Для отримання якісної будівельної конструкції або виробів з бетону необхідно, щоб під час виробництва, транспортування і заливки суміші дотримувався температурний режим. Оптимальна температура, при якій має відбуватися схоплювання і твердіння бетону до критичної міцності, становить приблизно + 20 °C. Але в холодних регіонах часто виникає необхідність продовжити будівельний сезон, щоб здати споруджуваний об’єкт в призначені терміни. У цьому випадку на допомогу приходять сучасні технологічні заходи, які дозволяють вести бетонні роботи не тільки при температурах трохи вище нуля, але навіть до -25 °C.
Вплив температурних умов на поведінку бетонної суміші
Бетон — це будівельна суміш, в яку входять наступні основні компоненти: в’яжучий (в розглянутих випадках – це цемент), великий і дрібний заповнювачі, вода. При взаємодії цементу і води відбувається гідратація в’яжучого з виділенням тепла. При цьому здійснюються: схоплювання цементного каменю (процес триває приблизно добу) і твердіння (для набору марочної міцності в стандартних умовах потрібно 28 днів).
Оптимальна температура навколишнього середовища- + 20 °C. в таких умовах бетон досягає 70% міцності протягом тижня. Найменшою допустимою (без застосування спецзаходів) є температура +5 °C. 70% міцності в цьому випадку досягається протягом 3-4 тижнів. Заливка бетону при негативних температурах без спеціальних технологічних прийомів не проводиться, оскільки в таких умовах процес твердіння суміші не відбувається.
При мінусових температурах відбувається ще один негативний процес – всередині бетону розвиваються сили внутрішнього тиску. Їх поява пояснюється тим, що вода при замерзанні і перетворенні в лід збільшується в об’ємі. В результаті структура не отверділого бетону порушується, характеристики міцності бетонного продукту знижуються. Падіння міцності тим більше, чим раніше відбулося замерзання води. Найбільш небезпечна ситуація, при якій вода замерзає на стадії схоплювання суміші.
Фахівці вважають, що суміш здатна витримати одноразове заморожування за умови, що після розморожування температура повітря протягом трьох наступних діб буде +10 °C і вище. У будь-якому випадку бетон, що пройшов через стадії заморожування-розморожування до досягнення критичної міцності, значно поступається по міцності матеріалу, твердіння якого проходило в нормальних умовах. Зниження температури навколишнього середовища після набору матеріалом критичної міцності на характеристики готового бетонного продукту не впливає.
Визначення! Критичною міцністю бетону в рядових будівельних конструкціях називають величину, рівну 50% від марочної міцності. Для відповідальних конструкцій цей показник дорівнює 70 %.
В яких випадках роботи з бетоном при низьких температурах виправдані і навіть корисні?
Бетонування при низьких температурах має наступні переваги:
- Можливість ведення будівництва на сипучих неміцних грунтах. При мінусових температурах міцність такого грунту підвищується.
- Зниження кошторисної вартості будівництва. У холодний період року матеріали зазвичай продаються з істотними знижками.
- Скорочення термінів будівництва.
Якщо будівельний об’єкт розташований в регіоні з суворими кліматичними умовами, то ведення бетонних робіт при низьких позитивних і негативних температурах є варіантом, якого уникнути практично неможливо.
Які методи бетонування застосовують при низьких позитивних і негативних температурах
Існувавши кілька видів технологічних заходів, що дозволяють виконувати бетонування в температурних умовах, далеких від оптимальних. Конкретний спосіб або комплекс заходів забезпечення якості зимового бетонування вибирають на підставі порівняльних техніко-економічних розрахунків, які зазвичай проводяться на стадії проектування об’єкта.
Підвищення температур компонентів перед замішуванням
Один з варіантів бетонування при знижених температурах-Підігрів компонентів:
- великого і дрібного заповнювачів-до + 60 °C;
- води-до + 90 °C;
- цементу — тільки до кімнатних температур, вище його нагрівати не можна, оскільки він втратить свої в’яжучі властивості.
Метод термоса
Розігрів компонентів може бути частиною технологічного прийому, званого «гарячим термосом». В цьому випадку суміш заливається в утеплену опалубку. Завдяки початковому тепловмісту суміші і виділенню тепла при гідратації цементу, створюються прийнятні умови для схоплювання продукту. Утеплена опалубка зберігає виділене тепло. Для теплоізоляції використовуються: Сіно, солома, ганчір’я. При зимовому бетонуванні (при -5 °C і нижче) утеплення опалубки недостатньо. В цьому випадку знадобиться її Обігрів одним з нижче описаних способів, що спричинить додаткові матеріальні витрати.
Увага! Максимальне виділення тепла при гідратації забезпечують високомарочні портландцементи.
Найбільш ефективним є поєднання методу «термоса» і протиморозних добавок.
Обігрів тепловими гарматами або печами в «тепляках»
«Тепляками» називають тимчасові споруди за типом теплиць, всередині яких встановлюють Теплові гармати, що працюють на дизпаливі або газі. При використанні цього методу потрібне постійне зволоження поверхні бетонного елемента. Такий спосіб обігріву застосовують на будмайданчиках, віддалених від джерел централізованого електропостачання.
Технології електричного підігріву
Один із способів підігріву твердне бетону – використання електричних термоматов, які розкладають по поверхні бетонного елемента і підключають до джерела електроживлення. Температурний режим роботи термоматов визначається в проектній документації.
Для вертикально розташованих і важкодоступних бетонних елементів використовують інфрачервоні випромінювачі. Інтенсивність і напрямок нагріву регулюються відбивачами.
Один із сучасних способів електропідігріву-використання спеціальних кабелів і електродів, які укладають в опалубку перед заливкою суміші. Це витратний спосіб, що вимагає попереднього визначення його економічної доцільності.
Протиморозні добавки для зимового бетонування
Поширений спосіб укладання бетону при низьких позитивних і негативних температурах – застосування протиморозних добавок. Протиморозні добавки можуть використовуватися самостійно або бути частиною комплексу технологічних заходів по зимовому бетонуванню. Такі добавки ділять на два основних типи.
Присадки для зменшення температури замерзання води, використовуваної для замішування цементу
До складів, що запобігає швидку кристалізацію води і її перетворення в лід, відносяться: солі кальцію, натрію, поташ. Реакція гідратації при цьому протікає повільно. Для її прискорення застосовують різні способи підігріву суміші і обігріву опалубки.
Присадки для прискорення процесу твердіння
Застосування цих добавок поєднують з попереднім підігрівом компонентів. Присадки скорочують період набору бетоном критичної міцності, і вода просто не встигає трансформуватися в лід. До таких присадкам відносяться: нітрит-нітрат кальцію, поташ, суміш солей кальцію і сечовини. Концентрація протиморозних присадок залежить від температури, при якій здійснюється бетонування, максимально можлива негативна температура—25 °C:
- до -10 °C-вміст присадок становить 5-8 % від маси в’яжучого;
- -10…-15 °C – 10 %;
- -15 … -25 °C – не менше 15 %.
Загальні рекомендації по зимовому бетонуванню
Перед початком робіт необхідно точно знати, при яких температурних умовах вони будуть проводитися. А також необхідно дотримуватися наступних порад:
- Опалубка перед бетонуванням повинна бути очищена від снігу і льоду.
- Грунт і арматуру бажано прогріти за допомогою теплових гармат або інфрачервоних випромінювачів. Танучий грунт буде джерелом додаткового тепла для твердіючої суміші.
- Незалежно від типу бетонованої конструкції, важлива безперервність заливки суміші в опалубку.
- Особливу увагу необхідно приділяти підігріву тонкостінних конструкцій, в яких бетонна суміш остигає дуже швидко.
Правильний вибір сучасних технологічних заходів щодо забезпечення зимового бетонування дозволить створити міцну і надійну будівельну бетонну конструкцію C необхідної марочної міцністю.
