Технология железобетонных изделий: Бетонирование в зимних условиях

Zimnee betonirovanie 720x540

В связи с огромным размером современного строительства укладка бетона в сооружения осуществляется круглогодично. Для выполнения бетонных и железобетонных работ в зимнее время украинские специалисты разработали способы бетонирования при отрицательных температурах, позволяющие получать бетон удовлетворительного качества.

 

zalivka fundamenta i v maloetazhnom stroitelstve vozmozhna v zimnee vremya

При замерзании бетона содержащаяся в нем свободная вода обращается в лед и твердение бетона прекращается. Если до замерзания твердение не началось, то не начнется и после него, если же началось, то практически приостанавливается до тех пор, пока свободная вода в бетоне будет находиться в замерзшем состоянии. Замерзшая в бетоне вода увеличивается в объеме приблизительно на 9% и разрывает слабые связи в неокрепшем бетоне.
Вода, скапливающаяся на поверхности зерен крупного заполнителя, при замерзании образует тонкую ледяную пленку, нарушающую сцепление между заполнителем и раствором и снижающую прочность бетона. На арматуре образуется пленка льда, нарушающая сцепление арматуры с бетоном.
При оттаивании бетона находящийся в нем лед тает и твердение бетона возобновляется, но конечная прочность бетона, его плотность и сцепление с арматурой снижаются. Эти потери тем больше, чем в более раннем возрасте замерз бетон.
Наиболее опасно замерзание бетона в период схватывания цемента. Также вредно и многократное замораживание и оттаивание бетона в начале твердения, что бывает, когда оттепели сменяются заморозками. Прочность бетона или так называемая критическая прочность, при которой он может быть заморожен без снижения конечной прочности или с потерей незначительной ее части, должна указываться в проекте конструкции или проекте производства работ. Для бетонных и железобетонных конструкций с ненапряженной арматурой эта прочность составляет 50% проектной прочности при проектной марке бетона до 150 включительно, 40% — для бетонов марок 200 и 300 и 30% — для бетонов марок 400 и 500. Значение прочности бетона к моменту его замерзания определяют по минимальной прочности образца из контрольной серии. Для конструкций с предварительно напряженной арматурой, для пролетных строений мостов и других особо ответственных железобетонных конструкций эта прочность составляет 70% проектной прочности; для конструкций, подвергающихся сразу после затвердения бетона многократному попеременному замораживанию и оттаиванию или действию расчетного давления воды, а также для всех конструкций, к которым предъявляются специальные требования по морозостойкости, газо- и водонепроницаемости, — 100% проектной прочности.
Указанные требования не распространяются на конструкции из бетонов с противоморозными добавками. Условия и срок, к которому допускается замерзание бетона блоков массивных гидротехнических сооружений, указываются в проекте. В тех случаях, когда конструкции, забетонированные зимой (в том числе бетон сборных элементов с обычной и предварительно напряженной арматурой, входящих в состав сборно-монолитных конструкций), подлежат полному нагружению еще до наступления весны, требуется выдержать бетон при положительной температуре до тех пор, пока не будет достигнута проектная прочность.
В зимних условиях при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже + 5° С и минимальной суточной температуре ниже 0°С бетонные работы производят по специальным правилам.
Для получения необходимой прочности бетона проводят специальные мероприятия по подготовке составляющих бетона и приготовлению бетонной смеси. Особое внимание уделяют защите забетонированных конструкций от непосредственного воздействия отрицательной температуры и ветра.
Необходимо, чтобы бетонная смесь, укладываемая в опалубку, имела положительную температуру. Для этого при приготовлении бетонной смеси нагревают заполнители (песок, щебень) и воду.
Для защиты забетонированных конструкций от воздействия отрицательной температуры, создания искусственной тепловлажностной среды для бетона, приготовленного на подогретых материалах, и выдерживания его в таких условиях до приобретения необходимой (критической) прочности применяют различные способы.
Бетон, уложенный в массивные конструкции зимой, наиболее часто выдерживают способом термоса, основанным на использовании утепленной опалубки, тепла подогретых составляющих бетонной смеси и тепла, выделяемого при схватывании и твердении цемента. Хорошо укрытый бетон остывает настолько медленно, что к моменту замерзания успевает набрать критическую прочность.
Для расширения области применения способа термоса используют предварительный электроразогрев бетонной смеси перед укладкой в опалубку, химические добавки — ускорители, цементы с повышенным тепловыделением и быстротвердеющие цементы, а также сочетают способ термоса с различными методами обогрева бетона, например с периферийным электропрогревом или обогревом конструкций.
При применении предварительного электроразогрева бетонной смеси температуру разогрева для бетонов на портландцементах не поднимают выше 60°С, а для бетонов на шлакопортландцементах — выше 70°С. Разогрев бетонной смеси осуществляют в специально оборудованных бункерах и бадьях, обеспечивающих ее равномерный прогрев. Допускается производить разогрев смеси в оборудованных для этой цели кузовах автомобилей.
Часто при зимнем бетонировании фундаментов, расположенных в отдельных котлованах, способ термоса сочетают с использованием теплоотдачи талого грунта. В этом случае котлованы хорошо утепляют сверху, благодаря чему в них устанавливается небольшая положительная температура.
Бетон в тонких конструкциях остывает быстро, поэтому их приходится обогревать паром, электрическим током или теплым воздухом. Иногда в целях экономии пара и электроэнергии сочетают способ термоса с обогревом.
Легкие бетоны на пористых заполнителях в зимних условиях выдерживают по способу термоса с предварительным электроразогревом бетонной смеси.
Кроме изложенных способов зимнего бетонирования, основанных на твердении бетона при положительной температуре, существует способ твердения бетона при отрицательной температуре. При этом бетонную смесь приготовляют с введением противоморозных добавок. Противоморозные добавки настолько понижают температуру замерзания воды, что обеспечивают твердение бетона при отрицательных температурах.
Тот или иной способ производства бетонных и железобетонных работ в зимних условиях принимают на основе сравнительных технико-экономических расчетов. Распалубливание и загружение конструкций производят лишь после получения результатов испытания контрольных образцов, подтверждающих достижение бетоном требуемой прочности.