Для железобетонных стоек, колонн и любых конструкций, длина которых превышает сечение – можно применить индукционный прогрев бетона.
Чуть-чуть теории: метод основан на использовании всем знакомого принципа электродинамики, или электромагнитной индукции – когда переменный ток идет через обмотку, вокруг имеется градиент магнитного поля. В зону этого поля помещают армированную бетонную конструкцию, прогрев которой необходим. Поскольку стальная арматура и металлическая опалубка являются ферромагнетиками, то в них возникают вихревые токи (они же паразитные, они же токи Фуко), которые эффективно нагревают металл и передают тепло окружающему бетону.
Интенсивность прогрева находится в зависимости как от напряжения электромагнитного поля, так и от характеристик источников тепла (в данном случае это стальная, но не стеклопластиковая арматура). Электропроводящие свойства бетона неважны и при индукционном прогреве ни на что не влияют. Техника безопасности не разрешает применять на стройке напряжение выше 12-36В для индукционного прогрева. Напряжение от 220В применяют только на промышленных объектах и крупных стройках при условии надежной изоляции и автоматического контроля.
Одно из достоинств метода – прогревание бетона идет объемное и равномерное и по длине, и по сечению, «изнутри» конструкции. Возможно эффективно прогревать конструкцию и в металлической опалубке. Также есть возможность прогреть армокаркас и закладные детали непосредственно перед бетонированием. Не требуются погружные электроды и нагревательные провода, которые останутся в бетоне, и соответственно расходы на них. Электроэнергии расходуется на один куб бетона в пределах 150 кВт/час.
В зависимости от форм, размера и вида прогреваемых конструкций схема индуктора будет отличаться: это может быть сердечник из трансформаторной стали, или плоский индуктор из системы проводников, или плоская концентрическая спираль. Эти схемы довольно сложны, тем более для условий частной стройки. Но одна из схем – простая многовитковая катушка-индуктор – вполне возможна к применению для зимнего строительства железобетонного стоечно-балочного каркаса и любых элементов при выполнении двух условий:
- Длина элемента превышает сечение
- Густое армирование: минимальный процент армирования равен 0,5 (для стойки считается делением площади сечения конструкции на суммарную площадь поперечных сечений продольных рабочих стержней * 100%)
Перед бетонированием выкладывают и закрепляют на опалубку конструкции «шаблон» с пазами для крепления витков индукционной катушки. Изолированные провода укладывают спиралью в пазы шаблона и подключают к источнику переменного напряжения. Первоначальная выдержка уложенного бетона составляет до трех часов при минимально допустимой температуре +6-7⁰С (при бетонировании в морозы бетонную смесь заливают в прогретую опалубку и армокаркас, а бетон готовят на горячей воде и прогретых заполнителях). Через два-три часа выдержки индуктор включают один раз в час на небольшое время – до 10 минут и замеряют температуру бетона. Рост этой температуры составляет примерно 5-12 градусов в час. Предельной скоростью нагрева бетона считают 10 градусов в час, и когда будет достигнуто планируемое значение температуры (но не выше 35⁰С), индукторную катушку отключают, а железобетонный элемент помещают в термос или теплоизолируют. Теплопотери в атмосферу при этом должны быть сведены к минимуму – все открытые части конструкции укрыты теплоизолирующим материалом. Далее возможно применение импульсного режима с поддержкой нужного уровня температуры – изометрический метод, при периодическом отключении электропитания. Но контроль должен быть постоянным – перегрев бетона недопустим.
Наиболее часто применяют оборудование: трансформатор КТПТО-80 и кабель для катушки индуктора КРПТ -1*25; КРПТ -3*50 и КРПТ -3*25+1*16.
Индукционный прогрев можно применить для монолитных ж/б элементов и в металлических и в деревянных опалубках – в этом случае бетон будет получать тепло только от нагретой арматуры. Но нагрев снаружи через металлическую опалубку слабоармированных конструкций на практике себя не оправдывает – греющие и термоактивные опалубки в данной ситуации более эффективны.
Требуется отдельный расчет для каждого элемента и контроль режима обработки, перегрева арматуры допускать нельзя. При чрезмерном нагреве армокаркаса вокруг стержней возможно образование круговых зон пересушенного бетона. Следствия – снижение сцепления бетона и арматуры и ослабление бетона, понижение его прочности. Особенно опасны последствия перегрева армокаркаса для балок, которые должны сопротивляться изгибающим нагрузкам. Индукционный перегрев арматуры может быть значительным и вызывать деструктивный процесс в конструкциях, и применяется при реконструкциях для быстрого демонтажа железобетонных элементов. Применение индукционного прогрева в условиях частной стройки требует не только расчета сечения провода и количества витков, но и постоянного контроля температуры бетона.
Плюсы индукционного прогрева:
- Экономичность: по потреблению энергии, поскольку достаточен импульсный режим, и по материалам – расходных материалов практически нет. По стоимости получается дешевле, чем в случае прогрева поверхностными и глубинными электродами и нагревательным проводом
- Прогрев конструкции равномерный
- Можно предварительно прогревать опалубку и армокаркас, не применяя дополнительных приспособлений и оборудования
Минусы метода:
- Требуются индивидуальные расчеты для каждого отдельного элемента – по сечению кабеля и числу витков
- Очень ограничен тип конструкций, которые можно прогреть – стойки, ригели и трубные элементы
