Бетонні роботи в зимових умовах (стр. 1 из 9)

Які особливості бетонування при негативних температурах

Від вигляду і мінералогічного складу цементу залежить швидкість і глибина гідратації його зерен і, отже інтенсивність твердіння і кінцева міцність цементного каменя. Ці залежності будуть особливо великими за різних температурно-вологих умов, які мають місце при бетонуванні взимку. Тому раціональний вибір методу мал. 2.3.1 і режиму витримки| бетону в зимовий час треба проводити з урахуванням вигляду і мінералогічного складу цементу, а також вживаних добавок.

Гідратація цементу належить до екзотермічних, тобто супроводжується виділенням тепла, що при зимовому бетонуванні має велике практичне значення. Чим вищі активність цементу, його питома витрата і початкова температура бетону, тим при твердінні більше виділяється тепло. Чим конструкція масивніше, тим відносно менше буде втрата тепла через поверхню, вище температура і тривалість охолодження. У масивних конструкціях тепловиділення дуже тривале, а кількість виділеного тепла настільки велика, що обігрівати бетон не потрібно (до 50° С).

Шкідливий вплив заперечливих температур на бетон в ранньому віці позначається в наступному.

По-перше, при замерзанні вода, що міститься в бетоні, вільна, замерзає, і, як тверде тіло, в хімічну сполуку з цементом не вступає; тому реакція гідратації, а отже, і твердіння бетону не відбувається. Якщо до замерзання твердіння не розпочалося воно не розпочнеться і після замерзання, а якщо почалося, то припиняється на якийсь час, доки вільна вода в бетоні перебуватиме в твердій фазі; у бетоні настає так званий анабіоз.

По-друге, замерзаюча вода на 9 % збільшується в обсязі; у порах бетону розвивається великий тиск, чому структура бетону порушується.

По-третє (найголовніше), вода, що скоплюється на поверхні крупного заповнювача, при замерзанні утворює тонку крижануплівку, яка порушує зчеплення між заповнювачем і розчином, необхідне для монолітності бетону.

При відтаванні замерзла вільна вода перетворюється на рідину, твердіння бетону поновлюється, і в ньому відбуваються ті ж процеси, що і до замерзанні, але вже при його структурі, що змінилася.

Зниження кінцевої міцності буде тим більше, чим в ранішому віці настало замерзання бетону. Воно найнебезпечніше в період схоплювання цементу; в цьому випадку неминуче не тільки значне зниження міцності, але і помітне порушення структури бетону. Настільки ж шкідливі і багатократні замерзання і відтавання бетону на початку твердіння, що можливо на початку і кінці зими, коли відлига змінялася заморожуваннями. Наслідки морозу особливо великі, якщо передчасно замерзлий бетон після відтавання не піддавався спеціальному догляду.

Раннє замерзання сильно знижує зчеплення бетону з арматурою, що має особливо велике значення для конструкцій, динамічних й вібраційних навантажень, що піддаються дії.

Замерзання в ранньому віці зменшує щільність бетону, чому збільшується водопроникність й знижується стійкість бетону проти вилуговування, вивітрювання і інших шкідливих дій.

Залежність між віком і міцністю бетону при замерзанні з якого видно, що при заморожуванні бетону після досягнення їм деякого віку (6 діб при 15°), що іменується критичним, втрата міцності бетоном, що тверднув потім в нормальних умовах різко знижується і складає близько 15 % від R₂₈.

Мал 1.Залежність відносної міцності бетону на портландцементі| від температури|і тривалості прогрівання.

Якщо до заморожування витримувати бетон при температурі нижчої, ніж нормальна, цей термін збільшується, при вищій - зменшується. Оскільки|тому що| взимку застосовуються бетони, що готуються на цементах| з|із| різною інтенсивністю твердіння| в першу добу, те поняття про критичний вік краще замінити поняттям|критична міцність, прийнявши її в 25 % від марки бетону.

Мал. 2. Залежність відносної міцності бетону від часу витримки при заморожуванні.

Величина критичної міцності характеризує опірність бетону механічним діям що ж до щільності і водонепроникності, то порівняно невелике зниження їх буде лиш|при заморожуванні бетону після досягнення 40% міцності від марки бетону.

Технічними умовами заморожування допускається після досягнення бетоном не менше 50 % проектної міцності і не менше 5 МПа/см (для бетонів марки нижче 100), а для конструкцій пролітних будов мостів - не менше 70 % проектної міцності, якщо проектом споруди або виробництва робіт не передбачені вищі вимоги до міцності бетону до моменту його замерзання.

Основними завданнями при зимовому бетонуванні є прискорення терміну тієї, що розпалубила конструкцій й передача на них в зимових же умовах хоч би неповного розрахункового завантаження|.

Видалення бокових щитів опалубки (при роботі в теплицях або весні) допускається після досягнення бетоном міцності 25 МПа незалежно від марки бетону; при цьому розпалублений бетон обов'язково оберігають від втрати вологи (вкривають і поливають). У інших випадках розпалубила може проводитися при тій же міцності бетону, як і що укладається в літніх умовах. Опалубку і утеплення треба знімати не раніше охолодження бетону в зовнішніх шарах до +5° С, не допускаючи примерзання опалубки до бетону. Для зниження перепаду температур в телі масивів і уникнення поверхневих тріщин в бетоні розпалублені конструкції повинні тимчасово ховатися, якщо різниця температур поверхневого шару бетону і зовнішнього повітря складає 30° С біля конструкцій з Мп > 5 і 20° для інших.

Прискорення твердіння бетону взимку має виключно велике значення. Воно може бути досягнуте за допомогою підвищення температури витримки бетону; застосування цементів підвищеної активності і відповідного мінералогічного складу; використання тих, що швидко тверднуть цементів| і бетонів; зменшення В/Ц і підвищення чистоти заповнювачів; збільшення тривалості перемішування; вібрації суміші при укладанні; використання прискорювачів твердіння|.

Взимку слід готувати бетонну суміш з мінімально допустимим за умовами легкоукладуваності водоцементним відношенням.

На інтенсивність твердіння бетону істотно впливає чистота заповнювачів. Особливо небезпечний взимку пісок, забруднений органічними домішками (звичайно гумусом), які не тільки знижують міцність розчину і бетону, але і уповільнюють твердіння в ранньому віці.

При збільшенні (до відомих меж) тривалості перемішування суміші відбувається повніша взаємодія між водою і зернами цементу, унаслідок чого прискорюється твердіння, дещо збільшується кількість того, що виділяється цементом тепла, підвищується міцність бетону, його однорідність, легкоукладуваність і водонепроникність. Тривалість перемішування суміші взимку проти норм літнього часу збільшується в середньому в 1,5 разу.

Вібрація дає можливість укладати жорсткішу суміш і при збереженні прийнятого В/Ц зменшити витрата цементу.

Прискорення твердіння найефективніше досягається введенням в бетони і розчини прискорювачів: хлористого кальцію, а також соляної кислоти.

Прискорююче дію цих добавок полягає в підвищенні розчинності вапно портландцементу і прискоренні розкладання мінералів клінкеру.

Рекомендовані методи зимового бетонування залежно від виду конструкції а табл.1

Таблиця 1

Конструкція	Метод
1	2
Масивні бетонні і залізобетонні гідротехнічні конструкції,фундаменти під доменні печі і каупери (Мп ≤ 3)	Метод термоса (підігрів матеріалів і укриття відкритих поверхонь бетону). При лютих морозах і вітрах під час укладання бетону влаштовуют намети. Короткочасне периферійне електропрогрівання в місцях найбільшого охолоджування конструкцій.
Масивні бетонні і залізобетонні фундаменти під важке устаткування металообробних цехів, турбогенераторів, ТЕЦ,компресорів, товсті стіни(Мп = 3...6)	Метод термоса із застосуванням в окремих випадках теплиць на час укладання бетону і в початковий період його твердіння або з використанням периферійного електропрогрівання.Попереднє розігрівання суміші. Введення прискорювачів твердіння.
Фундаменти будівель: бетонні, бутобетонні, залізобетонні, стрічкові і під основні елементи каркаса виробничих і житлових будівель, а також під легке устаткування (Мп = 4...8)	Фундаменти з Мп < 5 і при заглибленні нижче за лінію промерзання - методом термоса. При температурі нижче - 20 °С - що гріють опалубки. Метод периферійного прогрівання шляхом пуску пари, теплого повітря від електронагрівальних приладів. При значній глибині заставляння використання теплоти грунту, що непромерз, в укритих котлованах. При невеликих морозах, коли грунт ще не встиг промерзнути, — метод термоса з використанням прискорювачів твердіння. Застосування|| бетонів, що тверднуть на морозі.
Надземні конструкції: елементи рамних конструкцій, окремі великорозмірні, колони, стінки, свайні ростверки, прогони (Мп = 6...10)	Розігрівання сумішей з термосним охолодженням, іноді з прискорювачами, електропрогрівання електродами або пропарювання зсередини, в парових сорочках і що гріють опалубки, індукційний метод.
Перекриття виробничих і житлових будівель з| монолітного залізобетону.	Пропарювання в парових сорочках. За відсутності пари -электропрогрев (для балок і ригелів струнними електродами, а для плит - нагрівальними панелями, гріючими опалубками знизу і електроковдрами зверху). Укриття брезентом зверху і збоку з обігрівом знизу в приміщенні
Залізобетонні стінки резервуарів, регенераторів і свиней мартенівських печей	Пропарювання із створенням парової бані навколо конструкцій або з пристроєм капілярної сталевої опалубки. В окремих випадках - електропрогрівання за допомогою прикріплення нашивних електродів або сітчастих нагрівачів, струн, що закладаються всередину опалубки.
Стіни, перегородки, тонко стінні конструкції каркасів	Обігрів в парових сорочках або в капілярній сталевій опалубці. Електропрогрівання нашивными електродами, інфрачервоний обігрів.
Пристрій бетонних підготовок, полови, доріг, аеродромів на мерзлій основі,(Мп = 10)	Електропрогрівання (плаваючими електродами нагрівальними панелями, термоактивним шаром ошурків), пропарювання парою під укриттям або додавання солей|, що забезпечують твердіння.

Як проводиться приготування бетонних сумішей в зимових умовах