5.1 Метод горячего термоса

Метод горячего термоса основан на предварительном кратковременном электроразогреве бетонной смеси до 50-70°С перед ее укладкой в утепленную опалубку, что позволяет в короткие сроки достичь критической прочности бетона.

Время электроразогрева бетонной смеси составляет 5–15 мин (уменьшение продолжительности разогрева приводит к недогреву крупного заполнителя, а увеличение продолжительности разогрева приводит к возрастанию теплопотерь, испарению влаги и преждевременному схватыванию смеси). Время от момента окончания разогрева до уплотнения бетонной смеси – не более 15–20 мин.

Температура бетонной смеси перед разогревом должна быть не ниже 2°С. Максимальная температура разогрева бетонной смеси не должна превышать:

– для бетонов на ПЦ – 80°С;

– для бетонов на ШПЦ – 90°С.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляется в специальных бункерах, оснащенных пластинчатыми электродами (см. рис. 5.2 и 5.3), или в кузовах автосамосвалов с помощью опускной гребенки электродов от сети 380 В (см. рис. 5.4).

Рисунок 5.2 - Принципиальная схема площадки для электроразогрева бетонной смеси:

1 - бункер разогрева; 2 - деревянный настил; 3 - пульт управления; 4 - ограждение; 5 - контур заземления; 6 - светильники; 7 - концевые выключатели (блокировка); 8 - вибратор площадочный; 9 - заземляющий кабель; 10 - токоподводящий кабель; 11 - ворота.

Рисунок 5.3 - Принципиальная схема бадьи для электроразогрева бетонной смеси:

1 - электрод; 2 - контактная шпилька; 3 - бункер; 4 - затвор; 5 - вибратор; 6 - крепление электрода.

Рисунок 5.4 - Предварительный электроразогрев бетонной смеси в кузове автомашины:

1 - кузов машины; 2 - пластинчатые электроды с прорезями; 3 - электроизоляторы; 4 - электровибратор; 5 - крюк грузоподъемного механизма.

5.2 Метод холодного термоса

Метод холодного термоса основан на введении в бетонную смесь в процессе ее приготовления водных растворов солей, обладающих противоморозным, ускоряющим твердение цемента, пластифицирующим действием. При этом процесс твердения бетонной смеси будет протекать даже при температуре ниже 0°С. Бетонная смесь с противоморозными добавками, уложенная в опалубку, должна иметь температуру не менее чем на 5°С выше температуры замерзания бетонной смеси. То есть, если противоморозная добавка эффективна до температуры -15°С, то бетонная смесь может иметь минимальную температуру -10°С, что значительно повышает технологичность бетонных работ.

В качестве противоморозных добавок применяют:

нитрит натрия (НН) NaNO₂;

хлорид кальция (ХК) CaCl₂+хлорид натрия (ХН) NaCl;

хлорид кальция (ХК) + нитрит натрия (НН);

нитрат кальция (НК) Ca(NO₃)₂+ мочевина (М) CO(NH₂)₂;

комплексное соединение нитрата кальция с мочевиной (НКМ);

нитрит-нитрат кальция (ННК)+мочевина (М);

нитрит-нитрат кальция (ННК) + хлорид кальция (ХК);

нитрит-нитрат - хлорид кальция (ННХК) + мочевина (М);

поташ (П) K₂CO₃ и т.д.

Выбор противоморозных добавок и их оптимального количества зависит от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред, блуждающих токов и температуры окружающей среды, так как противоморозные добавки оказывают влияние на процессы коррозии бетона и арматуры.

Область применения добавок представлена в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Область применения добавок.

Тип конструкций и условия их эксплуатации	Добавки
	НН	ХК+ХН	ХК+НН	НКМ, НК+М ННК+ ХК	ННК+М, ННХК ННХК+М	П
Железобетонные конструкции с арматурой диаметром, мм: более 5 5 и менее	+ +	- -	+ +	+ +	+ -	+ +
Конструкции монолитные; стыки, имеющие выпуски арматуры или закладные части: без специальной защиты стали с металлическими покрытиями с комбинированными покрытиями	+ - +	- - -	- - +	+ + +	- - +	+ - +
Железобетонные конструкции, предназначенные для эксплуатации: в воде в неагрессивной газовой среде при относительной влажности воздуха до 60% в агрессивной газовой среде	+ + +	+ + -	+ - -	+ + +	+ + -	+ + +

В зависимости от температуры наружного воздуха возможны различные сочетания добавок. Количество противоморозных добавок вводимых в бетонную смесь назначается в зависимости от расчетной температуры твердения бетона (см. табл. 3.2).

Таблица 5.2 – Количество противоморозных добавок

Противоморозные химические добавки запрещается использовать при бетонировании предварительно напряженных конструкций, армированных термически упрочненной сталью; при возведении железобетонных конструкций для электрифицированных железных дорог и промышленных предприятий, где возможно возникновение блуждающих токов способствующих разрушению бетона.

На практике наиболее широко применяются формиат натрия, нитрит натрия и поташ. Однако, практически все вышеприведенные добавки имеют ряд недостатков:

– поваренная соль NaCI и хлорид кальция СаCl₂, вызывают коррозию арматуры при введении более 2 кг на 100 кг цемента, в меньшем количестве малоэффективны;

– нитрит натрия NaNО₂ – ядовит;

– натриевая селитра NaNO₃ и кальциевая селитра Са(NO₃)₂ эффективны только в сочетании с другими противоморозными добавками, что приводит к удорожанию бетонной смеси;

– поташ K₂СО₃ снижает скорость набора прочности (недобор прочности более 30%), водонепроницаемость и морозостойкость и конечную прочность бетона. Кристаллизационные процессы с поташом протекают со значительным увеличением объема, в бетоне появляются внутренние напряжения, вызывающие появление микро- и макротрещин вплоть до разрушения конструкции. Однако, в сочетании с замедлителями схватывания - сульфитно-дрожжевой бражкой СДБ, тетраборатом натрия ТН (бура) или жидким стеклом + адипиновым пластификатором ПАЩ-1, поташ не снижает прочность и морозостойкость бетона;

– кальцинированная сода Na₂СО₃ ускоряет схватывание и снижает удобоукладываемость бетонной смеси;

– формиат натрия NaCOOH - эффективен при бетонировании до -15°С;

– мочевина (карбамид) H₂NCONH₂ не подходит для прогревных методов, т.к. деструктирует (разлагается) при температуре выше 40°С.

С целью снижения внутренних напряжений в бетоне, так как поташ, нитрит натрия и формиат натрия не обладают пластифицирующим и водоредуцирующим действием, для повышения подвижности бетонных смесей и снижения В/Ц отношения их используют совместно с пластифицирующими добавками.

Наиболее широко распространен суперпластификатор С-3 – лигносульфанат нафталина (в порошкообразной или жидкой товарной форме).

В настоящее время при зимнем монолитном бетонировании широко применяются комплексные добавки различных составов для бетонов и строительных растворов, являющиеся одновременно ускорителями твердения и пластификаторами с противоморозным эффектом до -15°C.