Производство бетонных работ в зимних условиях

При производстве бетонных работ в зимних условиях необходимо учитывать все факторы, влияющие на схватывание и твердение бетона.
Твердение бетона практически происходит при положительной температуре во влажной среде. При низких температурах твердение бетона резко замедляется, а при отрицательных, когда температура бетона падает ниже 0°,— прекращается. При укладке бетонной смеси в зимних условиях необходимо обеспечить свежеуложенному бетону достаточное содержание тепла, чтобы’ он не замерз до получения требуемой прочности (не менее 50% его проектной марки). При оттаивании такого бетона в теплое время года находящаяся в нем в виде льда свободная вода превращается снова в жидкость, и твердение бетона возобновляется.

Ввиду большого объема строительства с применением бетонных и железобетонных конструкций советские ученые разработали прогрессивные способы производства бетонных работ, позволяющие вести строительство в любое время года.
Способ «термоса». Сущность этого способа заключается в использовании внутреннего тепла, получаемого от подогретых (кроме цемента) составляющих бетонную смесь материалов и химической реакции между цементом и водой. Поверхность бетона при этом должна быть защищена утепленной опалубкой, соломитовыми и камышитовыми матами или другими теплоизолирующими материалами.
Способ «термоса» наиболее экономичен и прост в производстве, не требует специального оборудования. Уход за бетоном сводится к контролю за температурой бетона и наблюдению за исправностью укрытия. Поэтому необходимо стремиться, чтобы бетон, уложенный в зимних условиях, выдерживался преимущественно по способу «термоса». Но возможность применения этого способа для отдельных конструкций устанавливается в зависимости от их массивности (объема).
Показателем, характеризующим степень массивности конструкций, является так называемый модуль поверхности (Мп), который для колонн и балок представляет собой отношение периметра их поперечного сечения к площади этого сечения, а для массива — отношение площади охлаждаемой поверхности конструкции (F, м2) к ее объему.
Например, фундамент размером 2×2×2 м имеет объем 8 м3, поверхность охлаждения 24 м2 и модуль поверхности 24 : 8=3; плита перекрытия толщиной 0,1 м и размером в плане 10×8 м имеет тот же объем 8 м3, но модуль поверхности 160 : 8=20. Таким образом, чем массивнее конструкция, тем меньше поверхности охлаждения и ниже модуль поверхности, а следовательно, благоприятнее условия твердения бетона.
Практика возведения сооружений в зимних условиях показала что способ «термоса» применим при модуле поверхности не выше 8. Та ким модулем поверхности обладают фундаменты, массивные стены плиты. Однако его используют и для конструкций с модулем повер хности до 20. При этом применяют быстротвердеющие цементы и хими ческие (противоморозные) добавки или укладывают в конструкции бетонную смесь, разогретую у места бетонирования до 70°.
Противоморозные добавки (хлористый кальций, хлористый натрий, нитрат натрия, поташ) снижают температуру замерзания бетон и ускоряют его твердение пр отрицательных температурах. Количество добавок принимается главным образом в зависимости от температуры воздуха в процентах от массы цемента и должно составлять не более: хлористых солей —7,5, нитрита натрия—10, поташа— 15. В последнее время наиболее широко используют нитрит натрия и поташ, так как они не вызывают коррозии арматуры в железобетоне. Хлористые соли применяют только для неармированного бетона.
Стержневые электроды изготовляют из обрезков арматурной стали диаметром б—8 мм. Их применяют для прогрева балок, колонн, подколонников, плит толщиной более 15 см и стен толщиной до 25 см. Электроды закладывают в бетон через его открытую поверхность или через отверстия в опалубке. Расстояние между электродами, а также между электродами и арматурой допускается при токе напряжением менее 120 В —5—10 см; 120—127 В —10—20 см; 220 В — 20—45 см; 380 В — 30—70 см. К одному из концов электродов, выступающих на 5—6 см из опалубки или поверхностного бетона, подводят ток.
Струнные электроды изготовляют также из арматурной стали диаметром 6—10 мм. Их укладывают в конструкцию перед бетонированием отдельными звеньями длиной 2,5—3,5 м, параллельно ее оси и закрепляют в опалубке при помощи крючьев или изоляторов. Концы звеньев загибают под прямым углом и выводят наружу через отверстия в опалубке. Струнные электроды применяют для прогрева слабоармированных конструкций — балок, колонн, стенок и плит толщиной не более 20 см с одиночной арматурой. Струнные электроды по сравнению со стержневыми имеют” преимущества в том, что при их использовании остается мало выступающих концов, которые затем надо срезать; распалубка конструкций производится легко; щиты не портятся. К основному недостатку относится возможность их короткого замыкания.
Полосовые (пластинчатые) электроды изготовляют из полосовой или кровельной стали толщиной 1,5—2 мм и нашивают с внутренней стороны опалубки на расстоянии 10—15 см друг от друга. Их применяют для обогрева ленточных фундаментов, слабоармированных Стенок, резервуаров.
Электропрогрев бетонных конструкций рекомендуется применять при модуле поверхности не более 20. Температура бетона при включении тока должна быть не ниже 5°. Включать ток рекомендуется через 1,5—2 ч после укладки бетонной смеси. Подъем температуры должен быть постепенным для обычных железобетонных конструкций не более 8 град/ч, для бетонных конструкций с модулем поверхности меньше 5 не выше 5 град/ч. Предельная температура электропрогрева для бетонных конструкций с модулем поверхности до ^устанавливается: для бетона на портландцементе марки 300—400—65° и марки 500— 40°, для шлакового и пуццоланового цементов марки 300—75°. Для модуля поверхности более 15 указанные температуры должны быть снижены на 10°.
Длительность электропрогрева бетонной смеси зависит от прочности бетона, температуры прогрева, вида и марки применяемого цемента.
Паропрогрев целесообразно применять для всех монолитных железобетонных конструкций с модулем поверхности более.
В отличие от электропрогрева паропрогрев создает хорошие влажностные условия, необходимые для процесса твердения бетона. Обогрев конструкций производят посредством пуска пара в пространство, образованное внутренним и наружным слоями опалубки, называемое «паровой рубашкой», или путем пропуска пара по трубам или каналам, закладываемым в бетоне. Прогрев бетона в паровых рубашках наиболее целесообразно применять при бетонировании перекрытий, балок, прогонов и ригелей.
Пропаривание монолитных железобетонных конструкций в построечных условиях осуществляется паром низкого давления до 0,5ат с температурой до 80°, благодаря чему бетон приобретает необходимую прочность, достаточную для распалубки через 1,5—3 суток. Подъем и понижение температуры производят постепенно с интенсивностью не более 10—15 град/ч. Температура бетонной смеси, уложенной в конструкцию, должна быть равной 5—7°. Для ускорения твердения и уменьшения срока пропаривания неармированного бетона особенно на цементе с низкой активностью, а также на пуц-цолановом или шлакопортландцементе, рекомендуется добавлять хлористый кальций в количестве не более 2% от массы цемента.
Обогрев теплым воздухом применяется при бетонировании отдельных массивных фундаментов и блоков. В этом случае над бетонируемой конструкцией устраивают легкий местный тепляк в виде плоского или шатрового ограждения, а в образовавшийся объем подают теплый воздух из калориферов.
Применение холодного бетона. Производство бетонных работ с укладкой холодного бетона применяется при возведении бетонных и бутобетонных неармированных конструкций: аэродромных площадок, дорожных покрытий, подготовок под полы и полы промышленных зданий, фундаментов под здания высотой до четырех этажей, подпорных стен.
Бетонную смесь приготовляют на неподогретых составляющих ее материалах с добавлением солей хлористого кальция или хлористого натрия. В зависимости от температуры наружного воздуха и количества воды рекомендуется добавлять: 5% хлористого натрия (NaCl) при температуре до—5°, 3% хлористого кальция (СаС12) и 7% хлористого натрия при температуре до—10°; 9% хлористого кальция и 6% хлористого натрия до —15°.
Расход воды на 1 м3 холодного бетона принимается на 6—8% меньше, чем при обычном бетоне (без добавок солей). В одоцементное отношение должно быгь не более 0,65.
Применение холодного бетона упрощает и удешевляет (при определенных условиях) производство бетонных работ, но имеет ограниченное применение.