29,75. Особенности бетонирования конструкций в зимних и летних условиях

Благодаря достижениям науки и практики бетонные работы в стране осуществляются круглый год без перерыва.

Образование и твердение цементного камня происходит через стадии формирования коагуляционной и кристаллической структур.

В стадии коагуляции вода, обволакивая мелкодисперсные частицы це­мента, образует вокруг них оболочки, которыми частицы цемента сцепля­ются друг с другом. По мере гидратации цемента происходит кристаллиза­ция (образование кристаллической решетки), что и определяет механизм твердения цементного камня (нарастание прочности бетона).

Очень важно знать, что первая фаза (коагуляция) более интенсивно протекает при температурах +5...0 °С, вторая фаза (кристаллизация) - при повышении температуры до заданной 35..60 °С (в зависимости от массив­ности конструкций, видов цемента и способов разогрева) с интенсивно­стью разогрева 8.. 10 °С в час. Выдерживание указанного режима обеспе­чивает экономию цемента, образование однородной структуры и достиже­ние расчетной прочности бетона.

При отрицательных температурах вода, содержащаяся в капиллярах и теле бетонной смеси, замерзает и увеличивается в объеме примерно на 9 %, что приводит к возникновению внутренних сил давления. Если образовавшиеся структурные связи не уравновешивают эти давления, то они разрушаются и не восстанавливаются. Поэтому в практике было введено понятие критической прочности, при которой замораживание бетона уже не может разрушить структуру.

Критическая прочность для бетонов марок 200-300 должна быть не ниже 50 % проектной, для бетонов марок 400-500 - не ниже 40 % (и не ниже 5 МПа), для. предварительно напряженных конструкций - 70 %.

Существует также понятие технологической прочности бетона, доста­точной для демонтажа несущих конструкций опалубки и сдачи бетонной конструкции для выполнения последующих конструкций и работ (напри­мер, монтажа фундаментных блоков по ростверкам, кирпичной кладки по бетонным балкам и т.д.). Технологическая прочность бетона для различ­ных конструкций и балок пролетом до 8м принята 70 % от марочной, для несущих конструкций пролетом свыше 8м - 100 %.

Используют различные способы обеспечения твердения бетонной смеси в зимних условиях. Выбор способа зависит в первую очередь от массивности конструкции и наличия источников энергоресурсов.

Массивность конструкций характеризуется показателем модуля по­верхности бетонируемой конструкции (м^-1). Для колонн, балок модуль поверхности определяется отношением пе­риметра к площади поперечного сечения.

Для конструкций с М_п<6 м^-1 наиболее экономичен и технически воз­можен метод "термоса" (безобогревный метод). Метод предполагает, что бетон с заданной начальной температурой укладывают в опалубку. Допол­нительное тепло, необходимое для твердения, выделяется в процессе реак­ции гидратации цемента. Конструкцию утепляют. Толщина утеплителя д.б. такой, чтобы бетон в укрытии набрал задаваемую прочность за время снижения тем­пературы бетона на периферии до 0 °С.

Самый надежный (но более дорогой) способ- бетонирование в тепля­ках. В этих условиях могут бетонироваться конструкции любой массивно­сти. Конструкция тепляка состоит из каркаса (чаще всего металлического), обшитого брезентом или другими материалами.

При наличии достаточных резервных электрических мощностей (на строительстве атомных, гидроэлектростанций и т.д.) может быть исполь­зован форсированный электропрогрев бетонной смеси (расход электро­энергии для разогрева 50...60 кВ на 1 м бетонной смеси). В специальных бадьях за 15...20 мин бетонная смесь с помощью специальных электродов нагревается до 50...60 °С и укладывается в опалубку. Открытые горизонтальные поверхности покрываются утеплителем. Если резервные мощности электроэнергии отсутствуют, используют перевозку сухих смесей в миксерах. На подъезде к строительной площадке смесь затворяется горячей водой (температурой около 80 °С). При этом обеспечивается экономия расхода энергии и трудозатрат.

Разогретая бетонная смесь быстро теряет пластические свойства по­этому время укладки бетонной смеси не должно превышать 15 минут . Электропрогрев бетона выполняется с помощью стержневых (из круг­лой стали диаметром 6...8 мм) или нашивных (из полосовой стали толщи­ной 2...3 мм, шириной 30 мм) электродов. Электропрогрев используется при модуле поверхности конструкции 7... 12 м-¹. Стержневые электроды устанавливают на расстоянии 10... 15 см в ряду с одноименными зарядами и 20...30 см между рядами с разноименными зарядами, нашивные полосо­вые (прибивают к опалубке) через 15...20 см (рис. 5.6, а,б).

Для прогрева стыков сборных железобетонных конструкций (чаще всего стыков колонн) используют навивочные электроды (изолированный алюминиевый провод), которые обеспечивают индуктивный способ нагрева (прогрев в магнитном поле). Расстояния между спиралями 5... 10 см.

Электроды не должны соприкасаться с рабочей арматурой. Обвязка электродов производится алюминиевой проволокой.

В практике бетонных работ в зимнее время часто используются противоморозные химические добавки вводимые в бетон в количестве 2... 10 % от массы цемента во время приготовления, например нитрит натрия (NaN0₂) и поташ (KjCOj) - соли нейтральные к металлу. Добавки снижают температуру замерзания воды в бетоне и тем самым увеличивают время твердения бетона.