Набор прочности бетона происходит за счёт роста кристаллов в результате химической реакции цемента и воды. При понижении температуры процесс замедляется, а при переходе жидкости в твёрдое состояние, останавливается. По этой причине бетонирование в холодное время года представляет определённые сложности. Специальные добавки в бетон позволяют расширить диапазон производства работ, но кардинальным образом повлиять на ситуацию не в состоянии.
Зимнее бетонирование
Если в течение суток температура воздуха опускается ниже нуля, а среднесуточная не превышает +5°C, то производство бетонных работ без принятия дополнительных мер невозможно. Классический метод зимнего бетонирования основывается на введении модификаторов. Различные соли и специально разработанные добавки повышают пластичность смеси, снижают температуру замерзания время схватывания. В качестве дополнительной меры применяют утепление, чтобы увеличить время до момента замерзания.
Альтернативой приведённым способам служит обогрев залитого бетона. Сам принцип нельзя назвать инновационным. Применение инфракрасных обогревателей, тепловых пушек индукционного и электродного прогрева с разным успехом применяется уже давно. Однако по совокупности показателей практичности, экономичности и эффективности несомненным лидером является метод, основанный на обогреве бетона греющим кабелем.
Следует отметить, что наилучших показателей качества производства работ в холодное время года удаётся достичь при использовании комбинированных методов. Хорошо зарекомендовало себя сочетание обогрева бетона с помощью кабеля в сочетании с утеплением и введением модификаторов. В первую очередь такой метод выгодно отличается с точки зрения экономической целесообразности. На практике благодаря применению греющего кабеля работы по бетонированию проводят при температуре до -20°C. А при устройстве тепляка – до -40°C.
Укладка кабеля
В большинстве случаев нагревательный кабель укладывают после установки опалубки и связывания арматуры. Исключение составляют сложные габаритные пространственные конфигурации. В этом случае работы по прокладке кабеля совмещают с армированием. Существует около десятка марок нагревательных кабелей используемых для обогрева бетона. В основном резистивного типа. Стоимость саморегулирующихся кабелей в несколько раз выше. Весьма сомнительно, что их использование оправдано.
Кабель располагают таким образом, чтобы расстояние до поверхности не превышало 20 см. В зависимости от марки используемого кабеля он подключается к сети напрямую или через понижающий трансформатор. В случае отсутствия стационарного источника питания применяют электрогенераторы, работающие на бензине или дизельном топливе. Тип теплоизоляционного материала не имеет принципиального значения. Выбор диктуется в большей степени его стоимостью. Применяют минеральные плиты, опилки, шлак, пенопласт, дерево и полиэтилен.
Термообработка бетона
Условно выделяют три стадии термообработки при бетонировании: нагревание, выдержка при заданной температуре и естественное остывание. Цикл нагревания длится около 10 часов, в зависимости от качества утепления, температуры окружающей среды, объёма бетона и суммарной мощности кабеля.
Выдержку рационально проводить при 40-50°C. При такой температуре бетон наберёт расчётную прочность за 5-7 дней. Учитывая расходы электроэнергии на поддержание температуры, такой режим представляется наиболее целесообразным. При температуре 30°C время выдержки увеличивается вдвое, а при 20°C потребуется более трёх недель. Следует отметить, что бетон материал своеобразный. Расчётная прочность не является конечной. В процессе эксплуатации она постепенно растёт.
Удельная мощность, требуемая на разогрев бетона, зависит от температуры воздуха не линейно. При среднесуточной температуре воздуха -10°C, расход электроэнергии составит 230 Ватт на метр квадратный. При -15°C – 250 Ватт, а при -20°C – уже 320 Ватт на квадратный метр. Приведённые цифры соответствуют стандартным начальным условиям:
- Температура бетона: +15°C;
- Температура выдержки: +40°C;
- Скорость ветра: не более 5 м/с;
- Утепление: минеральная вата толщиной 6 см.
Поддержание температуры осуществляется либо в ручном режиме, ориентируясь на показания термометров, либо автоматически посредством реостата и датчиков. Количество датчиков температуры регламентируется в соответствии с размерами конструкции. Например, будет достаточно одного датчика, если объём бетона не превышает трёх кубических метров, погонная длина шести метров, а площадь пятидесяти квадратов. Средняя скорость естественного остывания составляет от двух до трёх градусов за час.
