67 Критическая прочность бетона. Условия ее обеспечения.

Прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на его конечную прочность, называют критической. Величина нормируемой критической прочности зависит от факторов, включающих тип монолитной конструкции, класс примененного бетона, условия его выдерживания, срока приложения проектной нагрузки к конструкции, условий эксплуатации, и составляет: для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой – 50 % проектной прочности; конструкций с предварительно напрягаемой арматурой – 80 % проектной прочности; конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или расположенных в зоне сезонного оттаивания вечномерзлых грунтов, – 70 % проектной прочности; конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой, – 100 % проектной прочности; для ненесущих конструкций – критическая прочность должна быть не ниже 5 МПа (50 кгс/см₂).

_{68 Особенности приготовления бетонной смеси в зимних условиях. При отрицательных температурах воздуха бетонные работы следует производить в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01 «Несущие и ограждающие конструкции». При производстве бетонных работ в зимних условиях бетонная смесь должна приготавливаться на стационарных или передвижных бетоноприготовительных установках, располагающихся, как правило, в отапливаемом помещении.}

_{Температура бетонной смеси зимой при выгрузке ее из бетоносмесителя должна быть такой, чтобы после теплопотерь, связанных с перевозкой смеси от завода к объекту, она была не ниже расчетной температуры, необходимой для принятого режима выдерживания бетона. Например, минимально необходимая температура бетонной смеси сразу же после ее укладки в конструкцию при применении электрического прогрева должна быть не менее 5° С, при использовании способа «термос» – не менее 25 °С; при применении бетонов с противоморозными добавками – не ниже 5 °С.}

_{При высокой температуре бетонной смеси снижается ее подвижность. Поэтому при выходе смеси из бетоносмесителя ее температура не должна превышать следующих максимально допустимых значений:}

_{- портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент марок до 600 – 30 °С;}

_{- быстротвердеющий портландцемент и портландцемент марки 600 – 25 °С.}

_{При приготовлении бетонной смеси в зимних условиях ее температуру повышают путем подогрева заполнителей и воды. Такая температура бетона обеспечивается подогревом заполнителей – песка и щебня не свыше 60 °С 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 90 °С. Подогрев цемента запрещается, но его рекомендуется хранить в утепленном помещении. Температура приготовленной бетонной смеси при выходе из бетоносмесителя оказывается в этом случае в пределах до + 45 °С.}

_{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.}

_{69 Особенности транспортирования бетонной смеси в зимних условиях. Принятый способ транспортирования бетонной смеси должен обеспечивать ее доставку к месту укладки в минимальные сроки, которые должны быть меньше начала ее схватывания или времени остывания смеси до температуры, которая требуется для принятого режима выдерживания бетона. Обычно максимальную дальность перевозки бетонной смеси при температуре наружною воздуха ниже – 15 °С сокращают по сравнению со временем перевозки в летнее время на 30…50 %.}

_{При перевозке бетонной смеси применяют различные способы утепления кузова автомобиля, включая использование тепла отработанных газов, перевозят смесь и в утепленных бункерах, контейнерах и т. д.}

_{Для дальних перевозок целесообразно доставлять, на объект сухую бетонную смесь в автобетоносмесителях, затворять ее горячей водой и перемешивать непосредственно перед укладкой в опалубку.}

_{Места погрузки и выгрузки должны быть защищены от ветра, а средства подачи бетонной смеси в конструкции (хоботы, виброхоботы и др.) утеплены.}

_{70 Особенности укладки бетонной смеси в зимних условиях. 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. Арматуру диаметром 25 мм и более, жесткие прокатные профили и крупные металлические закладные детали при температуре минус 10 °С и ниже отогревают до положительной температуры.}

_{Распалубливание осуществляют при температуре контактирующего слоя не ниже + 5 °С для избежания примерзания опалубки к бетону и их повреждения при распалубливании.}

_{71 Методы выдерживания бетонов при отрицательных температурах. Методы можно разделить на три группы:}

_{1. 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. Степень массивности конструкций характеризуется модулем ее поверхности, представляющим собой отношение площади охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему}

_{Мп = F/V (17.1)}

_{где F – площадь поверхности охлаждения; V – объем конструкции.}

_{Для колонн, балок и других линейных конструкций модуль поверхности Мп определяют отношением периметра к площади поперечного сечения.}

_{2. Методы искусственного прогрева бетона применимы для менее массивных конструкций (Мп > 5). Для бетона, уложенного в конструкцию, используют электрообогрев, контактный, индукционный и инфракрасный нагрев, конвективный обогрев.}

_{3. Применение химических добавок в бетонах снижает температуру замерзания воды (противоморозные добавки) и ускоряет твердение бетона (добавки-ускорители).}

_{Указанные методы можно комбинировать. 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 т. д.}

72. Использование метода термоса при бетонировании конструкций в зимних условиях. Метод «термоса». Возведение монолитных конструкций без искусственного прогрева, наиболее экономичен способ зимнего бетонирования. Сущность его заключается в первоначальном нагревании бетонной смеси за счет подогрева заполнителей и воды, а также использовании теплоты, выделяющейся при твердении цемента, для приобретения бетоном заданной прочности в процессе его медленного остывания в утепленной опалубке. Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания при методе «термоса» устанавливается расчетом, и не может быть ниже 5 °С.

_{Термос с добавками-ускорителями. Некоторые химические вещества: хлористый кальций, углекислый калий, нитрат натрия, введенные в бетон в незначительных количествах (до 2 % от массы цемента), – ускоряют процесс твердения в начальный период выдерживания бетона. Так, бетон с добавкой 2 %-го хлористого кальция от массы цемента уже на третий день достигает прочности в 1,6 раза большей, чем бетон того же состава, но без добавки. Введение в бетон добавок-ускорителей, являющихся одновременно и противоморозными добавками, в указанных количествах понижает температуру замерзания до минус 3 °С, увеличивая тем самым продолжительность остывания бетона, что также способствует приобретению бетоном большей прочности.}

_{Предварительный электроразогрев («горячий термос»). Сущность способа заключается в быстром разогреве бетонной смеси до температуры 60...80 °С вне опалубки путем пропускания через нее электрического тока, укладке разогретой бетонной смеси в утепленную опалубку и уплотнении. Бетон должен достигнуть заданной прочности при термосном выдерживании в процессе медленного остывания.}

_{Во избежание чрезмерного загустения горячей бетонной смеси продолжительность ее разогрева не должна превышать 15 мин, а продолжительность транспортирования и укладки в конструкцию – 20 мин.}

_{Для предварительного разогрева бетонной смеси может применяться алюминиевая пудра.}

_{К достоинствам метода «термоса» необходимо отнести низкие трудоемкость и энергоемкость, обеспечивающие минимальную себестоимость зимних работ. Недостатки метода – большая продолжительность выдерживания бетона и ограничения по степени массивности бетонируемых конструкций. Перспектива применения всех разновидностей метода «термоса» состоит в разработке новых технологичных теплоизоляционных материалов, обеспечивающих простую по устройству и качественную изоляцию свежеуложенного бетона в конструкцию любой формы, а также изоляцию выпусков арматуры.}