Обогрев бетона электродами: схема работы, типы электродов Использование сварочных аппаратов

1 Проблемы, возникающие в зимний период
2 Особенности методики
- 2.1 Общая схема работы
- 2.2 Типы электродов
- 2.3 Использование сварочных аппаратов
3 Советы по реализации
4 Вывод

Электрообогрев бетона в зимнее время является обязательным условием для набора конструкцией достаточной прочности. Для обеспечения оптимальной температуры застывающего раствора применяются самые разные технологии, и одной из них является использование электрического тока.

Об особенностях реализации данной схемы мы и поговорим в этой статье.

При выполнении работ на морозе дополнительный обогрев обязателен

Проблемы, возникающие в зимний период

Как известно, работать с цементным раствором лучше при положительных температурах – тогда после застывания конструкция получается достаточно прочной. Однако в ряде случаев возникает необходимость обустройства бетонных фундаментов или стен на морозе.

И здесь начинаются проблемы:

Во-первых, входящая в состав раствора жидкость замерзает, и перестает реагировать с цементом. Соответственно, сильно снижается активность процесса гидратации, и набор прочности практически останавливается.
Во-вторых, кристаллы льда расширяют поры внутри бетона, что приводит к снижению его плотности. Если же во время высыхания пройдет несколько циклов замерзания-размерзания, то поры станут весьма нестабильными, и монолит начнет крошиться.
В-третьих, зона напряжения формируется на участках соприкосновения бетонного раствора с арматурой. На металле образуется тонкая ледяная пленка, и после того, как она растает, прочность соединения снижается на порядок.

Обратите внимание! Дополнительным минусом является активизация коррозионных процессов вследствие окисления металла в присутствии воды.

Изменение температуры в растворе

Избежать этих последствий можно двумя способами:

Во-первых, в состав жидкости для гидратации добавляют специальные антиморозные компоненты. Они предотвращают замерзание воды, благодаря чему гидратация проходит в нормальных условиях.
Во-вторых, используется электрический прогрев бетона. За счет оптимизации температурного режима внутри раствора создаются благоприятные условия, и цемент набирает прочность так же активно, как и при высыхании с положительной температурой воздуха.

Для достижения наилучшего результата инструкция рекомендует применять оба метода параллельно. Однако многие специалисты ограничиваются только активным отоплением: так и цена работы несколько снижается, и качество практически не страдает.

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

Обратите внимание! Эффективность данного процесса снижается одновременно с утратой раствором значительной части воды. Чем суше становится бетон, тем выше будет необходимое для эффективного прогрева напряжение.

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

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.

Обратите внимание! Использование фрагментов композитной арматуры в качестве токопроводящих стержней не допускается!

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

Обратите внимание! Положение металлических проводников нужно обязательно учитывать, когда проводится алмазное бурение отверстий в бетоне без арматуры или другие работы, связанные с нарушением целостности изделия.

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

Совет! Чтобы при отоплении вода из поверхностных слоев испарялась медленнее, стоит засыпать раствор слоем опилок толщиной около 50 мм. Естественно, делать это нужно после того как цемент схватится.

Советы по реализации

При обустройстве системы электродного обогрева нужно учитывать следующие моменты:

При высыхании раствора необходимо постепенно повышать силу тока в сети. Для этого в цепь обязательно встраиваем регулирующее устройство (хотя бы примитивный реостат).
Использование источников постоянного тока не допускается, поскольку при этом происходит электролиз жидкости внутри конструкции.

Технологическая карта на подключение системы

Чтобы обработка была максимально эффективной, нужно снизить поверхностные теплопотери. Для этого укрываем раствор рубероидом, утепляющими матами, несколькими слоями полиэтиленовой пленки и т.д.
При закладке стержневых проводников нужно строго контролировать шаг между ними. Отклонения более 5 см могут привести к неравномерной нагрузке за счет разного сопротивления участков.
Чтобы сэкономить электроэнергию, можно ускорить сам процесс гидратации цемента. Для этого в раствор вводим специальные присадки, благодаря которым отвердение идет быстрее.
Оптимальное напряжение при закладке электродов составляет не более 127 Вольт. Если для подачи напряжения используются арматурные прутья, то допустимое значение снижается до 60 Вольт.

В любом случае, организацией данного процесса должен заниматься специалист, обладающий соответствующим допуском, и ознакомленный с правилами техники безопасности.

Вывод

Если вам необходимо залить фундамент или возвести стены, но при этом на улице установилась отрицательная температура, ждать весны совсем не обязательно. Подогрев бетона электродами позволяет сформировать приемлемые условия для гидратации раствора и набора цементом прочности ( читайте также статью «Прогрев бетона проводом ПНСВ: цели и технология»).

Естественно, расходы на электроэнергию будут существенными, но зато конструкция будет соответствовать всем выдвинутым требованиям. Более подробную информацию по данной теме можно найти, изучив видео в этой статье.