Заливка ЖБИ в зимний период
Смена сезонов напрямую влияет на технологию выполнения бетонных работ. Это, главным образом, обусловлено процессом кристаллизации воды, присутствующей в составе бетонной смеси и, соответственно, появлением дефектов ЖБК и снижением их эксплуатационных характеристик. При этом на современном этапе развития строительных технологий имеется ряд способов, которые позволяют продолжать работы даже в зимний период при снижении температур воздуха ниже 0 °С.
Температура, °C | Льдистость бетона, % | ||||
замороженного сразу после укладки | замороженного при прочности, % от R28 | ||||
15 | 50 | 70 | 100 | ||
-3 | 91 | 43 | 20 | 14 | 10 |
-5 | 92 | 58 | 27 | 22 | 18 |
-10 | 92 | 66 | 42 | 38 | 33 |
-15 | 93 | 73 | 58 | 44 | 41 |
-20 | 94 | 74 | 63 | 49 | 43 |
-30 | 96 | 78 | 65 | 54 | 49 |
-45 | 97 | 87 | 68 | 57 | 52 |
Сложности бетонирования в зимний период
При устойчивой нулевой или отрицательных температурах на строительной площадке существует высокая вероятность изменения агрегатного состояния основного компонента бетона – воды. Кроме физического изменения в материале, это приводит к нарушению протекания химических процессов, в частности, процесса гидратации цемента, обуславливающего нормальное затвердевание смеси. При падении температуры снижается скорость химической реакции: вся несвязанная вода кристаллизуется с увеличением объема на 9%. При возникновении растягивающих напряжений в структуре бетона появляются трещины и, соответственно, растет вероятность разрушения конструкции как при отрицательных температурах, так и после потепления.
Если наличие кристаллов льда в структуре бетона обеспечивает некоторое сопротивление внешним нагрузкам, то после его таяния при повышении температуры выше 0 °С, несмотря на возобновление процесса гидратации цемента, прочность бетона падает. При этом существенно нарушаются сроки набора проектной прочности материала и нарушается его структура.
С этими процессами можно бороться следующими методами:
- утепление опалубки;
- укладка бетона в опалубку с подогревом, позволяет на протяжении первых 2 суток обеспечить изоляцию конструкции от воздействия отрицательных температур и завершить процесс нормального формирования цементного камня;
- прогрев ЖБК с помощью уложенных в опалубку элементов или специального резистивного кабеля, который за счет высокого электросопротивления выделяет достаточное количество тепла для предотвращения развития процессов кристаллизации;
- прогрев конструкции паром;
- применение противоморозных добавок при изготовлении бетона позволяет сохранить качество материала при доставке миксерами на строительный объект и в процессе формирования конструкции;
- использование предварительного подогрева компонентов смеси.
Прочность бетона до замораживания, % от R28 | Увеличение прочности бетона после 28 суток, % | ||||
Температура, °C | |||||
0 | -2 | -5 | -10 | -20 | |
0 | 50-60 | 20-30 | 5-10 | 1-3 | 1 |
5-10 | 40-60 | 30-40 | 15 | 3-5 | 2-4 |
15-20 | 50-70 | 45-50 | 20 | 15 | 10 |
30-50 | — | — | 15 | 10 | 8 |
На современном этапе развития строительных технологий может использоваться комплекс методов для предотвращения затвердевания воды, что способствует нормальному бетонированию в зимний период. Выбор конкретного способа или их сочетания определяется экономическими и технологическими факторами.
Способы предотвращения кристаллизации воды
Качество бетонирования в зимних условиях можно обеспечить при условии сохранения жидкого состояния воды. Этого можно добиться двумя способами: увеличением температуры в зоне реакции или понижением температуры замерзания воды.
Создать запас внутреннего тепла бетона можно за счёт применения предварительно подогретых материалов с соблюдением следующих рекомендаций:
- использование подогретой воды с максимальной температурой нагрева не выше +80 °С;
- применение подогретых песка и щебня (максимальная температура мелкого и крупного заполнителей не выше +40 °С);
- обеспечение температуры готового бетона на уровне +30 °С;
- использование ненагретого цемента во избежание его спекания.
Нормальному бетонированию в зимних условиях способствует использование преимуществ экзотермической реакции цемента с водой, при которой выделяется тепло, предотвращающее кристаллизацию последней.
Зимнее бетонирование также производят с дополнительным утеплением конструкции. Сохранить внутренне тепло уложенного бетона можно с применением различных теплоизоляционных материалов: шлака, матов, древесных опилок. Наряду с этим, распространена практика прогревания свежеуложенной смеси с помощью пара или электрического тока. В первом случае пар пропускают по каналам в опалубке или по трубам, уложенным в толщу бетона, что обеспечивает нагрев до температур +50…+80 °С.
Для прогрева электрическим током на поверхность смеси укладываются пластинчатые электроды, а внутренние слои прогреваются за счет арматурного каркаса или специальных кабельных систем. При прохождении тока через бетонную массу происходит поддержание оптимальной температуры, что позволяет существенно уменьшить срок твердения смеси в зимний период.
Указанные методы требуют применения дополнительного оборудования, что усложняет и повышает стоимость процесса обогрева, но обеспечивает надежное регулирование температуры смеси в зимний период.
Использование противоморозных добавок
Использование ПМД считается одним из наиболее распространенных способов предотвращения кристаллизации воды. При этом могут использоваться два типа противоморозных добавок:
- ПМД для понижения температуры замерзания бетонной смеси и одновременного замедления или ускорения процесса ее схватывания (нитрит натрия, хлорид натрия, многоатомные спирты, аммиачный раствор, органические вещества);
- ПМД со свойствами антифриза и способностью ускорения процессов твердения бетона (смеси веществ на базе хлорида кальция, нитрит натрия, поташ, мочевина, нитрат и нитрит кальция).
Указанные группы веществ отличаются не только способностью предотвращения кристаллизации воды, но и не вызывают коррозии стальной арматуры. При этом может быть обеспечена нормальная доставка бетонов с противоморозными добавками на строительную площадку и подача их на расстояние при помощи бетононасоса.
К преимуществам применения противоморозных добавок относится следующий комплекс факторов:
- снижение температуры кристаллизации воды;
- регулирование времени схватывания бетона;
- повышение подвижности бетона, что дает возможность использовать спецоборудование для укладки смеси;
- предотвращение коррозии арматурной стали и закладных деталей;
- повышение водонепроницаемости готового бетона и, соответственно, его эксплуатационных характеристик;
- ускорение набора прочности;
- предотвращение образования «высолов» и других поверхностных дефектов бетона;
- повышение прочности бетона в проектном возрасте;
- экономия за счет использования цементов низких марок;
- простота технологии внесения противоморозных добавок на стадии изготовления бетонной смеси.
Внесение противоморозных добавок отличается технологической простотой, незначительными экономическими затратами и комплексом технологических преимуществ, поэтому широко применяется в современной строительной практике, особенно при заказе смеси на бетонном заводе.