Что представляет собой сварочный выпрямитель. Схема и разновидности
Назначение выпрямляющего оборудования – преобразование переменного тока питающей сети в постоянный определенной силы. Для сварочных работ главным показателем является ампераж. Сварочные выпрямители, по сути, усовершенствованные трансформаторы. Они не только способны генерировать ток определенных характеристик, но и выпрямлять его. Это главное их отличие от аппаратов с переменным преобразователем. Устройства дополнительно оснащают полупроводниковыми фильтрами, конденсаторами, сглаживающими импульсный постоянный ток, делая его равномерным. Выпрямляющее оборудование лучше трансформаторов с точки зрения технологии сварки. Металл меньше разбрызгивается, стабильно поддерживается дуга.
Что такое сварочный выпрямитель
Оборудование представляет собой преобразовательный блок с вольтамперной регулировкой. У сварочного выпрямителя на выходе два провода с клеммами: плюс и минус. При подключении одной из них к электроду, а другой к металлу возникает высокотемпературная электрическая дуга, образующая ванну расплава.
Сварочные выпрямители разделяют по уровню сложности, дополнительным функциям. Но принцип устройства у всех одинаковый: помимо трансформатора, создающего необходимое напряжение, в схему включают полупроводники, пропускающие только положительную часть синусоиды переменного тока.
Устройство и принцип работы
В схему сварочного выпрямителя входят следующие элементы:
- трансформатор – регулируют напряжение (когда подаваемый от сети ток проходит через трансформатор, силовая нагрузка уменьшается до напряжения холостого хода);
- выпрямляющий блок – несколько полупроводниковых элементов преобразуют переменный ток в постоянный;
- частотные и силовые регуляторы;
- накопители заряда, сглаживающие импульсные скачки.
Чтобы понять принцип работы устройства, вспомним механизм действия полупроводников. Они пропускают электроны только в положительном полупериоде. При включении в схему нескольких проводников, удается получить много полупериодных кривых, при их наложении возникает постоянный ток.
Применение сварочных выпрямителей
Аппараты применяют при сварке на низких и высоких токах, прямой и обратной полярности.
Силовые параметры регулируют по толщине металла, учитывают температуру пластичности обрабатываемого сплава.
К устройствам подключают:
- держатели с угольными плавкими электродами или вольфрамовыми тугоплавкими;
- подающие насадки полуавтоматов и автоматов.
Разновидности сварочных выпрямителей
Токогенерирующие сварочные преобразователи различают по конструкции и способу регулировки силовых параметров.
- регулируемые трансформатором;
- с дросселем – индукционной катушкой, сдерживающей резкие скачки напряжения;
- с регулирующими тиристорами, меняющими напряжение тока;
- с транзисторами – полупроводниками, сглаживающими скачки импульсного тока;
- инвертор – преобразователи с частотным повышением тока и регулятором его силы.
Классификация выпрямителей по возможностям регулировки вольт-амперных характеристик (несколько слов об особенностях каждого из аппаратов):
- Трехфазные для ручной электродуговой сварки. Громоздкие модели трансформатором. Преобразователь работает с большими энергетическими потерями, возможности ограничены мощностью трансформатора металлическим или магнитным шунтом – дополнительным сопротивлением.
- Автоматы и полуавтоматы. Силовой поток регулируется магнитным полем. Реостатная вторичная обмотка позволяет менять число витков — это принцип вольт-амперной регулировки. Для импульсной регулировки установлен осциллограф. Ток сначала выпрямляется, затем трансформируется в переменный высокой чистоты.
- Дроссельные трехфазные выпрямители для дуговой и аргоновой сварки. Они оснащены дополнительным сердечником с обмоткой, выполняющим роль накопителя заряда, подаваемого на выпрямляющий конденсатор.
Преимущества и недостатки
Устройства отличаются большой мощностью при небольшом размере. Самые компактные – инверторы. Эти генерирующие устройства принято выделять в отдельную группу. В них трансформатор занимает не больше 1/5 объема.
Основное отличие других сварочных выпрямителей от трансформаторов – способность генерировать постоянный ток вместо переменного. С этой способностью связаны основные достоинства выпрямителей:
- когда на плавящийся электрод подается однополярный заряд, он быстрее разгорается;
- снижаются энергопотери – КПД трансформатора намного ниже;
- горение дуги стабилизируется;
- при равномерном плавлении стержня в ванне расплава возникает меньше брызг, снижается травматизм, риск случайных возгораний;
- шов удобнее контролировать, он получается ровный;
- расширяются возможности сварки;
- расход присадочных материалов уменьшается, при большом объеме работ экономия ощутима.
Наряду с достоинствами у большинства выпрямителей есть недостатки:
- потери мощности все же есть;
- при «просадке» напряжения сети они хуже работают;
- способны выйти из строя даже при коротких замыканиях в электроснабжающей сети;
- многие модели боятся влажности, запыленности.
За преобразователями, как и за другим сварочным оборудованием, нужно правильно ухаживать.
Обслуживание и основные неисправности
Новые преобразователи обязательно продувают перед включением в сеть. Делать это лучше бытовым феном на среднем режиме нагрева. Нужно устранить скопившуюся пыль, возможную влагу, она снижает сопротивление медных обмоток встроенного трансформатора. Раз в квартал продувку повторяют.
После длительного хранения (до года) преобразователя, перед работой полезно «прокачать» полупроводники – дать выпрямителю поработать на разных режимах, начиная с минимального. После двухчасовой «обкатки» устройство будет стабильно работать, не откажет во время сварки. Важно следить за исправность вентилятора, оборудование не должно перегреваться.
Возможные неисправности сварочного выпрямителя и методы их устранения:
Устройство не включается при подключении к сети. Такое возможно:
- при переломе жилы запитывающего проводника, брякают контакты в вилке – проверяют кабель, меняют вилку;
- в сети отсутствует напряжение – необходимо проверить входной рубильник;
- один из узлов вышел из строя – пора нести преобразователь в сервис или чинить устройства самостоятельно;
- выработан ресурс полупроводниковых элементов – требуется перепайка схемы.
Плавящийся электрод залипает, а преобразователь гудит – нужно:
- проверить исправность полупроводников и конденсатора;
- убедиться, что нет просадки питающей электросети;
- посмотреть целостность обмотки дросселя.
Преобразователь самопроизвольно отключается при работе – такое бывает:
- при перегреве, проверяют исправность вентилятора или охлаждающей системы;
- прорыве обмотки встроенного трансформатора – снимают старую, делают новую.
Устройство перестает выдавать питание нужных параметров – надо потрогать корпус, насколько он горячий, проверить подачу воздуха к вентилятору, дать генератору отдохнуть.
Прыгает напряжение холостого и рабочего тока – проверяют:
- ручку регулятора;
- предохранители первичной обмотки;
- плотность закрепления контактов клеммы у пускателя.
Схемы преобразователей указаны в инструкции по эксплуатации. Для ремонта устройств требуются электротехнические знания, навыки пайки. Лучше отдать устройство в сервисный центр. Они точно определят причину поломки, устранят ее.
Что такое сварочный выпрямитель?
Время чтения: 7 минут
Сейчас в магазинах можно найти сварочник на любой вкус и кошелек. Производители предлагают купить сварочные трансформаторы, инверторы, полуавтоматы и, конечно, выпрямители. Начинающий сварщик сталкивается с рядом трудностей при выборе своего первого сварочного аппарата, поскольку не может разобраться в таком большом ассортименте. Мы уже рассказали вам про инверторы, трансформаторы и полуавтоматы. Настало время поговорить про выпрямители.
Из этой статьи вы узнаете, что представляет собой сварочный аппарат выпрямитель, каков принцип его работы и какие плюсы/минусы есть у данного типа аппарата. Вы также узнаете о некоторых особенностях применения выпрямителя.
Общая информация
Выпрямитель для сварки — это один из классических типов сварочного оборудования наравне с трансформатором. Он применяется уже ни одно десятилетие и сумел в полной мере раскрыть все свои достоинства и недостатки. Основная функция выпрямителя — преобразование переменного тока в постоянный, чтобы использовать его для поджига дуги и дальнейшего формирования шва.
Стандартный выпрямитель для ММА сварки (ручная дуговая сварка с использованием электрода с покрытием) состоит из силовой части (чаще всего трансформатора), выпрямительного блока, а также из компонентов, выполняющих роль защиты, запуска и регулировки аппарата.
Это простейшее описание, по которому можно понять устройство сварочного выпрямителя. Конечно, на деле все гораздо сложнее. Каждый компонент, будь то силовой трансформатор или выпрямительный блок, состоит из множества дополнительных элементов.
Но, несмотря на кажущуюся сложность устройства аппарата, он все еще гораздо надежнее инвертора или полуавтомата. А все потому, что в его основе не используются электронные компоненты. А ведь именно они чаще всего выходят из строя, если вы используете инвертор. Феноменальная надежность — это основное достоинство выпрямителя по сравнению с другими аппаратами (не считая сварочного трансформатора).
При желании можно собрать сварочный выпрямитель своими руками в домашних условиях. Конечно, если вы обладаете достаточными навыками. Тем более, схема сварочного выпрямителя есть в открытом доступе и ее несложно найти при необходимости.
Существует много разновидностей сварочных выпрямителей. Основные отличия заключаются в их силовой части. В продаже есть выпрямители на основе трансформатора, с дросселем, с тиристорами, с транзисторами и даже есть инверторный выпрямитель. У каждого типа есть свои достоинства и недостатки, но на деле больших отличий при использовании вы не заметите. Так что выбирайте аппарат исходя из технических характеристик и стоимости.
Принцип работы
Принцип работы сварочного выпрямителя можно описать довольно просто. Сначала аппарат понижает получаемое напряжение сети 380В до параметра напряжения холостого хода. Затем он преобразовывает переменный ток в постоянный. И в конечном итоге производится регулировка сварочного тока. Можно приступать к сварке.
В этом смысле трансформаторы и выпрямители очень похожи. Отличие заключается в типе получаемого тока: трансформатор использует для сварки переменный ток, а выпрямитель — постоянный.
В остальном оба аппарата похожи. При этом варить на постоянном токе гораздо проще, чем на переменном. Поэтому трансформатор — это тот же выпрямитель, только еще более сложный в применении.
Достоинства и недостатки
Преимущества сварочных аппаратов-выпрямителей в основном заключаются в большой надежности агрегата. Аппарат может использовать практически в любых условиях, даже если вокруг грязь, пыль и прочие «недруги», способные на раз-два уничтожить инвертор. Также с помощью выпрямителя можно выполнять сложные сварочные работы. Например, варить нержавеющую сталь или цветной металл.
При умелом поджиге дуга горит очень стабильно и позволяет вести аккуратный шов. Также выпрямитель можно использовать для большинства ходовых сварочных технологий, начиная от MMA, заканчивая TIG, MIG, MAG технологиями. Еще один немаловажный плюс — это возможность организации сразу нескольких сварочных постов от одного аппарата. Это значит, что вы сразу несколько человек могут варить, используя один лишь выпрямитель. Такой аппарат называется выпрямитель сварочный многопостовой и применяется на производстве.
Недостатки у такого аппарата тоже есть, и порой они критичны. Первое, что вам нужно знать — выпрямитель очень тяжелый и неповоротливый. У вас не получится в одиночку закинуть его в багажник и отвезти на дачу. Также могут быть трудности с транспортировкой аппарата на стройплощадку.
Еще один минус — это высокая стоимость комплекта оборудования. Сам выпрямитель стоит не очень дорого, а вот сопутствующее ему оборудование может оказаться не по карману. Впрочем, об этом мы подробнее рассказываем далее. Также учитывайте, что выпрямитель потребляет очень много электроэнергии, и вы можете быть не готовы к большим счетам.
Последний минус, который можно назвать одновременно плюсом — это необходимость высокой квалификации для формирования качественного шва. Если вы новичок, то будьте готовы к годам постоянной практики. С другой стороны, если вы научитесь варить выпрямителем, то после него сможете варить чем угодно. И это несомненное достоинство.
Особенности использования
Первое, на что нужно обратить внимание, если вы хотите использовать выпрямитель в быту — это напряжение вашей электросети. Вряд ли оно превышает 220В, а зачастую цифра даже меньше. Конечно, в продаже существуют аппараты, способные работать от напряжения 220В, но они встречаются редко. Большинство выпрямителей требуют 380В для полноценной работы. Такую электросеть еще называют промышленной трехфазной. Чтобы решить эту проблему, необходимо использовать генератор, выдающий 380В.
Отсюда вытекает главный недостаток выпрямителя. Это мощный аппарат, дающий вам множество возможностей, который при этом стоит не очень дорого. Но для его работы придется докупать недешевый генератор и каждый раз возиться с подключением. Именно по этой причине многие новички предпочитают купить маломощный инвертор и включить его в розетку, вместо того, чтобы мучиться с трансформатором или выпрямителем.
Также учитывайте, что для стабильной работы недостаточно просто подключить выпрямитель к 380В и приступить к работе. Выпрямитель (как и трансформатор) очень требователен к самой электросети. Она должна быть не просто стабильна, но и иметь запас по мощности. Это необходимо для поджига дуги и ее стабильного горения.
Также учитывайте, что с выпрямителем не так просто поджечь дугу, даже если с напряжением в сети все отлично. Здесь важно иметь навык или просто много практиковаться. Выпрямитель не оснащен дополнительным функционалом вроде форсажа дуги или горячего старта. Так что вам придется поджигать дугу, опираясь на свой опыт и навыки.
Несмотря на все трудности, выпрямитель — это очень стабильный и надежный аппарат. Он без проблем переносит небрежное хранение и регулярную работу. В том числе при атмосферных осадках (хотя мы не рекомендуем производить сварку при плохих погодных условиях).
Вместо заключения
Сварочный выпрямитель назначение которого — сварка сложных металлоконструкций, может понадобиться вам не только в профессиональной сварке, но и при работе в гараже или при изучении навыков сварочного дела. Он не так прост, как инвертор, зато лишен недостатков, присущих трансформаторам. Выпрямители очень громоздкие, но современные модели часто оснащаются колесами, так что аппарат можно перевозить на небольшие расстояния.
Конструктив выпрямителя так же прост, как и у трансформатора, так что его можно без проблем починить в домашних условиях. При этом ремонт не ударит по кошельку. А при наличии определенных навыков, можно своими руками модифицировать аппарат, сделав его применение более эффективным и удобным. Оставляйте свои комментарии, делитесь мнением и опытом. Это будет полезно для многих новичков. Желаем удачи в работе!
Сварочный выпрямитель – его устройство и принцип работы
При выполнении сварочных работ важную роль играет обеспечение условий, в которых образуется ровный, аккуратный, прочный шов и сводится к минимуму разбрызгивание металла. Для создания именно таких условий служит сварочный выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный.
В этом аппарате, состоящем из нескольких блоков, осуществляется выпрямление входного переменного тока, снижение напряжения и увеличение силы тока до необходимого значения.
Устройство, назначение и принцип работы сварочного выпрямителя
Производители предлагают несколько конструктивных схем аппаратов, но их главные компоненты одинаковы.
Как устроен сварочный выпрямитель – основные составные части:
- понижающий трансформатор;
- полупроводниковые элементы – диоды;
- охлаждающий блок;
- регуляторы электротока;
- измерительные устройства.
Основные этапы преобразования тока, поступающего в аппарат:
- На первичную обмотку понижающего трансформатора поступает переменный одно- или трехфазный питающий ток.
- На вторичной обмотке, благодаря электромагнитной индукции, генерируется ток со сниженным значением напряжения и силой тока, повышенной до требуемого значения.
- Переменный ток с новыми параметрами поступает на выпрямительный блок, состоящий из полупроводниковых элементов.
- В сварочную зону подается постоянный ток с нужными параметрами. Для контроля силы тока и значения напряжения в составе сварочного выпрямителя предусмотрены амперметр и вольтметр.
При эксплуатации полупроводниковые элементы (диоды) нагреваются, поэтому для их охлаждения устанавливаются специальные радиаторы и вентилятор. Во время функционирования аппарата диоды постоянно охлаждаются воздушным потоком, что значительно продлевает беспрерывный период функционирования выпрямителя. В современных моделях устанавливаются датчики перегрева, которые дают сигнал на отключение возможности сварки при перегреве аппарата.
Для настройки требуемой силы тока предусмотрено несколько режимов регулировки:
- Витковая. Осуществляется в аппаратах с секционированными обмотками, входящими в устройство сварочного выпрямителя.
- Фазовая. Осуществляется с использованием тиристоров.
- Импульсная – широтная, частотная и амплитудная. Применяется в преобразователях с транзисторным регулятором или в инверторных моделях.
- Магнитная. Осуществляется благодаря присутствию в схеме сварочного выпрямителя дросселя насыщения, смонтированного между блоком выпрямления и понижающим трансформатором. Дроссель – это несколько катушек, через которые пропускается напряжение. При переключении рычага изменяется путь прохождения тока, а следовательно, его сила.
Преимущества и недостатки применения сварочных выпрямителей
- более стабильная дуга;
- минимальное разбрызгивание металлического расплава;
- качественная поверхность шва;
- возможность качественной сварки легированных сталей, цветных металлов и сплавов на их основе.
- чувствительность к колебаниям напряжения в электрической сети;
- быстрый выход из строя при КЗ в сети;
- чувствительность к условиям окружающей среды – высокой влажности и запыленности.
Для чего служит сварочный выпрямитель?
Преобразователь с блоком-выпрямителем используется как для сварки, так и для резки металлов.
Для каких видов сварки эффективны сварочные выпрямители:
- толщина свариваемых заготовок с разделкой кромок – 1-50 мм, конкретная минимальная и максимальная толщина зависит от возможностей аппарата-преобразователя;
- при использовании плавящихся электродов с сечением 2-6 мм;
- при работе неплавящимися электродами – угольными и вольфрамовыми;
- свариваемые металлы – нелегированная и легированная сталь, чугун, цветные металлы и сплавы на их основе.
Виды сварочных выпрямителей по количеству фаз
В зависимости от числа фаз первичного тока питания различают одно- и трехфазные преобразователи. Однофазные модели, работающие от бытовой электросети переменного тока с напряжением 220 В, имеют небольшую и среднюю мощность. В основном применяются в бытовых целях. Имеют однополупериодное или двухполупериодное выпрямительное устройство (мостовое или с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора). Двухполупериодные устройства имеют большую мощность и КПД, по сравнению с однополупериодными. Наиболее популярны двухполупериодные мостовые модели, состоящие из понижающего трансформатора и четырех диодов, сформированных в диодный мост.
Трехфазные аппараты, бывающие одно- и многопостовыми, работают от сети напряжением 380 В, имеют среднюю и большую мощность, эффективны для сварки и резки металлов значительной толщины.
Типы сварочных выпрямителей – одно- и многопостовые
В зависимости от модели выпрямительного аппарата, к нему могут подключаться один или несколько сварочных кабелей.
Описание однопостового сварочного выпрямителя
Однопостовые аппараты, к которым может подключаться только один сварочный кабель, используются для выполнения работ небольших объемов. Это компактное устройство, обладающее невысокой мощностью, чаще всего используется в бытовых целях или в небольших мастерских. Имеет небольшие размеры и массу, поэтому его легко перемещать на новые рабочие места. В конструкции современных аппаратов предусмотрены защиты от перегрева и слишком высокого напряжения. В помещениях с естественной вентиляцией часто используются выпрямительные устройства серии ВД.
Однопостовые аппараты работают от одно- или трехфазного тока. Для бытовых целей обычно используются однофазные модели.
Характеристики многопостовых сварочных выпрямителей
Многопостовые аппараты востребованы для ручной и механизированной сварки. Модели для ручной сварки серии ВДМ имеют несложную конструкцию. Управление силой тока осуществляется балластными реостатами. Такие выпрямители часто используются при организации систем, питающихся от общецехового магистрального шинопровода. Отличаются стабильной выходной вольтамперной характеристикой.
Многопостовые аппараты для механизированной сварки могут обслуживать до 30 рабочих мест сварщиков. Применяются для наплавки и сваривания под флюсом. Взаимное влияние постов друг на друга исключено.
Подготовка к эксплуатации и эксплуатационные условия для сварочных выпрямителей
Эксплуатацию выпрямительных аппаратов можно начинать только после тщательного изучения сопроводительной документации, в которой изложена информация об устройстве модели, допустимых условиях работы, правилах безопасности. Перед использованием устройство очищается от пыли, заземляется и проверяется в соответствии с инструкцией.
Установку, подключение к электросети и регулировку должен осуществлять электромонтажник с третьей и выше группой электробезопасности. Сварочные работы может вести сварщик, прошедший обучение по использованию аппарата, имеющий удостоверение на право сварки и группу электробезопасности вторую и выше.
Поскольку сварочные выпрямительные устройства чувствительны к качеству питающего тока, в сетях с нестабильным электроснабжением их подключают через источники бесперебойного питания (ИБП) соответствующей мощности. Также следует контролировать уровни запыленности и влажности, максимальный уровень которых указывается в техдокументации.
Обслуживание и ремонт сварочных выпрямителей
Для обеспечения бесперебойной работы выпрямительное устройство нуждается в периодическом техобслуживании и своевременном ремонте. Перед эксплуатацией необходимо проверить надежность заземления. Обязательное условие – наличие защитного кожуха.
Основные этапы технического обслуживания:
- контроль целостности изоляции всех конструктивных элементов, находящихся под напряжением;
- обследование прочности фиксации клемм;
- удаление пыли и загрязнений с внутренних механизмов.
Распространенными неисправностями, требующими незамедлительного ремонта, являются появление гула и перегрев устройства.
Вероятные причины этих проблем:
- неправильно подобранная крыльчатка вентилятора;
- заклинивание вала вентилятора;
- замыкание первичной обмотки понижающего трансформатора;
- нарушение изоляции токоведущих частей.
Падение выходного напряжения ниже заданного значения может произойти из-за обрыва вторичной обмотки или замыкания витков. Одной из причин выхода из строя оборудования является поломка выпрямительного диодного моста.
Если напряжение холостого хода и рабочего режима нестабильно, то необходимо проверить:
- ручку регулятора;
- предохранители первичной обмотки;
- устойчивость фиксации клемм пускателя.
Для ремонта выпрямителей требуются определенные знания и навыки, поэтому диагностику и восстановление рабочих характеристик аппаратов рекомендуется доверить работникам специализированного сервис-центра.
Как пользоваться сварочным выпрямителем и что это такое
Сварочный выпрямитель является усовершенствованным вариантом трансформатора. Он не только вырабатывает ток с нужными напряжением и силой, но и стабилизируют его частоту.
Этим он отличается от агрегатов с переменными преобразователями. Дополнительно прибор снабжают конденсаторами и фильтрами, превращающими импульсы в равномерный электроток.
ВДМ-1202
Общая информация об устройстве и его назначении
Сварщик знает, что такое сварочный выпрямитель: устройство имеет вид преобразовательного блока с регулировкой напряжения и силы тока. На выходе выпрямителя находятся 2 провода с отрицательной и положительной клеммами.
При подсоединении одной из них к электроду, а другой – к обрабатываемой детали возбуждается мощная электрическая дуга, расплавляющая металл.
Оборудование классифицируют по сложности конструкции, наличию дополнительных функций.
Однако принцип сборки всех устройств одинаков: трансформатор, выдающий нужное напряжение, включают в цепь вместе с полупроводниками, пропускающими положительный компонент синусоиды тока.
Под какие виды сварки используется
Выпрямитель для сварочного аппарата применяется при следующих технологических процессах:
- Электродуговой метод с использованием электродов, обработанных различными составами. За счет применения таких стержней поддерживается устойчивая дуга. Это помогает получить однородный прочный шов.
- Сварка крупных металлических деталей. Регулировка параметров тока позволяет выполнять работы с заготовками толщиной до 5 см. Вместе с этим аппарат используется и для соединения тонкостенных деталей. Установкой выпрямителя объясняется расширение области применения сварочных агрегатов.
- Расплавление кромок обрабатываемых деталей или сердцевины используемого электрода.
- Сварка с применением присадочной проволоки. Выпрямители незаменимы при работе с неплавкими электродами, покрытыми вольфрамом.
- Соединение деталей из нержавеющей, низкоуглеродистой стали, чугуна, сложно свариваемых сплавов.
- Резка металлических заготовок. Для этого повышают силу тока, благодаря чему дуга начинает прожигать материал.
Подходящие электроды
Для сварки с выпрямителем могут использоваться стержни любых марок:
- электроды, работающие с постоянными параметрами (УОНИ-13/55);
- универсальные стержни (ОЗС-12, МР-3, АНО-4);
- специализированные электроды.
Электроды для сварки
Виды и классификация сварочных выпрямителей
На основании строения выделяют следующие типы устройств, включающие:
- регулирующий трансформатор;
- дроссель – индукционный компонент, сглаживающий резкие перепады напряжения;
- тиристоры, понижающие или повышающие вольт-амперные параметры;
- транзисторы – компоненты, подавляющие скачки импульсов;
- инверторы – преобразователи, повышающие частоту, регулирующие силу тока.
Классификация приборов по возможности параметров функционирования имеет следующие разновидности:
- 3-фазные для ручной дуговой сварки. Создаются на основе габаритных моделей трансформаторов. Коэффициент полезного действия агрегатов этого типа достаточно низок. Функциональность устройств ограничивается магнитным или металлическим шунтом, создающим дополнительное сопротивление.
- Полуавтоматы и автоматы. Для изменения характеристик силового потока используется магнитное поле. Реостатная обмотка дает возможность уменьшения или увеличения количества витков. На этом основывается вольт-амперная регулировка. Для изменения параметров импульсов предусмотрен осциллограф. На первом этапе ток выпрямляется, на втором – приобретает высокую переменную частоту.
- 3-фазные дроссельные приборы для аргонодуговой сварки. Они снабжены вспомогательным сердечником с обмоткой, выполняющим функции накопителя заряда, передаваемого выпрямляющему конденсатору.
Устройство и принципиальная схема выпрямителя
Электрическая цепь прибора включает следующие компоненты:
- Силовой трансформатор. По принципу действия он схож с преобразователем, работающим с переменными параметрами.
- Выпрямительный узел с полупроводниками. Для превращения переменного тока в постоянный в схему включают кремниевые диоды (неуправляемые переключатели), тиристоры (регулируемые вентили).
- Пусковой блок. Устройство автоматически отключает сварочный агрегат при выходе выпрямителя из строя.
- Панель управления. Включает средства регулировки параметров, измерительные приборы.
- Блок защиты от токовых перегрузок. Препятствует выходу аппарата из строя по причине перегрева. Подобные ситуации часто возникают из-за несоблюдения сварщиком технологии работ.
- Охлаждающая система. Схема этого блока содержит вентилятор и несколько радиаторов. Для поддержания нормальной температуры в корпусе выпрямителя после включения агрегата охлаждающая система периодически запускается на некоторое время.
Рекомендуется включать в электрическую цепь трехфазный выпрямитель, снабженный соответствующим трансформатором. В таком случае скачки напряжения будут менее выраженными, это повысит коэффициент полезного действия сварочного оборудования, улучшит качество шва.
Устройство СВ.
Как работает
Принцип функционирования выпрямителя таков:
- Электричество попадает на первичную обмотку понижающего трансформатора.
- Электромагнитная индукция увеличивает силу тока. Наибольшее значение напряжения холостого хода в современных выпрямителях составляет 48 В.
- Напряжение переходит на диоды. Полупроводники пропускают электричество только в одном направлении. Диоды поддерживают постоянное напряжение, устраняя колебания. Во время работы сварочного аппарата элементы сильно нагреваются, поэтому их периодически охлаждают вентиляторы. При критическом повышении температуры срабатывает термодатчик, аппарат отключается.
- Специальные приборы контролируют напряжение. При его повышении активируется автомат, принцип работы которого заключается в прекращении подачи питания на трансформатор.
Напряжение, необходимое для сварки металла, устанавливают с помощью регулятора.
Схема.
Регулировка тока
Параметры работы выпрямителя регулируются электрическим или электромеханическим способом. Во втором случае операцию выполняют элементы, расположенные до основного блока. На вентили подается переменный ток, имеющий требующиеся для сварки характеристики. Электрическая регулировка возможна при наличии тиристоров.
Подключение балластника
Балластный реостат, включенный в электрическую цепь, позволяет сварщику настраивать аппарат в соответствии с выбранной технологией.
Принцип действия основывается на изменении сопротивления.
Чем оно выше, тем ниже сила тока. Балластный реостат представляет собой пружину, характер ее работы зависит от размера витка, общей длины детали, материала изготовления. Элемент подсоединяют к контакту регулятора, движением которого меняют сопротивление.
Сфера применения
Положительные качества сварки с постоянным током позволяют применять ее при обработке следующих материалов:
- коррозионно-устойчивых, легированных и термостойких сталей;
- титана;
- сплавов никеля и меди;
- чугуна.
Сварочные выпрямители широко применяются во всех отраслях промышленности, на производственных и строительных площадках, в домашних мастерских.
Отличительные особенности
От сварки с переменным током процесс, протекающий с постоянным параметрами, отличается:
- стабильностью горения дуги (особенность обеспечивается отсутствием нулевых показателей электричества);
- увеличенной глубиной провара соединения;
- меньшим количеством образующихся брызг;
- повышенной прочностью, снижением количества дефектов шва.
Плюсы и минусы оборудования
К преимуществам выпрямителей относятся:
- высокая мощность при компактных размерах;
- способность выработки тока с постоянными параметрами;
- подача однополярного заряда на электрод, способствующая быстрому появлению дуги;
- экономный расход электрической энергии;
- сниженный риск случайного возгорания;
- возможность контроля качества шва на этапе его формирования;
- расширение функциональности оборудования;
- сниженный расход присадочной проволоки (экономия становится ощутимой при использовании выпрямителя в промышленных условиях).
Вместе с положительными качествами устройства имеют и отрицательные стороны, к которым относятся:
- потеря мощности;
- ухудшение качества работы аппарата при снижении напряжения в сети;
- неустойчивость к воздействию влаги;
- чувствительность к коротким замыканиям в питающей сети.
Качество шва.
Сложность обслуживания
Перед началом работы купленный преобразователь продувают. Для этого используют бытовой фен, устанавливая среднюю мощность. Нельзя оставлять внутри корпуса скопившиеся влагу и пыль. Они негативно влияют на функционирование медной обмотки трансформатора. Продувку проводят каждые 3 месяца.
После длительного бездействия прокачивают полупроводники агрегата. Выпрямитель включают, давая ему функционировать в нескольких режимах. Начинают с минимальных параметров.
После 2-часовой прокачки прибор будет работать стабильно. В процессе сварки следят за состоянием основных узлов аппарата. Трансформатор не должен перегреваться.
Частые неисправности и их исправление
В процессе эксплуатации оборудования возникают такие поломки:
- Отказ прибора от запуска после подключения к сети. Неисправность связана с повреждением питающего кабеля, смещением клемм в вилке. Необходимо проверить и заменить данные детали. Реже проблема возникает из-за отсутствия напряжения в сети, выходе одного из узлов аппарата из строя, физическом износе полупроводников. В 2 последних случаях обращаются в сервисный центр.
- Залипание электрода, появление посторонних звуков. В таком случае проверяют исправность конденсаторов и полупроводников, замеряют напряжение в электросети, осматривают обмотку дросселя.
- Периодическое отключение преобразователя в процессе сварки. Связано с повреждением компонентов охлаждающей системы, порывом обмотки трансформатора. В последнем случае необходимо накрутить на сердечник новую жилу.
- Ухудшение параметров работы устройства. Замеряют температуру корпуса, проверяют исправность вентилятора, делают перерыв, помогающий прибору остывать.
- Колебание напряжения холостого хода. В этом случае проверяют регулировочную ручку, предохранители, клеммы блока запуска.
Как сделать самому
Человек, разбирающийся в электротехнике, может собрать сварочный выпрямитель своими руками. На первом этапе составляют чертеж, отображающий все элементы системы.
При выборе деталей учитывают толщину электродов, с которым будет работать аппарат. Так, для функционирования совместно со стрежнями диаметром 3 мм агрегат должен выдавать силу тока в 150 А.
Основными компонентами электрической схемы являются:
- Трансформатор. Рекомендуется выбирать готовые устройства. Однако при необходимости блок можно собрать самостоятельно.
- Выпрямительный блок. Сюда подается напряжение с вторичной обмотки. Для обустройства узла применяют конденсаторы, диоды, дроссель. Блок собирают по мостовой схеме. Проходящее по диодам электричество является пульсирующим. Оно не подходит для сварки, поэтому в схему вводят конденсаторы, сглаживающие колебания. Дроссель делает ток стабильным, он задерживает переменную составляющую, пропуская постоянную. Элемент собирают из железного сердечника и медной проволоки с изоляцией. Между компонентами дросселя оставляют зазор.
- Радиаторы охлаждения. Они отводят тепло, выделяемое диодами. Их устанавливают в комплекте с вентиляторами.
- Основание агрегата. Все узлы размещают на прочной текстолитовой пластине. Между компонентами схемы должно оставаться расстояние, обеспечивающее циркуляцию воздуха.
Для изготовления сварочного выпрямителя используют конденсаторы, выдерживающие высокое напряжение. Применяемые в радиотехнике детали для этого не подойдут.
Лучшие бренды
Наиболее популярными считаются следующие модели устройств:
- Выпрямитель LINEAR 410 /S от Telwin. Мощность прибора достигает 15 кВт, максимальная сила тока – 350 А.
- Модель Combi 4.135 Turbo от Blueweld.
- MIGSTAR-160 от BRIMA. Устройство применяется в промышленных и в бытовых условиях.
Нужный аппарат выбирают с учетом назначения и требуемых для качественной работы параметров.
Рабочие швы бетонирования – что нужно знать проектировщику
Архив рассылки “Непрошеные советы” для начинающих проектировщиков. Выпуск № 6.
Сегодня в Непрошеных советах я хочу начать разговор о рабочих швах бетонирования и стыковке арматуры.
Что такое рабочий шов бетонирования? Часто монолитную конструкцию не получается забетонировать в один прием, тогда ее делят швами на части, и бетонирование выполняется в несколько этапов.
Когда мы проектируем конструкцию, мы обязаны думать о том, как ее будут выполнять в натуре. Грамотный проектировщик не будет давать на откуп производителю работ принятие решения о местах расположения швов бетонирования и нахлестке арматуры в ответственных конструкциях. Я не раз была свидетелем, до чего такая самодеятельность доводила: и мощные ригели прерывали в месте опирания на колонну (не над колонной, а вообще – возле колонны, в месте образования всех возможных трещин); и наклонные швы бетонирования под 45 градусов городили (как бетон сполз, так и оставили); и в самой середине пролета плиты швы делали (в месте максимального изгибающего момента); и нахлестку арматуры пытались всю сделать в одном месте (не учитывая ограничение «не более 50% в сечении элемента); и стыковали арматуру в нижней зоне плиты в середине пролета, а в верхней – над опорами (в местах максимальных напряжений, это вообще недопустимо)… В общем, всякое повидала, а многое удалось предотвратить либо перепиской, либо примечаниями в чертежах, либо указаниями в журнале авторского надзора – зачастую производители работ умудряются все с ног на голову перевернуть даже там, где, казалось бы, ну все понятно.
Итак, что мы должны знать о рабочих швах бетонирования, чтобы в виде технических указаний донести до производителя работ на стройке?
1)Качественно (согласно нормам) выполненный шов бетонирования предполагает целостность монолитной конструкции, т.е. отсутствие в месте шва концентратора напряжений. Но при этом обязательно соблюдать условия, изложенные в п. 2.8-2.14 СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции», особенно:
Хочу отметить, что надеяться на то, что по собственной инициативе строители обработают шов качественно, нельзя. Поэтому советую перестраховаться четкими указаниями по поводу положения и формы швов бетонирования. Например так: «При необходимости устройства швов бетонирования в плите перекрытия Пм1, их следует располагать согласно выполненной на чертеже схеме. Швы должны быть перпендикулярны поверхности плиты, перед последующим бетонированием поверхность шва необходимо обработать согласно указаниям СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции». Изменение положения швов бетонирования без согласования проектной организацией не допускается.» Так хоть технадзор проследит за соблюдением указаний.
Обратите внимание на последний абзац пункта 2.13. Он предполагал наличие грамотных строителей, изучающих СНиПы и знающих положения этого самого пункта. Жизнь показывает, что такое везение выпадает не каждой стройке, и хотя бы во всех ответственных изгибаемых элементах здания (плиты перекрытия, балки, лестничные марши, фундаментные балки и монолитные ростверки) положение шва бетонирования нужно оговаривать.
2)Выделю отдельным пунктом: шов должен быть перпендикулярным оси бетонируемого элемента. Это важное условие строители очень не любят, т.к. бетон сам никак не хочет ложиться вертикально в плитах и балках, и нужно что-то городить. А тут еще и арматура мешает. Поэтому пишите примечания – заботьтесь о своей конструкции, кто же еще о ней позаботится?
3)Как понять проектировщику, где должен быть шов бетонирования? Сейчас конструкции бывают так далеки от простых форм, а положение колонн и стен столь затейливо… Без расчета, как говорится, не разберешься. Идеальное положение шва бетонирования должно совпадать с положением нулевой поперечной силы в конструкции – т.е. шов надо делать там, где поперечная сила минимальна, а лучше – равна нулю.
Как обнаружить это место? По результатам расчета – в эпюре поперечных сил. Если считаете в ручную, то ищите место, где эпюра пересекает горизонталь. Именно там поперечная сила равна нулю, это оптимальное место для шва.
Если считаете с помощью программы, то анализируйте эпюры поперечных сил или их цветные схемы в результатах расчета. Так даже проще и наглядней.
4)Ну и напоследок опишу, как стандартно изображается шов на чертеже. Это обычная пунктирная линия с выноской «Рабочий шов бетонирования». Сложности не в том, чтобы нанести, а в том, чтобы разобраться, где его сделать. Если вы не уверены, что шов будет нужен, то можно написать следующее примечание: «Положение швов бетонирования в плите перекрытия необходимо согласовать с представителем авторского надзора».
О стыковке арматуры я напишу в следующем выпуске. Удачного проектирования!
Холодный шов при бетонировании: что это такое, устройство рабочих швов, СНиП
Холодный шов при бетонировании выполняют довольно часто при наличии определенных условий и необходимости. Так, в ходе реализации монолитных работ с использованием бетонного раствора заливку производят горизонтально слоями одинаковой толщины. Обычно укладку бетона осуществляют непрерывно, перекрывая слои до схватывания.
Когда же объемы работ слишком большие и бетонируют с перерывами, перекрытие уложенного раньше слоя следующим делают лишь после набора монолитом нужной прочности. В таком случае актуально выполнение холодных швов в зонах соприкосновения уложенных в разное время слоев. Этот шов еще называют рабочим и при условии соблюдения технологии его создания, а также при наличии прямой необходимости такой вариант позволяет сохранить прочность бетона и основные характеристики конструкции.
Рабочий шов бетонирования чаще всего делают там, где сложно или невозможно осуществлять заливку непрерывно: обычно это большие площади, требующие временных и трудозатрат на монтаж опалубки и арматурного каркаса. Продолжительность укладки бетона всегда ограничивается временем начала схватывания смеси в уложенном ранее слое.
Оптимальное время перекрытия слоев определяют в условиях строительной лаборатории, точный показатель зависит от погодных условий, специфики цемента, температуры и влажности окружающей среды. Если строительная смесь укладывается с перерывами, возобновлять работы можно лишь при наборе слоем прочности более 1.5 МПа с выполнением рабочих швов при бетонировании. Данная технология актуальна как в частном, так и в промышленном строительстве.
По своей сути рабочий шов – это всегда ослабленное место, но если сделать все правильно и в соответствии с требованиями СНиП, то такое решение поможет избежать проблем с нарушением целостности конструкции и понижением прочности из-за неодновременной заливки.
Благодаря устройству рабочего шва удается добиться максимальных характеристик бетона, снизить деформационные нагрузки, правильно уменьшить площади заливаемых участков. Технология заливки бетона не предполагает возможности заливки смеси слоями без проведения дополнительных мероприятий для обеспечения прочности и надежности.
- 1 Причины возникновения
- 1.1 Недостатки рабочих швов
- 1.2 Расположение швов по СНиП
- 2 Технология устройства
- 3 Рекомендации
Причины возникновения
Технология заливки монолита предполагает использование двух методов – непрерывной заливки раствора и укладки картами в виде отдельных блоков. Предпочтительный вариант – использование первого способа, обеспечивающего лучшие условия схватывания и твердения бетона.
- Ограниченное время рабочих смен, наличие перерывов в работе техники, спецтранспорта.
- Временные затраты на монтаж арматурных каркасов, лесов, сборку опалубки.
- Ограничение нагрузок на поверхность, которая еще не набрала достаточную прочность.
- Бетонирование закладных деталей, вводов коммуникаций.
- Обеспечение направленных деформаций изделий и элементов при нагружении.
- Создание первым этапом горизонтальной части конструкции, вторым – вертикальной.
- Большие перерывы в работе после схватывания раствора.
- Нехватка опалубки, технологического оборудования, лесов.
- Недостаточный объем бетона для заливки в один цикл.
- Недоукомплектованность бригады работников.
- Малая мощность техники, недостаточная квалификация кадров.
В случаях, когда избежать этого невозможно, швы бетонирования и места их расположения продумывают заранее. Желательно избегать возможности появления спонтанных швов, а заранее согласовывать их с проектировщиком, делать в соответствии с технологическими перерывами, соблюдать технологию. Запрещено выполнение таких стыков в конструкциях, где есть растягивающие усилия.
В чертежах холодный шов бетонирования обозначается выноской с его названием и указанием точных размеров от осей конструкции, здания. Кроме технологических, часто в конструкции делают деформационные швы, основная задача которых – компенсировать усадочные и температурные перемещения монолита бетона.
В получившийся зазор монтируют изоляционные полосы, специальные рейки либо шнуры. Эти стыки также обязательно выносятся на проектный чертеж с обозначением.
Недостатки рабочих швов
Избежать основных минусов обустройства холодных швов можно в случае учета их в проекте и правильного выполнения. Когда же устройство швов не предполагалось, но они получились спонтанно, могут появляться существенные проблемы.
- В зоне стыка появляется ослабленный участок, что представляет опасность для ответственных и нагруженных конструкций, так как снижается несущая способность.
- В микротрещины может попадать вода, провоцируя протечки и корродирование арматуры, самого бетона. Зимой вода замерзает и разрушает монолит.
- Понижение водонепроницаемости, морозостойкости, механической прочности камня.
- Значительное уменьшение срока эксплуатации конструкции/здания.
- Наличие заметных дефектов на поверхности монолита.
В зоне стыка на поверхности бетона появляется точка внутренних напряжений с преобладанием растягивающих усилий. Бетон прекрасно работает на сжатие, а вот другие виды нагрузок выдерживает не так легко. Область шва деформируется постепенно, повышая риски разрушения всего здания или конструкции.
Ситуация становится еще более серьезной, если в холодные швы попадает вода. Она вымывает компоненты камня, ускоряет разрушение материала. Особенно это опасно в случаях, когда фундаментный монолит заглублен в почву, также есть риски для резервуаров, гидротехнических сооружений. Агрессивные вещества из грунта провоцируют химическую коррозию бетона.
Расположение швов по СНиП
Нормы и правила выполнения холодных швов бетонирования прописываются в соответствующих документах. Основное требование такое: независимо от условий, шов не должен стать зоной концентрации напряжения. Расположение стыка должно быть выполнено перпендикулярно оси колонн, балок, любой плиты, других бетонируемых элементов/конструкций.
- Для отдельных балок с выполнением шва в границах средней трети пролета.
- Для монолитно объединенных с плитами балок крупных габаритов (стык делают на отметке 20-30 миллиметров ниже поверхности плиты).
- Для колонн при условии, что стык находится на отметке низа капителей, прогонов, подкрановых балок либо верха фундамента.
- Для массивов, сводов, арок, резервуаров, сложных конструкций, сооружений, где швы располагают в предусмотренных проектом зонах.
- Для плоских плит, где шов можно обустроить в любом месте, но исключительно параллельно меньшей стороне плиты.
Идеальный вариант – это когда холодный шов совпадает с положением минимальной (нулевой) поперечной силы в конструкции монолита. Такое место находят при выполнении специальных расчетов (в эпюре сил поперечного типа).
На всех схемах и чертежах стык слоев бетона обозначают пунктиром. Чтобы более четко определить, делают выноску с названием «рабочий шов бетонирования». Схемы, указанные в чертежах, должны быть четко выполнены, изменять положение стыков запрещено. Все рекомендации и нормы указаны в СНиП 3.03.01-87.
Технология устройства
Холодный шов должен быть выполнен так, чтобы обеспечивать максимально плотное прилегание и качественное сцепление слоев бетона. В качестве препятствия могут выступать разные загрязнения, вода, которые обязательно удаляются. Но в данном случае недостаточно просто очистить поверхность – цементную пленку, которая ухудшает адгезию между слоями, разрушают.
Дополнительно на поверхности шва могут наносить насечки, покрывать клеевыми, битумными, полимерными мастиками, повышающими сцепление между уже схватившимся и последующим слоями в разы. На зону соединения укладывается арматурная упрочняющая сетка с мелкими ячейками, хорошо показало себя применение оцинкованных шпонок с 2 рабочими поверхностями.
- Правильный выбор места стыка на основе СП 70.13330.2012 (тут четко указаны допустимые границы для плоских/ребристых плит, колонн, балок). Для отмосток, полов, иных покрытий зоны выбирают в соответствии с объемами бетона и использующейся технологией.
- Создание ровного края в процессе бетонирования, ожидание момента набора смесью минимум 1.5 МПа (обычно время выжидания составляет 1-3 суток).
- Подготовка стыка с использованием механического или химического метода очистки. Но мастера советуют комбинировать оба способа.
- Заливка участка стыка бетоном, уплотнение и выравнивание смеси.
- В случае отсутствия предварительной подготовки места шва бетон прорезают вдоль стыка специальной машиной с соответствующим алмазным диском.
В случае обустройства изоляционных, температурных, конструкционных, усадочных швов герметизации стыков уделяют особое внимание. Для этого применяют гернитовые, бентонитовые шнуры, набухающие профили, способные компенсировать подвижки бетонных монолитов и исключить возможность попадания влаги.
Надежность и целостность конструкции в процессе бетонирования с выполнением швов напрямую зависит от правильности выбора места расположения стыков, качества адгезии слоев. Часто для повышения сцепления предыдущий слой делают неровным, обрабатывают определенным образом затвердевший монолит.
Рекомендации
Холодный шов обустраивается с обязательными мероприятиями по гидроизоляции. Правильно выполненная защита позволит исключить возможность попадания в шов воды, улучшит свойства монолита. Для качественной гидроизоляции применяют инъектирование, специальные смеси, набухающие шнуры и гидрошпонки.
Сначала твердый бетонный монолит шлифуют алмазными дисками, качественно очищают, потом закладывают вовнутрь шнур или заполняют мастикой. Основная задача в таком случае – качественная защита краев от попадания влаги.
Хорошо себя показали гигроскопичные материалы – неопрен, каучук, пористая резина и любые вещества, способные тянуться. Современный рынок предлагает большой выбор герметиков, подходящих для реализации задачи.
- Инъектирование цементно-песчаного раствора, силикатными и силоксановыми смесями. Шов заполняют раствором через специальные пакеты под давлением. Компоненты оказываются в структуре бетона, создают непроницаемую для воды мембрану. Актуально для влажных поверхностей.
- Использование пенетрирующих смесей, которые проникают вовнутрь. Шов заполняют гидропробкой, затирают пастой гидроизолирующей. Таким образом обычно ремонтируют стены подвалов, трещины на фундаменте, но не используют метод для испытывающих динамические нагрузки конструкций.
- Прокладка шнура на основе бетонита и каучука, который впитает влагу и защитит стык.
- Использование инъекционного шланга – набухающие неопреновые вставки обеспечат максимальную герметизацию стыка.
- Гермитовый профиль – специальная прокладка из пористой резины, которая уплотняет и не дает проникать вовнутрь влаге.
- Большую адгезию можно обеспечить, обработав затвердевший уже бетон клеевыми, битумными, грунтовочными составами.
- В условиях высотного домостроения швы делают со специальным армированием – применяются 1 и больше сеток разного типа, двухсторонние шпонки, сделанные из оцинкованной стали.
- При спонтанном появлении холодных стыков соединения между слоями желательно расшить по периметру и залить герметиком.
Чтобы обеспечить прочность и долговечность конструкции или здания, необходимо соблюдать технологию заливки. И при больших объемах, наличии перерывов в работе обустройство холодных швов нужно внести в проект и выполнить правильно, что обеспечит наилучшие технические характеристики готового монолита.
Лекции / Устройство рабочих швов при бетонировании. Рабочий шов
При выполнении монолитных работ наиболее часто применяется стандартная схема бетонирования с укладкой в одном направлении горизонтальных слоев равной толщины. Укладка бетона может вестись с непрерывным перекрытием слоев, но до начала схватывания предыдущего слоя. Или проводится бетонирование с перерывами, когда перекрытие ранее уложенного слоя последующим выполняется после набора бетоном необходимой прочности. В последнем случае в месте соприкосновения ранее уложенного и свежеуложенного бетона образуется так называемый рабочий или холодный шов.
Необходимость в перерывах между укладкой слоев объясняется сложностью или невозможностью непрерывного бетонирования объектов большой площадью, а также временными потерями на установку опалубки и арматуры.
При этом продолжительность укладки ограничивается временем начала схватывания цемента в ранее уложенном слое. Время перекрытия слоев определяется строительной лабораторией и большей частью зависит от специфики использующегося цемента, погодных условий, температуры наружного воздуха. При укладке строительной смеси с перерывами возобновление работ допускается только при наборе последней прочности выше 1.5 МПа. Такой способ укладки распространен как в гражданском и промышленном, так и в частном строительстве.
Специфика холодных стыков
По определению рабочий шов является ослабленным местом, но при качественном выполнении с соблюдением строительных норм и правил шов бетонирования не нарушает целостности конструкции, не снижает ее прочностные свойства, не отражается на долговечности последней.
В производстве бетонных работ сложилась достаточно парадоксальная ситуация: когда сооружения желательно возводить без швов, но выполнению этих требований противоречит необходимость разбивки крупных сооружений на секции с устройством деформационных сквозных швов. Кроме того, секции между деформационными швами разбиваются дополнительными строительными и усадочными швами на блоки или бетонируемые без перерыва меньшие части. Устройство строительных и усадочных швов объясняется как уменьшением площади бетонируемых участков, так и необходимыми мероприятиями для снижения деформаций бетона. Поскольку на крупных объектах бетонирование в большинстве случаев проводится с перерывами, холодные стыки или швы бетонирования чаще совмещают с усадочными и строительными.
Что это такое?
В строительстве стен и колонн допускается формирование только горизонтальных швов в бетоне
При возведении крупных объектов, конструкций, габаритных перекрытий, заливку бетона невозможно провести за один раз. Работа растягивается на несколько дней либо в течение рабочего дня делаются перерывы. Если заливка опалубка проводится в несколько приемов, смесь застывает по мере ее добавления и между слоями раствора появляются границы — холодные швы.
Стыки в бетоне считаются слабым местом возводимого объекта. Чтобы предупредить дальнейшее разрушение, эти границы подвергают специальной обработке. При заливке раствора нужно брать во внимание архитектурную специфику здания. Выделяют следующие виды стыков:
Формирование такого стыка поможет смеси высохнуть более равномерно.
- Усадочные. Выполняются в полах с целью компенсировать неравномерное высыхание залитой площади посредством деления рабочего пространства на условные квадраты. Опасность в том, что толстый слой раствора неравномерно сохнет внутри, что деформирует пол.
- Компенсационные. Используются в монолитах разного применения для разделения на несколько независимых частей. Так компенсируется тепловое расширение, способное спровоцировать появление трещин.
Обработка холодного шва
Целостность и надежность конструкции при бетонировании с перерывами зависит от правильного расположения рабочих швов и качества сцепки слоев. Для обеспечения прочного сцепления предыдущий слой выполняют с неровной поверхностью и проводят дополнительную обработку затвердевшего бетона. Перед дальнейшим бетонированием удаляются загрязнения, цементная пленка. Обязательно очищается арматурный прокат. После соответствующей подготовки поверхность по всей площади покрывается цементным раствором (возможно применение пластичной бетонной смеси). Обязательным условием является соответствие прочности бетона конструкции и затвердевшего бетона или раствора в местах холодного шва.
Технология устройства
Холодный шов должен быть выполнен так, чтобы обеспечивать максимально плотное прилегание и качественное сцепление слоев бетона. В качестве препятствия могут выступать разные загрязнения, вода, которые обязательно удаляются. Но в данном случае недостаточно просто очистить поверхность – цементную пленку, которая ухудшает адгезию между слоями, разрушают.
Методы разрушения цементной пленки между старым и новым слоями:
- Механический – с применением электрических/ручных инструментов: металлических щеток с проволокой, пескоструйных пистолетов, фрезеровальной установки, струй воды, воздушного компрессора и т.д.
- Химический – предполагает промывку кислотой: обычно используют уксусную, соляную, ортофосфорную кислоты, которые растворяют цементную пленку и открывают в структуре бетона поры. После проведения травления монолит промывают водой.
Дополнительно на поверхности шва могут наносить насечки, покрывать клеевыми, битумными, полимерными мастиками, повышающими сцепление между уже схватившимся и последующим слоями в разы. На зону соединения укладывается арматурная упрочняющая сетка с мелкими ячейками, хорошо показало себя применение оцинкованных шпонок с 2 рабочими поверхностями.
Этапы выполнения холодного шва:
- Правильный выбор места стыка на основе СП 70.13330.2012 (тут четко указаны допустимые границы для плоских/ребристых плит, колонн, балок). Для отмосток, полов, иных покрытий зоны выбирают в соответствии с объемами бетона и использующейся технологией.
- Создание ровного края в процессе бетонирования, ожидание момента набора смесью минимум 1.5 МПа (обычно время выжидания составляет 1-3 суток).
- Подготовка стыка с использованием механического или химического метода очистки. Но мастера советуют комбинировать оба способа.
- Заливка участка стыка бетоном, уплотнение и выравнивание смеси.
- В случае отсутствия предварительной подготовки места шва бетон прорезают вдоль стыка специальной машиной с соответствующим алмазным диском.
В случае обустройства изоляционных, температурных, конструкционных, усадочных швов герметизации стыков уделяют особое внимание. Для этого применяют гернитовые, бентонитовые шнуры, набухающие профили, способные компенсировать подвижки бетонных монолитов и исключить возможность попадания влаги.
Надежность и целостность конструкции в процессе бетонирования с выполнением швов напрямую зависит от правильности выбора места расположения стыков, качества адгезии слоев. Часто для повышения сцепления предыдущий слой делают неровным, обрабатывают определенным образом затвердевший монолит.
Обязательно очищают арматуру. Растворы, залитые в разных слоях, должны демонстрировать идентичные показатели и характеристики, основными из которых являются прочность и несущая способность.
Расположение стыков по СНиП
При любых условиях забетонированный стык не должен являться местом концентрации напряжения. Расположение шва допускается только перпендикулярно оси балок, колонн, плит и прочих бетонируемых элементов.
Когда допускается устраивать швы бетонирования:
- для монолитно соединенных с плитами балок больших размеров (шов устраивается на отметке 20-30 мм ниже поверхности плиты);
- для отдельных балок с расположением шва в пределах средней трети пролета;
- для колонн с расположением холодного шва на отметке низа прогонов, капителей, верха фундамента или подкрановых балок;
- для плоских плит с возможностью устройства шва в любом месте, но параллельно меньшей стороне монолитной плиты;
- для арок, сводов, массивов, резервуаров, любых сложных конструкций и сооружений с расположением швов бетонирования в указанных проектом местах.
Располагаться швы бетонирования могут как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости.
Что представляет собой холодный (рабочий) шов
При строительстве зданий, сооружений и архитектурных комплексов лучший метод бетонирования — непрерывная заливка бетона по всему объему опалубки. Это хорошо, если конструкция строящегося здания небольшая. Но, чаще всего, в строительстве полы, стены, перекрытия бетонируются слоями. Чтобы конструкция была долговечной и прочной, бетонировать ее необходимо в определенном рабочем ритме, пауза в работе не должна превышать 5-7 часов. Каждый последующий слой необходимо заливать пока не застыл предыдущий. Граница между бетоном, уложенным на уже затвердевший слой и называется холодный шов. Нарушение норм кладки отрицательно влияет на технические характеристики бетона.
Идеальное положение шва
В наиболее предпочтительном варианте расположение шва точно совпадает с положением нулевой (минимальной) поперечной силы в монолитной конструкции. Такое место можно обнаружить посредством выполнения специализированных расчетов (в эпюре поперечных сил). Если расчеты проводятся вручную, то определяется место, где эпюра пересекает горизонталь (оптимальное место для шва, поскольку в этом месте поперечная сила стремится к нулю). При расчетах с помощью специализированных программ проводится анализ эпюры поперечных сил или их цветных схем, что более наглядно.
На чертежах стык между слоями бетона традиционно изображается пунктиром. Для более точного определения используется соответствующая выноска — «рабочий шов бетонирования». Стоит отметить, что изменение положения швов не допускается в обход выполненных на чертежах схемах, а соблюдение достаточно понятных рекомендаций, обозначенных в СНиП 3.03.01-87, позволит получить прочное и долговечное сооружение.
Недостатки швов
К негативным сторонам холодных стыков бетонного раствора относят:
При наличии такого стыка в конструкции фундамента потолок подвала может начать мокнуть.
- Снижение уровня гидроизоляции.
- Ухудшение качества бетона во время использования готового объекта.
- Повышение водопроницаемости на границе слоев.
- Эстетическое несовершенство готового объекта, нарушение планов дизайна.
- Неприемлемое для бетонных элементов сильное растягивающее напряжение.
- Изменение свойств и качеств бетонного монолита.
- Активное повышение влажности объектов, размещенных под землей. Холодный шов бетонирования провоцирует возникновение влаги на потолке подвала, на углубленном фундаменте.
- Снижение сопротивляемости бетона к воздействию химических веществ, вплоть до возможного разрушения.
- Повышение вероятности начала коррозийного процесса в арматуре ЖБК.
- Разрушение бетонного объекта из-за механического воздействия.
- Снижение устойчивости ЖБК к изменению температуры окружающей среды и заморозке/оттаиванию.
При отсутствии необходимости оформлять рабочие швы нужно их избегать. Монолиты без стыков, плиты, стены, фундамент выдерживают большие нагрузки при усадке и в течение всего периода эксплуатации. Если проводится масштабная работа, прибегают к ступенчатой технике заливки бетона. Особенность в наложении нового слоя до того, как успеет схватиться предыдущий.
Обработка после бетонирования
Чтобы при строительстве фундамента не произошло разрыва герметизированной поверхности, необходимо все работы по бетонированию проводить, исходя из технологических характеристик раствора цемента и рекомендациям СНиП.
Следующий этап после обработки предусматривает эффективную гидроизоляцию, уплотнение и герметизацию холодных швов. Существует два метода выполнения основных видов рабочих швов:
- Закладка. При помощи реек, стеклянных отрезов и досок делают заливочные секции. Когда раствор затвердевает, вспомогательный материал удаляется. Образовавшиеся пустоты заполняются герметиком. Эта технология удобна при укладывании полов.
- Резка. В устройстве для деления должна быть шлифовальная насадка или алмазный круг. Пазы должны быть обозначенной глубины.