Электроды для прогрева бетона: Электроды для прогрева бетона купить в Санкт-Петербурге

Прогрев бетона в зимнее время: методы и схемы электропрогрева

Строительство бетонных монолитов при минусовых температурах осложняется неравномерным застыванием смеси. Вода быстро превращается в лед, процесс гидратации останавливается, в результате прочность готовой постройки нарушается. Прогрев бетона помогает избежать этих проблем.

Добиться необходимой температуры бетонной смеси можно пятью способами:

1. электродным;
2. проводом ПНСВ;
3. электропрогревом опалубки;
4. индукционным обогревом;
5. инфракрасным теплом.

Рассказываем, в каких случаях используется каждый из них.

Электродный прогрев

Принцип действия основывается на способности бетонного раствора проводить ток. Электроды располагают внутри и на поверхности смеси. После подключения к трансформатору образуется электрическое поле и происходит нагрев. Добиться оптимальной температуры можно изменением выходных параметров трансформатора.

Плюсы:

Простота монтажа и высокий КПД;

Позволяет прогреть конструкцию любой толщины и формы.

Минусы:

требует проведения расчетов и долгой подготовки;

высокие энергозатраты (не менее 1000 кВт на 3–5 м3 смеси).

Что нужно знать об электродном прогреве

1. По мере схватывания бетона, его электрическое сопротивление меняется нелинейно. Чтобы избежать потери тепла и влаги, после завершения установки электродов необходимо укрыть поверхность утеплителем. Им может стать фанера с прокладкой из пенопласта, шлаковата, картон, опилки, доски и т. д. Осуществлять работы без утепляющего материала нельзя.

2. Прогрев с помощью сварочных аппаратов не рекомендуется по ряду причин:

• при вживлении электродов в бетон ток проходит непосредственно через раствор – отсюда вытекает опасность поражения людей и животных;
• допустимое напряжение – 36 В, в противном случае опасность удара током становится критичной;
• сварочный трансформатор не предназначен для таких нагрузок и быстрее изнашивается.

3. Постоянный ток при прогреве бетона электродами использовать недопустимо: он способствует электролизу. Вода разлагается и не кристаллизируется. Застывание смеси становится невозможным.

4. Подходят электроды четырёх видов:

Вид электродов	Описание	Схема подключения
Пластинчатые	Это металлические пластины, которые помещаются с разных сторон конструкции между бетоном и опалубкой.
Полосовые	Полосы металла 20–50 мм шириной. Подходят для прогрева горизонтальных элементов – например, плит или бетона, который соприкасается с грунтом. Подключаются по очереди к разным фазам с одной стороны конструкции, либо с разных сторон аналогично пластинчатым электродам.	>
Струнные	Размеры: 2–3 м в длину и 15 мм в ширину. Часто используются при прогреве колонн. Устанавливаются в центре конструкции. Электрическое поле образуется между опалубкой с токопроводящим листом и струной.
Стержневые	Подходят для конструкций сложной формы. Вставляются прутья арматуры диаметром до 15 мм, после чего их подключают к различным фазам трансформатора. Обеспечивают сквозной прогрев.

5. Трансформатор для прогрева бетона в зимнее время должен отличаться высокой мощностью, иметь защищенный корпус, быть удобным для транспортировки и выдерживать длительную работу при минусовых температурах.

Пример техники: Установка ПЛАЗЕР СПБ-70П

Отправить заявку

Прогрев бетона проводом ПНСВ

Один из самых эффективных и безопасных способов. При прохождении тока через провод ПНСВ выделяется тепло, нагревая смесь. Расход – в среднем 60 м на 1 м3 бетона. Этот провод часто используется как напольный обогреватель в частном секторе.

Плюсы:

несложно предсказать «поведение» и отрегулировать температуру, бетон нагревается постепенно, набор прочности происходит плавно;

существенно ускоряет процесс застывания;

подходит для повторного использования;

устойчив к возгоранию за счёт покрытия изоляцией;

отличается прочностью и не перегибается;

эффективен при экстремальных температурах;

устойчив к воздействию кислотной и щелочной среды.

Минусы:

требует точных расчетов и подготовительных работ.

Что нужно знать о проводе ПНСВ

1. Укладка кабеля в холодное года должна выполняться таким образом, чтобы он не касался опалубки, земли, а также не выходил за пределы бетона. После того, как опалубка будет залита бетонной смесью, дождитесь, пока она начнет застывать, затем подключите трансформаторную подстанцию и регулируйте температуру.

2. Секции монтируются на одинаковом расстоянии нагревательных проводов относительно друг друга (примерно 15 см). Смесь прогреется равномерно.

3. Закрепить провод на арматурном каркасе, вдоль которого он протянут, следует так, чтобы риски повредить его при подаче бетона в траншею отсутствовали.

4. Температура смеси измеряется в процессе изотермического прогрева каждые два часа. Этот пункт входит в содержание технологической карты на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций.

5. 70 В – напряжение, которым следует ограничиться при проведении работ. Поэтому при эксплуатации может потребоваться понижающий трансформатор (ПТ).

Пример техники: Подстанция для прогрева бетона КТПТО-80
Отправить заявку

Электропрогрев опалубки (контактный метод)

Этот способ предполагает изготовление опалубки, в которую заранее будут закладываться нагревательные элементы. Они отдают бетону свое тепло при нагреве и ускоряют твердение. Электропрогрев опалубки происходит снаружи, через контактную поверхность.

Плюсы: доступность.

Минусы: трудоемкость изготовления; низкий КПД (при заливке фундамента смесь нагревается лишь частично).

Индукционный обогрев

Применяется с армированными конструкциями. Металлические элементы, содержащиеся внутри них, станут сердечниками. Изолированный кабель выполняет роль индуктора и размещается петлями вокруг арматуры. Количество мотков провода и сечение необходимо рассчитать предварительно. Вдоль кабеля пускается переменный ток, образующий электромагнитное поле. Затем происходит нагревание армирующих элементов, от них тепло переходит к бетону, постепенно распространяясь по всей смеси.

Расход электроэнергии достигает 150 кВт/ч на 1 м3 бетона.

Плюсы: низкая цена; равномерный прогрев.

Минусы: сложный расчет; ограниченность применения (балки, колонны и т. д.).

Пример техники: Cтанция УЗТТ КТПТО-80

Отправить заявку

Инфракрасный подогрев

Инфракрасные лучи нагревают поверхность непрозрачных объектов, распространяя тепло на весь объем. При применении инфракрасного подогрева бетонную конструкцию необходимо окутать прозрачной пленкой – она задержит тепло, пропустив лучи через себя. Подходит для прогрева железобетона.

Плюсы: простота и доступность.

Минусы: подходит только для небольших, тонких конструкций; инфракрасное тепло распространяется неравномерно.

Инфракрасный нагреватель должен быть устойчивым к сильному ветру и способным долгое время работать без дозаправки.

Пример техники: Инфракрасный нагреватель Wacker Neuson HDR 45

Отправить заявку

Выводы:

1. Электродный прогрев подойдёт для раствора любой толщины и формы, но требует больших энергозатрат (около 1000 кВт на 3–5 куб. м.).
2. Провод ПНСВ равномерно нагревает смесь и отличается безопасностью эксплуатации: кабель изолирован, температура легко регулируется.
3. Контактный метод требует изготовления опалубки под заказ и не может обеспечить равномерный обогрев.
4. Индукционный способ применим исключительно с армированными конструкциями.
5. Инфракрасным теплом можно прогреть только небольшой слой бетона.

Автор статьи: Давид Гукасов

Описание технологии прогрева бетона электродами и практические советы

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

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

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

 Разновидности электродов

Стержневые

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

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

Струнные

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

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

Полосовые

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

Пластинчатые

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

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

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

Периферийный (поверхностный, нашивной)

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

Общее правило

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

Что учесть при прогреве бетона

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

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

электроды, КТПО, провод ПНСВ, технология и схема обогрева

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

Оглавление:

1. Критерии подбора
2. Применение электродов
3. Обзор разных методов

На чем основывается выбор?

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

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

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

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

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

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

Метод электродов

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

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

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

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

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

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

Особенности различных способов

1. Использование нагревательных проводов.

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

Марки нагревающих элементов:

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

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

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

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

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

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

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

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

3. Греющая опалубка.

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

4. Индукционный метод.

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

5. Тепловые излучатели.

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

6. Пропаривание.

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

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

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

Электропрогрев бетона в зимнее время: схемы и способы

Самым распространенным методом подогрева бетона, во время заливки в зимнее время, является электропрогрев, который используется в тех случаях, когда обычного утепления объекта не достаточно.

Именно о нем мы сегодня и поговорим.

Прогреть бетон в зимнее время можно несколькими методами:

1. Прогрев бетона электродами.
2. Электропрогрев бетона проводом ПНСВ
3. Электропрогрев опалубки
4. Подогрев индукционным методом
5. Инфракрасным излучением

Стоит отметить, что независимо от способа, электропрогрев бетона должен сопровождаться его утеплением или хотя бы созданием термоса вокруг объекта. В противном случае, равномерного прогрева может не получиться, а это не очень хорошо скажется на его конечной прочности.

Прогрев бетона электродами – самый распространенный метод электропрогрева в зимнее время. Это связано, в первую очередь, с простотой и дешевизной, потому что, в отдельных случаях, нет необходимости тратиться на нагревательные провода, дорогие трансформаторы и т.п.

Принцип действия такого способа электропрогрева основывается на физических свойствах электрического тока, который при прохождении через материал выделяет определенное количество теплоты.

В данном случае, проводимым материалом является сам бетон, другими словами, когда ток проходит через водосодержащий бетон, он в это время его нагревает.

Внимание! Если бетонная конструкция содержит в себе арматурный каркас, не рекомендуется подавать на электроды напряжение более 127 В. В случае отсутствия металлического каркаса, можно использовать как 220 В, так и 380 В. Большее напряжение применять не рекомендуют.

Существует несколько видов электродов для прогрева бетона в зимнее время:

Электроды стержневые. Для их создания используется металлическая арматура d 8 – 12 мм. Такие стержни вставляются в бетон на небольшом расстоянии и подключаются к разным фазам, как на схеме. В случаях сложных конструкций, такие электроды для прогрева бетона будут незаменимы. Стеклопластиковая арматура для таких целей не подойдет, потому что она является диэлектриком.

Электроды в виде пластин. Иногда их называют пластинчатыми электродами. Схема подключения такого подогрева очень проста – пластины располагаются на обоих противоположных внутренних сторонах опалубки и подключаются к разным фазам, а проходящий ток будет нагревать бетон. Вместо широких пластин иногда используют узкие полосы, принцип действия этих полос — такой же.

Электроды струнные. Используются при заливке колонн, балок, столбов и похожих конструкций. Принцип действия все тот же, струны подключаются к разным фазам, тем самым нагревая бетон в зимнее время.

Если прогрев бетона электродами – один из самых дешевых вариантов электропрогрева в зимнее время, то, в свою очередь, прогрев проводом ПНСВ – один из самых эффективных.

Это связано с тем, что в качестве нагревателя используется не сам бетон, а нагревательный провод ПНСВ, который выделяет тепло при прохождении через него тока. С помощью такого провода, намного проще добиться плавного повышения температуры бетона, да и вообще такой провод будет вести предсказуемо, что облегчит необходимое постепенное увеличение температуры в зимнее время.

Стоит сказать о самом проводе ПНСВ (П – провод, Н – нагревательный, С — стальная жила, В — ПВХ изоляция). Бывает различного сечения 1.2, 2, 3. В зависимости от использованного сечения выбирается его количество на 1 метр кубический бетонной смеси.

Технология электропрогрева бетона проводом ПНСВ, также, как и схема подключения, очень проста. Провод без натяжки пропускается вдоль арматурного каркаса, на нем же и крепится. Крепить необходимо так, чтобы при подаче бетона в траншею или опалубку не повредить его.

Так же существуют кабели, которые не предусматривают использование трансформатора. Их использование позволит немного сэкономить. Он очень удобен в использовании, но все же у обычного провода ПНСВ более широкие возможности для применения.

Электропрогрев опалубки в зимнее время

Этот способ электропрогрева подразумевает изготовление опалубки с заранее заложенными нагревательными элементами в ней, которые при нагреве будут отдавать так нужное бетону тепло. Напоминает прогрев бетона пластинчатыми электродами, только обогрев осуществляется не на внутренней стороне опалубки, а внутри нее, либо снаружи.

Электропрогрев опалубки в зимнее время не так часто используется, учитывая сложность конструкции, тем более, что при заливки фундамента, например, опалубка соприкасается не со всей бетонной конструкцией. Таким образом, нагреваться будет лишь часть бетона.

Индукционный и инфракрасный способы подогрева бетона

Индукционный способ подогрева бетона используется крайне редко, да и то, в основном, в балках, ригелях, прогонах, из-за сложности его устройства.

Основывается он на том, что обмотанный изолированный провод вокруг стального стержня арматуры, будет создавать индукцию и нагревать саму арматуру.

Электропрогрев бетона в зимний период с помощью инфракрасных лучей основывается на способности таких лучей нагревать поверхность непрозрачных объектов, с последующей передачей тепла по всему объему. При использовании такого способа необходимо предусмотреть окутывание бетонной конструкции прозрачной пленкой, которая будет пропускать лучи сквозь себя, не давая теплу так быстро уходить.

Достоинством такого способа является то, что не обязательно использование специальных трансформаторов. Недостаток – в том, что инфракрасное излучение не способно осуществить равномерный обогрев больших конструкций. Этот способ годится только для тонких конструкций.

Не забывайте о том, что независимо от способа электропрогрева бетона в зимнее время, необходимо постоянно следить за его температурой, потому что слишком высокая (более 50⁰С) – так же опасна для него, как и слишком низкая. Скорость нагрева бетона, так же как скорость остывания, не должна превышать 10⁰С в час.

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

Обогрев бетона в зимнее время

Содержание

1. Технологии прогрева бетона
2. Контактный метод
3. Провод ПНСВ
4. Другие технологии
5. Нормативные документы

Строители давно оценили особое свойство смеси цемента, песка и щебня: набор прочности бетоном в процессе застывания. Строгие нормы регламентируют сроки достижения максимального показателя при различных температурных режимах. Несоблюдение норм грозит отказом в сдаче объекта в эксплуатацию.

В теплое время года проблем с выдерживанием залитой конструкции не возникает. Зимой строители принимают специальные меры – обеспечивают электропрогрев до набора максимальной прочности.

Технологии прогрева бетона

Работы по бетонированию проводят в несколько этапов. Подготовленную смесь заливают в жесткую опалубку, которая обеспечивает формирование конструкции. Это могут быть:

• фундамент здания или инфраструктурного объекта – стадиона, спортивного комплекса, бассейна, торгово-развлекательного или бизнес-центра и т.д.;
• опоры и перекрытия при использовании монолитно-каркасной технологии;
• конструктивные элементы мостов или путепроводов.

Способы прогрева и правила проведения работ (в частности, электробезопасность) зависят от типа конструкции, наличия арматуры или сетки.

Контактный метод

Для проведения бетонных работ в зимнее время используют несколько технологий. Распространенный метод – прогрев бетона электродами. Одно из свойств материала – высокая теплопроводность: тепло передается по раствору через электроды, нагретые до 80° С. Существует несколько схем размещения контактных элементов:

1. Пластинчатые электроды. Технология прогрева предполагает размещение контактных пластин на внутренних сторонах опалубки, обычно с противоположных сторон. Иногда вместо пластин монтируют металлические полоски;
2. Стержневые электроды. Обычная металлическая арматура сечением 8-12 мм. По определенной схеме стержни размещают в толще застывающей массы и подключают к источнику тока. Расстояние между электродами рассчитывают по специальной таблице для равномерного прогрева;
3. Струнные электроды. Применяются для обогрева опор, колонн, балок.

Технология прогрева предполагает использование переменного тока. Постоянный ток вызывает реакцию электролиза воды, которая содержится в растворе. Также существуют ограничения по предельному напряжению в зависимости от типов конструкций. Поэтому для соблюдения технологии рекомендуется использовать трансформаторное оборудование.

Провод ПНСВ

Наиболее прогрессивный и технологически выверенный способ обеспечить набор прочности в зимнее время. Работы обходятся дороже, но за счет размещения нагревательного провода внутри застывающего раствора происходит равномерный прогрев всего объема.

Провод имеет простую структуру – стальная жила, она же нагревательный элемент, помещается в изоляционный материал (ПВХ). Ток проходит сквозь жилу, металл разогревается, отдает тепло бетону. Температурный режим регулируется уровнем напряжения; для получения необходимой мощности применяют понижающие трансформаторы.

Прогрев бетона проводом ПНСВ выполняют по следующей схеме:

• Провод размещают вдоль арматуры и закрепляют. Работы по монтажу ПНСВ и заливке раствора проводят аккуратно, чтобы не нарушить целостность изоляции и самой жилы;
• Предупреждают контакт провода с землей, опалубкой, другими элементами;
• Нагревательные провода подсоединяют к отключенной трансформаторной установке;
• Используют постоянный или переменный ток – изоляция препятствует реакции электролиза во время зимнего бетонирования.

Перед началом работ подготавливается технологическая карта, согласно которой укладывают провода.

Другие технологии

Гораздо реже при проведении бетонных работ при низких температурах используют электрообогрев опалубки. Метод менее эффективный и более энергозатратный, чем прогрев проводами ПНСВ.

Нагревательные элементы размещают внутри опалубки или с наружной стороны. Технология подходит не для всех типов конструкций. Например, при заливке фундамента тепло не проникает в толщу бетона.

Для тонких конструкций применяют инфракрасный способ обогрева. Лучи воздействуют на поверхность, затем проникают в толщу раствора и обеспечивают равномерное распределение тепла.

Также для прогрева применяют специальные маты, которыми полностью покрывают поверхность.

Нормативные документы

Схема укладки (провода ПНСВ), как и другие работы по созданию условий для набора прочности бетонных конструкций, четко регламентирует ГОСТ. К требованиям относятся:

• Подготовка раствора. В бетон добавляют специальные компоненты, которые препятствуют замерзанию смеси при отрицательной температуре;
• Мероприятия по прогреву залитой конструкции с использованием наиболее рациональной технологии;
• Задействование квалифицированных специалистов, которые проводят расчеты, составляют специальную таблицу и контролируют отвердевание и набор прочности.

Нормы и технологические карты также определяют очередность проведения работ по подготовке к обогреву и демонтажу трансформаторного оборудования, опалубок и других элементов.

При контроле за отвердеванием бетона специалисты оценивают физико-химические свойства раствора, проводят визуальный осмотр. Один из показателей успешного набора прочности – постепенное изменение цвета до светлого, почти белого.

Темно-серый цвет указывает на замерзание массы и утрату свойств бетона. В этом случае работы проводят повторно или откладывают до наступления благоприятных условий. Чтобы избежать подобных эксцессов, задействуют опытных специалистов, которые изначально выбирают правильную тактику бетонирования и соблюдают технологию прогрева.

прогрев бетона электродами — Строительство и ремонт

Электродный прогрев бетона

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

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

Изменение удельного сопротивления в процессе электропрогрева бетонов различных марок

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

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

Виды электродов

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

Пластинчатые электроды

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

Полосовые электроды

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

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

Стержневые электроды

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

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

Струнные электроды

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

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

Как прогреть бетонную смесь в зимнее время

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

На чем основывается выбор?

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

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

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

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

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

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

Метод электродов

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

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

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

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

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

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

Особенности различных способов

1. Использование нагревательных проводов.

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

Марки нагревающих элементов:

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

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

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

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

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

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

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

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

3. Греющая опалубка.

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

4. Индукционный метод.

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

5. Тепловые излучатели.

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

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

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

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

Зачем и как происходит прогрев бетона электродами

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

На фото – как осуществляется электропрогрев бетона электродами

Температура при строительстве

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

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

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

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

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

Общая схема прогрева бетона в зимнее время электродами

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

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

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

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

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

Также это станет причиной:

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

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

Как защитить

Для этого следует провести следующие действия:

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

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

Использование для бурения отверстий оборудования с алмазными коронками

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

Что необходимо делать при транспортировке раствора и его укладке:

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

Чем прогреть бетон

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

Для чего это нужно

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

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

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

Применение алмазных кругов для резки ж/б

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

Прогрев бетонной смеси с помощью электродов

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

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

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

• электродами;
• сварочным аппаратом;
• инфракрасными волнами.

Обогрев электродами — виды

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

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

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

Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластин

Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластинок

Совет: выбор электродов проводите исходя из условий работ.

Прогревание бетона электричеством

Работа со сварочным аппаратом

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

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

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

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

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

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

Технология прогрева сварочным аппаратом

Правильный процесс нагрева выглядит следующим образом:

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

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

Проводите работы только согласно технической документации на конкретный объект.

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

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

Описание технологии прогрева бетона электродами и практические советы

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

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

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

Разновидности электродов

Стержневые

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

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

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

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

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

Пластинчатые

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

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

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

Периферийный (поверхностный, нашивной)

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

Общее правило

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

Что учесть при прогреве бетона

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

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

Схема подключения и технология прогрева бетона электродами

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

Необходимость прогрева в зимний период

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

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

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

Виды электродов

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

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

Всего различают 4 вида электродов:

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

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

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

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

Технология прогрева

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

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

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

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

Как производить прогрев бетона электродами, технология процесса

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

Как защитить бетон от температурного изменения?

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

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

В каких случаях используются электроды?

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

Технология прогрева бетона электродами

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

Виды электродов для подогрева бетона

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

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

Электроды выбирают с учетом условий выполняемых работ

Виды подогрева бетона электродами

Виды подогрева могут быть различными:

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

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

Как правильно подключать электроды?

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

Основные правила для подогрева бетона электродами

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

Недостатки метода подогревания бетона электродами

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

Описание процесса

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

Что учитывают при выполнении подогрева бетона электродами?

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

Условия заливки бетона в зимний период

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

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

Описание технологии прогрева бетона электродами и практические советы

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

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

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

Разновидности электродов

Стержневые

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

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

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

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

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

Пластинчатые

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

Виды прогрева

Сквозной (внутренний, погружной)

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

Периферийный (поверхностный, нашивной)

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

Общее правило

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

Что учесть при прогреве бетона

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

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

(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 аэродромов и шоссе 2017 9

© ASCE

Демонстрационный проект самонагревающегося электропроводящего бетона

Об исследовании

Персонал

Highway Agency всегда находится в поиске инновационных, реализуемых и экономичных решений для решения проблем и проблем, связанных с уходом за дорожным покрытием в зимний период.Принимая во внимание экономические последствия даже частично остановленных мостов, дорог и автомагистралей из-за обледенения / снега, в сочетании с негативными последствиями применения противообледенительных солей на поверхности тротуаров во время снегопадов и обледенения, существует острая потребность в альтернативном льду и льде. надежная, быстрая и экономичная технология уборки снега, оказывающая минимальное воздействие на окружающую среду.

Недавние исследования попытались удовлетворить эту потребность путем разработки механической модификации материалов, а также технологий на основе термической и электрической энергии.Среди них разработка так называемых самонагревающихся бетонных поверхностей, которые позволяют бетону быть электропроводящим, привлекла внимание благодаря потенциальным приложениям для подъездных путей, тротуаров, пешеходных переходов, городских и окружных дорог, государственных автомагистралей и тротуаров в аэропортах.

Благодаря исследовательскому гранту Федерального авиационного управления (FAA) / PEGASAS, команда Института транспорта по Программе устойчивого проектирования и исследований дорожных покрытий (PROSPER) в Университете штата Айова продемонстрировала потенциал для разработки и внедрения экономически эффективных и эффективных решений. электропроводящий бетон (ECON) путем добавления проводящих материалов к обычному бетону.Их исследование ECON находится на стадии, когда его можно будет расширить и продемонстрировать в полном объеме с помощью демонстрационного проекта на местах.

Департамент транспорта штата Айова (DOT) обслуживает тысячи погонных миль проезжей части и несколько объектов собственности по всей Айове, включая дороги, обочины проезжей части, мастерские по техническому обслуживанию и зоны отдыха. Универсальность технологии ECON такова, что ее можно индивидуально спроектировать и оптимизировать для каждого конкретного приложения транспортной инфраструктуры, включая тротуары, проезды, мосты, городские и окружные дороги, а также зоны отдыха, обслуживаемые DOT штата, центры для посетителей, а также государственные и межгосударственные автодороги, в зависимости от потребности и интереса.

Эта универсальность проистекает из того факта, что технология ECON обычно реализуется в виде токопроводящего бетонного покрытия поверх существующей конструкции. Очевидно, что требования и соображения по проектированию ECON несколько различаются для каждого конкретного приложения, что требует детального исследования перед внедрением в каждой ситуации.

Например, внедрение технологии ECON в мосты требует, чтобы при проектировании учитывалась возможность коррозии стальной арматуры, наличие недорогого источника энергии (в идеале геотермальная энергия) для питания системы ECON, а также поиск оптимального места для размещения электроды и др.С другой стороны, внедрение ECON на тротуарах предъявляет несколько иные требования, поскольку на тротуарах армирование используется редко.

Продолжая эту полномасштабную демонстрацию технологии ECON для транспортной инфраструктуры штата Айова, исследовательская группа будет работать с техническим консультативным комитетом проекта (TAC) над определением подходящего места (в идеале — предстоящего строительного проекта городом, округом или Iowa DOT) для демонстрации в полевых условиях. Одно из таких мест, представляющих интерес для DOT Айовы, находится недалеко от шоссе I-80 в восточном направлении в Каунсил-Блаффс, на плечах.Также проявился интерес к внедрению этой технологии в зонах отдыха и мостовых системах штата Айова.

Основная цель этого исследования — провести полномасштабную полевую демонстрацию технологии ECON и ее эффективных противообледенительных свойств для шоссе города и округа Айова, а также шоссе штата. Ожидаемые выгоды от этого исследования включают следующее:

• Экономичная методика производства электропроводящего бетона для удаления снега и льда на тротуарах штата Айова
• Понимание электропроводящего бетона в различных масштабах (цементная паста, раствор и бетон) и их свойств
• Подробное описание проблем и проблем, возникающих при полномасштабном строительстве из электропроводящего бетона

Используя смартфон, чтобы открыть приложение и вызвать пульты дистанционного управления, бетонная плита ECON остается сухой и незамерзающей во время снегопада в международном аэропорту Де-Мойн в декабре 2016 г. Более пристальный взгляд на электропроводящий бетон Тепловое изображение нагретого тротуара в аэропорту

Тротуар с подогревом технология протестирована в международном аэропорту Де-Мойна — ScienceDaily

Халил Джейлан из Университета штата Айова взял свой смартфон, открыл приложение и вызвал пульт дистанционного управления для первых полномасштабных испытательных плит из электропроводящего бетона, установленных в американском аэропорту.

Когда приближается зимний шторм, Джейлан может использовать это приложение для включения системы обогрева тротуаров и, благодаря возможности видео в реальном времени, наблюдать, как тают снег и лед.

Поздно осенью прошлого года Джейлан и его группа исследователей из Программы устойчивого проектирования и исследований дорожного покрытия штата Айова установили две испытательные плиты из электропроводящего бетона размером 15 на 13,5 футов в перрон в юго-западном углу ангара Elliott Aviation на севере сторона международного аэропорта Де-Мойна.Ангар находится в центре перрона авиации общего назначения, предназначенного для небольших самолетов.

Джейлан, профессор гражданского строительства, строительства и защиты окружающей среды штата Айова, все еще работающий с телефонным приложением системы, вызвал фотографии плит во время одного из редких снегопадов этой зимой. Фартук вокруг испытательных плит был покрыт слоем белого снега на дюйм или два; две плиты, отмеченные раскрашенными по диагонали красными полосами, были чистыми и сохли.

«Мы доказали, что эта технология действительно работает», — сказал Джейлан.«Наша цель состоит в том, чтобы аэропорты оставались открытыми, безопасными и доступными. Мы не хотим, чтобы самолеты поскользнулись и упали, а также самолеты соскользнули с взлетно-посадочной полосы. Наши технологии могут способствовать обеспечению безопасной среды и сокращению задержек».

Стоимость обогрева тротуара

Это первое, о чем говорит Джейлан, отметив успех испытательных плит в аэропорту Де-Мойна: «Люди задаются вопросом, сколько это стоит».

Джейлан и его исследовательская группа подсчитали: при использовании 333 Вт на квадратный метр (примерно энергии, используемой тремя лампочками) в течение семи часов эксплуатационные расходы составляют около 19 центов за квадратный метр.

Семи часов «более чем достаточно, чтобы растопить дюйм льда или снега», — сказал Джейлан.

Хотя затраты на установку будут выше, чем у обычных тротуаров, технология обогрева тротуаров также позволяет сэкономить на стоимости плугов, химикатов для борьбы с обледенением и очистки сточных вод от химических стоков.

Али Нахви, аспирант кафедры гражданского строительства, строительства и охраны окружающей среды, член исследовательской группы Джейлана, анализирует экономику обогреваемых взлетно-посадочных полос в аэропортах.

И пока, по словам Джейлана, данные Нахви говорят о том, что выгода больше, чем затраты.

Как это работает

Джейлан, вызвав видео тестовых плит на следующий день после небольшого снегопада, отметил, насколько они были сухими.

«Сейчас не идет снег, но все еще холодно, снег и лед на земле», — сказал он. «Это действительно здорово, как это работает».

Испытательные плиты из электропроводящего бетона состоят из 1% углеродного волокна и специальной смеси цемента, песка и горных пород.Углеродное волокно позволяет бетону проводить электричество, но есть некоторое сопротивление движущимся электронам, которое создает тепло.

Алиреза Сассани, докторант в области гражданского строительства, строительства и защиты окружающей среды, руководила исследованиями бетонной смеси. С помощью Национального центра технологии бетонных покрытий в штате Айова он подготовил сотни образцов бетона в лаборатории, чтобы найти правильное сочетание прочности на сжатие, прочности на разрыв, удобоукладываемости, долговечности и электропроводности.

Испытательные плиты в аэропорту Де-Мойна имеют толщину 7,5 дюймов в два слоя: нижние 4 дюйма представляют собой обычный бетон, верхние 3,5 — электропроводящий бетон. Между слоями расположены двенадцать металлических электродов, по шесть на пластину, по ширине каждой пластины. Электроды подключаются к электросети ближайшего ангара.

К плитам также подключаются различные датчики: датчики температуры, тензодатчики, датчики влажности и т. Д. Рядом установлены две камеры наблюдения.И команда только что приобрела новейший исследовательский инструмент — высококачественную тепловизионную камеру.

Хешам Абдуалла и Саджед Садати, докторанты в области гражданского строительства, строительства и защиты окружающей среды, недавно продемонстрировали камеру, подав напряжение 70 В через испытательный образец электропроводящего бетона, который имел длину 14 дюймов, ширину 4 дюйма и толщину 4 дюйма.

Али Арабзаде, еще один докторант в области гражданского строительства, строительства и охраны окружающей среды, установил тепловизионную камеру поблизости, и вы могли наблюдать, как нагреваются электроды, создавая тепловые изображения в красных и белых тонах.Затем, когда углеродные волокна в тестовом образце распространяли электричество и тепло, изображения камеры меняли цвет от синего до зеленого и желтого. Через несколько минут камера зафиксировала температуру образца около 75 градусов.

Перспектива аэропорта

Исследование

Ceylan с подогревом тротуаров является частью партнерства Центра передового опыта Федерального управления гражданской авиации по повышению общей безопасности полетов, доступности и устойчивости, или PEGASAS. Партнерство было создано в 2012 году и возглавляется исследователями из Университета Пердью.Другие основные члены — из штата Айова, Университета штата Огайо, Технологического института Джорджии, Технологического института Флориды и Техасского университета A&M.

Центры передового опыта FAA устанавливают исследовательские партнерства с разделением затрат с федеральным правительством, университетами и промышленностью. Исследователи PEGASAS изучают множество вопросов авиации общего назначения, включая технологии аэропортов, безопасность полетов и работу в условиях неблагоприятных погодных условий.

Программа предоставляет около 2 долларов.2 миллиона на полномасштабную демонстрацию в штате Айова покрытых снегом и льдом покрытий аэродромов и других исследований нагретых покрытий. Университет пополняет эти средства.

После раннего успеха с подогревом тротуаров в лаборатории его кампуса, Джейлан и его исследовательская группа были готовы перейти к более масштабным исследованиям. Это привело к обсуждению испытаний в аэропорту с Брайаном Белтом, директором по проектированию и планированию международного аэропорта Де-Мойн.

Belt сказал, что это первый крупный исследовательский проект в аэропорту.Он считал, что Эймс и штат Айова находятся всего в 40 милях от аэропорта, а Федеральное управление гражданской авиации является основным партнером аэропорта.

«Координация с аэропортом — важное достижение, — сказал Джейлан. «Мы очень ценим сотрудничество».

В ходе обсуждений Джейлан и Белт подумали, что было бы лучше и безопаснее провести начальные испытания на участке перрона аэропорта, прежде чем опробовать эту технологию в других частях аэропорта.

Джейлан отметил, что перроны являются наиболее загруженными местами в аэропортах, и их очистка от снега и льда занимает много времени, потому что большие плуги и другое тяжелое оборудование не могут работать в таких загруженных местах.

So Belt определила площадку, и с помощью проектной группы из Foth Infrastructure and Environment в октябре и ноябре были установлены испытательные плиты. Ремень трижды проверял на тестовых плитах в снежную или ледяную погоду.

«Было восхитительно видеть, что это сработало», — сказал Белт, отметив, что сейчас Джейлан «пытается победить погоду до предела», включив нагретые тротуары еще до того, как пошел снег.

Белт сказал, что он видит, что эта технология может быть полезна в воротах и ​​вокруг них, где есть много наземного оборудования аэропорта и активность сотрудников.Он также сказал, что тротуары с подогревом будут большим подспорьем в передней части терминала с его тротуарами, пешеходными переходами и пандусами — он сказал, что требуется много работы, чтобы поддерживать чистоту и безопасность на территориях.

«Определенно, у технологии есть некоторые возможности», — сказал он.

Но он сказал, что будет ждать и ждать, пока не будут проведены дополнительные испытания и не появится дополнительная информация об установке и эксплуатационных расходах.

«Испытания еще не закончились», — сказал Джейлан.

В дополнение к сбору дополнительных данных о электропроводящем бетоне, он сказал, что команда скоро добавит гидрофобное покрытие на одну из тестовых плит.Водоотталкивающее покрытие предотвращает прилипание снега и льда к асфальту, благодаря чему его намного легче сохранить чистым и сухим.

«Мы рассматриваем гибридные системы тротуаров с подогревом», — сказал Джейлан. «Мы думаем, что можем воспользоваться преимуществами нескольких технологий, чтобы аэропорты оставались открытыми и безопасными в зимний период».

длительных полевых испытаний электродов сравнения для бетона — результаты за десять лет | NACE CORROSION

РЕФЕРАТ

В этой статье представлены результаты десятилетних испытаний стабильности промышленных электродов сравнения с залитыми серебром / хлоридом серебра, оксида марганца и графита, используемых в железобетонных конструкциях.Испытания проводились на не содержащих хлоридов и загрязненных хлоридом плитах, подверженных воздействию погодных условий на северо-востоке США. Также учитывается влияние на потенциальные показания ИК-капель, вызванных коррозией заделанной арматуры.

ВВЕДЕНИЕ

Стабильные электроды сравнения необходимы для надежного измерения потенциала коррозии стали в железобетонных конструкциях. Такие измерения важны при проектировании и обслуживании систем катодной защиты для этих конструкций.В частности, точные измерения являются обязательными для предварительно напряженных конструкций, где избыточная защита может быть столь же вредной, как и недостаточная защита. Растущее использование дистанционного мониторинга также требует, чтобы электроды сравнения обеспечивали надежную стабильную работу в течение длительного периода времени.

Электроды сравнения серебро / хлорид серебра (Ag / AgCI) обычно используются в бетонных конструкциях для измерения потенциала арматурной стали. Эти электроды заработали репутацию надежных и стабильных в различных подземных, водных, медицинских и лабораторных применениях.Тем не менее, время от времени появляются сообщения об их нестабильности при использовании в железобетоне, особенно в холодные периоды 1 или при длительном применении z. Электроды сравнения Ag / AgC1 являются настоящими электродами сравнения в термодинамическом смысле; опорный потенциал, установленный на границе раздела элемент / электролит, зависит только от активности хлорид-иона и температуры 3. Таким образом, кажется вероятным, что любое неустойчивое поведение этих электродов должно быть связано с какой-либо другой причиной.

Второй тип эталонной ячейки, который широко используется в железобетоне, — это графит. Некоторые краткосрочные испытания показали, что графитовые элементы работают удовлетворительно 1, однако они не являются термодинамически истинными электродами сравнения 4. Это означает, что для графита в этой среде не было обнаружено никакой обратимой реакции. Поэтому их долгосрочная стабильность вызывает подозрение. Третий тип электрода сравнения на основе оксида марганца (MnO2) был разработан для конкретного использования 5.Первоначальные отчеты о его поведении показывают, что он является стабильным эталоном.

Основная цель этого проекта — продемонстрировать долговременную работу нескольких встроенных электродов сравнения в контролируемых полевых условиях. Все испытательные электроды находятся в одних и тех же пластинах, что исключает любые различия в местной среде в качестве переменной. Вторичной целью проекта является попытка определить возможные причины заявленного неустойчивого поведения электродов Ag / AgC1 в некоторых установках.Хотя тестовые плиты содержат как коммерчески доступные, так и экспериментальные электроды, в этой статье основное внимание уделяется только результатам коммерчески доступных электродов. В более ранней версии этого документа были представлены результаты после трехлетнего тестирования 6. В этом документе обновлены результаты десятилетнего тестирования.

ПРОЦЕДУРА

Две плиты размером приблизительно 3 фута x 6 футов x 6 дюймов (0,9 м x 1,8 м x 15 см) были залиты в феврале 1990 г. Бетон настила моста был использован на обеих плитах; Плита 1 содержала 0 фунтов на кубический ярд (pcy) добавленного хлорида, плита 2 содержала 15 pcy (9 кг / м 3) хлорида, добавленного в виде NaCl.Эти плиты подвергаются воздействию погодных условий в северном Огайо. Каждая плита содержит один деформированный арматурный стержень № 5, расположенный посередине толщины, и набор контрольных электродов, пригодных для заливки в бетон. Электроды сравнения также расположены на средней толщине примерно в 3 дюйма (7,5 см) от арматурного стержня. Все электроды

Типы электродов

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

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

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

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

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

Хорошим примером этого является представление забитого стержня, окруженного большими шариками. Фактический контакт между шариками и ведомым стержнем будет очень малым. Из-за этого небольшого контакта поверхности с окружающей почвой сопротивление стержня относительно земли увеличивается, что снижает проводимость и ограничивает его способность справляться с сильноточными замыканиями.

С графитовыми электродами тепловые электростанции нагреваются водой | Emerging Tech

В традиционном водонагревательном оборудовании в качестве источника энергии используется топливо для нагрева стержневого элемента в резервуаре для воды. Затем элемент нагревает воду.

Если вы когда-либо разогревали горячий напиток, помещая его в микроволновую печь, у вас будет представление об альтернативах. Микроволновые печи нагревают жидкости, перемещая молекулы так, что молекулы сталкиваются друг с другом. Это действие создает тепло — это немного похоже на потирание рук в холодный день.

Водонагреватель Heatworks Model 1 от ISI, проект, который в настоящее время ищет финансирование на Kickstarter, позиционирует себя где-то посередине между этими двумя существующими технологиями.

В продукте

ISI вместо стержня нагревательного элемента используется электроника для непосредственного возбуждения молекул воды. Другими словами, прибор спроектирован так, чтобы использовать естественное сопротивление воды самому нагреву.

Технические подробности

В эффективный водонагреватель без резервуара устанавливаются графитовые электроды, а не традиционный конвективный нагревательный элемент.Существующие водонагреватели без резервуаров обычно более эффективны, чем водонагреватели с резервуарами, потому что нагревается только необходимая вода; баки нагревают больше, чем нужно.

Акустически тихие графитовые электроды в баке ISI производят два галлона горячей воды в минуту, и баки можно устанавливать последовательно.

Бак имеет размеры 12 1/2 дюймов в длину, 6 дюймов в диаметре и весит около 16 фунтов.

Планируется, что модуль Wi-Fi позволит удаленно измерять и контролировать мощность и температуру.

Слоган: «Ваш следующий водонагреватель».

Число

В настоящее время у ISI Technology более 300 сторонников проекта водонагревателя, которые пообещали выделить более 80 000 долларов США из запланированных 125 000 долларов США. Срок финансирования истекает 16 февраля 2014 г.

Залог в 225 долларов дает вам модель Heatworks 1. Обратите внимание, что на конечный продукт предлагается розничная цена 395 долларов. Ориентировочная доставка — май 2014 года.

Плюсы

Теоретически это оборудование должно обеспечивать высокую эффективность — не в последнюю очередь потому, что минералы в воде связываются с нагревательными стержнями в классических нагревателях, тем самым сокращая срок их службы.Если стержня нет, нагреватель должен прослужить дольше.

Аргументы в пользу этого продукта убедительны, и если вам когда-либо приходилось вызывать сантехника для замены вышедшего из строя водонагревателя без видимой причины — стержни на самом деле были забиты металлическими отложениями или покрылись отложениями. выгорели — вы поймете, о чем мы.

Этот водонагреватель обещает привнести в эту арену небывалую долговечность. Кроме того, традиционный водонагреватель не сильно изменился в технологическом плане со времен горения кастрюли.

Чего мы раньше не видели, так это замены механического реле потока, которое ISI обещает поставлять через микропроцессоры, или новых современных электродов, которые должны обеспечивать мгновенную и сверхточную регулировку температуры. Кроме того, есть интерактивность смартфона, которую обещает этот продукт.

Обратные стороны

Создатель должен иметь более четкое представление о том, как именно его продукт «напрямую возбуждает и нагревает молекулу воды», в отличие от простого сверхэффективного нагрева воды за счет использования графита и микропроцессоров с точностью до долей секунды.Или это просто маркетинговая болтовня?

Отсутствие ежегодного обслуживания и трехлетняя гарантия — это высокие обещания.

Хотя у нас нет никаких оснований сомневаться в утверждениях, прототипах и испытаниях ISI, мы хотели бы увидеть еще несколько конкретных цифр, прежде чем демонтировать существующий комплект для нагрева воды и заменить его этим оборудованием — хотя это и соблазнительно.

Вывод

Технология графитовых электродов широко используется при производстве стали в дуговой печи. Это эффективная, отзывчивая технология, которая может обеспечивать высокий уровень тепла наряду с хорошей электропроводностью.Мы с нетерпением ждем возможности услышать, как этот быстро финансируемый проект Kickstarter реализуется в реальных условиях.

---

Патрик Нельсон был профессиональным писателем с 1992 года. Он был редактором и издателем коммерческого издания музыкальной индустрии Producer Report и написал для ряда технологических блогов. Нельсон изучал дизайн в художественной школе Хорнси и написал культово-классический роман Sprawlism . Он познакомился с технологиями в качестве кочевого поисковика талантов в восьмидесятые годы, когда было необходимо регулярно копаться под кроватями в гостиничных номерах, чтобы подключить модемы с зажимами из крокодиловой кожи к телефонной проводке отеля, чтобы получить факс.Он пробовал грязные технологии и никогда не оглядывался назад.

Исследователи разрабатывают систему защиты от обледенения взлетно-посадочной полосы

Фотография отправлена

На испытательном полигоне исследователей показаны фотоэлектрические панели (на переднем плане), обеспечивающие питание аккумуляторной системы, и бетонные панели (на заднем плане).

ФЕЙЕТТВИЛЛЬ, Арканзас. Исследователи из Университета Арканзаса разрабатывают систему защиты от обледенения, которая могла бы сделать взлетно-посадочные полосы аэропортов более безопасными и менее дорогостоящими в обслуживании в зимние месяцы. В этом подходе используется обычная фотоэлектрическая система для подачи энергии на проводящую бетонную плиту, которая будет функционировать как покрытие взлетно-посадочных полос. Энергия, проводимая по плитам, позволяет им постоянно поддерживать температуру выше нуля и, таким образом, предотвращать накопление снега и льда.

«Крупные аэропорты США хорошо справляются с задачей обеспечения безопасности взлетно-посадочных полос и очистки их ото льда и снега», — сказал Эрни Хеймсфилд, доцент кафедры гражданского строительства. «Но это трудоемкий и дорогостоящий процесс, особенно для северных аэропортов. Например, аэропорт Сент-Пол, штат Миннесота, ежегодно выделяет около 4 миллионов долларов на уборку снега. По разным причинам, включая тот факт, что она не зависит от энергосистемы, наша система может серьезно повлиять на этот бюджет ».

После первоначального проектирования Хеймсфилд теперь возглавляет группу исследователей, которые испытывают плиту в Центре инженерных исследований университета на юге Фейетвилля.Плита состоит из двух слоев над существующим грунтом и гравийного основания.

Нижний слой — первый слой над гравийным основанием — представляет собой фундаментную плиту размером 20 на 24 фута, не имеющую никаких проводящих свойств. Над базовой плитой находится поверхностный слой, состоящий из двенадцати накладных панелей, каждая размером 4 на 10 футов. Десять из этих панелей изготовлены из специальной бетонной смеси, которая проводит тепло так же, как чугунная сковорода, нагретая до горелки печи. Две панели управления, изготовленные из обычной бетонной смеси, служат основой для сравнения с токопроводящими панелями.

Фотоэлектрическая система подает питание постоянного тока на электроды, встроенные в проводящие бетонные панели. Компоненты фотоэлектрической системы включают в себя массив ячеек, которые преобразуют солнечный свет в энергию, аккумуляторную батарею и регулятор для управления энергией между массивом и батареями. Энергия передается от батарей к электродам. Внутренние тепло-массовые свойства бетонной смеси также позволяют плите поглощать большое количество тепла от условий окружающей температуры, что сводит к минимуму стоимость фотоэлектрической системы.

Предварительные испытания показали, что, хотя тепловой поток был неоднородным и концентрировался в области рядом с источником энергии, проводящие панели намного быстрее реагировали на резкое снижение температуры поверхности после того, как исследователи применили тонкий слой льда. Хеймсфилд сказал, что неоднородность и концентрация теплового потока будут скорректированы путем изменения конфигурации электродов. Исследователи продолжат тестирование системы в течение зимнего сезона 2011–2012 годов.

В случае успеха модифицированное покрытие могло бы стать альтернативой существующим методам удаления снега и льда, которые включают вспашку, продувку и применение химикатов.Существуют различные методы защиты от обледенения дорожного покрытия, в том числе химические, термические, электрические и микроволновые, но эти методы дороги, поскольку они зависят от электросети или требуют большого количества персонала аэропорта.

С 1978 года слякоть, лед или снег стали причиной примерно 100 аварий и инцидентов на взлетно-посадочных полосах США с участием реактивных или турбовинтовых самолетов весом более 5600 фунтов.

Первоначальные результаты исследования будут представлены на ежегодном собрании Транспортного исследовательского совета в январе 2012 года.