Что такое плазменная резка металла. Оборудование для плазменной резки металла и его применение

Плазменная резка – все нюансы технологии резки металла плазмой

В последнее время использование плазменного потока для раскроя материалов набирает все большую популярность. Еще более расширяет сферу использования данной технологии появление на рынке ручных аппаратов, с помощью которых выполняется плазменная резка металла.

Плазменная резка металла значительной толщины

Суть плазменной резки

Плазменная резка предполагает локальный нагрев металла в зоне разделения и его дальнейшее плавление. Такой значительный нагрев обеспечивается за счет использования струи плазмы, формируют которую при помощи специального оборудования. Технология получения высокотемпературной плазменной струи выглядит следующим образом.

  • Изначально формируется электрическая дуга, которая зажигается между электродом аппарата и его соплом либо между электродом и разрезаемым металлом. Температура такой дуги составляет 5000 градусов.
  • После этого в сопло оборудования подается газ, который повышает температуру дуги уже до 20000 градусов.
  • При взаимодействии с электрической дугой газ ионизируется, что и приводит к его преобразованию в струю плазмы, температура которой составляет уже 30000 градусов.

Полученная плазменная струя характеризуется ярким свечением, высокой электропроводностью и скоростью выхода из сопла оборудования (500–1500 м/с). Такая струя локально разогревает и расплавляет металл в зоне обработки, затем осуществляется его резка, что хорошо видно даже на видео такого процесса.

В специальных установках для получения плазменной струи могут использоваться различные газы. В их число входят:

  • обычный воздух;
  • технический кислород;
  • азот;
  • водород;
  • аргон;
  • пар, полученный при кипении воды.

Технология резки металла с использованием плазмы предполагает охлаждение сопла оборудования и удаление частичек расплавленного материала из зоны обработки. Обеспечивается выполнение этих требований за счет потока газа или жидкости, подаваемых в зону, где осуществляется резка. Характеристики плазменной струи, формируемой на специальном оборудовании, позволяют произвести с ее помощью резку деталей из металла, толщина которых доходит до 200 мм.

Устройство и принцип действия плазменной резки

Аппараты плазменной резки успешно используются на предприятиях различных отраслей промышленности. С их помощью успешно выполняется резка не только деталей из металла, но и изделий из пластика и натурального камня. Благодаря таким уникальным возможностям и своей универсальности, данное оборудование находит широкое применение на машиностроительных и судостроительных заводах, в рекламных и ремонтных предприятиях, в коммунальной сфере. Огромным преимуществом использования таких установок является еще и то, что они позволяют получать очень ровный, тонкий и точный рез, что является важным требованием во многих ситуациях.

Оборудование для плазменной резки

На современном рынке предлагаются аппараты, с помощью которых выполняется резка металла с использованием плазмы, двух основных типов:

  • аппараты косвенного действия — резка выполняется бесконтактным способом;
  • аппараты прямого действия — резка контактным способом.

Оборудование первого типа, в котором дуга зажигается между электродом и соплом резака, используется для обработки неметаллических изделий. Такие установки преимущественно применяются на различных предприятиях, вы не встретите их в мастерской домашнего умельца или в гараже ремонтника.

Аппарат для плазменной резки Ресанта ИПР-25

В аппаратах второго типа электрическая дуга зажигается между электродом и непосредственно деталью, которая, естественно, может быть только из металла. Благодаря тому, что рабочий газ в таких устройствах нагревается и ионизируется на всем промежутке (между электродом и деталью), струя плазмы в них отличается более высокой мощностью. Именно такое оборудование может использоваться для выполнения ручной плазменной резки.

Любой аппарат плазменной резки, работающий по контактному принципу, состоит из стандартного набора комплектующих:

  • источника питания;
  • плазмотрона;
  • кабелей и шлангов, с помощью которых выполняется соединение плазмотрона с источником питания и источником подачи рабочего газа;
  • газового баллона или компрессора для получения струи воздуха требуемой скорости и давления.

Главным элементом всех подобных устройств является плазмотрон, именно он отличает такое оборудование от обычного сварочного. Плазмотроны или плазменные резаки состоят из следующих элементов:

  • рабочего сопла;
  • электрода;
  • изолирующего элемента, который отличается высокой термостойкостью.

Резак для ручной плазменной резки

Основное назначение плазмотрона состоит в том, чтобы преобразовать энергию электрической дуги в тепловую энергию плазмы. Газ или воздушно-газовая смесь, выходящие из сопла плазмотрона через отверстие небольшого диаметра, проходят через цилиндрическую камеру, в которой зафиксирован электрод. Именно сопло плазменного резака обеспечивает требуемую скорость движения и форму потока рабочего газа, и, соответственно, самой плазмы. Все манипуляции с таким резаком выполняются вручную: оператором оборудования.

Учитывая тот факт, что держать плазменный резак оператору приходится на весу, бывает очень сложно обеспечить высокое качество раскроя металла. Нередко детали, для получения которых была использована ручная плазменная резка, имеют края с неровностями, следами наплыва и рывков. Для того чтобы избежать подобных недостатков, применяют различные приспособления: подставки и упоры, позволяющие обеспечить ровное движение плазмотрона по линии раскроя, а также постоянство зазора между соплом и поверхностью разрезаемой детали.

В качестве рабочего и охлаждающего газа при использовании ручного оборудования может использоваться воздух или азот. Такая воздушно-газовая струя, кроме того, применяется и для выдува расплавленного металла из зоны реза. При использовании воздуха он подается от компрессора, а азот поступает из газового баллона.

Необходимые источники питания

Несмотря на то что все источники питания для плазменных резаков работают от сети переменного тока, часть из них может преобразовывать его в постоянный, а другие — усиливать его. Но более высоким КПД обладают те аппараты, которые работают на постоянном токе. Установки, работающие на переменном токе, применяются для резки металлов с относительно невысокой температурой плавления, к примеру, алюминия и сплавов на его основе.

В тех случаях, когда не требуется слишком высокая мощность плазменной струи, в качестве источников питания могут использоваться обычные инверторы. Именно такие устройства, отличающиеся высоким КПД и обеспечивающие высокую стабильность горения электрической дуги, используются для оснащения небольших производств и домашних мастерских. Конечно, разрезать деталь из металла значительной толщины с помощью плазмотрона, питаемого от инвертора, не получится, но для решения многих задач он подходит оптимально. Большим преимуществом инверторов является и их компактные габариты, благодаря чему их можно легко переносить с собой и использовать для выполнения работ в труднодоступных местах.

Читайте также:
Что такое необрезная доска. Что такое необрезная доска — применение, характеристики, сорта и советы по выбору

Более высокой мощностью обладают источники питания трансформаторного типа, с использованием которых может осуществляться как ручная, так и механизированная резка металла с использованием струи плазмы. Такое оборудование отличается не только высокой мощностью, но и более высокой надежностью. Им не страшны скачки напряжения, от которых другие устройства могут выйти из строя.

Резка по шаблону

У любого источника питания есть такая важная характеристика, как продолжительность включения (ПВ). У трансформаторных источников питания ПВ составляет 100%, это означает, что их можно использовать целый рабочий день, без перерыва на остывание и отдых. Но, конечно, есть у таких источников питания и недостатки, наиболее значимым из которых является их высокое энергопотребление.

Как выполняется ручная плазменная резка?

Первое, что необходимо сделать для того чтобы начать использование аппарата для плазменной резки металла, — это собрать воедино все его составные элементы. После этого инвертор или трансформатор подсоединяют к заготовке из металла и к сети переменного тока.

Далее технология резки предусматривает приближение сопла устройства к заготовке на расстояние порядка 40 мм и зажигание так называемой дежурной дуги, за счет которой будет осуществляться ионизация рабочего газа. После того как дуга загорелась, в сопло подается воздушно-газовый поток, который и должен сформировать плазменную струю.

Когда из рабочего газа сформируется плазменная струя, обладающая высокой электропроводностью, между электродом и деталью создается уже рабочая дуга, а дежурная автоматически отключается. Задача такой дуги состоит в том, чтобы поддерживать требуемый уровень ионизации плазменной струи. Случается, что рабочая дуга гаснет, в таком случае следует перекрыть подачу газа в сопло и повторить все описанные действия заново. Лучше всего, если нет опыта выполнения такого процесса, посмотреть обучающее видео, где подробно показана ручная резка металла.

Режем металл плазменной технологией

Плазменная резка – новая великолепная технология, позволяющая разрезать металлы солидной толщины и любой природы, даже самой капризной. В качестве режущего предмета выступает не нож, а плотная струя плазмы, которая позволяет формировать идеально точный рисунок реза в единицу заданного времени.

Этот способ работы с металлом содержит множество достоинств, которые мы разберем ниже. А сейчас начнем с физики – нужно разобраться с сутью процесса.

  1. Физика плазмы
  2. Классификация видов плазменной резки
  3. Простой
  4. С применением защитного газа
  5. С водой вместо воздуха
  6. Преимущества резки плазмой
  7. Недостатки плазморезки
  8. Советы и нюансы
  9. Как работать плазморезкой?
  10. Выбор аппарата для плазменной резки
  11. Выбор плазменного резака по мощности
  12. Выбор резака по времени и скорости разрезания материала
  13. Пара слов о горелке

Физика плазмы

Технология плазменной резки металла отдает главную женскую роль нашей любимой электрической дуге. Он формируется между электродом и соплом. Иногда вместо электрода выступает металл, который нужно разрезать. Разберемся, что такое плазменная резка.

Начало процесса – включение источника электрического питания и подача тока высокой частоты в плазменный резак. Источник питания включается автоматически после нажатия тумблера розжига в аппарате.

Сначала формируется так называемая промежуточная дуга – она имеет временный характер и соединяет электрод с наконечником сопла резака. Нагревается эта дежурная дуга до уровня температуры около 8000°С.

Это важный момент общего процесса плазменной резки – нужно помнить, что настоящая дуга между электродом и металлом образуется не сразу, а через ее промежуточный вариант.

Следующий этап процесса – поступление воздуха из компрессора, который обычно прилагается к аппарату резки металла. Компрессор подает воздух в сжатом виде. Этот воздух поступает в камеру плазмотрона, в котором находится и уже раскалена временная электрическая дуга.

Дуга нагревает сжатый воздух, объем которого при нагреве увеличивается во много раз. Дополнительно к нагреву и увеличению объема воздух начинает ионизироваться и трансформироваться в настоящий проводник электрического тока. Он превращается в ту самую плазму

Малый диаметр сопла дает возможность разгонять поток этой раскаленной плазмы до огромных скоростей, с которыми струя вылетает из аппарата. Скорость потока может достигать трех метров в секунду.

Схема работы плазменной резки.

Температура воздуха – запредельная, вплоть до 30 000°С. При этих условиях электрическая проводимость воздуха – плазмы практически равна проводимости разрезаемого металла.

Настоящая конечная дуга появляется мгновенно, как только поток плазмы достигает и касается поверхности металла. Временная дуга, в свою очередь, автоматически выключается. Металл начинает плавится точно в месте среза.

Жидкие металлические капли сразу же сдуваются струей сжатого воздуха. Это и есть принцип плазменной резки. Как видите, все просто, логично и понятно.

Классификация видов плазменной резки

Виды плазменной резки будут зависеть от среды, в которой проводятся работы по металлу:

Простой

Главное отличие способа – ограниченность электрической дуги. Для резки используется электрический ток и воздух. Иногда вместо воздуха применяются газ в виде азота. Если металлически лист тонкий – всего несколько миллиметров, процесс можно сравнить с лазерным разрезанием.

При этом способе толщина металлов не должна превышать 10-ти мм. Способ отлично работает для низколегированных сплавов стали и других мягких металлов. Режущим элементом выступает кислород, из которого формируется сжатая струя, превращающаяся в итоге в плазму.

В разрезах получаются очень ровные кромки, не требующие дальнейшей доработки.

Читайте также:
Солнечные электростанции преимущества и недостатки

С применением защитного газа

При этом способе вместо воздуха используются защитные газы, которые превращаются в плазменный поток после преобразования в плазмотроне. Качество срезов в данном случае значительно повышается благодаря отличной защите процесса от воздействия окружающей среды.

Газ для плазменной резки не представляет из себя ничего необычного: это может быть водород или аргон – «газовая классика».

С водой вместо воздуха

Отличны способ со многими преимуществами, одно из которых – отсутствие необходимости в дорогостоящей и громоздкой системе охлаждения.

Существуют и другие критерии классификации плазменной резки. К примеру, виды резки бывают разделительными и поверхностными. Первый из них используется чаще.

Еще один параметр – способ резки. Один вид – резка дугой, в котором разрезаемый металл выступает в качестве элемента электрической цепи. Другой вид – резка струей, когда электрическая дуга соединяет электроды, а не металлическую заготовку.

Плазменные резаки представлены на рынке в самых разнообразных вариантах, так что их можно классифицировать по маркам, производителям и многим другим техническим и торговым параметрам.

Есть, например, ручная плазменная резка – самый демократичный способ и по цене, и по простоте исполнения. Есть машинные автоматические технологии, устройства для которых намного дороже и сложнее.

Преимущества резки плазмой

Самой близкой технологией является лазерная резка металлов, поэтому логично будет перечислить преимущества в сравнении с «соседкой»:

  • Плазменной резке по плечу металлы любой природы, в том числе цветные, тугоплавкие и другие, сложные для обработки.
  • Скорость процесса значительно выше, чем резка газовым резаком.
  • Одна из значительных особенностей – возможность производить резы любой формы, включающие и геометрические узоры, и фигурную резку самой высокой сложности. Иными словами, резка с помощью плазмы – это реализация самых смелых творческих идей по металлу и другим трудно поддающимся материалам.
  • Плазменному резаку нипочем любая толщина металла: скорость и качество никоим образом не теряются.
  • Этому способу поддаются не только металлы, но и другие материалы: он вполне универсальный.
  • Резка плазмой и быстрее, и эффективнее по качеству кромки, чем любые другие механические способы резки.
  • В данном методе возможна работа не только перпендикулярно к поверхности металла, но под углом, что помогает освоить широкие листы металла.
  • С экологической точки зрения это вполне благополучный вид работы с металлом с минимальным выбросом вредных веществ или загрязнений в воздух.
  • Отличная экономия времени из-за отсутствия необходимости предварительно нагревать металл.
  • Поскольку в методе не используются взрывоопасные газовые баллоны, он значительно безопаснее, чем другие способы.

Недостатки плазморезки

Ни один способ обработки металлов не обходится без недостатков, и плазменная резка здесь не исключение.

Недостатки плазменной резки следующие:

  • Дороговизна всего модельного ряда аппаратов для плазменной резки, включая даже самые простые ручные варианты.
  • Пределы толщины металла для резки плазмой: предельная толщина всего 100 миллиметров.
  • Это шумный способ работы, потому что сжатый воздух или газ подаются с огромной скоростью.
  • Оборудование непростое, дорогое и требующее грамотного и постоянного технического обслуживания.

Советы и нюансы

Еще одной отличительной положительно характеристикой метода является то, что во время процесса происходит нагрев лишь небольшого локального участка. Да и остывает этот участок намного быстрее, чем при лазерной или механической резке.

Охлаждение необходимо только для двух составных элементов – катода и сопла, как самых нагруженных. Это без проблем производится с помощью рабочей жидкости.

Плазменная дуга и струя. Дуга начинает работать стабильно в результате рабочего соотношения катода и сопла с паром из сжатого раскаленного воздуха. На катоде локализуется отрицательный заряд, на наконечнике сопла – соответственно положительный. В результате этого образуется промежуточная дуга.

Лишняя влага впитывается специальным материалом, который находится в резервуаре камеры плазмотрона.

Правила безопасности при данном методе имеют строжайший характер, потому что все аппараты плазменной резки могут быть очень травматичными для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.

Все будет в порядке, если вы будете соблюдать рекомендации по защитной амуниции мастера: щиток, затемнённые очки, защитные ботинки и т.д. В этом случае вы сможете уберечься от главных факторов риска данного метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и раскаленного воздуха.

Еще один совет по безопасности – ни в коем случае не стучать резаком по металлу для удаления металлических брызг, как это делают некоторые мастера. Вы рискуете повредить аппарат, но главное – поймать кусочки расплавленного металла, например, лицом или другой незащищенной частью тела. Лучше поберечь себя.

Экономия расходных материалов занимает не последнее место в эффективной резке. Для этого зажигаем электрическую дугу не слишком часто, а точно и в срок, чтобы не обрывать ее без надобности.

Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. Если рассчитать его правильно, вы получите не только экономию, но и отличный срез без заусениц, окалины и деформации металла.

Для этого следует работать по следующей схеме: сначала подать ток высокой мощности, сделать пару – тройку разрезов с его помощью. Если сила и мощность тока великоваты, на металле сразу же будет образовываться окалина из-за значительного перегрева.

После осмотра срезов будет ясно, оставить ток на этом уровне или изменить его. Иными словами, работаем экспериментально – малыми пробами.

Как работать плазморезкой?

Резка металлов с помощью плазменного потока – слишком серьезное дело, чтобы заниматься им без предварительного изучения и тщательной подготовки. Это поможет вам сделать резку эффективнее со всех точек зрения, и, что весьма немаловажно, минимизировать риски, связанные с производственными опасностями.

Читайте также:
Что такое термоусадочная пленка и какой она бывает?

Прежде всего нужно знать принцип работы плазменной резки – видеть картинку физических явлений целиком.

Плазменную горелку следует держать очень близко к поверхности и краю металла, в отличие от лазерной резки. Когда тумблер с «пуском» включится, первой загорится временная электрическая дуга, и только затем – настоящая, которая будет главным режущим элементом. Горелку с режущей дугой нужно вести по материалу ровно и медленно.

Скорость резки следует строго контролировать. Это можно делать, наблюдая за искрами с обратной стороны листа разрезаемого металла. Если этих искр нет, то это значит, что разрезка металла произошла неполная.

Такое может произойти по нескольким причинам: из-за слишком большой скорости ведения горелки или прохождения аппарата, либо слишком недостаточной мощности подаваемого тока, либо несоблюдения прямого угла в 90° между горелкой и поверхностью металла.

Дело в том, что полная проплавка металла происходит лишь при наклоне плазморезки к поверхности металла под прямым углом и ни градусом больше или меньше.

После завершения работы резак нужно наклонить. Воздух будет выходить и после выключения аппарата – непродолжительное время.

Перед работой невредно изучить схему вашего аппарата: именно в ней можно прочитать самую достоверную информацию по допускаемой толщине металла, который можно прорезать или сделать в нем отверстие. Устройство плазменного резака может различаться, все зависит от функций его назначения.

Выбор аппарата для плазменной резки

Покупка любого технического оборудования – дело, для которого не нужно жалеть времени и усилий: слишком высок риск неудачного решения и потери денег. А деньги здесь немалые, вы не найдете плазменного резака дешевле 500 USD в принципе.

Сначала разбираемся с параметрами и техническими характеристиками прибора.

Выбор нужно делать только под свои планы и нужды. Задача – найти не самый лучший резак, а самый подходящий для вас по принципу «здесь и сейчас».

Две большие группы плазморезов – это инверторные и трансформаторные. Названия говорят сами за себя.

Открытая и закрытая плазменная струя.

Если вам нужен компактный резак для работы с металлами небольшой толщины, вы можете остановить свой выбор на резаке инверторного типа. Они забирают немного энергии, легкие и с небольшими габаритами.

Вместе с тем работают они с перерывами и легко выходят из строя при перепадах сетевого напряжения. Цена на такие приборы вполне умеренная, из всех плазморезов это самые недорогие.

Другое дело – трансформаторные резаки. Здесь и с габаритами, и с весом «все в порядке»: серьезные аппараты по всем параметрам.

Энергии потребляют много, зато работать они могут практически без перерыва в течение целого дня. И толщина металла может быть побольше, чем при резке инверторной моделью. Стоимость таких устройств высокая – от 3000 до 20000 USD.

Выбор плазменного резака по мощности

Рассуждения начинаем со свойств и технических характеристик деталей, которые вы планируете обрабатывать и резать. Именно это этого рассчитывается мощность режущего прибора, потому что в нем будут различаться и сопло по своему диаметру, и тип используемого газа.

Применение плазменной резки – область чрезвычайно широкая, поэтому говорить нужно только о ваших конкретных нуждах.

К примеру, если толщина металлических заготовок около 30-ти мм, вам будет вполне достаточно резака с мощностью 90А. Он легко справится с вашим материалом.

А вот если ваш металл потолще, ищите подходящую модель в диапазоне мощности от 90 до 170А.

Выбор резака по времени и скорости разрезания материала

Скорость плазменной резки металла измеряют в сантиметрах за одну минуту. Эта скорость у разных аппаратов тоже разная и зависит от их общей мощности и природы разрезаемого металла.

Например, при всех прочих равных медленнее всего режется сталь, чуть быстрее – медь и ее сплавы. И еще быстрее – алюминий со своими алюминиевыми сплавами.

Устройство плазменного резака.

Если для вас важна скорость, не забывайте о таком показателе, как длительность работы без перегрева, то есть без перерыва. Если в технической спецификации к аппарату написано, что длительность работы 70%, это означает, что после семи минут резки аппарат должен быть выключенным в течение трех минут, чтобы остыть.

Среди трансформаторных резаков встречаются чемпионы с продолжительностью работы в 100%. Иными словами, они могут работать целый день без отключения. Стоят они, конечно, немало. Но если у вас впереди длинные разрезы, думайте о покупке «чемпионских» трансформаторных плазменных резаков.

Пара слов о горелке

Снова оцениваем природу металла или другого материала, который планируем разрезать. От этого будет зависеть мощность горелка плазмореза. Она должна быть достаточной для качественного реза.

При расчетах нужно учитывать факт, что вы можете встретиться со сложными условиями работы, которая, как назло, должны быть произведена в самые короткие сроки, то есть резка должна носить выраженных интенсивный характер.

Во многих источниках рекомендуется выбирать сопло из меди: оно прочное и отлично охлаждается воздухом, намного быстрее, чем сопла из других металлов.

Рукоятку горелку не упускаем из зоны внимания, это важная часть для комфортной, а значит качественной работы. На рукоятке можно зафиксировать дополнительные элементы, которые помогут держать сопло на одинаковом расстоянии от поверхности металла. Данный совет распространяется только на ручные модели аппаратов.

Если вы собираетесь резать тонкий металл, выбирайте модель с горелкой, которая предназначена для поступления воздуха.

Если же ваши планы связаны с массивными толстыми заготовками, покупайте резак с горелкой для приема защитного газа – азота, например.

Читайте также:
Строительство домов из газобетона и кирпича: облицовка блоков

Прогрев бетона проводом ПНСВ

Процедура заливки бетона заметно усложняется, если проводить ее в холодное время года. Связано это с возникновением вероятности замерзания воды, что не позволит раствору набрать необходимой технологической прочности. Даже если получится избежать такого эффекта, то рентабельность проводимых работ окажется под вопросом, так как высыхать состав будет на протяжении довольно длительного времени. Решить проблему можно с помощью прогрева бетона. Для этих целей используется провод ПНСВ.

Для прогрева бетона вам потребуется приобрести или арендовать станцию или трансформатор для прогрева бетона, а также греющий кабель. Обратитесь в компанию АО «ДАКСпол» за всем необходимым оборудованием:

Оборудование Стоимость
Станция трансформатор для прогрева бетона СПБ-80 (Аренда) 650 руб./сут.
Станция трансформатор для прогрева бетона СПБ-80 (Продажа) 40 000 руб.
Станция прогрева бетона ТСДЗ-63/0,38 (Аренда) 650 руб./сут.
Станция прогрева бетона ТСДЗ-63/0,38 (Продажа) 30 000 руб.
Провод ПНСВ для прогрева бетона (Продажа) 3 руб./метр

Электропрогрев позволяет придать материалу нужную твердость. Данная процедура регламентируется нормами СП 70.13330.2012. Его применение допускается в ходе выполнения абсолютно любых строительных работ. С экономической точки зрения целесообразно использовать дешевый провод ПНСВ, так как после затвердевания бетона он остается внутри конструкции.

Применение

С помощью кабеля ПНСВ можно решить сразу две проблемы, возникающие с бетоном в зимний период. Вода, входящая в состав раствора переходит в кристаллическое состояние. В результате полностью останавливается реакция гидратации. Всем известно из школьной программы, что при замерзании воды происходит ее расширение. В таких условиях сформировать прочные связи в бетоне невозможно, поэтому добиться нужной прочности не получится.

Чтобы состав затвердел правильно, необходимо обеспечить температуру окружающей среды на уровне +20 0 С. При ее снижении до нулевых показателей данный процесс замедляется даже при условии выделении тепла в результате протекания гидратации. Для выдержки нужных параметров без провода ПНСВ не обойтись. Необходимость в прогреве бетона возникает в следующих случаях:

  • Недостаточная теплоизоляция монолита или опалубки.
  • Низкая температура воздуха.
  • Слишком большие размеры монолита.

Характеристики провода

Кабель ПНСВ состоит из жилы сечением 0,6-4 мм 2 и диаметром 1,2-3 мм. Некоторые марки покрываются оцинковкой для подавления негативного воздействия агрессивных составляющих раствора. В качестве дополнительного покрытия используется поливинилхлорид или полиэстер. Такая термоустойчивая изоляция отличается высокой прочностью и удельным сопротивлением, хорошо гнется, не повержена истиранию.

Технические характеристики кабеля ПНСВ:

  • Диапазон рабочих температур – от -60 0 С до +50 0 С.
  • Удельное сопротивление – 0,15 Ом/м.
  • Расход провода – 60 м на каждый куб бетона.
  • Допустимая температура монтажа – -15 0 С.
  • Нижний температурный порог применения – -25 0 С.

Кабель соединяется с холодными краями посредством алюминиевого провода АПВ. Питается провод от трехфазной сети 380В. В некоторых случаях при правильных расчетах допускается использование домашней сети 220В. Главное условие – длина кабеля должна быть минимум 120 м. Также необходимо, чтобы по системе протекал ток номинальной величиной 14-16 А.

Процедура укладки и технология прогрева

Прежде, чем устанавливать систему прогрева, необходимо смонтировать арматуру и опалубку. Только после этого можно приступать к раскладке ПНСВ. Интервал между поворотами должен составлять 80-200 мм. Конкретное расстояние выбирается в зависимости от наружной температуры, уровня влажности и скорости ветра. Провод не должен иметь натяжение. Для его крепления к арматуре нужно использовать специальные зажимы. Минимальный радиус изгиба – 25 см. Также необходимо позаботиться об отсутствии перехлестов жил, по которым передается ток. Они должны прокладываться на расстоянии 15 мм друг от друга. При нарушении этого правила возникает рис короткого замыкания.

Наибольшей популярностью пользуется схема укладки под названием «змейка». Укладка ПНСВ в данном случае чем-то напоминает процедуру монтажа теплого пола. При таком методе расход греющего кабеля будет минимальным, а обогреть получится максимальный объем массива. Заливать бетон нужно в сухую опалубку, при этом температура раствора должны быть выше +5 0 С, а схема подключена правильно. Также необходимо проверить, чтобы холодные концы были выведены на необходимую длину.

Перед началом прогрева бетона необходимо ознакомиться с инструкцией, которая идет в комплекте с проводом ПНСВ. Подключение через секции шинопроводов может осуществляться двумя способами: через «звезду» или «треугольник». Первая схема подразумевает соединение трех проводов в один узел. Подключение к трансформатору выполняется через свободные контакты. Во втором случае система делится на 3 участка, каждый из которых подключается к выводам трехфазного трансформатора.

Прогрев бетонной смеси с помощью кабеля ПНСВ выполняется в несколько этапов:

  1. Каждый час температура плавно повышается на 10 0 С. Так удастся обеспечить равномерность прогрева.
  2. В условиях постоянной температуры прогрев нужно осуществлять до момента набора смеси половины своей технологической прочности. Оптимальным показателем является 60 0 С, а максимальным – 80 0 С.
  3. Остывать бетон должен на 5 0 С в час. При несоблюдении данной рекомендации существует вероятность растрескивания монолита.

Если все технологические требования были соблюдены, то материал наберет необходимую прочность. ПНСВ после завершения работ остается в массиве и выполняется функции дополнительного армира.

Применять такие кабели, как ВЕТ или КДБС намного проще, так как их подключение производится напрямую в бытовую сеть или щитовую с напряжением 220В. Разделение на секции устраняет возможность перегрузок. Единственным недостатком таких этих кабелей является высокая стоимость. В связи с этим их реже используют при масштабном строительстве.

Также довольно большой популярностью пользуется технология, при которой опалубка оснащается электродами и ТЭНами. В этом случае греющий кабель не нужен, однако данный способ требует больших энергозатрат. Связано это с тем, при затвердевании бетона его сопротивление повышается, что делает проводимость воды ниже.

Читайте также:
Шторы из обоев: как сделать самому

Расчет длины

При расчете длины кабеля ПНСВ необходимо учитывать ряд факторов, основным из которых является количество тепла, подаваемое к монолиту с целью его качественного затвердевания. На данный параметр влияет температура воздуха, форма и размеры конструкции, влажность, а также наличие теплоизоляции.

Также нужно определить шаг укладки провода, учитывая в расчетах среднюю длину петли (28-36 м). Если температура воздуха составляет -5 0 С, то шаг должен быть 200 мм, -10 0 С – 160 мм, -15 0 С – 120 мм.

Рассчитывая длину кабеля, нужно знать его мощность. Для провода диаметром 1,2 мм – 0,015 Ом/м, 2 мм – 0,044 Ом/м, 3 мм – 0,02 Ом/м. Величина рабочего тока не должна превышать 16 А. В случае с ПНСВ 1,2 мм удельное сопротивление будет равняться 38,4 Вт. Для расчета суммарной мощности нужно это число умножить на длину использованного провода.

Для расчета напряжения понижающего трансформатора используется эта же схема. Если диаметр ПНСВ составляет 1,2 мм, а всего его уложено 100 м, то общее сопротивление будет равняться 15 Ом. Сила тока все та же (16 А). Напряжение – это произведение сопротивления и силы тока. В рассматриваемом примере оно будет составлять 240 В.

Заключение

Прогрев бетонной смеси с помощью провода ПНСВ является одним из самых бюджетных способов. Однако использовать его лучше при наличии достаточного опыта в сфере строительства. Кроме этого, для укладки ПНСВ может понадобиться специальное оборудование. Этот вид кабеля можно использовать в быту. Главное, верно рассчитать потребляемую мощность. Для снижения расходов на прогрев бетона рекомендуется применять теплоизоляционные материалы. Они ускорят процесс и будут способствовать более равномерному остыванию, что положительно скажется на качестве монолита.

Провод для прогрева бетона — принцип действия, виды, укладка и монтаж

При строительстве монолитных бетонных конструкций в зимнее время применяется несколько технологий для создания необходимых температурных условий. Это может быть установка специальных тепляков, применение тепломатов или специального провода для прогрева бетона. Первый способ наиболее энергоемкий, поэтому экономически невыгоден, второй вариант подразумевает установку тепловых станций, прогревающих только верхние слои, что также вносит ряд ограничений на применение. Последний вариант наиболее востребован, о нем и пойдет речь в данной публикации.

Зачем нужен прогрев бетона?

В холодное время года, когда температура окружающего воздуха опускается ниже точки замерзания воды, возникают проблемы с гидратацией бетонного раствора. Проще говоря, смесь частично замерзает, а не полностью затвердевает. После повешения температуры окружающей среды начинается процесс оттаивания, монолитность смеси может быть нарушена, что отрицательно отразится на монолитности конструкции, ее сопротивлению проникновения воды, что приведет к снижению долговечности.

Последствия заливки раствора на морозе, в этом случае не поможет даже гидрошпонка Аквабарьер или другая гидроизоляция

Чтобы избежать перечисленных последствий, обязательно необходимо зимой делать электропрогрев бетонной смеси. При этом изотермическом процесс не возникает нарушений в ее структуре, что положительно отражается на прочности возводимой конструкции.

Виды нагревательных проводов и кабелей

Чаще всего для электроподогрева бетона применяются провода ПНСВ. Это объясняется его относительно невысокой стоимостью и простым монтажом. Ниже представлен внешний вид термопровода, его конструктивные особенности и расшифровка маркировки.

Внешний вид провода ПНСВ (А), расшифровка маркировки (В) и конструкция (С)

В качестве альтернативы может применяться аналог – ПНСП, основное отличие которого заключается в изоляции, она выполнена из полипропилена, что позволяет незначительно повысить максимальную мощность тепловыделения.

Таблица основных параметров проводов ПНСВ и ПНСП

Обратим внимание, что провода данного типа могут использоваться в качестве напольных обогревателей, которые работают по принципу теплого пола.

Основная трудность, связанная с применением термопроводово данного типа, заключается в необходимости произвести расчет их длины. Небольшие просчеты можно исправить регулируя уровень напряжения, поступающего с прогревочного трансформатора.

Подробно о том, как производится монтаж ПНСВ, а также описание связанных с этим процедур (расчет длины проводов, схема укладки, составление технологической карты и т.д.) будет приведено в другом разделе.

Разновидности и особенности кабелей КДБС и ВЕТ

Основной недостаток описанных выше термопроводов – необходимость дополнительного оборудования, позволяющего регулировать мощность тепловыделения путем изменения напряжения. Значительно упростить задачу можно применяя двужильные секционные саморегулирующие термокабели, а именно финский ВЕТ или отечественный КДБС. Они не требуют для подогрева дополнительного оборудования и подключаются напрямую к сети 220 вольт. Устройство прогревочного кабеля представлено ниже.

Основные элементы конструкции кабеля обогревочного

Обозначение:

  • А – Выходы нагревательных жил.
  • В – Установочный кабель, служащий для подключения КДБС к сети 220в, для этой цели можно использовать любой соединительный провод, например АПВ.
  • С – Муфта, для подключения нагревательной секции.
  • D – Концевая изоляторная муфта.
  • Е – Нагревательная секция фиксированной длины.

Конструктивно кабель ВЕТ практически не отличается от рассмотренного выше отечественного аналога, что касается основных технических характеристик, то они приведены в сравнительной таблице ниже.

Таблица сравнительных характеристик кабелей ВЕТ и КДБС

Что касается маркировки, то отечественные изделия данного типа кодируются в следующем виде: ХХКДБС YY, где ХХ – характеристика линейной мощности, а YY – длина секции. В качестве примера можно привести маркировку 40КДБС 10, которая указывает мощность 40 Вт на метр, а сама секция десятиметровой длины.

Технология прогрева с использованием ПНСВ

Принцип действия довольно простой: при подаче напряжения происходит нагрев провода, который в свою очередь нагревает бетонную смесь. Поскольку для нагрева рекомендуется ограничится напряжением 70 В, потребуется понижающий трансформатор (далее ПТ) соответствующей мощности.

Трансформаторная подстанция КТПТО 80 для работы с термопроводом

Читайте также:
Тонкости выбора мебели для прихожей

Перед тем, как осуществлять монтаж, необходимо рассчитать длину прогревочного провода. При этом необходимо принимать во внимание его тип и характеристики, напряжение трансформаторной подстанции, объема бетонной смеси, температуры окружающей среды, а также характер конструкции (предполагается заливка колоны, балки) и т.д. Чтобы не запутаться в расчетах, можно воспользоваться онлайн калькулятором для расчета нагревательного проводника ПНСВ или другого кабеля (ПНБС, ПТПЖ и т.д.).

Для нагрева бетонной смеси, объемом один кубометр необходимо около 1200-1300 Вт. Если мы будем использовать провод данной марки сечением 1,20 мм, то потребуется прогревочник 30-45 м (для точного расчета длины необходимо знать температурные условия).

Помимо этого необходимо учитывать силу тока, для нормальной работы погруженного в раствор кабеля допустимо 14,0 – 18,0 Ампер (в зависимости от схемы подключения).

Электрическая схема подключения ПНСВ А) звездой В) треугольником

Монтаж ПНСВ

Приведем краткое руководство стандартной методики:

  1. Выбираем диаметр провода согласно техкарте, как правило это 1,20-4,0 мм. Если планируется обогрев армированных конструкций, то рекомендуется остановиться на ПВХ изоляции, поскольку она более прочная. Для неармированных конструкций допускается применять провод с полипропиленовым покрытием.
  2. Нарезка производится сегментами равной длины, после чего их сворачивают спиралью (Ø 30,0-45,0 мм).
  3. Укладка спиральных ниток производится в арматурный каркас или их располагают в фанерном или деревянном каркасе (опалубке).
  4. Характеристики ПНСВ не предполагают его работу в качестве обогревателя за пределами бетонной смеси. При таких условиях он сразу выходит из строя. Для исправления ситуации используется любой монтажный провод большего сечения, который подключают к выводам сегмента. Пример как подключить ПНСВ с помощью холодных концов
  5. После того, как опалубку зальют бетонной смесью, дожидаются, пока она начнет схватываться, после чего производится включение трансформаторной подстанции. С ее помощью осуществляют установку необходимой температуры путем увеличения или уменьшения напряжения.

Обратим внимание, принцип и схема укладки ПНСП, ПНБС, ПТПЖ практически не отличается от ПНСВ.

Использование сварочного аппарата в качестве ПТ.

Такой способ подогрева вполне возможен, приведем пример как это можно реализовать такой метод. Допустим, нам необходимо залить плиту объемом 3,7 кубических метра, при температуре на улице – 10°С. Для этой цели потребуется сварочная установка на 200,0-250ампер, клещи для измерения тока, провод ПНСВ, холодные концы и тканевая изоляционная лента.

Нарезаем восемь сегментов по 18,0 метров, каждый такой может выдержать ток до 25,0 А. Мы оставим небольшой запас и возьмем для подключения к сварочному аппарату на 250,0 А восемь таких сегментов.

К каждому выходу отрезка подсоединяем на скрутке монтажный провод (подключаем холодные концы). Производим укладку ПНСВ, ее схема будет приведена ниже. Соединение холодных концов (плюс и минус отдельно) желательно делать при помощи клеммника, размещенном на текстолите или любом другом изоляционном материале.

Подключение ПНСВ к сварочному аппарату

Завершив заливку, подключаем прямой и обратный выход аппарата (полярность не имеет значения), предварительно выставив ток на минимум. Проводим измерение тока нагрузки на отрезках, он должен быть порядка 20,0 А. В процессе нагрева сила тока может немного «проседать», когда это происходит, увеличиваем ее на сварке.

Плюсы и минусы ПНСВ

Прогревать таким способом бетон довольно выгодно. Это объясняется как низкой стоимостью провода и относительно небольшим расходом электричества. Отдельно необходимо отметить устойчивость проволоки к щелочному и кислотному воздействию, что позволяет использовать данный способ при добавлении в смесь различных присадок.

Основные недостатки:

  • сложность расчетов при расчете длины провода;
  • необходимость использования ПТ.

Понижающие станции стоят довольно дорого, а учитывая длительность процесса брать их в аренду не выгодно (такие услуги обходятся в 10% от себестоимости изделия). Использование сварочных аппаратов делает возможным обогрев небольших конструкций, но поскольку она не рассчитана на такой режим работы, выход ее из строя и последующий дорогостоящий ремонт довольно вероятны.

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Поскольку такие нагреватели для бетона поставляются не в бухтах, а готовыми секциями, снимается вопрос с обрезкой. Все что необходимо для сбора установки для зимнего бетонирования это рассчитать мощность сегмента исходя из того сколько кубов бетона в конструкции, после чего выбрать кабель соответствующей длины.

Начнем с краткого руководства по расчетам и небольших рекомендаций по монтажу:

  • В инструкции к технологии ТМО бетона указывается, что на обогрев кубометра смеси требуется от 500 до 1500 Вт (зависит от температуру воздуха). Расход электроэнергии можно существенно снизить, если применить несколько несложных технических приемов:
  1. Использовать специальные присадки для смеси, позволяющие понизить точку замерзания раствора.
  2. Утеплить опалубку.
  • Если производится заливка балки или перекрытия, расчет обогревочного кабеля производится из 4 погонных метров на 1 м 2 площади поверхности. При возведении объемных элементов, таких как двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами, с расстоянием между ними не более 40,0 см.
  • Защита кабеля позволяет приматывать его к арматуре.
  • Расстояние от поверхности конструкции до уложенного внутри электрообогревателя должно быть как минимум 20,0 см.
  • Чтобы бетонная смесь прогревалась равномерно, нагреватели должны быть уложены на одинаковом расстоянии.
  • Между разными контурами должно быть не менее 40,0 мм.
  • Запрещено пересечение греющих проводников.

Преимущества и особенности сегментированного кабеля

К несомненным положительным качествам продукции данного типа следует отнести:

  • Для организации прогрева бетона при помощи не требуется наличие дорогостоящего дополнительного оборудования (ПТ).
  • В отличие от сушки электродами вероятность поражения электричеством минимальна.
  • Легкий монтаж и несложный расчет длины сегмента.

Особенности:

ВЕТ кабель стоит существенно дороже, чем провод для прогрева бетона ПНСВ. Отечественный КДБС, например производимый компанией ЭТМ в Красноярске, несколько улучшает положение, но не намного. Именно поэтому данные кабели применяются при возведении небольших бетонных и ЖБТ конструкций.

Читайте также:
Чем убирать пыль с мебели?

В качестве заключения.

Мы описали только один способ обогрева бетона, на самом деле их значительно больше. Они будут рассмотрены в других публикациях.

В завершении считаем необходимым ответить на вопрос, неоднократно встречающийся в сети, почему нельзя для прогрева бетона использовать нихромовые провода. Во-первых, это удовольствие было бы очень дорогим, во-вторых, правилами техники безопасности запрещено. Именно поэтому не стоит калькулятор для расчета числа витков нихрома, чтобы сделать обогрев трубы или бетона.


Электропрогрев бетона с помощью провода ПНСВ — расчет и схема подключения

Во время сооружения монолитных бетонных конструкций используется несколько технологий, которые требуются для создания оптимальных температурных условий. Это может быть применение специальных проводов для обогрева или теплоавтоматов, а также тепляков. Первый вариант наиболее востребован, поскольку в сравнении с аналогами менее энергоемкий и финансово затратный.

  1. Зачем нужен прогрев бетона
  2. Принцип работы и виды прогревочных проводов
  3. Разновидности и особенности кабелей КДБС и ВЕТ
  4. Электропрогрев бетона проводом ПНСВ
  5. Установка провода
  6. Преимущества и недостатки
  7. Монтаж секционного обогревочного кабеля
  8. Достоинства и недостатки сегментированного кабеля
  9. Постобработка бетона

Зачем нужен прогрев бетона

Если вода в растворе бетона замерзнет, он не наберет технологической прочности

Электропрогрев бетона требуется в холодное время года, когда температура окружающей среды опускается ниже температуры замерзания воды, что влечет за собой гидратацию бетонного раствора. Смесь не затвердевает, как требуется, а частично замерзает.

С приходом тепла начинает активный процесс оттаивания, в результате монолитность конструкции нарушается, что отрицательно сказывается на долговечности и сопротивлении проникновения влаги в полости монолитных блоков.

Чтобы предотвратить нежелательные и опасные для здоровья и жизни человека последствия, обязательно осуществляют прогрев бетона в зимнее время специальными проводами. Расчет метража и схемы прокладки проводят на этапе проектирования здания.

Принцип работы и виды прогревочных проводов

Наиболее распространен греющий провод типа ПНСВ. Это обусловлено простотой установки и приемлемой ценой в сравнении с аналогами.

Еще часто используют аналог ПНСП. Его основное конструктивное отличие заключается в изоляционном материале. Состав – полипропилен, за счет которого обеспечивается возможность повышать максимальную мощность тепловыделителя.

В таблице приведены основные технические и физические характеристики проводов типа ПНСП и ПНСВ.

Марка провода Расчетная масса 1 000 метров провода, кг Оптимальная длина нагревательной секции при напряжении 220 В, м Номинальный наружный диаметр, мм Номинальное значение электрического сопротивления 1 метра нагревательной жилы, Ом
ПНСВ 19 110 2,8 0,12
ПНСВ 18,5 95 2,7 0,18
ПНСВ 18 80 2,6 0,22
ПНСП 16,4 130 2,8 0,11
ПНСП 12,7 100 2,6 0,12
ПНСП 14,5 110 2,7 0,14
ПНСП 11,1 85 2,5 0,18
ПНСП 9,6 75 2,4 0,22

Нагревательные провода типа ПНСП и ПНСВ используются также для организации полов с подогревом в жилых помещениях.

Основная сложность, с которой сталкиваются строители при использовании нагревательных проводов, – необходимость проводить расчет требуемой длины. Незначительные погрешности исправляются за счет регуляции напряжения, которое поступает на прогревочный трансформатор.

Разновидности и особенности кабелей КДБС и ВЕТ

Провод прогревочный ПНСВ

Несмотря на широкое распространение описанные разновидности тепловых кабелей имеют весомый недостаток – необходимость использования специального дорогостоящего оборудования, которое регулирует мощность тепловыделения изменением напряжения.

Решением проблемы становится использование двухжильных секционных саморегулирующихся термокабелей. Отечественная модификация получила название КДБС, а европейская – ВЕТ (производитель — Финляндия). Для их полноценного и бесперебойного функционирования не требуется дополнительное оборудование, они подключаются напрямую к сети в 220 В.

Отличий в конструкции отечественной и европейской модели практически нет. В таблице приведен сравнительный анализ.

Технические особенности КДБС ВЕТ
Степень защиты IP67 IP67
Размер секций, м От 10 до 150 От 3,3 до 85
Номинальный диаметр, мм 7 6
Рекомендованный радиус изгиба 35 25
Сопротивление изоляционного материала, Мом/м 103 103
Линейная мощность, Вт/м 40 В зависимости от модели и длины колеблется в пределах 35-45
Рабочее напряжение, Вольт 220-240 220-230

Отечественные модели имеют свои особенности маркировки. Кодируются они в следующем виде: ХХКДБС YY, где ХХ – это показатели линейной мощности, а YY – длина секции.

Электропрогрев бетона проводом ПНСВ

Заливка раствора в подготовленную для прогрева форму

После проведения и утверждения всех расчетов и схем приступают к прогреву. Технология следующая:

  1. Нагревательный элемент равномерно раскладывается в месте заливки. Важно, чтобы части кабеля не соприкасались друг с другом. Нагревательный объект не должен выходить за границы конструкции и взаимодействовать с опалубкой.
  2. Прежде чем выводить концы кабеля за границы обогрева, холодные концы надежно соединяют с нагревательными выходами методом пайки. Для максимальной защиты места пайки дополнительно оборачивают металлической фольгой.
  3. Проводится тест-проверка с использованием мегаомметра и измерение размеренной нагрузки тока по фазам.
  4. Если система работоспособная и нареканий в реализации проекта нет, конструкцию заливают бетонным раствором.
  5. Через понижающую трансформаторную подстанцию подается ток.

Это самый простой способ, позволяющий эффективно без нарушения особенностей эксплуатации прогреть бетон проводом.

Установка провода

Схема укладки провода

Провод прокладывается внутри опалубки еще до начала заливки полостей бетоном. Как правило, его фиксируют мягкой алюминиевой проволокой к арматуре, но по правилам техники безопасности такой подход в реализации не приветствуется. Минимальный радиус закругления не менее 25 см, обусловлено это большой жесткостью стальной жилы. Это правило особенно актуально при понижении температуры окружающей среды, невзирая на то что виниловая изоляция сохраняет свои физические свойства при температуре до -30 градусов. При -10 градусах крутой изгиб может стать причиной нарушения целостности изоляционного слоя.

Для равномерного прогревания провода прокладывают параллельно друг другу с интервалом не более 15 см. Для 5 м.куб. бетона требуется около 30 м кабеля вида ПНСВ 1,2.

Читайте также:
Холодный фарфор своими руками: рецепт для начинающих

При напряжении в 220В требуется около 17 метров кабеля, а при 380В минимум 31 метр. При таком подходе вся система будет прогреваться равномерно. Если же будет проложена секция большей длины, выделение тепла будет происходить не дальше 5-6 метров от места подключения к питающей сети.

Подсоединение кабеля к питающей сети проводится за границами опалубки. Как правило, осуществляется это при помощи алюминиевых жил, которыми концы ПНСВ плотно обматываются несколькими витками.

Преимущества и недостатки

Таким способом прогревать монолитные бетонные конструкции выгодно за счет экономного энергопотребления и низкой стоимости кабелей. Отдельного внимания заслуживает устойчивость проволоки к химическому воздействию (кислотному и щелочному), что позволяет их применять при добавлении в строительную смесь разных присадок.

Несмотря на весомые достоинства, есть и недостатки:

  • необходимость в использовании специального оборудования – ПТ;
  • сложность в проведении расчетов требуемой длины кабеля.

Стоимость специального оборудования – понижающих станций – высока. Процесс использования недолгий, а стоимость аренды, как правило, составляет около 10% себестоимости агрегата. Применение сварочных аппаратов представляется возможным при обогреве небольших сооружений.

Монтаж секционного обогревочного кабеля

Греющий провод в опалубке

При установке секционного обогревочного кабеля не стоит вопрос с обрезкой, поскольку нагреватели реализуются готовыми секциями, а не в бухтах. Для бетонирования в зимнее время требуется рассчитать мощность обогревающего элемента на основании используемых кубов бетона в монолитной бетонной конструкции.

К технологии ТМО бетона прилагается инструкция, где указано, что на обогрев 1 м.куб. строительной смеси потребуется от 500 до 1500 Вт. Все зависит от погодных условий на улице. Если воспользоваться несколькими несложными техническими приемами, удастся существенно сократить расходы на оплату электроэнергии:

  • предварительно утеплить опалубку;
  • применять специальные насадки для смеси, которые позволяют понижать точку замерзания раствора.

Если предстоит залить перекрытия или балки, расчет требуемого материала проводится из 4 погонных метров на каждый квадратный метр поверхности. Если предстоит возвести объемные конструкции, например, двутавровые бетонные балки, электрообогрев укладывают ярусами с интервалом не более 0,4 метра. Защита греющих проводов позволяет их надежно приматывать к арматуре.

Интервал между электрообогревателем и поверхностями конструкции должен быть не менее 20 см. Для равномерного обогрева расстояние между кабелями должно быть одинаковым.

Достоинства и недостатки сегментированного кабеля

КДБС кабель для прогрева бетона

Сегментированные провода имеют неоспоримые преимущества в сравнении со своими аналогами:

  • несложный расчет длины требуемого обогревательного элемента, простота установки;
  • вероятность поражения электроэнергией минимальная;
  • для организации прогрева строительного материала не требуется дополнительное использование дорогостоящего оборудования.

К недостаткам можно отнести сравнительно высокую стоимость.

Постобработка бетона

Вскоре после прогрева бетонных монолитных конструкций нельзя приступать к их обработке. Предварительно строительный материал должен затвердеть и достичь оптимальных показателей марочной прочности.

Ударные нагрузки также противопоказаны. Допускается резка. Для этого применяют оборудование, оснащенное алмазными насадками, после которых не образуются трещины. В целом прогрев бетона греющими проводами напоминает работу и устройство теплых полов.

Использование нихромовых кабелей для прогрева бетонной смеси запрещено правилами техники безопасности. Кроме того, такой подход обойдется заказчику в большие финансовые затраты.

Прогрев бетона нагревательным проводом ПНСВ

Заливка бетона зимой имеет свои сложности. Главной проблемой считается нормальное затвердевание раствора, вода в котором может замерзнуть, и он не наберет технологической прочности. Даже если этого не случится, низкая скорость высыхания состава сделает работы нерентабельными. Прогрев бетона проводом ПНСВ поможет снять этот вопрос.

Электропрогрев бетона в зимнее время – наиболее удобный и дешевый способ достигнуть нужной твердости материала. Он разрешается нормами СП 70.13330.2012, и может применяться при выполнении любых строительных работ. После отвердевания бетона, провод остается внутри конструкции, поэтому применение дешевого ПНСВ дает дополнительный экономический эффект.

  1. Применение
  2. Характеристики провода
  3. Технология прогрева и схема укладки
  4. Расчет длины

Применение

Прогрев бетона в зимнее время кабелем дает возможность решить две основные проблемы. При температурах ниже нуля вода в растворе превращается в кристаллики льда, в результате реакция гидратации цемента не просто замедляется, она прекращается полностью. Известно, что при замерзании вода расширяется, разрушая образовавшиеся в растворе связи, поэтому после повышения температуры он уже не наберет нужной прочности.

Раствор затвердевает с оптимальной скоростью и сохранением характеристик при температуре порядка 20°C. При падении температуры, особенно ниже нуля, эти процессы замедляются, даже с учетом того, что при гидратации выделяется дополнительное тепло. Чтобы выдержать технические условия, зимой не обойтись без прогрева бетона проводом ПНСВ или другим предназначенным для этого кабелем в таких ситуациях, когда:

  • не обеспечена достаточная теплоизоляция монолита и опалубки;
  • монолит слишком массивен, что затрудняет его равномерный прогрев;
  • низкая температура окружающего воздуха, при которой замерзает вода в растворе.

Характеристики провода

Кабель для прогрева бетона ПНСВ состоит из стальной жилы с сечением от 0,6 до 4 мм², и диаметром от 1,2 мм до 3 мм. Некоторые виды покрываются оцинковкой, чтобы снизить воздействие агрессивных компонентов в строительных растворах. Дополнительно он покрыт термоустойчивой изоляцией их поливинилхлорида (ПВХ) или полиэстера, она не боится перегибов, истирания, агрессивных сред, прочна и обладает высоким удельным сопротивлением.
Кабель ПНСВ обладает следующими техническими характеристиками:

  • Удельное сопротивление составляет 0,15 Ом/м;
  • Стабильная работа в температурном диапазоне от -60°C до +50°C;
  • На 1 кубометр бетона расходуется до 60 м провода;
  • Возможность применения до температур до -25°C;
  • Монтаж при температурах до -15°C.

Кабель подключается к холодным концам через провод АПВ из алюминия. Питание может осуществляться через трехфазную сеть 380 В, подключаясь к трансформатору. При правильном расчете ПНСВ может подключаться и к бытовой сети 220 вольт, длина при этом не должна быть менее 120 м. По системе, находящейся в бетонном массиве должен протекать рабочий ток 14-16 А.

Читайте также:
Цвет штор: советы по выбору и примеры использования цветовых схем в современном дизайне (155 фото)

Технология прогрева и схема укладки

Перед установкой системы прогрева бетона в зимнее время монтируется опалубка и арматура. После этого раскладывается ПНСВ с интервалом между проводами от 8 до 20 см, в зависимости от наружной температуры, ветра и влажности. Провод не натягивается и прикрепляется к арматуре специальными зажимами. Нельзя допускать изгибов радиусом менее 25 см и перехлестов токоведущих жил. Минимальное расстояние между ними должно составлять 1,5 см, это поможет не допустить короткого замыкания.

Наиболее популярная схема укладки ПНСВ – «змейка», напоминающая систему «теплый пол». Она обеспечивает обогрев максимального объема бетонного массива при экономии греющего кабеля. Перед заливкой в опалубку раствора необходимо убедиться в том, что в ней нет льда, температура смеси не ниже +5°C, а монтаж схемы подключения проведен правильно, на достаточную длину выведены холодные концы.

К проводу ПНСВ прикладывается инструкция, с которой нужно ознакомиться перед тем, как прогреть бетон. Подключение осуществляется через секции шинопроводов двумя способами через схему «треугольник» или «звезда». В первом случае систему разделяют на три параллельных участка, подключаемых к выводам трехфазного понижающего трансформатора. Во втором – три одинаковых провода соединяются в один узел, потом три свободных контакта аналогично подключаются к трансформатору. Питающее устройство устанавливается не далее, чем в 25 м от места подключения, прогреваемый участок обносится ограждением.
Система подключается после полной заливки всего объема строительного раствора. Технология прогрева бетона греющим кабелем ПНСВ включает в себя несколько этапов:

  1. Разогрев осуществляется со скоростью не более 10°C в час, что обеспечивает равномерное прогревание всего объема.
  2. Нагрев при постоянной температуре длится до тех пор, пока бетон не наберет половину технологической прочности. Температура не должна превышать 80°C, оптимальный показатель 60°C.
  3. Остывание бетона должно происходить со скоростью 5°C в час, это поможет избежать растрескивания массива и обеспечит его монолитность.

При соблюдении технологических требований материал наберет марку прочности, соответствующую его составу. По окончанию работ ПНСВ остается в толще бетона и служит дополнительным армирующим элементом.

Нужно отметить, что применять кабель КДБС или ВЕТ значительно проще, поскольку их можно подключать напрямую к сети 220 В через щитовую или розетку. Они разделены на секции, что помогает избежать перегрузки. Но эти кабели стоят дороже ПНСВ, поэтому реже применяется при строительстве крупных объектов.

Еще одна популярная технология – использование опалубки с ТЭН и электродами, когда арматура вставляется в раствор и подключается к сети, используя сварочный аппарат или понижающий трансформатор другого типа. Этот способ прогрева не требует специального греющего кабеля, но более энергозатратен, поскольку вода в бетоне играет роль проводника, а его сопротивление при затвердевании значительно возрастает.

Расчет длины

Чтобы рассчитать длину провода ПНСВ для прогрева бетона требуется учесть несколько основных факторов. Главный критерий – количество тепла, подаваемого на монолит для его нормального затвердевания. Оно зависит от температуры окружающего воздуха, влажности, наличия теплоизоляции, объема и формы конструкции.

В зависимости от температуры определяется шаг укладки кабеля со средней длиной петли от 28 од 36 м. При температуре до -5°C расстояние между жилами или шаг составляет 20 см, с понижением температуры на каждые 5 градусов, он уменьшается на 4 см, при -15°C он составляет 12 см.

При расчете длины важно знать потребляемую мощность нагревательного провода ПНСВ. Для самого популярного диаметра 1,2 мм она равна 0,15 Ом/м, у проводов с большим сечением сопротивление ниже диаметр 2 мм имеет сопротивление 0,044 Ом/м, а 3 мм – 0,02 Ом/м. Рабочий ток в жиле должен быть не более 16 А, поэтому потребляемая мощность одного метра ПНСВ диаметром 1,2 мм равна произведению квадрата силы тока на удельное сопротивление и составляет 38,4 Вт. Чтобы подсчитать суммарную мощность необходимо этот показатель умножить на длину уложенного провода.

Подобным образом рассчитывается и напряжение понижающего трансформатора. Если уложено 100 м ПНСВ диаметром 1,2 мм, то его общее сопротивление составит 15 Ом. Учитывая, что сила тока не более 16 А, находим рабочее напряжение, равное произведению силы тока на сопротивление в данном случае оно будет равно 240 В.

Применение провода ПНСВ – один из самых дешевых способов прогрева бетона. Но он больше годится для применения профессиональными строителями, поскольку для его подключения требуются специальное знание и оборудование. Этот кабель можно применять и в бытовых условиях, правильно рассчитав потребляемую мощность. Снизить расходы при прогреве раствора поможет применение теплоизоляционных материалов, в этом случае нагрев произойдет быстрее, а снижение температуры будет происходить равномернее, что улучшит качество бетона.

Прогрев бетона проводом ПНСВ: цели и технология

В этой статье нами будет изучена технология прогрева бетона проводом ПНСВ. Кроме того, мы затронем цели, которые преследует эта операция, методику расчетов нагрева и особенности самого провода, которые должна учитывать технологическая карта на процесс прогрева. Итак, в путь.

Греющий провод в опалубке.

Зачем греть бетон?

Всевозможные способы повышения температуры выложенной в опалубку смеси преследуют одну из двух целей:

  1. Обеспечение набора прочности в зимнее время. При падении температуры монолита ниже нуля градусов вода в нем кристаллизуется, что полностью прекращает процесс гидратации цемента.

Кроме того: кристаллизация несвязанной воды разрушает бетон, расширяя его поры.

  1. Ускорение схватывания и набора прочности в прочие сезоны. Повышение температуры смеси резко ускоряет все протекающие в ней процессы.
Читайте также:
Советы по оформлению изголовья кровати в спальне

Поскольку в процессе схватывания цемент выделяет изрядное количество тепла, дополнительный нагрев зимой нужен смеси далеко не всегда.

ПНСВ провод для прогрева бетона в холодное время года используется, когда:

  • Температура уличного воздуха значительно ниже нуля.
  • Нет возможности обеспечить качественную теплоизоляцию опалубки.
  • Модуль поверхности монолита (отношение его площади к объему) превышает значение 10 м^-1.

Провод

Что представляет собой провод ПНСВ?

Внешний вид ПНСВ.

Характеристики

Параметр Значение
Структура Одножильный
Материал токоведущей жилы Сталь, оцинкованная сталь
Материал изоляции Поливинилхлорид, полиэтилен
Питание 380 вольт через трансформатор. Питание от сети 220В тоже возможно, но с ограничениями по мощности (7КВт от электрощитовой, 3,5 КВт от розетки)
Рабочие температуры -60 — +80С
Сечение 0,6 — 4 мм

Оптовая цена провода диаметром 1,2 мм составляет 1,8 — 2 рубля/метр, что существенно дешевле медных аналогов (читайте также статью «Бетонные столбики – важный элемент строительства»).

Особенности использования

Технологическая карта прогрева бетона проводом ПНСВ должна учитывать ряд его особенностей.

  • Сталь имеет сравнительно высокое удельное сопротивление, что ведет к куда более сильному, чем у меди или алюминия, нагреву проводника при умеренных токах. Нормой для уложенного в бетон провода считаются 14-16 ампер; однако на воздухе такой ампераж расплавит изоляцию.

Практическое следствие: ПНСВ подключается к трансформатору или иному источнику тока проводом с меньшим удельным сопротивлением. Как вариант, подключение может быть выполнено проводом ПНСВ того же сечения, но сдвоенным.

  • Перехлесты и укладка соседних проводов на расстоянии менее 15 миллиметров недопустимы из-за вероятности перегрева с расплавлением изоляции и короткого замыкания.
  • Поскольку сталь не отличается высокой гибкостью, провод укладывается с плавными изгибами радиусом не менее 25 мм.
  • Укладка допустима при температуре окружающего воздуха не ниже -15 градусов. Инструкция связана с тем, что пластиковая изоляция при более низких температурах утрачивает эластичность и может быть нарушена при изгибе.
  • Для более равномерного нагрева бетонной смеси уложенный провод рекомендуется покрывать металлической фольгой толщиной 0,2 — 0,5 мм.
  • Нагревательную секцию можно собирать из нескольких отрезков; при этом допускается соединение не только через колодки, но и скрутками. Прогрев — мероприятие одноразовое, и контактирующие поверхности просто не успеют сколь-нибудь существенно окислиться.

А вот соединение так называемого «холодного» конца (провода, ведущего к трансформатору) с ПНСВ рекомендуется выполнять пайкой или через клеммную коробку.

Простейшая схема укладки для прогрева бетона проводом ПНСВ — змейка.

  • Методика прогрева бетона проводом ПНСВ обусловлена его механическими свойствами; в частности, коэффициентом теплового расширения. При нагреве температура монолита поднимается со скоростью не более 10С/час и опускается со скоростью не более 5С/час.

Превышение скорость может привести к росту внутренних напряжений и растрескиванию. Регулировка выполняется постепенным повышением и понижением напряжения на трансформаторе.

  • При использовании питания от 380В через понижающий трансформатор основной ограничивающий ток фактор — опасность перегрева самого ПНСВ. Проблема решается просто и изящно: схема укладки для прогрева бетона проводом ПСНВ при необходимости увеличения мощности включает несколько параллельно подключенных секций.

Расчет длины

Расчет прогрева бетона проводом ПНСВ опирается на две переменных:

  1. Потребность объекта в тепле. Она, в свою очередь, зависит от температуры, силы ветра, степени теплоизоляции, марки цемента и формы монолита.

Бетон укладывается в теплоизолированную опалубку.

  1. Максимальную удельную мощность провода. Для армированного бетона она берется равной 30 — 35 Вт/м, для неармированного — 35 — 40.

Дальше — простая арифметика. Так, для получения 4 КВт тепла в неармированной конструкции нам потребуется 4000 / 40 = 100 метров провода.

Несколько сложнее выполнить своими руками расчет максимальной длины отдельного участка. Здесь нужно знать удельное сопротивление стального проводника для разных сечений.

Сечение Сопротивление, Ом/км
0,6 550
1,1 145
1,2 140
1,4 100
1,8 70
2 48
3 21
4 12

Наша цель — получить ток в 14-16 ампер. Вспомним зависимость между напряжением, силой тока и сопротивлением: U=IR, где U — напряжение, I -сила тока, R — полное сопротивление цепи.

Зависимость между напряжением, сопротивлением и силой тока описывает закон Ома.

Так, при U=75 вольт и целевом токе I = 15 ампер нам необходимо, чтобы сопротивление цепи было равным 75 / 15 = 5 Ом. При сечении проводника в 1,4 мм ее обеспечит провод длиной, равной 5 Ом / 100 Ом/км = 0,05 км, или 50 метров.

Внимание: мы привели предельно упрощенную методику расчета. Реальное сопротивление проводника меняется при росте его температуры, что вносит поправки в результат.

Обработка бетона после прогрева

Можно ли резать или сверлить бетон после набора им минимальной прочности (обычно на момент прекращения нагрева она далека от марочной)?

Да. Но без ударных нагрузок. Идеальный вариант — использование алмазного инструмента: алмазное бурение отверстий в бетоне сделает края идеальными и не вызовет появления трещин. Кроме того, бурение алмазной коронкой (как и резка железобетона алмазными кругами) позволит пройти армирование без смены инструмента.

Фото позволяет оценить качество краев при работе алмазной коронкой.

Заключение

Повторимся: мы дали читателю лишь самую общую информацию о методах нагрева бетона и расчета провода (см.также статью «Схватывание бетона – основные особенности данного процесса»).

Некоторое количество дополнительных сведений его вниманию предложит видео в этой статье. Успехов!

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: