Прогрев бетона в зимнее время технологическая карта

Требования СНиП 3-03-01-87 устанавливают нормативы по прогреву бетона в зимнее время, который проводится при условии, что показатели суточной минимальной температуры воздуха составляют менее 0°С. Технологический прогрев бетона в зимнее время необходим для недопущения замораживания жидкого бетонного раствора и предотвращения появления льда в конструкции и вокруг арматурных стержней.

Схема расположения греющего кабеля в бетоне

Вода в растворе, как элемент реакции гидратации, в твердом состоянии не способна активировать и начинать ускорять затвердевание бетона. Скорее наоборот – лед начинает разрушать материал, так как увеличивает внутреннее давление в конструкции. При повышении температуры процесс гидратации продолжается, но качество бетонного элемента и его долговечность теряются. Поэтому были разработаны методы прогрева бетона, основы которых описаны ниже. Все способы прогрева бетона в зимнее время постоянно и активно эксплуатируются, но какой из них будет наиболее эффективен для конкретного строительного объекта, нужно выяснять на месте.

Прогрев ИФ излучением

Эта технология прогрева бетона основана на действии направленного инфракрасного излучения. То есть, подогреваемый материал обрабатывается именно в том месте, на которое направлены лучи. Оборудование устанавливается в месте, где будет осуществляться нагрев, опалубка при этом не мешает. Можно обогревать и саму поверхность бетона, а мощность излучения регулируется изменением расстояния между инфракрасной установкой и прогреваемым объектом. На практике инфракрасный прогрев бетона применяется на небольших объектах.

График воздействия инфракрасного излучения

Инфракрасный подогрев бетона – это высокоэффективная технология, оборудование просто в использовании, энергетические затраты небольшие. Также из достоинств следует отметить мобильность оборудования.

Недостатки – дороговизна оборудования, а также то, что одной установкой невозможно прогреть бетон зимой, если объект большой или объемный. То есть, может потребоваться несколько установок. Также при работе излучающего оборудования в осенний период влага слишком быстро испаряется, что отрицательно сказывается на качестве и надежности объекта. С этим явлением можно бороться, что вызывает дополнительные финансовые и временные затраты. Самый доступный и экономичный вариант — полиэтиленовая пленка.

Провод ПНСВ в строительстве

Технологический прогрев бетона проводом ПНСВ несложен. Перед заливкой раствора в опалубку или форму туда по рассчитанной заранее схеме укладывается греющий кабель ПНСВ. На схему от понижающего трансформатора подается напряжение питания, вследствие чего бетонная смесь равномерно и постоянно прогревается.

Такая схема прогрева бетона имеет свои преимущества: это не слишком высокий расход электроэнергии и низкая себестоимость способа – расходы идет только на провод пнсв и трансформатор. Например, схема подключения с трансформатором мощностью 80 кВт может прогреть площадь до 90 м

3.

Схема подключения провода ПНСВ

Недостаток — длительная и трудозатратная подготовка к прогреву поверхности: необходимо правильно уложить (на нужной глубине) и подключить кабель (пример показан на схеме).

Прогрев электродами

Что значит прогрев бетона электродами? Провод ПНСВ заменяется проволочными или арматурными электродами Ø 8-12 мм. Такой прогрев бетона в зимнее время электродами подойдет только для заливки вертикальных или объемных объектов, так как электроды для прогрева бетона втыкаются в раствор вертикально, и на них так же, как и на схему из провода ПНСВ, подается напряжение от понижающего трансформатора. Расстояние между электродами — 0,6-1 м.

Схема подключения прогрева бетона электродами

Преимущества: простота монтажа. Недостатки: высокое энергопотребление и дороговизна схемы, так как все электроды остаются в конструкции.

Греющая опалубка (термос)

Метод греющей опалубки — это обогрев бетона специальными нагревательными элементами. Расчеты при таком обогреве показывают, что количество тепла в растворе должно быть не меньше количества тепловых потерь при остывании конструкции за все время, которое нужно для получения окончательной твердости бетона.

Схема греющей опалубки

Нагревательный элемент — электрический пленочный. Преимущества этого способа — возможность прогрева одновременно нескольких площадей или одной большой поверхности, низкое энергопотребление и мобильность. Недостаток греющей опалубки — высокая стоимость конструкции.

Индукционный прогрев

Такой электропрогрев бетона в зимний период основан на работе простой индукционной катушки. Метод индукции для прогрева используется в конструкциях с замкнутым контуром, где длина объекта больше размера его сечения. Индукционный прогрев должен проводиться с подключением понижающего трансформатора на 12-36 В.

Схема индуктора

Витки индуктора выкладываются заранее по шаблону, затем в проделанные в растворе пазы укладывается кабель, и заливается бетонная смесь. После подключения устройства температура бетона должна контролироваться, и по достижении максимального значения индуктор выключается. Если этого недостаточно, то дальнейший способ электропрогрева — метод термоса. Также можно переключить индуктор в импульсный режим.

Преимущества такого метода: равномерный прогрев всей конструкции, экономия на арматуре и электродах, низкое энергопотребление (расход электроэнергии на 1 м³ — до 150 кВт/ч).

Недостатки: маленькая площадь прогрева одним устройством. При увеличении размеров индуктора увеличивается потребление электроэнергии.

Прогрев термоматами

Способ, как прогреть бетон термоэлектроматами, хорош тем, что сам прибор работает автономно, и его работу не нужно контролировать. Тероматы потребляют очень мало электроэнергии – меньше, чем при методе прогрева проводом или индуктором, а результат лучше, так как при равномерном обогреве раствора нет локальных зон перегрева, образование которых может привести к появлению микротрещин в конструкции.

Схема термоэлектромата

Преимущества обогрева бетонного раствора термоэлектроматами — простота применения устройств, также легко подключаемый термомат – это многоразовое оборудование, которое может прослужить до 12 месяцев при активной постоянной работе. Следующее достоинство — высокое качество результатов вследствие большой глубины прогрева: за одну рабочую смену бетон достигает 70-80 % своей нормативной марочной прочности.

Недостаток – термомат дорого стоит, вследствие этого на рынок выбрасывается много поддельного некачественного оборудования.

Тепловой шатер

Этот способ известен давно, так как является самым первым из всех существующих методом прогрева бетона в зимнее время. Состоит он в том, что над бетонной конструкцией обустраивается каркас из любого материала, например, из деревянных брусков или металлических труб, и этот каркас обтягивается брезентом или другим рулонным материалом. Каркас можно сделать силами одного рабочего.

Схема теплового шатра

Внутри получившегося шатра устанавливается любое обогревательное устройство, например, газовая пушка. Это может быть также электрическая или дизельная пушка, и даже примитивный костер, который и будет обогревать объем сооруженного шатра.

Преимущества этого способа очевидны – дешевизна, эффективность, минимальные энергозатраты. Из недостатков – только один: таким способом можно прогреть небольшой объем бетона.

Расчет прогрева бетона

Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для одной секции, а также требуемое количество таких секций для определенной бетонной конструкции, учитываются технические характеристики самого провода и рабочее напряжение понижающего трансформатора. Например, при напряжении на трансформаторе 220В длина одной секции провода ПНСВ сечением 1,2 мм будет равна 110 метров. При уменьшении напряжения происходит пропорциональное сокращение длины отрезка кабеля в секции.

Если взять средний расход провода 50-60 м/м³ для одной обогревательной секции, то излучаемое тепло может прогреть бетонную массу до 80°С.

Схема размещения электродов в бетоне

Чтобы начать расчет эмпирической зависимости среднего значения температуры бетона при остывании от площади поверхности, необходимо учитывать следующие факторы и расчеты:

1. Среднегодовой прогноз погоды на зимний период в регионе за несколько лет. Также берется в расчет прогнозируемое значение среднего температурного показателя воздуха за текущий зимний период.
2. Рассчитывается модуль рабочей прогреваемой поверхности, и, исходя из этих расчетов, определяется соответствующая термосная выдержка раствора.
3. По установленной формуле рассчитывается средняя температура конструкции за время ее охлаждения.
4. Требуется информация о температуре доставляемой готовой бетонной смеси и ее экзотермических характеристиках. Эти данные можно узнать у завода-изготовителя.
5. Согласно установленным формулам определяются тепловые потери при транспортировке смеси и ее разгрузке.
6. Также необходимо определить температуру раствора с начала его укладки с учетом отдачи тепла на прогрев опалубки и арматуры.
7. Опираясь на нормативные требования прочности бетона, рассчитывают время охлаждения раствора.

Такой способ расчетов работает при прогнозировании времени застывания бетона, учета тепловых потерь при заливке смеси, и излучения тепла с рабочей поверхности, но такие расчеты являются приблизительными.

Прогрев бетона электродами: технология и особенности

Прогрев бетона электродами: схема подключения

Необходимо понимать, что метод подключения электроподогрева будет отличаться в зависимости от выбранного типа электрода. При работе с пластинчатыми электродами одна фаза подается на первый электрод, а вторая на расположенный с противоположной стороны. В результате мы имеем два электрода, которые находятся параллельно друг другу, на каждом есть фаза. В случае со стержневой арматурой к одной фазе подключаются первый и последний электроды в ряду. Остальные работают от 2-й и 3-й фазы.

Хотелось бы отметить, что не стоит пренебрегать монтажом трансформаторов. Они в некоторых случаях не нужны, но в большинстве ситуаций их имеет смысл установить. Так, температура прогрева бетона будет оптимальной, то есть не слишком высокой, в противном случае может появиться такой нежелательный эффект, как пересушивание. По этой простой причине имеет смысл подводить все электроды через понижающий трансформатор.

Сравнительная характеристика новой и предыдущей модели термоматов

	ПРЕДЫДУЩАЯ МОДЕЛЬ	НОВАЯ МОДЕЛЬ
КОНСТРУКЦИЯ ТЕРМОМАТА	Греющий элемент свободно располагался между тентом и теплоизолятором. При неаккуратном использовании это приводило к его излому и выходу из строя термомата.	Повышена износостойкость и прочность термомата. Монолитные сегменты исключают коробление греющего слоя. Резистив внутри не ломается.  Нагреватели стали вандалоустойчивы к повреждениям.
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ	Применялся утеплитель с худшими тепловыми свойствами, чем у современных теплоизоляторов.	Уменьшены теплопотери на 25%. Используется утеплитель с улучшенными теплоизоляционными свойствами.
УДОБСТВО ЭКСПЛУАТАЦИИ	При неправильном складывании термоматы могли сминаться, заламываться. Что приводило к нарушению контакта нагревателя.	Сегменты термомата не заламываются. Новая конструкция позволяет складывать термоматы любым удобным способом, а не только «гармошкой», как это требовалось ранее.
ВОДОНЕПРНИЦАЕМОСТЬ	Из за наличия воздушных прослоек при незначительном повреждении оболочки внутрь нагревателя попадала вода.	Повышена водонепроницаемость термоматов.  За счет монолитности и герметичности новой конструкции между тентом и греющим слоем нет пустот. Вода не проникает внутрь нагревателя.
ТЕРМОСТОЙКОСТЬ	Использовалась пленка с нестабильной линейной зависимостью. При перегреве греющий элемент коробился. Это приводило к выходу термоматов из строя.	Повышена термостойкость. Пленка для производства резистивного элемента предварительно стабилизируется. Резистивный элемент не усаживается до 1800С.
САМОРЕГУЛИРУЮЩИЙ ЭФФЕКТ	Нестабильные тепловые характеристики с небольшим отрицательным саморегулирующимся эффектом. При повышении температуры нагреватель увеличивал мощность и происходил перегрев.	Достигнут положительный саморегулирующийся эффект.  Когда возникает опасность перегрева, нагреватель снижает мощность. Перегрева не происходит. Повышается срок службы термоэлектромата.

Прогрев с помощью специальной опалубки

Специальные опалубки представляют собой термоактивные конструкции, в тело которых монтируются ТЭНы. В целях безопасности нагревающие элементы надежно изолируются от корпуса опалубки. Опалубка собирается из отдельных щитов, каждый из которых имеет индивидуальную маркировку. Щиты отличаются между собой электрическими параметрами (мощностью, силой тока и напряжением). Технические характеристики щита указываются на его паспортной табличке.

Для сохранения тепла, опалубки предварительно укрываются шлако- или стекловатными утеплителями.

Чтобы предотвратить утеплитель от увлажнения и механических повреждений, щит комплектуется фанерной крышкой.
Опалубка на объекте бетонирования собирается в единый блок из отдельных щитов. Небольшие щиты собираются вручную. Для подогрева больших площадей применяются укрупненные панели, которые собираются в блоки грузоподъемными механизмами.
Для подключения собранной опалубки к электрической сети служат специальные узлы управления. Они состоят из понизительных трансформаторов, системы электроснабжения и щита управления. Кроме этого, на объекте предусмотрены помещения для дежурного электрика или оператора.

Если температура наружного воздуха меньше +5° С, то перед укладкой бетона следует предварительно прогреть арматуру и ранее залитый бетон. Для этого поверхность бетонирования сначала накрывается урывочным материалом для бетона в зимнее время (брезентом, пленкой или тепляками) и на короткое время включается опалубка.

Преимущества специальной опалубки:

• простота конструкции и возможность быстрой ликвидации неполадок и замены повредившихся ТЭНов;
• универсальность, что позволяет сколько угодно, без ограничений использовать опалубку на различных объектах;
• простота в эксплуатации;
• позволяет работать с бетоном при температурах до -25° С;
  за счет беспрерывного бетонирования сокращается срок строительства;
• возможность поддержания времени заданного технологического процесса, обеспечивающего оптимальную температуру застывания бетона. Это достигается с помощью глубокого регулирования температуры.

К недостаткам относится высокая стоимость конструкции и сложности при прогреве участков со сложной конфигурацией.

Разновидности электролитов для прогрева бетона

В зависимости от вида и геометрии конструкции используются различные электроды для прогрева бетона. Для каждого из них разрабатывается своя схема подключения:

• Струнные.
• Стержневые.
• Пластинчатые.
• Полосовые.

Схема подключения электродов

Струнные. Изготавливают из арматуры длиной 2–3 м диаметром 10–15 мм. Используют для колонн и других подобных вертикальных конструкций. Подключают к разным фазам. В качестве одного из электродов может использоваться армирующий элемент.

Стержневые. Представляют собой куски арматуры толщиной 6–12 мм. Располагаются в растворе рядами с расчётным шагом. Первый и последний электрод в ряду подключают к одной фазе, другие – ко 2-ей и 3-ей. Используются для участка любой сложной геометрии.

Стержневые электроды для бетона

Пластинчатые. Подвешиваются на противоположные края опалубки без заглубления в раствор и подключают к разным фазам. Электроды создают электрическое поле, которое и прогревает бетон.

Расстановка пластинчастых электродов

Полосовые. Выполняются в виде металлических полосок шириной 20–50 мм. Их располагают на поверхности раствора с одной стороны конструкции и подключают к разным фазам. Используют для плит перекрытий и других элементов в горизонтальной плоскости.

Опалубка с подогревом

Электропрогрев бетона в зимнее время может осуществляться сразу же в опалубке. Это один из новых способов, который является очень эффективным. В щиты опалубки устанавливаются нагревательные элементы. В случае выхода из строя одного или нескольких из них, производится демонтаж неисправного оборудования. Его заменяют новым.

Оснащать инфракрасными обогревателями непосредственно форму, в которой застывает бетон, стало одним из удачных решений, которые принимали управленцы строительных компаний. Эта система способна обеспечить требуемыми условиями бетонное изделие, находящееся в опалубке, даже при температуре -25 ºС.

Помимо высокой эффективности представленные системы обладают высоким показателем полезного действия. Затрачивается совсем немного времени на подготовку к обогреву

Это крайне важно в условиях сильных морозов. Рентабельность нагревательной опалубки определяется выше, чем у обычных проводных систем

Их можно применять многоразово.

Однако стоимость представленной разновидности электрообогрева довольно высока. Она считается невыгодной, если нужно обогреть постройку нестандартных габаритов.

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.

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.

Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:

В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:

1. Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
2. Утеплить опалубку.

• Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
• Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
• Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
• Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
• Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
• Запрещено пересечение греющих проводников.

Особенности методики

Общая схема работы

Сама методика прогрева бетонной массы с использованием электродов достаточно проста.

Реализуется она по такому алгоритму:

• Внутри опалубки монтируются токопроводящие элементы, подключенные к источнику питания. Конфигурация размещения и тип электродов подбирается отдельно в зависимости от особенностей конструкции.
• После того как электроды размещены, в опалубку заливается раствор. Находясь в жидком состоянии, он превращается в один из элементов электрической цепи, который достаточно хорошо проводит ток.
• На электроды подается напряжение, благодаря чему в теле бетона создается электрическое поле. Оно постепенно отдает свою энергию окружающему веществу, нагревая его.
• За счет изменения параметров тока (сила, напряжение) можно своими руками регулировать степень нагрева.

Фото подключенных электродов

В результате во время набора цементом прочности в нем поддерживается оптимальная температура. Такой обработки вполне достаточно, чтобы обеспечить однородную структуру застывшего материала. Резка железобетона алмазными кругами это подтверждает – на пробных образцах практически не обнаруживаются пустоты и рыхлые области.

Время прогрева зависит от множества факторов, среди которых важнейшими являются объем бетонируемой конструкции и наружная температура. В некоторых случаях отапливать раствор приходится до 4-5 недель, т.е. до полного набора прочности. Впрочем, чаще всего дополнительное тепло требуется только на начальных этапах.

Типы электродов

Типы электродов

Для реализации данного метода применяют токонесущие элементы различной конфигурации. Изучить их конструктивные особенности можно, проанализировав приведенную здесь таблицу:

Тип электрода	Характеристика
Пластинчатый	Имеет форму вытянутой по длине пластины, чаще всего изготавливается из того же металла, что и сама арматура. Монтируется на опалубку с внутренней стороны без заглубления в толщу раствора.
Полосовой	Представляет собой полосу металла шириной от 40 до 50 см. Пары полосовых электродов размещаются по краям участка таким образом, чтобы ток проходил между ними.
Струнный	Применяется при изготовлении вытянутых в длину конструкций (колонн, столбов, капитальных свай и т.д.). Струна закладывается в центр опалубки, а по периферии устанавливается токопроводящая полоса.
Стержневой	Представляет собой обрезок арматуры толщиной от 5 до 12 мм. Устанавливается поодиночке или группами с шагом до 50 см, при этом заглубляется в раствор практически на всю длину. Крайние элементы монтируют таким образом, чтобы исключить контакт с опалубкой. Электроды стержневого  типа применяются при прогреве конструкций сложной формы.

Стержни из арматуры в толще заливки

 В зависимости от типа задействованных деталей выделяют такие методы повышения температуры:

• Поверхностная (периферийная) обработка – электроды накладываются на поверхность раствора без погружения, часто с использованием специальных токопроводящих подложек. После окончания работы могут быть демонтированы и использованы повторно на другом объекте.
• Погружной (сквозной) электроподогрев бетона – электроды находятся внутри материала, и после его отвердевания не извлекаются. Чтобы прочность конструкции не снижалась, токопроводящие элементы размещаем не ближе, чем в 30 мм от поверхности.

Погружная схема

Использование сварочных аппаратов

Мастера, которые пытаются реализовать данную методику самостоятельно, часто интересуются, как греть бетон электродами с применением сварочного аппарата (см.также статью «Как осуществляется прогрев бетона сварочным аппаратом»).

Действительно, это вполне возможно:

• Обычный сварочный аппарат включает в себя два блока – двигатель и собственно сварочный генератор. При этом мощности последнего достаточно, чтобы обеспечить обогрев около 50м3 бетонного раствора.
• Перед началом работы в цемент опускаем электроды. Для большинства задач достаточно шага в 20-30 см.
• Электроды соединяем последовательно, формируя несколько параллельных цепей.
• Для наблюдения за напряжением между цепями специалисты рекомендуют устанавливать лампу накаливания.
• Цепи подключаем к аппарату и подаем напряжение. Контроль нагрева осуществляем в специальных скважинах.

Такое устройство вполне можно использовать

Расчет времени

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

Основные факторы, которые учитываются в расчетах времени и температуры:

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

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

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

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

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»).

Прогревание бетона при помощи электродов делается в зимнее время или на территории с минусовой температурой воздуха.

Данный процесс осуществляется для того, чтобы водный раствор, входящий в состав бетона, не замерзал при холоде и не превращался в лед. Только в жидком состоянии вода может вступить в химическую реакцию с цементным раствором.

Плюс, во время замерзания воды в бетоне нарушаются все связи, и они просто начинает трескаться, соответственно говорить о прочности конструкции не имеет уже смысла.

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/мм2, 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.

К примеру:

• 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.

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;

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.

Использование сварочных аппаратов

Прогрев бетона сварочным трансформатором – это широко используемый метод, обеспечивающий хорошие показатели нагрева конструкции при дополнительном использовании нагревательных элементов различных видов.

Использование современных трансформаторных сварочных – это совершенно безопасный процесс, не представляющий опасности при соблюдении ТБ.

Большинство современных сварочных аппаратов комплектуются дополнительными модулями:

• блок подогрева промёрзшей почвы;
• блок просушки электродов;
• модуль понижения напряжения;
• генератор электрического тока.

Перед тем, как прогреть бетон сварочным устройством, следует проверить наличие дополнительных опций, значительно упрощающих процесс прогрева бетонной конструкции в зимнее время.

Схема прогрева бетонных конструкций.

Нагрев цементно-песчаной смеси при помощи сварочного прибора трансформаторного типа состоит из следующих шагов:

1. Равномерное расположение отрезков арматуры по заливаемой площадке.
2. Соединение электродов в две параллельные цепи.
3. Установка контрольной лампочки накаливания.
4. Подводка проводов прямой и обратной связи.

В случае, если вода слишком быстро испаряется с поверхности цементно-песчаной конструкции, имеет смысл накрыть площадку небольшим количеством опилок.

Подключение подогревочной системы к цементно-песчаной конструкции производится в несколько этапов:

• соединение токопроводящих алюминиевых кабелей с сварочным устройством;
• проверка каждой петли при помощи токовых клещей;
• повышение мощности аппарата до 50% через час работы и до 100% через два часа после включения нагрева;
• контроль силы тока в пределах 25 ампер.

Типичные ошибки

Электродный прогрев бетона

Электродному прогреву смеси часто сопутствуют следующие ошибки:

Ошибка №1. Электроды имеют низкую площадь контакта с бетоном, что обусловлено их конструктивными особенностями. В результате этого прогрев становится низкокачественным. Также между электродами и смесью могут появиться воздушные пузырьки. Они приводят к закипанию воды, блокирующей распространение тепловой энергии по бетону. Она концентрируется в одном месте, образуя полости.

Ошибка №2. Внутри бетона находится арматурный металлический «скелет». Если при погружении электрод соприкоснулся с ним, то это мгновенно приводит к короткому замыканию. Таким образом, выходит из строя дорогостоящее оборудование, которое может не подлежать ремонту. Если больше нечем обогревать, то нарушается технология затвердевания смеси.

Ошибка №3. Повышение плотности тока в непосредственном месте контакта бетона и электродов. Это чревато замедлением скорости гидратации, локальным перегревом и образованием пористой структуры. Примечательно, но внешне обнаружить допущенную ошибку невозможно. О ней можно узнать в будущем, когда конструкция начнет разрушаться раньше времени.

Прогрев бетона греющим кабелем

Имеют место ошибки и при прогреве бетона греющим кабелем:

Ошибка №1

Редко кто из строителей обращает внимание на схему подключения нагревательных элементов. В особенности, если никто из них не имеет образования в сфере электротехники

Что касается проверки целостности проводов, то это и вовсе практически никогда не происходит. Они попросту раскладываются по поверхности. Если целостность нарушена, то нагревающий кабель не может выполнять возложенную на него роль. Либо происходит нагрев только в определенных местах. Неравномерный прогрев приводит к трещинам и к быстрому разрушению внутренней структуры бетона.

Ошибка №2

При укладке проводов следует обратить внимание на их изоляцию и правильное расположение. Об этом забывают многие

Кабель должен иметь оптимальную длину – не больше и не меньше положенной. В ином случае осуществляется его перерасход, что приводит к увеличению продолжительности строительных работ.

Отрицательные стороны использования греющего кабеля следующие:

1. Большие мощности необходимы для прогрева значительного объема бетона. Зачастую их нет в месте проведения работ.
2. Потребуется провести множество электротехнических расчетов. На это уходит дополнительное время и силы.
3. Крайне ограниченное количество специалистов способны правильно уложить кабель. Не все компании могут позволить себе держать такого в штате.

Данные ошибки являются наиболее встречающимися при бетонировании и обогреве перечисленными способами. Зная о них в деталях, лучше попробовать их избежать. Ведь лучше сразу все сделать правильно, нежели в будущем тратиться на демонтаж старой и установку новой конструкции. Подчас это требует полного разрушения здания или объекта.

Прогрев электродами

Самым востребованным методом обогрева бетона является применение электродов. Такой метод стоит относительно недорого, ведь нет потребности приобретать дорогостоящее оборудование и устройства (например, провод типа ПНСВ 1,2; 2; 3 и т. д.). Технология его выполнения также не представляет больших трудностей.

За основополагающий принцип представленной технологии взяты физические свойства и особенности электрического тока. При прохождении через бетон он выделяет некоторое количество тепловой энергии.

При использовании этой технологии не стоит подавать напряжение на систему электродов выше 127 В, если внутри изделия находится металлическая конструкция (каркас). Инструкция на электропрогрев бетона в монолитных конструкциях позволяет использовать ток 220 В или 380 В. Однако большее напряжение применять не рекомендуется.

Процесс нагрева выполняется при помощи переменного тока. Если в данном процессе участвует постоянный ток, он проходит через воду в растворе и образует электролиз. Этот процесс химического разложения воды будет препятствовать выполнению ее функций, которые имеет субстанция в процессе затвердения.

Прогрев бетона электродами: технология и особенности

Технология, применяемая в сложных условиях для приобретения бетоном необходимых физико-механических свойств, называется прогрев бетона электродами. Метод получил распространение благодаря простому оборудованию, которое основано на способностях электрического тока при прохождении через какое-либо вещество выделять тепло. Прогрев бетона в зимнее время электродами очень производителен, он охватывает рабочий объем 100 м³ при t -40 °C. Исходя из особенностей конструкции и уличной температуры, подбираются технологические режимы, учитывающие:

• расстояние между электродами при прогреве бетона, их тип;
• силу тока;
• стадийность процесса в зависимости от использования изотермического «одеяла».

Чтобы обеспечить прогрев бетона электродами, расчет должен быть точным. Зависит он от следующих параметров:

• форма, толщина и общая площадь заливки;
• мощность трансформатора;
• толщина электрических проводников;
• сила тока;
• время, выдержка и продолжительность нагрева.

Схема подключения электродов для прогрева бетона

Особенности методики и виды прогрева

Важно! В ходе процедуры важно обеспечить равномерность нагревания и невысокую скорость — 8-15 °С в час, а остывания — 5-10 °С

На сегодня самый эффективный способ не привязывать строительные работы к определенному времени года, трудиться в дождливых условиях, а также суровом климате — это проводить прогрев бетона электродами, технология может состоять из нескольких стадий:

• нагрев и выдержка;
• нагнетание температуры с последующим охлаждением при термоизоляции;
• нагрев, выдержка и остывание.

Прогрев бетона с помощью электродов могут дополнять использованием термоизолирующей конструкции, которая снижает скорость охлаждения или позволяет выдерживать однородную температуру во время операции. Это наиболее эффективный метод нагрева. Кроме этого, сам трансформатор может оснащаться модулями:

• подогрева почвы;
• сушки электродов;
• стабилизации напряжения;
• генератором.

Разновидности применяемых электродов

Прогрев стен бетона электродами обеспечивается с помощью специальной установки или сварочного аппарата, состоящего из трансформатора и нагревательных элементов. Разные типы конструкций определяют форму электродов, применение которых наиболее целесообразно.

Электроды для прогрева бетона

Существует 4 типа нагревательных элементов: 2 варианта предназначены для внутреннего напряжения и 2 для поверхностного. Первые изготавливаются из арматуры в бунтах или прутьях. Маркируется проволока ВР1, а электроды для прогрева бетона ВР 4/ 5/ 3 обозначают диаметр проволоки. Вторые из пластин разных размеров. За основу берется листовая или кровельная сталь до 4 мм толщиной.

Электроды для внутреннего напряжения:

1. Стержневые. Для изготовления используется арматура диаметром 6-12 мм, длиной до 2 метров. Располагаются по «телу» бетона. Подходят для больших площадей, при этом используется индивидуальная технологическая карта прогрева бетона электродами. Площадь должна соответствовать мощности трансформатора. Шаг прутьев варьируется от 60 до 100 см, но расстояние между рядами должно быть не менее 200-400 мм; до каркаса — 50-150 мм; до шва конструкции — более 100 мм.
2. Струнные. Используются для вертикальных конструкций (колонны, арки). Представляют собой арматуру диаметром до 15 мм и длиной 2-3 метра. Один устанавливается по центру (может применяться каркасная арматура), в качестве второго используется опалубка из токопроводящего материала.
3. Пластинчатые. Представляют собой пластины, которые устанавливаются между опалубкой и бетоном с разных сторон и создают электрическое поле.
4. Полосовые или нашивные. Похожи на пластинчатые, но имеют более компактную ширину (20-50 мм) и толщину до 4 мм, располагаются по сторонам стяжки. Шаг электродов при прогреве бетона составляет 100-400 мм. Их применяют для небольших площадей, плит перекрытия и бетона, соприкасающегося с грунтом.

Чтобы обеспечить эффективный прогрев бетона электродами, схема подключения должна учитывать толщину бетонной смеси. В случаях с пластинчатыми изделиями это имеет основное значение: подсоединяются они периферийно (при толщине смеси более 300 мм) или односторонне (при толщине до 300 мм).

Обвязка электродов для прогрева бетонного фундамента

Советы по реализации

Важно! Применять можно только переменный ток. Постоянный приведет к активизации электролиза. Также нерационально использовать этот метод для конструкций большой толщины

Электроды устанавливаются в бетон в порядке, при котором после подключения к трансформатору создается электрическое поле. Регулируя параметры трансформатора, достигается необходимая t нагрева и выдержки. Интенсивность нагрева должна быть невысокой, максимальная t выдержки зависит от марки бетона и составляет не более +55-75 °С. Во время прогрева участок должен быть покрыт изолирующим верхом (рубероид, специальные маты). Зимний прогрев бетона электродами должен учитывать при охлаждении перепад t между уличной и рабочей — не более 20 °С.

Поскольку при изменении структуры меняется сопротивление, то необходимо следить за силой тока: установить в цепь приборы, контролирующие параметры тока, температуры, проверять степень застывания бетонной смеси. Изменение сопротивления происходит не линейно, а параболически, также на этот показатель влияют марка бетона и производитель (компоненты состава меняют свойства в зависимости от места добычи).

Задаваясь вопросом, как прогреть бетон электродами, важно обеспечить безопасность технологии, поскольку здесь присутствуют такие энергоносители, как вода и электрический ток. При невозможности изоляции электрических проводников обычным способом, они защищаются эбонитовыми трубками. Также категорически запрещается соприкосновение изделий с армирующим каркасом из-за короткого замыкания.

Ток для прогрева бетона электродами используется как 1-фазный, так и 3-фазный. Но в первом случае конструкция должна быть небольшой, без армирующей сетки, а также не контактировать с другими элементами построек. В остальных ситуациях используется напряжение 380 В.

Заключение

К особенностям этого метода относят одноразовость использования электродов: после затвердевания они остаются частью конструкции. При этом стоимость расходников низкая, а сами они широко доступны, поэтому технология вполне оправдывает себя.

Видео: Прогрев бетона в зимнее время, кабель пнсв,тмо-80, оборудование для прогрева

ППР и технологические карты на бетонные работы при отрицательных температурах

Климат ряда регионов России имеет континентальный характер с продолжительной и холодной зимой. Поэтому в РФ нельзя отказываться от работы с монолитным бетоном при отрицательных температурах, как делают в большинстве стран Европы, поскольку в этом случае срок строительства резко возрастет, что недопустимо для инвесторов. Прежде чем обдумывать наиболее эффективный метод обеспечения оптимальных условий твердения, следует вспомнить, какие методы бетонирования применяют при отрицательных температурах в строительстве. К ним можно отнести:

• использование химических добавок, снижающих температуру замерзания воды в растворе, что позволяет бетонировать конструкции до температуры – 15°С;
• устройство тепляков, внутри которых при помощи электрических или тепловых пушек создается температура, оптимальная для твердения бетона;
• применение греющей опалубки, когда к щитам крепятся нагревательные элементы, однако такой метод непригоден для конструкций нестандартной формы;
• инфракрасный прогрев при помощи специальных установок, возможный даже через опалубку, но это весьма дорогостоящее оборудование;
• индукционный прогрев теплом, полученным за счет магнитной индукции, возникающей в спирали из провода, навитого на арматуру;
• использование термоматов. Метод пригоден преимущественно для плоскостных конструкций;
• электропрогрев бетона – универсальный метод, позволяющий с минимальными затратами выполнить прогрев конструкции любой формы.

В технологической карте прогрева бетона в зимнее время чаще всего предусматривается использование электропрогрева с использованием:

• греющего провода ПНСВ (Провод Нагревательный со Стальной жилой, В изоляции), который укладывается в бетонируемую конструкцию и подключается к понижающему трансформатору. При прохождении тока, провод нагревается. Этот метод удобен возможностью регулировать температуру прогрева, но требует больших трудозатрат при раскладке провода и аккуратности при заливке бетона для обеспечения его сохранности;
• электродов, когда переменный электрический ток, проходя через жидкую бетонную смесь, выделяет тепло. В этом случае технологическая карта на прогрев бетона может учитывать использование электродов различных видов:
  • стержневые электроды – отрезки арматуры Ø 8 -12 мм, которые вставляются в бетон на расстоянии 0,6 – 0,8 м друг от друга и подключаются к разным фазам. Могут применяться для бетонирования конструкций сложной конфигурации;
  • пластинчатые (полосовые) электроды представляют собой пластины или полосы, размещенные по обеим сторонам забетонированной конструкции и подключенные к разным фазам. Электрический ток проходит через свежеуложенный бетон и нагревает его;
  • струнные электроды натягиваются вдоль конструкции и подключаются к одной фазе, а хомуты, расположенные с определенным шагом – к другой. Тапкой метод обеспечивает равномерный прогрев конструкции, длина которой значительно превышает два других ее размера.

В любом случае технологическая карта на бетонные работы должна включать наиболее эффективный метод прогрева при зимнем бетонировании.

Прогрев бетона в зимнее время

Для обогрева бетона при низких и отрицательных температурах наиболее часто используется провод ПНСВ. Из преимуществ такого способа можно отметить относительно невысокую стоимость и простоту реализации. Как альтернатива существует также метод, при котором применяется кабель ПНСП. Его основное отличие от вышеуказанного заключается в другом типе изоляции, изготовленной из полипропилена. Такое решение дало возможность немного увеличить максимальную мощность тепловыделения.

Стоит отметить, что основная сложность при реализации подогрева с помощью термопровода такого типа – расчет длины для наиболее эффективного прогревания. Однако даже в случае ошибки, когда были допущены незначительные просчеты, все можно исправить путем регулирования уровня напряжения, которое подается от поступающего трансформатора.

Особенности кабеля и укладки

В состав провода ПНСВ входит стальная жила и оплетка, изготовленная из полиэтилена либо поливинилхлорида. Чтобы организовать подогрев бетона потребуется не только кабель, но и трансформаторная подстанция. Такое решение отличается удобством, поскольку занимает минимум времени и позволяет производить регулировку температуры нагрева с учетом климатических условий.

Укладка ПНСВ и его подключение может быть осуществлено только по технологической карте, составлением которой обычно занимается энергетик. При типовом строительстве допускается применение стандартной схемы, которая разрабатывается по правилам СНиП. Практика показывает, что для прогрева цементного раствора в количестве 1 м3 потребуется кабель длиной от 50 до 60 м.

Схема прогрева бетона проводом ПНСВ

На первом этапе создается технологическая карта, куда вносятся точки установки трансформаторов, а также схема для укладки кабеля. На втором этапе выполняется установка нагревательного провода таким образом, чтобы он не соприкасался с опалубкой, не выходил за края и не проходил в одном месте 2 раза. На третьем этапе к кабелю припаиваются концовики, которым не свойственно нагреваться. Они выводятся за опалубку. На четвертом этапе производится подключение концовиков к трансформаторам. Затем готовая электрическая цепь проверяется мегаомметром. В случае правильной работы готовая система запускается. Нагрев осуществляется согласно технологической карте, где составлен график прогрева бетона.

Существуют и другие способы прогрева бетона зимой, среди которых:

Термоматы.Данные изделия используются на протяжении более десятка лет. Представляют собой устройства с автономной работой, а значит позволяют задавать режимы и поддерживать прогрев автоматически. Термоматы потребляют меньше электроэнергии, нежели провода. С их помощью происходит эффективный прогрев бетона – равномерный, что свидетельствует об исключении вероятности образования микротрещин и получении бетонного монолита высокой прочности.

Электроды.Представляют собой арматуру, перевязанную проволокой, которая устанавливается в бетон. Для функционирования изделий требуется трансформатор, откуда подается пониженное напряжение. Благодаря этому происходит разогрев металлических частей конструкции. Стоит отметить, что в случае применения данного способа, необходимо учесть температуру воздуха, поскольку от этого зависит расстояние между электродами. Стандартное значение – 0,6-1 м.

Опалубка.Реализация данного метода заключается в установке в опалубку нагревательного элемента. Это очень удобно, так как в любой момент есть возможность без труда осуществить замену неисправных элементов. В случае монолитного здания опалубка позволяет прогреть его полностью. Если необходимо поэтапно прогревать этажи, опалубка переставляется на нужный участок. Мероприятия могут проводиться при температуре до -25 градусов Цельсия.

Индукционный прогрев.Относится к категории редко используемых (лишь в 10% случаев). Бетон прогревается с помощью магнитной индукции, преобразовывающейся в тепловую. Процесс подразумевает применение изолированного провода, закрученного в витки, который монтируется внутрь бетонной конструкции. Реализация метода достаточно сложна, поскольку необходимо произвести сложные расчеты витков провода с учетом количества металлических элементов в железобетоне. Во многих случаях сделать это не представляется возможным, чем и вызвана низкая популярность индукционного прогрева.

Инфракрасный прогрев.Осуществляется с помощью инфракрасных установок. Из преимуществ можно отметить ненадобность в монтаже оборудования. Бетон прогревается через опалубку конструкции. Инфракрасные аппараты отлично справляются со своими задачами. Подходят для работ с любыми бетонными поверхностями и конструкциями. Для регулировки тепла достаточно отдалять либо приближать греющий элемент.

Прогрев бетона электродами: схема подключения, технология, фото

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/мм², 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.

К примеру:

• 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:

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:

1. 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

2. Полосовые (в виде пластин) имеют общую ширину 400-450 мм. Такие электроды могут монтироваться с двух сторон. После подключение тока, электрическое поле создается в прилегающем к пластинам слое бетона.
3. Струнные применяются обычно для прогрева смеси в цилиндрических конструкциях, в частности, колоннах. Технология прогрева бетона электродами в этом случае следующая — струнный электрод помещают в центр конструкции, а сама опалубка обвивается специальным токопроводящим листом.

   Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластинок

4. Стержневой вариант напоминает стержневую арматуру Ø 7-11 мм. Помещают ее вовнутрь бетона с соответствующим расчетным шагом. При этом крайние электроды монтируют на расстоянии 40 мм от опалубки. Очень часто таким способом осуществляется электропрогрев бетона в сложных конструкциях.

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 м³ 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.

Вывод

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.

схема подключения, технология прогревочных работ

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:

• пластинчатые;
• полосовые;
• струнные;
• стержневые.

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.

(PDF) Конфигурация электродов для систем электропроводящих бетонных покрытий с подогревом

Арабзаде А., Джейлан Х., Ким С., Гопалакришнан К. и Сассани А. (2016b).

«Изготовление покрытых политетрафторэтиленом асфальтобетонных биомиметических поверхностей

: подход к зимнему уходу за дорожными покрытиями на основе наноматериалов».

На Международной конференции по транспорту и развитию, ASCE, 54-

64, Хьюстон, Техас, 26-29 июня.

Арабзаде, А., Джейлан, Х., Ким, С., Гопалакришнан, К., Сассани, А., Сундарараджан,

С., и Тейлор, П. С. (2017). «Супергидрофобные покрытия на бетонных поверхностях из портландцемента

». Строительные и строительные материалы, 141, 393-401.

Джейлан, Х. (2015). FAA PEGASAS COE Проект 1: Обогреваемые тротуары в аэропорту.

Презентация на 3-м ежегодном собрании FAA PEGASAS COE, Университет Пердью,

West Lafayette, IN, 27-28 мая.

Джейлан, Х., Гопалакришнан, К., и Ким, С. (2014). «Отапливаемые транспортные системы

инфраструктурных систем: существующие и новые технологии». Пр., 12 межд.

Symp. на бетонных дорогах, Прага, Чехия, 23-26 сентября.

Чен В. и Пинг Г. (2012). «Характеристики электропроводящего бетона с

слоистыми волокнами из нержавеющей стали

». Протоколы устойчивого строительства

Материалы, ASCE, 164-172.

Гопалакришнан, К., Джейлан, Х., Ким, С., Янг, С., и Абдуалла, Х. (2015).

«Определение характеристик электропроводящего раствора для самонагревающегося аэродрома

Расчет бетонной смеси для дорожного покрытия». Международный журнал исследований дорожных покрытий

и технологий, 8 (5), 315-324.

Сассани А., Джейлан Х., Ким С. и Гопалакришнан К. (2015). «Оптимизация конструкции электропроводящей бетонной смеси

для систем самонагревающегося покрытия

». Представлено на симпозиуме Mid Continent Transportation Research

, Эймс, Айова, 19-20 августа.

Сассани А., Джейлан Х., Ким С. и Гопалакришнан К., Арабзаде А. и Тейлор

П. С. (2017). «Факториальное исследование по проекту электропроводящей бетонной смеси

для систем обогреваемых дорожных покрытий». Proceedings of Transportation Research

96-е ежегодное собрание Правления, Вашингтон, округ Колумбия, 17-05347.

Тиан, X., и Ху, Х. (2012). «Испытание и исследование электрических свойств проводящего бетона

». Процедуры, наука о Земле и планетах, 5, 83-87.

Туан, К. Ю. (2004). «Электрический резистивный нагрев токопроводящего бетона, содержащего

стальных волокон и стружки». Материалы журнала, 101 (1), 65-71.

Ву Дж., Лю Дж. И Ян Ф. (2014). «Исследование трехфазного композитного электропроводного бетона

для борьбы с обледенением дорожных покрытий». Proceedings of Transportation Research

93-е ежегодное собрание Правления, 14-2684.

Си Ю. и Патрисия Дж. О. (2000). «Влияние противообледенительных агентов (хлорид магния и хлорид натрия

) на коррозию компонентов грузовых автомобилей.”Окончательный отчет для отчета

№ CDOT-DTD-414 R-2000-10, Департамент транспорта Колорадо,

Денвер, Колорадо.

Зуофу, Х., Ли, З. и Ван, Дж. (2007 г. ). «Электропроводность проводящего бетона из углеродного волокна

». J. Wuhan Univ. Technol.-Mater. Sci. Ed., 22 (2), 346-

349.

Тротуары для аэродромов и автомагистралей, 2017 г. 9

© ASCE

(PDF) Системные требования для электропроводящих бетонных покрытий с подогревом

78 Протокол исследований транспорта 2569

Плита размеры следует выбирать с учетом реальной практики проектирования и строительства бетона

.Площадь поверхности

(A) сляба является произведением длины L и ширины W. Расстояние между

электродами Ls может быть вычислено путем вычитания расстояния между

кромкой сляба и встроенным электродом (d) из длины сляба. L.

Электрическое сопротивление R можно рассчитать, умножив Ls на удельное сопротивление

(ρ) материала ECON и разделив произведение на

поперечного сечения, параллельного электродам (Ac). Путем выбора электрического напряжения

V, электрический ток (I) и плотность мощности (Pd) могут быть рассчитаны как

с другими предварительно выбранными значениями проектных параметров.

Если рассчитанное значение Pd не соответствует требованию плотности мощности,

, тогда выбранные значения проектных параметров должны быть пересмотрены, чтобы соответствовать

требованиям плотности мощности и дополнительным проектным критериям.

Чтобы лучше понять эту процедуру проектирования, представлен пример.

Расчетные критерии эффективности таяния снега и льда в этом примере

аналогичны критериям для прототипной нагревательной плиты ECON

, обсуждавшейся ранее.Для малогабаритного прототипа плиты ECON heating

(длина 1,22 м × ширина 0,86 м × толщина 0,1 м) 880 Вт / м2 Pd составляет

, необходимое для растопления 2,5 см снега за 35 мин. Размеры крупногабаритной обогреваемой плиты ECON

составляют 4,6 м в длину, 4,6 м в ширину и 35,5 см в толщину

, что близко к размерам бетонных плит, используемых при строительстве мостовых в аэропорту —

. Эта крупномасштабная плита состоит из двух слоев: верхнего слоя ECON толщиной 10 см

и нижнего слоя обычного бетона

толщиной 25,5 см.

В соответствии с диаграммой потока на Рисунке 9 можно выбрать другие расчетные параметры

(включая Ls, R и V). Если для d для

двух электродов выбрано 40 см (т. Е. По 20 см для каждого электрода), то Ls рассчитывается как

как 4,2 м. Используя 50 Ом-см для ρ (из материалов ECON, использованных в

, прототипе плиты ECON), Ls равняется 4,2 м, а Ac составляет 0,46 м2

(4,6 м шириной × 0,1 м толщиной слой ECON ), R можно рассчитать как

4.6 Ом. Если для V выбрано 300 В, то I и Pd рассчитываются как 65 A

и 920 Вт / м2, соответственно, для крупномасштабной обогреваемой плиты ECON.

Расчетное значение Pd 920 Вт / м2 выше, чем 880 Вт / м2

, необходимое для таяния 2,5 см снега за 35 минут. Это означает, что принятие

проектных параметров, определенных в этом примере, приведет к таянию снега на

быстрее, чем выбранные проектные критерии (т. Е. 35 мин). Конечно,

проектные параметры, определенные в этом примере, могут быть пересмотрены, если

дополнительных проектных критериев требуются для каждого проектного параметра.

ВЫВОДЫ

Целью данного исследования было определение материалов, конструкции, конструкции,

и эксплуатационных требований для рентабельной работы

ГЭС ECON. Был спроектирован прототип обогреваемой плиты ECON и построен

с использованием новой смеси ECON, недавно разработанной в ISU. Чтобы облегчить процедуры проектирования и строительства для реальных,

крупномасштабных приложений HPS, были разработаны расчетные потоки и 3-D визуализации

на основе результатов оценки производительности прототипа

нагретой плиты ECON.

Основные выводы таковы:

•  Энергопотребление и стоимость энергии прототипа нагревательной плиты ECON

были самыми низкими из всех разработанных электрических ТНС, и на сегодняшний день в литературе указано

(14, 25, 26 ). Такие отличные эксплуатационные характеристики приписываются недавно разработанной смеси ECON

, которая обеспечивает более высокую проводимость (около 50 Ом-см электрического сопротивления

) для равномерного нагрева поверхности для быстрого таяния снега и льда.

•  Прототип нагревательной плиты ECON включает тонкий верхний слой ECON

на обычном нижнем слое бетона. Этот рентабельный двухслойный подход

может быть реализован для крупномасштабного ECON HPS

с использованием технологии сборного железобетона, бетонного покрытия и двухподъемного покрытия

.

•  Расчетные параметры, которые необходимо определить для крупномасштабной ТНС

ECON, включают размеры плиты, расстояние между электродами, электрическое сопротивление

и электрическое напряжение.Расчетный поток, разработанный

в этом исследовании, можно использовать для определения этих параметров для заданных критериев проектирования

.

•  Основными конструкционными материалами, необходимыми для высокопроизводительной ГЭС ECON

, являются материалы ECON с низким удельным сопротивлением (т. Е. С высокой проводимостью), электроды

, которые хорошо соединяются с ECON, и экономичная теплоизоляция

.

•  ECON следует нагревать переменным током, что позволяет электронам

проходить по разным путям в проводящие материалы для равномерного распределения тепла

в пластине.

БЛАГОДАРНОСТИ

Этот документ был подготовлен на основе исследования, проведенного в Университете штата Айова

в рамках сотрудничества центра передового опыта в сфере воздушного транспорта FAA

Действующее соглашение 12-C-GA-ISU о партнерстве для улучшения

авиации общего назначения Безопасность, доступность и устойчивость. Авторы

благодарят нынешнего технического наблюдателя FAA Бенджамина Дж. Махаффея и бывшего технического контролера FAA

Джеффри Ганьона, Чарльза А. Иши,

и Дональда Барбагалло за неоценимое руководство во время этого исследования.

Авторы также благодарят Гэри Л. Митчелла из American Concrete

Pavement Association за ценные обсуждения и комментарии по строительству бетонного покрытия

.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Xi, Y., and P.J. Olsgard. Влияние антиобледенительных агентов (хлорид магния

и хлорид натрия) на коррозию компонентов грузовиков. CDOT-DTD-

R-2000-10. Департамент транспорта Колорадо, Денвер, 2000.

2. Использование систем обогрева тротуаров в контролируемой зоне.АС 150 / 5370-17. Федеральное управление гражданской авиации

, Министерство транспорта США, 2011 г.

3. Зеневитц, Дж. А. Обзор альтернатив использованию хлоридов для борьбы с обледенением с высокой концентрацией хлоридов. FHWA-RD-77-52. Федеральное управление шоссейных дорог, США

Министерство транспорта, 1977 г.

4. Joerger, M. D., and F. C. Martinez. Электрическое отопление I-84 на земле

Каньон, Орегон. FHWA-OR-RD06-17. Департамент трансформации штата Орегон

, Салем, 2006 г.

5. Гопалакришнан К., Х. Джейлан, С. Ким, С. Ян и Х. Абдуалла. Elec-

Определение характеристик трипроводящего раствора для самонагревающегося воздушного поля

Расчет бетонных смесей. Международный журнал дорожных покрытий

Исследования и технологии, Том. 8, Issue 5, 2015, pp. 315–324.

6. Йехиа, С., К. Ю. Туан, Д. Фердон, Б. Чен. Проводящий бетон

Наложение для удаления обледенения настила моста: дозирование смеси, оптимизация

и свойства.ACI Materials Journal, Vol. 97, Issue 2, 2000,

pp. 172–181.

7. Се П., П. Гу, Ю. Фан и Дж. Дж. Бодуан. Низкое электрическое сопротивление,

Высокая механическая прочность; Электромагнитные щиты. US5447564 A.

Бюро по патентам и товарным знакам США, Александрия, Вирджиния, 19 января 1965 г. https: //

www.google.com/patents/US3166518. По состоянию на 27 июня 2015 г.

8. Дервин Д., Бут П., Залески П., У. Марси и У. Флад, мл. Snowfree®

Система покрытия с подогревом для устранения обледенения взлетно-посадочных полос.SAE Technical

Paper 2003-01-2145. SAE International, Warrendale, PA, 2003.

9. Heymsfield, E., A. B. Osweiler, R. P. Selvam, M. Kuss. Осуществимость

противообледенительных покрытий с воздушным полем с использованием проводящего бетона и возобновляемых источников энергии

Солнечная энергия. DOT / FAA / TC-13/8. Министерство транспорта США,

Федеральное управление гражданской авиации, апрель 2013 г.

10. Туан, К. Я. Применение проводящего бетона для борьбы с обледенением (мост Roca

).СПР-ПЛ-1 (04) П565. Университет Небраски, Линкольн, 2008.

11. Туан К. Ю., Л. Нгуен и Б. Чен. Электропроводящий бетон для обогрева-

и электробезопасности. Патент No. WO2010059169 A1, Европейское патентное ведомство

, Мюнхен, Германия, 2010 г. https://www.google.com/patents

/ WO2010059169A1. По состоянию на 27 июня 2015 г.

Экспериментальные и теоретические характеристики электродов по электрическим и тепловым характеристикам электропроводящего бетона

Реферат

Транспортные агентства регулярно ищут инновационные, рентабельные и экологически безопасные подходы для управления операциями по техническому обслуживанию в зимний период во время снежные и ледовые события.Использование системы покрытия (HPS) с подогревом из электропроводящего бетона (ECON) является разумной и многообещающей альтернативой традиционным методам удаления снега и льда с использованием химикатов для борьбы с обледенением и оборудования для удаления снега. ECON становится электропроводным путем введения проводящих агентов в бетонную смесь и подачи электрического тока через электроды, встроенные в слой ECON. В этом исследовании изучается влияние размера и геометрии электродов на характеристики резистивного нагрева ECON HPS и определяется наиболее электрически и термически эффективный тип электрода посредством экспериментальных испытаний и теоретического анализа.Характеристики электродов были исследованы в воде, прототипах плит ECON, а также путем разработки конечно-элементной модели, и было обнаружено хорошее согласие между результатами, полученными с помощью этих трех методов оценки. Впервые была разработана теоретическая формула между тепловыми характеристиками, электрическими характеристиками и свойствами материалов в ECON HPS. Затем было обнаружено, что испытание электродов в воде является быстрым, неразрушающим и экономичным альтернативным методом контроля тепловых характеристик электродов.Наконец, площадь контакта с поверхностью электрода была определена как доминирующая характеристика электрода с точки зрения влияния на повышение температуры. Анализ затрат и энергии для каждого типа электродов показал, что электроды меньшего диаметра демонстрируют более высокую рентабельность, и, наоборот, электроды большего диаметра обладают более высокой эффективностью преобразования энергии. Результаты этой работы послужат руководством для выбора наиболее экономичного и оптимизированного типа электрода для проектирования и строительства крупномасштабной ГЭС ECON.

Ключевые слова

Электропроводящий

Электрод

Резистивный нагрев

Углеродное волокно

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2021 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Лучистое отопление полов Часто задаваемые вопросы

Как охладить дом лучистым теплом?

Хотя некоторые системы теплого пола могут охлаждаться за счет циркуляции холодной воды по трубам, в большинстве домов потребуется отдельная система для обеспечения охлаждения.Причина в том, что в идеале отопление осуществляется снизу вверх, а охлаждение — через воздуховоды, расположенные под потолком.

Лучистое охлаждение также не удаляет влагу из воздуха, что может быть недостатком в жарком климате. Кроме того, это может привести к конденсации влаги на прохладной поверхности бетонного пола.

В конечном итоге попытка выполнить обе функции с одной системой сделает одну или другую менее эффективной. Кроме того, отдельная система, обеспечивающая только охлаждение, будет не такой дорогой, как комбинированная система отопления / охлаждения.

Найдите подрядчиков по бетонному полу для установки лучистого отопления.

Каковы оптимальные настройки термостата для водяного теплого пола?

Излучающий пол с подогревом обеспечивает температуру в помещении, очень близкую к идеальной: около 75 F на уровне пола, снижение до 68 F на уровне глаз, затем до 61 F на потолке.

По данным ассоциации Radiant Panel Association, пол с лучистым обогревом обычно кажется «нейтральным», при этом температура поверхности обычно ниже, чем нормальная температура тела, хотя общее ощущение комфорта.Только в очень холодные дни, когда система лучистого отопления задействована на максимальную мощность, пол действительно будет «теплым».

Сияющая температура пола намного приятнее, чем дуновение горячего, а затем прохладного бриза, которые часто ассоциируются с печами с принудительной подачей воздуха.

Можно ли зонировать теплый пол?

Да. Фактически, большинство гидравлических систем имеют элементы управления зонированием, которые могут регулировать уровень тепла, подаваемого в конкретное помещение или область пола, либо путем регулирования объема потока воды через каждый контур трубопровода, температуры воды, продолжительности импульсов потока. , или сочетание всех трех.Электрические системы обычно управляются с помощью программируемых термостатов с двойным датчиком, которые объединяют вход от датчика температуры пола с термостатом комнатной температуры.

Зоны плана этажа могут иметь разные потребности в обогреве в зависимости от того, для чего используется комната, как часто она используется, и даже от того, какое напольное покрытие используется. Квалифицированный подрядчик по обогреву полов возьмется за решение вопросов «зонирования» на этапе проектирования проекта.

Недавняя инновация — беспроводная система зонирования с климат-контролем, которая позволяет отдельно контролировать каждую комнату в доме или здании.Разработанный для использования с водяным лучистым отоплением, беспроводное управление также устраняет необходимость прокладывать провода термостата через стены, что может значительно сократить время установки.

Сколько стоит установка излучающего тепла в пол?

Затраты на оборудование и установку могут широко варьироваться в зависимости от таких факторов, как тип системы (электрическая или гидравлическая), размер отапливаемой площади, тип пола, требования к зонированию и контролю, а также стоимость труд.Лучшая стратегия при сравнении затрат — это получить оценки у нескольких установщиков лучистого отопления в вашем районе. Всего:

• Установка на вновь залитых бетонных полах обычно дешевле, чем модернизация или разборка и замена существующего пола.
• Гидравлические системы обычно имеют более высокие начальные затраты, потому что вам нужно покупать больше оборудования, включая бойлер и насос. Но если вы намереваетесь отапливать большую площадь или весь дом, использование гидравлических систем в долгосрочной перспективе может оказаться более рентабельным.
• С другой стороны, электрическое лучистое тепло часто оказывается более экономичным для обогрева небольших помещений, в зависимости от затрат на коммунальные услуги в вашем районе. По данным WarmlyYours, электрическая система для ванной комнаты среднего размера стоит от 400 до 700 долларов за установку (для электрического коврика, установленного в тонкозакрепленном цементе).

Итог по стоимости: В доме, где требуется система охлаждения, чистая стоимость получения лучистого теплого пола будет равна стоимости системы лучистого теплого пола, за вычетом суммы, сэкономленной за счет отсутствия нагревательного устройства в вашем доме. система воздушного охлаждения.

Как работает теплый пол?

Подумайте, как приятно гулять по песчаному пляжу, который весь день впитывает солнечные лучи. Даже ночью, когда воздух прохладный и солнце село, песок будет продолжать излучать тепло.

Ассоциация излучающих панелей

Как и песок, бетон является идеальным носителем лучистого тепла из-за присущей ему тепловой массы. По мере того как теплая вода циркулирует по трубам (или когда электричество нагревает нагревательные элементы), бетонный пол превращается в эффективный и незаметный радиатор.Обычно в системах лучистого отопления полы нагреваются до температуры от 75 до 80 градусов по Фаренгейту. Затем теплая поверхность медленно излучает тепло вверх в жилое пространство, а не обдувает нагретым воздухом. Эта естественная теплопередача более удобна и энергоэффективна.

Для систем лучистого отопления с бетонным полом трубы теплой воды или электрические нагревательные элементы могут быть встроены в плиту на уровне грунта (в любом месте от нижней части плиты до 2 дюймов от поверхности, в зависимости от конструкции и установки. техника) или крепится к верхней части бетонного пола, а затем покрывается накладкой.Лучистое отопление также может быть установлено в тонких бетонных плитах, помещенных поверх фанеры, со слоем декоративного бетона, помещенным сверху (см. Метод одного подрядчика по установке лучистого тепла).

Может ли трубопровод течь в гидравлической системе?

Утечки не вызывают беспокойства при правильной установке системы. Срок службы трубок из полиэтиленгликоля составляет более 100 лет, и все трубки тщательно проверяются перед отправкой с завода-изготовителя.

Что такое тепловая масса?

«Термическая масса» означает способность материала сохранять тепло.Например, нагретый камень будет оставаться теплым намного дольше, чем деревянный брусок. Это потому, что камень более плотный и, следовательно, содержит больше массы. Земную массу можно использовать как маховик, когда она нагревается под сияющей бетонной плитой. Это накопление тепла может переносить здание в то время, когда энергия недоступна. Там, где предлагаются «внепиковые» тарифы на электроэнергию, использование излучающего пола в сочетании с теплоаккумулятором земли под плитой может привести к очень низким счетам за электричество.

Тепловая масса в обогреваемом полу цеха или ангара быстро реагирует на изменение температуры воздуха при открытии большой потолочной двери. Все тепло, которое со временем «просочилось» в плиту, быстро высвобождается для борьбы с холодным воздухом, катящимся по полу. Это происходит из-за внезапного резкого увеличения разницы температур между плитой и воздухом. Как только дверь закрывается, здание почти сразу возвращается к нормальному уровню комфорта.

Ключом к любой системе излучающих панелей является обеспечение равномерной температуры поверхности, поэтому требуется некоторая масса для распространения тепла по панели.Эта масса может быть в форме гипса или другого вяжущего материала или металлических пластин в панельной конструкции.

Некоторые системы под полом просто полагаются на потоки воздуха в пространстве балок и массу деревянного чернового пола для распространения тепла. При правильном проектировании эти системы являются хорошей альтернативой для модернизации существующего здания.

Информация любезно предоставлена ​​ассоциацией Radiant Panel Association.

Подъездные пути с подогревом — Системы растапливания снега для бетона

Uponor (ранее Wirsbo)

Бетонные проезды имеют много преимуществ по сравнению с асфальтом, включая большую долговечность, более длительный срок службы и меньшие затраты на техническое обслуживание.Но зимой, когда температура резко падает и идет снег, бетонные и асфальтовые покрытия нуждаются в одинаковом уходе: и то, и другое требует частой уборки лопатой и удаления льда. Или они?

Некоторые домовладельцы и предприятия обеспечивают безопасность и необслуживаемость своих внешних бетонных поверхностей круглый год, устанавливая отапливаемые подъездные пути с системами снеготаяния. Эти внутриплитные системы снеготаяния не только исключают вспашку, изнурительную лопату и разливы льда, но и предотвращают потенциальное повреждение бетона, вызванное снегоуборочным оборудованием и коррозионными антиобледенителями.

Хотя подрядчики обычно устанавливают эти системы в новые плиты перед укладкой бетона, нагревательные элементы также можно установить в существующие плиты.

Найдите подрядчиков по подъездным дорогам рядом со мной.

ПРЕИМУЩЕСТВА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ДОРОГ

Системы снеготаяния популярны как для коммерческого, так и для домашнего использования. Вот несколько распространенных приложений:

• Для удобства. Владельцы элитных домов устанавливают системы на всех своих наружных плитах, включая подъездные пути, тротуары, ступеньки и террасы, чтобы полностью исключить необходимость работы лопатой.
• Для нацеливания на проблемные точки. Домовладельцы, которые не могут позволить себе установить системы на всех своих наружных бетонных плитах, используют их только там, где скопление снега и льда представляет собой проблему. Это может быть следы колес на проезжей части, передние переходы и ступеньки или проезды с крутыми уклонами.
• Для снижения затрат и ответственности за уборку снега. Владельцы предприятий используют системы в торговых центрах, парковках, автомойках, пешеходных дорожках и погрузочных пандусах, чтобы сократить расходы на снегоуборочные работы и предотвратить несчастные случаи из-за скольжения и падения.

ЧЕТЫРЕ КЛЮЧЕВЫХ КОМПОНЕНТА СИСТЕМ СНЕПЛАВКИ

Как правило, доступны два типа систем снеготаяния для использования в наружных плитах на уклоне: гидроник и электрический . Оба используют четыре ключевых компонента, которые превращают всю поверхность плиты в источник лучистого тепла.

1. Нагревательный элемент, встроенный в плиту.
2. Датчики для определения температуры и влажности наружного воздуха.
3. Источник питания.
4. Контроллер для соединения нагревательного элемента, датчиков и источника питания.

ГИДРОННЫЕ СНЕПЛАВКИ

Нагревательный элемент в гидравлической системе представляет собой трубку с замкнутым контуром, изготовленную из гибкого полимера (обычно сшитого полиэтилена) или синтетического каучука, в котором циркулирует смесь горячей воды и пропиленгликоля (антифриз), что очень похоже на используемую смесь. в радиаторе автомобиля. Жидкость нагревается до температуры от 140 до 180 F, чтобы обеспечить достаточно тепла для таяния снега.

Трубки имеют диаметр от 1/2 до 3/4 дюйма и достаточно гибкие, чтобы изгибаться в различных схемах расположения.Он также рассчитан на длительный срок службы. Трубки устойчивы к химическим веществам и коррозии, не становятся мягкими при высоких рабочих температурах и хрупкими при низких температурах наружного воздуха. «Мы предлагаем 25-летнюю гарантию на производительность нашего продукта», — говорит Билл Бейли из Lee Hydronics, установщика гидравлических труб.

Предоставлено Uponor.

Предоставлено Uponor.

Требования к гидронной мощности

Источник тепла — обычно водонагреватель или бойлер — может питаться от любого источника энергии, который удовлетворяет системным требованиям Btu, включая природный газ, электричество, масло, древесину или даже солнечные коллекторы.Для таяния снега в жилых и коммерческих помещениях Bailey рекомендует выделять от 100 до 150 британских тепловых единиц на квадратный фут поверхности плиты. Циркуляционный насос и коллекторы подачи и возврата, установленные в легкодоступном месте, передают воду между источником тепла и трубопроводами.

Элементы успешной эксплуатации систем водяного отопления

Успешная работа системы водяного отопления зависит от правильного расположения и расположения труб. Поскольку горячая вода выделяет тепло при прохождении через плиту, производители обычно рекомендуют укладывать трубы по спирали или змеевику, чтобы помочь равномерно распределить тепло.Расстояние между трубами зависит от нескольких факторов, включая желаемую скорость таяния снега, количество изоляции, используемой под плитой, и ожидаемую скорость потери тепла. Типичный интервал для внешней плиты на уклоне составляет 6 дюймов по центру, что удобно соответствует 6-дюймовой сетке арматурной сварной проволоки, но в некоторых случаях может потребоваться более близкое расстояние.

СИСТЕМЫ СНЕГОПЛАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

Вместо горячей воды в электрических системах используются горячие провода для обогрева поверхностей тротуара.Провода окружены слоями изоляции, медной оплеткой заземления и внешней защитной оболочкой из ПВХ или полиолефина, образуя гибкий кабель диаметром от 1/8 до 1/4 дюйма. Кабель может быть отрезан по длине или сращен на строительной площадке в соответствии с различными схемами расположения.

Для упрощения установки также доступны предварительно заданные маты с уже встроенными в них кабелями. Некоторые производители могут настраивать коврики для конкретных целей.

Требования к электроэнергии

Для эффективного таяния снега кабель должен обеспечивать мощность нагрева от 36 до 50 Вт на квадратный фут поверхности плиты.В зависимости от размеров отапливаемой площади домовладельцам может потребоваться модернизировать свою электрическую панель или установить отдельную цепь для обеспечения достаточной мощности.

«Для обогрева подъездной дороги площадью 1000 квадратных футов мощностью 36 ватт на квадратный фут потребуется 156 ампер электроэнергии (36 000 ватт, разделенных на 230 вольт)», — говорит Родни Блэкберн из Центра теплых полов, установщика электрических нагревательных кабелей. в первую очередь для рынка жилой недвижимости. «Чтобы снизить эксплуатационные расходы, некоторые домовладельцы просто прокладывают кабели в дорожках от шин на подъездной дорожке», — добавляет он.

Теплый пол обычно размещает кабели от 3 до 5 дюймов по центру, что позволяет растапливать от 2 до 4 дюймов снега в час, говорит Блэкберн. Для равномерного нагрева кабели должны быть расположены в виде змеевика, проходящего по наименьшему размеру плиты. Хотя электрический кабель закопан в бетон, оба конца кабеля оканчиваются надземной защищенной от атмосферных воздействий распределительной коробкой для легкого доступа.

HYDRONIC vs ELECTRIC: СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА СИСТЕМ СНЕГОТАПЛЕНИЯ

	Гидроник	Электрический
Преимущества	Большая гибкость в выборе источников питания, что может привести к снижению эксплуатационных расходов.	Требуется меньше времени на прогрев, поэтому система реагирует быстрее.
Недостатки	Стоимость установки может быть выше, особенно если необходимо установить отдельный водонагреватель или бойлер.	Для питания системы можно использовать только электричество, поэтому эксплуатационные расходы могут быть выше.
	Требуется дополнительное обслуживание; Уровень пропиленгликоля необходимо регулярно проверять.	Может потребоваться установка отдельной электрической цепи.
	Время отклика меньше; системе может потребоваться постоянный холостой ход.

ЧТО ДУМАТЬ ПРИ ВЫБОРЕ СИСТЕМЫ СНЕГОТАЯ

Подрядчики и их заказчики должны учитывать множество факторов, прежде чем выбирать тип и размер системы снеготаяния, которая лучше всего подходит для конкретного применения. Дизайн системы, который хорошо работает в одном городе, может быть неадекватным в другом.

«Не все системы снеготаяния одинаковы», — говорит Ларри Дрейк из Radiant Professionals Alliance, организации, объединяющей подрядчиков, оптовиков и производителей лучистого отопления и охлаждения.Он предлагает следующие советы для принятия мудрых решений по планированию и выбору.

• Затраты на коммунальные услуги и их доступность:
  Стоимость и доступность коммунальных услуг сильно различаются в зависимости от страны. Владелец должен учитывать стоимость электроэнергии по сравнению с другими вариантами энергии, такими как пропан, нефть, природный газ и солнечная энергия. «С электрической системой единственное, что вы можете использовать, — это электричество», — говорит Дрейк. «С гидронной системой вы можете использовать любой доступный источник энергии, будь то природный газ, пропан, солнечная энергия или даже электричество.«
• Наличие места:
  Электрическая система просто подключается к распределительной коробке. Для гидронной системы владелец должен иметь место для размещения водонагревателя или бойлера, циркуляционного насоса и коллектора.
• Ожидания пользователей:
  Ожидает ли владелец дороги или тротуара все время без снега, или постепенное таяние в течение нескольких часов после снегопада приемлемо? Первое приведет к увеличению затрат на оборудование, установку и эксплуатацию.
• Сток:
  Предусмотрены ли места для стока талого снега? В некоторых случаях может потребоваться установка дренажной системы, особенно если ожидается сильный снегопад.
• Дооснащение:
  Если система снеготаяния должна быть установлена ​​на существующей плите, легче модернизировать электрический кабель, поскольку он имеет меньший диаметр. «Вы можете протыкать бетон и проложить кабели в канавках», — говорит Дрейк. Для гидравлических труб требуется больше удаления бетона.
• Техническое обслуживание:
  Гидронная система обычно требует большего обслуживания. Помимо обслуживания котла и насоса, «вы должны периодически проверять уровни пропиленгликоля, как антифриз в автомобиле», — объясняет Дрейк.

СТОИМОСТЬ ПРОЕЗДА С ПОДОГРЕВОМ

Затраты на эксплуатацию систем снеготаяния широко варьируются в зависимости от размера обрабатываемой территории, местных затрат на коммунальные услуги, среднего общего количества снегопадов и того, насколько быстро пользователь системы хочет растопить снег.Очевидно, что чем больше обогреваемая площадь и больше снега, тем выше эксплуатационные расходы. Кроме того, для системы, используемой в более холодном климате, может потребоваться более высокая мощность (для электричества) или больше британских тепловых единиц (для гидронной системы), чем для аналогичной системы, используемой в более теплом климате.

Watts Heatway, поставщик гидравлических систем, заявляет, что годовые эксплуатационные расходы составляют от 12 до 25 центов за квадратный фут. Таким образом, в среднем таяние снега на подъездной дорожке площадью 1000 квадратных футов будет стоить от 120 до 250 долларов каждую зиму.

В зависимости от тарифов местных коммунальных предприятий эксплуатация электрических систем может стоить еще дороже.EasyHeat, поставщик электрических ковриков для таяния снега, заявляет, что сезонные затраты на обогрев плиты площадью 1000 квадратных футов мощностью 50 киловатт будут составлять около 276 долларов США в районах с небольшим снегопадом (50 дюймов в год или меньше) и 692 доллара США в районах со средним уровнем снегопада. снегопад (от 50 до 100 дюймов). Эти оценки основаны на средней стоимости киловатт в час, равной 6,92 цента.

Затраты на материалы и установку также сильно различаются. По словам Блэкберна, для электрической системы центров теплого пола стоимость одних материалов составляет от 4 до 6 долларов за квадратный фут.Стоимость системы Lee Hydronics составляет от 5 до 10 долларов за установленный квадратный фут. «Самая большая переменная — это расстояние от встроенной трубки до источника питания», — утверждает Бейли. Чем дальше расположены инженерные сети, тем выше затраты на установку и эксплуатацию.

УСТАНОВКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СНЕГОПЛАВКИ

Большинство компонентов систем снеготаяния, в частности, источник питания и средства управления, устанавливаются подрядчиком по сантехнике (для гидроники), электрике или HVAC. Но подрядчики по бетону часто привлекаются, когда приходит время встраивать нагревательные элементы в плиту.Процедуры аналогичны для обоих типов систем.

• Перед заливкой бетона проложите трубу или кабель на заданном расстоянии.
• Прикрепите его к сварной проволочной арматурной сетке с помощью нейлоновых или пластиковых стяжек или зажимов, которые не подвержены коррозии.
• Используйте пластиковые стулья для поддержки проволочной сетки, чтобы присоединенная трубка или кабель находились примерно на 2 дюйма ниже поверхности готовой плиты.
• «Минимальное бетонное покрытие в 2 дюйма дает хорошее время отклика», — говорит Бейли.Если нагревательный элемент встроен в плиту ниже, теплу требуется больше времени, чтобы достичь поверхности, что приводит к потере энергии.

На компенсационных швах, где движение плиты может вызвать напряжение, необходимо соблюдать особые меры предосторожности. «Мы прокладываем электрический кабель от первой плиты, формируем 6-дюймовую петлю в песчаную траншею под компенсатором, а затем протягиваем кабель до следующей плиты. Это позволяет перемещать плиты без повреждения кабеля, «объясняет Блэкберн.Бейли рекомендует обернуть гидравлические трубки изоляцией труб там, где они проходят через компенсаторы. «НКТ может принимать линейное растяжение в компенсаторах; проблема заключается в сдвиговом движении», — говорит он. «Изоляция действует как подушка, если плиты поднимаются или опускаются».

Как электрические, так и гидравлические системы должны быть проверены до и во время укладки бетона, чтобы гарантировать отсутствие повреждений нагревательных элементов во время установки. Для гидравлических систем трубопровод испытывается под давлением сжатым воздухом или водой в соответствии с рекомендациями производителя.В электрических системах к кабелю прикрепляется омметр для сравнения показаний с заводскими значениями, которые указаны на бирке UL кабеля.

Системные датчики и органы управления

Системы снеготаяния могут управляться вручную или автоматически. Автоматические контроллеры используют датчики для включения нагревательного элемента и определения, когда пора отключать; пользователю не обязательно быть рядом, чтобы активировать элементы управления. Датчики измеряют температуру и влажность воздуха. Когда они обнаруживают присутствие влаги при температуре воздуха, близкой к нулю, система автоматически включается и поднимает температуру поверхности бетона примерно до 45 F.Когда осадки прекратятся или температура воздуха повысится, система отключится. Переключатель блокировки позволяет пользователю при необходимости управлять системой вручную.

При сильном снегопаде, когда снег накапливается быстрее, может потребоваться дополнительное время на нагрев для полного удаления. Датчики могут быть установлены на обогреваемом тротуаре, на ближайшей стойке или в любом месте, не защищенном от непогоды, например, на навесе или крыше гаража. Более сложные системы могут иметь несколько датчиков, которые независимо контролируют разные зоны покрытия.

Некоторые владельцы систем, особенно предприятия, которые не работают круглосуточно, предпочитают ручное управление, которое не зависит от датчиков. Эти контроллеры, как правило, дешевле в установке и могут быть включены только тогда, когда требуется уборка снега.

После активации гидравлические системы обычно имеют более медленное время отклика, чем электрические системы, потому что жидкость, которая циркулирует по трубопроводу, сначала должна быть нагрета. Если критически важна быстрая реакция, гидравлические системы могут работать зимой на пониженной скорости холостого хода, чтобы жидкость в трубах оставалась достаточно теплой, чтобы быстро реагировать на надвигающийся снегопад.

Важность изоляции

Добавление изоляции как под плитой, так и возле ее открытых краев снижает потери тепла в землю и позволяет плите быстрее нагреваться, что снижает общие эксплуатационные расходы. «Мы всегда изолируем основание, потому что это помогает системе нагреваться более эффективно», — говорит Блэкберн. «Если мы этого не сделаем, пользователь должен будет эксплуатировать систему с более высокой мощностью на квадратный фут».

Многие производители рекомендуют изолировать плиту жестким пенополистиролом толщиной от 1 до 2 дюймов.Но и Блэкберн, и Бейли предпочитают использовать светоотражающую изоляцию, состоящую из слоя алюминиевой фольги, зажатой между двумя слоями полиэтиленовых пузырей. Bailey использует продукт Covertech Fabricating толщиной всего около 5/16 дюйма, который также служит пароизоляцией. «Толщина пенопласта может быть проблемой для плиты толщиной всего от 4 до 5 дюймов», — говорит Бейли. Кроме того, если пенопласт не размещен на идеально ровном основании, он может треснуть, что снизит его изоляционные свойства. Поставляемая в рулонах светоотражающая изоляция также легче переносится и устанавливается рабочими.

Ремонт систем снеготаяния

Хотя гидравлические трубопроводы и электрический кабель защищены прочной внешней оболочкой, они не защищены от повреждений, особенно во время установки. Большинство повреждений можно исправить, поэтому производители рекомендуют тестировать свои системы как до, так и во время укладки бетона. На этом этапе подрядчикам довольно легко произвести ремонт в полевых условиях с использованием комплектов, поставляемых производителем.

После заделки нагревательных элементов ремонт становится более трудным, поскольку сначала необходимо удалить бетон вокруг поврежденной секции.Обнаружить проблемное место также сложнее. По словам Бейли, разрыв в гидравлической трубке можно обнаружить с помощью инфракрасного сканера, улавливающего тепло. Чтобы обнаружить обрыв электрического кабеля, Blackburn использует электронную систему обнаружения, которая может определить, на скольких линейных футах вниз по кабелю находится разрыв.

Чтобы избежать повреждения труб или кабелей во время укладки бетона, подрядчики никогда не должны проезжать по ним грузовиками товарной смеси. Вместо этого они должны использовать насосы или тачки для укладки бетона.

РЕСУРСЫ ДЛЯ ПОДРЯДЧИКОВ БОЛЬШЕ УЗНАТЬ О СИСТЕМАХ СНЕПЛАВКИ

Для того, чтобы эти системы работали эффективно и обеспечивали все преимущества, они должны быть правильно установлены.

Подрядчики, желающие узнать больше об этих системах и процессе установки, могут получить помощь из следующих источников:

• См. Проект в Мичигане, где электрическая система растапливания льда была установлена ​​под брусчаткой.
• Поставщики систем часто могут предоставить подробные инструкции по проектированию и бесплатные услуги компьютерного проектирования, чтобы помочь подрядчикам правильно расположить и установить трубы.
• Radiant Professionals Alliance предлагает домовладельцам советы по проектированию и установке систем лучистого отопления жилых помещений.
• Справочник по применению HVAC , опубликованный ASHRAE, содержит главу, посвященную гидравлическим и электрическим системам снеготаяния. Темы включают требования к отоплению, проектирование системы, конструкцию дорожного покрытия и средства управления. Главу можно приобрести на веб-сайте ASHRAE за 52 доллара.

Водно-гликолевая система водяного теплого пола

Некоторые вопросы возникают регулярно, когда люди рассматривают вопрос об установке или установке системы водяного теплого пола с водой / гликолем.Поэтому мы взяли на себя инициативу сгруппировать их на этой странице.

Каковы преимущества теплого пола?

• Дополнительный комфорт благодаря равномерному распределению тепла
• Эстетичность и большая свобода расстановки мебели в комнатах (без видимого обогрева плинтуса)
• Лучшее качество воздуха, потому что воздух не осушается и не перемешивается
• Экономия энергии (10% -20%) за счет более равномерного нагрева. Другие системы отопления имеют тенденцию нагревать стены и потолок.Мы можем поддерживать немного более низкую температуру, чувствуя себя комфортно.
• Больше выбора источника энергии. Воду / гликоль можно нагревать электричеством, дровами, пеллетами, природным газом, пропаном, мазутом…

Нужна ли мне еще одна система отопления?

• Нет, другая система отопления вам не понадобится. Если система хорошо спроектирована, система лучистого пола будет достаточно мощной, чтобы быть вашей единственной системой отопления.
  • Если у вас когда-либо будет другой источник тепла, есть возможность контролировать только температуру пола с помощью датчиков.Таким образом, две системы отопления не будут конфликтовать.

Электрический (нагревательные провода) или гидравлический (вода / гликоль)?

• Если вы хотите обогреть только ванную комнату или керамический пол на кухне, выберите систему нагревательных проводов, расположенную под плиткой.
• Для обогрева подвала, гаража или всего дома выберите более подходящий пол с водяным подогревом.

Какая толщина бетона требуется при укладке трубы PEX?

• Минимальная требуемая толщина бетона составляет 1-1 / 2 дюйма.Эта толщина бетона обнаруживается, когда трубы устанавливаются наверху или во время ремонта, когда трубы размещаются на существующей плите.
• В противном случае, как правило, минимальная требуемая толщина бетона составляет 4 дюйма для подвала или гаража.
• В идеале трубы Pex не следует прокладывать глубже 4 дюймов в бетонную плиту.

Как закрепить трубы на земле перед заливкой бетона?

• Для плит, которые необходимо изолировать, есть два разных способа крепления труб из полиэтиленгликоля.
  • Первый — со стандартной изоляцией, поверх изоляции устанавливается проволочная сетка, а трубы фиксируются на решетке с помощью стяжки

• Другой тип изоляции предназначен для облегчения монтажа, изоляция Isorad, трубы помещаются между бороздами. Мы рекомендуем использовать U-образные зажимы для фиксации труб в изгибах.

• При укладке труб на фанеру использование j-образного зажима — самый простой способ удержать трубы на месте.

Можно ли укладывать теплый пол с водой / гликолем на пол?

Да, нет проблем, можно продолжить тремя способами:

• Установите трубы на фанеру и залейте бетонную плиту размером 1-1 / 2 дюйма.
• Создайте черный пол для прохода труб; вот состав пола: Балки — Светоотражающая изоляция пузыря, Трубы Pex / Деревянный Мех, Фанера (Фанера)
• Проложите трубы PEX между балками и изолируйте внизу светоотражающей пузырьковой изоляцией и ватой.

Рекомендуемое расстояние между трубами — 9 дюймов или 12 дюймов. В Ecosolaris мы рекомендуем устанавливать их на высоте 9 дюймов, чтобы температура плиты была более равномерной.

Однако необходимы два отдельных ряда по 6 дюймов вдоль внешних стен и 5 отдельных рядов по 6 дюймов вдоль стен с гаражными воротами или навесными стенами.

Как рассчитать необходимое количество трубопроводов?

Если трубы проложены на расстоянии 12 дюймов, мы вычисляем общую площадь, умноженную на 1.2

пример: 500 футов2 x 1,2 = 600 футов труб

Если трубы установлены на расстоянии 9 дюймов, общая площадь рассчитывается умноженной на 1,5

Если трубы проложены между балками, мы рассчитываем общую площадь, умноженную на 2

Мы часто слышим о петлях и зонах, в чем разница между ними?

Петля — это отрезок трубы, проходящей взад и вперед по полу

Зона — это часть пола (обычно комната), состоящая из одного или нескольких контуров, контролируемых термостатом.

Какая максимальная длина петли?

Максимальная длина петли — 300 футов. При превышении этой длины разница температур между выходом и возвратом может быть слишком большой, что сделает некоторые части пола более прохладными и, следовательно, менее комфортными.

Через какое время после заливки бетона я могу включить систему?

Перед заполнением труб и запуском системы необходимо подождать естественного высыхания бетона в течение 30 дней.

Нужно ли заполнять трубы водой или гликолем?

В системе теплого пола можно использовать только воду, но гликоль позволит вам не беспокоиться о возможном замерзании труб в случае длительного отключения электроэнергии (например, ледяной шторм).

Какой процент воды и гликоля мне следует использовать в моей системе теплого пола?

• Если вы используете только воду, ваша система может замерзнуть при 0 градусов Цельсия
• Используя смесь 70% воды и 30% гликоля, ваша система не замерзнет при температуре до -12 градусов Цельсия
• Используя смесь 50% воды и 50% гликоля, ваша система будет защищена от замерзания до -34 градусов Цельсия

Обратите внимание, что жидкости нечувствительны к тому, что мы называем температурным ощущением.

Следует использовать дистиллированную воду или можно использовать водопроводную воду?

Дистиллированная вода не содержит минералов и поэтому лучше всего защищает от коррозии. С другой стороны, когда система состоит из частей, сделанных из качественных металлов, разница между дистиллированной водой и водой из вашего акведука будет очень небольшой. Однако это не относится к воде из колодца.

Гликоль, который мы используем, также содержит ингибиторы коррозии, которые добавляют дополнительную защиту

Как рассчитать количество жидкости, необходимое моей системе?

Количество жидкости в трубах 1/2 дюйма составляет 1 галлон на 100 футов.После этого добавьте около 3 галлонов для нагревательной панели и 5 галлонов для системы подпитки вода / гликоль.

Как рассчитать требуемую мощность котла?

Новый дом, утепленный в соответствии со стандартами строительных норм, требует около 22 БТЕ / кв. Футов. А более старый дом может потребовать до 35 BTU / кв.

В общем, берем площадь, умноженную на 30 Btu, и выбираем котел в соответствии с этим расчетом.

Например: 1000 фут2 x 30 = 30 000 BTU = 8 кВт

Какой котел выбрать, Mini BTH или Mini Ultra?

Mini BTH похож на небольшой резервуар для горячей воды на 2 галлона.Если мы скажем ему нагреть воду до 100 градусов по Фаренгейту, он будет постоянно нагревать воду в баке до 100 градусов по Фаренгейту. Автоматический выключатель, установленный в верхней части котла, позволяет гасить его весной и повторно зажигать осенью.

Бойлер Mini Ultra — это умная модель, которая нагревает воду в баке только тогда, когда этого требует термостат, что позволяет экономить электроэнергию. Датчик температуры наружного воздуха также входит в комплект поставки котла

.

Для чего нужен датчик наружной температуры?

Получая информацию об изменениях наружной температуры с помощью датчика, котел может регулировать температуру воды / гликоля в своем баке и, таким образом, обеспечивать больший нагрев плиты в холодную погоду и предотвращать проблемы перегрева при погода становится мягче

Какая мощность автоматического выключателя необходима для питания котла?

Эту информацию можно получить у электрика или в брошюре производителя котла.

Брошюра по

Mini BTH и Mini ULTRA

Брошюра по Bth Ultra

А в чем толк от напольного датчика?

Датчик температуры пола учитывает температуру бетонной плиты, чтобы регулировать температуру в помещении.

Его можно использовать двумя способами.

Вот несколько примеров.

Температура в гараже обычно устанавливается в соответствии с температурой плиты. Таким образом, воздушный поток, создаваемый при открытии двери, не вызовет запуск системы, температура плиты не обязательно снизилась.

Для дома температура воздуха учитывается путем определения минимума и максимума для бетонной плиты, таким образом, если внешняя дверь останется открытой, когда очень холодно, пол перестанет подниматься, когда он перестанет подниматься. достичь максимальной температуры плиты.

Как произвести заполнение системы?

Если ваша система оснащена системой подпитки Calefactio, вы можете использовать ее для заполнения ваших труб водой и гликолем. В противном случае вам придется использовать внешний насос или обратиться к профессионалу.

Теплый пол с подогревом | Зеленое здание

Лучистое отопление имеет ряд преимуществ: оно более эффективно, чем отопление плинтусом, и обычно более эффективно, чем воздушное отопление, поскольку энергия не теряется через воздуховоды. Отсутствие движущегося воздуха также может быть полезно для людей с тяжелой аллергией. Гидравлические (жидкостные) системы потребляют мало электроэнергии, что является преимуществом для домов, не подключенных к электросети, или в районах с высокими ценами на электроэнергию. Гидравлические системы также могут обогреваться различными источниками энергии, включая стандартные газовые или мазутные котлы, дровяные котлы, солнечные водонагреватели или комбинацию этих источников тепла.

Типы лучистого теплого пола

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

Гидравлические теплые полы: Гидравлические (жидкостные) системы — самые популярные и экономичные системы лучистого отопления для климатических условий с преобладанием отопления.Системы водяных полов перекачивают нагретую воду из бойлера по трубам, проложенным под полом. В некоторых системах температура в каждой комнате регулируется путем регулирования потока горячей воды через каждый контур труб. Это делается системой зонирующих клапанов или насосов и термостатов. Стоимость установки водяного излучающего пола варьируется в зависимости от местоположения, а также зависит от размера дома, типа укладки, напольного покрытия, удаленности участка и стоимости рабочей силы.

Воздушные теплые полы: Поскольку воздух не может удерживать большое количество тепла, теплые воздушные полы в жилых помещениях экономически неэффективны, и их редко устанавливают. Из-за неэффективности попытки обогреть дом с помощью обычной печи путем прокачки воздуха через полы, преимущества использования солнечного тепла в течение дня перевешиваются недостатками использования традиционной системы в ночное время.

Напольные покрытия

Керамическая плитка — это наиболее распространенное и эффективное напольное покрытие для лучистого теплого пола, так как оно хорошо отводит тепло от пола и добавляет теплоаккумулятор из-за своей высокой теплоемкости.