Прогрев бетона сварочным аппаратом, как греть бетон при помощи сварочника

Необходимые инструменты

Строительные работы — это хлопотно, затратно, но в какой-то мере приятно. Особенно когда ведется постройка долгожданного жилища для собственной семьи. И если в промышленных масштабах для заливки бетона в зимнее время требуется специальный трансформатор или кабель, то в условиях небольших объемов можно сделать это имея сварочный трансформаторный аппарат, мощность которого от 150 до 200 Вт. Это мобильный и экономичный прибор, который доступен любому человеку и зачастую уже есть в мастерской строителя. А если такое устройство есть в наличии, то почему бы его не использовать.

Обратить внимание стоит на способ подключения и соответствующую схему при прогреве бетона сварочным аппаратом. Она будет немного отличаться от привычной.

Дополнительно для прогрева бетона сварочным инвертором потребуется:

• греющий провод ПНСВ диаметром 1,5 мм. Его лучше заранее порезать на куски примерно одинаковые по длине;
• алюминиевый одинарный провод с сечением от 2,5 до 4,0 кв. мм;
• лента хлопчатобумажная, для изоляции;
• клещи, для того чтобы определить силу тока;
• пассатижи или любой другой ручной инструмент похожего действия.

Подготовительные работы

В первую очередь необходимо проверить наличие всех необходимых инструментов и материалов, ведь в процессе работы отвлекаться будет некогда. Все выполняемые работы, особенно если они проводятся строителем впервые, лучше продумать и разбить на подпункты: так будет легче и быстрее.

План прогрева бетона сварочным аппаратом должен включать такие действия:

1. 
   Подготовка провода ПНСВ, а именно разделение его на отрезки.
2. Подвязка полученных петель к каркасу из арматуры под заливку бетонной конструкции. Нужно отметить, что петли должны располагаться выше середины заливаемой плиты. Наиболее подходящий вариант расположения петель — змееобразно. Расстояние между петлями зависит от температуры воздуха: чем она ниже, тем меньше промежутки.
3. Маркировка оконцовок петель изолентой (одна маркируется, другая остается свободной).
4. Наращивание на петли алюминиевых проводов, с помощью которых будет происходить подключение к сварочному аппарату. При этом длина провода зависит от расположения прибора, но она не должна превышать 8 метров.
5. Изоляция полученных скруток (греющих петель и провода) с помощью изоленты. Если этого не сделать, то скрутка будет постоянно перегреваться и это приведет к поломке аппарата.

Когда подготовительные работы проведены, можно переходить к заливке бетона и подключению сварочного аппарата для его прогрева.

Прогрев бетона сварочным аппаратом и ПНСВ проводом

Схема работы здесь точно такая же, как и при использовании масляных трансформаторов. Вся тонкость в расчетах. Итак, для обогрева бетона сварочным трансформатором вместе с проводом нам понадобится сварочник 150-250 А, ПНСВ кабель, алюминиевый кабель холодных концов, амперметр (клещи) и изолента, на тканевой основе.

Для примера приведу расчет для прогрева плиты 3,8 м3 размером 4x5x0,19 м при температуре воздуха около -12°C и сварочным аппаратом на 250 А. Итак, ПНСВ провод нарезаем на отрезки длиной по 18 метров. Длина определялась опытным путем и для вашего случая, возможно, будет другой. Каждый из таких отрезков способен выдержать ток до 25 А. Соответственно, для суммарных 250 ампер возможно использовать 10 отрезков. Но чтобы не пускаться в крайности и оставить небольшой запас будем ориентироваться на 8 проводов.

К каждому куску ПНСВ с обеих сторон докручиваем алюминиевый провод такой длины, чтобы сама скрутка находилась в бетоне, а холодные концы дотянулись до трансформатора. Саму скрутку изолируем изолентой.

Укладываем отрезки провода, подвязывая их к арматуре пластиковыми креплениями или изолированным проводом, чтобы избежать замыкания. Для плиты провод можно закрепить чуть ниже верхнего армирующего слоя. Выходы каждого провода надо маркировать, например (+) и (-). Или можно концы развести по разным сторонам конструкции. Также очень удобно соединить фазы (плюсы отдельно, минусы отдельно) между собой на изолированной поверхности (текстолит) с клеммами.

После заливки бетона сразу же подключаем наши клеммы к прямому и обратному выходам сварочного аппарата, установленного на минимальный ток. Измеряем ток на сварочных проводах (должен быть до 240 А) и на каждом отрезке (должен быть до 20 А). По мере нагревания сила тока будет падать, и ее надо будет увеличивать на аппарате.

В итоге плита данных габаритов приобрела нужную прочность за 40 часов. Также после заливки бетона, его рекомендуется укрыть защитной пленкой для предотвращения иссушения. При особо низких температурах сверху на пленку можно положить слой утеплителя.

Прогрев бетона электродами

Прогрев электродами – это один из наиболее популярных методов нагрева цементно-песчаной смеси в холодных погодных условиях.

Принципиальная схема трансформатора для прогрева бетона.

Существует несколько видов электродов, применяемых для данного вида работ:

1. Пластинчатые.
   Токопроводящие элементы выполнены в виде пластины. Подобные нагревательные элементы устанавливаются с внутренней стороны опалубки для обеспечения хорошего контакта с песочно-цементной смесью. Обогрев бетона осуществляется из-за возникновения электрического поля вблизи пластинчатых нагревательных элементов.
2. Полосовые.
   Подобный вариант нагревательных устройств монтируется с обеих сторон опалубки. Принцип действия полосовых электродов идентичен пластинчатым: при подаче тока вокруг греющих элементов возникает электрическое поле, прогревающее бетонную конструкцию.
3. Струнные.
   Нагревательные элементы струнного типа зачастую используются при прогреве цилиндрических бетонных конструкций, например, колонн. Подсоединение электродов осуществляется к центру конструкции, окруженному токопроводящей опалубкой. Для упрощения соединения токопроводящих элементов между собой провода питания, виднеющиеся из опалубки, изгибаются в форме буквы Г.
4. Стержневые.
   По своему виду данная модель нагревательных элементов напоминает арматуру. Монтаж стержневых элементов осуществляется внутрь бетона, что позволяет прогревать даже самые сложные конструкции.

Существуют случаи, когда вместо электродов можно использовать продольные металлические прутья, помещенные в опалубку. Такой метод отличается простотой и эффективностью, но имеет большое потребление электрической энергии.

 

Подогрев сварочным аппаратом и электродами

Сварочный аппарат и кабель – не единственный вариант прогрева бетона. Использовать можно также электроды, составив правильную схему и продумав все этапы.

Важная информация про прогрев бетона электродами:

• Есть сквозной прогрев, который применяется для бетонных конструкций сложной формы или внушительной толщины. Данный метод предполагает установку электродов на расстоянии минимум 3 сантиметра от опалубки.
• Периферийный способ прогрева предусматривает монтаж электродов на поверхности бетона. Так удается извлечь все нагревающие элементы после того, как бетон застынет.
• Подаваемый на электроды ток нужно постоянно регулировать, так как влага испаряется и этот процесс требует внимания.
• Поверхность нагрева должна быть накрыта специальным теплоизоляционным материалом, это поможет уменьшить тепловые потери с одновременным повышением КПД электродов.
• В случае применения стержневого прогрева электроды нужно монтировать на одинаковом расстоянии, чтобы исключить риск перегрева отдельных зон.
• Электродный прогрев не эффективен для малых изделий/конструкций.
• Текущую температуру бетона нужно постоянно замерять через небольшие промежутки времени.
• Правильная схема подключения электродов обязательно должна создаваться индивидуально для каждого случая.

В данном случае нагревающими элементами являются электроды, которые вживляют в толщу бетона. Ток идет прямо через раствор, в связи с чем отмечают главный минус метода – опасность поражения током людей, которые находятся рядом. Уровень безопасного напряжения составляет до 36 В, если больше – важно обеспечить недопущение на объект животных и людей. Некоторые мастера утверждают, что способ может стать причиной быстрого износа сварочного трансформатора, но это не проверено.

Электроды (арматурные прутья) укладывают в бетонную конструкцию, последовательно соединяя так, чтобы вышло два отрезка, изолированных один от другого. К одному отрезку подключают провод прямой, а к другому – обратный. С целью обеспечения контроля тока между двумя электродами желательно подключить лампу накаливания (но это не обязательно).

Важно через одинаковые промежутки времени измерять температуру бетона для исключения вероятности обезвоживания застывающего раствора и покрытия трещинами. Залитая конструкция должна быть накрыта пленкой, сверху утеплителем, чтобы исключить потери влаги и тепла.

Подключение к сварочному аппарату и особенности прогрева

После заливки бетона, все алюминиевые концы (наращенные) петель подключают к сварочному аппарату. При этом концы с маркировкой изолентой и без таковой подключают на разные полюсы сварочного трансформатора. Включают сварочный аппарат на минимальной нагрузке регулятора мощности.

Клещами проверяют каждую из петель – потребляемый ток должен быть не более 12-14 Ампер. Через 1 час можно добавить половину мощности аппарата, а через 2 часа можно включить аппарат на полную мощность.

Опять проверяем силу тока на каждой петле. Сила тока должна быть не более 25 А. как гласит практический опыт, мощности петли в 20 А, достаточно чтобы качественно прогреть бетон при температуре окружающего воздуха до минус 10 °C.

Как происходит строительство зимой?

Обязательным компонентом любого бетонного раствора является вода, но при низких температурах она просто замерзает и гидратация цемента прекращается. Кристаллы льда расширяются, и монолит начинает крошиться. Даже при термоизоляции, вместо предусмотренных технологией 28 дней, бетон набирает твердость гораздо дольше, что негативно сказывается на себестоимости работ. Оптимальный выход – электропрогрев бетона, позволяющий ускорить работы и обеспечить нужную прочность.

Это наиболее экономичный метод прогрева бетонной смеси в зимнее время, не требующий больших расходов. Важно, чтобы весь объем прогревался одновременно, чего сложно достигнуть, применяя другие технологии обогрева монолитных конструкций в зимних условиях.

Подогрев бетона зимой

В зимнее время наиболее актуальным становится вопрос о том, как и при какой температуре прогревают бетон. Это связано с тем, что в это время наиболее часто можно наблюдать явление кристаллизации воды в растворе, что исключает ее участие в химических реакция связанных с затвердеванием массы.

Именно потому подогрев бетона зимой — это очень важная процедура, которая может быть реализована следующими методами:

• Введение в раствор противоморозных добавок;
• Подогрев методом «Термоса».

Противоморозные добавки

Добавки на основе из антифриза

Противоморозные добавки способны выдержать сильнейшие холода даже при температуре -30 градусов. Состав таких добавок может быть различным, но основным компонентом является антифриз – вещество, не дающее воде замерзнуть.

Любой строитель своими руками может добавить противоморозные средства в раствор.

Для железобетонных изделий или арматурных перекрытий лучше использовать добавки с добавлением нитрита или формата натрия. Именно эти добавки обеспечат конструкции также сохранение физических и химических свойств и станут антикоррозийной защитой для железобетона в условиях низких температур.

Совет. Если после затвердения таких монолитных конструкций вам потребуется просверлить отверстие или поровнять края, можно воспользоваться такими методами, как алмазное бурение отверстий в бетоне или резка железобетона алмазными кругами.

Метод термоса

Суть данного метода кроется в укладке бетона в теплую подогреваемую опалубку, которая будет весь период затвердевания сохранять температур 20-25 градусов. За счет такого подогрева конструкция и будет сохранять прочность.

Совет. Для ускорения процесса отвердения можно в подогретую опалубку заливать подогретый раствор.

Индукционный нагрев

Индукционный прогрев бетона в зимнее время осуществляется при помощи переменного магнитного поля, образующего переменный электрический ток. Металлические конструкции в бетоне нагреваются, передавая энергию раствору.

Изолированный провод (индуктор) прокладывается внутри конструкции, после он периодически включается для повышения температуры арматуры. Это обеспечивает равномерный прогрев всего монолита. Главное условие  – арматурный каркас должен быть замкнут.

Другие методы

Существуют и другие способы прогрева бетона, среди которых популярны опалубки с ТЭН и применение тепловых пушек. В первом случае раствор заливается в заранее прогретую опалубку, что сократит время отвердевания и предотвратит возможную деформацию конструкции. Непосредственно при заливке опалубка отключается, а свободная часть немедленно накрывается теплоизоляцией. Температура постепенно поднимается до 80ºС, затем опускается до 60ºС и удерживается до достижения 80% прочности.

Прогрев тепловыми пушками требует возведения вспомогательных теплоизолирующих конструкций над бетоном, куда будет направляться разогретый воздух. Эта методика оправдывает себя там, где нет надежного подключения к электрической сети. В этом случае используется дизельное оборудование, обеспечивающее нормальный прогрев. Нужно учитывать, что использование тепловых пушек стоит дорого. В промышленности используют прогрев бетона паром в специальной двустенной опалубке.

Технология прогрева и схема укладки

Перед установкой системы прогрева бетона в зимнее время монтируется опалубка и арматура. После этого раскладывается ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см, в зависимости от наружной температуры, ветра и влажности. Провод не натягивается и прикрепляется к арматуре специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и перехлестов токоведущих жил. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет не допустить короткого замыкания.

Наиболее популярная схема укладки ПНСВ – «змейка», напоминающая систему «теплый пол». Она обеспечивает обогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой в опалубку раствора необходимо убедиться в том, что в ней нет льда, температура смеси не ниже +5°C, а монтаж схемы подключения проведен правильно, на достаточную длину выведены холодные концы.

К проводу ПНСВ прикладывается инструкция, с которой нужно ознакомиться перед тем, как прогреть бетон. Подключение осуществляется через секции шинопроводов двумя способами через схему «треугольник» или «звезда». В первом случае систему разделяют на три параллельных участка, подключаемых к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором – три одинаковых провода соединяются в один узел, потом три свободных контакта аналогично подключаются к трансформатору. Питающее устройство устанавливается не далее, чем в 25 м от места подключения, прогреваемый участок обносится ограждением.

Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология прогрева бетона греющим кабелем ПНСВ включает в себя несколько этапов:

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

При соблюдении технологических требований материал наберет марку прочности, соответствующую его составу. По окончанию работ ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.

Нужно отметить, что применять кабель КДБС или ВЕТ значительно проще, поскольку их можно подключать напрямую к сети 220 В через щитовую или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели стоят дороже ПНСВ, поэтому реже применяется при строительстве крупных объектов.

Еще одна популярная технология – использование опалубки с ТЭН и электродами, когда арматура вставляется в раствор и подключается к сети, используя сварочный аппарат или понижающий трансформатор другого типа. Этот способ прогрева не требует специального греющего кабеля, но более энергозатратен, поскольку вода в бетоне играет роль проводника, а его сопротивление при затвердевании значительно возрастает.

Расчет длины

Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для прогрева бетона требуется учесть несколько основных факторов. Главный критерий – количество тепла, подаваемого на монолит для его нормального затвердевания. Оно зависит от температуры окружающего воздуха, влажности, наличия теплоизоляции, объема и формы конструкции.

В зависимости от температуры определяется шаг укладки кабеля со средней длиной петли от 28 од 36 м. При температуре до -5°C расстояние между жилами или шаг составляет 20 см, с понижением температуры на каждые 5 градусов, он уменьшается на 4 см, при -15°C он составляет 12 см.

При расчете длины важно знать потребляемую мощность нагревательного провода ПНСВ. Для самого популярного диаметра 1,2 мм она равна 0,15 Ом/м, у проводов с большим сечением сопротивление ниже диаметр 2 мм имеет сопротивление 0,044 Ом/м, а 3 мм – 0,02 Ом/м. Рабочий ток в жиле должен быть не более 16 А, поэтому потребляемая мощность одного метра ПНСВ диаметром 1,2 мм равна произведению квадрата силы тока на удельное сопротивление и составляет 38,4 Вт. Чтобы подсчитать суммарную мощность необходимо этот показатель умножить на длину уложенного провода.

Подобным образом рассчитывается и напряжение понижающего трансформатора. Если уложено 100 м ПНСВ диаметром 1,2 мм, то его общее сопротивление составит 15 Ом. Учитывая, что сила тока не более 16 А, находим рабочее напряжение, равное произведению силы тока на сопротивление в данном случае оно будет равно 240 В.

Применение провода ПНСВ – один из самых дешевых способов прогрева бетона. Но он больше годится для применения профессиональными строителями, поскольку для его подключения требуются специальное знание и оборудование. Этот кабель можно применять и в бытовых условиях, правильно рассчитав потребляемую мощность. Снизить расходы при прогреве раствора поможет применение теплоизоляционных материалов, в этом случае нагрев произойдет быстрее, а снижение температуры будет происходить равномернее, что улучшит качество бетона.

Советы начинающим строителям

Процесс прогрева дело нетрудное, однако требует некоторых навыков работы со сварочным аппаратом. Поэтому перед началом любых строительных мероприятий следует проконсультироваться со специалистом по поводу целесообразности и правил проведения работ.

Опытные прорабы советуют:

• не прогревать бетон слишком сильно — конструкция должна быть едва теплой;
• не производить прогрев слишком долго — чаще всего достаточно около 48 часов для полной гидратации бетона;
• произвести утепление поверхности. Это можно сделать с помощью матов или поилок.

Все работы стоит проводить только с соблюдением всех правил безопасности. Не стоит пренебрегать покупкой качественных электродов и превышать режим работы аппарата. Это может привести к поломке инвертора и на долгое время приостановить важные строительные работы.

Ведь прогревание бетона с помощью сварочного аппарата — необходимый процесс при заливке фундамента в холодное время года.