Как прогревать бетон трансформатором: особенности технологии и советы

Строительство в холодное время – проблема серьезная, особенно при бетонировании. При отрицательных температурах вода, входящая в состав бетонной смеси, замерзает, и это препятствует нормальному процессу гидратации цемента. В результате бетон не набирает проектной прочности, становится хрупким с малым сроком службы. Решить эту проблему можно с помощью прогрева бетона. 

Зачем прогревать бетон

Основная цель прогрева бетона – поддержание температуры для протекания химической реакции гидратации цемента. Этот процесс представляет собой взаимодействие цемента с водой, в результате которого образуется прочный цементный камень. 20±5ºC – идеальная температура. При +5°C скорость гидратации замедляется в 2-3 раза, а при отрицательных значениях и вовсе прекращается. Замерзание воды в порах бетона приводит к увеличению ее объема на 9%. Это создает внутреннее давление, которое разрушает еще не сформировавшуюся структуру бетона, образуя микротрещины и пустоты. После оттаивания такой материал уже никогда не наберет марочной прочности.

Вывод: прогрев бетона позволяет ускорить набор прочности, обеспечить качество, расширить строительный сезон. Есть несколько технологий проведения этого процесса, где часто применяемый – электротермический, в котором проводами обметывают опалубку будущей бетонной конструкции и пропускают через них ток высокой силы с низким напряжением. Для создания таких условий используют трансформаторы.

Устройство трансформатора для прогрева бетона

Трансформатор для прогрева бетона – это специализированное устройство, предназначенное для преобразования высокого напряжения электрической сети – 380 В в низкое – 55-95 В. 

Устройство состоит из:

1. Магнитопровода, он же сердечник, который набирается из тонких пластин электротехнической стали. На нем располагаются обмотки.
2. Первичной обмотки, которая подключается к сети 380 В. У нее большое количество витков тонкого провода.
3. Вторичной обмотки, от которой отходят клеммы для подключения нагревательных элементов. Имеет малое количество витков толстого провода, что обеспечивает низкое напряжение и высокий ток.
4. Регулятора мощности, которым изменяют напряжение на выходе, что дает возможность регулировать температуру прогрева.
5. Корпуса, который защищает внутренние элементы от внешних нагрузок и обеспечивает безопасность эксплуатации.

Принцип работы

Принцип работы трансформатора для прогрева бетона основан на законе электромагнитной индукции. При подаче переменного тока на первичную обмотку в ней возникает переменный магнитный поток. Он, проходя через магнитопровод, индуцирует во вторичной обмотке ЭДС (электродвижущую силу), которая создает переменное напряжение на ее клеммах. Благодаря разному количеству витков в обмотках, напряжение на выходе трансформатора снижается, а сила тока возрастает. Этот ток подается на нагревательные элементы – провода или электроды, которые, нагреваясь, отдают тепло бетону.

Способы прогрева

Существует два основных способа прогрева бетона с помощью трансформатора, которые отличаются типом используемых нагревательных элементов.

Проводом ПНСВ

В качестве нагревательного элемента используется специальный провод ПНСВ (провод нагревательный стальной в виниловой оболочке). Это стальная жила в изоляции из ПВХ, которая выдерживает высокие температуры. Стальная жила обладает высоким электрическим сопротивлением, поэтому она сильно нагревается при прохождении тока. ПВХ-изоляция устойчива к высоким температурам, влаге и агрессивной среде бетона.

Как греть бетон по этой технологии:

1. провод ПНСВ укладывается в опалубку до заливки бетона;
2. укладывается "змейкой" или "спиралью" с шагом 15-20 см – уменьшение шага увеличивает температуру прогрева, увеличение уменьшает;
3. при монтаже необходимо выдерживать отступы от арматурного каркаса и опалубки не менее 5 см, чтобы исключить риск короткого замыкания и обеспечить равномерный прогрев; 
4. концы провода подключаются к трансформатору.

Внимание! После подключения трансформатора необходимо установить контроль за температурой бетона. Для этого используются термопары, которые погружаются в тело залитого раствора. Повышение температуры должно происходить плавно – 5-10°С в час, чтобы избежать термоудара и растрескивания.

Преимущества технологии: простота монтажа ПНСВ, равномерный прогрев, экономичность. Недостатки: необходимость укладывать провод до заливки, после прогрева он остается в теле бетона.

Электродами

Этот способ используется реже, в основном для прогрева больших объемов. В качестве нагревательных элементов используются стальные электроды, которые погружаются в бетон.

Особенности технологии:

1. электроды устанавливаются в бетон после его заливки, но до начала схватывания;
2. они располагаются парами или группами;
3. электрический ток проходит между электродами через сам бетон, и это приводит к его нагреву.

Преимущества: не нужно устанавливать до заливки, более высокая скорость прогрева. Недостатки: сложность контроля температуры, возможность неравномерного нагревания материала, требуется более мощный трансформатор.

Как выбрать трансформатор

Выбор трансформатора для прогрева бетона зависит от нескольких факторов:

1. Мощность определяется объемом бетонного раствора. Чем больше объем, тем мощнее должен быть трансформатор. Рекомендуется брать мощность с запасом, чтобы избежать перегрузок.
2. Чем шире диапазон регулировки напряжения, тем точнее можно регулировать температуру нагревания.
3. Наличие в трансформаторе нескольких выходов дает возможность прогревать одновременно несколько участков или использовать разные схемы подключения.
4. Нужно обратить внимание на наличие защитных систем от перегрева, короткого замыкания и перегрузок.

Обзор популярных трансформаторов

Компания Айронтех на своем сайте представляет достаточно большой ряд трансформаторов, которыми нагревают бетон в холодное время. Ниже пять популярных моделей.

1. Трансформатор силовой трехфазный для прогрева бетона и грунта ТСЗД–63/0,38 У1.(Руч) мощностью 63 кВт. Отсутствие автоматики означает, что оператору потребуется вручную контролировать температуру и мощность прогрева.
2. Установка для прогрева бетона ТСДЗ-80/0,38 УХЛ2 мощностью 80 кВт, оснащенная автоматической системой управления, что делает ее удобной и безопасной для использования на средних и крупных объектах.
3. Установка для прогрева бетона КТПТО-80-У1 мощностью 80 кВт оснащена автоматикой, что дает возможность проводить термообработку бетонных растворов на стройплощадках разного масштаба.
4. Установка для прогрева бетона КТПТО-100 (ручное управление) – классика для прогрева бетонных конструкций, где нужен непосредственный контроль оператора над нагревательным процессом.