35. Зимние условия бетонирования. Критическая прочность бетона.

Бетонные работы при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С выполняют по специальным правилам, установленным для работ в зимних условиях {СНиП III-15-76).

В зимних условиях основной задачей является не допустить преждевременного замерзания уложенного бетона. Необходимо, чтобы бетон сохранял при укладке и выдерживании положительную температуру (вышеО0) до тех пор, пока его прочность не достигнет определенного значения, называемого «критической» прочностью

Для конструкций, подвергающихся сразу после выдерживания попеременному замораживанию и оттаиванию, критическая прочность бетона независимо от его класса должна быть не менее 70%. а в преднапряжен-ных конструкциях — не менее 80% проектной прочности.

Для конструкций, подвергающихся сразу по окончании выдерживания действию расчетного давления воды (резервуаров, подпорных стен), а также конструкций, к которым предъявляют специальные требования по морозостойкости    и    водонепроницаемости, критическая прочность должна быть не ниже 100 % проектной прочности.

Для массивных сооружений специального назначения (плотин, опор, мостов и др.) условия и сроки допустимого замерзания бетона устанавливают в проекте. Перечисленные выше требования вызваны тем, что бетон при отрицательной температуре (ниже 0°С) не твердеет, так как вода в нем превращается в лед и физико-химические процессы взаимодействия между цементом и водой затворения практически прекращаются. Однако, когда замерзший бетон оттает, процессы твердения возобновляются, и, если замерзание произошло не ранее достижения им критической прочности, то бетон впоследствии приобретет заданную (проектную) прочность. Если же дать бетону замерзнуть.раньше, то произойдет частично безвозвратная потеря прочности (главным образом из-за нарушения сцепления между крупным заполнителем и цементным раствором).

 Критическая прочность бетона

Замороженный при более короткой выдержке бетон не добрал марочную прочность, т. е. при решении вопроса о том, когда и при какой прочности допустимо замораживание бетона необходимо исходить из трех обстоятельств: вида изготовляемой конструкции, степени загружения ее в период строительства и требований к тем или иным свойствам бетона. Результаты исследований показали, что в зависимости от марки бетона критическая прочность должна быть не меньше указанной в табл. 3.2. Усредненные данные получены для бетонов на отечественных цементах.

36. Безобогревные методы зимнего бетонирования., технология производства работ. Уравнение теплового баланса.

Применение противоморозных добавок

Некоторые химические вещества, введенные в бетон в небольших количествах, способствуют его твердению при отрицательных температурах. Такие вещества называют противоморозными добавками. К их числу относится соляная кислота HCI и ее соли: хлористый кальций СаСЬ и хлористый натрий NaCl, а также соединения, например углекислый калий — поташ К2СО3 и нитрит натрия NaNCb. Эти вещества, введенные в бетон, оказывают разностороннее действие на процессы схватывания и твердения.

Во-первых, эти добавки эффективно ускоряют процесс твердения. Так, бетон с добавкой 2%-ного хлористого кальция от массы цемента уже на третий день достигает прочности, в 1,7 раза большей, чем бетон того же состава, но без добавки. Особенно эффективны добавки-ускорители для бетонов на пуццолановых и шлакопортландских цементах в количестве 2% от массы цемента (табл. 15-2).

Бетоны с добавками-ускорителями за время остывания до 0°С достигают проектной прочности.

Во-вторых, введение в бетон добавок понижает температуру замерзания воды, увеличивая тем самым продолжительность твердения бетона. Это также способствует приобретению бетоном большой критической прочности. Следует, однако, учитывать, что увеличение добавки соляной кислоты и ее солей вызывает коррозию арматуры, а большое количество поташа резко снижает удобоукладыва-емость бетонной смеси.

Б етоны с небольшим количеством противоморозных добавок . хлористых солей (до 2%), поташа и нитрита натрия (до 5% от массы цемента) готовят на подогретых заполнителях и горячей воде. При этом температура бетонной смеси на выходе из смесителя колеблется в пределах 25—35° С, снижаясь к моменту укладки до 20° С. Такие бетоны применяют при температуре наружного воздуха от —15 до —20° С.

Холодные бетоны. В отличие от бетонов с противоморозными добавками холодные бетоны готовят с увеличенным количеством добавок и без подогрева заполнителей и воды.

Добавки, введенные в большом количестве (например, до 10— 15% от массы цемента), резко понижают точку замерзания воды в бетонной смеси. В результате процессы гидратации цемента прекращаются лишь при весьма низких температурах наружного воздуха (например, при —25° С).

Холодные бетоны готовят на неподогретой воде, в которую вводят добавки. При этом заполнители не должны иметь комьев и наледи. Песок требуется оттаявший.

Добавка хлористых солей оказывает пластифицирующее действие на бетонную смесь. Поташ, наоборот, снижает ее удобоукладываемость, поэтому в качестве пластификатора в бетон вводят сульфитно-спиртовую барду (ССБ) в количестве 0,2—2,0% от массы цемента.

Холодную бетонную смесь укладывают в неутепленную опалубку и на неотогретое основание. Уплотняют ее обычными способами. Холодный бетон можно укладывать с «изюмом». При этом температура камней может быть отрицательной, но на их поверхности не должно быть снега и наледи.

Поверхность свежеуложенного бетона покрывают утеплителем для предотвращения вымораживания воды из верхних слоев конструкции. Под укрытием бетон выдерживают первые 15 сут, систематически контролируя его температуру. Если в этот период температура упадет ниже расчетной (табл. 15-3), необходимо принять меры по дополнительной теплозащите или обогреву конструкции.

Холодный бетон набирает прочность при отрицательной температуре значительно медленнее, чем бетон нормального твердения без добавок. Так, через 7 сут прочность холодного бетона на портландцементе составляет 20—25% проектной, а к 28-дневному возрасту он набирает всего 40—50%- Проектной прочности он достигает только через 170—180  сут.