2. Подготовка к производству бетонных работ

При подготовке к зимнему бетонированию на объекте утеп­ляют бетоносмесительные установки, галереи транспортеров и трубопроводов, завозят противоморозные добавки. Для хранения цемента устраиваются закрытые помещения. Заполнители укла­дывают в штабеля, имеющие форму, которая обеспечивает наимень­шую поверхность при данном объеме. Иногда заполнители обрабатывают противоморозными добавками, что предотвращает их смерзание.

В зимних условиях грунт основания перед укладкой бетон­ной смеси специально подготавливают, о готовности основания составляют акт. Опалубку очищают от грязи, наледи и снега; в двух последних случаях блок бетонирования накрывают брезентом и под него пускают пар. Щели и отверстия в опалубке заделывают.

Места выгрузки и укладки бетонной смеси защищают от ветра и снега брезентовым или фанерным шатром.

Арматуру перед употреблением в дело очищают. При моро­зах ниже — 15 °С арматурные стержни диаметром более 25 мм и прокатные профили отогревают до 5 "С, используя мощные тепло­вые калориферы.

В условиях жаркого климата наиболее целесообразно рас­положение бетоносмесительных установок непосредственно у места укладки смесей, куда должны доставляться отдозированные сухие компоненты. Бетоносмесители, как правило, устанавливают в закрытых помещениях. Если же их располагают на открытом воздухе, то окрашивают в светлые тона и защищают от прямого воздействия солнечных лучей.

Бетоносмесительные узлы оборудуются помещениями и уст­ройствами для приготовления и дозирования используемых в бе­тонах химических добавок. При этом трубопроводы и резервуары для воды бетоносмесительных установок располагают не ближе 0,4 м от поверхности грунта или обеспечивают их терморегуляцию.

Во избежание нагрева заполнители хранят в защищенных от прямого воздействия солнечных лучей складах или штабелях, покрытых теплоизоляцией и окрашенных светоотражающими красками. В случае хранения крупных заполнителей в открытых штабелях их охлаждение перед приготовлением бетонной смеси обеспечивается за счет испарения воды с их поверхности. Для этого на складе заполнитель смачивают водой, а затем при подаче по наклонной эстакаде к бетоносмесительным установкам обду­вают воздухом вентиляционных установок. Мелкий заполнитель (песок) охлаждают с помощью пароэжекторных установок, обес­печивающих испарение влаги при понижении давления. Таким образом удается понизить температуру мелкого заполнителя на 15—20 °С.

Очистка арматуры от ржавчины, как правило, производится непосредственно перед бетонированием, так как в районах с жарко-влажным климатом и на морских побережьях коррозия арматуры происходит очень быстро.

3. Подбор составов и приготовление бетонных смесей

При всех способах зимнего бетонирования особо ответствен­ных конструкций и стыков, требующих быстрого загружения, при приготовлении бетонных смесей отдают предпочтение наиболее эффективным особо быстротвердеющим (ОБТЦ), быстротвердеющим (БТЦ) и высокоалитовым портландцементам с малым содержанием (до 10 %) молотых добавок, хранившихся не более 2 месяцев. Шлакопортландцементы и пуццолановые портланд­цемента используются лишь при термосном выдерживании мас­сивных конструкций (с модулем поверхности М_п < 4), эффектив­ном утеплении наружных поверхностей или периферийном элек­тронагреве.

При подборе состава бетонных смесей для укладки в зим­них условиях дополнительно проверяют на водоцементное от­ношение (уменьшают при повышении требований по морозостой­кости и увеличивают при использовании предварительного элек­троподогрева бетонной смеси), а также на возможность применения пластификаторов и противоморозных добавок.

Бетонную смесь в зимних условиях приготавливают обычным способом на бетонном узле или заводе. Однако при этом смеси необходимо обеспечивать установленную расчетом температуру по выходе ее из бетоносмесителя, чтобы после теплопотерь, свя­занных с транспортированием смеси от завода к объекту и неиз­бежными перегрузками на строительной площадке, температура бетонной смеси была не ниже расчетной, необходимой для при­нятого режима выдерживания бетона. Требующуюся температуру бетонной смеси по выходе из бетоносмесителя, или температуру предварительного ее электроразогрева, определяют по формуле

,

где t_б. _н — начальная температура бетона после укладки в опалубку (определяется в зависимости от способа выдерживания бетона, °С; f_H. _в — температура наружного воздуха, °С; ∑∆t_тр — суммарное снижение температуры бетонной смеси при всех операциях (от приема из бетоносмесителя до укладки и укрытия в конструкции), °С; ∆t _тр — относительное снижение температуры бетонной смеси на каждой операции (при транспортировании, перегрузке, укладке и др.) при разнице температур наружного воздуха и бетонной смеси 1 °С.

Для обеспечения заданной температуры бетонной смеси ее составляющие в момент загрузки в бетоносмеситель также должны иметь соответствующую температуру, которая, как и температура готовой смеси при выходе из бетоносмесителя, рассчитывается с учетом потерь тепла. В практике строительства применяют подогретую до 40—90 °С воду (подогревают преимущественно паром в водонагревателях), оттаянные или подогретые до темпе­ратуры 20—60 °С заполнители. На крупных бетонных заводах, в том числе на заводах непрерывного действия, заполнители прогревают во вращающихся сушильных барабанах. Иногда заполнители нагревают путем продувки их топочными газами (рис. 33). Цемент и тонкомолотые добавки вводят без подогрева.

При приготовлении бетонной смеси соблюдают следующую очередность загрузки материалов в бетоносмеситель: одновре­менно с началом подачи воды загружают щебень или гравий, а после заливки половины требуемого количества воды и переме шивания в течение некоторого времени — песок, цемент и остав­шуюся воду. Продолжительность перемешивания бетонной смеси для получения большей однородности в зимнее время увеличи­вают, как правило, в 1,5 раза по сравнению с обычными условиями.

Существенной особенностью подбора состава бетона, приго­товляемого, укладываемого и твердеющего в условиях жаркого климата, является необходимость учета значительной пластиче­ской (начальной) усадки, протекающей в бетоне вследствие его интенсивного обезвоживания, что может приводить к ухудшению физико-механических свойств и растрескиванию бетона, резкому снижению его долговечности.

В условиях жаркого климата и частого циклического нагрева для приготовления бетонных смесей при устройстве надземных конструкций рекомендуется применять портландцементы с содер­жанием трехкальциевого силиката C₂S не менее 50 % и трехкальциевого алюминия С₃А не более 8 %. Наиболее эффективно ис­пользование быстротвердеющих высокоактивных портландцементов, марки которых превышают марки бетона в 1,5—2 раза. Бетонные смеси на таких цементах имеют больший темп началь­ного твердения и меньшую способность к влагоотдаче, чем бетоны на обычных портландцементах.

Исключительно перспективно применение бетонов на основе шлакощелочных цементов, которые позволяют получать высоко-марочные бетоны (до М 1400) с повышенной водонепроницаемо­стью (до В = 30) и морозостойкостью (до Мрз 1000), пониженными тепловыделениями и усадками и мелкозернистые бетоны на основе мелких барханных песков и супесей (без крупного заполнителя).

Наибольшая крупность щебня, используемого для бетонов надземных конструкций в условиях жаркого климата, имеющих модуль поверхности М_п > 10 м^-1, не должна превышать 20 мм. Применение гравия для таких конструкций не допускается, его можно использовать лишь в конструкциях с Мц < 10 м^-1 из бе­тона до МЗОО включительно.

В легких бетонах предпочтение следует отдавать крупным пористым заполнителям с наибольшим водопоглощением. До при­менения заполнители рекомендуется увлажнять водой до 50 % их полного водопоглощения. Целесообразность применения насыщен­ных водой заполнителей (керамзит, аглопорит, шлак и т. п.) в условиях жаркого климата объясняется тем, что после укладки бетонной смеси по мере высыхания цементного камня вода из них постепенно мигрирует в направлении цементного камня и создает благоприятные условия для твердения.

Наиболее эффективным средством обеспечения требуемой под­вижности бетонной смеси, исключения перерасхода вяжущего, уменьшения водопотребности смеси и увеличения прочности бе­тона является применение химических добавок: пластифицирую­щих (СДБ, С-3, ВС, М-1); пластифицирующе-воздухововлекающих (ГКЖ-Ю, ГКЖ-Н); воздухововлекающих (СНВ, СПД и др.). В условиях жаркого климата бетонные смеси без пластифицирую­щих добавок приготавливают лишь при незначительных объемах бетонных работ или в случаях, когда готовая смесь может быть быстро доставлена с бетонного завода к месту укладки (допусти­мая продолжительность периода от момента приготовления бетона до его укладки составляет при начальной температуре смеси 25, 30 и 35 °С соответственно для смесей на тяжелых заполнителях 60, 30 и 15 мин, на пористых заполнителях — 40, 20 и 10 мин).

Для ускоренного твердения бетона бетонные смеси готовят с введением в их состав химических добавок С-1, С-2 (водораство­римые полимеры на основе салициловой кислоты).

Начальную подвижность бетонных смесей, имеющих различ­ную температуру в течение рабочего дня, корректируют, не ме­няя состава бетона, введением различного количества пласти­фицирующих добавок.

Приготовление бетонных смесей с увеличенным против рас­четного водоцементным отношением (добавление воды с целью повышения отпускной подвижности смеси для компенсации ее снижения в процессе транспортирования, выгрузки и укладки) запрещается.

Температура бетонной смеси в момент ее выхода из бетоносмесительной установки не должна превышать 35 °С при бетони­ровании конструкций с М_п > 3 м^-1- и 20 °С при бетонировании элементов с М_п< 3 м^-1. Ожидаемую температуру готовой бетонной смеси Т_с, °С, определяют по формуле

Т_с = [ЦТ_Ц + ПТп + ЗТз + 5 (В_ПТ_П + В₃Т₃ + ВТ_В)]/[Ц + П + 3 +5(В_П + В₃ + В)],

где Т_ц, Т_п, Т₃, Т_в — температура соответственно цемента, песка, крупного заполнителя и воды, используемых для приготовления бетонной смеси, °С; Ц, П, 3, В - расход (масса) соответственно цемента, песка, крупного заполнителя и воды, кг на 1 м³ бетонной смеси или на один замес; В_п, В₃ — содержание влаги в песке и крупном заполнителе, кг; 5 — соотношение удельных теплоемкостей воды и сухих компонентов бетонной смеси.

Если учесть массу компонентов бетонной смеси, а также то, что удельная теплоемкость воды почти в 5 раз больше удельной теплоемкости других компонентов, то из приведенной формулы видно, что наибольший эффект понижения температуры бетонной смеси достигается при уменьшении в первую очередь температуры воды и заполнителей. Иногда в практике строительства с этой целью до 50 % воды затворения заменяют льдом.

Продолжительность перемешивания бетонной смеси устанав­ливается строительной лабораторией опытным путем с учетом вида и качества заполнителей, состава смеси. При этом она при­нимается минимально допустимой, так как в процессе перемеши­вания смесь нагревается от окружающей среды и барабана сме­сителя.