Электроды прогрева для бетона: Прогрев бетона электродами

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

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

Прогрев бетона электродами: схема подключения, технология, фото

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

На фото – как осуществляется электропрогрев бетона электродами

Температура при строительстве

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

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

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

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

Но, когда смесь набрала прочность превышающую 5 Н/мм², она становится устойчивой к однократному замерзанию. При этом срок распалубки необходимо увеличить на период, когда бетон был ниже 0° С.

Общая схема прогрева бетона в зимнее время электродами

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

К примеру:

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

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

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

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

Также это станет причиной:

• 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:

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

   Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластин

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

   Сквозная схема прогрева бетона электродами в виде пластинок

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

Совет: выбор электродов проводите исходя из условий работ.

Прогревание бетона электричеством

Работа со сварочным аппаратом

Применение для прогрева бетона сварочного аппарата является вполне реальной задумкой.

Но, для хорошего разогрева смеси необходимо в процессе работ использовать вспомогательные электроды. Не стоит беспокоиться за надежность оборудования, современные агрегаты надежны и не представляют опасности для человека при соблюдении правил ТБ.

Конструкция многих аппаратов простая и не представляет трудностей в использовании. Благодаря таким станциям удается прогреть 30-100 м³ смеси, а работу можно вести почти при -45° С.

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

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

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

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

Технология прогрева сварочным аппаратом

Правильный процесс нагрева выглядит следующим образом:

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

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

Проводите работы только согласно технической документации на конкретный объект.

Вывод

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

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

схема подключения, технология прогревочных работ

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

Необходимость прогрева в зимний период

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

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

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

Виды электродов

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

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

Всего различают 4 вида электродов:

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

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

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

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

 

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

Технология прогрева

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

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

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

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

Нагрев бетона электродами в зимнее время

Десяток лет назад в зимний период практически все строительные работы теряли интенсивность. Это было связано, прежде всего, с минусовыми температурами. Но если рабочие смогли тепло одеться, то выполнить бетонирование в таких условиях было крайне проблематично. Однако через некоторое время появился очень действенный метод – прогрев бетона электродами и с помощью электрического кабеля. Рассмотрим подробнее особенности этого метода и поговорим о его целесообразности.

Для чего это?

Прежде чем углубляться в эту тему, нужно рассказать о том, что на самом деле используется. Дело в том, что любой бетон имеет в своем составе определенное количество воды. Вполне естественно, что при минусовой температуре он образует кристаллы льда. Последние приводят к тому, что создается большое давление на поры бетона, что в итоге приводит к частичному или полному разрушению конструкции. Предел прочности в этом случае значительно снижается, а работоспособность ухудшается.

Еще одним опасным фактором является замерзание воды при схватывании (закалке). Дело в том, что при низких температурах замедляется взаимодействие бетонной смеси и воды. Это останавливает процесс затвердевания, делая его неравномерным. То есть ни о какой заявленной прочности говорить не приходится. Тем не менее, на сегодняшний день существует не одна схема прогрева бетона электродами, позволяющая удерживать влажностно-температурные характеристики в допустимых пределах.

О способах зимнего бетонирования

Стоит обратить внимание, что сегодня используется не только электрод. В связи с тем, что иногда этот способ не подходит, либо его использование слишком затратно для разработчиков. К тому же многое зависит от условий (температура, влажность, назначение будущей конструкции). По этой простой причине существует ряд других способов бетонирования зимой. Например, нагрев в нагревательной опалубке. Этот метод очень эффективен и хорош, но целесообразен только при небольшой толщине. К середине бетон еще будет немного промерзать и чем он толще, тем пагубнее будет влияние минусовой температуры. Также присутствуют антифризные присадки, делающие смесь более морозостойкой. Есть индукционный нагрев и с помощью специальных проводов. Но самым популярным методом является использование электродов.

Когда вы используете электроды?

Каждый из вышеописанных способов используется в той или иной ситуации. Что касается электродов, то это тоже не универсальное решение. Например, при заливке бетонной плиты совершенно неэффективен. В этом случае лучше использовать нагревательную проволоку. Но если речь идет о какой-либо вертикальной конструкции, то отличным решением станет электродный нагрев.

Кстати, иногда используется натуральный утеплитель, которого часто бывает недостаточно. В этом случае электрод подходит в качестве дополнительного нагревателя. Но нужно понимать, что чем шире конструкция, тем ниже КПД и выше стоимость, но к этому вопросу мы еще вернемся. К счастью, сегодня технология утепления бетона таким способом освоена и широко применяется строителями всего мира. Тем не менее, в большинстве зданий в РФ используется проводное отопление.

Преимущества данного метода

Следует отметить, что технология утепления бетона электродами предполагает всего 3 рабочих. Это существенное преимущество, так как многим это не нужно. Кроме того, стоит упомянуть об эффективности метода. Такой раствор обеспечивает не только равномерное схватывание смеси, но и не нарушает целостность конструкции. Это очень важный момент, так как такой фактор напрямую влияет на прочность и долговечность изделия. Еще одним немаловажным фактором является простота и высокая скорость монтажа. Особенно это актуально во время сильных морозов. Кроме того, нельзя не сказать, что для колонки часто достаточно использовать только один электрод.

Сильные стороны мы рассмотрели, а теперь имеет смысл сказать и о недостатках, которые тоже есть.

Недостатки предварительного нагрева электродами

В нашем случае необходимо говорить об использовании арматуры катанки в качестве электродов. Обычно его выбирают диаметром 8-10 миллиметров, что достаточно для эффективной работы. Казалось бы, могут быть недостатки, но они есть.

Во-первых, это достаточно большие энергозатраты. Каждый электрод будет потреблять около 50 А. При этом необходимо использовать понижающие трансформаторы. Например, модель на 80 кВт тянет не так уж и много. Поэтому помимо электродов нужно покупать дополнительное оборудование, что довольно дорого.

Еще один существенный недостаток, из-за которого многие разработчики обходят этот метод стороной, — высокая стоимость. Дело в том, что электроды из стержня одноразовые. После установки они навсегда остаются в теле конструкции, и извлечь их невозможно. Но те, кто все же решил воспользоваться этим методом, остались довольны. Прочность конструкции сохраняется длительное время, а эксплуатационные характеристики находятся на высоком уровне.

Утепление бетона электродами: технология

А теперь кратко рассмотрим суть этого метода. Как было отмечено выше, он не подходит для заливки бетонных плит, только для колонн, стен, а также диафрагм. После завершения работ по заливке в стены вставляются металлические стержни. На них подается напряжение через понижающий трансформатор. Обычно интервал между двумя соседними электродами выбирают от 60 до 100 сантиметров, что зависит как от погоды, так и от конфигурации объекта.

От понижающего трансформатора на вентиль подаются три фазы, в результате чего происходит прогрев пространства между электродами и устраняется замерзание. Следует отметить, что прогрев бетона зимой основан на прохождении электрического тока через воду, содержащуюся в растворе. В результате имеем равномерный нагрев. При этом следует понимать, что если есть якорный каркас, то напряжение не должно быть более 127 В, а если его нет, то можно подать 220 и 380 В, но не более.

Типы используемых электродов

В настоящее время используются три типа электродов. Каждый из них подходит для определенных ситуаций. Например, стержневые электроды, которые являются одними из самых популярных, изготавливаются из арматуры диаметром 8-12 мм. В тело из бетона их устанавливают с расчетным шагом, который определяют заранее. Крайний ряд монтируется не дальше 3 сантиметров от опалубки, что гарантирует полный прогрев краев стены или колонны. Примечательно, что такие электроды подходят для конструкций самой сложной формы.

Но пластинчатые электроды работают несколько иначе. Их подвешивают с разных сторон опалубки. В результате создается электрическое поле, которое нагревает бетон до нужной температуры в течение определенного времени. В принципе, прогрев бетона зимой этим методом очень эффективен. Струнные электроды лучше всего подходят для таких конструкций, как колонны.

Утепление бетона электродами: схема подключения

Необходимо понимать, что способ подключения электрообогрева будет отличаться в зависимости от выбранного типа электрода. При работе с пластинчатыми электродами одна фаза подается на первый электрод, а вторая на расположенный с противоположной стороны. В итоге имеем два электрода, которые расположены параллельно друг другу, на каждом есть фаза. В случае стержневой арматуры первый и последний в ряду электроды подключаются к одной фазе. Остальные работы со 2-й и 3-й очереди.

Хочу отметить, что не стоит пренебрегать установкой трансформаторов. Они в некоторых случаях не нужны, но в большинстве ситуаций имеет смысл их установить. Таким образом, температура прогрева бетона будет оптимальной, то есть не слишком высокой, иначе может возникнуть такой нежелательный эффект, как пересушивание. По этой простой причине есть смысл все электроды подключить через понижающий трансформатор.

Электроключи с подогревом: важные правила

Для эффективной работы электрообогрева необходимо подключение к разным полюсам электросети. Это правило очень важно для исполнения, так как если использовать одну фазу, то результата не будет.

Кроме того, замыкание цепи происходит только через влажный бетон. Для каждого случая готовится специальный проект, в котором указывается шаг между электродами, расположение понижающих трансформаторов и допустимое напряжение.

Стоит обратить внимание на то, что некоторые марки бетона теряют свою прочность. Например, приемлемой считается потеря 20-25%. Тем не менее перед началом технологического прогрева бетона рекомендуется выдержать его некоторое время, не нагревая.

Немного подробностей

Вот мы с вами и рассмотрели, что такое нагрев бетона электродами. Технология может отличаться в зависимости от используемых электродов. Однако следует отметить, что целесообразно использовать специальные добавки для повышения конечного качества и прочности бетонной смеси. Например, хлористый кальций, добавляемый в шлакопортландцемент, позволяет снизить потерю прочности и сроки твердения на 20-30%. Если вы заметили, что даже при наличии сушильного трансформатора происходит сушка, то поверхность необходимо смочить водой или отключить на время нагрев.

Заключение

Вот мы и рассмотрели нагрев бетона электродами. Технология, как было отмечено выше, подбирается по индивидуальному проекту, который разрабатывается для каждого случая отдельно. Это позволяет не только сэкономить деньги и время строителя, но и оптимально разместить электроды, а также ускорить процесс застывания бетонной смеси. Иногда целесообразно использовать другие способы обогрева, например, нагревательные провода. Конечно, это достаточно дорого, но очень эффективно. В принципе, это вся информация по данной теме. Помните, что ключевую роль играет соблюдение технологии при монтаже электрообогрева.

Проводящий бетон: новые возможности | Укажите Бетон

Опубликовано 12 мая 2022 г.

Один из способов достижения целей устойчивого развития бетона — сделать его таким, чтобы он служил нескольким хозяевам. В значительной степени это уже происходит. Например, благодаря карбонизации открытый бетон удовлетворяет структурные потребности, а также служит поглотителем углерода.

Что, если бетон может выполнять и другие задачи? Что, если бы он мог генерировать электричество или тепло? Что, если бы он мог накапливать электричество? Исследователи разработали специальные композиты на основе цемента (CBC), которые обладают электрическими свойствами без ущерба для структурных характеристик. Они пробовали различные проводящие материалы, в том числе наноуглеродную сажу и углеродные волокна.

Бетон и электричество

Наноуглеродная сажа является одновременно проводящей, доступной и недорогой. Исследователи обнаружили, что равномерное распределение правильной концентрации частиц наноуглеродной сажи делает бетон проводящим.

Исследование легирования бетона наноуглеродом является результатом многолетних усилий. Исследователи из Concrete Sustainability Hub (CSHub) Массачусетского технологического института сотрудничали с командой Французского национального центра научных исследований (CNRS).

«Порог просачивания» — это точка, при которой бетон может проводить ток. Команда Массачусетского технологического института обнаружила, что можно достичь порога перколяции при достаточном введении и распределении наноуглеродной сажи. Выбранные составы также гарантируют, что электрические токи остаются на безопасном для человека уровне.

Идеальная проводимость

Чтобы улучшить проводимость бетона, команда стремилась оптимизировать показатель под названием «извилистость». Цель состоит в том, чтобы сделать проводящие пути максимально эффективными. Это как сравнивать расстояния «по прямой» с реальными дорожными маршрутами. Последняя всегда длиннее первой. Чем длиннее путь, тем выше извилистость. Другими словами,

В токопроводящем бетоне оптимальная извилистость требует сбалансированного количества и дисперсии углерода. Значение извилистости, равное двум, является идеальным. Это означает, что путь электрона только в два раза превышает длину образца. Слишком малое количество наноуглеродной сажи не может обеспечить желаемую проводимость. В то же время слишком много на самом деле саботирует усилия.

Возможное использование проводящего бетона

Бетон, проводящий электричество, предлагает множество заманчивых возможностей. Это может сделать мощение более устойчивым. Это может сделать бетонные здания самоощущающимися. Проводящий бетон также может обеспечить более эффективный нагрев плит. Наконец, это может значительно снизить энергопотребление здания.

Сделайте тротуар более экологичным

Проводящее дорожное покрытие может значительно уменьшить углеродный след бетона. Например, меньшее использование химикатов против обледенения снижает ущерб, наносимый дорогам. Это задерживает ремонт и/или замену. Он также ограничивает выбросы тяжелых грузовиков с солью. Сокращение потребления соли улучшает окружающую среду. Взлетно-посадочные полосы аэропортов и холмистые дороги входят в число потенциальных бенефициаров. Исследователи из штата Айова изучили противообледенительный потенциал бетона, наполненного переработанными углеродными волокнами.

Станьте датчиками структурного здоровья

Бетон с добавлением наноуглерода также может служить в качестве самочувствительного механизма для мониторинга состояния конструкции. Например, он может предсказать оставшийся срок службы бетонной конструкции. Такой подход снижает потребность в традиционных датчиках и их внешних источниках питания.

Обеспечьте подогрев плит

Благодаря эффекту Джоуля ток также выделяет тепло. Это тепловое проявление электрического сопротивления. При низких пятивольтовых уровнях температура поверхности может достигать 100 градусов. Это делает лучистое отопление пола еще одним возможным применением. Проводящий бетон может обеспечить более равномерное распределение тепла, чем существующие системы.

Уменьшить потребление энергии

Трибоэлектрический эффект возникает в результате трения между двумя непроводящими предметами. Контактная электризация происходит, когда материал становится электрически заряженным. Благодаря трибоэлектрическому эффекту потенциальные источники энергии варьируются от волн и ветра до дождя и даже шагов.

Другая исследовательская группа сосредоточилась на углеродных волокнах, а не наноуглеродной саже. В команду вошли инженеры, связанные с несколькими южнокорейскими университетами. Результаты их исследования появились в журнале Nano Energy в ноябре 2021 года9. 0003

Обсуждая использование углеродных волокон, член команды Сунг-Юнг Ли сказал: «Мы решили использовать его с проводящими наполнителями в качестве основного проводящего элемента для нашей системы CBC-TENG».

Они развернули конденсатор на основе CBC в лабораторной конструкции. Они обнаружили, что состав с 1% углеродного волокна был идеальным. В своей конкретной формуле углеродные волокна становятся сборщиком механической энергии, называемым трибоэлектрическим наногенератором (ТЭН). Южнокорейские исследователи подсчитали, что формула может снизить потребление энергии зданием на 40%.

С каждой новой инновацией в области цемента/бетона неизбежно возникает вопрос масштабируемости. Исследователи Массачусетского технологического института специально выбрали наноуглеродную сажу, потому что это недорогой и легкодоступный материал.

Материалы на основе углерода: родственное использование

Исследователи определяют другие способы улучшения свойств бетона с помощью материалов на основе углерода.

Батареи на цементной основе

В журнале Buildings приводится исследование, посвященное перезаряжаемым батареям на основе цемента. Углеродные волокна улучшают проводимость электролита на основе цемента. Конструкция сочетает в себе анод из железа и цинка с оксидным катодом на основе никеля. Исследователи изучили электроды на основе цемента, изготовленные путем 1) порошкового смешивания и 2) металлического покрытия. Последний поставил лучшую батарею Ni-Fe.

Углепластик бетон

Бетон с полимером, армированным углеродным волокном (CFRP), является одним из многих составов полимербетона, армированного волокном. Углеродное волокно обеспечивает прочность и жесткость, а полимер служит связующим.

Бетон из углепластика

устойчив к коррозии и щелочам. Высокое соотношение прочности и веса. Высокая усталостная прочность. Короткое время отверждения означает более быстрое завершение проекта. В отличие от бетона CBC, он имеет низкую электрическую и тепловую проводимость. Он также немагнитен. Подрядчики используют углепластиковый бетон для продления срока службы мостов и другой важной инфраструктуры.

О PACA

Ассоциация производителей заполнителей и бетона Пенсильвании (PACA) сообщает об инновациях на этом веб-сайте. Эти сообщения информируют как представителей отрасли, так и широкую общественность.

PACA приветствует ваши вопросы о вашем предстоящем бетонном проекте. Пожалуйста, свяжитесь с нами в удобное для вас время.

Включите JavaScript для просмотра комментариев с помощью Disqus.

Каковы требования NEC к заземляющей и соединительной арматуре?

Джейк спросил:
Каковы требования NEC к заземлению и соединительной арматуре?

Наш ответ:
Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует, чтобы все металлические объекты, обычно не являющиеся токопроводящими, в данной конструкции были соединены вместе, образуя единую общую систему с одинаковым потенциалом. Это включает в себя стальную арматуру в бетонных фундаментах. Мы видим в статье 250.50 предписание о том, что все электроды, перечисленные в кодексе (стальная арматура в бетоне иногда может считаться электродом), должны быть соединены вместе, независимо от того, используются они в качестве электрода или нет.

В случае стальной арматуры в бетоне мы видим в 250.52(A)(3)(Информационное примечание), что арматура с эпоксидным покрытием и/или пароизоляция могут свести на нет нашу способность использовать арматуру в качестве электрода, однако наш мандат чтобы связать системы, чтобы сформировать общую систему, все еще остается ниже 250,50. Другими словами, вы должны прикрепить стальную арматуру к бетонному фундаменту независимо от того, используете ли вы ее в качестве электрода или нет (точно так же, как водопроводная труба, газовая труба, система сигнализации, пожарные спринклеры, кабельное телевидение, телекоммуникационная компания и т. д.).

См. Справочник NEC 2017 г. Приложения: 250.22, 250.23, 250.29 и 250.30.

Многие опасаются, что приклеивание стальной арматуры к бетону может привести к растрескиванию бетона из-за теплового нагрева. Это очень противоречивая концепция, но на самом деле это полная противоположность. Мы также видим колебания, когда людей просят соединить свои газовые трубы с системами заземления и освещения (NEC 250.104(B), 250.52(B)(1) и NFPA 54, раздел 7.13). Примечание. Системы освещения должны быть соединены в соответствии с NEC 250.106, 250.4(A)(1), 250.4(B)(1) и NFPA 780, раздел 4.14. Устраняя разность потенциалов, мы устраняем электрический риск.

Если мы не прикрепим арматуру к бетону, мы создадим разницу потенциалов между бетоном и соединяемыми металлическими предметами в дюймах выше, что приведет к возникновению дуговой вспышки, которая вызовет серьезные повреждения. Примите во внимание требования системы молниезащиты, чтобы соединить металлический оконный отлив с токоотводом, чтобы предотвратить вспышку дуги.

Дополнительную информацию о склеивании стальной арматуры см. в NFPA 780-2014, разделы 4.9.13, 4.13.3 и 4.19.

Обратите внимание, что бетон является электропроводной средой, обычно в диапазоне от 30 до 200 Ом-метров (см. IEEE Std. 80-2013, раздел 14.6), поэтому вспышка дуги между объектами с разным потенциалом представляет собой опасную и реальную проблему.

В вашем случае стальная арматура имеет медный контур заземления в самом низу системы. Любые опасные токи, которые входят в медный провод, будут стремиться остаться на медном компоненте и уйти в землю самым простым путем. Склеивая стальную арматуру, вы просто устраняете разницу потенциалов между металлическими объектами над стальной арматурой и стальной арматурой, вы не заставляете ток проходить через нее, чтобы найти путь к земле. Опасные токи имеют путь к земле, массивной скрытой медной сети и заземляющим электродам. Помните, что медь в 12–17 раз более электропроводна, чем сталь, и дополнительно в 250–6000 раз менее магнитна. На самом деле медь диамагнитна. Это означает, что сталь обладает высоким импедансом по отношению к меди.

Кроме того, мы должны учитывать стандарт IEEE 80 и безопасность человека. Стальная арматура в бетоне ЯВЛЯЕТСЯ МАТЕРИАЛОМ БЕЗОПАСНОСТИ для устранения опасных шагов и напряжения прикосновения. Он ДОЛЖЕН быть приклеен. Если стальная арматура не приклеена, вам необходимо установить медную заземляющую сетку под ногами рабочих, чтобы обеспечить их безопасность. Вы можете связаться с тем, кто проводил обязательный анализ OSHA 29 CFR 1910.269 App C Step & Touch, и узнать, что они говорят о рабочих, идущих по бетонным подушкам с несвязанной стальной арматурой. Они не будут счастливы. См. раздел 14.6 стандарта IEEE 80-2013. Вы также можете рассмотреть (канадское) правило CEC 36-304 и рисунок 36-11, которые полностью соответствуют требованиям NEC и IEEE 80 и очень четко определяют обязательное соединение стальной арматуры с иллюстрациями и кодом.

Кроме того, мы видим требования по вклеиванию стальной арматуры в бетон в IEEE 1100 (Изумрудная книга), раздел 8.