22.3. Приготовление и транспорт бетонной смеси

Бетонную смесь в зимнее время, как правило, приготавливают тех же составов, что и в летнее время. Иногда применяют специальные добавки для ускорения твердения или противоморозные Например, для исключения отогрева основания при укладке первого слоя.

Температура бетонной смеси на выходе из бетонного завода должна обеспечивать поступление бетонной смеси в блок с температурой бетонной смеси не менее 5-7°С. Заполнители не должны содержать лед, снег, мерзлые комья, так как это меняет водоцементное отношение (В/Ц).

Температура бетонной смеси на выходе (Тбс) регулируется подогревом составляющих, что обосновывается расчетом.

Подогрев составляющих осуществляется обычно теми же способами что и охлаждение (см. главу 19). При температуре наружного воздуха выше минус 5°С достаточен только подогрев воды, при более низких температурах подключается обогрев мелких и крупных заполнителей. Вода подогревается в электробойлерах, песок - в бункерах бетонного завода и на складах паровыми регистрами, горячим воздухом или горячими газами. Крупный заполнитель подогревается также на складах и в бункерах бетонного завода паровыми регистрами либо водой и паром в специальных резервуарах, либо горячим воздухом и газами в шахтных нагревателях. Рекомендуются следующие температуры разогрева: воды<85°С, песка < 60°С, крупного заполнителя <50°С.

При транспортировании бетонная смесь должна предохраняться от переохлаждения. Кузова автосамосвалов должны иметь двойную обшивку и обогреваться выхлопными газами, а сверху покрываться крышками, При подаче транспортерами температура в галерее должна быть не ниже плюс 5°С.

22.4. Укладка бетонной смеси

Укладка бетонной смеси в зимний период в зависимости от температуры наружного воздуха осуществляется следующими способами: в открытые блоки методом "термоса" и "активного термоса", в закрытые блоки - под защитой шатров или тепляков.

Укладка методом "термоса". Бетонирование в открытых блоках мето­дом "термоса" производится при температурах до минус 10-15ºС, в отдельных случаях до минус 20°С, в зависимости от модуля опалубливаемой поверхности и дополнительных мероприятий по утеплению от­дельных частей блока. Модуль поверхности (м²/м³бетона) равен

(22.1)

где - площадь опалубливаемой поверхности блока; - объем блока бетонирования.

Сущность метода заключается в том, что бетонная смесь, имеющая темпера­туру плюс 15°-20°С, укладывается в утепленную опалубку. За счет на­чального тепловыделения бетонной смеси и теплоты в процессе гидрата­ции (теплоэкзотермии) бетон набирает необходимую минимальную проч­ность до его замораживания. Продолжительность остывания определяет­ся расчетом и зависит от ряда факторов:

(22.2)

где все обозначения - см. главу 2, формулы (14-28). Она должна быть достаточной для достижения минимальной прочности бетона до замораживания. Метод "термоса" наиболее эффективен для мас­сивных конструкций с Мп < 3 с применением в случае необходимости различных дополнительных мероприятий по утеплению углов, ребер, по­верхностных слоев и др. (рис. 22.3). Наиболее распространенным из до­полнительных мероприятий является устройство электрообогрева в углах и по контуру блока.

Рис. 22.3. Дополнительные мероприятия по утеплению блоков при применении метода "термоса": планы блоков (а); разрезы (б)

1 - теплая опалубка; 2 - дополнительное утепление углов; 3 – укрытие; 4 - электрообогрев углов; 5 – электрообогрев периферийный

Укладка бетонной смеси под защитой шатров или тепляков. При бо­лее низких температурах, исключающих применение метода "термоса", для массивных конструкций применяется укладка бетонной смеси в закрытые блоки под защитой шатров или тепляков. Поскольку климатические усло­вия в нашей стране, особенно в Сибири и на дальнем Востоке, не поз­воляют ограничиться только методом термоса, применение шатров и тепляков имеет место практически на всех крупных стройках. Это обстоятельство усложняет укладку бетонной смеси в зимнее время и значи­тельно удорожает работы.

Бетонная смесь подается в блоки через соответствующие закрывающиеся отверстия в перекрытии тепляков и шатров. В случае необходи­мости устанавливаются приемные бункера и хоботы. Разравнивание и уплотнение бетонной смеси осуществляется теми же методами, что и в летний период.

В процессе бетонирования в шатре или тепляке поддерживается положительная температура в пределах 5-10°С. Такая же температура поддерживается и после бетонирования до удаления цементной пленки. После удаления цементной пленки шатер может не отапливаться, но поверхность бетона должна быть покрыта утеплителем с термическим сопротивлением не менее, чем утепленной опалубки. До недавнего временя для этой цели использовались опилки. Однако это загрязняло блоки, уве­личивало трудозатраты. В настоящее время все большее распростране­ние получают различные покрытия из полимерных и теплозащитных материалов, конструируемых а виде отдельных одеял - матов, легко поддающихся монтажу и демонтажу.

Бетонирование тонкостенных элементов. Поскольку объем бетона в тонкостенных элементах относительно небольшой, то запаса тепла экзотермии обычно недостаточно для обеспечения набора прочности до замораживания. Поэтому при бетонировании таких конструкций и элемен­тов обычно применяют различные виды дополнительной термообработки бетона в период твердения.

Методы термообработки можно разделить на ряд групп: электродный прогрев; индукционный прогрев; инфракрасный прогрев; паровой прогрев; греющая термоактивная опалубка.

Электродный прогрев (электротермос) основан на прохождении тока через свежеуложенный бетон. Применяется переменный ток пониженного напряжения 50-100 В, в отдельных случаях 120-220 В. Различают электроды внут­ренние (стержневые, струнные) и поверхностные (нашивные, плавающие). Струнные электроды состоят из арматурной стали диаметром 6-10 мм (для фундаментов, балок, плит). Стержневые электроды состоят из арма­турной стали диаметром 6-16 мм (для колонн и стен). Расстояние между электродами 20-25 мм при напряжении 60 В, до 30-40 см при напряжении 200 В. Расстояние между электродами и арматурой 5-50 см в зависимос­ти от напряжения. Нашивные электроды навешивают на опалубку через 10-20 см. Плавающие электроды втапливают в бетон с поверхности на 2-3 см для прогрева верхних поверхностей бетонных и железобетонных конструкций.

Разновидностью способа электротермоса является метод форсиро­ванного электрообогрева бетонной смеси сразу после ее укладки в опалубку с последующим повторным вибрированием. Разогрев смеси непо­средственно в опалубке исключает преждевременную потерю подвижности, а повторное вибрирование сводит к минимуму возможности структурных нарушений при форсированном разогреве. Кроме того, он более экономи­чен.

Индукционный прогрев - прогрев в электромагнитном поле. Для это­го вокруг прогреваемого элемента устраивают спиральную обмотку - индуктор из изолированного провода и включают его в сеть. Под воздей­ствием переменного электромагнитного поля опалубка и арма­тура, выполняющие роль сердечника (соленоида)нагреваются и переда­ют тепловую энергию бетону. Применяется для прогрева густоармированных конструкций и стыков.

Инфракрасный прогрев - прогрев инфракрасным облучением с помощью генератора в виде электроспирали, помещенной в металлический рефлектор на расстоянии 5-8 см от отражательной поверхности

Паровой прогрев - заключается в создании вокруг бетонируемого элемента паровой рубашки. Паровая рубашка обеспечивает благоприятные тепловлажностные условия для твердения бетона, но требует большого расхода пара (0,5-2 т/м³), а также оградительных стенок, прокладки трубопроводов. В основном применяется при изготовлении сборных железобетонных конструкции.

Греющая термоактивиая опалубка применяется вместо теплой опа­лубки. Она выполняется в виде унифицированных утеплительных щитов, с проложенным в их толще нагревательным кабелем, трубчатыми электро­нагревателями (ТЭНы) и нагревателями других конструкции. Термоактивная разборно-переставная опалубка может оказаться экономичной для бетонирования различных тонкостенных конструкций. Экономически оп­равданный срок службы термоактивной опалубки около 1000-1500 ч, что соответствует 20-30-кратной оборачиваемости.

Все изложенные методы термообработки бетона предназначены для предотвращения отрицательного воздствиянизких температур на твердеющий бетон ,т.е.для предотвращения раннего замораживания бетона.Общим недостатком этих методов при производстве тонкостенных конструкций является неизбежность деструктивных ( отрицательных) явлений на ранних стадиях твердения, обусловленные тем , что тепло вносимое в твердеющий бетон , вызывает рпсширение его компонентов, что отрицательно влияет на формирующуюся структуру цементного камня

Недобор прочности в термо обработанном бетоне по сравнению с бетоном нормального твердения составляет от 17 до 23%.Для компенсации потерь прочности термообрабатываемого бетоначасто приходится идти на перерасход цемммента.

Указанные недостатки сводятся к минимуму в методе предварительного разогрева бетонной смеси . Его сущность заключается в том, что непосредственно перед укладой форму или опалубку бетонную смесь подвергают одновременному воздействию температуры (разогрев), вибрации , избыточного давления, пара и электрических полей .Сочетание указанных технологических воздействий, осуществляемых в непрерывном режиме, позволяет интенсифицировать процесса гидролиза и гидратации цемента, вовлечь в процесс его большее количество на ранних стадях твирдения бетона. Это поозволяет обеспечить ускоренный набор прочности бетона, сократить расход электроэнергии, уменьшить расход цемента на 1-15 %, отказаться от других способов термообработки при возведении тонкостенных конструкций при температуре наружного воздуха до минус 20 град. Бетон полученный с такой обработкой смеси обладает лучшими показателями по плотности, морозостойкости, водонепрницаемости, что очень важно для бетонов гидротехнических сооружений.

Для обеспечения бетона с такой термообработкой в производственых условиях разработаны специальные установки для заводских и построечных условий.