Производство железобетонных работ в зимнее время

Материалы

Для приготовления «зимних» бетонных смесей рекомендуется применять :

— высокомарочные быстротвердеющие цементы без минеральных добавок;

— для бетона дорожных покрытий и мостовых конструкций портландцемент на основе

клинкера с нормированным минералогическим составом;

— высококачественные заполнители( песок и щебень);

— суперпластификаторы и противоморозные добавки

Требования к бетонным смесям

При возведении монолитных конструкций рекомендуется поставлять бетонные смеси в готовом виде. Подбор состава «зимней» бетонной смеси должен производиться только по варианту «бетонные смеси заданного качества». За основу при подборе состава следует принимать определяющий для данного вида бетона показатель бетона – прочность. При этом должны быть обеспечены и другие показатели качества бетона. Состав бетонной смеси заданного качества подбирают по ГОСТ 27006 с учетом требований, предъявляемых к классам эксплуатации бетонов по ГОСТ 31384. Бетонные смеси должны соответствовать показателям качества по удобоукладываемости, расслаиваемости, пористости, температуре, сохраняемости свойств во времени, объему вовлеченного воздуха и коэффициенту уплотнения. Транспортирование «зимней» бетонной смеси должно производиться автобетоносмесителями. Восстановление подвижности бетонной смеси на месте укладки допускается только с помощью добавок пластификаторов под контролем строительной лаборатории. Подачу бетонных смесей в опалубку рекомендуется осуществлять бетононасосами.

Подготовка основания и укладка бетонной смеси

В зимнее время при укладке бетонных смесей необходимо обеспечить температуру основания не менее 5°С. При температуре воздуха ниже минус 10 °С бетонирование конструкций рекомендуется выполнять с предварительным отогревом арматуры и закладных до положительной температуры. Для обеспечения прочного и плотного сцепления старого бетонного основания со свежеуложенной бетонной смесью требуется удалить поверхностную цементную пленку со всей площади бетонирования, срубить наплывы старого бетона и участки с нарушенной структурой, очистить поверхность бетона от мусора и пыли, а перед началом бетонирования поверхность старого бетона продуть струей сжатого воздуха. Все конструкции и их элементы, закрываемые в процессе последующего производства работ (подготовленные основания конструкций, арматура, закладные изделия и др.), а также правильность установки и закрепления опалубки и поддерживающих ее элементов должны быть приняты производителем работ. Положение ранее установленной арматуры должно быть перед бетонированием проверено на соответствие рабочим чертежам. При этом следует обращать внимание на выпуски арматуры, закладные части и элементы уплотнения, которые должны быть очищены от ржавчины и следов бетона. Укладку и уплотнение бетонной смеси следует выполнять по Проекту Производства Работ(ППР) таким образом, чтобы обеспечить заданную плотность и однородность бетона, отвечающих установленным требованиям качества . Порядок бетонирования следует устанавливать, предусматривая расположение швов бетонирования с учетом технологии возведения сооружения и его конструктивных особенностей. При этом должна быть обеспечена необходимая прочность контакта поверхностей бетона в шве бетонирования, а также прочность всей конструкции с учетом наличия швов бетонирования. При бетонировании массивных конструкций самоуплотняющимися бетонными смесями возможен вариант укладки одновременно по всей площадки конструкции с взаимно перекрывающимися зонами растекания смеси. Бетонную смесь допускается укладывать как бадьями, так и бетононасосами. Перед началом уплотнения каждого укладываемого слоя бетонную смесь следует равномерно распределить по всей площади бетонируемой конструкции. Высота отдельных выступов над общим уровнем поверхности «густой» бетонной смеси перед ее уплотнением не должна превышать 10 см. Запрещается использовать вибраторы для перераспределения и разравнивания укладываемого слоя бетонной смеси. Уплотнять бетонную смесь в уложенном слое следует только после окончания распределения и разравнивания ее на бетонируемой поверхности. Укладка последующего слоя бетонной смеси должна производиться до начала схватывания бетона предыдущего слоя. Продолжительность перерыва между укладкой смежных слоев бетонной смеси без образования рабочего шва устанавливается строительной лабораторией. Поверхность рабочих швов, устраиваемых при укладке бетонной смеси с перерывами, должна быть перпендикулярна оси бетонируемых колонн и балок, поверхности плит и стен. Возобновление бетонирования допускается производить по достижении бетоном прочности не менее 1,5 МПа. Расположение рабочих швов бетонирования должно быть согласовано с проектной организацией. Верхний уровень уложенной бетонной смеси должен быть на 5 — 7 сантиметров ниже верха опалубки. При уплотнении бетонной смеси не допускается опирание вибраторов на арматуру и закладные детали и элементы крепления опалубки. Глубина погружения глубинного вибратора в бетонную смесь должна обеспечивать углубление его в ранее уложенный слой на 5 — 10 см. Шаг перестановки глубинных вибраторов не должен превышать полуторного радиуса их действия. Бетонную смесь в каждом уложенном слое или на каждой позиции перестановки наконечника вибратора уплотняют до прекращения оседания и до момента появления на поверхности бетонной смеси цементного теста и прекращения выхода пузырьков воздуха. Виброрейки, вибробрусья или площадочные вибраторы могут быть использованы для уплотнения слоя бетонной смеси толщиной не более 25 см.

Контроль качества бетона в конструкциях

Для обеспечения требований, предъявляемых к бетонным и железобетонным конструкциям, следует производить контроль качества бетона, включающий в себя входной, операционный и приемочный. При входном контроле по документам о качестве бетонных смесей устанавливают ее соответствие условиям договора, а также проводят испытания по определению технологических показателей качества бетонных смесей. При операционном контроле устанавливают соответствие фактических способов и режимов бетонирования конструкций и условий твердения бетона предусмотренным в ППР или Технологическом регламенте. При приемочном контроле устанавливают соответствие фактических показателей качества бетона конструкций всем нормируемым проектным показателям качества бетона. Контроль прочности бетона монолитных конструкций в промежуточном и проектном возрасте следует проводить статистическими методами по ГОСТ 18105, применяя неразрушающие методы определения прочности бетона по ГОСТ 17624 и ГОСТ 22690 или разрушающий метод по ГОСТ 28570 . Применение нестатистических методов контроля, а также методов определения прочности бетона по контрольным образцам, изготовленным у места бетонирования конструкций, допускается только в исключительных случаях, предусмотренных ГОСТ 18105.При необходимости контроля морозостойкости и водонепроницаемости бетона в конструкциях, их определение проводят по методике ГОСТ 10060 (замораживание-оттаивание образцов) и по методе ГОСТ 12730.5(по воздухопроницаемости).

Прогрев бетона и уход за ним в зимних условиях

Согласно требованиям СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 °С необходимо принимать специальные меры по выдерживанию уложенного бетона в конструкциях и сооружениях. Открытые поверхности свежеуложенного бетона немедленно после окончания бетонирования (в том числе и при перерывах в укладке) следует надежно предохранять от испарения воды. Свежеуложенный бетон должен быть также защищен от попадания атмосферных осадков. Защита открытых поверхностей бетона должна производиться в течении срока, обеспечивающего приобретение бетоном требуемой прочности. Мероприятия по уходу за бетоном (порядок, сроки и контроль), порядок и сроки распалубки конструкций должны устанавливаться в разрабатываемых для конкретного здания и сооружения технологических регламентах или ППР. При прогреве бетона в монолитных конструкциях должны быть приняты меры по снижению температурных перепадов и взаимных перемещений между опалубкой и бетоном. В массивных монолитных конструкциях следует предусматривать мероприятия по уменьшению влияния температурно-влажностных полей напряжений, связанных с выделением тепла при твердении бетона. Движение людей по забетонированным конструкциям и установка опалубки вышележащих конструкций допускаются после достижения бетоном прочности не менее 2,5 МПа.

Приготовление бетонной смеси следует производить в обогреваемых бетоносмесительных установках, применяя подогретую воду, оттаянные или подогретые заполнители, обеспечивающие получение бетонной смеси с температурой не ниже требуемой по расчету. Способы и средства транспортирования должны обеспечивать предотвращение снижения температуры бетонной смеси ниже требуемой по расчету при ее укладке в конструкцию. Состояние основания, на которое укладывается бетонная смесь, а также температура основания и способ укладки должны исключать возможность замерзания бетонной смеси в зоне контакта с основанием. При выдерживании бетона в конструкции методом термоса допускается укладывать смесь на старый бетон, если по расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания. Неопалубленные поверхности забетонированных конструкций следует укрывать паро- и теплоизоляционными материалами непосредственно по окончании бетонирования. Выпуски арматуры забетонированных конструкций должны быть укрыты или утеплены на высоту (длину) не менее чем 0,5 метров. До укладки бетонной смеси арматура и опалубка должны быть закрыты брезентом или каким-либо другим материалом от попадания в них снега, дождя и посторонних предметов. В случае если на арматуре и опалубке образовалась наледь ее следует удалить перед укладкой бетонной смеси продувкой горячим воздухом. Не допускается для этой цели применять пар. Обогрев бетона в зимних условиях может производиться способом термоса, с применением противоморозных добавок, электротермообработкой бетона или с обогревом бетона горячим воздухом (в тепляках). Выдерживание бетона осуществляют по специально разработанным технологическим картам, в которых должны быть приведены — способ прогрева, схема размещения точек, в которых следует измерять температуру бетона и наименование приборов для их измерения, распалубочная прочность бетона, сроки и порядок распалубки конструкций. Способ термоса следует применять при обеспечении начальной температуры уложенного бетона в интервале от 5 до 10 °С и последующем сохранении средней температуры бетона в этом интервале в течение 5 — 7 суток. Контактный обогрев уложенного бетона в термоактивной опалубке рекомендуется применять при бетонировании конструкций с модулем поверхности 6 и более. При этом после уплотнения открытые поверхности бетона и прилегающие участки щитов термоактивной опалубки должны быть защищены от потерь бетоном влаги и тепла. При электродном прогреве бетона запрещается использовать в качестве электродов арматуру бетонируемой конструкции. Электродный прогрев рекомендуется производить до приобретения бетоном не более 50% расчетной прочности. Если требуемая прочность бетона превышает эту величину, то дальнейшее выдерживание бетона следует обеспечивать методом термоса. Для защиты бетона от высушивания при электродном прогреве и повышения однородности температурного поля в бетоне при минимальном расходе электроэнергии должна быть обеспечена надежная тепло- и влагоизоляция поверхности бетона. При отрицательной температуре окружающего воздуха конструкции следует утеплять. Толщину теплоизоляции назначают с учетом температуры наружного воздуха. При прогреве бетонной смеси с противоморозной добавкой должна быть исключена возможность местного нагрева поверхностных слоев бетона выше 25 °С. При среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 °С должен вестись журнал контроля температуры бетона. Измерение температуры должно производиться в наиболее и наименее прогреваемых частях конструкции. Количество точек измерения температуры определяется размерами и конфигурацией конструкции и указывается в технологических регламентах или в ППР. Частота измерений температуры при бетонировании по способу термоса (включая бетоны с противоморозными добавками) — два раза в сутки до окончания выдерживания, при прогреве — в первые 8 ч через 2 ч, в последующие 16 ч — через 4 ч, а остальное время не реже трех раз в сутки, при электропрогреве — в первые 3 ч — каждый час, а в остальное время через 2 ч. В журнале ухода за бетоном (температурном листе) ответственными лицами за прогрев бетона заполняются графы сдачи и приемки смены.

Итоги оценки качества ухода за бетоном в период с октября по декабрь 2017 года

Для оценки производства бетонных работ при отрицательных температурах воздуха специалистами отдела обследования и экспертиз несущих и ограждающих конструкций в рамках государственного задания проводится специальная работа «Соответствие мероприятий по уходу за бетоном обязательным требованиям, при укладке бетонной смеси при пониженных положительных и отрицательных температурах». В рамках данной работы выполнятся анализ представленной проектной и исполнительной документации (ПОС, технологические карты, ППР, журнал ухода за бетоном и журнал бетонных работ), замеры фактической температуры бетона и наружного воздуха и визуальный осмотр обогреваемых конструкций на предмет наличия укрытых и утепленных поверхностей и выпусков арматуры. В период с октября по декабрь 2017 года специалистами отдела было выполнено 36 работ по контролю ухода за бетоном, по результатам которых было выявлено 32 нарушения, а именно:

— требование обогрева бетона нарушалось в 1 случае;

— требования периодичности замеров температуры нарушались в 12 случаях;

— требования укрытия и утепления бетонных поверхностей нарушалось в 10 случаях;

— требование наличия оформленного журнала ухода за бетоном и схемы расположения

контрольных точек для замера температуры бетона нарушалось в 6 случаях;

— скорость остывания бетона по окончанию тепловой обработки нарушалась в 2 случаях;

— разность температуры конструкции и окружающего воздуха при распалубке

нарушалась в 1 случае.

Таблица №1.

Нарушения выявленные при проведении работ

В процессе проведения контроля работ по уходу за бетоном установлено, что в 70% случаев прогрев бетона осуществлялся греющим проводом и в 10% — электродами. Следует отметить, что довольно частым нарушением являлось отсутствие у производителя работ документации регламентирующей параметры ухода за бетоном. В случаях же когда такая документация имелась она зачастую носила общий характер и не была привязана к конкретному объекту и конструкции, что нарушает требования СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции».

Открытые поверхности прогреваемого бетона не укрыты и не утеплены. Выпуски арматуры не укрыты

Выводы

1.Основные нарушения при прогреве и уходе за бетоном в проверенном периоде — нарушение периодичности замеров температуры (40%), отсутствие утепления и укрытия бетона и выпусков арматуры (30%), нарушения при оформлении журналов по уходу за бетоном и бетонных работ (20%).

2.Выявленные нарушения снижают качество бетона в монолитных железобетонных конструкциях, что не соответствует требованиям свода правил СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» входящего в перечень стандартов и сводов правил в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»

3. Не производился контроль качества на строительной площадке.

Инженер-эксперт отдела обследования и экспертиз несущих и ограждающих конструкций                     Кузнецов А.О.

Под «зимними условиями» бетонирования
принято понимать условия, когда
среднесуточная температура воздуха не
превышает +5⁰ С, или в течение суток
наблюдаются ее понижения до отрицательных
значений, т.е. ниже 0⁰С. При
температуре ниже +5⁰ С процессы
гидратации, т.е. химического взаимодействия
цемента с водой, существенно замедляются,
а при отрицательных температурах
прекращаются полностью. Это замедление
обычно столь значительно, что недоучет
его может иметь опасные последствия.
Как показывает практика, бетон,
находящийся, например, в течение месяца
при температуре 0…+5⁰ С, набирает
за этот месяц прочность не более 1…2МПа,
что, естественно, в несколько раз ниже
марочной прочности, принимаемой в
проекте. Если конструкция в таком
состоянии будет загружаться полной
проектной нагрузкой, аварийное состояние
станет неизбежным. Кроме того, замерзающая
вода вызывает дополнительные негативные
явления: превращаясь в лед, она увеличивает
свой объем примерно на 9%, в связи с чем
в бетоне возникают значительные
внутренние усилия. При раннем замораживании
бетона эти усилия порождают в его
неокрепшей структуре разрушающие
деформации. Замораживание сопровождается
также образованием вокруг арматуры и
зерен заполнителя ледяных пленок,
которые благодаря притоку воды из
незамерзших зон, увеличиваются в объеме
и отжимают цементное тесто от арматуры
и заполнителя. Такие процессы существенно
снижают прочность бетона, уменьшают
его плотность, стойкость к различным
воздействиям и, соответственно,
долговечность.

Если бетон до замерзания успевает
приобрести определенную прочность, то
упомянутые выше процессы уже не снижают
его эксплуатационных качеств. Такую
прочность называют критической. Ее
величина зависит от класса бетона, вида
и условий эксплуатации конструкции.
Для большинства конструкций из бетонов
класса В7,5…В10 она обычно составляет
50% от марочной прочности, для класса
В12…В25 – 40%, для класса В30 и выше – 30%.
Для конструкций, работающих в условиях
попеременного замораживания и оттаивания
– 70%. Для предварительно напряженных
конструкций – 80%. Если же конструкция
сразу после изготовления загружается
проектной нагрузкой, ее критическая
прочность должна равняться марочной
прочности.

Таким образом, при бетонировании в
зимних условиях необходимо создавать
и поддерживать в бетоне такие
температурно-влажностные условия, при
которых этот бетон до замерзания успеет
приобрести критическую прочность. Для
обеспечения таких условий бетонирования
применяют специальные способы
приготовления, подачи, укладки и,
особенно, выдерживания бетона.

При приготовлении бетонной смеси
в зимних условиях ее температуру
повышают до 35…40⁰ С путем подогрева
заполнителей и воды. Заполнители обычно
подогревают до 60⁰ С, воду – до 90⁰
С, подогрев же цемента запрещается.
В отличие от летних условий, когда
загрузка всех сухих компонентов смеси
в бетоносмеситель производится
одновременно, в зимних условиях вначале
заливают воду, затем крупный заполнитель;
песок и цемент загружают в последнюю
очередь – после нескольких оборотов
барабана. Общую продолжительность
перемешивания в зимних условиях
увеличивают в 1,2…1,5 раза.

Транспортировка бетонной смеси
производится в закрытой утепленной и
прогретой таре (кузова машин, бадьи и
т.д.). Продолжительность перевозки смеси
должна быть минимальной и исключать
промежуточные перегрузки.

Средства подачи бетонной смеси
(бадьи, хоботы, виброхоботы) также
должны утепляться. При бетонировании
фундаментов, днищ железобетонных
емкостей особое внимание следует уделять
состоянию грунтов основания, которое
при любых грунтах не должно быть
проморожено. Для этого основание должно
быть надежно предохранено от замерзания,
и если это не удалось достигнуть, то
должен быть произведен его отогрев до
положительной температуры. Такие
мероприятия особо важны в пучинистых
грунтах, где нарушение указанного
правила повлечет неизбежное разрушение
бетонируемых конструкций. Опалубка и
арматура должны тщательно очищаться
от снега и наледи. При температуре
воздуха ниже –10⁰ С арматуру
диаметром более 25мм и несущую (жесткую)
арматуру перед укладкой бетонной смеси
следует прогревать до положительной
температуры.

Способы выдерживания бетона
имеют очень большое значение, так как
твердение уже уложенной бетонной смеси
– наиболее длительный из этапов
возведения бетонной конструкции,
протекающих в условиях низких температур.
На практике применяется две группы
способов выдерживания бетона:

• безобогревные
  способы,

• способы,
  связанные с искусственным обогревом
  уложенного бетона.

Безобогревные способы
основаны либо на использовании тепла,
выделяющегося при схватывании бетона,
– способ термоса, либо на введении в
бетонную смесь различных химических
добавок, ускоряющих ее твердение,
понижающих температуру замерзания. Во
многих случаях эти методы используются
совместно.

Способ термоса предполагает
тщательное соблюдение упомянутых выше
требований к приготовлению, транспортировке
и укладке бетонной смеси, т.е. подогрева
компонентов бетонной смеси, арматуры,
утепления опалубки и, особенно, утепления
открытых поверхностей самого бетона.
Бетон укрывают тканью, минеральной
ватой, опилками, сухими листьями и проч.
При больших объемах бетонируемой
конструкции хорошо укрытый бетон
остывает настолько медленно, что успевает
набирать критическую прочность до
замерзания, в чем и состоит основная
идея способа термоса.

Способ термоса эффективен при бетонировании
массивных конструкций, когда
отношение охлаждаемой наружной
поверхности конструкции в м²
к ее объему в м³ («модуль
поверхности») оказывается менее 6 м^–1.

При бетонировании небольших конструкций
(с модулем поверхности до 12м^–1)
иногда применяется так называемый
«горячий термос», когда перед укладкой
бетонная смесь кратковременно нагревается
до температуры 60…80⁰С, затем
укладывается и уплотняется в горячем
виде. Остальные операции проводятся
как при «обычном» термосе.

Противоморозные добавки (NaCl,
CaCl₂,
K₂CO₃,
NaNO₂ и др.)
укладывают в бетонную смесь в процессе
ее приготовления. Они настолько снижают
температуру замерзания смеси, что в
ряде случаев (обычно при температуре
выше –15⁰С) такую смесь можно
транспортировать в не утепленной таре
и укладывать в не утепленную опалубку,
укрывая лишь открытые поверхности
бетона. Состав и количество противоморозных
добавок устанавливается лабораторией
для каждого конкретного случая в
зависимости от типа конструкции, условий
ее бетонирования, в том числе от ожидаемой
температуры воздуха и т.д. Обычно их
количество составляет 3…16% от массы
цемента.

Применение некоторых добавок
ограничивается или запрещается (для
предварительно напряженных конструкций,
в агрессивных средах, при значительных
блуждающих токах и проч.).

Способы искусственного прогревания
бетона на месте его укладки включают:

• прогрев
  электродами (электродный прогрев);

• прогрев
  паром или горячим воздухом, в том числе
  в тепляках;

• использование
  специальных обогревательных устройств,
  в том числе греющей опалубки, излучателей
  инфракрасных лучей, индукторов, создающих
  в бетоне переменное электромагнитное
  поле и проч.

Наиболее
распространенным способом искусственного
прогрева бетона является использование
электродов. Это простой, надежный,
хотя и не всегда экономичный способ,
может применяться практически в любых
условиях. Для него необходимо лишь
электроэнергия, трансформатор,
металлические стержни (или полосы) и,
естественно, провода. Сущность электродного
прогрева состоит в том, что после укладки
бетонной смеси в нее вводятся (или
укладываются на ее поверхность)
металлические электроды в виде стержней
или полос, через которые затем пропускается
электрический ток. При прохождении тока
через свежеуложенный бетон выделяется
тепло. За 10…15 часов такого электропрогрева
бетон обычно набирает критическую
прочность. Для армированных конструкций
чаще всего используется ток с напряжением
60…127В, для неармированных – допустимы
и большие напряжения – 127…380В. Наиболее
удобны сварочные трансформаторы 60В,
ибо они почти всегда имеются на стройке,
при них легче обеспечивать электробезопасность
работ. Расход электроэнергии при
электродном прогреве зависит от многих
факторов (модуля поверхности бетонируемой
конструкции, температуры воздуха, вида
цемента и проч.) и обычно колеблется в
пределах 40…240 кВт·ч на 1 м³
бетона. При разработке ППР на бетонные
работы эти значения устанавливаются
расчетом.

На рисунке 66
представлены схемы наиболее распространенных
способов электродного прогрева бетона.

Рисунок 66 Схема устройств для
электрообогрева электродами:

а
– поверхностные
нашивные электроды, б
– щит с нашивными электродами, в
– поверхностные электроды, утопленные
в бетон на 3…4см, г
– внутренние
стержневые электроды, д
– внутренние струнные электроды, е
– деталь крепления струнных электродов
с помощью кубика-изолятора; 1 – утепленная
опалубка, 2 – электроды, 3 – изолятор из
цементного раствора, 4 – утеплитель из
легкого сыпучего материала (например,
опилок).

Поверхностные
электроды обычно изготовляются из
проволоки диаметром 6мм или полосок,
внутренние стержневые электроды – из
арматурных стержней диаметром 6…12мм.
Поверхностные электроды в основном
прикрепляются к рабочей поверхности
опалубки, но могут и заглубляться в
неармированный бетон на 3…4см. Длина
поверхностных электродов обычно
определяется шириной конструкции,
внутренние электроды заглубляются в
бетон на 20…40см. Струнные электроды
обычно имеют длину до 3м. Кубики-изоляторы
делаются с размером стороны 5…10см.
Расстояние между электродами принимается
примерно 20см при напряжении до 60В и 70см
– при 220В. Между электродами и арматурой
должно быть расстояние не менее 5см
при 60В и не менее 50см – при220В.

Прогрев бетона
паром или горячим воздухом делается
при наличии доступных источников таких
теплоносителей. Вокруг прогреваемой
конструкции устанавливают паронепроницаемое
ограждение с тепловой изоляцией –
паровую рубашку. В пространство
между паровой рубашкой и опалубкой (или
свободной поверхностью бетона) подается
пар или горячий воздух. Иногда паровые
рубашки не делаются, а пар подается по
трубам, закладываемым в бетон (внутренний
паропрогрев).

На практике
часто применяются специальные ограждающие
сооружения – тепляки, в которые подается
калорифером горячий воздух, реже пар.
Тепляк представляет металлический,
реже деревянный каркас, обтянутый
брезентом или полиэтиленовой пленкой.
Он имеет большой объем и охватывает всю
бетонируемую конструкцию, иногда
несколько мелких конструкций. В ряде
случаев тепляк может применяться и без
обогрева, т.е. использоваться не как
обогревательное устройство, а как
утеплитель. Это применяется довольно
часто при бетонировании массивных
конструкций способом термоса.

На рисунке 67
приводятся схемы прогрева массивных
конструкций с помощью паровой рубашки
и утепления с помощью тепляка.

Рисунок 67 Схемы прогрева и утепления
массивных конструкций:

а
– с применением паровой рубашки, б
– с применением тепляка; 1 – паровая
рубашка, 2 – паропровод, 3 – утепленное
покрытие, люки для укладки бетона, 4 –
люки для укладки бетона, 5 – несущие
стойки, 6 – утепленная опалубка,
выполняющая роль стенок тепляка.

Специальные
обогревательные устройства используются
реже описанных выше способов обогрева
бетона, однако, в ряде случаев они могут
быть очень эффективны.

Наиболее распространенным
устройством рассматриваемого типа
является греющая (термоактивная)
опалубка. Такая опалубка обычно
выполняется в виде утепленных щитов из
листовой стали или водостойкой фанеры,
в которые вмонтированы электрические
нагреватели. Иногда используется мягкая
термоактивная опалубка из брезентовой
или асбестовой ткани, резины, синтетиче
ских тканей. Областью наиболее
рационального применения греющей
опалубки является бетонирование
тонкостенных конструкций.

Инфракрасные
излучатели применяются при обогреве
густоармированных конструкций, сооружений
с замкнутыми объемами (коллекторы,
тоннели, бункеры), монолитных стыков
сложной конфигурации, т.е. когда
использование «обычного» прогрева
чем-либо затруднено. Источниками
инфракрасного излучения служат
специальные рефлекторные лампочки
инфракрасного излучения. Обогревать
такими излучателями можно как открытые
поверхности бетона, так и опалубленные.
Прогрев обычно продолжается 8…12 часов
при температуре 70…90⁰С

Индукционный
нагрев состоит в создании переменного
электромагнитного поля вокруг и внутри
бетонируемой конструкции, при котором
в арматуре и металлической опалубке
порождаются вихревые токи, выделяющие
тепло. Для этого вокруг прогреваемого
элемента устраивают обмотку из
изолированного провода, через который
пропускается переменный ток промышленной
частоты напряжением 36…120В. Прогрев
обычно продолжается 12…28 часов, за это
время бетон достигает прочности 50…70%
от марочной. Индукционный нагрев обычно
применяют при бетонировании конструкций
небольших сечений – балок, колонн, при
замоноличивании стыков и т.д.

Все мероприятия,
связанные с проведением бетонных работ
в зимних условиях должны быть подробно
проработаны с в проекте производства
работ (ППР).

Контрольные вопросы:

1. Что принято понимать под
   понятием «зимние условия бетонирования»?

2. Объясните понятие
   «критическая прочность»? Какое
   требование к температурно-влажностным
   условиям твердения бетона связанно с
   этим понятием?

3. В чем состоят требования
   к приготовлению , транспортировке и
   укладке бетонной смеси в зимних условиях?

4. Какими способами
   обеспечиваются необходимые условия
   твердения бетона после укладки бетонной
   смеси в зимних условиях?

5. Как производится прогрев
   бетона электродами?

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

В зимних условиях (среднесуточная температура наружного воздуха ниже +5° С) происходит замерзание свободной воды, что прекращает процесс гидратации цемента, ее увеличение в объеме (до 9%) разрушает структуру бетона. Это приводит к тому, что после оттаивания бетон уже не может набрать проектную прочность.

Установлено, если бетон до замерзания наберет 30…50% проектной прочности, то дальнейшее воздействие низких температур не влияет на его физико-механические характеристики. Такая величина прочности называется критической. В зависимости от марки бетона она равна: 50% М — для М200, 40% М — для М300 и 30% М — для М400 и выше.

К зимним способам бетонирования, обеспечивающим достижение бетоном критической прочности, относятся: разогрев бетона при его приготовлении; выдерживание бетона в утепленных опалубках (метод термоса); внесение в бетон химических добавок, снижающих температуру замерзания; тепловое воздействие греющих опалубок на свежеуложенный бетон; электродный прогрев; воздействие инфракрасных источников теплоты и т. д. Выбирают технологические приемы в зависимости от экономической эффективности, условий бетонирования, вида конструкций и особенностей используемых бетонов, наличия дешевых источников тепла.

При приготовлении бетонных смесей на заводах организуют подогрев составляющих и воды затворения, сам же процесс приготовления осуществляют в утепленном помещении, чем обеспечивают выход бетонной смеси заданной температуры. Для подогрева песка и щебня используют специальные регистры, через которые пропускают разогретую до 90° С воду или пар. Воду затворения подогревают до температуры 40…80° С (в зависимости от вида цемента) преимущественно паром в водонагревателях.

Транспортируют бетонную смесь зимой в утепленных бетоновозах, специальных контейнерах, автосамосвалах с подогревом кузова выхлопными газами. Кузов накрывают брезентом или утепленными щитами, бадьи и бункеры — деревянными утепленными крышками.

К зимнему бетонированию с безобогревным выдерживанием бетона относится способ «термоса», который основан на укладке бетонной смеси, разогретой до температуры 20…80° С, в утепленную опалубку. Открытые поверхности бетона защищают от охлаждения. Количество теплоты, внесенной в бетонную смесь и выделенной при экзотермической реакции цемента, вполне достаточно для достижения бетоном критической прочности.

Транспортирование к месту бетонирования разогретой бетонной смеси сопровождается значительными потерями теплоты, повышением жесткости смеси и снижением ее удобоукладываемости. С целью исключения этих недостатков бетон целесообразнее разогревать непосредственно у места производства работ. Для этого используют специальные электроды, которые погружают в бетонную смесь, находящуюся в кузове самосвала или в бункере. Подводя к ним электрический ток 380 В, смесь нагревают в течение 5…10 мин до температуры 75…90° С.

В практике широко распространен метод электротермообработки бетона. Он основан на преобразовании электрической энергии в тепловую непосредственно внутри бетона либо в различного рода электронагревательных устройствах. В строительстве освоены следующие методы: электродный прогрев (собственно электропрогрев); разогрев в электромагнитном поле (индукционный) ; обогрев различными электронагревательными устройствами.

Электродный способ прогрева подразделяется на сквозной и периферийный. При сквозном прогреве используют стержневые электроды диаметром до 6 мм, располагая их по всему сечению, при периферийном — плавающие рамочные и пластинчатые, нашивные пластинчатые и струнные. В каждом конкретном случае рассчитывают схему расположения электродов и напряжения на них. При разогреве бетона строго следят за скоростью подъема его температуры (8… 15° С/ч) и временем изотермического прогрева.

Для контактного электроразогрева применяются различного вида греющие опалубки, которые подразделяют на жесткие (деревянные, металлические) и мягкие (из брезентовой или асбестовой ткани, резиновые, пластиковые и т. п.). Устанавливают термоактивную опалубку отдельными щитами или укрупненными панелями. Источниками тепла в щитах служат стержневые, трубчато-стержневые и уголково-стержневые электронагреватели, полосовые электроды, электроды из проволоки или фольги, запрессованные в электропроводящий состав.

Для обогрева бетона паром вокруг забетонированной конструкции создают так называемую «паровую рубашку», обеспечивающую требуемые температурно-влажностные условия твердения бетона. Температура разогрева 70…95° С.

Индукционный прогрев бетона происходит за счет выделения тепла при прохождении вихревых токов в металлической опалубке и арматуре конструкции, находящихся в электромагнитном поле индуктора (многовитковой катушки), через который пропускают переменный ток промышленной частоты напряжением 36…120 В. Тепло от арматуры и металлической опалубки передается бетону в нагревает его. Индукционный нагрев применяют в основном для термообработки бетона конструкций небольшого сечения: колонн, балок, стыков, сооружений, возводимых в скользящей, подъемно-переставной и горизонтально перемещаемой опалубке.

В качестве источников обогрева инфракрасными лучами служат ТЭНы мощностью 0,6…1,2 кВт, керамические стержневые излучатели диаметром 6…50 мм мощностью 1…10 кВт, кварцевые трубчатые излучатели и другие средства. Инфракрасные излучатели в комплекте с отражателями используют для обогрева тонкостенных емкостных сооружений, бетонной подготовки, замоноличивания стыков и узлов и др. При обогреве температура на поверхности бетона не должна превышать 80…90° С.

Использование химических добавок в бетоне снижает температуру замерзания воды и тем самым обеспечивает твердение бетона при отрицательных температурах.
В качестве противоморозных добавок применяют поташ (П), нитрит натрия (НН), нитрат кальция (НК), соединение нитрата кальция с мочевиной (НКМ), нитрит-нитрат кальция (ННК), хлорид кальция (ХК) с хлоридом натрия (ХН), хлорид кальция (ХК) с нитритом натрия (НН) и др. Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных средств и блуждающих токов, температуры окружающей среды.

Климатические условия в большинстве регионов России не позволяют вести бетонные работы при положительных температурах круглый год.

Во многих районах более 6 месяцев в году держатся низкие температуры, вот почему осуществляется зимнее бетонирование.

Что такое зимнее бетонирование

Согласно СП 70.13330, зимним называется бетонирование при среднесуточных температурах ниже 5°С или минимальных суточных температурах ниже 0°С.

Есть ли плюсы у зимних бетонных работ

В целом работа с бетоном в суровых условиях низких температур влечет дополнительные сложности, но невозможно прекращать стройку на полгода всякий раз с наступлением осени, к тому же, у зимних работ есть и существенные плюсы:

1. Зимние скидки на строительные материалы и спад востребованности рабочей силы позволяют сэкономить.
2. Зимой можно бетонировать фундаменты на слабом или хрупком грунте.
3. Замерзшие подъездные пути позволяют без проблем доставить на стройку тяжелую технику и материалы.

Особенности зимнего бетонирования

Зимой основной враг качественного бетонирования – низкие температуры, которые оказывают негативное влияние на процессы, происходящие как при бетонировании, так и при твердении бетона.

Образование твердого вещества – бетона – происходит в результате реакции гидратации минералов, входящих в состав портландцемента. Чтобы эта реакция шла, необходима температура выше 0°С, поскольку при отрицательных температурах вода замерзает, и реакция гидратации прекращается.

Уже при температуре ниже 5°С скорость протекания реакции резко тормозится, и набор прочности бетона замедляется.

Низкие температуры вызывают следующие проблемы:

1. прекращение реакции гидратации;
2. рост внутреннего давления из-за промерзания и связанного с ним расширения материала;
3. образование кристаллов льда вокруг арматуры, что приводит к плохому сцеплению ее с бетоном;
4. получение бетона низкой прочности.

Основная задача зимой – обеспечить набор критической прочности бетона (30–50% от проектной прочности), после чего отрицательные температуры уже не оказывают негативного воздействия на бетон. Как правило, в оптимальных условиях критическая прочность достигается на 4–6-й день после укладки.

Поэтому зимой главное значение приобретает температура.

Температуру бетонной смеси измеряют до укладки, во время и после.

Важно!

Для зимнего бетонирования рекомендуется использование портландцементов и высокомарочных быстротвердеющих цементов.

Технология бетонирования в зимних условиях

В составе проекта производства работ разрабатываются мероприятия, которые обеспечивают:

1. Предотвращение замерзания бетонного раствора в период транспортировки, укладки и уплотнения.
2. Предупреждение замерзания свежеуложенного бетона вплоть до достижения критической прочности.
3. Благоприятные тепло-влажностные условия набора прочности твердеющего бетона.

Приготовление бетона зимой. Меры предотвращения замерзания готовой бетонной смеси при транспортировке, укладке и уплотнении

Готовая бетонная смесь, поступающая на стройку, должна иметь температуру не ниже 5°С. Для этого замешивание производят на теплой (до 70°С) воде, а заполняющие материалы прогревают.

Важно!

Цемент не подвергают прогреванию во избежание заваривания. Время транспортировки готового бетонного раствора не должно превышать 4 часов.

Поверхности под бетонирование и арматура должны быть прогреты близко к температуре бетонного раствора, для чего используется теплый или горячий воздух, но не пар и не вода.

При длительной транспортировке готовой бетонной смеси и невозможности использовать подогрев, применяют противоморозные добавки.

Меры предупреждения промораживания бетона до достижения критической прочности

Различают два основных метода зимнего бетонирования:

1. теплый бетон;
2. холодный бетон.

Холодным называется бетон, который будет твердеть без подогревающих мероприятий. Обеспечить его твердение призваны специальные противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды и одновременно ускоряют реакции гидратации с тем, чтобы количество несвязанной воды в растворе как можно быстрее уменьшалось.

Широко распространенные противоморозные присадки – электролиты, соли Na и K, но их применение имеет некоторые ограничения:

1. натриевые соли не применяют в армированном бетоне, поскольку они приводят к коррозии арматуры;
2. некоторые виды портландцемента (например, высокощелочные или полученные из клинкера с высоким содержанием алюмосиликатов) не применяются совместно с электролитами;
3. соли натрия и калия не применяются в смесях с заполнителем потенциально реакционно-способных пород;
4. соли-электролиты должны проверяться опытным путем на образование высолов.

Современные комплексные противоморозные добавки не имеют недостатков солей-электролитов, обеспечивают возможность вести бетонные работы при низких температурах и обладают комплексным действием (не только противоморозным, но и пластифицирующим и другими).

Теплым называют бетон, который после укладки подвергается различным прогревающим и обогревающим процедурам.

Методы прогрева бетона

После того, как бетон уложен и уплотнен, необходимо поддерживать оптимальную температуру до достижения критической прочности, для чего применяют три вида мероприятий:

1. метод термоса;
2. устройство тепляков;
3. прогрев бетона.

Эти мероприятия применяются как самостоятельно, так и в сочетании с противоморозными добавками.

Выбор метода производится в зависимости от многих факторов:

1. тип конструкции;
2. состав бетонной смеси;
3. наличие и тип арматуры;
4. наличие или отсутствие соответствующего оборудования;
5. экономическая целесообразность.

Сохранение тепла или «метод термоса»

Метод термоса применяется в массивных конструкциях самостоятельно или в сочетании с добавками-ускорителями. Ускорители способствуют более быстрому отвердеванию бетона, а значит, критическая прочность будет набрана быстрее.

Реакция гидратации является экзотермической, то есть, протекает с выделением тепла.

В массивных конструкциях тепла выделяется достаточно для обогрева, поэтому, если заливать бетон в утепленную опалубку, а после заливки укрыть пленкой ПВХ и теплоизолирующими материалами (маты, рулонные материалы, доски, пенопласт), бетон будет сохранять температуру, подходящую для твердения вплоть до набора критической прочности.

Достоинства метода:

1. экономия электроэнергии;
2. использование собственного тепла бетона;
3. относительная простота.

Недостатки метода термоса:

1. применение только в массивных конструкциях;
2. неэффективность при особо низких температурах (решается добавлением противоморозных добавок);
3. не подходит для конструкций с большой площадью поверхности охлаждения.

Метод «горячего сухого термоса»

В этом случае можно укладывать бетон на промороженное основание без подогрева. В утепленную опалубку насыпается слой керамзита, разогретого до температуры 200–300°С, а после его остывания до 100°С выполняется укладка бетона, замешанного на теплой воде. В результате тепло остывающего керамзита используется для подогрева бетона.

Устройство тепляков

Тепляки – это своеобразные шатры, которые устанавливаются над замоноличенными конструкциями. Внутри тепляков устанавливают тепловые пушки в таком количестве, чтобы обеспечить необходимую температуру твердения (выше 5°С). Особенную важность имеет герметичность укрытия.

Методы искусственного прогрева бетона

Наиболее высокая скорость твердения бетона при температуре 50°С.

Обеспечить расчетную температуру отвердевания бетона до достижения критической прочности можно, применяя искусственный нагрев бетона различными методами:

1. Электродный. Внутри опалубки закрепляются электроды, которые могут быть пластинчатыми, полосовыми, стержневыми, струнными. Тепло выделяется при пропускании тока через бетонную смесь.
2. Кондуктивный (контактный). Тепло выделяется в проводнике при прохождении через него тока и передается бетонной смеси.
3. Инфракрасный. ИК-излучение используется для прогрева основания, арматуры и нагревания бетона без переносчика тепла.
4. Индукционный. Тепло выделяется арматурой, находящейся в электромагнитном поле индуктора.

Недостаток методов – необходимость использования дорогостоящего оборудования и электроэнергии.

Применение противоморозных и ускоряющих добавок позволяет бетону быстрее набирать критическую прочность и таким образом экономить электроэнергию и повышать оборачиваемость оборудования.

Заливка бетона зимой технически сложными способами

Целесообразно использование технически сложных способов зимнего бетонирования с применением утепленной опалубки, электродов для подогрева, укладки нагревающего кабеля и т.д. Эти методы требуют проведения тщательных предварительных расчетов.

Зимний бетон в домашних условиях

При домашнем строительстве бетонирование в условиях отрицательных температур допустимо для объектов невысокой важности.

Для самостоятельных работ используют замес на подогретой (не выше 70°С) воде.

Порядок закладки компонентов бетонной смеси меняют: сначала в воду засыпают крупный заполнитель, затем песок и цемент.

Совет: Зимой рекомендуется применять портландцемент марки не ниже М400.

В домашних условиях применение прогрева бетона или устройства тепляков не выгодно; на первый план выходят специальные противоморозные добавки, которые позволяют успешно проводить бетонные работы в зимнее время.

Можно ли добавлять в бетон соль и модифицирующие добавки?

В зимнее время для понижения температуры замерзания свободной воды в бетонный раствор добавляют соль (хлорид натрия) или другие соли натрия и калия, которые работают как электролиты.

Применение солей может привести к коррозии арматуры и появлению высолов на готовом бетоне. Оптимальный вариант – использование комплексных противоморозных добавок и пластификаторов.

Возможные последствия зимнего бетонирования

Несоблюдение технологий укладки бетона зимой приводит к получению бетонных изделий пониженной прочности, с трещинами, высолами и прочими дефектами, а также к плохому сцеплению с арматурой. Изделия получаются недолговечными в эксплуатации.

Важно!

Следует помнить, что критическая прочность бетона составляет 30–50% от расчетной прочности, а распалубочная – 70%. После достижения бетоном критической прочности мороз ему уже не вредит, и меры по обогреву можно сворачивать. Но в этот момент еще нельзя производить распалубку и давать нагрузку на бетон.

Бетонные работы зимой – чаще всего, вынужденная мера, но и в этом случае есть свои преимущества. При выборе технологии проведения зимних работ учитываются многие факторы: тип конструкций, состав бетонной смеси, наличие оборудования и экономический эффект от их применения. Противоморозные добавки желательны к применению при выборе любого метода ведения бетонных работ зимой.