Бетонирование в зимних условиях осуществляется согласно отработанной технологии, которая включает достаточное количество эффективных методов выдерживания бетона в зимних условиях и обеспечивающие высокое качество конструкций.
Содержание статьи:
◊ Прогрев бетона в зимнее время
◊ Бетонирование в зимних условиях
Понятие зимние условия в технологии монолитного бетона и железобетона несколько отличается от общепринятого -календарного. Зимние условия начинаются, когда среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +5°С, а в течении суток падает ниже 0°С. При отрицательных температурах не прореагировавшая с цементом вода переходит в лед и как твердое тело в химическое соединение с цементом не вступает.В результате этого прекращается реакция гидратации и, следовательно , бетон не твердеет.
Одновременно в бетоне развиваются значительные силы внутреннего давления, вызванные увеличением ( примерно на 9%)объема воды при переходе ее в лед. При раннем замораживании бетона его неокрепшая структура не может противостоять этим силам и нарушается. При последующем оттаивании замерзшая вода вновь превращается в жидкость и процесс гидратации цемента возобновляется, однако разрушенные структурные связи в бетоне полностью не восстанавливаются.
Замораживание свежеуложенного бетона сопровождается также образованием вокруг арматуры и зерен заполнителя ледяных пленок, которые благодаря притоку воды из менее охлажденных зон бетона увеличиваются в объеме и отжимают цементное тесто от арматуры и заполнителя. Все эти процессы значительно снижают прочность бетона и его сцепление с арматурой, а также уменьшают его плотность, долговечность и стойкость. Если бетон до замерзания приобретает определенную начальную прочность, то все упомянутые выше процессы не оказывают на него неблагоприятного воздействия.
Минимальная прочность, при которой замораживание для бетона не опасно, называется критической. Величина критической прочности зависит от класса бетона, вида и условий эксплуатации конструкции и составляет : для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой-50% проектной прочности для бетона классов до В 15, 40% для бетона классов В 15 и В 22,5 и 30% для бетона классов В 30 и В 40.
Для конструкций с предварительно напрягаемой арматурой и особо ответственных железобетонных конструкций -70% проектной прочности; для конструкций подвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию или действию давления воды, а также для всех конструкций, к которым предъявляются специальные требования по морозостойкости, газо- и водонепроницаемости ,-100% проектной прочности.
Продолжительность твердения бетона и его конечные свойства в значительной мере зависят от температурных условий, в которых выдерживают бетон. По мере повышения температуры увеличивается активность воды, содержащейся в бетонной смеси, ускоряется процесс ее взаимодействия с минералами цементного клинкера, интенсифицируются процессы формирования коагуляционной и кристаллической структуры бетона. Наоборот, при снижении температуры все эти процессы затормаживаются и твердение бетона замедляется( рис-1).
Рисунок-1. Графики нарастания прочности бетона
а-при температуре до 50°С бетона на портландцементах марки 4—…500; б-при температуре до 50°С на шлакопортландцементах марок 300…400; в-при прогреве бетона на портландцементах марок 400…500; г-при прогреве бетона на шлакопортландцементах марок 300…400
Поэтому при создании монолитного железобетона в зимних условиях необходимо создать и поддерживать такие температурно-влажностные условия, при которых бетон твердеет до приобретения критической или заданной прочности в минимальные сроки с наименьшими трудовыми затратами. Для этого применяют специальные способы приготовления, подачи, укладки и выдерживания бетона. При приготовлении в зимних условиях температуру бетонной смеси повышают до 35…40°С путем подогрева заполнителей и воды.
Заполнители подогревают до 60°С паровыми регистрами, во вращающихся барабанах, в установках с продувкой дымовых газов через слой заполнителя, горячей водой. Воду подогревают в бойлерах или водогрейных котлах до 90°С. Подогревать цемент запрещается. При приготовлении подогретой бетонной смеси применяют иной порядок загрузки составляющих в бетоносмеситель. В летних условиях в барабан смесителя, предварительно заполненного водой, загружают одновременно все сухие компоненты.
Зимой во избежание заваривания цемента в барабан смесителя вначале заливают воду и загружают крупный заполнитель, а после нескольких оборотов барабана -песок и цемент. Общую продолжительность перемешивания в зимних условиях увеличивают в 1,2 …1,5 раза. Бетонную смесь транспортируют в закрытой утепленной и прогретой перед началом работы таре ( бадьях, кузовах автомашин).Автомашины имеют двойное днище, в полость которого поступают отработанные газы мотора, что предотвращает теплопотер.
Бетонную смесь следует транспортировать от места приготовления до места укладки по возможности быстрее и без перегрузок. Места погрузки и выгрузки должны быть защищены от ветра, а средства подачи бетонной смеси в конструкции (хоботы, виброхоботы и другие) утеплены. Состояние основания, на которое укладывают бетонную смесь, а также способ укладки должны предотвращать ее замерзание в стыке с основанием и деформации основания при укладке бетона на пучинистые грунты.
Для этого основание до укладки смеси отогревают до положительных температур и предохраняют от замерзания до приобретения вновь уложенным бетоном требуемой прочности. Опалубку и арматуру до бетонирования очищают от снега и наледи, арматуру диаметром более 25 мм, а также арматуру из жестких прокатных профилей и крупные металлические закладные детали при температуре ниже -10°С предварительно отогревают до положительной температуры.
Рисунок-2. Доставка и заливка бетонной смеси в зимних условиях
Бетонирование зимой следует вести непрерывно и высокими темпами, при этом ранее уложенный слой бетона должен быть перекрыт до того, как в нем снизится температура ниже предусмотренной. Строительное производство располагает обширным арсеналом эффективных и экономичных методов выдерживания бетона в зимних условиях, позволяющих обеспечить высокое качество конструкций.
Эти методы можно подразделять на три группы: метод, основанный на использовании начального теплосодержания , внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении или перед укладкой в конструкцию, и тепловыделении цемента , сопровождающего твердение бетона-так называемый метод термоса.
Методы основанные на искусственном прогреве бетона , уложенного в конструкцию -электропрогрев, индукционный, инфракрасный и контактный нагрев, паро- и воздухообогрев; методы, использующие эффект понижения эвтектической точки воды в бетоне с помощью специальных противоморозных химических добавок. Методы можно комбинировать.
Выбор того или иного метода зависит от вида и массивности конструкции, вида, состава и требуемой прочности бетона , метеорологических условий производства работ, энергетической оснащенности строительной площадки и т.д.