* использование добавок-ускорителей твердения бетона;
* подогрев воды и заполнителей;
* в отдельных случаях увеличение расхода цемента или повышение марки цемента относительно проектной.
Применимость существующих методов зимнего бетонирования, а иногда и их совокупности, определяют технико-экономическим обоснованием, базирующемся на следующих факторах:
* вид и массивность бетонируемых конструкций;
* состав, темпы укладки и требуемая прочность бетона;
* наличие энергоресурсов;
* вид имеющихся теплоизоляционных материалов;
* метеорологические условия;
* особенности строительной площадки.
Приготовление бетонной смеси. Температура укладываемой в конструкцию бетонной смеси должна быть не ниже определенной расчетом для метода термоса и не ниже +5ºС при искусственном прогреве и применении противоморозных добавок. Бетонную смесь приготовляют подогретой и имеющей температуру выше полученной расчетом, так как необходимо учитывать теплопотери от момента приготовления до укладки смеси в конструкцию. При приготовлении бетонной смеси в зимних условиях ее температуру повышают до 35...45ºС путем подогрева заполнителей и воды.
Такая температура бетона обеспечивается подогревом заполнителей – песка и щебня не свыше 60ºС при помощи паровых регистров, а во вращающихся барабанах, в установках с продувкой дымовых газов через слой заполнителя – горячей водой. Воду подогревают в бойлерах или водогрейных котлах до 90ºС. Подогрев цемента запрещается, но его рекомендуется хранить в утепленном помещении. Температура приготовленной бетонной смеси при выходе из бетономешалки оказывается в этом случае в пределах до +45ºС.
Таблица Максимальная температура составляющих
бетонной смеси
| Тип цемента | Максимальная температура | ||
| воды | заполнителей | бетонной смеси на выходе | |
| Портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент марок ниже М600 | 70 | 60 | 35 |
| Быстротвердеющий портландцемент и портландцемент марок М600 и выше | 60 | 50 | 30 |
| Глиноземистый портландцемент | 40 | 30 | 25 |
В летних условиях в барабан смесителя, предварительно заполненного водой, все сухие компоненты загружают одновременно. При приготовлении подогретой бетонной смеси применяют иной порядок загрузки составляющих в бетоносмеситель. Зимой во избежание «заваривания» цемента в барабан смесителя вначале заливают 50% воды затворения, засыпают крупный заполнитель, а после нескольких оборотов барабана бетономешалки – песок, цемент, заливают оставшееся количество воды. По сравнению с летним периодом продолжительность перемешивания увеличивается в 1,25...1,5 раза.
Транспортирование бетонной смеси осуществляют в закрытой утепленной и прогретой перед началом работы таре (бадьи, кузова машин). Автомашины имеют двойное днище, в полость которого поступают отработанные газы мотора, что предотвращает потери тепла. 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 др.) утеплены.
Подготовка основания, на которое будут укладывать бетонную смесь, заключается в его отогреве до положительной температуры и предохранении от промерзания. Слой старого или ранее уложенного бетона отогревают на 30 см и предохраняют от промерзания все то время, которое требуется свежеуложенному бетону для приобретения начальной прочности, которая не может быть ниже критической.
Состояние основания, на которое укладывается бетонная смесь, а также температура основания и способ укладки должны исключать возможность замерзания смеси в зоне контакта с основанием. При выдерживании бетона в конструкции методом термоса, при предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание или старый бетон. В этом случае по предварительному расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания не должно произойти замерзания укладываемого бетона.
Опалубку и арматуру до бетонирования очищают от снега и наледи. Арматура диаметром 25 мм и более, жесткие прокатные профили и крупные металлические закладные детали при температуре –10ºС и ниже отогревают до положительной температуры.
Распалубливание осуществляют при температуре контактирующего слоя не ниже +5ºС для избежания примерзания опалубки к бетону и их повреждения при распалубливании.
Возведение монолитных железобетонных конструкций может быть осуществлено, как правило, с использованием нескольких способов зимнего бетонирования. Нахождение оптимального способа для данных конкретных условий должно базироваться на минимальных значениях трудоемкости, и энергоемкости, стоимости и продолжительности работ, с учетом температуры наружного воздуха, объема работ, наличия электрических мощностей и специального оборудования и материалов для выбранного способа производства работ.
Существует ряд способов зимнего бетонирования, каждый из которых не является универсальным. Степень массивности конструкций характеризуется модулем ее поверхности, представляющим собой отношение площади охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему. Метод «термоса» и его разновидности учитывают начальное теплосодержание бетонной смеси и тепловыделение цемента в процессе его гидратации; он применим для массивных конструкций с модулем поверхности Мп £ 5. Для колонн, балок и других линейных конструкций модуль поверхности Мп определяют отношением периметра к площади поперечного сечения
Мп = F/V
где F – площадь поверхности охлаждения; V – объем конструкции.
Примеры:
| Куб со сторонами | 1 × 1 × 1 м | F = 6 м2 | V = 1 м3 | Мп= 6 |
| То же | 2 × 2 × 2 м | F = 24 м2 | V = 8 м3 | Мп = 3 |
| То же | 3 × 3 × 3 м | F = 54 м2 | V = 27 м3 | Мп = 2 |
| Колонна | 0,4 × 0,4 × 0,4 м | Мп = 10 | ||
| Стена | 5 × 3 × 0,3 м | Мп = 7,4 | ||
| То же | 5 × 3 × 0,2 м | Мп = 10,7 | ||
Для менее массивных конструкций (Мп > 5) применимы методы искусственного прогрева – электропрогрев, контактный, индукционный и инфракрасный обогрев, использование термоопалубки, греющих проводов, широко практикуется применение специальных противоморозных химических добавок, эффект которых в значительном понижении температуры замерзания воды.
Существующие методы зимнего бетонирования позволяют при применении одного из них или в комбинации с другим вести работы в различных зимних условиях, адекватно отвечая на изменения окружающей среды.
Перспективными являются комбинированные способы зимнего бетонирования, например, термос с использованием в бетоне противоморозных добавок, электропрогрев или обогрев в греющей опалубке бетонов с противоморозными добавками, электрообработка бетонной смеси в тепляках и др.
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 др.
Успешность зимнего бетонирования в непрерывности и достаточной интенсивности укладки бетонной смеси с перекрытием ранее уложенного слоя и снижения в нем температуры ниже предусмотренной, обязательном виброуплотнении уложенной смеси и круглосуточности работ, постоянном контроле качества бетона. Минимальная температура укладываемой бетонной смеси в конструкцию должна быть не ниже +20ºС.
В настоящее время значительно возросли темпы возведения монолитных зданий (до 4 этажей в месяц). При этом значительно сокращаются сроки выдерживания монолитных конструкций до одних – трех суток при распалубочной прочности до 50...70% проектной. Появились легкие теплоизоляционные материалы, различные электронагреватели, греющие кабели, провода, термоопалубки, приборы для определения температуры твердеющего бетона и средства автоматического управления режимами выдерживания конструкций. Компьютерное программное обеспечение позволяет не только рассчитывать и прогнозировать технологические параметры, но и осуществлять оптимальное управление технологическими процессами.
Технологическая карта на производство бетонных работ в зимних условиях должна включать следующие регламентирующие положения:
рекомендованный метод зимнего бетонирования;
требования к составу бетонной смеси, особенности ее приготовления, доставки и укладки в конструкцию, температуру бетонной смеси при приготовлении и укладки в конструкцию;