Производство бетонных и железобетонных работ в зимнее время

В зимних условиях при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 °С и минимальной суточной температуре ниже 0 °С бетонные работы производят по специальным правилам.

При минимальной суточной температуре наружного воздуха 0° С открытые части забетонированных конструкций укрывают.

Для получения необходимой прочности бетона проводят мероприятия по подготовке составляющих бетона и приготовлению бетонной смеси; особое внимание уделяют защите забетонированных конструкций от непосредственного воздействия отрицательной температуры и ветра.

Необходимо, чтобы бетонная смесь, укладываемая в опалубку, имела положительную температуру. Для этого при приготовлении бетонной смеси нагревают заполнители (песок, щебень) и воду.

Для защиты забетонированных конструкций от воздействия отрицательной температуры, создания искусственной тепловлажностной среды для бетона, приготовленного на подогретых материалах, и выдерживания его в таких условиях до приобретения необходимой прочности применяют различные способы.

Бетон, уложенный в массивные конструкции зимой, наиболее часто выдерживают способом термоса, основанным на использовании утепленной опалубки, тепла подогретых составляющих бетонной смеси и тепла, выделяемого при схватывании и твердении цемента. Хорошо укрытый бетон остывает настолько медленно, что к моменту замерзания успевает набрать необходимую прочность.

Бетон в тонких конструкциях остывает быстро, поэтому их приходится искусственно обогревать паром, электрическим током или теплым воздухом.

Кроме изложенных способов зимнего бетонирования, основанных на твердении бетона при положительной температуре, существует способ твердения бетона при отрицательной температуре. При этом бетонную смесь можно приготовлять как на холодных, так и на подогретых материалах, но обязательно с повышенным содержанием добавок хлористых солей. Такие бетоны называются холодными.

Способ термоса применяется в основном при бетонировании массивных конструкций. Для легких каркасных конструкций этот способ не применяют, так как утеплять их трудно и неэкономично.

Массивность конструкции характеризуется отношением суммы охлаждаемых наружных поверхностей к ее объему.

Способом термоса обычно пользуются при выдерживании конструкции с модулем поверхности до 6—8 и ниже. Для расширения области применения способа термоса бетон приготавливают с хлористыми добавками, ускоряющими его твердение и снижающими температуру замерзания бетонной смеси.

Способ термоса также сочетают с периферийным электропрогревом конструкций. Проведение указанных мероприятий позволяет применять способ термоса на конструкциях с модулем поверхности до 20.

Для сокращения срока получения бетоном требуемой прочности бетонную смесь укладывают с максимально допускаемой температурой, опалубку утепляют, а уложенный в конструкцию бетон укрывают.

Утепление опалубки назначается по расчету и должно быть выполнено без зазоров и щелей, особенно в углах и местах стыкования теплоизоляции.

Все работы по утеплению опалубки должны быть обязательно закончены до начала бетонирования.

Опалубку и утепление снимают с разрешения технического персонала после достижения бетоном необходимой прочности при температуре бетона около 0°С. Опалубку следует снимать до примерзания ее к бетону. После распалубливания бетон рекомендуется укрывать камышитовыми матами или шевелином во избежание его растрескивания.

Метод электропрогрева основан на преобразовании электрической энергии в тепловую при помощи металлических электродов нагревательных приборов (инфракрасных излучателей), термоактивной опалубки или термоактивного слоя из опилок.

При электродном способе конструкция прогревается за счет тепла, выделяющегося непосредственно в теле бетона, а при использовании электрических нагревательных приборов, термоактивной опалубки и термоактивного слоя опилок конструкция нагревается за счет передачи тепла бетону при нагреве окружающей среды. В качестве последней могут быть использованы воздух, вода, влажные опилки.

Наиболее широкое распространение получили электродный способ прогрева бетона и прогрев бетонных конструкций инфракрасными лучами. Электропрогрев ‘.применяют для конструкций с модулем поверхности от 5 до 20 и для стыков сборных конструкций.

Режимы электропрогрева назначают в зависимости от степени массивности конструкций, вида и активности цемента, требуемой прочности бетона.

Ток включают при температуре бетона не ниже 3— 5 °С. Температуру в теле бетона поднимают с интенсивностью 8° С в час при прогреве конструкций с Мп=6—2; 10° С в час —с Мп=6 и более; 15° С в час —при прогреве каркасно-тонкостенных конструкций небольшой протяженности (длиной до 6 м), а также конструкций, возводимых в скользящей опалубке.

В целях экономии электроэнергии электропрогрев проводят в наиболее короткие сроки при максимально допустимой для данной конструкции температуре и, как правило, только до приобретения бетоном 50% проектной прочности.

Электродный способ прогрева бетона осуществляется через электроды, располагаемые внутри или на поверхности уложенного бетона. Соседние или противоположные электроды соединяются с проводами разных фаз. В результате между электродами в бетоне возникает электрическое поле.

При помощи электродов бетон прогревают при пониженных (50—127 В), а иногда и повышенных (220— 380 В) напряжениях. Электропрогрев бетона при напряжении свыше 127 В может быть применен только для неармированных конструкций при условии тщательного соблюдения правил техники безопасности. В армированном бетоне при повышенных напряжениях тока возникают значительные местные перегревы, вызывающие интенсивное испарение влаги, что снижает прочность бетона. Поэтому электропрогрев железобетонных конструкций следует вести при пониженных напряжениях, обеспечивающих возможность более точного соблюдения заданного режима.

Паропрогрев заключается в создании при помощи пара благоприятных тепловлажностных условий, значительно ускоряющих твердение бетона. Как и электропрогрев, он состоит из стадий разогрева до заданной температуры, изотермического прогрева при этой температуре и остывания.

При паропрогреве температуру в бетоне повышают с такой же интенсивностью, как и при электропрогреве. Максимальная температура бетона при применении бы-стротвердеющих цементов не должна превышать 70° С, портландцемента —80° С и шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента —95° С.

При прогреве монолитных конструкций из-за больших потерь тепла температура бетона обычно не превышает 70° С. При такой температуре паропрогрева за 24—28 ч можно получить такую же прочность, как и через 10—15 дн. при твердении бетона на воздухе при температуре 15° С.

Бетон прогревают насыщенным паром низкого давления. Пар высокого давления предварительно пропускают через редуктор, понижающий давление пара. Скорость остывания бетона не должна превышать величин, указанных для электропрогрева.

Наиболее распространен паропрогрев бетона с применением паровой рубашки. При этом способе устраивают полную или частичную оболочку (рубашку), охватывающую прогреваемую конструкцию или ее элемент вместе с опалубкой и обеспечивающую свободное обтекание поверхности бетона (или опалубки) паром.

Паровые рубашки устраивают до бетонирования. Ограждения паровых рубашек должны быть плотными, малотеплопроводными и отстоять от опалубки или бетона не более чем на 15 см, образуя пространство для впуска пара. Обычно их делают из утепленных деревянных щитов или фанеры с прокладкой толя.

Прогрев бетона инфракрасными лучами заключается в передаче бетону тепла в виде лучистой энергии, чем достигается ускоренное его твердение. Энергия, излучаемая источником, имеющим высокую температуру, превращается в тепловую на поверхности бетона, поглощающей это излучение.

Генераторами инфракрасных лучей могут быть различные нагревательные устройства, обогреваемые электрическим током или иным источником тепла, например газом, и излучающие в свою очередь невидимые тепловые лучи.

В качестве источника инфракрасных лучей могут быть использованы работающие от общей электросети специальные (зеркальные) лампы теплоизлучения, металлические нагреватели, керамические панели, на которых навита тонкая нихромовая проволока. Данный метод отличается простотой по сравнению с рассмотренными ранее способами электропрогрева.

Прогрев инфракрасными лучами применяют в следующих случаях: – при изготовлении тонкостенных (толщиной не более 25 см) сборных железобетонных конструкций и заделке стыков между ними; – при подготовке блоков к бетонированию (прогрев промерзших углов и поверхностей); – при возведении высоких незначительной толщины насыщенных арматурой конструкций, но при этом способе тепловой обработки особенно тщательно следует защищать прогреваемый бетон от испарения из него влаги.

Способность твердеть при отрицательных температурах холодный бетон приобретает в результате введения в бетонную смесь при приготовлении добавок хлористых солей (хлористого кальция, хлористого натрия) до 7% по массе цемента (считая на безводные соли) или до 15% по массе воды затворения, а для массивов (с модулем поверхности до 2) —5% по массе цемента или 10% по массе воды затворения.

Количество солей и их оптимальное соотношение принимают в зависимости от температуры окружающей среды при укладке бетонной смеси и предполагаемой отрицательной температуре бетона при его выдерживании и первые 15 сут после укладки. Так, для обеспечения твердения бетона при различных температурах количество солеи и их оптимальное соотношение назначают в зависимости от количества воды затворения: – при температуре до 15° G хлористого кальция 9% и хлористого натрия 6%; – при температуре до 10° С соответственно 3 и 7%; – при температуре до 5° С только 5% хлористого натрия.

Хлористые соли кальция и натрия понижают температуру замерзания бетона, что обеспечивает сохранение в нем воды в жидкой фазе и твердения бетона при температурах ниже 0° С.

Холодный бетон применяют для бетонирования неармированных (бетонных и камнебетонных) конструкций, дорожных покрытий, облицовки откосов, а также конструкций, армированных конструктивной арматурой.

Свежеуложенный холодный бетон необходимо укрыть, чтобы его температура в первые 15 сут (до получения бетоном прочности не менее 25% проектной и не менее 5 МПа) была не ниже —15° С (при указанной выше оптимальной концентрации солей, вводимых в бетонную смесь).

Если при выдерживании в течение первых 15 сут температура холодного бетона понизится ниже расчетной, то бетон утепляют сухими опилками—слоем в 10— 15 см, сухим песком — слоем в 30—40 см или снегом— слоем в 40—60 см, или же сочетают выдерживание бетона по способу термоса с искусственным обогревом. Понижение температуры бетона в течение указанного срока против предельной расчетной приводит к замедлению его твердения и к потере прочности.

Добавка хлористых солей оказывает пластифицирующее действие на бетонную смесь, повышая ее подвижность. Для полов и дорожных покрытий из холодного бетона применяют бетонные смеси с осадкой конуса не более 1—2 см, а для остальных бетонных конструкций— с осадкой конуса не более 3—4 см.

После укладки холодный бетон защищают от быстрого остывания и потери влаги. Для этого через 30— 50 мин по окончании бетонирования поверхность бетона затирают деревянными терками и укрывают плотной бумагой, толем или фанерой, насыпая слой сухого пес-, ка, опилок, снега и т. д.