лучистое отопление — это эффект, который вы ощущаете, когда чувствуете тепло горячей плиты через всю комнату. Когда лучистое отопление расположено в полу, его часто называют лучистым подогревом пола или просто подогревом пола.

Лучистое отопление имеет ряд преимуществ. Он более эффективен, чем обогрев плинтуса, и обычно более эффективен, чем воздушное отопление, поскольку исключает потери в воздуховоде. Люди, страдающие аллергией, часто предпочитают лучистое тепло, потому что оно не распространяет аллергены, как системы принудительной вентиляции.Гидравлические (жидкостные) системы потребляют мало электроэнергии, что является преимуществом для домов, не подключенных к электросети, или в районах с высокими ценами на электроэнергию. Гидравлические системы могут использовать широкий спектр источников энергии для нагрева жидкости, включая стандартные газовые или мазутные котлы, дровяные котлы, солнечные водонагреватели или комбинацию этих источников. Чтобы узнать больше о различных типах источников энергии и системах распределения тепла для отопления дома, ознакомьтесь с нашей инфографикой Energy Saver 101 о домашнем отоплении.

Несмотря на свое название, лучистое отопление пола во многом зависит от конвекции, естественной циркуляции тепла в помещении, когда воздух, нагретый от пола, поднимается вверх.Системы лучистого теплого пола существенно отличаются от излучающих панелей, используемых для отделки стен и потолка. По этой причине в следующих разделах излучающий теплый пол и излучающие панели рассматриваются отдельно.

Тепло излучающих полов

Существует три типа излучающих полов: полы из излучающего воздуха (воздух является теплоносителем), полы с электрическим обогревом и полы с теплой водой (гидронные). Вы можете дополнительно классифицировать эти типы по установке. Те, которые используют большую тепловую массу бетонной плиты пола или легкого бетона поверх деревянного чернового пола, называются «мокрыми» установками, а те, в которых установщик «заживает» трубы излучающего пола между двумя слоями фанеры или прикрепляет трубы. Под чистым полом или черным полом называют «сухой монтаж».»

Типы излучающих полов

Излучающие полы с воздушным обогревом

Воздух не может удерживать большое количество тепла, поэтому в жилых помещениях излучающие воздушные полы не рентабельны, и их редко устанавливают. Хотя их можно комбинировать с солнечными батареями. В системах воздушного отопления эти системы страдают очевидным недостатком, заключающимся в том, что они производят тепло только в дневное время, когда тепловые нагрузки обычно ниже. Неэффективность попытки обогреть дом с помощью обычной печи путем прокачки воздуха через полы ночью перевешивает преимущества использование солнечного тепла в течение дня.Хотя в некоторых ранних системах солнечного нагрева воздуха в качестве теплоносителя использовались камни, этот подход не рекомендуется (см. Системы солнечного нагрева воздуха).

Электрические излучающие полы

Электрические излучающие полы обычно состоят из электрических кабелей, встроенных в пол. Также доступны системы с матами из электропроводящего пластика, установленными на черновом полу под напольным покрытием, например плиткой.

Из-за относительно высокой стоимости электроэнергии электрические излучающие полы обычно рентабельны только в том случае, если они включают в себя значительную тепловую массу, такую ​​как толстый бетонный пол, и ваша электроэнергетическая компания предлагает ставки по времени использования.Нормы времени использования позволяют «заряжать» бетонный пол теплом в непиковые часы (примерно с 21:00 до 6:00). Если тепловая масса пола достаточно велика, тепло, накопленное в нем, будет поддерживать комфорт в доме в течение восьми-десяти часов без дополнительных электрических подключений, особенно когда дневные температуры значительно выше, чем ночные. Это экономит значительное количество долларов за электроэнергию по сравнению с отоплением по пиковым тарифам на электроэнергию в течение дня.

Электрические лучистые полы также могут иметь смысл для дополнения дома, если было бы нецелесообразно расширять систему отопления в новом помещении.Однако домовладельцам следует изучить другие варианты, такие как тепловые насосы с мини-сплит-системой, которые работают более эффективно и имеют дополнительное преимущество в виде охлаждения.

Hydronic Radiant Floors

Hydronic (жидкостные) системы являются наиболее популярными и экономичными системами лучистого отопления для климата с преобладанием отопления. Системы водяных теплых полов перекачивают нагретую воду из бойлера по трубам, проложенным под полом. В некоторых системах управление потоком горячей воды через каждый контур трубопровода с помощью зонирующих клапанов или насосов и термостатов регулирует температуру в помещении.Стоимость установки водяного водяного пола варьируется в зависимости от местоположения и зависит от размера дома, типа укладки, напольного покрытия, удаленности участка и стоимости рабочей силы.

Типы напольных покрытий

Независимо от того, используете ли вы кабели или трубы, методы установки электрических и водяных излучающих систем в полах аналогичны.

Так называемые «мокрые» установки заключают кабели или трубы в твердый пол и являются самой старой формой современных систем теплого пола.Трубку или кабель можно заделать в толстую бетонную фундаментную плиту (обычно используемую в «плиточных» домах на ранчо, у которых нет подвалов) или в тонкий слой бетона, гипса или другого материала, установленного поверх чернового пола. Если используется бетон и новый пол не на твердой земле, может потребоваться дополнительная опора пола из-за дополнительного веса. Чтобы определить несущую способность пола, проконсультируйтесь с профессиональным инженером.

Толстые бетонные плиты идеально подходят для хранения тепла от солнечных энергетических систем, которые имеют переменную тепловую мощность.Обратной стороной толстых плит является их медленное тепловое время отклика, что делает такие стратегии, как ночные или дневные задержки, трудными, а то и невозможными. Большинство специалистов рекомендуют поддерживать постоянную температуру в домах с этими системами отопления.

Благодаря недавним инновациям в технологии полов, так называемые «сухие» полы, в которых кабели или трубы проходят в воздушном пространстве под полом, набирают популярность, главным образом потому, что сухой пол является более быстрым и менее дорогостоящим. строить. Но поскольку сухой пол предполагает обогрев воздушного пространства, система лучистого отопления должна работать при более высокой температуре.

Некоторые «сухие» установки включают подвешивание труб или кабелей под черным полом между балками. Этот метод обычно требует просверливания балок перекрытия для установки трубы. Под трубками также должна быть установлена ​​светоотражающая изоляция, чтобы направлять тепло вверх. Трубы или кабели также могут быть проложены над полом между двумя слоями черного пола. В этих случаях трубки для жидкости часто вставляются в алюминиевые диффузоры, которые распределяют тепло воды по полу, чтобы нагреть пол более равномерно.Трубки и рассеиватели тепла закрепляются между планками обрешетки (шпалами), которые выдерживают вес нового чернового пола и готовой поверхности пола.

По крайней мере одна компания улучшила эту идею, создав фанерный материал для чернового пола, изготовленный с канавками для труб и встроенными в них алюминиевыми пластинами рассеивателя тепла. Производитель заявляет, что благодаря этому продукту система лучистого пола (для нового строительства) значительно дешевле в установке и быстрее реагирует на изменения температуры в помещении.Такие продукты также позволяют использовать вдвое меньше труб или кабелей, потому что теплопередача пола значительно улучшена по сравнению с более традиционными сухими или влажными полами.

Напольные покрытия

Керамическая плитка является наиболее распространенным и эффективным напольным покрытием для лучистого теплого пола, поскольку оно хорошо проводит тепло и добавляет теплоаккумулятор. Можно также использовать обычные напольные покрытия, такие как винил и листы линолеума, ковровые покрытия или дерево, но любое покрытие, изолирующее пол от комнаты, снизит эффективность системы.

Если вам требуется ковровое покрытие, используйте тонкий ковер с плотной набивкой и укладывайте как можно меньше коврового покрытия. Если в некоторых комнатах, но не во всех, будет напольное покрытие, тогда в этих комнатах должен быть отдельный контур для труб, чтобы система обогревала эти помещения более эффективно. Это связано с тем, что вода, текущая под крытым полом, должна быть более горячей, чтобы компенсировать напольное покрытие. Деревянный пол должен быть ламинированным, а не массивным, чтобы уменьшить вероятность усадки и растрескивания древесины в результате высыхания под воздействием тепла.

Излучающие панели

Излучающие панели для настенного и потолочного монтажа обычно изготавливаются из алюминия и могут нагреваться либо электричеством, либо трубками, по которым проходит горячая вода, хотя последнее создает опасения по поводу утечек в системах, установленных на стене или потолке. Большинство имеющихся в продаже излучающих панелей для домов имеют электрическое отопление.

Как и любой другой тип электрического обогрева, излучающие панели могут быть дорогими в эксплуатации, но они могут обеспечивать дополнительное обогревание в некоторых комнатах или могут обеспечивать обогрев пристройки дома, когда расширение традиционной системы обогрева нецелесообразно.

Излучающие панели имеют самое быстрое время отклика среди всех отопительных технологий и — поскольку панели можно индивидуально контролировать для каждой комнаты — функция быстрого отклика может привести к экономии затрат и энергии по сравнению с другими системами, когда комнаты нечасто заполняются. Входя в комнату, человек может увеличить температуру и почувствовать себя комфортно в течение нескольких минут. Как и в любой системе отопления, установите термостат на минимальную температуру, которая предотвратит замерзание труб.

Панели излучающего отопления работают в зоне прямой видимости — вам будет наиболее комфортно, если вы окажетесь близко к панели. Некоторые люди считают потолочные системы неудобными, потому что панели нагревают им верхнюю часть головы и плечи более эффективно, чем остальную часть тела.

Противообледенительные бетонные покрытия и дороги с углеродными нанотрубками (УНТ) в качестве нагревательных элементов

Материалы (Базель). 2020 июн; 13 (11): 2504.

Хи Су Ким

¹ Департамент гражданского строительства, Кангвонский национальный университет, Самчхок 25913, Корея; rk.ca.nowgnak@yrairet

Хоки Бан

¹ Департамент гражданского строительства, Кангвонский национальный университет, Самчхок 25913, Корея; rk.ca.nowgnak@yrairet

Парк Вон-Джун

² Кафедра архитектурной инженерии, Кангвонский национальный университет, Самчхок 25913, Корея

² Кафедра архитектурной инженерии, Национальный университет Кангвон, Самчхок 25913, Корея

Поступила в редакцию 13 мая 2020 г .; Принята в печать 28 мая 2020 г.

Abstract

Существующие технологии борьбы с обледенением, включающие хлорид и нагревательную проволоку, имеют ограничения, такие как пониженная долговечность дорог и окружающих сооружений, а также высокие требования к рабочей силе и стоимости обслуживания. Следовательно, в этом исследовании мы провели эксперименты в помещении, численный анализ и полевые испытания, чтобы изучить эффективность борьбы с обледенением с использованием углеродных нанотрубок (УНТ) для преодоления этих ограничений.Для экспериментов в помещении УНТ вставляли в центр бетонного образца и затем нагревали до 60 ° C, поддерживая при этом температуру окружающей среды и внутреннюю температуру образца на уровне -10 ° C с использованием холодильной камеры. Численный анализ с учетом теплопроводности был проведен на основе результатов экспериментов в помещении. По результатам расчетов были проведены полевые испытания и изучена теплопроводность нагревательного элемента. Результаты показали, что температура поверхности между нагревательными элементами превышает 0 ° C.Более того, мы обнаружили, что эффективное расстояние нагрева нагревательных элементов должно составлять 20–30 см для эффективного теплового перекрытия во время экспериментов в помещении. Кроме того, результаты численного анализа показали, что эффективное расстояние нагрева увеличилось до 100 см при увеличении температуры нагревательного элемента и времени эксперимента. Результаты полевых испытаний показали, что между нагревательными элементами (100 см) растаял снег глубиной 62 см, что подтвердило возможность борьбы с обледенением.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, нагревательный элемент, бетонная балка, технология противообледенения

1.Введение

Число аварий, вызванных гололедом зимой, увеличивается с каждым годом. Обледенение на дорогах зимой снижает трение между дорожным покрытием и транспортными средствами, вызывая крупные дорожно-транспортные происшествия с высоким уровнем смертности [1,2]. В документе «Характеристики дорожно-транспортных происшествий по черному льду в зимний период и меры противодействия им», опубликованном Исследовательским институтом безопасности дорожного движения Samsung [3], сообщается, что за последние пять лет в Южной Корее произошло 6548 дорожно-транспортных происшествий и 199 погибших, со смертельным исходом 3.0 смертей на 100 аварий. Летальность при дорожно-транспортных происшествиях зимой в 1,6 раза выше, чем при всех дорожно-транспортных происшествиях. Следовательно, для предотвращения этих аварий, вызванных гололедом, исследуются и применяются технологии борьбы с обледенением; некоторые методы включают использование химикатов для борьбы с обледенением (хлорид натрия или хлорид кальция), установку нагревательных проводов и геотермальных труб, а также удаление льда на основе солнечного тепла. Hossin et al. [4,5] изучали эффективность использования соли для дорог с различными типами дорожного покрытия с помощью полевых испытаний.Wang et al. [6] и Kim et al. [7] сообщили, что, хотя химические вещества для борьбы с обледенением широко используются, поскольку они недороги и их легко хранить, они могут повредить дорожные покрытия и мосты. Более того, химические вещества для борьбы с обледенением являются основным источником загрязнения окружающей среды [8,9,10]. Поэтому, чтобы предотвратить повреждение химическими средствами для борьбы с обледенением, Каддет [11], Ли и др. [12], а также Чой и Хван [13] исследовали технологии борьбы с обледенением, используя геотермальные трубы, проложенные под дорогами. Однако геотермальное противообледенительное действие обеспечивает низкую эффективность противообледенения во время снегопада, поскольку оно использует геотермальное тепло при определенной температуре.Кроме того, геотермальное удаление льда требует больших площадей для установки турбин, и их трудно установить в горах. Чтобы преодолеть эти недостатки, исследуются технологии защиты от обледенения с использованием нагревательной проволоки и электропроводящего бетона, обеспечивающие отличные характеристики защиты от обледенения. Chang et al. [14] прикрепили углеродные нановолокна к нижней части бетонного образца, и температура поверхности поднялась до 5 ° C при температуре окружающей среды -12 ° C. Suh et al. [15] установили подземную нагревательную сетку на расстоянии 5 и 10 см от поверхности бетонного образца, и температура поверхности достигала 0–8 ° C при температуре окружающей среды от –18 до –2 ° C.Zhao et al. [16] и Wu et al. [17] установили нагревательные провода из углеродного волокна на расстоянии 10 см в бетонном образце и сообщили, что температура поверхности увеличилась до 6–8 ° C. Lai et al. [18] установили углеродные волокна на расстоянии 10 и 15 см в бетонном образце, и температура поверхности превышала 0 ° C при температуре окружающей среды -5 ° C. Таким образом, предыдущие работы по противообледенительным технологиям с использованием нагревательной проволоки демонстрируют отличные противообледенительные эффекты, но они также связаны с такими проблемами, как повторное покрытие при использовании на существующих дорогах.

Таким образом, наше исследование было направлено на разработку технологии защиты от обледенения, применимой как к существующим дорогам, так и к новым дорогам, путем проведения экспериментов в помещениях, численного анализа и полевых испытаний. Для экспериментов в помещении мы вставили нагревательный элемент, а именно углеродную нанотрубку (УНТ) в бетонный образец, и определили эффективное расстояние нагрева (расстояние от нагревательного элемента до точки, где температура поверхности равна 0 ° C). Кроме того, мы вставили два нагревательных элемента в образцы, расположенные на расстоянии 15, 20 и 30 см, и проверили повышение температуры поверхности из-за эффекта теплового перекрытия.Кроме того, мы провели численный анализ результатов экспериментов в помещении. Основываясь на этих результатах, эффект теплового перекрытия в зависимости от расстояния был подтвержден путем увеличения расстояний между нагревательными элементами до 100, 150 и 200 см. Для проверки результатов численного анализа были проведены полевые испытания путем установки нагревательных элементов на расстоянии 1 м, расположенных по перевернутой S-образной схеме, на бетонном полигоне размером 300 × 300 × 10 см.

2. Эксперименты в помещении и результаты

2.1. Изготовление образцов бетона

Для экспериментов в помещениях образцы бетона были изготовлены в соответствии со следующими пропорциями смешивания, указанными в стандарте проектирования бетонных покрытий Корейской скоростной корпорации для бетонных покрытий: цемент (класс 1, 3.15), мелкозернистый заполнитель (2.60 ) и крупный агрегат (2,65). Поскольку их удельный вес отличается от удельного веса цемента (класс 1, 3,15), мелкого заполнителя (2,66) и крупного заполнителя (2,73), используемых в этом исследовании, мы выполнили перемешивание бетона после исправления.Кроме того, хотя воздухововлекающие агенты и суперпластификаторы не были включены, они были добавлены в соотношении 0,6% цемента к величине осадки бетонного покрытия после смешивания и для удобства работы. предоставляет дизайн пропорции смешивания, используемый в этом исследовании.

Таблица 1

Пропорция смеси для бетонного покрытия.

Чтобы разработать метод борьбы с обледенением, применимый к существующим дорогам, мы создали канавку в бетоне и вставили в нее нагревательный элемент (). Канавка была сформирована путем вставки фанеры размером 11 × 11 × 1 см в центр образца размером 55 × 15 × 15 см, а затем было выполнено влажное отверждение в течение семи дней. После удаления фанеры из образца влажного отверждения размер нагревательного элемента (УНТ в данном исследовании) составлял 10 × 10 × 0.В канавку вставляли 5 см, пустую часть заполняли строительным раствором, а затем проводили влажное отверждение в течение семи дней. Использованы свойства УНТ, перечисленные в.

Схема бетонной балки.

Таблица 2

2.2. Эксперименты

Для изучения эффекта теплопроводности нагревательных элементов (в данном исследовании УНТ, CNT Solution, Пхёнтхэк, Южная Корея) и эффекта перекрытия между нагревательными элементами были изготовлены восемь образцов в двух случаях. В первом случае один нагревательный элемент был встроен в центр бетонного образца, как показано на рис.Во втором случае были встроены два нагревательных элемента на расстоянии 15, 20 и 30 см, как показано на рисунке b. Для эксперимента в помещении температура в центре образца была снижена до -10 ° C с использованием холодильной камеры, которая может поддерживать температуру окружающей среды до -10 ° C; затем температура нагревательного элемента поддерживалась на уровне 60 ° C с помощью нагревательного элемента. Эксперимент проводился в течение 2 часов, и каждую минуту измеряли температуру бетонной поверхности, центральную температуру и температуру окружающей среды образца.

Схема, показывающая нагревательные элементы, встроенные в бетонную балку.

2.3. Результаты

показывает результаты эксперимента для образца с одним нагревательным элементом. Среднее эффективное расстояние нагрева (расстояние от нагревательного элемента до точки, где температура поверхности составляет 0 ° C) составляло 8 см. Кроме того, средняя температура на расстоянии 15 см от нагревательного элемента составляла -7,5 ° C, что на 2,5 ° C выше, чем исходная температура образца и температура окружающей среды (-10 ° C). Таким образом, был сделан вывод, что тепло, выделяемое нагревательным элементом, передавалось всему бетонному образцу.

Результаты получены с использованием одного нагревательного элемента.

показывает экспериментальные результаты для образца с двумя нагревательными элементами на расстоянии 15 см. Эти два нагревательных элемента вырабатывают тепло, и они симметричны друг другу. В отличие от результата, полученного с использованием одного нагревательного элемента (), вся секция между нагревательными элементами показывает температуру выше 0 ° C из-за эффекта теплового перекрытия между нагревательными элементами.

Результаты получены с использованием двух нагревательных элементов, расположенных на расстоянии 15 см.

Для проверки эффективного расстояния эффекта теплового перекрытия были проведены эксперименты с расстояниями 20 и 30 см между нагревательными элементами, результаты показаны на и. На расстоянии 20 см повышение температуры поверхности было ниже по сравнению с тем, что наблюдалось на расстоянии 15 см, но температура все еще была выше 0 ° C. Напротив, на расстоянии 30 см температура упала ниже 0 ° C вблизи центра двух нагревательных элементов (15 см от каждого нагревательного элемента).Однако средняя температура поверхности в центре между двумя нагревательными элементами составляла -5 ° C; это было на 2,5 ° C выше, чем при использовании одного нагревательного элемента на том же расстоянии. Следовательно, на расстоянии 30 см, хотя тепловое перекрытие не было эффективным (температура поверхности выше 0 ° C) из-за большого пространства между двумя нагревательными элементами, тепло передавалось всему образцу. Поэтому мы определили, что эффективное расстояние нагрева нагревательных элементов составляет 20–30 см в этом эксперименте в помещении.

Результаты получены при использовании двух нагревательных элементов, расположенных на расстоянии 20 см.

Результаты получены при использовании нагревательных элементов, расположенных на расстоянии 30 см.

3. Численный анализ

3.1. Анализ теплопередачи

Процесс теплопередачи между образцом бетона и нагревательным элементом очень сложен. Однако для модели численного анализа, использованной в этом исследовании, мы предположили, что механические свойства, а также изотропия материала не меняются с температурой.Основное уравнение для анализа теплопередачи может быть выражено следующим образом [19]:

ρc∂T∂t = kx∂2T∂x2 + ky∂2T∂y2 + kz∂2T∂z2 + q

(1)

где ρ: плотность;

T: температура;

C: удельная теплоемкость;

kx, ky и kz: теплопроводность в направлениях x, y и z;

q: теплотворная способность.

Считалось, что теплопроводность одинакова во всех направлениях.

3.2. Моделирование и результаты

Для проверки результатов экспериментов в помещении был смоделирован процесс теплопередачи, включая теплопроводность, удельную теплоемкость, пленочный коэффициент (скорость теплопередачи через верхнюю единицу площади передающей поверхности) и тепловой поток.

Для моделирования использовался коммерческий пакет программ ABAQUS [1]. показывает сетку конечных элементов и граничные условия, используемые для моделирования. Боковые и нижние стороны бетона полностью изолированы, а поверхность применяется естественной конвекцией.

Элементная сетка и граничные условия, используемые для моделирования (лабораторные испытания).

Мы использовали пленочный коэффициент теплопередачи между бетонной балкой и воздухом, рассчитанный с использованием следующего эмпирического уравнения Юргеса [20]:

га = {3.95ua + 5,58 (ua≤4,8 м / с) 7,14ua0,78 (ua> 4,8 м / с),

(2)

где ha: коэффициент пленки для теплопередачи между бетонной балкой и воздухом;

ua: скорость ветра.

Поскольку эксперименты в помещении проводились с использованием холодильной камеры (ua = 0), коэффициент пленки (га) был просто рассчитан как 5,58 Втм2 / K. Параметры (свойства), необходимые для передачи тепла с использованием одного нагревательного элемента, были определены путем повторных анализов и согласования с экспериментальными результатами.Затем эти параметры были проверены путем сравнения с экспериментальными результатами, полученными для нагревательных элементов, установленных на расстоянии 15, 20 и 30 см. Были использованы свойства бетона, перечисленные в.

Таблица 3

Физические свойства бетона.

Для получения результатов, показанных в процессе сопоставления с результатами эксперимента, использовались следующие свойства: теплопроводность 1,1 Вт / м · ° C, удельная теплоемкость 750 Дж / кг · ° C и коэффициент пленки 5,58 Вт · м2 / K.

Сравнение численного моделирования и лабораторных испытаний.

Когда канавки образуются на расстоянии 20 см на существующей дороге, находящейся в эксплуатации, и в них вставляются нагревательные элементы, возникают опасения относительно снижения прочности и повреждения дорожного покрытия.Таким образом, численный анализ проводился путем установки нагревательных элементов на расстоянии 100, 150 и 200 см, как показано на рисунке, с использованием ранее полученных тепловых свойств бетона. Для экспериментов в помещении, из-за малых размеров образцов и нагревательных элементов, мы проводили эксперименты в течение 2 ч при температуре нагревательного элемента 60 ° C. Однако для численного анализа использовались температура нагревательного элемента 100 ° C и время нагрева 3 часа, что позволило практически применить разработанную технологию удаления льда.показывает результаты численного анализа. На расстоянии 100 см, показанном на a, температура поверхности между нагревательными элементами составляла 3 ° C. Однако, когда расстояния составляли 150 и 200 см, как показано на b, c, температура поверхности составляла приблизительно 0 ° C и ниже 0 ° C соответственно. Поэтому по результатам численного анализа было определено, что эффективное расстояние нагрева составляет 100 см.

Результаты численного моделирования для полевых испытаний.

Результаты численного анализа.

4. Полевые испытания и результаты

4.1. Процедуры испытаний

Полевые испытания были проведены для определения возможности устранения обледенения путем применения технологии устранения обледенения, разработанной в этом исследовании, на существующей дороге, находящейся в эксплуатации. Было проведено четыре полевых испытания, включая три испытания для проверки изменения температуры поверхности из-за теплового перекрытия и одно испытание для проверки возможности борьбы с обледенением за счет таяния снега. Для полевых испытаний были сформированы канавки размером 1 × 5 см длиной 800 см, как показано на рисунке b, в бетонной плите размером 300 × 300 × 10 см (а).В пазы вставляли нагревательные элементы размером 0,4 × 4,2 × 800 см, а пустые части заполняли раствором. Затем образцы подвергали влажному отверждению в течение семи дней. Как показано на c, нагревательные элементы также расположены в перевернутой S-образной форме при полевых испытаниях. Те же пропорции смешивания для бетона и раствора, которые использовались в экспериментах в помещении, были использованы для подготовки образцов в полевых испытаниях.

Обзор процедуры полевых испытаний.

Изменения температуры поверхности во время полевых испытаний были измерены с помощью датчиков температуры iButton ().Кнопки iButton были прикреплены к линиям 1, 2 и 3, показанным на. Предполагалось, что линия 1 покажет самый высокий эффект теплового перекрытия нагревательных элементов, а линия 2 должна показать наименьший эффект теплового перекрытия. Кроме того, в строке 3 мы проверили изменение температуры в центре между нагревательными элементами. Для непрерывности iButton были расположены на расстоянии 10 см. Это полевое испытание проводилось в течение 12 часов при поддержании температуры нагревательного элемента на уровне 110 ° C.

Места измерения температуры.

Таблица 4

4.2. Результаты

Испытания для проверки изменения температуры поверхности из-за теплового перекрытия были выполнены трижды. иллюстрирует температуру поверхности бетона, измеренную в строке 1, которая, как ожидалось, покажет самый высокий эффект теплового перекрытия, когда нагревательные элементы расположены в перевернутой S-образной схеме.показывает изменение температуры поверхности во времени. Температуру измеряли с интервалом в 1 час в течение 12 часов после начала испытания, но для удобства сравнивали только измерения через 2 и 12 часов. Как показано на рисунке, температура поверхности со временем увеличивается. представляет собой сравнение температур между центральной точкой бетона и температурой наружного воздуха. Как показано на a, b, температура наружного воздуха с течением времени продолжала снижаться; тем не менее, температура поверхности бетона была немного увеличена.Согласно с, наружная температура увеличивается до 2 часов после начала испытания; следовательно, температура поверхности увеличивается до 2 часов после начала испытания. Кроме того, через 12 часов после начала испытания температура поверхности в центре была в среднем на 6,4 ° C выше, чем температура наружного воздуха.

Температура на разных участках поверхности и время измерения (строка 1).

Температура в центре в зависимости от температуры наружного воздуха (строка 1).

иллюстрирует температуру бетонной поверхности, измеренную в строке 2, которая, как ожидалось, покажет наименьший эффект теплового перекрытия, когда нагревательные элементы были установлены в перевернутой S-образной схеме.Как показано на рисунке, температура поверхности меняется со временем. Температура поверхности снижалась с течением времени, в отличие от линии 1. Это говорит о том, что температура поверхности низкая из-за низкого эффекта теплового перекрытия, поскольку перекрывающаяся часть нагревательных элементов была небольшой, плюс температура наружного воздуха со временем снижалась. представляет собой сравнение температур между центральной точкой бетона и температурой наружного воздуха. Как показано на рисунке, температура поверхности бетона была явно высокой по сравнению с температурой наружного воздуха, но не была достаточной, чтобы опускаться выше нуля.Это связано с тем, что эффект перекрытия был небольшим, а температура наружного воздуха продолжала снижаться с течением времени.

Температура на разных участках поверхности, измеренная в разное время (линия 2).

Температура в центре в зависимости от температуры наружного воздуха (строка 2).

Мы измерили температуру в строке 3, чтобы проверить изменение температуры в центре между нагревательными элементами, когда нагревательные элементы были установлены в перевернутой S-образной схеме. показывает, что температура поверхности со временем снижается по мере снижения температуры наружного воздуха.Однако температура поверхности увеличилась в среднем на 2 ° C по сравнению с температурой наружного воздуха в местах от 30 до 200 см от нагревательного элемента, где эффект теплового перекрытия уменьшился.

Изменения температуры на разных участках поверхности во времени (линия 3).

Чтобы определить возможность борьбы с обледенением за счет таяния снега, было проведено полевое испытание с включением нагревательных элементов при глубине снегопада 6,5 см, как показано на а. б показывает фотографию, сделанную через 3 часа после начала испытания, ширина расплавленной части составляла 10 см.c показывает фотографию, сделанную через 12 часов после начала испытания, расстояние до расплавленной части составляло 62 см. Следовательно, удаление обледенения возможно при установке нагревательных элементов в перевернутой S-образной схеме на дороге. Кроме того, поскольку во время полевых испытаний не было движения, ожидается, что эффект борьбы с обледенением на реальных дорогах будет больше, чем эффект, наблюдаемый во время полевых испытаний.

Устранение обледенения после скопления снега.

5. Выводы

Были проведены эксперименты в помещении, численный анализ и полевые испытания для разработки технологии защиты от обледенения, которую можно использовать как на существующих, так и на новых дорогах.На основании полученных данных были сделаны следующие выводы:

1. Когда в эксперименте в помещении использовался один нагревательный элемент, эффективное расстояние нагрева (расстояние от нагревательного элемента до точки, где температура поверхности составляет 0 ° C) составляло 8 см. Кроме того, температура на расстоянии 15 см от нагревательного элемента составляла -7,5 ° C, что на 2,5 ° C выше, чем исходная температура образца и температура окружающей среды (-10 ° C). Таким образом, тепло, выделяемое нагревательными элементами, передавалось всему бетонному образцу.

2. Когда нагревательные элементы располагались на расстоянии 15 и 20 см, температура поверхности между нагревательными элементами превышала 0 ° C. Напротив, при расстоянии 30 см температура в центре (15 см от нагревательного элемента) двух нагревательных элементов была ниже 0 ° C. Однако средняя температура поверхности в центре между двумя нагревательными элементами была -5 ° C, что на 2,5 ° C выше, чем при использовании одного нагревательного элемента на том же расстоянии. Следовательно, хотя эффект теплового перекрытия на расстоянии 30 см не был заметным (температура поверхности выше 0 ° C), из-за большого расстояния между нагревательными элементами тепло передавалось всему образцу.Эти результаты экспериментов в помещении показывают, что эффективное расстояние нагрева нагревательных элементов должно составлять 20–30 см.

3. В ходе численного анализа значения теплопроводности нагревательных элементов были определены на основе результатов экспериментов в помещении. На основе этих значений свойств был проведен численный анализ путем увеличения температуры нагревательного элемента до 100 ° C и времени эксперимента до 3 часов с нагревательными элементами, расположенными на расстоянии 100, 150 и 200 см.Следовательно, температура поверхности была выше 0 ° C, когда нагревательные элементы были расположены на расстоянии 100 см, но ниже 0 ° C, когда расстояние между нагревательными элементами составляло 150 и 200 см. Эти результаты показывают, что эффективное расстояние нагрева увеличивается до 100 см при увеличении температуры нагревательного элемента и времени эксперимента. В ходе полевых испытаний нагревательные элементы были размещены на расстоянии 100 см в перевернутой S-образной схеме на основе результатов численного анализа. Температуры были измерены в трех областях в соответствии с эффектом теплового перекрытия.В линии 1 эффект теплового перекрытия был высоким из-за перекрытия нагревательных элементов. Следовательно, даже когда температура наружного воздуха со временем снижалась, температура в центре, измеренная через 12 часов после испытания, увеличилась на 6,4 ° C по сравнению с температурой наружного воздуха.

4. Напротив, в строке 2, где эффект теплового перекрытия нагревательных элементов был небольшим, температура в центре через 12 часов после начала испытания увеличилась всего на 1,8 ° C по сравнению с температурой наружного воздуха.

5. Температуры в строке 3 были измерены для проверки изменений температуры в центре между нагревательными элементами (50 см от нагревательных элементов). Мы обнаружили, что температуры в 30–200 см от нагревательного элемента были аналогичны центральной температуре в строке 2. Это говорит о том, что температура была высокой на расстоянии до 30 см от нагревательного элемента из-за эффекта теплового перекрытия, но она сходилась к постоянное значение за пределами 30 см.

Результаты полевых испытаний, проведенных для проверки возможности устранения обледенения путем таяния снега, показали, что снег глубиной 62 см растаял между нагревательными элементами (100 см), что подтвердило возможность устранения обледенения.Кроме того, поскольку во время полевых испытаний не было движения, ожидается, что эффект борьбы с обледенением на реальных дорогах будет больше, чем тот, который наблюдался во время полевых испытаний.

Вклад авторов

Первый черновик, H.S.K .; Редактирование и вычисления, H.B .; Обзор и редактирование, W.-J.P. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Эта работа была поддержана грантом Национального исследовательского фонда Кореи (NRF), финансируемым правительством Кореи (No.NRF-2018R1D1A3B07045700).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы