Прогрев бетона электродами: Прогрев бетона электродами

Содержание

Описание технологии прогрева бетона электродами и практические советы

Чтобы исключить кристаллизацию воды, входящей в состав бетонного раствора, необходимо поддерживать определенную температуру залитой массы. Дело в том, что вяжущее (цемент) вступает в реакцию именно с жидкостью, а не со льдом. А так как окончательное отвердевание бетона происходит в течение длительного времени (до 4 – 5 недель, в зависимости от особенностей производства работ и состава смеси), то его термообработка осуществляется постоянно, до полной готовности сооружаемой конструкции. 

Понятно, что прогрев необходим только в холодное время года. Это позволяет вести работы в любой сезон, независимо от температуры окружающего воздуха. Существует много методик, но, пожалуй, самой распространенной является прогрев бетонной смеси электродами. Такие проводники эл/тока отличаются формой, размерами и спецификой размещения.

Но технология и принцип их действия остается неизменным – бетон разогревается эл/полем, которое образуется между электродами при подаче на них напряжения. Раствор становится элементом токопроводящей цепи (со своим внутренним сопротивлением), в котором энергия электрическая трансформируется в тепловую. Регулируя номинал напряжения, можно добиться требуемой температуры прогрева. В зависимости от особенностей «обрабатываемой» конструкции, подбирается оптимальный вариант данных элементов.

 Разновидности электродов

Стержневые

В качестве таковых чаще всего используется арматурный пруток хотя можно устанавливать и узкие полосы металла (композитная арматура, понятное дело, не подойдет, а вот для армирования — то что надо). Его длина должна быть несколько большей толщины заливки (для включения в цепь), а сечение выбирается исходя из ее конструктивных особенностей и плана размещения электродов (как правило, для частного домостроения не более 10 мм). Чтобы арматура легче входила в раствор, один ее конец заостряется.

Стержневые электроды позволяют прогреть «заливку» с конфигурацией любой сложности и формы, поэтому используются чаще всего, особенно при индивидуальном строительстве. Их располагают перпендикулярно продольной оси конструкции. Причем так, чтобы они не соприкасались с прутьями армирующего каркаса.

Струнные

По сути, это разновидность тех же стержневых, но расположение – вдоль оси опалубки. Применяются при прогреве конструкций с малым сечением и большой длиной (балки, колонны и ряд других). Для упрощения присоединения проводов торчащие из опалубки края изгибаются верх (буквой «Г»).

 В ряде случаев можно в качестве электродов использовать продольные прутья смонтированного в опалубке металлического каркаса. Но при таком способе прогрева резко увеличивается энергопотребление, поэтому и используется он реже. При этом соблюдаются особые меры предосторожности.

Полосовые

Представляют собой куски железных полос (20 – 50 мм, толщиной 3), которые укладываются поверх залитого раствора. Такой прогрев применяется для заливки малой толщины (массивная стяжка, плита и тому подобное), при этом все элементы размещаются на одной стороне конструкции.

Пластинчатые

Располагаются с противоположных сторон заливки, с внутренней стороны опалубки. Их габариты выбираются в соответствии с ее параметрами. Естественно, что устанавливаются они парами, количество которых и расстановка определяются индивидуально для каждой конструкции.

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

Применяется для конструкций, имеющих большую толщину или сложную форму. Из названия понятно, что электроды размещаются внутри залитой массы раствора. Общее правило – электроды устанавливаются на расстоянии не менее 3 см от элемента опалубки.

Периферийный (поверхностный, нашивной)

Под полосы устанавливается подкладка. На практике для этого чаще всего берутся куски рубероида, что позволяет такие электроды легко снимать и использовать многократно.

Общее правило

Если в опалубку установлен металлический каркас, то использовать напряжение более 127 В ЗАПРЕЩЕНО. Для конструкций неармированных оно может быть не более 380 В.

Что учесть при прогреве бетона

  • По мере отвердевания залитой массы изменяется ее эл/сопротивление, так как происходит испарение влаги. Следовательно, необходимо систематически корректировать силу подаваемого тока, поэтому в схему обязательно должен быть включен элемент регулировки (например, реостат, трансформатор с несколькими выходами).
  • Поверхность конструкции, подлежащей прогреву, должна быть укрыта материалами, снижающими теплопотери. Это могут быть опилки, маты, пленка п/э, рубероид и тому подобное. В противном случае сам процесс прогрева теряет смысл.
  • При стержневом методе нужно соблюдать одинаковые расстояния между электродами как в одном ряду, так и в соседних. Это обеспечит равномерность загрузки «линий» и исключит перекос фаз.
  • Снижения энергозатрат можно добиться введением в состав раствора специальных добавок-пластификаторов, ускоряющих процесс отвердевания бетона.
  • Специалисты не рекомендуют применять электродный прогрев для мелких конструкций. Для этого существуют другие методики.
  • В качестве «питания» нельзя использовать источник постоянного тока, так как в этом случае не избежать электролиза жидкости.
  • При небольших объемах заливки в качестве источника напряжения можно использовать сварочные трансформаторы.
  • Единой рекомендации по размещению электродов на (в) заливке раствора нет. Схема определяется индивидуально и зависит от внешних условий, параметров опалубки, марки цемента и ряда других факторов.
  • Через определенные временные промежутки (зависят от специфики работ) делается замер температуры. Для этого проделываются специальные «шурфы».
  • ЗАПРЕЩАЕТСЯ. При использовании прутьев арматурного каркаса в качестве электродов работать с напряжением свыше 60 В. В исключительных случаях (более этого номинала) – только при соблюдении дополнительных мер и локально (на отдельных сегментах конструкции).

Для получения из раствора качественного искусственного камня рекомендуется комплексный обогрев массы, сочетающий несколько методик, в том числе, и «пассивную» («термос»).

Технология прогрева бетона электродами

Иногда приходиться продолжать строительство в экстремальных погодных условиях. Температура оказывает значительное влияние на прочность бетона. При работе необходимо учитывать, что раствор в свежем виде может промерзнуть за три дня, если он имел температуру от +10 градусов. Для того чтобы прогреть бетон, используют электродный метод.
Если бетон укладывается при температуре +5 градусов, то прочность набирается дольше, чем при высоких показателях. При низкой температуре, находящаяся в бетоне вода, может замерзнуть и расшириться. Если такие процессы будут постоянно повторяться, это приведет к рыхлости конструкции, снижению влаги, и выветриванию бетона. Когда раствор набирает достаточную прочность, он может быть устойчив к изменению температуры.

Как защитить бетон от температурного изменения?

Чтобы изменение температуры не оказывало губительное действие на бетон, необходимо следить, как он набирает прочность.

  1. Первый месяц конструкцию защищают от осадков путем накрывания. 
  2. Нельзя на бетон насыпать соль, которую применяют от гололеда. 
  3. Если планируется подогрев бетона, то нельзя превышать температуру +30 градусов, так как материал будет быстро застывать, и потеряет пластичность, может произойти значительная усадка. 

В каких случаях используются электроды?

Прогрев бетона электродами применяется для конструкций в вертикальном виде. В некоторых случаях пользуются естественным утеплителем, а если от него нет желаемого результата, то применяют электроды.
Для работы понадобиться всего три человека, то есть не нужно специально нанимать рабочих, сэкономив средства. Благодаря такому методу прогрева, смесь схватывается равномерно, при этом не происходит нарушение целостного состояния конструкции. Конструкция возводится быстро даже при морозе, для сооружения колоны можно использовать всего один электрод.
В морозную погоду для прогрева бетона применяют электроды, при этом вода не замерзает, и происходит реакция с цементным составом.

Технология прогрева бетона электродами

Такой метод не является подходящим для сооружения плиты из бетона, его используют только для стен, диафрагм и колонн. После завершения основных работ, в стены помещаются стержни из металла, на которые поступает напряжение через трансформатор. Расстояние между электродами должно быть до 100 сантиметров, это зависит от погодных условий, и сложности постройки.
Через понижающий трансформатор на арматуру подают три фазы, при этом расстояние вокруг электродов прогревается, и бетон не замерзает. При прогреве раствора зимой, ток проходит через воду, которая содержится в растворе. Если каркас выполнен из арматуры, то напряжение не должно превышать 127 Вольт, также можно подать 220 или 380, но не больше этих показателей.

Виды электродов для подогрева бетона

Чтобы бетон качественно набрал прочность, его прогревают электродами, для этого используют разные виды материала.

  1. Электроды в виде пластин располагают на внутренней части опалубки, тогда контакт с раствором становиться лучше, и он хорошо подогревается. Раствор может сохраняться в теплом виде недолго. 
  2. Ширина электродов полосового вида составляет от 400 миллиметров, их располагают с обеих сторон. После того как подключается ток, начинается прогрев бетона вокруг электродов. 
  3. Электроды струнного вида используют для подогрева раствора в конструкциях цилиндрического типа, а также в колоннах. Электрод располагают по центру возводимой конструкции, а опалубку обматывают специальным листом, который проводит ток. 
  4. При стержневом виде, используется специальная арматура до 11 миллиметров, которую располагают внутри раствора на определенном расстоянии. Электроды, расположенные в крайних частях, должны располагаться на 40 миллиметрах от самой опалубки. Таким образом, прогревают бетон в конструкциях со сложными элементами. 

Электроды выбирают с учетом условий выполняемых работ

Виды подогрева бетона электродами

Виды подогрева могут быть различными:

  • Сквозной тип используют для сооружений со значительной толщиной или сложной формой, при этом электроды помещают внутрь раствора, выполняя расстояние от опалубки 3 сантиметра. 
  • При поверхностном типе, под низ полос располагают подкладку в виде рубероида, электроды легко убираются, и используются несколько раз. 

Если конструкция не содержит арматуру, то можно использовать напряжение до 380 Вольт. А при наличии арматуры, напряжение должно быть меньшим, не более 127 Вольт.

Как правильно подключать электроды?

Подключение электродов зависит от выбора материала. Для пластинчатого вида одну фазу подают на начальный электрод, а вторую на тот, который располагается с обратной стороны. То есть электроды располагаются параллельно, и на них подается фаза.
Если используется арматура стержневого вида, то начальный и конечный электрод подсоединяются к одной фазе, а остальные будут функционировать от второй и третьей фазы. Также устанавливают трансформатор, но можно обойтись без этого процесса, это делают для того, чтобы бетон не пересыхал, а температура не была высокой.

Основные правила для подогрева бетона электродами

Для того чтобы прогрев раствора был осуществлен эффективно, подключение производят к разным полюсам электрической сети. Если применяется одна фаза, то не желаемого результата достичь не удастся, а также замыкание возникает только сквозь влажный раствор.
Для каждого строения выполняется планировка, при которой учитывают расстояние между электродами, размещение трансформатора, и необходимое напряжение.

Прежде чем прогревать бетон, его нужно некоторое время оставить без этого процесса. Для хорошей прочности в раствор кладут специальные составляющие добавки. Например, если добавить хлористый кальций, то потеря прочности уменьшиться, а затвердевание ускориться до 30%.
Даже при установке трансформатора, будет происходить высушивание, поэтому поверхность смачивают или периодически выключают приборы подогрева.

Недостатки метода подогревания бетона электродами

При применении арматуры, происходит значительные затраты электрической энергии, каждому электроду необходимо до 50 Ампер. Поэтому к электродам нужно приобрести специальное оборудование, которое также имеет немалую стоимость.
Такой метод обогрева не является дешевым, все составляющие элементы используются один раз, и остаются внутри конструкции, при этом увеличивается прочность возводимой постройки.

Описание процесса

Чтобы избежать замерзания воды, которая входит в состав раствора, необходимо создать определенную температуру, тогда цемент будет вступать в реакцию с жидкостью, и конструкция наберет прочности. Бетон застывает до пяти недель, а подогрев осуществляется на протяжении всего времени, до полной готовности.

Бетон нуждается в подогреве в зимний период, во время морозов, благодаря этому процессу, можно проводить работы по строительству. При использовании электродов, бетон подогревается от электрического поля, оно возникает между нагревательными элементами во время подключения напряжения.
Благодаря этому процессу, происходит равномерное высыхание раствора, вода не замерзает, и вступает в реакцию со смесью.

Что учитывают при выполнении подогрева бетона электродами?

  1. Когда раствор начинает затвердевать, его электрическая масса может измениться, так как влага будет испаряться, поэтому необходимо регулировать силу тока, который подается к электродам. Это можно сделать с помощью реостата или других приспособлений. 
  2. Выполняемую конструкцию необходимо накрывать такими материалами, которые снижают потерю тепла, для этого используют опилки, пленку или рубероид. Если этого не сделать, то выполняемый процесс не даст желаемого результата. 
  3. При использовании стержневого вида, электроды должны располагаться на одинаковом расстоянии, чтобы фазы не перекашивались, и электрическая нагрузка была равномерной. 
  4. Чтобы снизить затраты электрической энергии, в раствор кладут добавки, которые способствуют быстрому застыванию. 
  5. Прогрев электродами не выполняется при возведении мелких сооружений, для этого используют другие технологии.
  6. Ток не должен подаваться из постоянного источника, чтобы не произошел электролиз жидкости. 
  7. Если заливается небольшое количество раствора, то напряжение можно подавать с использованием сварочного трансформатора. 
  8. Расположение электродов будет зависеть от погодных условий, размеров установленной опалубки, а также качества раствора. 

Условия заливки бетона в зимний период

  • Транспорт, в котором перевозится раствор, должен быть утеплен, чтобы не происходила потеря тепла. То есть он должен быть закрытым.
  • Укладываемый бетон и опалубка должны быть подогретыми, раствор укладывают и сразу утрамбовывают. 
  • На прокладываемую арматуру и опалубку не должен попадать снег. Для того чтобы прогреть опалубку и раствор нельзя использовать горячую воду.
  • Нельзя производить заливку на замерзшую почву или конструкцию.
  • Первые дни температура раствора должна быть не менее +10 градусов, все помещения, которые прилегают к постройке, должны быть отапливаемые. 

При низкой температуре затвердевание раствора прекращается, в результате нарушается основная структура конструкции, которая впоследствии не поддается восстановлению. После того как завершиться бетонирование, конструкцию накрывают утеплителем, в противном случае нет смысла в прогреве раствора. Обычно с помощью электродов прогревают слои внешнего вида, чтобы не происходила потеря тепла. Перед тем как приступить к основной работе, необходимо произвести точные расчеты, и приобрести нужные материалы.
Благодаря такому способу, можно подогревать конструкции различной толщины и конфигурации, но для сооружения плит этот метод не эффективен. Вид электродов выбирают в зависимости от погодных условий, и качества используемого материала.
Полосовыми электродами можно прогревать плиты перекрытия, и другие элементы, расположенные в горизонтальном виде, а также бетон, которые прикасается к мерзлой земле.
Стержневые электроды используют для подогрева колонн, балок и других сложных конструкций. Струнные электроды применяют для прогревания колонн, если в конструкции содержатся металлические составляющие, то затраты электрической энергии будут больше.
При прогреве бетона электродным способом, конструкцию необходимо укрывать, иначе будет происходить значительная потеря тепла, и большой расход электрической энергии, желаемого результата не удастся добиться. Правильное подключение и подача напряжения также зависят от вида используемых электродов.
При правильно выполненной работе, раствор быстро затвердевает, дает минимальную усадку, не разрушается из-за замерзшей воды, которая входит в состав смеси. Если выполнить работу самостоятельно сложно, то необходимо прибегнуть к помощи специалистов.

Типичные ошибки при прогреве бетона или как не испортить бетон

Заливка и прогрев бетона

У бетона, как и у любого другого строительного материала, есть не только огромнейшие плюсы, но и много минусов. Особенно это касается выполнения бетонных работ в условиях низких температур. Ведь строители продолжают возводить различные конструкции и зимой. Как показывает практика, многие портят материал. А ведь поведение бетона в критических для него условиях вполне предсказуемо.

Во-первых, он не способен затвердеть так, как полагается по нормам. Во-вторых, может замерзнуть в период схватывания.
Все это очень опасно. Ведь материал, меняя структуру, утрачивает важнейшие свойства, а самое главное – прочность. Что чревато разрушением возводимой бетонируемой конструкции.

Какие условия следует обеспечить, если градусник показывает минус 5 градусов и ниже или на улице минимальная суточная температура — ниже нуля? Какие шаги предпринять для правильного затвердевания свежеуложенного бетона? Что делать?
Первое, во избежание подобных ошибок, следует разобраться со всеми процессами, происходящими в бетоне. Второе, остановиться на самом верном и выгодном способе прогрева бетона.

 

Способы прогрева бетона

Есть несколько способов обойти температурные ограничения. Одни из них трудозатратны, другие стоят дорого или не могут обойтись без участия высококлассных специалистов (например, индукционный или инфракрасный).

Чтобы ускорить строительство и избежать при этом замерзания бетона, строители применяют электропрогрев бетона. Электродами, которые погружаются в залитый бетон и подключаются к сети переменного тока, греющими проводами, когда высокоомный кабель укладывают во время подвязки каркаса из арматуры.

 

Самые частые ошибки при твердении и прогреве бетона

Решив использовать тот или иной способ прогрева, строители допускают ошибки, которые в будущем решат судьбу всего сооружения не в его пользу. При прогреве электродами обычно фиксируются разные ошибки. Назовем самые частые, типичные их них.

Ошибка первая –  электроды некачественно контактируют с бетоном. Это чревато несвоевременным отключением электропрогрева. Работы, связанные с бетонированием рискуют сорваться из-за того, что плохое вибрирование бетонной смеси может спровоцировать появление воздушных пузырьков. Когда бетон частично контактирует с поверхностью электрода, в этих местах увеличивается удельное сопротивление и происходит закипание воды. В результате появляется пар, который блокирует поверхность, в итоге, ее прогрев не осуществляется.

Ошибка вторая – смещение элементов и контактирование с арматурой. Устанавливая разнофазные электроды, строители могут сместить их, даже не подозревая об этом, и допустить соприкосновение с арматурой. Если это произойдет, замыкания не избежать — провода расплавятся, перегорят и выведут из строя трансформатор.

Ошибка третья — выгорание электродной стали и вскипание бетона, в случае, когда плотность тока повышается в приэлектродной зоне. Здесь происходит ряд процессов, которые влияют на итоговую марочную прочность материала. Возможен локальный перегрев, обезвоживание бетона, процесс гидратации замедляется и образуется пористая структура бетона.

Вскипание бетона при электродном прогреве

При использовании греющих проводов (ПНСВ). При этом методе также допускается несколько ошибок. Вот самые распространенные из них.

Ошибка первая — отключение нагревательного элемента, вызванное его повреждением или обрывом. Это происходит в тех случаях, когда специалисты не проверяют целостность проводов и не контролируют процесс подключения схем питания нагревательных элементов. В итоге, какая-то часть бетонной конструкции лишена внешнего источника тепла. За счет чего меняется температурный режим твердения и не обеспечивается равномерный прогрев. Из-за такой ошибки, неравномерно прогретые части конструкции промерзают, на них появляются трещины, щели, углубления. В итоге бетон не добирает прочности и, как результат, конструкции постепенно разрушаются.

Ошибка вторая — нарушение правильности укладки проводов и их изоляции. Этим грешат многие, укладывая греющий провод. Первое, надо знать о том, что нельзя допускать излишней длины элемента. Это чревато не только его перерасходом, а и более плотной навивкой в теле конструкции, отсутствием подачи достаточной погонной нагрузки на греющий провод. В итоге, скорость прогрева бетона падает, а продолжительность работ увеличивается. Нельзя и уменьшать длину провода. Ведь в этом случае перегревается не только сам бетон, а и греющие элементы – изоляция плавится, а значит, короткое замыкание обеспечено. Среди минусов такого способа называют трудоемкость процесса, привязку к сложным расчетам, подводку более крупных мощностей электроэнергии для прогревания больших площадей.

 

Какой метод прогрева бетона лучше?

Не беда, если вам никто не сможет помочь и поддержать на этом этапе, а вы не уверены в том, что сами одолеете процесс. Чтобы подготовить все для прогрева свежеуложенного бетона электродами или проводом ПНСВ, воспользуйтесь одним из следующих способов.

Например, укройте бетон тентом. Это отличный выход при небольшом морозе. Но, что, если мороз крепчает, сроки окончания строительства поджимают, а тент не спасает ситуацию?

Универсальный подход к решению задачи — применение термоэлектроматов.

Прогрев бетонной стяжки термоэлектроматами

В чем состоят преимущества именно этого способа прогрева бетона.

Безопасность. Здесь исключен человеческий фактор, а значит, и любые ошибки, которые обычно допускает технический персонал. Никому не надо думать и о режиме прогрева. Прогрев проходит в автоматическом режиме. Термовыключатели встроены в каждый сегмент изделий. Высокий класс защиты от поражения током – это гарантия отсутствия опасных ситуаций.

Надежность. Работа матов, покрытых уникальным греющим слоем, осуществляется без остановок, независимо от влажности и температуры (минус 40 в зимние месяцы и плюс 40 — в летние). Если термомат не годен, он заменяется с сохранением качества всей конструкции. Кстати, сплошные нагревательные элементы за счет повышенной термостойкости более долговечны.

Равномерный прогрев. Его сложно добиться с использованием проводного или электродного способа прогрева. А термоматы способны поддерживать на всей площади одну и ту же температуру, не допуская появления зон локального перегрева. Более того, изделия последнего поколения могут прогревать бетон даже с помощью дистанционного управления, т.е. удаленно.

Увеличение темпов строительства и сдачи возводимых объектов. Ведь в идеальных условиях бетон может достичь за 10 часов той же прочности, что и за 28 суток при обычных условиях. Но в этом случае обойдется без температурных трещин, а значит, изделия и сооружения с их участием прослужат намного дольше.

Сокращение возможных издержек. Термоэлектроматы являются более экономичным методом прогрева бетона, т.к. при работе с ними (до 20%) сокращаются издержки. Во-первых, их регулярно отключает термовыключатель. Во-вторых, экономию обеспечивает глубокое проникновение в смесь ИК-излучения, т.е. обогревается не воздух, а только бетон. В-третьих, использование изделий в любое время года позволяет в разы сокращать издержки на оплату труда. Кроме того, ускоряя производство, вам не придется тратиться на приобретение дорогой техники.

Простой монтаж и перевозка. Удобные, относительно легкие и оперативно перевозимые секции очень просто и компактно укладываются на только что уложенный бетон. Плюс ко всему, они легко соединяются и отсоединяются.

Термоматы обладают саморегулирующим эффектом. Это значит, что когда повышается температура, сопротивление греющего слоя увеличивается. За счет этого:

  • снижается мощность;
  • потребление электрической энергии уменьшается.

Температура выше, а мощность ниже. Вы сможете решить основные проблемы, которые возникают при электрообогреве.

Снижается риск перегрева. В случае его возникновения, пленка сама снижает мощность, что предотвращает перегрев.

Экономятся средства за счет оптимальной скорости нагрева и снижения мощности в постоянном режиме.

Пленка с саморегулированием заменит несколько обычных пленок с разными мощностями. При включении пленка имеет мощность в 220Вт/м² и плавно нагревает поверхность, на которую уложены термоматы. По мере нагрева потребляемая мощность постепенно понижается до 180 Вт/м².
Получается такой эффект: с повышением температуры уменьшается мощность, следовательно, энергопотребление снижается. Инфракрасная пленка переходит в режим экономии. Термоматы выходят из режима интенсивного нагрева и переходят в рабочий режим поддержания заданной температуры.
Электросчетчик начинает медленней крутиться. Что экономит ваши деньги. Уменьшается расход денежных средств на оплату обогрева.

Саморегулирующаяся инфракрасная пленка, применяемая в термоматах, имеет следующие преимущества в сравнении с кабелями и проводами:

  • локальный перегрев отсутствует;
  • потребляемая электроэнергия уменьшается.

Каждый ответственный за своевременную сдачу строительного объекта в эксплуатацию может быть уверен, что при правильном использовании термоэлектроматов в зимних условиях ошибки при бетонировании исключены. Этот метод прогрева не разрушает бетон. Уникальная система сама отрегулирует режим твердения бетона, сделав тепловое поле равномерным. Все, что вам останется сделать, так это расположить термоэлектроматы поверх бетона и включить в электросеть.

 

 

 

 

Что бы еще почитать?

прогрев бетона электродами - Строительство и ремонт

Электродный прогрев бетона

Прогрев бетона электродами помогает сохранить необходимые параметры твердения раствора при заливке в холодное время. Этот способ подразумевает вживление в бетон или расположение на его поверхности электродов, которые затем подключают к трансформатору. В результате между ними образуется электрическое поле, согревающее бетон. Подбирая и регулируя выходные параметры трансформатора, можно добиться необходимой температуры прогрева бетона.

Важно помнить, что электрическое сопротивление бетона меняется по мере его твердения, причем проиходит это далеко не линейно:

Изменение удельного сопротивления в процессе электропрогрева бетонов различных марок

Поверхность раствора по окончании бетонирования и установки электродов укрывают утепляющими материалами. Прогревать бетон с не укрытыми поверхностями не допускается.

Электродный прогрев хорошо сочетаем с выдерживанием бетона методом термоса. Электродами прогревают только внешние слои во избежание потери тепла, полученного раствором перед заливкой.

Виды электродов

Существует несколько видов электродов, используемых для подогрева бетонного раствора. Наиболее применяемые из них:

Пластинчатые электроды

Пластичные электроды представляют собой металлические пластины, которые помещают между опалубкой и бетоном с разных сторон конструкции. После подключения к ним электрического потенциала образуется поле, нагревающее раствор.

Полосовые электроды

Этот тип электродов состоит из металлических полос от 20 до 50 мм шириной. Они также располагаются на верхнем слое раствора. Их отличительной способностью является возможность их расположения лишь с одной стороны конструкции. В этом случае электроды подключаются поочередно к разным фазам.

Полосовые электроды применяют при прогреве плит перекрытий и других горизонтальных элементов, а также бетона, соприкасающегося с мерзлым грунтом.

Стержневые электроды

Стержневые электроды по своей сути являются прутьями арматуры до 15 мм в диаметре, которые располагаются непосредственно в теле бетона.

Ими можно осуществить прогрев бетона конструкций сложной формы: балок, колонн, массивных плит, фундаментных башмаков, боковых поверхностей массивных конструкций.

Струнные электроды

Струнные электроды применяются в основном для прогрева колонн. Они имеют длину 2-3 метра и толщину около 15 мм. В центре конструкции устанавливается струнный электрод. Электрическое поле возникает между струной и опалубкой, обитой токопроводящим листом и подключенной к другой фазе электрической сети.

В качестве электродов в некоторых случаях могут быть использованы армирующие элементы самой конструкции. При этом значительно возрастают энергозатраты.

Как прогреть бетонную смесь в зимнее время

Схватывание бетона происходит при участии воды. Но в зимнее время вся влага в растворе замерзает, делая гидратацию невозможной. Чтобы и в морозы не приостанавливать строительство, на участке организовывают обогрев бетона. Вариантов прогрева разработано немало, и каждая технология находит свое применение.

На чем основывается выбор?

Каким способом подогревать зимой бетонные конструкции, зависит от ряда параметров:

1. Погодные условия. При температуре не ниже -15 °С обогрев нагревательными проводами можно заменить методом «теплой» опалубки.

2. Класс бетона – от него зависит необходимый срок теплового воздействия до получения надежных характеристик конструкций, залитых зимой. Бетон вплоть до класса В10 должен успеть набрать половину заявленной прочности, прежде чем можно будет закончить прогрев, классы с В12,5 по В25 – около 40%, крепче В25 – около 30%.

3. Размеры ЖБИ. Для массивных фундаментов рекомендуется электропрогрев бетона электродами или проводами ПНСВ, плюс сохранение набранной температуры «термосом».

4. Толщина заливки. При незначительных габаритах отдельных элементов армированной конструкции возможно применение индукционного нагрева.

Чтобы получить монолит заданного качества и оптимизировать затраты на обогрев бетона, рекомендуется для каждого конкретного случая комбинировать различные технологии.

Метод электродов

Наиболее часто применяемая технология, основанная на свойстве проводников электрического тока разогреваться. Влажный бетонный раствор тоже превращается в своеобразный проводник, если в нем разместить запитанные электроды. Чтобы «цепь» заработала, их необходимо подсоединить к разным фазам источника переменного тока мощностью 60-127 В.

Не используйте метод под напряжением свыше 127 В, если работаете с ЖБИ. Бетон с металлической арматурой включать в цепь можно только после профессиональной разработки проекта.

Технология прогрева бетона электродами требует предварительных расчетов для каждой конструкции. От ее особенностей будет зависеть напряжение подаваемого переменного тока, схема расстановки электродов и даже их вид.

  • Стержневые электроды – металлические пруты небольшого диаметра (от 6 до 12 мм). Используются на удаленных участках особо крупных конструкций, а также для сложных форм (стыков, колонн). При размещении стержневых электродов нужно следить, чтобы они не располагались к опалубке ближе, чем на 3 см.
  • Струнные – длинная стальная проволока диаметром 6-10 мм. Предназначены для участков большой протяженности. Этот способ предпочтителен, если прогрев бетонной смеси электродами выполняется при контакте заливки с уже замерзшим грунтом.
  • Поверхностные – особый тип электродов, роль которых выполняют стальные пластины или полосы шириной в 4-8 см. Проводники крепятся непосредственно к опалубке с оставлением одного свободного конца для подключения к источнику питания. В отличие от погружных электродов поверхностные не контактируют с раствором, так как отделены от него слоем рубероида.

Металлические полосы обеспечивают прогрев бетона не глубже, чем на половину расстояния от одного электрода до другого. Это тепло достает и до внутренних слоев, но там процессы протекают не так интенсивно. А вот разнофазные пластины могут нагревать весь объем, если он не слишком большой.

Основное достоинство метода прогрева электродами – возможность поддержания оптимальной температуры бетона в конструкциях любой толщины и формы.

Особенности различных способов

1. Использование нагревательных проводов.

Тот же электропрогрев бетона, но в отличие от электродного метода, увеличение температуры в монолите обеспечивают уложенные в массу изолированные провода. Они сами нагреваются в процессе работы, а раствору передают только тепловую энергию.

Марки нагревающих элементов:

1. Чаще всего в зимнее время используется электропровод марки ПНСВ от 1,2 до 3 мм в диаметре.

При этом нужно учитывать, что ПНСВ не должен во время работы находиться на воздухе, иначе его изоляция просто оплавится. Отсюда и особенности технологии прогрева – применение так называемых холодных концов, подключенных в местах выхода ПНСВ из бетона. Их роль исполняют короткие установочные провода типа АПВ-2,5 или АПВ-4 с алюминиевой жилой.

Схема прогрева проводом ПНСВ 1,2 при его подключении к трансформатору может быть одно- или трехфазной. Главное, чтобы линии отстояли друг от друга минимум на 15 мм, а сила тока не превышала 15 А. Длина обогреваемых секций подбирается вдвое меньше, чем значение напряжения на трансформаторе.

2. Применение кабелей КДБС или ВЕТ позволяет полностью исключить из технологии трансформатор для прогрева бетона.

К такому методу прибегают, когда нет возможности обеспечить станции питание в 380 В или использовать требуемое количество понижающих трансформаторов на объекте. ВЕТ-кабели могут работать от бытовой электросети, на концах они снабжаются соединительными муфтами, что весьма удобно при укладке. Правда, стоит такой провод дороже, чем ПНСВ.

Подключение производится к понижающему трансформатору, выдающему со второй обмотки 75 или 36 В. Схема укладки провода ВЕТ не отличается от аналогичной для ПНСВ. При этом важно подобрать оборудование, предусматривающее плавную регулировку силы тока. Это позволит поддерживать нормальную температуру в монолитной конструкции.

Как вариант для частного строительства, подойдет обычный сварочный аппарат. К профессиональному оборудованию относятся трансформаторные станции, которые обеспечивают прогрев до 30 кубов: КТПТО-80/86, серия трансформаторов СПБ либо сухая станция ТСДЗ-63.

Прогрев с использованием проводов позволяет сократить время набора 70%-ной прочности до нескольких дней. При такой высокой эффективности метод выгодно отличается экономичностью.

3. Греющая опалубка.

Контактный прогрев бетона предпочтительно использовать на объектах быстрого возведения. Термоактивная опалубка широко применяется для строительства монолитных домов, но раствор должен иметь высокую скорость застывания. Эта технология довольно требовательна к температуре смеси и окружающей среды: промерзший грунт на глубину 30-50 см и сам состав должны быть прогреты до +15 °С.

4. Индукционный метод.

Отлично подходит для изготовления бетонных свай и колонн. Повышение температуры внутри опалубки происходит за счет воздействия электромагнитного поля, создаваемого внешними витками провода. Вся конструкция превращается в своеобразную индукционную катушку, разогревающую металлическую арматуру. А та в свою очередь осуществляет прогрев раствора изнутри. Достоинства метода – равномерный прогрев и возможность производить предварительный разогрев опалубки и армирующих стержней еще до заливки.

5. Тепловые излучатели.

Относительно недорогой и наименее энергозатратный способ – прогрев тепловыми пушками, ИК-излучателями и другими внешними электрообогревателями. Его плюсом и одновременно недостатком является локальное воздействие на заливку. Поэтому сфера применения этой технологии ограничивается ремонтными работами, заделкой стыков и изготовлением малых форм. При этом внешний обогрев не будет достаточно эффективен, если обрабатываемую часть конструкции не оградить от внешних условий временным пологом. Достоинства: минимум аппаратуры и кабельной продукции, дешевизна и относительно невысокие энергозатраты.

Самый дорогой и энергоемкий прогрев бетона в зимнее время применяется только в промышленном строительстве. Смысл технологии заключается в том, что бетон заливается в сложную двухстенную опалубку, через которую подается горячий пар. Он обволакивает бетонную поверхность, образуя «паровую рубашку». Это обеспечивает и равномерный прогрев конструкции, и подачу влаги, необходимой для гидратации.

Несмотря на всю сложность организации прогрева, этот способ является наиболее эффективным. А для сокращения расходов в сам бетонный раствор вводятся пластифицирующие добавки, ускоряющие процесс твердения.

Существует и пассивный метод, когда вокруг конструкции создается термос из теплоизолирующих матов. Но он сам по себе неэффективен – его уместно использовать только в качестве дополнительной меры вместе с другими способами.

Зачем и как происходит прогрев бетона электродами

Погода в нашей стране не всегда благоприятствует строительству, а в некоторых регионах условия и вовсе экстремальные. Однако это не повод, чтобы прерывать работу или совсем от нее отказываться. В частности, для бетонирования есть несколько методов, которые дают возможность завершить поставленную задачу даже в особых условиях, например, в мороз или при создании массивных конструкций.

На фото – как осуществляется электропрогрев бетона электродами

Температура при строительстве

Данный параметр имеет большое влияние на набор бетоном окончательной прочности. Также следует учесть, что свежий раствор может промерзать в том случае, когда в течение 3 дней его температура была на уровне +10° С. Поэтому необходим электродный прогрев бетона в зимнее время.Знайте, что при укладке бетона при 5° С, вам придется ждать в 2 раза дольше достижения им прочности, сравнить которую можно с температурой 20° С.

Когда же столбик термометра опустится ниже точки замерзания, гидратация может просто остановиться. Нельзя также забывать следующее — несвязанная вода в бетонном растворе при замерзании начнет увеличиваться в объеме.

Если процессы замерзания и оттаивания будут повторяться многократно, это станет причиной:

  • разрыхления структуры;
  • уменьшения влаги;
  • выветривания бетона;
  • цена работ увеличится.

Но, когда смесь набрала прочность превышающую 5 Н/мм 2 , она становится устойчивой к однократному замерзанию. При этом срок распалубки необходимо увеличить на период, когда бетон был ниже 0° С.

Общая схема прогрева бетона в зимнее время электродами

В этом случае необходимо следить за тем, чтобы он быстро набирал прочность, чтобы промерзание не нарушило процесс.

  • в течение месяца бетон следует защищать от осадков в виде снега и дождя;
  • он не должен первую зиму соприкасаться с рассыпной солью, использующуюся против обледенения.

Температура свежего состава относительно DIN 1045 не должна быть ниже параметров, которые принимаются в зависимости от окружающей температуры и вида и количества цемента.

Совет: если осуществляются мероприятия по подогреву свежего бетонного раствора, за исключением подвода пара, его температура не должна превысить отметку +30° С и быть ниже +5° С.

В первом случае это приведет к быстрому твердению и снижению пластичности материала, что затруднит с ним работу.

Также это станет причиной:

  • больших усадок;
  • преждевременного набора прочности;
  • низкой итоговой прочности бетонного материала.

Чтобы этого не происходило, в каждом конкретном случае разрабатывается, например, технологическая карта прогрева бетона электродами.

Как защитить

Для этого следует провести следующие действия:

  • подогревайте воду для затворения и заполнитель, никогда не применяйте замороженный последний компонент;
  • используйте цементы повышенного класса прочности. Они быстрее твердеют и выделяют при этом процессе больше тепла, чем цементы низших классов прочности;

Совет: если вам необходимо будет провести после затвердения состава работы по проведению коммуникаций, вам поможет алмазное бурение отверстий в бетоне необходимыми по диаметру профессиональными коронками.

Использование для бурения отверстий оборудования с алмазными коронками

  • увеличивайте содержание цемента, чтобы ускорить набор прочности;
  • понизьте соотношение между цементом и водой, это позволит раствору быстрее затвердеть и набрать прочность, одновременно выделяя высокий уровень тепла;
  • добавляйте своими руками в особых случаях и после проведения испытаний на соответствие ускоритель твердения. Не используйте хлорсодержащие ускорители твердения в предварительно напряженном бетоне.

Что необходимо делать при транспортировке раствора и его укладке:

  • защищайте транспортные средства от теплопотерь. Не используйте открытые лотки и транспортерные ленты;
  • укладывайте по возможности предварительно подогретый бетон в подогретую опалубку и сразу же уплотняйте;
  • держите арматуру и плоскости опалубки свободными от снега, для прогрева можете использовать нагретый воздух или пламенные горелки. Никогда не используйте струю горячей воды;
  • не укладывайте бетон на замерзшие конструкции и на замерзшую землю;
  • поддерживайте температуру бетона по возможности в течение первых 3 дней не ниже +10° С, а также отапливайте примыкающие помещения.

Чем прогреть бетон

В зимний период очень часто для прогрева бетона применяют электроды. Это дает возможность исключить превращения воды в лед, чтобы она нормально вступала химическую реакцию с цементом. Рассмотрим подробнее, как происходит данный процесс.

Для чего это нужно

Выше в статье мы рассмотрели общие сведения о влиянии температуры на качество бетонного раствора. Пришло время объяснить это на примере.

Так как бетонировать приходится не только в теплое время года, но и в морозы, необходимо не забывать о физическом превращении воды в лед. Следует понимать, что допускать этого ни в коем случае нельзя, так как она нужна для химической реакции с основным компонентом раствора – цементом.

Совет: если вам необходимо демонтировать ЖБИ или сделать в них технологические канавки, вам поможет резка железобетона алмазными кругами.

Применение алмазных кругов для резки ж/б

При замерзании гидратация прекратится, и процессы твердения бетона остановятся, что вызовет нарушение структуры материала. Даже после оттаивания льда и возобновления гидратации, ее восстановить не удастся.

Прогрев бетонной смеси с помощью электродов

Тоже самое можно сказать и о железобетоне, когда на арматуре образуется «ледяная корка», забирающая воду из зоны не так охлажденных участков. Эти процессы негативно влияют на структуру материала.

Вот почему инструкция требует обязательно прогревать бетон, чтобы его затвердевание прошло максимально успешно.

В настоящее время есть несколько методов добиться необходимых результатов, в частности используют нагрев:

  • электродами;
  • сварочным аппаратом;
  • инфракрасными волнами.

Обогрев электродами — виды

Один из самых популярных в строительной индустрии способов. Основа метода – прохождение электрического тока через толщу бетона.

Рассмотрим, какие электроды для прогрева бетона применяются в данном случае:

    Пластинчатые, напоминающие пластины, устанавливают с внутренней стороны опалубки, чтобы был лучший контакт со смесью. Бетон начинает разогреваться до нужной температуры благодаря появлению электрического поля. В теплом состоянии бетонная смесь может быть некоторое время.

Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластин

Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластинок

Совет: выбор электродов проводите исходя из условий работ.

Прогревание бетона электричеством

Работа со сварочным аппаратом

Применение для прогрева бетона сварочного аппарата является вполне реальной задумкой. Но, для хорошего разогрева смеси необходимо в процессе работ использовать вспомогательные электроды. Не стоит беспокоиться за надежность оборудования, современные агрегаты надежны и не представляют опасности для человека при соблюдении правил ТБ.

Конструкция многих аппаратов простая и не представляет трудностей в использовании. Благодаря таким станциям удается прогреть 30-100 м 3 смеси, а работу можно вести почти при -45° С.

Сварочный аппарат сконструирован в виде автономной установки, состоящей из сварочного агрегата и двигателя.

Кроме основных функций, он может быть оборудован и вспомогательными, в частности, иметь:

  • блок подогрева мерзлого грунта;
  • блок сушилки электродов;
  • блок снижения напряжения;
  • генератор тока.

С его помощью удается регулировать прогрев, так как он имеет несколько ступеней напряжения. Можно смело утверждать, что данный агрегат обладает всем необходимым для нормальной работы.

Технология прогрева сварочным аппаратом

Правильный процесс нагрева выглядит следующим образом:

  1. По бетонной площадке равномерно раскладывают электроды (отрезки арматуры).
  2. Соединяют их в 2 параллельные цепи.
  3. Устанавливают между ними лампу накаливания, чтобы следить за напряжением.
  4. К цепям подсоединяют провода прямой и обратной связи.

Совет: чтобы влага не испарялась быстро с поверхности бетона, накройте его слоем опилок, а для контроля за перегревом материала используйте обычный градусник.

Проводите работы только согласно технической документации на конкретный объект.

Из статьи стало понятным, что работать с бетоном можно не только летом, но и в холодное врем года. Для этого существует множество способов, которые помогают избежать превращения воды в лед и сохраняют структуру материала. Один из самых востребованных на сегодня методов – прогревание бетона электродами. Видео в этой статье поможет найти вам дополнительную информацию по этой тематике.

А схема подключения прогрева бетона электродами приведена в другой статье на нашем сайте.

Описание технологии прогрева бетона электродами и практические советы

Чтобы исключить кристаллизацию воды, входящей в состав бетонного раствора, необходимо поддерживать определенную температуру залитой массы. Дело в том, что вяжущее (цемент) вступает в реакцию именно с жидкостью, а не со льдом. А так как окончательное отвердевание бетона происходит в течение длительного времени (до 4 – 5 недель, в зависимости от особенностей производства работ и состава смеси), то его термообработка осуществляется постоянно, до полной готовности сооружаемой конструкции.

Понятно, что прогрев необходим только в холодное время года. Это позволяет вести работы в любой сезон, независимо от температуры окружающего воздуха. Существует много методик, но, пожалуй, самой распространенной является прогрев бетонной смеси электродами. Такие проводники эл/тока отличаются формой, размерами и спецификой размещения.

Но технология и принцип их действия остается неизменным – бетон разогревается эл/полем, которое образуется между электродами при подаче на них напряжения. Раствор становится элементом токопроводящей цепи (со своим внутренним сопротивлением), в котором энергия электрическая трансформируется в тепловую. Регулируя номинал напряжения, можно добиться требуемой температуры прогрева. В зависимости от особенностей «обрабатываемой» конструкции, подбирается оптимальный вариант данных элементов.

Разновидности электродов

Стержневые

В качестве таковых чаще всего используется арматурный пруток хотя можно устанавливать и узкие полосы металла (композитная арматура, понятное дело, не подойдет, а вот для армирования — то что надо). Его длина должна быть несколько большей толщины заливки (для включения в цепь), а сечение выбирается исходя из ее конструктивных особенностей и плана размещения электродов (как правило, для частного домостроения не более 10 мм). Чтобы арматура легче входила в раствор, один ее конец заостряется.

Стержневые электроды позволяют прогреть «заливку» с конфигурацией любой сложности и формы, поэтому используются чаще всего, особенно при индивидуальном строительстве. Их располагают перпендикулярно продольной оси конструкции. Причем так, чтобы они не соприкасались с прутьями армирующего каркаса.

По сути, это разновидность тех же стержневых, но расположение – вдоль оси опалубки. Применяются при прогреве конструкций с малым сечением и большой длиной (балки, колонны и ряд других). Для упрощения присоединения проводов торчащие из опалубки края изгибаются верх (буквой «Г»).

В ряде случаев можно в качестве электродов использовать продольные прутья смонтированного в опалубке металлического каркаса. Но при таком способе прогрева резко увеличивается энергопотребление, поэтому и используется он реже. При этом соблюдаются особые меры предосторожности.

Представляют собой куски железных полос (20 – 50 мм, толщиной 3), которые укладываются поверх залитого раствора. Такой прогрев применяется для заливки малой толщины (массивная стяжка, плита и тому подобное), при этом все элементы размещаются на одной стороне конструкции.

Пластинчатые

Располагаются с противоположных сторон заливки, с внутренней стороны опалубки. Их габариты выбираются в соответствии с ее параметрами. Естественно, что устанавливаются они парами, количество которых и расстановка определяются индивидуально для каждой конструкции.

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

Применяется для конструкций, имеющих большую толщину или сложную форму. Из названия понятно, что электроды размещаются внутри залитой массы раствора. Общее правило – электроды устанавливаются на расстоянии не менее 3 см от элемента опалубки.

Периферийный (поверхностный, нашивной)

Под полосы устанавливается подкладка. На практике для этого чаще всего берутся куски рубероида, что позволяет такие электроды легко снимать и использовать многократно.

Общее правило

Если в опалубку установлен металлический каркас, то использовать напряжение более 127 В ЗАПРЕЩЕНО . Для конструкций неармированных оно может быть не более 380 В.

Что учесть при прогреве бетона

  • По мере отвердевания залитой массы изменяется ее эл/сопротивление, так как происходит испарение влаги. Следовательно, необходимо систематически корректировать силу подаваемого тока, поэтому в схему обязательно должен быть включен элемент регулировки (например, реостат, трансформатор с несколькими выходами).
  • Поверхность конструкции, подлежащей прогреву, должна быть укрыта материалами, снижающими теплопотери. Это могут быть опилки, маты, пленка п/э, рубероид и тому подобное. В противном случае сам процесс прогрева теряет смысл.
  • При стержневом методе нужно соблюдать одинаковые расстояния между электродами как в одном ряду, так и в соседних. Это обеспечит равномерность загрузки «линий» и исключит перекос фаз.
  • Снижения энергозатрат можно добиться введением в состав раствора специальных добавок-пластификаторов, ускоряющих процесс отвердевания бетона.
  • Специалисты не рекомендуют применять электродный прогрев для мелких конструкций. Для этого существуют другие методики.
  • В качестве «питания» нельзя использовать источник постоянного тока, так как в этом случае не избежать электролиза жидкости.
  • При небольших объемах заливки в качестве источника напряжения можно использовать сварочные трансформаторы.
  • Единой рекомендации по размещению электродов на (в) заливке раствора нет. Схема определяется индивидуально и зависит от внешних условий, параметров опалубки, марки цемента и ряда других факторов.
  • Через определенные временные промежутки (зависят от специфики работ) делается замер температуры. Для этого проделываются специальные «шурфы».
  • ЗАПРЕЩАЕТСЯ. При использовании прутьев арматурного каркаса в качестве электродов работать с напряжением свыше 60 В. В исключительных случаях (более этого номинала) – только при соблюдении дополнительных мер и локально (на отдельных сегментах конструкции).

Для получения из раствора качественного искусственного камня рекомендуется комплексный обогрев массы, сочетающий несколько методик, в том числе, и «пассивную» («термос»).

Схема подключения и технология прогрева бетона электродами

Чтобы бетон во время твердения правильно набрал прочность, в зимнее время его обогревают различными способами. Технология прогрева бетона электродами является одним из них. Процесс этот можно проводить как самостоятельно, так и в комплексе с другими методами обогрева. Особенно актуально электродный метод применять при заливке раствором монолитных вертикальных конструкций.

Необходимость прогрева в зимний период

Работы, связанные с заливкой бетонного раствора, строители проводят в любое время года. Одним из компонентов, необходимых для набора прочности бетоном, является вода. Если в теплое время твердение материала проходит естественным способом, так как гидратация цемента протекает успешно, то зимой это невозможно. При низких температурах в бетоне происходят следующие процессы:

  1. Вода замерзает и перестает взаимодействовать с цементом. В итоге процесс твердения бетона практически останавливается.
  2. Лед, постепенно увеличиваясь в объеме, снижает плотность застывающего раствора, и при оттаивании бетон начнет просто крошиться.
  3. В связи с образованием наледи, в месте соединения арматуры с раствором происходит снижение прочности.

Поэтому стоит задача остановить эти процессы, чтобы получить качественный бетон, способный выдержать любые нагрузки. Обычно для этих целей применяют комплексные меры, чтобы достичь наилучшего результата. При минусовых температурах в бетон добавляют вещества, способные предотвращать замерзание воды, но при сильных морозах без обогрева раствор все равно замерзнет. Поэтому дополнительно используют обогрев с помощью электродов, между которыми в жидком бетоне появляется электрическое поле и он начинает нагреваться.

Виды электродов

В зависимости от расположения прогревочных электродов различают поверхностное и погружное их использование. В первом случае на поверхность раствора накладываются пластины, к которым присоединяют провода.

После окончания процесса такие электроды можно использовать повторно на других объектах. При втором способе электроды погружают в раствор, в дальнейшем они в нем остаются.

Всего различают 4 вида электродов:

Технология электропрогрева бетона электродами, сделанными в виде пластин, заключается в том, что они размещаются между внутренней стороной опалубки и бетонным раствором. К каждой пластине подключают провода, подходящие к разным фазам трансформатора.

В результате между пластинами образуется электрическое поле и раствор начинает прогреваться. Применяется такой способ в основном при небольших объемах заливки. Полосовые электроды представляют собой металлические пластинки шириной не более 50 мм. Располагают их на поверхности раствора и подключают через одну к одной фазе, а оставшиеся — к другой.

Их используют для обогрева плоских и невысоких изделий. Струнные проводники используют при заливке высоких цилиндрических конструкций, например, колонн. В центр конструкции помещается электрод, а сама опалубка охватывается токопроводящим листом. Лист и центральную струну подключают к разным фазам.

В качестве стержневых проводников используют нарезанные арматурные прутья диаметром от 7 до 11 мм, которые заглубляют в раствор согласно рассчитанному расстоянию. Таким образом осуществляют прогрев сложных конструкций.

Технология прогрева

Все работы строители проводят, опираясь на технологическую карту прогрева электродами монолитных конструкций. Сам процесс происходит при низком напряжении и высокой силе тока. Обеспечивает эти показатели использование масляного прогревочного трансформатора, работающего от сети 380 В. Очень часто для этого применяют передвижные электрические станции, которые можно доставить до самого отдаленного объекта.

Схему подключения электродов при прогреве бетона осуществляют проводами, способными выдерживать мощность 80 Вт на 1 м его длины. Ими подключают три звена электродов к каждой фазе трансформатора так, чтобы они не касались деталей опалубки и арматуры каркаса. Контакт между проводами и электродами должен быть надежным, желательно использовать для этого резьбовое соединение.

Как только закончится заливка раствора, начинают процесс прогрева. Регулируется он с помощью трансформатора. Когда раствор жидкий, то для прогрева достаточно будет тока равного 250 А. Этот показатель достигается установлением на выходе трансформатора 100 В. По мере застывания бетонного раствора, силу тока необходимо увеличивать, для этого в трансформаторе имеются 4 ступени.

Диапазон регулировки силы тока составляет от 250 до 450 А. При отсутствии трансформатора, для этого процесса можно использовать сварочный аппарат. Во время прогрева обязательно каждый час проводят замеры температуры бетона и выходной силы тока и затем записывают показания в соответствующий журнал прогрева.

Как производить прогрев бетона электродами, технология процесса

Иногда приходиться продолжать строительство в экстремальных погодных условиях. Температура оказывает значительное влияние на прочность бетона. При работе необходимо учитывать, что раствор в свежем виде может промерзнуть за три дня, если он имел температуру от +10 градусов. Для того чтобы прогреть бетон, используют электродный метод.
Если бетон укладывается при температуре +5 градусов, то прочность набирается дольше, чем при высоких показателях. При низкой температуре, находящаяся в бетоне вода, может замерзнуть и расшириться. Если такие процессы будут постоянно повторяться, это приведет к рыхлости конструкции, снижению влаги, и выветриванию бетона. Когда раствор набирает достаточную прочность, он может быть устойчив к изменению температуры.

Как защитить бетон от температурного изменения?

Чтобы изменение температуры не оказывало губительное действие на бетон, необходимо следить, как он набирает прочность.

  1. Первый месяц конструкцию защищают от осадков путем накрывания.
  2. Нельзя на бетон насыпать соль, которую применяют от гололеда.
  3. Если планируется подогрев бетона, то нельзя превышать температуру +30 градусов, так как материал будет быстро застывать, и потеряет пластичность, может произойти значительная усадка.

В каких случаях используются электроды?

Прогрев бетона электродами применяется для конструкций в вертикальном виде. В некоторых случаях пользуются естественным утеплителем, а если от него нет желаемого результата, то применяют электроды.
Для работы понадобиться всего три человека, то есть не нужно специально нанимать рабочих, сэкономив средства. Благодаря такому методу прогрева, смесь схватывается равномерно, при этом не происходит нарушение целостного состояния конструкции. Конструкция возводится быстро даже при морозе, для сооружения колоны можно использовать всего один электрод.
В морозную погоду для прогрева бетона применяют электроды, при этом вода не замерзает, и происходит реакция с цементным составом.

Технология прогрева бетона электродами

Такой метод не является подходящим для сооружения плиты из бетона, его используют только для стен, диафрагм и колонн. После завершения основных работ, в стены помещаются стержни из металла, на которые поступает напряжение через трансформатор. Расстояние между электродами должно быть до 100 сантиметров, это зависит от погодных условий, и сложности постройки.
Через понижающий трансформатор на арматуру подают три фазы, при этом расстояние вокруг электродов прогревается, и бетон не замерзает. При прогреве раствора зимой, ток проходит через воду, которая содержится в растворе. Если каркас выполнен из арматуры, то напряжение не должно превышать 127 Вольт, также можно подать 220 или 380, но не больше этих показателей.

Виды электродов для подогрева бетона

Чтобы бетон качественно набрал прочность, его прогревают электродами, для этого используют разные виды материала.

  1. Электроды в виде пластин располагают на внутренней части опалубки, тогда контакт с раствором становиться лучше, и он хорошо подогревается. Раствор может сохраняться в теплом виде недолго.
  2. Ширина электродов полосового вида составляет от 400 миллиметров, их располагают с обеих сторон. После того как подключается ток, начинается прогрев бетона вокруг электродов.
  3. Электроды струнного вида используют для подогрева раствора в конструкциях цилиндрического типа, а также в колоннах. Электрод располагают по центру возводимой конструкции, а опалубку обматывают специальным листом, который проводит ток.
  4. При стержневом виде, используется специальная арматура до 11 миллиметров, которую располагают внутри раствора на определенном расстоянии. Электроды, расположенные в крайних частях, должны располагаться на 40 миллиметрах от самой опалубки. Таким образом, прогревают бетон в конструкциях со сложными элементами.

Электроды выбирают с учетом условий выполняемых работ

Виды подогрева бетона электродами

Виды подогрева могут быть различными:

  • Сквозной тип используют для сооружений со значительной толщиной или сложной формой, при этом электроды помещают внутрь раствора, выполняя расстояние от опалубки 3 сантиметра.
  • При поверхностном типе, под низ полос располагают подкладку в виде рубероида, электроды легко убираются, и используются несколько раз.

Если конструкция не содержит арматуру, то можно использовать напряжение до 380 Вольт. А при наличии арматуры, напряжение должно быть меньшим, не более 127 Вольт.

Как правильно подключать электроды?

Подключение электродов зависит от выбора материала. Для пластинчатого вида одну фазу подают на начальный электрод, а вторую на тот, который располагается с обратной стороны. То есть электроды располагаются параллельно, и на них подается фаза.
Если используется арматура стержневого вида, то начальный и конечный электрод подсоединяются к одной фазе, а остальные будут функционировать от второй и третьей фазы. Также устанавливают трансформатор, но можно обойтись без этого процесса, это делают для того, чтобы бетон не пересыхал, а температура не была высокой.

Основные правила для подогрева бетона электродами

Для того чтобы прогрев раствора был осуществлен эффективно, подключение производят к разным полюсам электрической сети. Если применяется одна фаза, то не желаемого результата достичь не удастся, а также замыкание возникает только сквозь влажный раствор.
Для каждого строения выполняется планировка, при которой учитывают расстояние между электродами, размещение трансформатора, и необходимое напряжение.
Прежде чем прогревать бетон, его нужно некоторое время оставить без этого процесса. Для хорошей прочности в раствор кладут специальные составляющие добавки. Например, если добавить хлористый кальций, то потеря прочности уменьшиться, а затвердевание ускориться до 30%.
Даже при установке трансформатора, будет происходить высушивание, поэтому поверхность смачивают или периодически выключают приборы подогрева.

Недостатки метода подогревания бетона электродами

При применении арматуры, происходит значительные затраты электрической энергии, каждому электроду необходимо до 50 Ампер. Поэтому к электродам нужно приобрести специальное оборудование, которое также имеет немалую стоимость.
Такой метод обогрева не является дешевым, все составляющие элементы используются один раз, и остаются внутри конструкции, при этом увеличивается прочность возводимой постройки.

Описание процесса

Чтобы избежать замерзания воды, которая входит в состав раствора, необходимо создать определенную температуру, тогда цемент будет вступать в реакцию с жидкостью, и конструкция наберет прочности. Бетон застывает до пяти недель, а подогрев осуществляется на протяжении всего времени, до полной готовности.
Бетон нуждается в подогреве в зимний период, во время морозов, благодаря этому процессу, можно проводить работы по строительству. При использовании электродов, бетон подогревается от электрического поля, оно возникает между нагревательными элементами во время подключения напряжения.
Благодаря этому процессу, происходит равномерное высыхание раствора, вода не замерзает, и вступает в реакцию со смесью.

Что учитывают при выполнении подогрева бетона электродами?

  1. Когда раствор начинает затвердевать, его электрическая масса может измениться, так как влага будет испаряться, поэтому необходимо регулировать силу тока, который подается к электродам. Это можно сделать с помощью реостата или других приспособлений.
  2. Выполняемую конструкцию необходимо накрывать такими материалами, которые снижают потерю тепла, для этого используют опилки, пленку или рубероид. Если этого не сделать, то выполняемый процесс не даст желаемого результата.
  3. При использовании стержневого вида, электроды должны располагаться на одинаковом расстоянии, чтобы фазы не перекашивались, и электрическая нагрузка была равномерной.
  4. Чтобы снизить затраты электрической энергии, в раствор кладут добавки, которые способствуют быстрому застыванию.
  5. Прогрев электродами не выполняется при возведении мелких сооружений, для этого используют другие технологии.
  6. Ток не должен подаваться из постоянного источника, чтобы не произошел электролиз жидкости.
  7. Если заливается небольшое количество раствора, то напряжение можно подавать с использованием сварочного трансформатора.
  8. Расположение электродов будет зависеть от погодных условий, размеров установленной опалубки, а также качества раствора.

Условия заливки бетона в зимний период

  • Транспорт, в котором перевозится раствор, должен быть утеплен, чтобы не происходила потеря тепла. То есть он должен быть закрытым.
  • Укладываемый бетон и опалубка должны быть подогретыми, раствор укладывают и сразу утрамбовывают.
  • На прокладываемую арматуру и опалубку не должен попадать снег. Для того чтобы прогреть опалубку и раствор нельзя использовать горячую воду.
  • Нельзя производить заливку на замерзшую почву или конструкцию.
  • Первые дни температура раствора должна быть не менее +10 градусов, все помещения, которые прилегают к постройке, должны быть отапливаемые.

При низкой температуре затвердевание раствора прекращается, в результате нарушается основная структура конструкции, которая впоследствии не поддается восстановлению. После того как завершиться бетонирование, конструкцию накрывают утеплителем, в противном случае нет смысла в прогреве раствора. Обычно с помощью электродов прогревают слои внешнего вида, чтобы не происходила потеря тепла. Перед тем как приступить к основной работе, необходимо произвести точные расчеты, и приобрести нужные материалы.
Благодаря такому способу, можно подогревать конструкции различной толщины и конфигурации, но для сооружения плит этот метод не эффективен. Вид электродов выбирают в зависимости от погодных условий, и качества используемого материала.
Полосовыми электродами можно прогревать плиты перекрытия, и другие элементы, расположенные в горизонтальном виде, а также бетон, которые прикасается к мерзлой земле.
Стержневые электроды используют для подогрева колонн, балок и других сложных конструкций. Струнные электроды применяют для прогревания колонн, если в конструкции содержатся металлические составляющие, то затраты электрической энергии будут больше.
При прогреве бетона электродным способом, конструкцию необходимо укрывать, иначе будет происходить значительная потеря тепла, и большой расход электрической энергии, желаемого результата не удастся добиться. Правильное подключение и подача напряжения также зависят от вида используемых электродов.
При правильно выполненной работе, раствор быстро затвердевает, дает минимальную усадку, не разрушается из-за замерзшей воды, которая входит в состав смеси. Если выполнить работу самостоятельно сложно, то необходимо прибегнуть к помощи специалистов.

Описание технологии прогрева бетона электродами и практические советы

Чтобы исключить кристаллизацию воды, входящей в состав бетонного раствора, необходимо поддерживать определенную температуру залитой массы. Дело в том, что вяжущее (цемент) вступает в реакцию именно с жидкостью, а не со льдом. А так как окончательное отвердевание бетона происходит в течение длительного времени (до 4 – 5 недель, в зависимости от особенностей производства работ и состава смеси), то его термообработка осуществляется постоянно, до полной готовности сооружаемой конструкции.

Понятно, что прогрев необходим только в холодное время года. Это позволяет вести работы в любой сезон, независимо от температуры окружающего воздуха. Существует много методик, но, пожалуй, самой распространенной является прогрев бетонной смеси электродами. Такие проводники эл/тока отличаются формой, размерами и спецификой размещения.

Но технология и принцип их действия остается неизменным – бетон разогревается эл/полем, которое образуется между электродами при подаче на них напряжения. Раствор становится элементом токопроводящей цепи (со своим внутренним сопротивлением), в котором энергия электрическая трансформируется в тепловую. Регулируя номинал напряжения, можно добиться требуемой температуры прогрева. В зависимости от особенностей «обрабатываемой» конструкции, подбирается оптимальный вариант данных элементов.

Разновидности электродов

Стержневые

В качестве таковых чаще всего используется арматурный пруток хотя можно устанавливать и узкие полосы металла (композитная арматура, понятное дело, не подойдет, а вот для армирования — то что надо). Его длина должна быть несколько большей толщины заливки (для включения в цепь), а сечение выбирается исходя из ее конструктивных особенностей и плана размещения электродов (как правило, для частного домостроения не более 10 мм). Чтобы арматура легче входила в раствор, один ее конец заостряется.

Стержневые электроды позволяют прогреть «заливку» с конфигурацией любой сложности и формы, поэтому используются чаще всего, особенно при индивидуальном строительстве. Их располагают перпендикулярно продольной оси конструкции. Причем так, чтобы они не соприкасались с прутьями армирующего каркаса.

По сути, это разновидность тех же стержневых, но расположение – вдоль оси опалубки. Применяются при прогреве конструкций с малым сечением и большой длиной (балки, колонны и ряд других). Для упрощения присоединения проводов торчащие из опалубки края изгибаются верх (буквой «Г»).

В ряде случаев можно в качестве электродов использовать продольные прутья смонтированного в опалубке металлического каркаса. Но при таком способе прогрева резко увеличивается энергопотребление, поэтому и используется он реже. При этом соблюдаются особые меры предосторожности.

Представляют собой куски железных полос (20 – 50 мм, толщиной 3), которые укладываются поверх залитого раствора. Такой прогрев применяется для заливки малой толщины (массивная стяжка, плита и тому подобное), при этом все элементы размещаются на одной стороне конструкции.

Пластинчатые

Располагаются с противоположных сторон заливки, с внутренней стороны опалубки. Их габариты выбираются в соответствии с ее параметрами. Естественно, что устанавливаются они парами, количество которых и расстановка определяются индивидуально для каждой конструкции.

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

Применяется для конструкций, имеющих большую толщину или сложную форму. Из названия понятно, что электроды размещаются внутри залитой массы раствора. Общее правило – электроды устанавливаются на расстоянии не менее 3 см от элемента опалубки.

Периферийный (поверхностный, нашивной)

Под полосы устанавливается подкладка. На практике для этого чаще всего берутся куски рубероида, что позволяет такие электроды легко снимать и использовать многократно.

Общее правило

Если в опалубку установлен металлический каркас, то использовать напряжение более 127 В ЗАПРЕЩЕНО . Для конструкций неармированных оно может быть не более 380 В.

Что учесть при прогреве бетона

  • По мере отвердевания залитой массы изменяется ее эл/сопротивление, так как происходит испарение влаги. Следовательно, необходимо систематически корректировать силу подаваемого тока, поэтому в схему обязательно должен быть включен элемент регулировки (например, реостат, трансформатор с несколькими выходами).
  • Поверхность конструкции, подлежащей прогреву, должна быть укрыта материалами, снижающими теплопотери. Это могут быть опилки, маты, пленка п/э, рубероид и тому подобное. В противном случае сам процесс прогрева теряет смысл.
  • При стержневом методе нужно соблюдать одинаковые расстояния между электродами как в одном ряду, так и в соседних. Это обеспечит равномерность загрузки «линий» и исключит перекос фаз.
  • Снижения энергозатрат можно добиться введением в состав раствора специальных добавок-пластификаторов, ускоряющих процесс отвердевания бетона.
  • Специалисты не рекомендуют применять электродный прогрев для мелких конструкций. Для этого существуют другие методики.
  • В качестве «питания» нельзя использовать источник постоянного тока, так как в этом случае не избежать электролиза жидкости.
  • При небольших объемах заливки в качестве источника напряжения можно использовать сварочные трансформаторы.
  • Единой рекомендации по размещению электродов на (в) заливке раствора нет. Схема определяется индивидуально и зависит от внешних условий, параметров опалубки, марки цемента и ряда других факторов.
  • Через определенные временные промежутки (зависят от специфики работ) делается замер температуры. Для этого проделываются специальные «шурфы».
  • ЗАПРЕЩАЕТСЯ. При использовании прутьев арматурного каркаса в качестве электродов работать с напряжением свыше 60 В. В исключительных случаях (более этого номинала) – только при соблюдении дополнительных мер и локально (на отдельных сегментах конструкции).

Для получения из раствора качественного искусственного камня рекомендуется комплексный обогрев массы, сочетающий несколько методик, в том числе, и «пассивную» («термос»).

Бетонирование на частном участке зимой. Прогрев бетона – основные способы. Электродный прогрев

Прогрев бетона электродами применяют при зимнем бетонировании чаще всех других методов. Причины особой популярности электродного прогрева – очень неплохой КПД и возможность прогреть практически любую бетонную конструкцию – независимо от форм и толщин элементов. Эффективен прогрев электродами для конструкций с модулем поверхности от 5 до 20, а также для различных стыков монолитных и сборных конструкций.

Данный метод применяют при температурах бетонирования до -35⁰С, при условии комплексного подхода:

  • Укладка в прогретую опалубку (на подстилающий слой) бетонной смеси, приготовленной на горячей воде и подогретых заполнителях (при заливке товарным бетоном температура смеси не должна быть ниже +15⁰С на месте укладки)
  • Применение добавок-модификаторов комплексного действия: противоморозное, ускорение твердения, повышение итоговой прочности и воздухововлечение
  • Выдерживание бетона термосом с полной теплоизоляцией от атмосферного воздуха любыми способами – применение греющих или утепленных опалубок, термоэлектрических матов. Прогревать бетон с холодными (неукрытыми) поверхностями недопустимо

Минусами метода считают:

  • Значительные трудозатраты на подготовку прогрева
  • Необходимость индивидуальных расчетов на каждую конструкцию: с разработкой электрической схемы и расстановкой электродов, а также с корректировкой по температуре наружного воздуха в процессе обогрева
  • Требуется электроэнергии больше, чем при прогреве проводом – от 850 кВт на 3 м3 уложенного бетона
  • Сложно применить для фундаментных плит: приходится применять одновременно поверхностный и периферийный прогрев
  • Требуется дорогостоящее и массивное оборудование – комплектная трансформаторная подстанция (КТПТО – 80) наружной установки или трансформатор для условий работы при температурах от -45⁰С. Практически все модификации станций прогрева оборудованы средствами автоматики и контроля, могут работать в авторежиме, имеют защиту от перегрузок.

Суть метода электродного прогрева – электроды различного типа, конфигурации и материала вживляют в бетон или устанавливают на поверхностях забетонированной конструкции. Реже используют в качестве электродов армокаркас, поскольку экономия на расходных электродах не восполняет энергозатрат, которые при таком способе значительно выше.

После подключения к источнику переменного напряжения (через понижающий трансформатор) образуется трехфазная цепь, в которой одним из проводников является бетонная смесь. При прохождении тока образуется электрическое поле и происходит выделение тепловой энергии, которая и требуется для обогрева бетонной конструкции. Количество электродов рассчитывают предварительно, а температуру бетона и корректировку прогрева (в том числе и по погодным условиям) производят подбором и регулировкой выходных параметров трансформатора. Необходим постоянный контроль работы оборудования, температуры наружного воздуха и поверхности бетонной конструкции.

В процессе твердения бетона его электрическое сопротивление изменяется, в сложной нелинейной зависимости. Начальное сопротивление зависит от вида бетона, водоцементного отношения и от активности вяжущего – цемента. Цементы разных заводов дают значительные вариации удельного электросопротивления приготовленных бетонов - от 8,5 до 16,5 Ом. Зависимость прохождения тока и нагрева от фазы твердения бетона также учитывается при расчетах схем и нагрузок.

Практически все несущие конструкции, применяемые в частном строительстве, армируются стальной стержневой арматурой – прутком, а данный вариант определяет максимально разрешенное напряжение 127В. Использовать напряжение более 127В разрешено только при техническом обосновании, на локальных участках и при наличии специальных проектных разработок.

Применяемые трехфазные трансформаторы прогрева и комплектные подстанции имеют ступени выходного напряжения от 45 до 120В, номинальную мощность от 63 до 80 кВА и применяются не только для прогрева бетона электродным, индукционным и другими методами. Также можно отогреть грунт или подсыпку под фундамент, запитать ручной инструмент и временное освещение стройплощадки. Комплектные подстанции для частной стройки, как правило, чаще берут в аренду, чем покупают. Имеются фирмы, специализирующиеся на оказании услуг по прогреву бетона и грунта. Одновременно можно заказать и расчеты, и получить рекомендации по прогреву.

Основные виды электродов, применяемые на частных стройках:

  • Погружные – стержневые, струнные
  • Поверхностные – полосовые; пластинчатые; нашивные; плавающие

Прогрев погружными электродами

Стержневые электроды делают из металлических прутков (обычно это стальная арматура для бетонных конструкций) диаметрами 6; 8; 10; 12 мм, реже 16 мм. Устанавливают стержни-проводники по перпендикуляру к поверхностям конструкций. Установка возможна в открытые бетонные поверхности или в засверленные в опалубочных панелях отверстия. Концы электродов оставляют снаружи щитов на 100-150 мм для подсоединения к проводам. Располагают электроды-стержни в расчетном шаге друг от друга, на минимальном расстоянии от опалубки в 30 мм. Соединять с разными фазами питания возможно и соседние группы электродов, и противоположные, от этого будет зависеть конфигурация электрического поля в конструкции. Все стержневые погружные электроды – расходный материал и остаются в бетоне.

Применяют для прогрева элементов и участков сложных конфигураций, для стоек и балок каркаса, плитных, ленточных и столбчатых фундаментов, а также отдельных стыков. Могут использоваться и для габаритных бетонных конструкций - для периферийного нагрева по боковым граням.

Струнные электроды используют в основном, чтобы прогревать слабоармированные линейные элементы – сваи, стенки, балки, плиты, высокие стойки и колонны, а также фундаментные ленты небольших сечений. Длины струн – около 3 м, диаметры 10-16 мм. Устанавливают струнные электроды по продольным осям конструкций, в количестве от одной струны до нескольких – звеньями, с выходом из бетонной конструкции и загибом для подключения электропровода. Опалубку снабжают токопроводящими листами, подключенными на другую фазу электроцепи; таким образом получают электрическое поле по всему объему прогреваемого элемента. Возможно подключение и в непроводящей опалубке, для этого отдельные струны или звенья струн подключают к разным фазам электроцепи. Для плитных плавающих фундаментов на грунтовой подушке такой метод прогрева также дает хороший эффект.

Прогрев поверхностными электродами

Эффективны для прогрева междуэтажных перекрытий и любых конструкций, имеющих свободные горизонтальные поверхности. Также удобно делать термообработку промерзших оснований и конструкций на границе фаз мерзлый грунт-бетон.

Прогрев полосовыми электродами выполняют, располагая в верхних слоях уложенной бетонной смеси металлические полосы 20-80 мм шириной из листовой стали толщиной 3-4 мм. Крепление полос выполняют непосредственно к опалубочным щитам, вертикально, в расчетном шаге (примерно 200-250 мм). получаются технологически удобные электродные панели, которые устанавливают на открытые бетонные поверхности сразу по завершении укладки смеси. Крепят электроды к опалубочным панелями таким образом, чтобы по концам их можно было соединить проводами – в группы и подсоединить к разным фазам цепи. При расчете учитывается электросопротивление каждой группы, перекос фаз недопустим. От бетона полосовые электроды разделяют прослойками толя или рубероида. Преимущество – можно располагать группы полосовых электродов как по разным граням конструкции, так и по одной. Полосы, закрепленные к опалубке, можно использовать много раз, в отличие от погружных электродов, которые остаются в бетоне.

Пластинчатые электроды отличаются от полосовых размерами, но аналогично устанавливаются на опалубку с одной или с разных сторон прогреваемого элемента. Прогревают пластинами протяженные конструкции с высокими модулями поверхности (плиты, ленты и др.), а также слои бетона, контактирующие с мерзлыми грунтовыми основаниями. Но чаще всего пластинчатыми электродами выполняют периферийный прогрев массивных фундаментных конструкций, укладываемых без опалубки. Материал для пластинчатых электродов – кровельная и листовая сталь.

Нашивные электроды эффективны для прогрева протяженных конструкций со слабым армированием плоскими сетками: балки, стены, фундаментные ленты. Защитный слой бетона должен быть не меньше 50 мм. Нашивные электроды изготавливают из обрезков арматуры диаметрами 6-10 мм и крепят к внутренним сторонам опалубочных щитов группами с шагом 100-200 мм, оставляя наружные выводы с загибом или болтами для крепления к токопроводам.

Рабочий шов бетонирования при использовании опалубок с электродами выполняют на минимальном расстоянии не ближе 100 мм от ряда электродов.

Схематично показано размещение электродов: поз.а - пластинчатого типа; поз.б - периферийный прогрев; поз.в - электроды стержневого типа; поз.г - габаритная конструкция группами полосовых электродов; поз.д - стрежневые электроды расположены плоскими группами; поз.е - осевое размещение стержневых электродов; поз.ж - струнный электрод по оси стойки; 1 - арматурные стержни; 2- струнный электрод; 1ф, 2ф,3ф - три фазы понижающего трансформатора

Плавающие электроды, как и пластинчатые, являются способом периферийного прогрева. В случаях, когда исключен электроконтакт с армокаркасом, применяют плавающие электроды по схеме «замкнутая петля». Изготавливают их как из стрежней, так и из пластин (сталь полосовая толщина 2-6 мм, ширина 20-60 мм) – для обогрева подготовок под полы или ребристых плит. Все расстояния и размеры электродов расчетные. Электроды погружают в бетон после уплотнения, на глубину 30-50 мм. Электроды должны быть слегка втоплены в бетон или контактировать с ним, без зазоров. Для этого делают пригруз электродных пластин непроводящими ток материалами – доской, кирпичом. Электродные пластины не должны иметь перегиба или кривизны.

При использовании любого из методов прогрева бетона необходим контроль скорости остывания бетона, которая не должна превышать 10 градусов в час. Превышение приводит к температурным напряжениям в бетоне, способным разрушать его структуру, что приводит к растрескиванию поверхности, а иногда и к глубоким трещинам.

Перед тем, как начать укладку бетона, проверяют коммутацию электродов и правильность их установки, теплоизоляцию опалубочных щитов и прочность контактов электродов с токопроводами.

Хотя электропрогрев проводится при пониженном напряжении, требования электробезопасности обязательны к выполнению.

Методы прогрева бетона — Строительство и архитектура

При бетонировании в зимних условиях широко применяют изо­термический прогрев смеси электрическим током.
По способу внесения тепла в бетон различают два вида прогре­ва смеси электрическим током — электропрогрев и электорообогрев
Электропрогрев бетонных и железобетонных конструкций осно­ван на превращении электрической энергии в тепловую при про­хождении электрического тока через свежеуложенный бетон, ко­торый с помощью электродов включается в качестве сопротивления в электрическую цепь.
Для электропрогрева применяют одно- или трехфазный перемен­ный ток нормальной частоты (50 Гц), так как постоянный ток вызывает электролиз воды в бетоне.
Электропрогрев бетона осуществляют при пониженных напря­жениях (50… 100 В).
Для прогрева малоармированных конструкций (с содержанием арматуры до 50 кг на 1 м3) в исключительных случаях применяют бестрансформаторный прогрев с напряжением электрического тока 120…220В.

При бетонировании в зимних условиях широко применяют изо­термический прогрев смеси электрическим током.
По способу внесения тепла в бетон различают два вида прогре­ва смеси электрическим током — электропрогрев и электорообогрев
Электропрогрев бетонных и железобетонных конструкций осно­ван на превращении электрической энергии в тепловую при про­хождении электрического тока через свежеуложенный бетон, ко­торый с помощью электродов включается в качестве сопротивления в электрическую цепь.
Для электропрогрева применяют одно- или трехфазный перемен­ный ток нормальной частоты (50 Гц), так как постоянный ток вызывает электролиз воды в бетоне.
Электропрогрев бетона осуществляют при пониженных напря­жениях (50… 100 В).
Для прогрева малоармированных конструкций (с содержанием арматуры до 50 кг на 1 м3) в исключительных случаях применяют бестрансформаторный прогрев с напряжением электрического тока 120…220В.
При электропрогреве электрическое сопротивление возрастает, а для поддержания постоянной температуры необходимо сохра­нять постоянной силу тока. Для этого в процессе прогрева транс­форматорами периодически повышают напряжение (ступенчатый прогрев).
По способу расположения в прогреваемой конструкции разли­чают электроды внутренние (стержневые, струнные) и поверхност­ные (нашивные, плавающие).
Стержневые электроды изготовляют из арматурной стали диа­метром 6…10 мм. Их устанавливают через открытую поверхность бетона или отверстия в опалубке с выпуском на 10…15 см концов для подключения к сети. Стержневыми электродами прогревают фундаменты, балки, прогоны, колонны, монолитные участки уз­лов пересечений сборных и других конструкций.
Для обеспечения более равномерного температурного поля электроды в бетоне размещают группами, каждую из которых под­ключают к отдельной фазе.
Расстояние между одиночными электродами для напряжения до 65 В должно быть не менее 20…25 см и при более высоких напря­жениях— не менее 30…40 см. Во избежание короткого замыкания должно быть исключено соприкасание электродов с арматурой. Расположенная вблизи от электродов арматура может изменить -характер электрического (и, следовательно, температурного) поля в бетоне, что приводит к местным перегревам. Допустимые расстоя­ния между электродами и арматурой в зависимости от напряжения в начале прогрева составляют от 5 см при напряжении 51 В до 50 см напряжении 220 В. Концы одиночных электродов .или группы электродов присоединяют к софиту, представляющему собой доску с укрепленными на ней изоляторами и натянутыми изолирован­ными проводами (3 фазы) ПР сечением 16…25 мм2. От софитов электроэнергия по изолированным проводам подводится к распре­делительному щиту «низкой стороны», затем — к трансформатору и через щит «высокой стороны» поступает к источнику тока (рис. Х.60).

 

Х.60. Схема расположения оборудования при электропрогреве бетонной смеси
1 — сеть 380 В; 2 — щит высокой сторо­ны; 3 — трансформатор; 4 — щит низкой стороны; 5 — блок управления; 6 — ком­мутационный блок; 7 — софит; 8 — отво­ды; 9 — бетонируемая конструкция;

 

Струнные электроды изготовляют из арматурной стали диа­метром 6…16 мм и применяют в основном для прогрева колонн и Слабоармированных стен. Струнные электроды устанавливают звеньями длиной 2,5…3,5 м параллельно оси прогреваемой кон­струкции. Концы струнных электрод ев Г-образной формы выводят наружу для подключения к проводам.
Нашивные электроды через 10…20 см нашивают на плоскость опалубки, соприкасающуюся с бетоном, концы их выводят наружу (рис. Х.61).
Нашивные электроды применяют также для периферийного электропрогрева массивных конструкций с модулем поверхности меньшим 5. В этом случае за счет прогрева наружных поверхностей, утепления опалубки и экзотермии цемента обеспечиваются благо­приятные условия выдерживания.
Плавающими электродами прогревают верхние поверхности бетонных и железобетонных конструкций. Их втапливают на 2…3 см в свежеуложенный бетон.
Электрообогрев бетонных и железобетонных конструкций отно­сится к контактным способам внесения в бетон тепла. Для элект­рообогрева применяют термоактивную опалубку, индукционный прогрев, радиационный метод прогрева.
Термоактивную опалубку (рис: Х.62) широко используют для прогрева горизонтальных и вертикальных поверхностей тонкостен­ной конструкции. Выполнена эта опалубка (греющая) в виде ме­таллических утепленных щитов, в которые вмонтированы электри­ческие нагреватели из кабеля, тканые, латунные или токопроводя-щие графитовые сетки, трубчатые электронагреватели и др.
В настоящее время получили довольно широкое распростране­ние различные конструкции крупнощитовых и объемно-переставных опалубок с формующими поверхностями в термоактивном исполнении.

 

Х.61. Опалубка с нашивными электрода­ми для прогрева колонны
1 — щиты опалубки; 2 — нашивные элект­роды; 3 — оверстне для термометра; 4 — провода н фазы сети; 5 — перемычки меж­ду электродами

 

Х.62 Термоактивная опалубка
а — панель опалубки с греющим кабелем; б — то же, с сетчатым нагревателем; а.— панель элекроопалубкн; г — схема разме­щения панелей; 1 — кабель; 2 — клеммная колодка; 3 — листы асбеста; 4 — минеральная вата; 5 — лист фанеры; 6 — сетчатые нагреватели; 7 — разводящие шины; 8 — клеммннк; 9 — проволочный нагреватель; 10 — лист асбошифера; 11 — минераловатные пакеты; 12 — фанера; 13— силовая сеть  напряжением  380  В; 14— понижающий   трансформатор;   15 — шины софитов;  16 — электродные щиты опалубки

 

Термоактивная опалубка работает  от   электрического   тока напряжением 40…121 и 220 В, ориентировочный расход электроэнергии на 1 м3 прогреваемого бетона 100…160 кВт-ч.
При использовании термоактивной опалубки температура бе­тонной смеси в момент укладки не должна быть ниже +5°С. Прогрев ведут в зависимости от модуля поверхности при 35…60°С со скоростью подъема температуры 5…10°С/ч.
Для уменьшения теплопотерь и создания в прогреваемой зоне режима пропаривания бетонируемые участки конструкций в про­цессе прогрева рекомендуется укрывать полиэтиленовой пленкой, брезентом или рубероидом. Это же рекомендуется и после снятия термоактивной опалубки, что исключает резкое охлаждение бетона и появление трещин в результате температурных напряжений.
Стыки и другие участки железобетонных конструкций, где при­менение термоактивной опалубки неудобно, а прогрев электродами может привести, к пересушиванию бетона, прогревают другими способами. К ним, например, относится прогрев стыков колонн в опалубке, состоящей из короба, заполненного опилками, смочен­ными токопроводящим раствором. В опилки устанавливают элект­роды. При прогреве опилки нагреваются и обеспечивают мягкий режим прогрева стыка. Этим же целям могут служить эластичные греющие опалубки (резиновые, пластиковые и др. с вмонтирован­ными в них электродами).
Электрообогрев горизонтальных поверхностей тонкостенных конструкций можно также осуществлять с помощью электрических отражательных печей, цилиндрических приборов сопротивления и других нагревательных приборов.
Инфракрасный обогрев относится к радиационным методам Прогрева. Его применяют для прогрева монолитных заделов стыков сложной конфигурации, густоармированных стыков старого бетона с вновь укладываемым и других труднодоступных для прогрева мест. Генератор выполнен в виде закрытой изоляцией электроспи­рали, помещенной в металлический рефлектор на расстоянии 5…8 см от отражающей поверхности. Продолжительность прогрева инфракрасным облучением до 70…80°С—15 ч, из которых около 5 ч приходится на изотермический прогрев.
Имеется опыт использования инфракрасного обогрева и при возведении тонкостенных сооружений в скользящей опалубке, где из-за непрерывного бетонирования исключается контактный элект­ропрогрев. При средней скорости подъема скользящей формы около 2,5 м в сутки инфракрасные установки обеспечивали прогрев бето­на до 80°С и прочность бетона (к моменту остывания до 0°С) около 70% проектной. При—этом расход электроэнергии на 1 м3 прогреваемого бетона составил около 140 кВт-ч.
Индукционный метод прогрева бетона, или прогрев в электро­магнитном поле, относится к контактным методам. Он сводится к тому, что вокруг прогреваемого железобетонного элемента устраи-
вают обмотку-индуктор из изолированного провода и включают ее в сеть. Под воздействием переменного электромагнитного поля за счет перемагничивания и вихревых токов металлическая опалубка и арматура нагреваются и передают тепловую энергию бетону. При этом благодаря генерации тепла внутри конструкции (в арматуре) и снаружи (в опалубке) в прогреваемом железобетонном элементе устанавливаются благоприятные термов л ажностные условия для твердения бетона. Как показали исследования, наличие электро­магнитного поля способствует более равномерному распределению влаги в прогреваемой конструкции и, следовательно, ее более рав­номерному прогреву.
Режим электропрогрева (рис. Х.63) зависит от конструкции, требуемой прочности бетона к концу прогрева, возможности менее интенсивного остывания и за счет этого наращивания прочности после отключения электрического тока, объема одновременно про­греваемых конструкций, наличия мощностей, \’Необходимых для электропрогрева, максимальной (пиковой) нагрузки сети. Бетон выдерживают по трехступенчатому режиму:
первая ступень прогрева — плавный подъем температуры от начальной t-a до расчетной t;
вторая ступень прогрева — изотермический прогрев при под­держании постоянной расчетной температуры t=const;
третий период характеризуется остыванием бетона от расчетной температуры t до 0°С.
Чем режим прогрева более интенсивен, тем он менее энерго­емок. Однако при, интенсивном подъеме тепературы не исключено пересушивание бетона и появление трещин в поверхностных слоях его при остывании. Поэтому при электропрогреве необходимо учи­тывать следующие ограничения: скорость подъема температуры для массивных конструкций с Мп6—10°С в 1 ч. Для железобетонных каркасных и тонко­стенных конструкций интенсивность подъема температуры может быть увеличена до 15°С в 1 ч.
Паровой прогрев бетона позволяет обеспечить мягкий режим выдерживания с наиболее благоприятными тепловлажностными условиями для твердения бетона. Однако этот вид прогрева тре­бует большого расхюда пара (0,5…2 т на 1 м3 бетона), а также большие затраты материалов на устройство паровых рубашек, тру­бопроводов и т. д.
Максимальная температура при паропрогреве не должна превышать 70…80°С при использовании портландцемента и 60…70°С — шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента.
Наиболее эффективно пропаривание конструкций с Мп>8…10, имеющих относительно большие поверхности обогрева.

Существуют следующие способы паропрогрева:
погрев в паровой бане, при котором пар подают в огражденное пространство, где находится прогреваемое сооружение. Так как этот способ требует повышенного расхода пара, его применение ограничено;
прогрев в паровой рубашке, при котором пар подают в замк­нутое пространство, образованное вокруг прогреваемой конструк­ции паропроницаемым ограждением. Ограждение должно отстоять от опалубки на 15 см и быть паронепроницаемым, для чего устраивают пароиэоляцию из толя. Прогрев в паровой рубашке эф­фективен для конструкций с большими поверхностями, например для монолитных ребристых перекрытий.
Способ парового прогрева может оказаться эффективным при бетонировании высотных конструкций в скользящей или перестав­ной опалубках. В этом случае пар подают под закрепленный к опа­лубке и свисающий вокруг возводимой конструкции фартук.

 

Х.63. Графики режимов выдерживания бе тона при электропрогреве
а —- трехступенчатый режим; б — пульсирующий режим; в — двухступенчатый режим; А—Б — участок разогрева до рас­четной температуры; Б—В — участок изо­термического прогрева; В—Г — участок остывания бетона; Б1—Г1 Б2—Г2, Б3—Г3 — прогрев с попеременным включением и от­ключением тока

Прогрев бетона

Случается, что строительство нужно начинать в зимнее (холодное) время года. Почему так случается? Во-первых, в зимнее время часто компании по производству строительных материалов предлагают хорошие скидки (потому как в зимний период строительство объектов уменьшается), а во-вторых, бывает так, что на местности, на которой должно произойти строительство, высоких температур в принципе не бывает.
Но так или иначе, если вы приступили к бетонированию в сезон с холодным климатом, необходимо создать условия, при котором затвердевание бетона будет равномерным. Необходимая температура должна быть около 20 градусов Цельсия.

Существует несколько методов прогрева бетона в холодное время:

  1.  Прогрев бетона электродами.
  2.  Электропрогрев бетона проводом ПНСВ
  3.  Электропрогрев опалубки
  4. Прогрев бетона инфракрасным излучением

Прогрев бетона электродами

Прогрев бетона электродами — самый простой и не затратный метод прогрева бетона в зимнее время, в связи с чем является самым распространенным. Принцип действия данного метода заключается в том, что ток, проходящий через бетон, который содержит влагу, выделяет определенное количество теплоты, чем согревает строительный материал.

Прогрев бетона электродами может осуществляется с помощью:

  • пластинчатых электродов, которые располагаются на противоположных сторонах опалубки, пластины подключаются к разным фазам
  • металлической арматуры диаметром 8-12 мм, стержни арматуры вставляются в бетон на небольшом расстоянии друг от друга и подключаются к разным фазам.
  • струнных электродов. Принципе действия аналогичный. Используются при заливке колонн, балок, столбов и похожих конструкций.
Внимание!
При наличии в бетоне арматурного каркаса максимальное напряжение не должно быть более 127 Вольт. При его отсутствии возможно использовать напряжение 220 и 330 В (но не более!).

Прогрев бетона электродами необходимо осуществлять только переменным током, так как при постоянном токе вода будет химически разлагаться.


Электропрогрев бетона проводом ПНСВ

Прогрев бетона проводом ПНСВ (П – провод, Н – нагревательный, С - стальная жила, В - ПВХ изоляция) — самый эффективный из всех методов прогрева. Если в методе, описанном выше, сам бетон выделял тепло, то в данном методе тепло выделяет сам провод, помещенный в бетон.  Такой провод пропускается вдоль арматурного каркаса, на нем и крепится. В зависимости от сечения провода устанавливается определенное количество провода на кубометр бетона.

При использовании провода ПНСВ необходимо его уложить так, чтобы не было контактов с землей, опалубки, а также чтобы он не выходил за пределы бетона. В зависимости от длины, толщины и температуры окружающей среды рассчитывается подаваемое напряжение, которое, как правило, бывает около 50В.

Электропрогрев опалубки

Данный способ напоминает способ прогрева бетона пластинчатыми электродами, но обогрев опалубки осуществляется с внешней стороны опалубки или внутри нее. В опалубку необходимо предварительно заложить нагревательные элементы, которые будут  отдавать тепло бетону. Но данный метод не очень эффективен, потому как при заливке фундамента опалубка соприкасается не со всей конструкцией, а следовательно нагревание бетона будет происходить неравномерно и не полностью.

Инфракрасный способ прогрева бетона

Данный способ инфракрасного прогрева бетона применяется только для тонких конструкций, так как без использования специальных трансформаторов инфракрасное излучение не способно осуществить равномерный нагрев конструкций больших и средних размеров.

При использовании данного метода необходимо укрывать бетонную конструкцию прозрачной пленкой. Инфракрасное излучение, проходя через пленку, будет нагревать бетон, а пленка поможет теплу и влаге оставаться внутри.

Обогрев инфракрасным излучение осуществляется с помощью специальной установки, которая располагается непосредственно в нужном месте и направлена на обогреваемую часть бетона. Уровень тепла можно регулировать путем изменения расстояния между установкой и поверхностью бетонной конструкции.

При использовании любого метода прогрева бетона в зимнее время необходимо помнить:
- не превышать температуру обогрева более 500 С;
- скорость нагрева бетона, так же как скорость остывания, не должна превышать 100 С в час.

 

Цемент, проводящий электричество и генерирующий тепло

Постдоки MIT CSHub Николас Чанат и Нэнси Солиман держат два своих образца проводящего цемента. Предоставлено: Эндрю Логан

.

В результате сотрудничества MIT и CNRS был получен цемент, который проводит электричество и генерирует тепло.

С момента своего изобретения несколько тысячелетий назад бетон стал инструментом развития цивилизации, находя применение в бесчисленных строительных приложениях - 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, опубликованной в журнале « Physical Review Materials », они подтверждают этот подход, в то же время 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».

Пропуская ток через этот образец раствора, сделанный из цемента с наноуглеродом, Чанут и Солиман смогли нагреть его до 115 F (см. Дисплей термометра справа).Предоставлено: Эндрю Логан

.

Включая наноуглеродную сажу всего в 4 процента от 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 в 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 применяться 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.”

Исследователи проверили механические свойства своих образцов с помощью царапин. Результаты тестирования можно увидеть на поверхности образцов. Предоставлено: Эндрю Логан

.

Наноуглеродный цемент также может иметь различное применение на открытом воздухе. Чанут и Солиман считают, что применение наноуглеродного цемента в бетонных покрытиях могло бы снизить 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 работы с солеными дорогами, 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.

Запутанные провода

Хотя этот современный цемент предлагает элегантные решения множества проблем, достижение многофункциональности ставит 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.

Ссылка: «Рассеяние электрической энергии и электрическая извилистость в электронопроводящих материалах на основе цемента» Нэнси А. Солиман, Николас Чанут, Винсент Деман, Зои Лаллас и Франц-Йозеф Ульм, 9 декабря 2020 г., Physical Review Materials .
DOI: 10.1103 / PhysRevMaterials.4.125401

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

(PDF) Бетон, модифицированный проводящим минералом для нагрева электродов

Содержимое этой работы может использоваться в соответствии с условиями Creative Commons Attribution 3.0 лицензия. Любое дальнейшее распространение

этой работы должно содержать указание на автора (авторов) и название работы, цитирование журнала и DOI.

Опубликовано по лицензии IOP Publishing Ltd

STCCE-2020

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 890 (2020) 012124

IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1757-899X / 890/1/012124

1

Бетон, модифицированный проводящим минералом для электрода

обогрев

Рустем Мухаметра [0000-0003-2062-5289], Альберт Галаутдинов1 [0000-0001-9999-6925] и

Айнур Гарафиев1

1Казанский государственный архитектурно-технический университет, г. Казань, 420043, Россия

E-mail: muhametrahimov @ mail .ru

Реферат. Существует множество различных способов бетонирования в холодную погоду. Одним из малоэффективных методов нагрева искусственного бетона является электродный нагрев. Эффективность нагрева электродного бетона

может быть повышена за счет добавления проводящих минералов в бетонную смесь

, которая помогает поддерживать оптимальное удельное сопротивление конструкции, сокращает затраты на электроэнергию и период развития прочности бетона

.Установлено, что усадка бетонной смеси

, модифицированной посыпанным мукой шунгитом в количестве 1% по массе цемента (5,18 мл), меньше, чем

усадка исходной немодифицированной бетонной смеси (8,15 мл), которая показывает ее гидратацию

процессы замедляются и демонстрирует отсутствие влияния шунгита на повышение прочности бетона при электродном нагреве бетона

. Модифицирование бетонной смеси посыпанным мукой шунгитом позволяет повысить температуру бетона на

по сравнению с исходной смесью на величину до 8ºС за период нагрева электродов 0-20

часов, что приводит к увеличению скорости набора прочности конструкции.

Наблюдаемое при этом снижение электрического сопротивления модифицированной бетонной смеси

свидетельствует о повышении эффективности электродного нагрева бетона шунгитом.

Ключевые слова: бетонирование в холодную погоду, электрическое отверждение бетона, бетоны, цементы, проводящий минерал

, шунгит, энергоэффективность.

1 Введение

В текущих условиях строительства наблюдается значительный рост объемов монолитного бетонирования в зимний период

.Кроме того, появление на строительном рынке новых конструктивных и технологических решений монолитных

пространственных и сборно-каркасных зданий [1] привело к повышению требований

к качеству зимнего бетонирования. Ключевым аспектом бетонирования в зимний период (при температуре ниже

+5 ºС) является необходимость повышения предела прочности бетона до начала процессов кристаллизации химически поступающей воды

[2, 3], что позволяет исключить появление

внутренних напряжений, разрушающих бетонную конструкцию [4].Для этого необходима положительная температура бетонной смеси

на время набора предела прочности [5].

Различные методы зимнего бетонирования, основанные на использовании антифризов [6–10], на

, ускоряющем твердение [11–17], на твердении бетона опалубкой с нагревательными элементами [18],

с помощью нагревательных кабелей для бетона , инфракрасными лучами и другие методы [19–23] широко известны. Также могут использоваться смешанные методы бетонирования в холодную погоду

.Настоящая статья посвящена [24] теории

о рациональности комбинированного метода нагрева бетона с одним из вышеупомянутых методов

(без нагрева) при температурах ниже нуля, например, применение антифризов

в сочетании с нагревом бетона. по кабелю.

Одним из малоэффективных методов нагрева искусственного бетона является электродный нагрев. Метод

электродного нагрева бетонной смеси в конструкциях основан на использовании тепла, выделяемого при пропускании электрического тока в бетон

[25].Электроды пластинчатые, ленточные, поясные и стержневые применяются для электродного нагрева

бетонных конструкций. Для конструкций большой толщины

и конструкций сложной формы (электроды размещены внутри конструкции) есть сквозной электродный нагрев, а для конструкций любой массивности (электроды размещаются в пространстве конструкций)

[26 ]. В работах [27, 28] показана эффективность электродного нагрева композитов, армированных волокном, составляет

, при этом контактный слой фибробетона вносит существенный вклад в среднюю проводимость.

Электропроводность бетонной смеси увеличивается пропорционально процентному содержанию армирования фиброй. Исследование

Системы лучистого обогрева бетонных полов | Типы

Водяной лучистый пол с подогревом

Как и зачем устанавливать лучистое отопление в бетонный пол. Лучистое отопление пола в бетонных плитах для обогрева вашего дома или проезжей части.

Типы и преимущества


Есть два типа систем лучистого обогрева бетонных полов; в одном используется большая тепловая масса бетонной плиты перекрытия, а в другом - легкая плита поверх деревянного чернового пола.

Бетонное лучистое отопление - отличный вариант в качестве основной системы отопления; он самый дешевый, экономит энергию и обеспечивает более здоровую и комфортную жизнь. Это отличное решение для жилых домов.

Температура лучистого теплого пола в плитах стабильна, и ее легко контролировать - нет сквозняков и неприятного дуновения воздуха в лицо.

При водяном отоплении горячая вода циркулирует по трубам отопления, поэтому они известны как «мокрые установки»."

Электрическое отопление также можно использовать для лучистого отопления, и это экономически выгодно, если нагревает толстый бетонный пол, конечно, с доступными тарифами на электроэнергию. Более толстый пол дольше сохранит тепло и сделает ваш дом комфортным. в течение нескольких часов без дополнительного электропитания.

Лучистое тепло в бетонных плитах сохраняется, поэтому открытые двери или большие окна не будут влиять на температуру внутри вашего дома так сильно, как в случае систем принудительного воздушного отопления. Бетонный пол с высокой плотностью ( высокий коэффициент сопротивления теплопередаче), размещенная под плитой, превращает пол в один большой радиатор.

Устройство поверхностного отопления бетонного пола


Лучшее время для установки бетонного теплого пола - при установке бетонной плиты.

Почему?

Установка водяного отопления в бетонный пол - это не сложный проект, сделанный своими руками, но он требует определенных навыков, знаний и подходящих инструментов. Это также известно как установка плиты на уровне грунта.

Вот видео-пример: Как установить тепловые трубки излучающего пола в плиту на грунте.

Если вы уже платите за установку плиты, рекомендуется также установить подогрев пола, поскольку единственная стоимость - это добавление очень доступных труб из PEX, плюс, конечно, рабочая сила.

В этом случае при установке бетонного теплого пола во всем доме отпадет необходимость покупать трубы или обогреватели, которые будут занимать ценное пространство вашего дома.

Труба PEX - лучший вариант для установки, и после установки внутри бетонной плиты ее необходимо защитить от повреждений и беспрепятственно транспортировать горячую воду.

Во время установки лучистого обогрева бетонного пола арматурная проволочная сетка должна быть надлежащим образом размещена в области плиты и перед заливкой бетона.Пароизоляция и изоляция из полиэтилена также необходимы для эффективного распределения тепла. Затем прикрепляют трубку PEX либо с помощью проволочных стяжек, либо с помощью специальных зажимов. Идея состоит в том, чтобы закрепить трубку, и лучше всего будет следовать инструкциям производителя.

Труба PEX будет петля внутри бетонного пола, а расстояние между петлями будет обеспечивать большее или меньшее количество тепла. Рекомендуется держать петли на расстоянии одной фута, чтобы облегчить сгибание и обеспечить беспрепятственный поток горячей воды.

Глубина внутри бетонной плиты, на которую вы будете укладывать трубы PEX, также будет определять, использовать ли горячую воду с более высокой или более низкой температурой и сколько времени потребуется для нагрева пола. Рекомендуемая толщина бетонной плиты должна быть от 4 до 6 дюймов.

Место для наиболее эффективной и безопасной установки находится где-то в середине бетонной плиты, и установка должна производиться без швов. По возможности используйте всю длину трубки, так как всегда есть вероятность утечки в местах соединений.

С швами или без них, новую систему лучистого отопления пола необходимо проверить перед заливкой бетона, чтобы увидеть какие-либо дефекты в системе. Для этого используется давление воздуха 50 фунтов на квадратный дюйм, при этом трубка должна выдерживать давление в течение 24 часов без утечки.

Покрытие для водяного теплого пола


Покрытие на цементном полу также оказывает значительное влияние на теплопередачу. Например, кафельный пол имеет гораздо лучшую теплопередачу, чем ковер.Установка теплоизоляции под черновой пол позволяет контролировать эффективность лучистого отопления. Рекомендуется покупать и устанавливать изоляцию с R-значением выше, чем R-значение напольного покрытия, чтобы тепло могло повышаться, а не ниже.

Установка системы лучистого отопления тонкоплитного пола


Система лучистого отопления для пола из тонких бетонных полов - лучший выбор, чем описанное выше решение. Система лучистого отопления устанавливается над большей плитой, если у вас уже есть бетонный пол.Вы можете залить тонкую бетонную плиту поверх труб PEX на деревянном настиле, что позволит переоборудовать существующий бетонный пол без значительного увеличения высоты пола.

Как и в приведенном выше примере, трубка PEX крепится к деревянному основанию пола, а не к армирующей проволоке. Высота тонкой бетонной плиты обычно составляет 1,5 дюйма или 38 мм, поэтому трубы необходимо устанавливать плотно к полу, чтобы предотвратить выступание через бетон.

Благодаря высокой теплоемкости система толстых бетонных плит идеально подходит для хранения тепла от солнечных систем отопления, которые имеют колеблющуюся тепловую мощность.Недостатком систем лучистого отопления для толстых бетонных полов является их медленное тепловое время отклика.

Статьи по теме

Как электрическое отверждение может сэкономить ваше время · Seal 'n Lock

Ваш бетон настолько хорош, насколько хорош процесс отверждения, который он прошел. Когда бетон эффективно затвердевает, он имеет повышенную долговечность и прочность, большую стабильность объема и большую устойчивость к экстремальным температурам. Но для эффективного лечения нужно время и подходящие условия.Некоторому бетону может потребоваться до двух недель для полного отверждения. Итак, что произойдет, если вы не сможете рискнуть укладывать бетон в течение двух недель, потому что погодные условия не позволяют этого?

Традиционно многие северные части США Штаты прекратили строительные работы в зимние месяцы из-за Плохие погодные условия. Возможность снега, мороза и заморозков температуры делают эффективное отверждение бетона реальной проблемой.

Но в последние годы эта традиция стала меняться.Одна из причин этого - появление технологий, которые позволяют строителям затвердевать бетон намного быстрее, чем они могли раньше. Одним из способов, которым современные строительные агентства решают проблему быстрого отверждения бетона, чтобы он мог достичь необходимой устойчивости к замерзанию, является электрическое отверждение.

Как начиналось отверждение электрическим током…

Отверждение электрическим током бетон был разработан в Швеции почти столетие назад. Это не заняло много времени, после выезда из Швеции для применения при строительстве зданий в Москве.Потом, он использовался в северной части Японии в лагере армии США.

Поскольку проводились исследования по электрическому отверждению, строители обнаружил, что бетон можно укрепить, нагревая его во время вылечил. Кроме того, электрическая полимеризация полезна не только в холодное время года. зимние месяцы. Это также позволяет строить быстрее во время отдыха. года.

Итак, как это работает?

Как работает электрическое отверждение?

Есть три основные способы электрического отверждения бетона.Когда первый метод используется, электрические токи проходят через свежеслитый бетон между внешними электроды. Важно, чтобы ток был переменным, потому что постоянный ток может вызвать гидролиз цементного теста, ослабив его.

Второй способ электрического отверждения пропускает через сталь большой ток низкого напряжения армирование внутри бетона. Это обеспечивает стабильный и постоянный нагрев, отверждение. бетон быстро и эффективно.

Третий способ для отверждения бетона с помощью электричества используются большие электрические одеяла или прокладки поверх бетона, чтобы тепло могло равномерно распределяться от выше.

Насколько эффективно электрическое отверждение?

Исследование за исследованием показали, что электрическое отверждение невероятно эффективно при схватывании бетона быстро. Если все сделано правильно, этот метод подготовки бетона к использованию просто так же хорошо, если не лучше, чем традиционные методы.

Если вы работаете в область, в которой часто бывают холода, или если вы просто хотите выполнить свою работу быстрее электрическое отверждение может быть для вас хорошим вариантом.Однако это Стоит отметить, что такой способ обойдется намного дороже, чем просто заливка бетона. и давая ему застыть. Например, электрические одеяла, необходимые для использования этого метод может стоить более 1000 долларов за одно одеяло размером 10 х 10 футов.

Итак, если вы только желая залить одну бетонную плиту, вы можете просто подождать более теплая погода.

Лучистое охлаждение | Министерство энергетики

Лучистое охлаждение охлаждает пол или потолок, поглощая тепло, излучаемое остальной частью комнаты.Охлаждение пола часто называют лучистым охлаждением пола; Охлаждение потолка обычно производится в домах с излучающими панелями. Хотя это потенциально подходит для засушливого климата, лучистое охлаждение проблематично для домов с более влажным климатом.

Большинство систем лучистого охлаждения в домашних условиях в Северной Америке основано на подвешенных к потолку алюминиевых панелях, через которые циркулирует охлажденная вода. Чтобы панели были эффективными, они должны поддерживаться при температуре, очень близкой к точке росы в доме, и в доме должно содержаться осушение.Во влажном климате простое открытие двери может позволить проникнуть в дом достаточной влажности, чтобы образовался конденсат.

Панели покрывают большую часть потолка, что приводит к высоким капитальным затратам на системы. Во всех местах, кроме самых засушливых, потребуется дополнительная система кондиционирования воздуха, чтобы поддерживать низкий уровень влажности в доме, что еще больше увеличивает капитальные затраты. Некоторые производители не рекомендуют использовать их в домашних условиях.

Кроме того, ограниченный опыт США в области лучистого охлаждения создает опасения по поводу качества и доступности профессионалов для установки, обслуживания и ремонта жилых систем.

Несмотря на эти предостережения, могут быть случаи, когда лучистое охлаждение подходит для домов, особенно в засушливых районах Юго-Запада. Системы лучистого охлаждения встроены в потолки глинобитных домов, в которых используется тепловая масса для обеспечения устойчивого охлаждающего эффекта.

Дома, построенные на бетонных плитах, являются первыми кандидатами для систем лучистого отопления, а лучистое охлаждение пола использует тот же принцип с использованием охлажденной воды. Это особенно экономично в домах с существующими системами теплого пола.Опять же, конденсация является проблемой, особенно если пол покрыт тяжелым ковровым покрытием, и эффект усиливается из-за тенденции холодного воздуха собираться у пола слоистыми слоями. Это ограничивает температуру, до которой можно опускать пол.

Несмотря на это ограничение, исследование, проведенное Окриджской национальной лабораторией Министерства энергетики США, показало, что охлаждение бетонной плиты дома ранним утром в сочетании с ночной вентиляцией может сместить большую часть охлаждающей нагрузки дома на непиковые часы. снижение спроса на электроэнергию для электроэнергетических компаний.

Выбросы CO2 на цементе решаются технически, но не экономически

Цемент - это серый клей, который связывает наши города и отрасли промышленности. Это делает возможными высокие здания и прочный фундамент. Он помогает нам преодолевать реки и долины и удерживает ветряные турбины в вертикальном положении. У нас нет ему замены. Это никуда не денется.

Изображение: Зак Шахан | CleanTechnica.com

Но это также один из крупнейших источников выбросов CO2 в мире, с оценками от 5% до 12% в зависимости от источника.Сегодняшние общепринятые решения по снижению выбросов похожи на добавление небольшого количества водорода в линию природного газа, что является неадекватным ответом на климатический кризис.

Итак, что мы можем с этим поделать? У нас есть актуальные решения? Сколько они будут стоить? Когда они будут на месте?

Выбросы парниковых газов от цемента происходят от нескольких основных причин и нескольких второстепенных факторов. Давайте сначала разберемся с второстепенными, потому что у них есть очевидные решения.

Для цемента требуется негашеная известь, которая производится из известняка (твердое долото, которое будет покрыто дальше).Известняк - это тяжелая порода, которую необходимо добывать и перевозить. В обоих случаях сейчас используется ископаемое топливо. А затем тяжелый цемент нужно доставить на грузовик к месту использования, используя больше ископаемого топлива. Идет электрификация горнодобывающего оборудования и транспорта, декарбонизация сети. Это вопрос времени. Это всего лишь около 10% проблемы выбросов.

Однако процесс производства цемента в настоящее время не является полностью решенной проблемой, особенно производство негашеной извести из известняка.Для контекста, негашеная известь составляет от 66% до 90% бетона в зависимости от различных источников, так что это большая часть выбросов. Производство негашеной извести включает нагрев известняка в печи до сотен градусов, чтобы сжечь излишки углерода и кислорода, оставив только негашеную известь. И это две проблемы: источник тепла и углекислый газ из известняка. Энергия составляет около 40% проблемы выбросов, а выжигание углекислого газа из известняка - 50%.


Выбросы от производства тепла

Во-первых, тепло исходит от ископаемого топлива, а во-вторых, углерод и кислород, которые испаряются, объединяются в CO2.Для оценки использования концентрированной солнечной энергии для этой цели (предполагаемый вариант инвестиционного использования Гейтса и неудавшаяся идея) я написал следующее:

«Печи для обжига извести для крупномасштабного производства негашеной извести представляют собой вращающиеся барабаны диаметром до 13,5 футов или 4 метра и длиной 400 футов или 122 метра. Возгорание природного газа происходит внутри корпуса вращающегося барабана с высоким тепловым пламенем, примерно в 3 раза превышающим диаметр внутреннего пространства печи, поэтому в случае больших печей это струя пламени примерно 40 футов или 12 дюймов. метров в длину и примерно половину диаметра печи в ширину.”

Да, природный газ во вращающемся барабане длиной более 100 метров. Есть вертикальные печи и диагональные. Жара на самом деле не проблема. С помощью электричества мы можем производить столько тепла, сколько захотим, дюжиной способов. Вот, например, патент на электрическую печь для обжига извести. Очевидно, цементный завод в Ньюфаундленде, North Star Cement, имел электрическую энергию, хотя несколько лет назад он был закрыт.

Деталь, проблема решенная. Все это дороже, чем использование очень дешевого ископаемого топлива.Электроэнергия уже начинает дешеветь в некоторых местах с большим количеством возобновляемых источников энергии в сети, потому что они настолько дешевы в эксплуатации. Согласно прогнозам, к 2050 году оптовая стоимость электроэнергии в большинстве стран мира составит 20 долларов за МВтч. Но сейчас природный газ во многих местах действительно дешев. Его дистилляты имеют гораздо более высокую маржу, но часто компании в основном отдают газ в счет расходов на распределение плюс небольшую наценку. Это игра с оптовой выручкой от сырьевых товаров и очень дешевая для производимых ею BTU.В ближайшие годы цены на углерод изменит баланс: электричество станет дешевле, а газ - дороже, тогда цементный рынок будет покупать электрические печи вместо газовых.

Возьмем тонну цемента. Стоимость природного газа колеблется от 2 до 5 долларов за миллион БТЕ. Современные печи для обжига извести потребляют 6–8 миллионов БТЕ на тонну, так что это затраты на энергию от 12 до 40 долларов на тонну.

БТЕ можно легко преобразовать в МВт-ч, а 6–8 миллионов БТЕ превращаются в 1,8-2.3 МВтч. Когда вы начинаете вкладывать 20 долларов за МВт-ч электроэнергии, это означает от 36 до 46 долларов за тонну энергии, что выше. Но когда вы начинаете устанавливать цену на углерод, экономика меняется довольно быстро.

В настоящее время в Канаде действительно низкие цены на углерод. Это превращается в 1,9864 канадского доллара за гигаджоуль (1,50 доллара США) при нынешних 20 канадских долларах за тонну CO2-эквивалента. Эти БТЕ равняются от 6,3 до 8,4 гигаджоулей, так что это само по себе превращается в еще 9,40-12,60 доллара за тонну. Стоимость энергии за тонну цемента с использованием природного газа внезапно выросла до 21 доллара.От 40 до 52,60 долларов США, что перекрывается с электричеством.

Но цена на углерод в Канаде вырастет до 30 канадских долларов, затем до 40 долларов и затем до 50 долларов в течение следующих нескольких лет, поэтому сумма соответствующих затрат на гигаджоуль природного газа также увеличивается. Это означает, что в 2020 году тепловая энергия негашеной извести из природного газа будет составлять 26-59 долларов за тонну. Тогда в 2021 году он составит 31-65 долларов за тонну. А при 50 долларах это примерно 36-71 доллар за тонну, поэтому обычно дешевле использовать электроэнергию, если она упадет до 20 долларов за МВт-ч электроэнергии.

Но у нас еще нет 20 долларов за МВт-ч электроэнергии.Промышленные тарифы часто находятся в диапазоне 40 долларов за МВтч. Это все еще 72–92 доллара за тонну.

Это одна из причин, по которой цена на углерод неадекватна сама по себе. Очень, очень немногим юрисдикциям удавалось когда-либо довести цену на углерод до 30 канадских долларов за тонну, а в Канаде только что прошли одни из федеральных выборов, где это было проблемой, и люди, которые хотели снизить цену на углерод, имели хорошие шансы на победу. но, к счастью, не удалось. Австралии не так повезло. Несколько лет назад они поднялись до 23 австралийских долларов за тонну, а затем разумное правительство уступило место консервативному, обещавшему снизить налог на выбросы углерода, что является более типичной схемой.

Вы, конечно, можете видеть, что к 2050 году разумные цены на выбросы углерода и большое количество дешевой возобновляемой электроэнергии в сети будут означать, что экономика отопления с помощью электроэнергии будет дешевле, чем экономика использования природного газа, но мы еще не достигли этого. И чтобы внести ясность, это означает, что каждая тонна негашеной извести, используемой в цементе, будет дороже.

Так что да, это технически решенная проблема, но не решенная сегодня экономически или политически.


Выбросы CO2 из известняка

Эта проблема не исчезнет легко.Есть много усилий, чтобы сделать цемент с низким содержанием CO2, но в основном это изменение пропорций других наполнителей с более низким содержанием CO2, в основном остатков летучей золы от сжигания угля, которые мы храним в огромных токсичных кучах, разбросанных по всему миру.

Однако нам все еще нужна негашеная известь, и единственный доступный источник - известняк. Как уже говорилось, углекислый газ и кислород находятся в форме СО2.

Однако у нас есть и для этого технология. Улавливание CO2 у источника выбросов работает, и мы знаем, как его закачать под землю.И снова проблема не в технологиях, а в расходах. Поучительна угольная электростанция Canadian Boundary Dam в Саскачеване, Канада. По сути, самая дешевая, которую они могли сделать даже с увеличенным доходом от добычи нефти, превратила электроэнергию в 145 долларов за МВтч, что примерно в два раза больше.

Стоимость тонны CO2 для улавливания у источника и реального связывания составляет 100–140 долларов США за тонну CO2. Сколько CO2 выделяет тонна известняка? Примерно полтонны по МГЭИК.

Таким образом, каждая тонна негашеной извести содержит полтонны СО2, улавливание и улавливание которого обходится примерно в 50-70 долларов.Если исходить из максимальной канадской цены на углерод и 100% затрат на улавливание и секвестрацию углерода для CO2, то полная стоимость тонны негашеной извести достигает 86–141 долларов США, что в 4–6 раз дороже, чем сегодня.


Замена цемента и его меньшее использование - варианты

Эта тонна цемента выглядит все дороже и дороже, не так ли? Если бы углерод был оценен по цене, было бы использовано намного меньше цемента.

Есть и другие аспекты, поскольку мы начинаем искать альтернативы негашеной извести для цемента.Некоторые из них не устанавливаются при комнатной температуре, но должны быть нагреты до 50–90 градусов по Цельсию, что делает их непригодными для использования в большинстве зданий. Представьте, например, обогрев большого моста через реку. Другие снижают общие выбросы только на 10%, так что это не особенно полезное решение. Другим требуется много алюминия, и на них приходится примерно 25% общих выбросов CO2, но алюминий также делает их дорогими. В течение прошлого года она колебалась в районе 1900 долларов за тонну, поэтому стоимость может быть непростой.В составе цемента, который поглощает за свой срок столько же CO2, сколько выделяется во время производства, используется магнезит, но на мировом рынке и поставках магнезита очень малая доля цемента, поэтому масштабирование его невероятно сложно. Другой процесс, произведенный в Германии, существенно сокращает как тепло, так и негашеную известь, что приводит к сокращению общих выбросов CO2 на 50%, но это гораздо более сложный процесс, который никогда не выходил за пределы лаборатории, а уровень производства превышает 100 кг в день.

Геополимерные подходы, которые включают смешивание таких веществ, как летучая зола от производства угля, представляются наиболее эффективными с точки зрения производительности и затрат и действительно обеспечивают полезный путь для избавления от самой летучей золы в течение следующих 30 лет, но Конечно, мы остановим угольную генерацию, и новые поставки не будут создаваться.

И, по крайней мере, в Канаде будет сокращаться один крупный потребитель цемента. Здания до 12 этажей безопасно возводятся из твердых пород древесины, что существенно снижает потребность в цементе. Британская Колумбия уже одобрила его, и Канада делает его национальным в следующем году.

Независимо от всего остального, основной клей, который скрепляет наши здания, мосты и инфраструктуру, станет более дорогим в мире с низким содержанием углерода. Это имеет довольно серьезные последствия для стоимости создания большей части инфраструктуры, от которой мы зависим.

Примечание. Я обратился к экспертам, тесно работающим в области воплощенного углерода, за мнением о наиболее экономически эффективном решении, о котором они знают. Если они ответят, я обновлю статью.

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или представителем CleanTechnica - или покровителем Patreon.


Реклама
У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

Типы электродов

Часто эти стержни ударяются о камень и фактически разворачиваются сами по себе и всплывают на несколько футов от места установки.

Поскольку длина приводных штанг составляет от 8 до 10 футов, часто требуется лестница, чтобы добраться до вершины штанги, что может стать проблемой для безопасности. Многие падения произошли в результате того, что персонал пытался буквально «вбить» эти стержни в землю, когда они висели на лестнице на высоте многих футов над землей.

Национальный электрический кодекс (NEC) требует, чтобы длина приводных штанг была не менее 8 футов, а длина 8 футов должна находиться в непосредственном контакте с почвой.Обычно перед установкой ведомой штанги в землю копают с помощью лопаты. Наиболее распространенные стержни, используемые коммерческими и промышленными подрядчиками, имеют длину 10 футов. Эта минимальная длина требуется во многих промышленных спецификациях.

Распространенное заблуждение состоит в том, что медное покрытие на стандартный ведомый стержень было нанесено по причинам, связанным с электричеством. Хотя медь, безусловно, является проводящим материалом, ее реальное назначение на стержне - обеспечить защиту от коррозии стали, находящейся под ним.Может возникнуть множество проблем с коррозией, потому что медь не всегда является лучшим выбором для защиты от коррозии. Следует отметить, что оцинкованные ведомые стержни были разработаны для решения проблемы коррозии, которую представляет медь, и во многих случаях являются лучшим выбором для продления срока службы заземляющего стержня и систем заземления. Вообще говоря, оцинкованные стержни - лучший выбор для сред с высоким содержанием соли.

Дополнительным недостатком ведомого стержня, плакированного медью, является то, что медь и сталь - два разных металла.При наложении электрического тока происходит электролиз. Кроме того, вбивание стержня в почву может повредить медную оболочку, позволяя коррозионным элементам в почве воздействовать на оголенную сталь и еще больше сокращать срок службы стержня. Окружающая среда, старение, температура и влажность также легко влияют на приводные штанги, что дает им средний срок службы от пяти до 15 лет в хороших почвенных условиях. Ведомые штанги также имеют очень маленькую площадь поверхности, что не всегда способствует хорошему контакту с почвой.Это особенно верно в каменистых почвах, в которых стержень будет касаться только краев окружающей скалы.