книги из ГПНТБ / Леви С.С. Бетонные и железобетонные работы

ловиях,—100% проектной прочности (что должно специ­ ально оговариваться в проекте). К последним следует относить, например, конструкции, подвергающиеся сра­ зу после затвердевания многократному попеременному замораживанию и оттаиванию, очень вредно отражаю­ щемуся на качестве бетона; конструкции, к которым по­ мимо прочности предъявляются определенные требова­ ния по морозостойкости и водонепроницаемости, и др.

Перечисленные выше требования вызываются 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 прекращают­ ся. Однако когда замерзший бетон оттает, то процес­ сы твердения возобновятся, и если замерзание произо­ шло не ранее достижения им критической прочности, то впоследствии бетон получит 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). Поте­ ря прочности будет тем больше, чем моложе был бетон к моменту замерзания (так, например, бетон на порт­ ландцементе, замороженный через сутки после укладки, безвозвратно теряет до половины своей прочности).

Для снятия несущей опалубки бетонных и железо­ бетонных конструкций требуется, чтобы прочность бето-

251

на составляла 50—100% проектной. Такие конструкции после распалубки могут быть во многих случаях без вреда для них подвергнуты действию мороза. Однако не­ обходимо, чтобы в каждом конкретном случае были со­ поставлены величины распалубочпой и критической прочности, чтобы убедиться, что распалубленный бетон можно без вреда для него подвергнуть действию моро­ за. В тех же случаях, когда из условий многократной оборачиваемости опалубки последняя (например, боко­ вые щиты опалубки фундаментов, подколонников, стен и т. п.) снимается ранее достижения бетоном критиче­ ской прочности, необходимо распалубленные поверхно­ сти временно укрывать (брезентом, матами и др ).

Укрывать распалубленные поверхности бетона при­ ходится и в тех случаях, когда разность температур по­ верхности бетона и наружного воздуха превышает: 20° С

при положительной температуре бетона; ни в коем слу­ чае нельзя допускать примерзания опалубки к бетону.

Для твердения в зимних условиях бетона, приготов­ ленного на обычной воде (без введения в нее химиче­ ских добавок солей, понижающих точку замерзания об­ разующегося при этом солевого раствора), необходимо прежде всего, чтобы он был уложен в опалубку теплым и все его составные части имели положительную темпе­ ратуру. Нельзя, например, укладывать в опалубку бе­ тонную смесь, приготовленную на мерзлом песке и*щеб-

так же модуль поверхности колонны сечением 40X40 с м высотой Н

Таким образом, если для указанных конструкций (с модулем по­ верхности свыше 5) температура поверхности бетона при распалубке составит 5° С, бетон необходимо вновь временно укрыть при темпе­ ратуре воздуха —25° С и ниже., поскольку температурный перепадпревысит 30°.

252

жащаяся в песке и щебне в мерзлом состоянии влага оттает и займет меньший объем (известно, что вода при замерзании увеличивается и, наоборот, лед при оттаи­ вании уменьшается в объеме примерно на 10%), в ре­ зультате чего получится рыхлый, пористый, а следова­ тельно, и малопрочный бетон. Поэтому в зимнее время бетонная смесь приготовляется на подогретой воде. За­ полнители (песок, щебень) также нагревают или оттаи­ вают до положительной температуры ‘. Цемент не подо­ гревается, так как при перемешивании с водой и запол­ нителями он быстро принимает положительную темпе­ ратуру.

Перевозка бетонной смеси и ее укладка ведутся быст­ ро, чтобы температура бетонной смеси, уложенной в опа­ лубку, была положительной.

Создание искусственной тепловлажной среды для бе­ тона, приготовленного из подогретых материалов и уло­ женного теплым в опалубку на срок, необходимый для твердения, может быть достигнуто как без обогрева уло­ женного бетона (метод «термоса»), так и с искусствен­ ным обогревом бетона или окружающей его среды (элек­ тропрогрев, паропрогрев и др.).

Метод термоса применяется для массивных конструк­ ций, как, например, больших фундаментов, толстых плит, и лишь отчасти — при небольших морозах — для каркасных конструкций (балок, колонн) с большими поперечными размерами.

Этот способ основан на том, что бетон, уложенный в подогретом состоянии в утепленную опалубку, будучи хорошо укрыт от мороза с утеплением всех открытых его поверхностей, остывает настолько медленно, что к моменту замерзания успевает набрать необходимую прочность. Медленное остывание массива (по сравнению с тонкими конструкциями, находящимися в тех же усло­ виях) объясняется тем, что у массива поверхность, че­ рез которую тепло уходит в окружающее пространство, мала по сравнению с его объемом. К тому же остывание массивов замедляется еще тем, что цемент при твер­ дении выделяет тепло. В очень больших массивах это1

1 Исключение может быть допущено для сухого щебня или гравия, не содержащего наледи на зернах; такой заполнитель при наруж­ ной температуре выше —5° С может загружаться в смеситель неотогретым при условии, что по выходе из смесителя бетонная смесь будет иметь заданную температуру.

253

приводит даже к длительному повышению температуры в бетоне (до 30—40°С).

Тонкие конструкции остывают очень быстро, поэто­ му приходится прибегать к искусственному обогреву их (паром, электрическим током, теплым воздухом). При этом в целях экономии тепла, пара и электроэнергии стремятся сочетать метод термоса с искусственным про­ гревом бетонной смеси или бетона.

Наиболее экономичным и удобным в производствен­ ном отношении показал себя способ предварительного электроразогрева бетонной смеси перед ее укладкой, описанный в п. 2 настоящей главы. Использование этого способа позволяет значительно расширить область при­ менения метода «термоса», особенно при небольших мо­ розах.

Очень удобно сочетать метод термоса с выдержива­ нием в тепляке для фундаментов, расположенных в от­ дельных котлованах, если подошва фундамента находит­ ся значительно ниже уровня промерзания грунта. Если такие котлованы хорошо закрыть сверху с захватом бро­ вок так, чтобы в котлованы не попадал холодный воз­ дух, то в них за счет отдачи тепла талым грунтом по­ степенно устанавливается небольшая положительная температура (1°С), обусловливающая твердение бетона.

2. Приготовление, транспортирование и укладка бетонной смеси

Температура бетонной смеси по выходе из бетоносме­ сителя и ее составляющих при загрузке в смеситель не должна превышать величин, указанных в табл. 29.

Т а б л и ц а 29

Наибольшая допустимая температура бетонной смеси и ее составляющих

254

Порядок загрузки смесителя составляющими ' мате­ риалами следующий: одновременно с началом подачи воды в смеситель загружают щебень (гравий), и лишь после заливки примерно половины требуемого количе­ ства воды и нескольких оборотов барабана (чаши) сме­ сителя (когда температура воды немного понизится) загружают песок и цемент.

Приведенные ограничения температур составляющих и порядок загрузки их имеют целью предотвратить чрез­ мерно быстрое схватывание цементного теста, препятст­ вующее его равномерному распределению по объему смеси и ухудшающее условия его твердения. Ограниче­ ние температуры бетонной смеси связано с необходимо­ стью, во-первых, уменьшить загустевание смеси и сни­ жение ее подвижности, затрудняющее плотную укладку смеси в опалубку, а во-вторых, снизить потери тепла, содержащегося в смеси при ее транспортировании к ме­ сту укладки (чем выше температура смеси, тем теплопо­ тери больше).

Зимой наиболее выгодно транспортировать смесь в быстро перемещаемой таре большого объема (в боль­ ших бадьях и кузовах автомобилей-самосвалов), так как при этом смесь меньше остывает. Бадьи накрывают де­ ревянными утепленными крышками, а при больших мо­ розах обшивают снаружи (фанерой по войлоку и дру­ гими способами). Кузова автомобилей-самосвалов также накрывают. Удобен обогрев кузова автомобиля-само­ свала отходящими газами. Газы пропускают либо через специально устроенное двойное дно кузова, либо выво­ дят через трубы к верхней части кузова и дают им та­ кое направление при выходе, чтобы над бетонной смесью образовывалась непрерывная тепловая завеса.

В зимних условиях особенно целесообразно использо­ вать специальные автобетоновозы с глубоким кузовом, приспособленные для перевозки нагретой смеси с мини­ мальными теплопотерями.

Потери тепла при самой перевозке меньше, чем по­ тери при перегрузочных операциях, поэтому зимой необ­ ходимо применение бесперегрузочных способов доставки бетонной смеси от бетоносмесителя к месту укладки.

ски в процессе их прогреваться паром. Места перегруз­ ки и выгрузки должны быть защищены от ветра. При

255

подаче бетонной смеси бетононасосами необходимы тща­ тельное утепление бетоновода (например, шлаковойлоком) и установка бетононасоса в утепленном помещении, а при больших морозах — обогрев бетоновода располо­ женной рядом с ним под утеплением паровой трубой. Для очистки бетоновода и бетононасоса следует приме­ нять горячую воду. Освобожденные от бетонной смеси, звенья бетоновода не промывают (во избежание обра­ зования наледи), а прочищают скребками и металличе­ скими щетками на длинных рукоятках и протирают пы­ жами из мешковины.

Транспортеры и виброжелобы, по которым бетонная смесь перемещается тонким слоем, в зимних условиях малопригодны, так как смесь будет быстро остывать. Поэтому применение их должно быть ограничено не­ большими участками с защитой от холода и ветра (щи­

Укладка бетонной смеси на открытом воздухе дол­ жна быть организована так, чтобы к концу укладки

Как уже указывалось выше, в ряде случаев целесооб­ разно укладывать в опалубку бетонную смесь с высокой температурой, подвергнув ее предварительно электро­ разогреву близ места укладки.

Электроразогрев бетонной смеси может осущест­ вляться в специальных бункерах, в бадьях, в кузовах автосамосвалов.

Наиболее широкое применение получил электроразо­ грев бетонной смеси в поворотных бадьях. Электроразо­ грев в бадьях производится на спланированной площад­ ке размером не менее 7X6 м с сетчатым ограждением

лицам запрещается, а прогрев смеси ведется с тщатель­ ным соблюдением правил техники безопасности.

Наивысшая температура разогрева смесей на портлаидцементах 70° С, для смесей на шлакопортландцементах 80° С. Устройства для разогрева получают пита­ ние от сети напряжением 120—380 В, в связи с чем тре­ буется свободная установочная мощность 25—150 кВА, а иногда и выше. В целях всемерного снижения потреб-

256

ной электрической мощности (до 25—50 кВА) разогрев ведут при напряжении 120 В, а в смесь на бетонном за­ воде добавляют поваренную соль в размере 1—1,5% мас­ сы цемента. Температуру разогрева назначают в зависи­ мости от температуры наружного воздуха (при наруж-

я - я

Рис. 118; Бадья для электроразогрева бетонной смеси

крепления токоподводящих стержней; 7—сталь­ ной токоподводящий стержень

ной температуре от —15 до —20° С разогревают смесь до 45—55° С).

Для электроразогрева бетонной смеси применяют бадьи,, специально оборудованные пластинчатыми элект­ родами и надежными токоприемными устройствами (рис. 118). Разгруженную из автосамосвала в бадью бе­ тонную смесь разравнивают между электродами, запол­ няя пустоты для обеспечения ее равномерного прогрева. Корпус бадьи заземляют, после чего подсоединяют ну­ левой провод от питающей сети, насаживают токопод­ водящие устройства на контактные выводы и включают блок предохранитель — выключатель.

В тех случаях когда возможна выгрузка бетонной смеси из автосамосвалов в конструкции, смесь подогре­ вают непосредственно в кузове автомобиля перед ее раз­ грузкой, для чего кузов дооборудуется аналогично опи­ санному выше для бадей.

Разогретая смесь должна быстро укладываться и тщательно укрываться с тем, чтобы дальнейшее тверде­ ние ее происходило в условиях термоса. Перед уклад­ кой бетонной смеси опалубку и арматуру надо очистить от снега и наледи. Обогрев арматуры перед самой укладкой бетонной смеси (лучше всего горячим возду­ хом) обязателен при морозах ниже —10° С и диаметре арматуры более 25 мм, а также при жесткой арматуре из прокатных профилей.

Места выгрузки и укладки бетонной смеси должны быть защищены от ветра.

Во избежание излишней потери тепла бетонная смесь должна укладываться небольшими участками по длине и ширине так, чтобы уложенный слой бетона быстро по­ крывался последующим слоем. После укладки послед­ него (верхнего) или промежуточного (в случаях бето­ нирования с перерывами) слоя бетон должен быть не­ медленно укрыт.

Особенно ответственной является укладка бетонной смеси в основания и фундаменты. Пучинистые грунты, служащие основанием, должны быть до начала уклад­ ки бетонной смеси отогреты до положительной темпера­ туры и защищены от дальнейшего промерзания на весь зимний период. Как правило, поверхность основания должна быть непромерзшей (это определяется правила­ ми и нормами по устройству оснований и фундаментов). Иногда допускают укладку бетонной смеси на промерз­ шие скалу, непучинистый грунт или старый бетон, если расчет подтверждает сохранение в бетоне в течение определенного срока положительной температуры (обыч­ но— не ниже 2°С). В остальных случаях не следует до­ пускать замерзания поверхности рабочего шва. Если по каким-либо причинам произойдет замерзание бетона в стыке, то промерзший участок нужно отогреть до пол­ ного оттаивания (обычно паром в продолжение несколь­ ких часов), снять и удалить промерзший незатвердевший слой, обработать поверхность старого бетона по установ­ ленным правилам, смазать тонким слоем цементного раствора и затем уже продолжать бетонирование.

258

3. Выдерживание б е т о н а п о м е т о д у т е р м о с а

Твердение бетона при выдерживании его по методу термоса происходит в процессе его медленного охлажде­ ния до 0°С. За это время бетон должен приобрести прочность, позволяющую распалубить конструкцию. Медленное остывание бетона становится возможным благодаря запасу тепла, который создан в нем в резуль­ тате подогрева составля­ ющих бетона и выделения тепла цементом в процес­ се твердения.

Для снижения потерь тепла бетоном и удлине­ ния срока твердения опа­ лубку утепляют, а уло­ женный в конструкцию бетон сверху укрывают.

При бетонировании каркасных конструкций— мощных колонн, балок и др. — должны применять­ ся быстро твердеющие цементы высоких марок (не ниже 400), которые не только быстро набирают прочность, но и выделяют при твердении большое количество тепла. Этим сокращается время, в те­ чение которого бетон дол­ жен быть предохранен от промерзания, а также по­ вышается запас тепла в нем, т. е. облегчаются ус­

ловия термосного выдерживания бетона. Полезна добав­ ка хлористого кальция, благодаря которой ускоряется твердение бетона, что позволяет шире использовать ме­ тод термоса.

Утепление опалубки назначается по расчету и дол­ жно быть выполнено без зазоров и щелей, особенно в уг­ лах и местах стыкования теплоизоляции.

Ребра и углы охлаждаются наиболее сильно и дол­ жны иметь усиленную теплоизоляцию, для чего их покры-

вают дополнительным слоем утеплителя. Дополнитель­ ное утепление углов производится на расстоянии не менее 1,5 ж от ребра. Бетон также сильно остывает в ме­ стах соприкасания с ранее забетонированными участка­ ми, поэтому поверхности старого бетона у места стыко­ вания с новым бетоном также утепляются (рис. 119).

Для уменьшения продуваемости утепленной опалуб­ ки и предохранения влагоемких теплоизоляционных ма­ териалов от увлажнения следует прокладывать с одной, а лучше с двух сторон утеплителя слой толя, пергами­ на и др.

Утепление верхней грани бетона, которое устраивает­ ся немедленно вслед за окончанием бетонирования, по своим теплоизолирующим качествам не должно уступать утеплению опалубки.

Опалубка и утепление конструкций могут быть сня­ ты при температурах, возможно более приближающихся к 0°С, но обязательно до примерзания опалубки к бе­ тону. При больших морозах рекомендуется снятую опа­ лубку заменить гибкими утеплителями с тем, чтобы от­ далить процесс промерзания бетона.

4. Электропрогрев бетона

Прогрев бетона с использованием электрической энергии может осуществляться тремя способами.

Первый — наиболее распространенный — заключает­ ся в пропускании электрического переменного тока че­ рез свежеуложенный бетон. При этом энергия тока, пре­ вращаясь в тепло, нагревает бетон. Второй способ заключается в обогреве бетона снаружи (а иногда и из­ нутри) электрическими печами. Третий способ (индук­ ционный прогрев) заключается в нагреве стальной ар­ матуры вихревыми токами, индуцированными в ней при пропускании переменного тока через обмотку из изоли­ рованного провода вокруг конструкции.

При электропрогреве температура бетона поднимает­ ся обычно до 60—80° С. При такой температуре бетон уже в течение 1—2 суток получает прочность, достаточ­ ную для полной распалубки.

ские пластинки, плотно соприкасающиеся с бетоном, или стержни, закладываемые в бетон. Пластинчатые элект-

260