Бетонирование при отрицательных температурах

Основные положения

Понятие «зимние условия» в контексте бетонных работ отличается от календарных. Эти условия начинаются, когда среднесуточная температура наружного воздуха опускается до +5°C, а в течение дня наблюдается ее уменьшение до нуля и ниже.

Воздействие низких температур на бетон

Ниже 0°C в бетоне останавливаются процессы гидратации, приводящие к взаимодействию цемента с водой. Бетон начинает замерзать и твердение останавливается, его прочность определяется силами смерзания. При замерзании увеличивается объем свободной воды примерно на 9%, что вызывает внутренние напряжения, способные разрушить слабые связи между компонентами бетона и негативно сказаться на его прочности.

Замерзшая вода, образующая тонкую пленку на поверхности заполнителей, мешает адгезии цемента, что также ухудшает прочностные характеристики бетона.

Критическая прочность

После оттаивания твердение бетона продолжается при положительных температурах, однако прочность оказывается ниже проектной, которую бетон мог бы достигнуть при нормальных условиях. Также снижаются плотность, долговечность, сцепление с арматурой и другие характеристики. Эффект замораживания тем сильнее, чем раньше оно произошло после укладки, но если бетон успел достичь определенной прочности перед заморозкой, его прочность после оттаивания может быть близка к проектной.

Критический уровень прочности

Минимально допустимая прочность бетона на момент замораживания, необходимая для достижения проектной прочности после оттаивания, называется критической. Для конструкций с ненапрягаемой арматурой она должна составлять 30-50% от проектной прочности, а для предварительно напряженных конструкций — не менее 70%.

Температурно-влажностный режим

Для обеспечения проектного качества бетона в зимних условиях необходимо поддерживать температурно-влажностный режим, который не нарушает и не замедляет физико-химические процессы твердения. Данная поддержка должна длиться достаточно долго для достижения критической или проектной прочности.

Задачи и мероприятия по зимнему бетонированию

Основная задача зимнего бетонирования заключается в получении бетона заданной прочности.

Общие мероприятия

• Строительные работы ведутся с использованием подогретой бетонной смеси, которая в момент укладки должна иметь положительную температуру, выше температуры окружающего воздуха.
• Для предотвращения охлаждения кузов самосвала закрывается, а его дно подогревается выхлопными газами.
• Бадьи и бункера защищаются утепленными крышками; в условиях сильных морозов их периодически подогревают паром.
• Перед укладкой бетонной смеси опалубка и армирование должны быть очищены от мусора, снега и наледи.
• При морозах ниже -15°C арматура предварительно подогревается до температуры +5°C.
• Также важным является состояние основания, на которое укладывается бетон, чтобы избежать быстрого замораживания на стыках.

Технологии для обеспечения нормального твердения бетона

1. Применение химических добавок

Использование химических добавок позволяет снизить температуру замерзания жидкости в бетонной смеси, что способствует твердение бетона при температуре ниже 0°C. Это относительно недорого и эффективно.

Добавки вводятся прямо в бетонную смесь. Зависимо от их количества, можно добиться следующих эффектов:

• при 1-2% от веса цемента – ускорение твердения бетона;
• при 3-5% – снижение температуры замерзания на 5-10°C;
• при 10-15% – полное исключение замерзания, но твердение может занять 40-90 суток.

2. Прогрев бетона

а) Метод «термоса»

Метод включает использование тепла, выделяющегося при химических реакциях твердения бетона. Строение дополнительно утепляется.

б) Прогрев паром

Создается «рубашка» вокруг конструкции, под которую подается пар, который обеспечивает необходимый прогрев.

в) Электропрогрев

Тепло выделяется при прохождении электрического тока через бетон, используя встраиваемые электроды или греющие провода.

Обогрев бетона инфракрасными лучами

Этот метод позволяет прогревать бетон за счет часто равномерного распределения тепла в всей конструкции.

Заключение

Правильное использование технологий и соблюдение необходимых условий для бетонирования зимой значительно повышают шансы на получение качественного бетона, соответствующего проектным требованиям.

Источник: Технология строительных процессов. Снарский В.И.