Zahřívání betonu

Všeobecně se uznává, že stavební sezóna trvá od teplot nad nulou na jaře do prvních „minus“ na podzim. Ve skutečnosti se stavební práce musí provádět i v zimě, aby byly zachovány komfortní podmínky pro práci samotnou a materiály. Největší bolest hlavy stavitelů pochází z potřeby lití betonu při nízkých teplotách. Pokud se v sovětských dobách taková práce v zásadě vyhnula, v naší době existuje spousta nástrojů a technologií, které pomáhají udržovat potřebné podmínky po celý rok.

Zahřívání betonu je soubor opatření, jejichž cílem je zabránit zamrzání čerstvě položeného betonu a zachovat optimální tepelné podmínky pro jeho tvrdnutí.

Důvody pro zahřívání

Důvod pro vytápění betonu v zimě je jediný – nízké teploty (pod 5C), které způsobují krystalizaci vody v roztoku, zabraňují vysychání kompozice a vedou k zamrzání.

Kromě toho může tvorba ledových krystalků ve struktuře betonu způsobit nahromadění tlaku v pórech cementové malty a způsobit praskliny. Zvláštní pozornost je třeba věnovat okamžiku tuhnutí roztoku a zabránit zamrznutí v této fázi, ztráta vlastností může být nevratná. Udržování vlhkosti během procesu stylingu je také velmi důležité. Při nedostatečně vysokých teplotách zesiluje vysoká vlhkost mrazicí účinek a snižuje účinek tuhnutí.

Technologie a metody elektrického ohřevu betonu v zimě

Existuje několik typů vytápění:

  • Metoda elektrod
  • Vytápění smyčkami PNSV
  • Zahřívání pomocí termoelektrických podložek
  • Elektrické vytápění bednění
  • Infračervené vytápění
  • Indukční ohřev
  • Vytápění kapalinovými instalacemi

Volba způsobu vytápění betonu je dána okolními teplotními podmínkami a také povahou betonové konstrukce. Zaměříme se na nejběžnější způsoby elektrického vytápění.

Ohřev betonu elektrodami

Podstatou metody je, že teplo vstupuje do betonu, když směsí prochází elektrický proud. Častěji se takto ohřívají stěny a také jako předehřev betonu před litím do bednění.

Tato metoda je velmi rychlá, spolehlivá a snadno proveditelná, má však řadu nevýhod, jako je krátká doba ohřevu (je nutné udržovat teplotu betonu po ztuhnutí po průchodu proudu) a přítomnost velkých elektrických pravomoci na místě.

Zahřívání pomocí topných smyček PNSV

Tento způsob vyžaduje instalaci tepelného zařízení na konstrukci a je vhodný pro vytápění některých stěn a stropů. K ohřevu dochází pomocí smyček (podle principu omezení proudu na kabelu) nebo drátů upevněných k výztužnému rámu před položením hmoty. Proud je přiváděn rovnoměrně pomocí klesajícího transformátoru a postupně ohřívá složení, přičemž teplotu udržuje i po vytvrzení (což se liší od prvního způsobu). Transformátor navíc pomáhá regulovat použitý výkon, což výrazně šetří náklady na energii. Ale tato metoda má také nevýhody – to je možnost poškození izolace během betonování a také instalace, která zabere spoustu času.

Zahřívání pomocí termoelektrických podložek

Tato metoda pomáhá zahřívat základy, podlahy a další betonové prvky. Zde není potřeba žádné speciální vybavení a je možné pracovat přímo ze sítě, přestože spotřeba energie bude zanedbatelná. Podstatou metody je dodávat infračervené teplo přes termoelektromat díky průchodu elektrického proudu fólií v jeho zařízení. Dlouhá životnost, rychlé zahřátí a snadná instalace umožňují časté používání termomatů. Ale jejich vysoká cena a přítomnost mnoha padělků zpochybňují hospodárnost a spolehlivost této metody.

READ
Jak vypadá čínský froté karafiát?

Při vytápění betonové konstrukce můžete použít buď jeden způsob vytápění, nebo jich kombinovat několik najednou.

Náklady na vytápění betonu

Náklady na vytápění betonových konstrukcí jsou velmi vysoké, a to nejen z důvodu nutnosti pořízení dalších instalací, kabelů a zařízení, ale také z důvodu značných nákladů na elektřinu. V současné době může být ohřev betonu buď na bedrech vlastníka stavby (Objednatel), nebo pod dohledem stavební firmy a dokonce i dodavatele betonu. V každém případě vám doporučujeme, abyste tomu věnovali náležitou pozornost, protože nedbalý přístup k podmínkám lití a tvrdnutí betonu může vést k negativním důsledkům ve formě křehkosti konstrukcí a jejich deformace.

Prasolov, V. S. Výhody a nevýhody různých technologií ohřevu betonu v zimních podmínkách / V. S. Prasolov. — Text: direct // Výzkum mladých vědců: materiály X International. vědecký conf. (Kazaň, květen 2020). — Kazaň: Mladý vědec, 2020. — s. 14-24. — URL: https://moluch.ru/conf/stud/archive/370/15784/ (datum přístupu: 21.11.2023. XNUMX. XNUMX).

Článek pojednává o hlavních technologiích ohřevu betonu v zimě.

Klíčová slova: beton, topení, doplňková zařízení, bednění topení, provedení, teplota.

Termoaktivní bednění

Termoaktivní bednění se používá pro betonování za chladného počasí pro získání požadovaných pevnostních charakteristik a také za teplého počasí pro zkrácení doby tuhnutí. K tomu jsou standardní bednicí prvky vybaveny elektrickými topnými prvky (termoaktivními vložkami) na straně kontaktu s betonem a izolací na opačné straně. Takové úpravě lze podrobit jakýkoli typ bednění (kovové, dřevěné) používané ve stavebnictví. Konstrukce termoaktivního štítu je znázorněna na obrázku 1:

Obr. 1. Design termoaktivního štítu

Při použití topného bednění se přenos tepla provádí kontaktem. Jako topná tělesa lze použít:

– kabely nebo dráty;

 trubkové elektrické ohřívače (TEH).

Termoaktivní panely - termoaktivní (topné) bednění

Obr.2. Topné bednění

Technické vlastnosti topného bednění

K získání 70 % pevnosti betonu stačí provozovat instalaci po dobu 24 hodin (v závislosti na venkovní teplotě) s přerušovaným ohřevem.

Výhody topného bednění

 účinnost při teplotách do -30°C;

Nevýhody topného bednění

– použitelnost pouze na standardní prvky;

Existuje také bod, který je obtížné připsat výhodám nebo nevýhodám technologie. Spočívá v tom, že pro udržení vysokého tempa výstavby je potřeba velké množství termopanelů a bednících prvků. Pokud jsou všechny prvky již obsazeny v práci, pak bude možné pokračovat v práci až poté, co monolit dosáhne minimální návrhové pevnosti.

Betonování vskleníky (stany)

V chladných dnech, kdy je možnost poklesu teploty do záporné zóny, se na stavbách používají různé způsoby ohřevu betonové malty. Jednou z nejstarších technologií je ohřev betonu ve sklenících nebo stanech.

READ
Jak správně naředit lithokolovou epoxidovou spárovací hmotu?

Obr.3. Vytvrzování betonu ve skleníku

Jeho podstatou je vytvořit tepelně izolovaný prostor kolem zalévané konstrukce a nahřát ji na požadovanou teplotu pomocí topidel nebo horkovzdušných pistolí. Pistole lze používat s přímým žárem. Stan je vyroben z plachtoviny, dřeva nebo jiných polymerových materiálů s požadovanými vlastnostmi.

Skleníkem je zpravidla pokryta pouze samostatná část celé konstrukce, která se v současné době nalévá. Poté se stan přesune do další části. Ale pokud to příležitosti dovolí, můžete pokrýt celou strukturu najednou.

Obvykle se tato metoda používá při betonáži pomocí posuvného bednění. V tomto případě se skleník pohybuje spolu s bedněním.

Výhody betonování v skleníky

– jednoduchost technologického postupu;

 dostupnost materiálů a vybavení;

 nízké náklady na vybavení.

Nevýhody betonování v skleníky

– potíže s ovládáním režimu vytápění.

Potřebné vybavení

 Stavební ohřívač vzduchu (elektrický, plynový)

Nemrznoucí přísady vbeton

Úplné a kvalitní vytvrzení betonu je možné pouze v určitém teplotním rozmezí. Pokles teploty pod 0 °C je kritický. Při takových teplotách začne voda obsažená v jakémkoli roztoku krystalizovat, jinými slovy mrznout. Z tohoto důvodu se beton uvolní a již nebude schopen získat požadovanou pevnost. Proto se používají nemrznoucí přísady (AMD), aby bylo možné betonovat při teplotách pod nulou. Vykonávají několik funkcí najednou. Za prvé snižují bod tuhnutí volné kapaliny a za druhé urychlují procesy tuhnutí.

V zimě jsou také poměrně žádané přísady změkčovadla, které dodávají betonu větší plasticitu a pohyblivost, protože s poklesem teploty betonový roztok tyto vlastnosti postupně ztrácí.

V průměru může být přípustná velikost přísad až 6 % z celkového objemu cementu v roztoku. Některé mrazuvzdorné přísady jsou účinné při teplotách vzduchu až -25°C.

PMD jsou široce používány v moderní výstavbě, a to jak samostatně, tak ve spojení s technologiemi vytápění. Dnes je na světě několik stovek doplňků.

Jakékoliv přísady se zpravidla přidávají do betonu v době míchání. V tomto případě je možné dosáhnout rovnoměrné distribuce činidel v celém objemu roztoku. Je také možné přidat přísady přímo na místě před naléváním. V tomto případě je třeba dodržovat příslušné předpisy.

Rýže. 4. Přidání protimrazové přísady do betonu

Druhy nemrznoucích přísad

– dusitan sodný NaNO2;

– dusitan vápenatý Ca(NO2)2;

 uhličitan draselný nebo potaš K2CO3;

– chlorid sodný NaCl;

– mravenčan sodný nebo kyselina mravenčí sodná HCOONa.

Existuje také mnoho produktů na jejich základě.

Tabulka 2 uvádí nejběžnější nemrznoucí přísady a teplotu tuhnutí jejich 30% roztoku v betonu: ukazatele maximálních přípustných teplot pro různé přísady v betonu.

Nemrznoucí přísady abod mrazu

chlorid sodný (CN)

Dusitan vápenatý-dusičnan (NCN)

dusitan sodný (SN)

dusičnan vápenatý (NC)

dusičnan vápenatý + močovina (NCM)

Nevýhody nemrznoucích přísad

 zvýšení doby, za kterou beton získá návrhovou pevnost;

 snížení korozní odolnosti výztuže (u chloridových přísad).

Zahřívání betonu transformátorem

READ
Co je to samoopravný beton?

Vytápění betonu transformátorem se osvědčilo při betonování v zimě. Tento způsob patří do kategorie elektrického ohřevu, ze kterého je zřejmé, že teplo vzniká pomocí elektrického proudu.

Ve spojení s transformátory lze použít buď dráty, nebo elektrody. V prvním případě jsou dráty ponořeny do bednění a připevněny k výztuži, poté se do ní nalije roztok. V druhém případě se elektrody vkládají do již monolitické struktury nebo se umístí na povrch. Poté se v obou případech dráty nebo elektrody přes transformátor připojí k síti 200/380 V a provede se ohřev.

Transformátor pro ohřev betonu. výběr toho nejlepšího - Ledové poradenství

Obr.5. Zahřívání betonu transformátorem

Ke snížení příliš vysokého napětí je potřeba transformátor. Na jednu stranu je to životu nebezpečné, na druhou stranu bude vyžadovat příliš velké zatížení (například ve formě velmi dlouhých drátů). A riziko lokálního přehřátí je příliš vysoké. Proto, aby bylo možné provést proces, který je z technologického hlediska správný, je nutné toto napětí snížit. Právě k tomu slouží speciální snižovací transformátory.

Výpočet výkonu transformátoru a délka drátu

Pro výpočet požadovaného výkonu se berou následující hodnoty: pro zahřátí jednoho kubického metru betonu je zapotřebí přibližně 1,3 kW výkonu. Pokud je teplota vzduchu příliš nízká, hodnota se zvyšuje, pokud je vysoká, klesá. Délka drátu PNSV na 1 m 3 roztoku je přibližně 30–50 m. Ačkoli je v každém případě nutné provést individuální výpočty, vedené tím, že v každém úseku drátu je proudová síla v regionu 15A pro obvod „hvězda“ a 18A pro „trojúhelník“ (pro PNSV-1.2).

PNSV drát: vlastnosti a vlastnosti

Obr.6. Instalace drátu PNSV

Pro betonování v chladných podmínkách se zpravidla používají třífázové transformátory. V souladu s tím musí být tyto fáze zatěžovány rovnoměrně. V tomto případě je velmi důležité zachovat stejnou a správně vypočítanou délku drátových smyček, aby nedošlo k nevyváženosti fází a vyhoření kabelu.

Proces zahřívání transformátoru

Po dokončení všech výpočtů, instalace a zapojení můžete přejít přímo k zahřívání zapnutím napájení. Některé transformátory mají několik napěťových úrovní, jejichž přepínáním můžete měnit teplotu ohřevu drátu. Musíte začít s minimálním napětím. Pokud proud ve smyčkách výrazně klesne, lze kroky zvýšit. Po dosažení optimální teploty ji dále udržujte, dokud beton nedosáhne stanovené pevnosti.

Při použití elektrod, což jsou běžné armatury, jako topného tělesa, jsou zapojeny šachovnicově na tři fáze pro rovnoměrné zatížení. V tomto případě nejsou fáze uzavřeny a samotný roztok slouží jako proudový vodič.

Infračervené vytápění betonu

Když okolní teplota klesne pod nulu, použije se ohřev k zajištění podmínek tvrdnutí betonu požadovaných normami. Jednou z možností, jak v betonu udržet požadovanou teplotu, je vystavit jej infračervenému záření, které se přeměňuje na tepelnou energii.

V bezprostřední blízkosti litého bednění (1–3 metry) jsou umístěny průmyslové infrazářiče zaměřené na povrch roztoku nebo bednění. Úpravou jejich výkonu je možné v betonu udržovat požadovanou teplotu. V tomto případě nebude voda krystalizovat a ztvrdlá stěna nebo deska budou mít potřebnou pevnost. V opačném případě dojde k poškození jejich struktury, což může vést ke zničení konstrukce.

READ
Co je struktura domény?

Zdrojem sálání jsou topná tělesa o výkonu až několik set kW. Při průchodu proudu jejich povrch vyzařuje energii v infračervené oblasti, která ohřívá husté médium (beton).

Nátěrem bednění černou barvou můžete zlepšit jeho absorpční schopnosti a v důsledku toho i účinnost vytápění. Aby se zabránilo nadměrnému odpařování vlhkosti z betonu, je jeho povrch pokryt polyethylenem. Síla záření se volí tak, aby povrchová teplota nestoupala nad 80–93°C.

Obr.7. Infračervená instalace

Složení infračervené instalace

 reflektor (kulový, parabolický nebo lichoběžníkový);

– držák nebo závěs.

Vytápění infračerveným zářením nelze použít v případech, kdy tloušťka betonu přesahuje 50–70 cm, je-li potřeba zahřát větší hloubku, pak je nutné kromě infratopení použít i jiné technologie.

Výhody infračerveného vytápění

 Provoz ze sítí 220–380 V;

 Není potřeba žádné další vybavení ve formě transformátoru, vodičů, elektrod atd.;

Nevýhody infračerveného vytápění

 Malá hloubka ohřevu;

 Potřeba značného prostoru pro umístění instalací;

 Malá oblast vlivu jednoho zářiče.

Vytápění betonu drátem

Elektrické vytápění drátem je univerzální technologie pro tepelnou izolaci betonu v zimním období, vhodná pro stěny, stropy, sloupy a základy. K tomu se používají různé typy drátů s průměrem jádra od 1,2 do 3 mm.

Takový drát se položí přímo dovnitř zalévané (betonované) konstrukce a po zalití betonem jím prochází elektrický proud určitých parametrů, aby se směs zevnitř ohřívala. Kabel nelze demontovat a zůstane navždy uvnitř konstrukce.

Typy použitých drátů

K ohřevu betonu se používají následující typy drátů:

 PNSV (jednožilový topný drát s ocelovým jádrem, izolovaný vinylovým pláštěm);

 PTPZh (dvoužilový proudový vodič s paralelními pozinkovanými ocelovými vodiči. Tyto vodiče jsou určeny pro instalaci drátových vysílacích sítí (rozhlas, telefon));

 BET (dvoužilový – finský kabel předem stanovené délky pro provoz z domácí sítě bez transformátoru).

Obr.8. Design topného drátu

Topné dráty jsou zpravidla nařezány na kusy určité délky a připojeny přes redukční transformátor, ale existují také kabely, které mají zpočátku určitou délku a pracují v síti 220 V.

V tomto případě je velmi důležité provést správné výpočty a regulovat dodávané napětí (proud) v čase, aby nedošlo k přehřátí nebo dokonce spálení vodičů. Při dodržení všech technických požadavků získá monolitická konstrukce během několika dní až 70% pevnost. Pro zahřátí jednoho kubického metru betonu je potřeba přibližně 50–60 metrů PNSV nebo 20–25 metrů drátu BET.

Schémata pro pokládku topného drátu, bez ohledu na jeho typ, pro sloupy, stěny a stropy jsou uvedeny na obrázku níže. V tomto případě se vzdálenost mezi smyčkami volí v závislosti na vlastnostech použitého drátu a také na okolní teplotě.

READ
Jak správně zasadit meruňky na pozemku?

Výhody vytápění drátem

Nevýhody vytápění drátem

 Nemožnost opětovného použití drátu;

 Potřeba dalšího vybavení;

Volitelná výbava

 snižovací transformátor pro zahřívání;

– studené konce drátů;

– prostředky tepelné ochrany.

Zahřívání betonu pomocí termomatů

Nízké teploty negativně ovlivňují tvrdnutí betonu, zpomalují jeho hydrataci a činí budoucí strukturu křehkou. Aby bylo možné provádět stavební práce v zimě, používají se různé technologie ohřevu betonu.

Termomat zajišťuje kontaktní periferní ohřev. Skládají se z teplo vyzařující IR fólie a teplo odrážející vrstvy na jedné straně. Druhá strana termoelektromat (TEM) je umístěna na litý beton, který je předem pokryt plastovou fólií, aby se zabránilo nadměrnému odpařování vlhkosti. Pak je možné dodatečné zakrytí konstrukce.

V TEM jsou zabudovány teplotní senzory, které mu umožňují udržovat požadované teplotní podmínky.

Obr.9. Zahřívání betonu pomocí termomatů

Technologie ohřevu Thermomat

Konstrukce vybetonovaná zahřátým roztokem se překryje polyethylenem a na ni se v rozestupech ne větších než 10 cm pokládají termorohože nebo termoaktivní kazety, je nutné co nejtěsněji zakrýt celou plochu formy. Poté se systém připojí k napájení a téměř okamžitě se spustí zahřívání, protože systém má nízkou setrvačnost. Pro dosažení vyšší účinnosti a snížení nákladů na energii lze termorohože pokrýt tepelně izolačními materiály.

Doba zahřívání přímo závisí na jakosti a tloušťce betonu a pohybuje se od 10 hodin do několika dnů. Je zakázáno ohýbat rohože jinak než podél speciálních ohybových čar vyznačených na výrobku.

Teplotní graf pro ohřev kamen s termomaty

Příklad vytápění desky 110x330x25 cm z betonu třídy B15. Výsledek 36hodinového zahřívání je vidět na grafu:

Teplotní graf betonové desky při ohřevu termomaty

Obr. 10 Teplotní graf pro ohřev kamen s termomaty

Jak vidíte, během 22 hodin byla průměrná teplota v kamnech 39°C s kolísáním okolního vzduchu od -5 do -12°C. Za celkovou dobu ohřevu 36 hodin dosáhl beton pevnosti 70 %. Spotřeba energie byla 43 kW.

Výhody vytápění termomaty

 není nutné žádné další vybavení;

 lze použít k ohřevu zeminy, potrubí, zdiva a jiných konstrukcí;

 automatické udržování požadované teploty;

– ochrana proti přehřátí.

Nevýhody vytápění termomaty

– malá hloubka ohřevu;

 maximální teplota je pouze 70°C;

– nízká použitelnost pro svislé a složité konstrukce.

Elektrodový ohřev betonu

Zahřívání betonu elektrodami pomáhá udržovat požadované parametry tuhnutí roztoku při lití v chladném počasí. Tato metoda spočívá v implantaci elektrod do betonu nebo umístění elektrod na jeho povrch, které jsou následně připojeny k transformátoru. V důsledku toho se mezi nimi vytvoří elektrické pole, které ohřívá beton. Volbou a úpravou výstupních parametrů transformátoru lze dosáhnout požadované teploty ohřevu betonu.

Je důležité si pamatovat, že elektrický odpor betonu se s tuhnutím mění, a to se neděje lineárně.

Obr. 11 Elektrodový ohřev betonu

Změna odporu vproces elektrického ohřevu betonu různých jakostí