28.2. Технология бетонирования конструкций без искусственного обогрева

Возведение монолитных конструкций без искусственного обогрева является наиболее экономичным способом зимнего бетонирования. Экономическая эффективность при этом до­стигается за счет максимального использования внутренних источников тепловой энергии, полученной бетонной смесью при ее приготовлении путем применения, как правило, подогретой (до 70°С) воды затворения, а также за счет энергии, выделяемой в твердеющем бетоне в процессе протекания ре­акции гидратации цемента с водой (экзотермия цемента).

Применение противоморозных добавок предотвращает за­мерзание жидкой фазы в бетоне в период его твердения при отрицательных температурах, продлевая период протекания ре­акции гидратации и набора бетоном прочности.

28.2.1. Метод «термоса»

На использовании внутренних источников энергии основан самый распространенный метод выдерживания бетона — метод «термоса». Его сущность заключается в том, что за счет нача­льной энергии и последующей экзотермии цемента массивная теплоизолированная конструкция набирает требуемую проч­ность за расчетный период времени до замерзания.

Область применения метода «термоса» — бетонирование массивных монолитных конструкций (фундаменты, плиты, бло­ки, стены) с модулем поверхности = 3...8 в любых теплоизо­лированных опалубках. Кроме того, целесообразно применять метод «термоса» в тех случаях, когда к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, водопроницае­мости и трещиностойкости, так как термосное выдерживание сопровождается минимальными напряжениями в бетоне от воз­действия температуры.

Целесообразность применения метода «термоса» устанавли­вается в результате технико-экономического расчета с учетом массивности конструкции, активности и тепловыделения це­мента, температуры уложенного бетона и наружного воздуха, скорости ветра, а также возможности получения заданной прочности бетона в установленный срок.

Методика расчета термосного выдерживания монолитных конструкций различной массивности приведена в норматив­ной и справочной литературе и изучается в курсе «Технология строительных процессов».

28.2.2. Применение противоморозных добавок

Сущность технологии зимнего бетонирования заключается в том, что растворы солей, введенные в бетонную смесь при ее приготовлении, в процессе выдерживания уложенного в конструкцию бетона, имеющего положительную начальную температуру, значительно продлевают состояние жидкой фазы, обеспечивая тем самым протекание реакции гидратации даже в условиях отрицательных температур. К числу используемых солей относятся нитрит натрия, нитрит кальция, поташ, хло­ристый натрий и др.

Область применения данной технологии — бетоны в конст­рукциях, армированных нерасчетной арматурой с защитным слоем бетона не менее 50 мм. Количество противоморозных до­бавок определяют в процентном отношении к массе цемента. Подбор состава бетона с требуемыми добавками осуществляют с учетом типа и условий эксплуатации монолитной конструк­ции, температуры наружного воздуха. Количество вносимых до­бавок увеличивается при возрастании значения отрицательной температуры относительно расчетной.

Применению бетонов с противоморозными добавками должно предшествовать испытание образцов на коррозийное воздействие добавок на бетон, образование высолов на наруж­ной поверхности бетона, скорость твердения бетона и его прочностные характеристики (табл. 28.1).

Таблица 28.1. Влияние противоморозных добавок на прочность бетона

Температура бетона с противоморозными добавками к на­чалу выдерживания должна оставаться положительной. Ее зна­чение должно превышать температуру наружного воздуха не менее чем на 5°С со знаком «+» (температура воздуха — 13°С, температура укладываемого бетона не менее +18°С). Незаопалубленные поверхности монолитных конструкций должны быть теплоизолированы для предотвращения вымораживания влаги с этих участков.

Существуют ограничения в применении некоторых проти­воморозных добавок для предварительно напряженных конст­рукций и конструкций, подвергаемых динамическим нагруз­кам. Растворы хлористых солей не допускается использовать при замоноличивании стыков сборных железобетонных конст­рукций, имеющих выпуски арматуры или закладные детали без проведения их химзащиты. Определены предельные темпе­ратуры наружного воздуха для применения противоморозных добавок: -15°С —для хлористых солей, нитрата и нитрита на­трия; -25°С — для поташа.

Достоинства технологии с использованием противоморозных добавок заключаются в минимальных физических и материальных затратах на ее реализацию. Недостатками техно­логии являются самый длительный период приобретения бето­ном критической прочности, негативные последствия при нару­шении требований по применению противоморозных добавок (коррозия арматуры, высолы на поверхности). В строительной практике широко используют комплексные способы выдержи­вания бетона. Так, для сокращения сроков твердения бетона с противоморозными добавками используют метод «термоса», приготавливая бетонную смесь на подогретых составляющих и воде с последующей теплоизоляцией выдерживаемого бетона.

При ведении бетонных работ без искусственного обогрева контролю подвергают:

• условия бетонирования и начальную температуру уклады­ваемой бетонной смеси;

• среднюю температуру бетона в период выдерживания;

• продолжительность остывания бетона до 0°С при методе «термоса» и до расчетной минусовой температуры при исполь­зовании противоморозных добавок;

• теплоизолирующее покрытие конструкции, его соответст­вие требуемому значению теплопередачи;

• максимальную глубину оттаивания основания и отогрева смежного с бетонируемым участка ранее уложенного бетона (ранее имевших температуру наружного воздуха), на которые будет укладываться бетонная смесь;

• резкое изменение температурных условий твердения бе­тона, требующее принятия дополнительных оперативных мер для обеспечения получения критической прочности бетона до его замерзания. К таким мерам относятся устройство допол­нительной теплоизоляции бетона, продление сроков его вы­держивания, при необходимости, применение искусственного прогрева конструкции.

Безобогревные методы зимнего бетонирования имеют хо­рошие перспективы для применения. Их прогресс основывает­ся на разработке новых теплоизоляционных материалов, обес­печивающих надежную изоляцию свежеуложенного бетона в конструкцию любой формы, внедрении новых недорогих и эффективных добавок — ускорителей твердения бетона, одно­временно являющихся противоморозными, в обеспечении опе­ративных расчетов и автоматического контроля за условиями выдерживания бетона с применением ЭВМ непосредственно на объекте. Внедрение новых прогрессивных методов позволит принимать оперативные решения по корректировке условий выдерживания бетона и сократит затраты на реализацию применяемого способа зимнего бетонирования.