Методы зимнего бетонирования

Понятие «зимние условия» в технологии монолитного бетона и железобетона несколько отличается от общепринятого – календарного.
Зимними считаются условия бетонирования при установке среднесуточной температуры наружного воздуха не выше 5°С или при опускании в течение суток минимальной температуры ниже 0°С.

Формирование прочности бетона в зимних условиях имеет свои особенности. Основной проблемой является замерзание в начальный период структурообразования бетона несвязанной воды. При отрицательных температурах вода, не прореагировавшая с цементом, переходит в лед и не вступает в химическое соединение с цементом. Вода, которая тонким слоем находится на поверхности большого заполнителя и арматуры, в процессе замораживания свежеуложенного бетона образует вокруг арматуры и зерен заполнителя ледяные пленки.

Эти пленки от притока воды из менее охлажденных зон бетона увеличиваются в объеме и отжимают цементное тесто от арматур и заполнителя, препятствуя требуемому  сцеплению с цементным тестом и созданию плотной структуры после оттаивания бетона.

В результате этих процессов прекращается реакция гидратации и, следовательно, бетон не затвердевает. Одновременно в бетоне развиваются значительные силы внутреннего давления, вызванные увеличением (примерно 9%) объема воды при переходе ее в лед. При ранней заморозке бетона его неокрепшая структура не может противостоять этим силам и нарушается. При дальнейшем оттаивании замерзшая вода снова превращается в жидкость, и процесс гидратации цемента восстанавливается, однако разрушенные структурные связи в бетоне полностью не восстанавливаются.

Конечная прочность бетона оказывается ниже на 15…20% прочности бетона, выдержанного в нормальных условиях твердения, уменьшается его плотность, стойкость и долговечность.

Теоретически и практически доказано, что в замерзшем бетоне после его оттаивания будет продолжаться процесс набора прочности к заданной марочной при условии введения им в момент замерзания так называемой критической прочности. Поэтому цель зимнего бетонирования – предотвращение бетона от замерзания в ранние сроки, обеспечение надлежащих условий его твердения, приводящие к набору критической прочности.

Если бетон до замерзания приобретает необходимую начальную прочность, то все вышеперечисленные процессы не оказывают на него неблагоприятного воздействия. Критерий морозостойкости – критическая прочность, выраженная в % от проектной прочности в возрасте 28 суток, при достижении которой бетон может быть заморожен без снижения его показателей после продолжения твердения при появлении положительных температур.

Величина нормированной критической прочности зависит от факторов, включающих тип монолитной конструкции, класс применяемого бетона, условия его выдерживания, срок программы проектной нагрузки  конструкции, условий эксплуатации, и составляет:
• для бетонных и железобетонных конструкций с ненапряженной арматурой -50% проектной прочности-для В7, 5…В10, 40%- для В12, 5 … В25 и 30%-для В30 и выше;

• для конструкций с предварительно напряженной арматурой — 80% проектной прочности;

• для конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или расположенных в зоне сезонного оттаивания вечномерзлых грунтов — 70% проектной прочности;

• для конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой — 100% проектной прочности; для ненесущих конструкций — критическая прочность должна быть не ниже 5 МПа (50 кгс/см2) ).

Длительность твердения бетона и его конечные свойства в значительной степени 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 кристаллической структуры бетона. При понижении температуры, напротив, все эти процессы затормаживаются и твердение бетона замедляется.

Задача всех существующих методов зимнего бетонирования — достижение бетоном критической, а для большинства несущих конструкций 50…70%-й прочности от марочной в возможно короткие сроки, при соответствующем технико-экономическом обосновании принятых решений и при обязательном выполнении следующих мероприятий:
• применение бетонных смесей с водоцементным отношением к 0,5;
• приготовление бетона на высокоактивных и быстротвердеющих портланд- и шлакопортландцементах, на других вяжущих, в частности магнезиальных , обладающие рядом абсолютно уникальных свойств, в том числе твердением при отрицательных температурах;

• использование добавок-ускорителей твердения бетона; подогрев воды и заполнителей;

• в отдельных случаях увеличение расхода цемента или повышение марки цемента по проектной.

Приготовление бетонной смеси

Температура укладываемой в конструкцию бетонной смеси должна быть не ниже +5°С при искусственном прогреве и применяются противоморозные добавки к бетону. Бетонную смесь готовят на подогретых составляющих. Температура смеси должна быть выше расчетной, так как необходимо учитывать теплопотери с момента приготовления до укладки смеси в конструкцию.

При приготовлении бетонной смеси в зимних условиях ее температуру повышают до 35…45°С путем подогрева заполнителей и воды с помощью паровых агрегатов  во вращающихся барабанах, в установках с продувкой дымовых газов через слой заполнителя-горячей водой. Воду подогревают в бойлерах или водогрейных котлах до 90°С. Подогрев цемента запрещается, но его рекомендуется хранить в утепленном помещении. Температура приготовленной бетонной смеси при выходе из бетономешалки проявляется в этом случае в пределах до +45°С.

Подготовка основания, на которое будут укладывать бетонную смесь, заключается в ее отогревании до положительной температуры и сохранении от промерзания. Слой старого или ранее положенного бетона отогревают на 30 см и предохраняют от промерзания все то время, которое требуется свежеуложенному бетону для приобретения первоначальной прочности, которая не может быть ниже критической.

Опалубку и арматуру до бетонирования очищают от снега и льда. Арматура диаметром 25 мм и более, жесткие прокатные профили и крупные металлические закладные детали при температуре — 10°С и ниже отогревают до положительной температуры.
Последовательность демонтажа опалубки должна быть обеспечена  температурой бетонного слоя не ниже +5°С во избежание примерзания опалубки к бетону и повреждению.

Сооружение монолитных железобетонных конструкций может быть осуществлено с использованием нескольких способов зимнего бетонирования.
Перспективны комбинированные способы зимнего бетонирования, например, термос ( больше метод термоса) с использованием в бетоне противоморозных добавок, электропрогрева , электрообработки бетонной смеси в тепляках и др.
Выбор того или иного метода зависит от вида и массивности конструкции, состава и необходимой прочности бетона, метеорологических условий выполнения работ, энергетической оснащенности строительной площадки.

Успешность зимнего бетонирования заключается в непрерывности и достаточной интенсивности укладки бетонной смеси с перекрытием ранее уложенного слоя без снижения в нем температуры ниже предусмотренной, обязательным виброуплотнением положенной смеси и круглосуточной работы.  Минимальная температура укладываемой бетонной смеси в конструкцию должна быть не ниже +20°С.

В настоящее время значительно выросли темпы строительства монолитных зданий. При этом значительно сокращаются сроки выдерживания монолитных конструкций ( до 1-3 суток) при распалубке. Появились легкие теплоизоляционные материалы, разнообразные 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.

Понравилась статья? Подпишись на обновление сайта >>>

С уважением, админ сайта «Строй-Инфо«