13.5. Бетонирование в зимних условиях

Зимними условия бетонирования считаются при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5^оС и минимальной суточной температуре ниже 0^оС. При замерзании вода не вступает в химическое взаимодействие с це­ментом, а без этого не может происходить твердение бетона. Кроме того, замерзая, вода увеличивается в объеме (до 9%), разрушая стенки пор, в которые она заключена, в результате чего нарушается структура бетона, а образующаяся на поверхности гравия или щебня ледяная пленка нарушает сцепление его с раствором и, следовательно, после оттаивания - моно­литность бетона.

При зимнем бетонировании необходимо, чтобы бетон до замерзания набрал так называемую критическую прочность, т.е. прочность, при кото­рой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повли­ять на конечную прочность. Эта прочность должна быть достаточной для распалубливания бетона и выдерживания тех нагрузок, которые на него начнут действовать весной.

Приготовление бетонной смеси следует осуществлять в обогреваемых бетоносмесительных установках, используя при этом подогретую воду и от­таявшие или подогретые заполнители. Температура подогрева должна обеспечивать получение бетонной смеси установленной температуры. При приготовлении бетонной смеси на портландцементе, шлакопортландцементе, пуццолановом портландцементе марок ниже М600 температура воды должна быть не более 70^оС, бетонной смеси при выходе из смеси­теля - не более 35^оС; на быстротвердеющем портландцементе и портландцементе марки М600 и выше - воды -- не более 60^оС, смеси – не более 30^оС; на глиноземистом портландцементе - воды - не более 40^оС, смеси - не более 25^оС.

Температура бетонной смеси с противоморозными добавками на выходе из бетоносмесителя назначается строительной лабораторией с учетом влияния добавок на сроки схватывания цемента. Температура бетонной смеси после транспортирования не должна быть ниже расчетной.

Бетонирование при отрицательных температурах можно выполнять при возведении монолитных конструкций практически любого типа и любых раз­меров, применяя различные безобогревные методы выдерживания бетона (использование тепла грунта, химических противоморозных добавок, метода термоса), тепловую обработку бетона (электропрогрев, обогрев бетона электричеством, паром или теплым воздухом) или их комбинации.

Укладку бетонной смеси следует производить после отогрева промороженного основания. С основания, ранее уложенного бетона, опалубки и арматуры перед бетонированием в зимних условиях должны быть удалены снег и наледь (желательно струей горячего воздуха под колпаком). Снимать наледь паром или горячей водой запрещается. Арматура должна быть очищена от отслоившейся ржавчины. Укладку бетонной смеси следует вести непрерывно, в случае возникновения внутрисменных перерывов в бетонировании свежую поверхность следует утеплить, а при необходимости обогреть. Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть ук­рыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 м.

После укладки бетона в конструкцию поверхность, незащищенную опалубкой, во избежание потери влаги или повышенного увлажнения за счет атмосферных осадков, следует по окончании бетонирования немедленно укрывать слоями паро- и гидроизоляционного материала (полиэтиленовая пленка, рубероид и др.) и слоем теплоизоляционного материала (опилки, шлак, минеральная вата, грунт и т.д.).

Выдерживание и термообработка бетона. Для конструкций с модулем поверхности (М_п) не более 6-8 следует применять наиболее простой и экономичный способ термоса. Сущность способа заклю­чается в укладке бетонной смеси в утепленную опалубку и твердении ее до приобретения требуемой прочности в процессе медленного остывания. Количество теплоты бетонной смеси, полученное ею при приготовлении, и тепловыделение (экзотермия) при твердении це­мента должны быть не меньше количества теплоты, которую бетон отдает в окружающую среду. Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания устанавливается расчетом, но должна быть не ниже 5^оС. Послойное бетонирование массивных монолитных конструкций с выдерживанием по методу термоса следует вести так, чтобы температура бетона в уложенном слое до перекрытия его следующим не падала ниже предусмотренной расчетом. Уложенный бетон немедленно укрывается брезентом или пленкой из синтетических материалов и требуемым по расчету слоем теплоизоляции.

Прочность бетона без противоморозных добавок монолитных и сборномонолитных конструкций к моменту замерзания должна быть не ниже нормативной. Для обеспечения условий твердения бетона при отрицательных температурах в бетонную смесь следует вводить противоморозные добавки - смесь солей, сильные электролиты: хлорид кальция, хлорид натрия, нитрит натрия, поташ, полиметаллический водный концентрат, сочетая их с добавками поверхностно-активных веществ. Такие добавки снижают температуру замерзания жидкой фазы и позволяют бетонам набирать необходимую прочность при температуре ниже 0^оС.

Предварительный разогрев бетонной смеси позволяет выдерживать способом термоса забетонированные конструкции с модулем поверхности до 10. Укладка в утепленную опалубку быстро разогретой (в течение 10-15 мин) до 70-80^оС бетонной смеси интенсифицирует тепловыделение цемента и набор бетоном прочности.

В условиях перевозки бетонной смеси преимущественно автосамосвалами и укладки ее по схеме "кран-бадья" предвари­тельный разогрев производится в бункерах, бадьях и кузовах автосамосвалов на специально оборудованных постах электроразогрева.

Предварительно разогретая бетонная смесь может быть приготовлена с противоморозной добавкой, благодаря которой твердение бетона может происходить после остывания до температуры 10—15 ^оС.

Электропрогрев бетона осуществляется за счет теплоты, получаемой при пропускании переменного тока по стержневым, струнным и другим электродам, устанавливаемым в свежеуложенном бетоне или на его поверх­ности (периферийный электропрогрев) и подключенным к трехфазным транс­форматорам (однофазные соединяют в трехфазные группы). Такое подключе­ние создает более равномерное температурное поле и исключает перегрев отдельных участков бетона.

Электропрогрев бетона можно осуществлять в комбинации с примене­нием противоморозных добавок. Особенно при бетонировании тонкостенных конструкций, замоноличивании стыков без предварительного обогрева стыкуемых элемен­тов и в других случаях, когда уложенный бетон может замерзнуть до на­чала электропрогрева. Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу термообработки должна быть не ниже 0^оС. Температура в процессе выдерживания и тепловой обработки бетона определяется расчетом, но должна быть не выше: на портландцементе 80 ^оС, шлакопортландцементе - 90 ^оС. Электрообогрев бетона осуществляется от нагревающих поверхностей (термоактивной или греющей опалубки), нагревательных проводов или при помощи передачи бетону теплоты излучения (инфракрасный обогрев).

Термоактивные (греющие) опалубки состоят из стальных опалубочных щитов, оснащенных электронагревателями, в качестве которых используют трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы), нагревательные кабели и провода, углеграфитовую ткань и др.

Для обогрева бетона с помощью нагревательных проводов используют недифицитные провода со стальной или углеграфитовой жилой в полимерной термостойкой изоляции. Их закрепляют на арматурных стержнях сеток и каркасов или на шаблонах перед укладкой бетонной смеси.

а) I б)

II

а) б)

Рис. 13.14.Схемы предварительного электроразогрева бетонной смеси

I - оборудование и пост для электроразогрева бетонной смеси в поворотной бадье:

а — поворотная бадья для электроразогрева бетонной смеси;

б — схема поста для электроразогрева бетонной смеси:

1 — пластины-электроды; 2 — отбойный брус; 3 — подъемная петля; 4 — токоподводящие устройства; 5 — вибратор; 6 — корпус бадьи; 7 — кабель; 8 — заземление; 9 — ограждение;

10 — калитка; 11 — ворота для въезда автосамосвалов.

II - установка для электроразогрева бетонной смеси в кузове автомобиля:

а - электроразогрев бетонной смеси в кузове автомобиля;

б — схема поста для электроразогрева бетонной смеси:

1 — автосамосвал; 2 — опускные электроды; 3 — тельфер;

4 — эстакада; 5 —ограждение; 6 — шлагбаум;

7 — трансформаторная подстанция; 8 — заземление; 9 — пульт управления

Провод работает как нагреватель сопротивления, и отдаваемая им теплота нагревает бетон до температуры 50—70 ^оС.

В качестве источников инфракрасных лучей используются ТЭНы с температурой поверхности 300-600 ^оС, карборундовые стержневые излучатели с температурой поверхности 1300—1500 ^оС, кварцевые трубчатые излучатели с температурой спирали до 2300 ^оС. Во время прогрева инфракрасными лучами во избежание пересушивания бетона его неопалубленные поверхности необходимо защищать от испарения влаги (например, полимерной пленкой).

Температурные режимы обогрева бетона принимаются такими же, как при других способах электротермообработки. Защита бетона от теплопотерь производится с помощью минераловатных плит или другого утеплите­ля. Для исключения шагового напряжения при нарушении изоляции проводов арматура и другие металлические части заземляются.

Индукционный нагрев бетона заключается в том, что вокруг прогре­ваемой конструкции укладывают витки изолированного провода, по которому пропускают переменный ток. Арматура и стальная опалубка при этом становятся как бы сердечником индукционной катушки, и в них начинают циркулировать индукционные (вихревые) токи. Эти токи разогревают арматуру и опалубку. За счет теплопередачи происходит нагрев бетона.

Обогрев бетона паром применяют на строительных площадках, где достаточно дешевого пара и грунты допускают дополнительное увлажнение. Уложенный бетон накрывают двумя слоями брезента или деревянными колпаками, защищенными изнутри толем. В образовавшееся пространство пропускают насыщенный пар под давлением не более 0,7 МПа. Кроме паровых рубашек для паропрогрева используют специальную капиллярную опалубку.

Обогрев бетона горячим воздухом в связи со значительными потерями теплоты применяется при небольшой отрицательной температуре наружного воздуха и герметичной тепловой изоляции.

Бетонирование в тепляках позволяет выполнять бетонные работы в условиях, близких к летним. Тепляк представляет собой временный шатер из брезента, полимерной пленки или других материалов, полностью закрывающий сооружение или ту его часть, где производится укладка и выдерживание бетона. Постоянную положительную температуру и влажность в тепляках поддерживают с помощью калориферных установок.

Распалубливание конструкций допускается при разности температур наружных слоев бетона и воздуха при распалубливании с коэффициен­том армирования до 1%, до 3 и более 3% для конструкций с модулем поверхности: от 2 до 5 должна быть не более 20, 30 и 40 ^оС соответственно; свыше 5 - не более 30, 40 и 50 ^оС. Прочность бетона при загружении конструкций расчетной нагрузкой должна быть не менее 100 % проектной