|
При производстве бетонных и
железобетонных работ в зимних условиях при ожидаемой среднесуточной
температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре
ниже 0°С, а также при бетонировании конструкций, расположенных в вечно-
мерзлых грунтах, применяют способы бетонирования, позволяющие получать бетон
необходимого качества.
Если не применять специальных способов бетонирования, то
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%. Возникающее внутреннее давление льда разрывает слабые связи в
незатвердевшем 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 к моменту замерзания или охлаждения ниже расчетных температур, так
называемая критическая прочность, при которой конечная прочность не снижается
или снижается незначительно, должна указываться в проекте производства работ
или в технологической карте.
Для бетона без противоморозных добавок монолитных
конструкций и монолитной части сборно-монолитных конструкций прочность к
моменту замораживания должна составлять не менее 50% проектной при марке
бетона 150, 40%—для бетонов марки 200— 300, 30% —для бетонов марок 400—500,
70% —независимо от марки бетона для конструкций, подвергающихся по окончании
выдерживания замораживанию и оттаиванию, 80%—для бетона в предварительно
напряженных конструкциях, 100%—для бетона конструкций, подвергающихся сразу
после окончания выдерживания действию расчетного давления воды, и
конструкций, к которым предъявляются специальные требования по
морозостойкости и водонепроницаемости.
Для бетона с противоморозными добавками прочность к
моменту его охлаждения до температуры, на которую рассчитано количество
добавок, должна быть не менее 30% проектной при марке до 200, 25% —для бетона
марки 300 и 20% —Для бетона марки 400.
Условия и срок, к которому допускается замерзание бетона
блоков массивных гидротехнических сооружений, указываются в проекте.
Бетон, достигший к моменту замерзания критической
прочности, проектную прочность приобретает только после оттаивания и
выдерживания при положительной температуре не менее 28 суток.
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
загружению при отрицательной температуре наружного воздуха, требуется
выдержать бетон при положительной температуре до тех пор, пока не будет
достигнута проектная прочность.
Величину прочности бетона в конструкции к моменту его
замерзания определяют по минимальной прочности образца из контрольной серии.
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 определенную, заданную расчетом температуру.
Для защиты забетонированных конструкций от воздействия
отрицательной температуры, создания искусственной тепловлажност- ной 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 температура разогрева для бетонов на портландцементах с содержанием
трехкальциевого алюмината до 6% не должна превышать 80°С; на портландцементах
с содержанием трехкальциевого алюмината более 6%—устанавливается строительной
лабораторией после экспериментальной проверки; для бетонов на шлако-
портландцементах — не должна превышать 90°С.
Бетонную смесь разогревают в специально оборудованных
бункерах и бадьях, обеспечивающих ее равномерный прогрев, а также в оборудованных
для этой цели кузовах автомобилей.
Часто при 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 электрическим током, паром или теплым воздухом. Иногда
в целях экономии 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 до —25°С. При выборе способа
выдерживания бетона в первую очередь рассматривают возможность применения
способа термоса, способа термоса с добавками — ускорителями твердения.
Если, применяя этот способ, невозможно получить требуемую
прочность бетона в заданные сроки, то последовательно рассматривают
возможность применения бетона с противоморозными добавками, способов
электротермообработки, обогрева паром, теплым воздухом. В случае
невозможности выдерживания бетона в конструкциях с помощью указанных
мероприятий бетонные работы выполняют с применением тепляков.
Тот или иной способ производства бетонных и железобетонных
работ в зимних условиях принимают на основе сравнительных
технико-экономических расчетов.
|