Главная / Про Бетон / Процессы в бетоне при низких температурах

Процессы в бетоне при низких температурах

Общие положения. Понятие «зимние условия» при производстве бетонных работ отличается от календарного. «Зимние условия» для конкретной стройки начинаются, когда среднесуточная температура наружного воздуха снижается до + 5°С, а в течение суток наблюдается ее падение ниже нуля.

При температуре ниже 0°С в бетоне прекращаются процессы гидратации, т.е. взаимодействие минералов цемента с водой. Твердение бетона приостанавливается, так как бетон замерзает, превращаясь в монолит, прочность которого обусловливается силами смерзания. В бетоне появляются внутренние напряжения, вызываемые увеличением объема свободной воды примерно на 9% при замерзании. Эти напряжения разрывают неокрепшие адгезионные связи между отдельными компонентами бетона, снижая его прочность. Свободная вода, замерзая на поверхности зерен заполнителей в виде тонкой пленки, препятствует сцеплению цементного теста с заполнителем. Это также ухудшает прочностные свойства бетона.

После оттаивания бетона твердение при положительной температуре возобновляется, но прочность оказывается ниже проектной, т.е. той, которая была бы достигнута при твердении в нормальных условиях. Снижаются и другие свойства бетона: плотность, долговечность, сцепление с арматурой и т. д. Свойства бетона ухудшаются тем значительнее, чем раньше после укладки произошло его замерзание. Если бетон к моменту замерзания наберет определенную прочность, то отрицательное влияние замораживания на его свойства невелико: после оттаивания прочность бетона может достигнуть проектной величины. В этом случае адгезионное сцепление между цементным тестом и заполнителем значительно больше внутренних напряжений. Поэтому вероятность деформаций в контактной зоне меньшая.

Минимальную прочность бетона к моменту его замерзания, достаточную для достижения им после оттаивания проектной прочности, называют критической. Эта прочность для бетонов в конструкциях с ненапрягаемой арматурой должна быть не менее 30. 50% от проектной в зависимости от класса бетона и не ниже 50 кг/см2. В предварительно напряженных конструкциях она должна быть не ниже 70% от проектной. Если конструкции предполагается нагружать в зимний период, то к моменту замораживания прочность бетона в них должна достигнуть 100% от проектной величины.

Для получения в зимних условиях бетона проектного качества необходимо обеспечить для него температурно-влажностный режим, при котором физико-химические процессы твердения не нарушаются и не замедляются. Продолжительность поддерживания такого режима должна обеспечивать достижение критической или проектной прочности.

Задача «зимнего» бетонирования: получить бетон заданной прочности. Для этого выполняются общие мероприятия и различные технологии обеспечения нормального режима твердения бетона.

а) Работы ведутся на подогретой бетонной смеси. Эта смесь в момент укладки в конструкцию должна иметь положительную температуру, по величине обратную температуре окружающего воздуха. Это достигается подогревом воды, щебня и песка (паром) при приготовлении бетонной смеси на заводе.

б) Для исключения охлаждения в пути кузов самосвала закрывается сверху щитами, а снизу подогревается выхлопными газами от двигателя автомобиля через устроенное двойное дно кузова.

в) Бадьи и бункера накрываются деревянными утепленными крышками, а снаружи обшиваются. При сильных морозах их периодически прогревают паром. Бетононасосы устанавливают в отапливаемых помещениях. Перед началом работы через бетоновод прокачивается горячая вода. Звенья труб магистрального бетоновода при температуре ниже минус 10°С заключают в теплоизоляцию вместе с обогревающей грубой трубопровода.

г) Перед укладкой бетонной смеси опалубка и арматура очищаются от мусора, снега, наледи. Для этого при необходимости используется продувка горячим воздухом от калориферов или паром, а также промыв горячим паром с последующей продувкой горячим воздухом.

д) При морозах ниже минус 15°С арматуру из стержней диаметром более 25 мм и прокатных профилей отогревается до плюс 5°С, чтобы обеспечить хорошее сцепление бетона с арматурой. С этой же целью выступающие за пределы утепленной опалубки металлические элементы после отогрева утепляются на длине не менее 1,5 м от блока.

е) На качество бетона сильно влияет состояние основания, на которое его укладывают. Важно исключить раннее замораживание бетона в стыке с основанием и последующее деформации пучинистых грунтов основания.

До начала бетонирования фундаментов пучинистые грунты отогреваются паром, огневым способом или с помощью электричества. Не пучинистые грунты не прогревают. Температура укладываемой смеси должна быть как минимум на 10°С выше, чем температура грунта основания. Не допускается укладка бетонной смеси на замерзший грунт («промороженное» основание).

При необходимости укладки бетонной смеси на ранее уложенный и замерзший бетон он отогревается на глубину не менее 400 мм и предохраняется от промерзания до приобретения свежим бетоном критической прочности.

ж) При бетонировании, для уменьшения тепловых потерь, бетонная смесь укладывается небольшими участками по длине и ширине, чтобы ранее уложенные слои быстрее перекрывались новыми, и температура бетона не успевала опускаться ниже расчетной.

з) Бетонирование ведется круглосуточно без перерывов, так как подготовка замерзших рабочих швов весьма трудоемка и не всегда обеспечивается необходимое качество.

Технологии, обеспечивающие нормальный режим твердения бетона:

1. Применение химических добавок.

Химические добавки понижают температуру замерзания жидкой части бетонной смеси, обеспечивающая твердение бетона при температуре ниже 0°С, что увеличивает время набора прочности.

Этот метод относительно недорогой (дополнительные затраты по сравнению с обычными условиями (удорожание) около 16%) и широко применяется в строительстве. В качестве добавок используются: хлористый натрий, хлористый кальций, углекислый калий (поташ), нитрит натрия и др.

Добавки вводятся в бетонную смесь при ее приготовлении. В зависимости от их количества получают заданный эффект:

— при 1–2% от веса цемента – ускорение твердения бетона;
— при 3–5% от веса цемента – понижение температуры замерзания на 5–10°С;
— при 10–15% от веса цемента – полное исключение замерзания «холодный бетон», но при этом набор прочности продолжается 40–90 суток.

2. Прогрев бетона.

а) Метод «термоса». Используется тепло, выделяющееся при химических реакциях твердения бетона. Для этого конструкцию дополнительно утепляют.

Метод эффективен для массивных конструкций простой формы, особенно для заглубленных сооружений и конструкций на грунте и в грунте (фундаменты, стены подвалов, фундаменты под оборудование, полы на грунте и т. п.). Для усиления эффекта при приготовлении смеси используются цементы с повышенным тепловыделением.

б) Прогрев паром. Вокруг забетонированной конструкции устраивается «рубашка» из рубероида, деревянных или стальных щитов, под которую подается пар (рис. 4.52). «Рубашка» обеспечивает необходимый прогрев конструкции и влажность (не высушивает бетон).

Используется пар низкого давления 0,5 –0,7 атм. с температурой 80–90°С. Примерный режим паропрогрева: скорость подъема (градиент) температуры не более 5–10 град/ч; изотермический прогрев при температуре 80°С для бетонов на обычном портландцементе и 95°С – на шлакопортландцементе и пуццолановом цементе. Скорость остывания (градиент) бетона должна быть 10 град/ч. Паропрогрев бетона возможно вести до набора им проектной прочности, что особенно актуально для наших восточных и северных регионов, где «зимний период» составляет
8. 10 месяцев.

Метод применяется для прогрева различных бетонных конструкций, но лишь там, где имеется пар в необходимом количестве.

в) Электропрогрев. Внутренний – с помощью электродов. Тепло выделяется при прохождении электрического тока через сырую бетонную смесь. Электроды могут внедряться в свежеуложенный бетон или до бетонирования в конструкцию закладываются греющие провода. Количество электродов, греющих проводов в каждом случае определяется расчетом.

Достоинство способа – простота. Недостатки – сложность контроля (круглосуточное наблюдение) и высокая стоимость.

Наружный – тепло выделяется «греющей» опалубкой или греющими гибкими электрошнурами.

Рис. 4.52. Схемы устройства опалубки при обогреве железобетонных конструкций паром: а – обогрев фундаментов; б – обогрев бетонных плит (полов, площадок); в – капиллярная опалубка для прогрева колонны; г – обогрев ребристого перекрытия; 1 – утеплитель; 2 – съемный короб; 3 – короб колонны; 4 – подача пара; 5 – короб плиты перекрытия; 6 – опалубка; 7 – отверстия в ребрах короба для пара

3. Бетонирование в «тепляках». Над бетонируемой конструкцией или частью ее устраивают легкое каркасное ограждение из брезента, пленки и т.п. (шатер) и под него подается теплый воздух или нагреватели ставятся внутри шатра. Под шатром (температура плюс 5–10 °С) бетонирование выполняется в обычных условиях.

В зависимости от задания тепляк может «работать» 3–16 суток, до набора бетоном 50% проектной (расчетной) прочности или все расчетные 28 суток.

4. Обогрев бетона инфракрасными лучами (проникающий прогрев).

Особенность метода в том, что передача тепла бетону (прогрев) происходит на всю толщину конструкции одновременно и с одинаковой интенсивностью (рис. 4.53).

Для обогрева монолитного бетона применяют ТЭНы типа НВСЖ (нагреватель воздушный сушильный жаростойкий) или НВС (нагреватель воздушный сушильный). Мощность этих обогревателей на 1 м длины колеблется от 0,6 до 1,2 кВт, температура излучающих поверхностей – от 300 до 600°С. ТЭНы работают при напряжении 127, 220 и 380 В.

Карборундовые излучатели имеют мощность до 10 кВт/ч, а их рабочая температура достигает 1300–1500 °С.

Рис. 4.53. Схемы обогрева инфракрасными лучами: а – прогрев бетона в плитах; б, в – то же, в стенах; 1 – прогреваемые конструкции; 2 – трапецеидальные отражатели; 3 – инфракрасные излучатели; 4 – сферические отражатели; 5 – толь; 6 – опалубка; 7 – щиты скользящей опалубки

Оптимальное расстояние между инфракрасной установкой и обогреваемой поверхностью 1–1,2 м.

Обогревать инфракрасными излучателями можно как открытые поверхности бетона, так и через опалубку. Для лучшего поглощения инфракрасного излучения поверхность опалубки покрывают черным матовым лаком. Температура на поверхности бетона не должна превышать 80–90°С. Чтобы исключить интенсивное испарение влаги из бетона, открытые поверхности закрывают полиэтиленовой пленкой, пергамином или рубероидом.

Инфракрасные установки ставят на таком расстоянии друг от друга, чтобы прогреть все участки бетонной поверхности. Прогрев бетона инфракрасными лучами условно делят на три периода: выдержку бетона и его разогрев; изотермический прогрев; остывание.

Способ применяют для термообработки бетона в тонкостенных конструкциях с большим модулем поверхности (например, стен, бетонируемых в скользящей опалубке, плит, балок). Этот метод применяют также для отогрева замерзшего бетона в рабочих швах, при укладке бетона в штрабы, а также для отогрева арматуры, закладных деталей и «активной» поверхности опалубки-облицовки перед укладкой в нее бетона.

Источник: Технология строительных процессов. Снарский В.И.

источник

Для нормального твердения бетонной смеси уложенной в опалубку необходимо обеспечить достаточное количество тепла и влажную среду. При температуре ниже 10 градусов твердение постепенно затухает, а при 0 градусов практически прекращается. Свободная вода замерзая увеличивается в объеме что приводит к разрушению формированной структуры связи. Повторное оттаивание и замерзание значительно снижает прочность бетона. Только после достижением бетона 30-50% проектной прочности значительно снижается влияние замораживания на свойства бетона. Норм условия твердения бетона при низких температурах воздуха достигается путем:

— использование внутреннего тепла смеси.

— дополнительной подачей тепла из вне.

— введением в смесь ускорителей твердения.

Основным положением зимнего бетонирования является получение бетона с критической прочностью в максимально короткие сроки. Для этого используют:

— снижают водоцементное отношение.

Внутренний запас тепла смеси увеличивают путем предварительного прогрева составляющих при этом воду нагревают до 80 градусов, а песок и щебень до 40. Это повышает температуру смеси в момент укладки и уплотнения, а также способствует ускорению нарастания прочности бетона. При этом следует следить за тем, чтобы температура смеси не превышала 40 градусов иначе резко снижается ее подвижность. Значительное ускорение твердения достигается введением в смесь добавок хлористого кальция в количестве от 1.5 — 3% от массы цемента. Для использования внутреннего тепла бетонной смеси применяют способ термоса, при этом поверхность бетонируемого элемента покрывается слоем теплоизоляционного материала. Данный способ рационален при бетонировании массивных сооружений, имеющих относительно малую поверхность охлаждения. Способ пригоден к применению при температуре воздуха до “ – 15 “ градусов. Подогрев бетонной смеси осуществляется следующими способами:

Водяным паром циркулируем по каналам опалубки. Это обеспечивает температуру 50 -70 градусов и позволяет в течении 2 – 3 суток достичь проектной прочности бетона.

Теплым воздухом. Осуществляется при небольших объемах работ, для этого устраивают тепляки из фанеры или брезента с отоплением обычными или электрическими отражателями печами.

Электроподогрев основан на том, что при пропускании через бетонную смесь переменного тока температура повышается. В качестве электродов могут использовать стальные стержни железобетонных конструкций. Электропрогрев проводят при пониженном направлении тока 50 – 100 В. Скорость повышения температуры должна быть не более 1 градуса в час, а максимальная температура не более 60 градусов.

Холодный бетон.

Возможно устройство дорожных и аэродромных покрытий при “ – “ температуре методом холодного бетона. Этот способ основан на введении в бетонную смесь хлористого Ca и Na. При этом резко падает температура замерзания воды в бетонной смеси. Кроме того соли значительно пластифицируют бетонную смесь, а хлор Ca является ускорителем твердения. Нарастание прочности бетона с добавками солей при “ – “ температуре происходит достаточно медленно. За 7 суток – 30%, 28 суток – 50%, 90 суток – 90 – 100%. Соли вводятся в бетонную смесь в виде растворов, допускается изготавливать и укладывать холодную бетонную смесь при температуре – 20 градусов. Уложенную и уплотненную бетонную смесь обязательно защищают способом термоса. Изготовленную железобетонную конструкцию с применением холодной бетона не рекомендуется так – как хлорированные соли вызывают коррозию стальной арматуры. Свойства холодного бетона несколько хуже чем у бетона твердеющего в обычных условиях. При равной прочности холодный бетон обладает меньшей долговечностью, морозостойкостью и повышенной усадкой и хрупкостью.

Дата добавления: 2016-02-09 ; просмотров: 682 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

источник

Ремонт бетона при отрицательных температурах, как и бетонирование в зимних условиях, довольно хлопотное занятие и без специальных ремонтных смесей здесь не обойтись. Нарушение бетонного основания и как следствие ослабление несущей способности деталей конструкций, является серьезной проблемой, требующей эффективного и незамедлительного решения (см. видео в этой статье).

В этой статье будет рассмотрена не только проблема ремонта бетона в зимних условиях, но и причины, которые могут приводить к возникновению этих неприятностей.

Бетон представляет собой искусственный материал, получаемый в итоге твердения смеси воды, цемента и заполнителей. Получение и твердение цементного состава проходит через несколько стадий формирования кристаллических структур.

Структура воды обволакивая зерна цемента создает вокруг них оболочки, при помощи которых частицы цемента соединяются друг с другом (процесс гидратации). При этом в цементной структуре начинают появляться мельчайшие кристаллы, которые затем превращаются в плотную кристаллическую решетку. Стадия кристаллизации и предопределяет процесс формирования цементного камня и набора прочности бетона.

Замедление или ускорение протекания процесса набора прочности бетона зависит от начальной температуры смеси, адсорбирующими характеристиками цемента, определяемыми его минералогическим составом.

Твердению бетонного раствора наиболее способствует температура равная 15–25°С, при помощи которой бетонная конструкция на 28-е сутки достигает оптимальной прочности.

При понижении температуры до отрицательных показателей, вода, содержащаяся в структуре бетонной смеси, превращается в ледяные кристаллы. В результате образования таких кристаллов объем воды увеличивается на 9%, при этом повышается давление, способствующее разрыву существующих структурных связей и которые впоследствии, уже не восстанавливаются.

По тем же причинам, бетон при отрицательных температурах, теряет связь с арматурным каркасом, повышается пористость материала, в значительной мере влияющая на его прочность, водонепроницаемость и морозостойкость.

При оттаивании, ледяные кристаллы в строении бетона вновь превращаются в жидкость и процесс твердения возобновляется. Однако, из-за разрушенной в период замерзания структуры, проектная прочность этого бетона будет на 15–50% ниже, чем прочность бетона, полученного в нормальных условиях.

Особенно плохо влияет попеременное замораживание–оттаивание бетонных конструкций. Прочность, при которой процесс замерзания бетона уже не может разрушить его структуру, называется критической.

Таким образом, бетонирование при отрицательных температурах, заключается в применении таких технологий ухода за бетоном, которые позволили бы получить предусмотренные проектом конечные физико-механические характеристики или хотя бы достижение бетоном критической прочности.

Основные положения СНиП — бетонирование при отрицательной температуре, имеющие непосредственное отношение к укладке бетонного раствора в зимний промежуток времени:

Настоящие положения применяются во время проведения бетонных работ с минимальной суточной температурой 0°С и ниже.
Приготовление бетона необходимо производить в подогреваемых бетоносмесителях с использованием разогретой воды и заполнителей. При этом время перемешивания раствора должно быть увеличено на 25%.
При изготовлении бетона в состав смеси необходимо вводить специальные противоморозные, воздухововлекающие добавки и пластификаторы.
Транспортировку бетонной смеси осуществлять при помощи автобетоносмесителей, утепленных контейнерах и в подогретом состоянии. При температуре ниже 15°С, время и расстояние транспортировки сокращают на 30–50% в сравнении с летним периодом.
Состояние поверхности, на которую будет заливаться смесь, а также способ ее укладки, обязаны предотвратить вероятность замерзания раствора в момент контакта с бетонным основанием.
При отрицательных температурах бетон необходимо укладывать с применением глубинных вибраторов. Причем время вибрирования бетонной смеси следует увеличить на 25% в сравнении с укладкой при плюсовых температурах.
По окончании производства бетонных работ, все свежеуложенные конструкции необходимо укрыть паро- и теплоизоляционными материалами.

Набор прочности бетона при отрицательных температурах заключается в создании бетонной смеси необходимых условий твердения, гарантирующих сохранение структурной целостности и удовлетворительного состояния после оттаивания.

Это можно достичь двумя способами:

использование внутренней теплоты бетона;
внешняя подача тепловой энергии бетону с использованием специального оборудования и технологий.

Первый способ наиболее приемлем для приготовления и укладки бетонной смеси своими руками, так как можно обойтись без дополнительного оборудования, а значит, цена готового бетона будет гораздо ниже цены раствора заводского изготовления. Но готовить смесь своими руками в зимних условиях желательно в небольших объемах для выполнения каких-либо краткосрочных работ.

Инструкция по приготовлению бетонной смеси в зимних условиях своими руками:

В качестве вяжущих применять высокопрочные и быстротвердеющие марки портландцемента.
При изготовлении бетонного раствора необходимо вводить в смесь ускорители твердения и воздухововлекающие добавки.
Для уменьшения количества воды в растворе с сохранением его подвижности вводятся пластифицирующие добавки.
Чтобы создать дополнительный запас теплоты в бетоне, все компоненты смеси предварительно должны быть разогреты до оптимальной температуры: вода — 90°С; заполнители — 50°С. Температура бетонной смеси на выходе должна быть не более 40°С, так как при высокой температуре она быстро густеет.
Температура бетонного раствора в момент укладки в опалубку не должна быть ниже 5°С, а при укладке в тонкостенные конструкции — не ниже 20°С.
Укладку бетонной смеси проводить способом виброуплотнения.
По завершению заливки бетонной смеси, конструкции необходимо укрыть полиэтиленовой пленкой и теплоизоляционными матами.

Период твердения бетона сопровождается химической реакцией воды и цемента, в результате которой происходит значительное выделение теплоты (экзотермия). Чтобы сохранить эту теплоту, бетонные конструкции укрывают теплоизоляционными материалами (маты из минеральной ваты, опилки, пенопласт и др.).

Бетон должен набрать заданную прочность, прежде чем температура смеси снизиться в какой-либо точке конструкции до 0°С. Такой метод бетонирования называется способом термоса. Данный способ рационален, если необходимая теплота в бетоне сохраняется как минимум 5–7 суток. А такие условия возможны только при заливке объемных бетонных конструкций.

В дополнение к естественному разогреву бетона может применяться так называемый способ электротермоса. При этом методе бетонную смесь дополнительно прогревают электродами, установленными в бетонную конструкцию с последующим выдерживанием по вышеописанной технологии.

Учитывая тип бетонируемой конструкции и требуемые сроки ввода ее в эксплуатацию, внешние источники поддержки внутренней теплоты бетона могут быть следующих видов:

предварительный электроразогрев бетонной смеси;
выдерживание бетонных конструкций в тепловых шатрах (конвективный способ);
выдерживание бетона с использованием внешних источников тепловой энергии (контактные способы электропрогрева, радиационные, индукционные и др.).

Одним из эффективных способов бетонирования при низких температурах считается метод предварительного форсированного разогрева бетонной смеси (см. фото). Бетон перед самой укладкой в опалубку в продолжении 5–15 мин интенсивно нагревают до температуры 70°С–90°С в загрузочных бадьях, оборудованных электродами или тоже самое, только в кузовах автосамосвалов при помощи опускных электродов. Готовую разогретую смесь сразу же заливают в опалубку и уплотняют вибраторами до начала схватывания бетона.

Испытания этого метода показали, что электротепловой импульс на начальной стадии структурообразования ускоряет гидратацию цемента, а вибрирование нагретой смеси наиболее эффективно для получения плотной структуры готового бетона. Применение электроразогретых бетонных смесей при отработанной технологии бетонирования в условиях отрицательных температур, сокращает длительность выдерживания бетона, улучшает его характеристики и повышает коэффициент эффективности применения электроэнергии.

Помимо этого, возникает хорошая возможность транспортировки бетонной смеси на более дальние расстояния, и позволяет широко использовать во время укладки бетонной смеси обычную высокооборачиваемую металлическую опалубку.

Метод утепления бетона в искусственных тепловых шатрах (тепляках) связан с непредвидимыми дополнительными затратами, усложняет проведение смежных работ и увеличивает сроки строительства. Поэтому, его применение возможно только в случае технологической необходимости.

Тепляки — это временные тентовые отапливаемые конструкции, служащие для проведения всего комплекса бетонных работ на определенном участке. Температурный режим в тепловых шатрах (тепляках) должен соответствовать температуре основания бетонной конструкции, но не ниже 5°С.

Для поддержания запланированной температуры в тепляках используются воздухонагреватели, работающие на различных видах топлива или электроприводе.

Тепляки для выдерживания бетона могут быть следующих конструкций:

Легкие тепляки, изготовленные из брезента или ПВХ ткани. Применяются при производстве бетонных работ нулевого цикла (фундаменты под оборудование, колонны и др.). При механизированной укладке тепляк снимают, а по окончании устанавливают снова для выдерживания бетона в условиях проектной температуры до приобретения конструкцией заданной прочности.

Объемные тепловые шатры, предназначенные для больших площадей, могут быть воздухоупорными (без каркаса) или обычными каркасными с ПВХ тканью. Воздухоупорные представляют собой шатры, внутри которых находятся воздуходувки, поддерживающие избыточное давление в границах 0,006 МПа, при помощи которого и поддерживается форма ПВХ конструкции.

Передвижные тепловые сооружения используют для бетонирования ленточных конструкций (фундаменты, подземные коммуникации). Перемещение таких тепляков происходит при помощи тягача или специальной лебедки. Подача бетона внутрь тепляков осуществляется при помощи бадей в открытые, на время бетонирования, проемы в перекрытии.

Изотермический прогрев бетонной смеси одно- или трехфазным переменным током проходит при пониженном напряжением в 50–100 В. Прогрев конструкций постоянным током способствует электролизу воды в бетоне. Сам механизм этого вида нагрева основан на включении свежеуложенного бетона в электрическую цепь, возникающую между электродами и выполняет роль естественного сопротивления, в результате чего происходит нагрев бетона.

Подсказки: при изотермическом методе прогрева повышается электрическое сопротивление бетонной смеси, и сила тока уменьшается; для успешного протекания процесса необходимо стабилизировать силу тока, а для этого, трансформаторами, периодически нужно поднимать напряжение (ступенчатый метод,) иначе прохождение тока может прекратится и бетон замерзнет.

Электрическая термоактивная переставная опалубка работает под напряжением 40,121, 220В. Рекомендуемая температура бетона в момент заливки 5°С и выше. В период прогрева и после снятия опалубки бетонную поверхность необходимо укрыть теплоизоляционными материалами во избежание резкого охлаждения бетона и появления трещин поверхности в результате разницы температурных напряжений.

По такому же принципу работают и эластичные греющие (пластиковые, резиновые) опалубки с установленными в них электродами.

Радиационный метод прогрева инфракрасными лучами применяется для выдерживания бетона в местах густоармированных стыков сложной конфигурации где применение прогрева традиционными способами невозможно. Генератор лучей представляет собой металлический рефлектор, в котором на расстоянии 5–8 см от сферической поверхности расположена электрическая изолированная спираль, которая и служит источником необходимой энергии.

Индукционный способ прогрева бетона (контактный метод) заключается в создании электромагнитного поля вокруг свежеуложенной бетонной смеси. В результате перемагничивания вихревых потоков арматура и металлическая опалубка нагреваются и передают теплоту бетону.

Выбор технологии электропрогрева бетона зависит от вида бетонных конструкций, его проектной прочности, наличия необходимых мощностей на строительной площадке и допустимой пиковой нагрузки существующей электросети.

Подсказки: интенсивный прогрев бетона менее энергоемок, но при частом подъеме температуры, возможно его пересушивание, в результате — возможно появление трещин на бетонной поверхности в момент ее остывания.

Низкое качество исходных материалов, неудовлетворительный состав бетонной смеси, нарушение условий транспортировки бетона, а также нарушение технологии выполнения бетонных работ при отрицательных температурах приводит к поверхностным дефектам и впоследствии к разрушению бетонных конструкций.

Для ремонта бетона при отрицательных температурах обычно используют готовые быстротвердеющие ремонтные растворы, позволяющие в короткий срок и без использования специальных методов обогрева устранить все виды структурных нарушений бетона:

ремонт бетонных покрытий автодорог, мостов, аэродромов и др.;
ремонт гидротехнических сооружений;
для подводного бетонирования;
ремонт густоармированных конструкций;
ремонт разрушений бетона в результате влияния агрессивных сред;
ремонт повреждений поверхности от ударных механических нагрузок;
применяются для краткосрочного ремонта: растрескивание бетона, шелушение поверхности, ремонт выбоин глубиной до 30 мм и более.

Качество ремонта бетона заключается в правильном выборе смеси для проведения работ. Выбор необходимого состава для дефектных поверхностей зависит от типа конструкции, вида повреждений и условий эксплуатации выбранной конструкции. Всем этим требованиям отвечают ремонтные составы ЭМАКО.

Комплекс растворных смесей ЭМАКО располагает следующими разновидностями материалов для любого ремонта бетонных конструкций в условиях низких температур:

Emaco Fast Tixo — быстротвердеющий сухой раствор тиксотропного типа обеспечивает скоростной набор прочности ремонтируемой бетонной поверхности без применения дополнительного прогрева. Разрешено применение до -10°С. Толщина наносимого слоя 10–100 мм.

источник

Чтобы готовое изделие из бетона, после заливки, набрало необходимую проектную прочность и прослужило долгие годы, необходимо соблюдать температурный режим во время твердения. Оптимальная температура для твердения бетона +20С, при которой бетон набирает прочность за 28 суток. Но что делать, если вы заливаете фундамент осенью, когда температура воздуха чуть выше нуля? Современные технологии позволяют справиться с этой проблемой. Более того, при соблюдении определённых мер, бетонные работы можно производить даже зимой.

Чтобы ответить на вопрос: «При какой температуре можно заливать бетон?», необходимо понять, что происходит с бетоном во время твердения. После приготовления бетонной смеси в ней начинает происходить химическая реакция между водой и цементом. Этот процесс называют гидратацией цемента, которая проходит две стадии:

При схватывании в реакции участвуют алюминаты (С3А). В результате образуются иглообразные кристаллы, которые связываются между собой. Спустя 6 — 10 часов из этих кристаллов образуется подобие скелета.

С этого момента начинается твердение бетона. Здесь уже вступают в реакцию с водой клинкерные минералы (C3S и C2S) и начинает формироваться силикатная структура. В результате этой реакции образуются мелкие кристаллы, которые объединяются в мелкопористую структуру, что по сути и является бетоном.

Скорость течения гидратации сильно зависит от температуры. Снижение температуры с +20С до +5С увеличивает время твердения бетона до 5 раз. Но особенно резко замедляется реакция при дальнейшем снижении до 0С. А при отрицательной температуре гидратация прекращается, т.к. вода замерзает. Как известно, вода при замерзании расширяется. Это приводит к увеличению давления внутри бетонной смеси и разрушению сформировавшихся связей кристаллов. Как следствие происходит разрушение структуры бетона. Также образовавшийся лёд обволакивает крупные элементы заполнителей смеси (щебень, арматуру), разрушая их связи между цементным тестом. Это приводит к ухудшению монолитности конструкции.

При оттаивании воды процесс твердения возобновляется, но уже при деформированной структуре бетона. Что может привести не только к отслоению арматуры и больших элементов заполнителя бетонной смеси, но и к трещинам. Естественно, прочность такой бетонной конструкции будет гораздо меньше расчетной.

Следует заметить, что чем раньше бетон подвергся замораживанию, тем меньше будет его прочность.

Так как низкая температура значительно снижает скорость твердения, а мороз губительно сказывается на конструкции в целом, значит бетон надо согреть. Причем необходимо обеспечить равномерный прогрев. Минимальная температура для заливки бетона должна быть выше +5С. Если температура внутри смеси будет больше температуры снаружи смеси, то это может привести к деформации конструкции и образованию трещин. Прогревают бетон до момента набора критической прочности. При отсутствии данных в проектной документации о значении критической прочности она должна быть не менее 70% от проектной прочности. Если установлены требования по показателям морозостойкости и водонепроницаемости, то критическая прочность должна быть не менее 85% от проектной.

При заливке бетона в минусовую температуру используют разные технологии прогрева бетона. Чаще всего применяют способы:

Данный метод используется при массивных конструкциях. Он не требует дополнительного обогрева, но температура укладываемой смеси должна быть более +10С. Суть данного метода состоит в том, чтобы уложенная смесь, остывая, успела набрать критическую прочность. Химическая реакция твердения бетона является экзотермической, т.е. выделяется тепло. Поэтому, бетонная смесь подогревает сама себя. При отсутствии теплопотерь бетон может разогреться до температуры более 70С. Если опалубку и открытые поверхности защитить теплоизолирующим материалом, снизив таким образом теплопотери твердеющего бетона, вода не замерзнет и бетонная конструкция будет набирать прочность.

Для реализации метода термоса не требуется дополнительного оборудования, поэтому он является экономичным и простым.

Если в установленные сроки нельзя обеспечить набор критической прочности методом термоса, то прибегают к электронагреву. Разделяют три основных способа:

прогрев электродами
индукционный нагрев
использование электронагревательных приборов

Способ прогрева электродами заключается в следующем, в свежеуложенную смесь вводят электроды и подают на них ток. При протекании электрического тока электроды нагреваются и обогревают бетон. Следует отметить, что ток должен быть переменным, т.к. при постоянном токе происходит электролиз воды с выделением газа. Этот газ экранирует поверхность электродов, сопротивление тока возрастает и нагрев существенно снижается. Если в конструкции используется железная арматура, то её можно использовать в качестве одного из электродов. Важно обеспечить равномерность прогрева бетона, и осуществлять контроль температуры. Она не должна превышать 60С.

Расход электроэнергии при данном способе варьируется в пределах 80 – 100 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Индукционный прогрев используется редко, в силу сложности реализации. Он основан на принципе бесконтактного нагрева электропроводящих материалов токами высокой частоты. Вокруг стальной арматуры обматывают изолированный провод и пропускают через него ток. В результате появляется индукция и происходит нагрев арматуры.

Расход энергии при индукционном прогреве составляет 120 – 150 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Ещё один из способов электронагрева бетона – это применение электронагревательных приборов. Существуют греющие маты, которые раскладываются на поверхности бетона и включаются в сеть. Так же можно соорудить над бетоном подобие палатки и уже внутри поставить электронагревательные приборы, например тепловую пушку. Но в данном случае необходимо позаботиться об удержании влаги в бетоне, не допустить преждевременного высыхания.

При температуре окружающего воздуха -20С расход электроэнергии, при данном методе, будет составлять 100 — 120 кВт*ч на 1 м3 бетона.

Прогрев бетона паром является весьма эффективным и рекомендуется для тонкостенных конструкций. С внутренней стороны опалубки создаются каналы, через которые пропускают пар. Можно сделать двойную опалубку и пропускать пар между её стенками. Так же можно проложить трубы внутри бетона, и пропускать пар по ним. Бетон этим способом нагревают до 50 – 80С. Такая температура и благоприятная влажность ускоряет твердение бетона в несколько раз. Например, за двое суток, при данном методе, бетон набирает такую же прочность как при недельном твердении в нормальных условиях.

Но у этого метода есть существенный недостаток. Требуются внушительные затраты на его организацию.

Ещё одним способом зимнего бетонирования является использование химических ускорителей твердения и противоморозных добавок. К ним относятся хлористые соли, нитрит натрия, карбонат кальция и др. Эти добавки понижают температуру замерзания воды и ускоряют гидратацию цемента. Их использование позволяет обойтись без прогрева бетона. Некоторые добавки повышают морозостойкость бетона, тем самым гидратация происходит даже при -20С.

Использование присадок обладает рядом недостатков. Их наличие в смеси пагубно сказывается на арматуре, начинается процесс коррозии. Поэтому использовать их можно только в неармированной конструкции. Также, при использовании противоморозных добавок, в зимний период, бетон наберёт прочность не более 30%. При наступлении плюсовой температуры произойдет оттаивание и дальнейший процесс набора прочности. Поэтому в бетоне, работающем при динамических нагрузках (фундамент под вибростанки, молоты и т.д.), использовать добавки нельзя.

Наряду с холодом бетон боится жары. Если температура окружающего воздуха превышает 35С и влажность менее 50%, то это способствует повышенному испарению воды из бетонной смеси. В результате водноцементный баланс нарушается и процесс гидратации замедляется или вовсе прекращается. Поэтому необходимо применять определённые меры по защите смеси от потери влаги. Можно понизить температуру свежеприготовленной смеси, если использовать охлаждённую воду, либо разбавить воду льдом. Этот нехитрый способ позволит избежать значительной потери воды при укладке смеси. Но через некоторое время смесь нагреется, поэтому следует позаботиться о дальнейшей герметичности конструкции. Опалубка должна быть герметичной, чтобы избежать потерь влаги через трещины. Впитывающую поверхность опалубки необходимо обработать специальным составом, ограничивающим сцепку с бетоном и поглощение влаги из него.

Необходимо оградить твердеющий бетон от воздействия прямых солнечных лучей. Для этого поверхность бетона укрывают мешковиной или брезентом. Через каждые 3 — 4 часа необходимо производить смачивание поверхности. Причём период увлажнения может достигать 28 суток, т.е. до полного набора прочности.

Одним из способов защиты при дефиците воды является возведение над поверхностью бетонной конструкции воздухонепроницаемого колпака из плёнки ПВХ толщиной не менее 0,2 мм.

При +20С бетон набирает прочность за 28 суток. Бетонная смесь, без использования методов нагрева или охлаждения, твердеет при температуре от +5С до +35С. Но время набора проектной прочности будет разным. Чем выше температура смеси, тем быстрее она твердеет. Для заливки бетона выходящего за рамки указанной температуры, необходимо использовать определённые методы.

При отрицательных температурах надо прибегать к методам нагрева на протяжении всего срока набора критической прочности. Необходимо чтобы нагрев смеси был равномерным, без больших перепадов температуры в центре и на периферии. Так же необходимо осуществлять постоянный контроль за температурой.

Если же температура выше +35С, то необходимо принимать меры по охлаждению смеси в момент приготовления, транспортировки и укладки. Это делается для предотвращения потери воды и, как следствие, нарушению водноцементного баланса, что негативно сказывается на прочности бетонной конструкции. После укладки необходимо либо увлажнять бетон, либо обеспечить герметичность конструкции.

источник

23 Авг 2019 admin 10