Бетонирование при отрицательных температурах

Общие положения

Определение зимних условий. Понятие «зимние условия» в контексте бетонных работ отличается от календарного определения. На конкретном строительном объекте «зимние условия» начинаются, когда средняя суточная температура воздуха опускается ниже +5°С, с дальнейшим падением ниже нуля в течение суток.

Процессы гидратации при морозах

Когда температура опускается ниже 0°С, в бетоне останавливаются гидратационные процессы, т.е. взаимодействие цементных минералов с водой. Это приводит к тому, что твердение бетона приостанавливается, и материал замерзает, образуя монолит, чья прочность зависит от сил замерзания. Внутри бетона формируются напряжения, вызванные увеличением объема свободной воды приблизительно на 9% при замерзании, что разрушает неокрепшие адгезионные связи между компонентами и снижает прочность. Замерзшая на поверхности зерен заполнителей вода в виде пленки препятствует сцеплению цементного теста с заполнителем, что также уменьшает прочностные характеристики бетона.

Восстановление прочности после оттаивания

После оттаивания бетона твердение возобновляется при положительных температурах, однако достигаемая прочность будет ниже проектной, т.е. той, что была бы достигнута в нормальных условиях. Снижение прочности, плотности и других характеристик бетона происходит тем сильнее, чем раньше произошло замерзание после укладки. Если бетон успевает набрать определённую прочность до замораживания, негативное воздействие морозов на его свойства будет минимальным.

Критическая прочность

Минимальное значение прочности при замерзании, достаточное для восстановления проектной прочности после оттаивания, называется критической. Для бетонов с ненапрягаемой арматурой эта прочность должна составлять не менее 30–50% от проектной, в зависимости от класса бетона, и не ниже 50 кг/см2. Для предварительно напряжённых конструкций критическая прочность должна быть не менее 70% от проектной величины.

Цели зимнего бетонирования

Основная задача зимнего бетонирования — обеспечить заданную прочность бетона. Для достижения этой цели необходимо сохранять оптимальный температурный и влажностный режим, который не нарушает и не замедляет физико-химические процессы твердения.

Общие мероприятия

Подготовка бетонной смеси

а) Работы проводятся с подогретой бетонной смесью, которая при укладке должна иметь положительную температуру, противоположную температуре окружающего воздуха. Это достигается подогревом воды, щебня и песка.

Обеспечение тепла при транспортировке

б) Для предотвращения охлаждения в пути кузов самосвала закрывают сверху, а снизу подогревают с помощью выхлопных газов от двигателя через двойное дно кузова.

Утепление бадей и бункеров

в) Бадьи и бункера изолируют деревянными утепленными крышками, а при сильных морозах периодически прогревают паром.

Обработка арматуры перед укладкой

г) Перед укладкой необходимо очищать опалубку и арматуру от мусора и снега, используя горячий воздух от калориферов или пар для продувки.

Подогрев арматуры

д) При температурах ниже минус 15°C арматура с большим диаметром подогревается до +5°C для лучшего сцепления с бетоном.

Предотвращение раннего замораживания

е) Состояние основания, на которое укладывается бетон, играет важную роль. Важно предотвратить раннее замораживание бетона и влияние пучинистых грунтов.

Стратегии бетонирования

ж) Бетон укладывается небольшими участками по длине и ширине, чтобы предотвратить потери тепла и быстро покрыть ранее уложенные слои.

Круглосуточное бетонирование

з) Бетонирование должно производиться без перерывов, так как подготовка замерзших рабочих швов трудоемка и требует значительных усилий.

Технологии для нормального режима твердения бетона

Использование химических добавок

1. Химические добавки помогают понизить температуру замерзания жидкости в бетонной смеси, обеспечивая твердение при температурах ниже 0°C и удлинение времени набора прочности. Это рентабельный метод, добавки включают хлористый натрий и хлористый кальций.

Методы прогрева бетона

2. Прогрев бетона включает несколько методов:

а) Метод «термоса»

Здесь используется тепло, выделяющееся при химических реакциях твердения. Метод эффективен для массивных конструкций.

б) Прогрев паром

Вокруг конструкции устанавливается «рубашка», под которую подается пар, обеспечивая нужный прогрев и влажность.

в) Электропрогрев

Внутренний прогрев осуществляется с помощью электродов, выделяющих тепло при прохождении тока через бетон. Этот метод прост, но имеет высокую стоимость.

Бетонирование в «тепляках»

3. Бетонирование в теплых условиях включает установку легкого каркасного ограждения, где подается теплый воздух.

Обогрев бетона инфракрасными лучами

4. Инфракрасный обогрев позволяет прогревать бетон одновременно на всю толщину конструкции с одинаковой интенсивностью.

Источник: Технология строительных процессов. Снарский В.И.