// //
Дом arrow Статьи и публикации arrow Зимнее бетонирование
Зимнее бетонирование

Зимнее бетонирование. Особенность процесса - борьба за тепло

 
Аннотация
Необходимый температурный режим твердения бетона создают различными приемами: подогревом бетона в процессе приготовления, выдерживанием в утепленных опалубках (метод термоса), внесением в бетон химических добавок, снижающих температуру замерзания, тепловым воздействием на свежеуложенный бетон греющих опалубок, .....
 

 
Текст

Приготовление и транспортировка бетонных смесей.

Применение химических добавок.

Метод термоса.

Электропрогрев конструкций.

Термоактивная опалубка.

Инфракрасный метод.

При температуре окружающего воздуха +5°С бетонные смеси резко снижают набор прочности. Процесс протекания реакции гидратации замедляется, а при температуре ниже 0°С химически несвязанная вода превращается в лед. Как следствие в бетоне возникают напряжения, разрушающие его структуру, и бетон не может набрать проектной прочности.

Необходимый температурный режим твердения бетона создают различными приемами: подогревом бетона в процессе приготовления, выдерживанием в утепленных опалубках (метод термоса), внесением в бетон химических добавок, снижающих температуру замерзания, тепловым воздействием на свежеуложенный бетон греющих опалубок, электродным прогревом, а так же инфракрасными источниками тепла.

Технологический прием выбирают с учетом условий бетонирования, вида конструкций, особенностей используемых бетонов, экономической эффективности.

Приготовление и транспортировка бетонных смесей

Для предотвращения замерзания бетона до начала тепловой обработки в условиях строительной площадки, полигона или не отапливаемого цеха в состав бетонной смеси целесообразно вводить добавку ускорителя твердения бетона или противоморозную добавку – нитрит натрия.

Для подогрева песка и щебня используются специальные регистры, через которые пропускают разогретые до 90°С воду или пар. Вода подогревается паром в водонагревателях. Для получения бетона заданной температуры смесь готовится в бетоносмесителях принудительного действия с пароподогревом. В зимний период транспортировка бетонной смеси осуществляется с помощью утепленных бетоновозов или грузовиками с подогревом кузова.

При транспортировании смеси по бетоноводам перед началом бетонирования звенья бетоновода утепляются и обогреваются паром или горячей водой. При температуре ниже 10°С магистральный бетоновод прокладывается в утепленном коробе вместе с паропроводом.

При разборке бетоновода звенья прочищаются скребками, щетками, пыжами, водой не промывается во избежание образования наледи.

Бетонирование с применением химических добавок

Основная причина прекращения твердения бетонных смесей при воздействии низких температур – замерзание в них воды. Наличие в воде солей резко снижает температуру ее замерзания. В качестве противоморозных добавок применяются:

  • нитрит натрия (НН) NaNO2 (ГОСТ 19906-74);
  • хлорид кальция (ХК) CaCl2 (ГОСТ 450-77) + + хлорид натрия (ХН) NaCl (ГОСТ-13830-68);
  • хлорид кальция (ХК) + нитрит натрия (НН);
  • нитрат кальция (НК) Ca(NO3)2 (ГОСТ 4142-77) + мочевина (М) CO(NH2)2 (ГОСТ 2081-75E);
  • комплексное соединение нитрата кальция с мочевиной (НКМ) (ТУ 6-03-266-70);
  • нитрит-нитрат кальция (ННК) (ТУ 603-7-04-74) + мочевина (М);
  • нитрит-нитрат кальция (ННК) + хлорид кальция (ХК);
  • нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК) + + мочевина (М);
  • поташ (П) K2CO3 (ГОСТ 10690-73).

Для обеспечения твердения бетона при отрицательных температурах в его состав следует вводить противоморозную добавку, выбираемую с учетом ожидаемой отрицательной температуры и данных по нарастанию прочности бетона.

Выбор противоморозных добавок и их оптимальное количество зависят от вида бетонируемой конструкции, степени ее армирования, наличия агрессивных сред и блуждающих токов, температуры окружающей среды. Области применения добавок представлены в табл. 1.

(Условные обозначения:
+ целесообразность введения добавки;
(+) целесообразность введения добавки только в качестве ускорителя твердения;
– запрещение введения добавки)

Таблица 1. Область применения добавок к бетонам*

Тип конструкции и условия их эксплуатации

Добавки

1. Предварительно-напряженные конструкции, кроме указанных в поз. 2 настоящей таблицы, стыки (каналы) сборно-монолитных и сборных конструкций с напрягаемой арматурой

+

+

(+)

+

+

2. Предварительно напряженные конструкции, армированные сталью классов Ат-IV, Ат-V, Ат-VI, А-IV и А-V3. Железобетонные конструкции с ненапрягаемой рабочей арматурой диаметром:

+

+

+

а) более 5 мм;

(+)

+

+

+

+

+

+

+

+

б) 5 мм и менее

+

+

+

(+)

(+)

+

+

+

4. Железобетонные конструкции, а также стыки без напрягаемой арматуры сборно-монолитных и сборных конструкций, имеющие выпуски арматуры или закладные детали:

 

а) без специальной защиты стали;

+

+

+

+

+

+

б) с цинковыми покрытиями по стали;

+

+

+

в) с алюминиевыми покрытиями по стали;

+

(+)

(+)

+

г) с комбинированными покрытиями (щелочестойкими лакокрасочными или другими по металлизационному подслою), а также стыки без закладных деталей и расчетной арматуры

(+)

+

+

+

(+)

(+)

+

+

+

5. Сборно-монолитные конструкции из оконтуривающих блоков толщиной 30 см и более с монолитным ядром

+

+

+

+

+

+

+

+

6. Железобетонные конструкции, предназначенные для эксплуатации:

 

а) в неагрессивных газовых средах;

(+)

+

+

+

+

+

+

+

+

б) в агрессивных газовых средах;

+

+

+

(+)

(+)

+

+**

+

в) в неагрессивных и агрессивных водных средах, кроме указанных в поз. 6 г;

+

+

+

+

+

+

+

+**

+

г) в агрессивных сульфатных водах и в растворах солей и едких щелочей при наличии испаряющих поверхностей;

+

+

+

+

д) в зоне переменного уровня воды;

+

+

+

+

+

е) в водных и газовых средах при относи- тельной влажности более 60% при наличии в заполнителе включений реакционно-способного кремнезема;

–***

+

+

+

+

ж) в зонах действия блуждающих постоянных токов от посторонних источников

+

+

+

+

+

+

7. Железобетонные конструкции для электрифицированного транспорта и промышленных предприятий, потребляющих постоянный электрический ток

+

Условные обозначения:

  • + целесообразность введения добавки;
  • (+) целесообразность введения добавки только в качестве ускорителя твердения;
  • – запрещение введения добавки

* При соотношении компонентов 1:1 по массе в расчете на сухое вещество.

** Допускается в сочетании с добавкой замедлителя схватывания.

*** Не допускается, за исключением ХК и ХЖ, в бетонных конструкциях.

Примечания.

  1. Возможность применения добавок по поз. 1-4 настоящей таблицы должна уточняться с учетом требований поз. 6, а по поз. 1-3 – при наличии защитного покрытия по стали – с требованиями поз. 4.
  2. Ограничения по применению бетонов с добавками по поз. 4 и поз. 6 г, е, а также по поз. 6 д настоящей таблицы для бетонов с добавкой поташа распространяются и на бетонные конструкции.
  3. По поз. 6 б настоящей таблицы в среде, содержащей хлор или хлористый водород, уплотняющие добавки, ускорители твердения и противоморозные добавки, за исключением НН и ННК, допускаются при наличии специального обоснования.
  4. Показатели агрессивности среды устанавливаются по главе СНиП II-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии», наличие блуждающих постоянных токов от посторонних источников – по СН 65-76 «Инструкция по защите железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами», включения реакционноспособного кремнезема в заполнителях – по ГОСТ 8735-75 «Песок для строительных работ. Методы испытаний» и Руководству по применению бетонов с противоморозными добавками (М.: Стройиздат, 1978).
  5. К бетону конструкций, подвергаемых периодическому увлажнению водой, конденсатом или технологическими жидкостями, должны предъявляться такие же требования, как и к бетону конструкций, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха более 60%.
  6. При изготовлении массивных конструкций из бетона с уплотняющими, ускоряющими твердение и противоморозными добавками следует предусматривать мероприятия, понижающие температуру бетона и предотвращающие растрескивание конструкций.
  7. Добавку НЖ запрещается применять в бетонах, подвергающихся тепловой обработке или периодическому нагреванию выше 70°С при эксплуатации.

* Руководство по применению химических добавок в бетоне. – М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1981.

Одна из часто применяемых противоморозных добавок – формиат натрия. Бетон с добавкой ФН-С (формиат натрия) применять запрещается:

  • в предварительно-напряженных конструкциях, армированных сталью классов Ат-IV, AT-V, AT-VI, A-IV и A-V;
  • в бетонных и железобетонных конструкциях и изделиях, предназначенных для эксплуатации в водных и газовых средах при относительной влажности воздуха более 60% при наличии в заполнителе включений реакционно-способного кремнезема;
  • в железобетонных конструкциях и изделиях для электрифицированного транспорта и промышленных предприятий, потребляющих постоянный электрический ток.

Бетон с противоморозной добавкой ФН-С допускается применять при создании таких условий выдерживания, чтобы к моменту его остывания до температуры -20°С он приобретал прочность не менее 20% от проектной. В качестве противоморозной добавки ФН-С вводится в бетонную смесь в количестве:

  • 2% массы цемента в расчете на сухой формиат натрия
    при расчетной температуре твердения бетона до -5°С;
  • 3% от массы цемента в пересчете на сухой формиат натрия
    при расчетной температуре твердения до -10°С;
  • 4% массы цемента в расчете на сухой формиат натрия
    при расчетной температуре твердения бетона до -15°С.

Рекомендуемое количество противоморозных добавок представлено в табл. 2.

Таблица 2. Рекомендуемое количество* противоморозных добавок

Расчетная
температура
бетона, °С

Количество добавок в расчете
на сухое вещество, % массы цемента

от

до

НН

ХН + ХК

НКМ, НК + М*

НК + М, ННК + М

ННХК, НН + ХК*, ХК + ННК*

ННХК + М

П

0

-5

4-6

3+0 ÷ 3+2

3-5

3 + 1 ÷ 4 + 1,5

3-5

2 + 1 ÷ 4 + 1

5-6

-6

-10

6-8

3,5 + 1,5 ÷ 4 + 2,5

6-9

5 + 1,5 ÷ 7 + 2,5

6-9

4,5 + 1,5 ÷ 7 + 2,5

6-8

-11

-15

8-10

3 + 4,5 ÷ 3,5 + 5

7-10

6 + 2÷ 8 + 3

7-10

6 + 2 ÷ 8 + 3

8-10

-16

-20

2,5 + 6 ÷ 3 + 7

9-12

7 + 3 ÷ 9 + 4

8-12

7 + 2 ÷ 9 + 4

10-12

-21

-25

10-14

8 + 3 ÷ 10 + 4

12-15

При приготовлении бетона (раствора) добавку необходимо растворить в теплой воде. Полученный раствор добавляется вместе с водой затворения.

Не только формиат натрия, а практически все противоморозные химические добавки запрещается использовать:

  • при бетонировании предварительно напряженных конструкций, армированных термически упрочненной сталью;
  • при возведении железобетонных конструкций для электрифицированных железных дорог и промышленных предприятий, где возможно возникновение блуждающих токов.

Внесение химических добавок приводит к некоторому замедлению набора прочности бетоном в сравнении со скоростью твердения бетона в нормальных условиях. Так, при внесении поташа бетон в возрасте 28 суток при температуре окружающего воздуха –25 °C набирает прочность 50% от расчетной, а в возрасте 90 суток – 60%. При более высокой температуре окружающего воздуха (–5 °С) бетон набирает прочность более интенсивно: к 28-суточному возрасту прочность бетона в конструкции может составлять 75% от расчетной.

Скорость набора прочности бетонами с противоморозными добавками в зависимости от температуры твердения приведены в табл. 3.

Таблица 3. Нарастание прочности бетона на портландцементах с противоморозными добавками*

Добавки и их сочетания

Расчетная температура затвердения бетона, °С

Прочность, % от R28,при твердении бетона на морозе за период, сут.

7

14

28

90

НН

–5

30

50

70

90

–10

20

35

55

70

–15

10

25

35

50

ХН + ХК

–5

35

65

80

100

–10

25

35

45

70

–15

15

25

35

50

–20

10

15

20

40

НКМ, НК + М, ННК + М

–5

30

50

70

90

–10

20

35

55

70

–15

15

25

35

60

–20

10

20

30

50

ННХК, КХ + НН, ХК +ННК, ННХК + М

–5

40

60

80

100

–10

25

40

50

80

–15

20

35

45

70

–20

15

30

40

60

–25

10

15

25

40

П, П+ СДБ, П +ТБН, П, ТНФ

–5

50

65

75

100

–10

30

30

70

90

–15

25

40

65

80

–20

25

40

55

70

–25

20

30

50

60

Примечание.
Прочность бетона на быстротвердеющем портландцементе в возрасте 28 сут. и менее ориентировочно составляет 120%, а на шлако- и пуццолановых портландцементах – 80% от значений, приведенных в таблице.

Некоторые добавки (хлористые соли) ухудшают качество поверхности возводимых конструкций вследствие образования высолов, поэтому их применяют при возведении сооружений небольших объемов, к качеству поверхностей которых не предъявляют высоких требований.

Метод термоса

Метод термоса основан на применении утепленной опалубки с устройством сверху защитного слоя. Бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку, а открытые поверхности защищаются от охлаждения. Обогревать ее не требуется, так как количества теплоты, выделяющейся в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, достаточно для того, чтобы бетон не замерз и успел набрать критическую прочность.

В качестве защитного слоя применяется толь, картон, фанера, соломит, по которым могут быть уложены опилки, шлак, шлаковойлок, минеральная вата. Опалубка может быть двойной, тогда промежутки между ее щитами засыпаются опилками, шлаком или заполняют минеральной ватой, пенопластом. Опалубку из железобетонных плит утепляют с наружной стороны, навешивая маты. Поверхность, соприкасающаяся с бетоном, перед началом бетонирования обязательно прогревается, а по окончании бетонирования немедленно утепляется.
Метод термоса с наибольшей эффективностью применяется при бетонировании массивных конструкций.

Электропрогрев смеси в конструкциях

Способ электропрогрева бетона в конструкциях основан на использовании выделяемого тепла при прохождении через него электрического тока. Для подведения напряжения используются электроды различной конструкции и формы. В зависимости от расположения электродов, прогрев подразделяется на сквозной и периферийный. При сквозном прогреве электроды располагаются по всему сечению, а при периферийном – по наружной поверхности конструкций. Во избежание отложения солей на электродах постоянный ток не используется.

Для сквозного прогрева колонн, балок, стен и других конструкций, возводимых в деревянной опалубке, применяются стержневые электроды, изготавливаемые из отрезков арматурной стали диаметром до 6 мм с заостренным концом.

Для установки электродов высверливаются отверстия в одном из щитов опалубки таким образом, чтобы электроды не соприкасались с арматурой каркаса. Расстояние между электродами по горизонтали и вертикали устанавливается согласно расчету. В последнюю очередь осуществляется их коммутация.

Для периферийного прогрева при слабом армировании (должен быть исключен контакт с арматурой) применяются плавающие электроды в виде замкнутой петли, а при прогреве плоских конструкций – пластинчатые электроды. В качестве материала для плавающих электродов подходит полосовая сталь толщиной 3–5 мм и шириной 30–50 мм. Расстояние между электродами определяется расчетом. Электроды должны контактировать с бетоном и могут быть несколько утоплены в него.

Нашивные электроды, так же как и плавающие, относятся к элементам периферийного прогрева. Они изготавливаются из арматурной стали или металлических пластин толщиной 2–3 мм. Электроды нашиваются на щиты опалубки, а концы загибаются под углом 90° к поверхности и выводятся наружу.
При изготовлении длинномерных конструкций (колонн, ригелей, балок, свай) используются струнные электроды. Они исполнены из гладкой арматурной стали диаметром 4–6 мм и располагаются в центральной части сечения конструкции. Концы электродов отгибаются под углом 90° и выводятся через отверстия в опалубке для подключения коммутирующих проводов.

Однородность температуры поля зависит от схемы расположения электродов и расстояния между ними. Чем ближе друг к другу электроды и сильнее армирование конструкции, тем больше будут температурные перепады в твердеющем бетоне, в результате чего режим твердения станет неоднородным и качество бетона ухудшится. Поэтому в каждом конкретном случае рассчитывается схема расположения электродов с учетом степени армирования конструкции. При напряжении 50–60 В расстояние между электродами и арматурой должно быть не менее 25 мм, а при 70–85 В – не менее 40 мм.

Допустимая скорость остывания бетонных конструкций

Конструкции

Mn

Скорость остывания, °С/ч

Бетонные

15...10

12

Слабоармированные и железобетонные

8...6

5

Железобетонные

5...3

2...3

Средне- и сильно-армированные

8...15

Не более 15

Нарушение технологического режима электропрогрева в результате перегрева бетонной смеси выше 100°С может привести к пережогу бетона и как следствие недостаточному набору прочности, образованию трещин из-за неоднородности температурного поля. При электрическом прогреве бетонных конструкций постоянно контролируется напряжение, сила тока и температура бетона. В первые три часа прогрева температура измеряется каждый час, а затем через два-три часа.

Если скорость остывания превысит допустимую, в бетонной смеси возникнут температурные напряжения, способные разрушить его структуру и образовать в нем трещины. Регулируется скорость остывания путем правильного подбора теплоизоляции опалубки.

Бетонирование в термоактивной опалубке

Термоактивная или греющая опалубка – многослойные утепленные щиты, оснащенные нагревательными элементами. Тепло через палубу щита передается в поверхностный слой бетона, а затем распространяется по всему массиву конструкции. Обогрев бетона таким способом не зависит от температуры наружного воздуха.

Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании стыков и швов при температуре наружного воздуха до –40 °С.

Конструкции греющей опалубки многообразны. Основное требование, предъявляемое к ним, – обязательное равномерное распределение температуры по щиту опалубки.

В качестве нагревательных кабелей применяются кабели типа КСОП или КВМС. Они состоят из константановой проволоки диаметром 0,7–0,8 мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком.

Размещают нагреватели на щите опалубки в зависимости от режимов обогрева и мощности: греющие провода и кабели устанавливают вплотную к палубе, ТЭНы – на небольшом расстоянии от нее.

Установки для питания термоактивной опалубки и управления режимом прогрева бетона состоят из понижающего трансформатора, системы разводки, щита управления и помещения для дежурного электрика или оператора. Установка обеспечивает питание 100–150 м2 опалубки.

Перед бетонированием прогревается арматура и ранее уложенный бетон. Для этого на непродолжительное время включают термоактивную опалубку, предварительно укрыв сверху брезентом или полиэтиленовой пленкой блок бетонирования.

Минимальная температура укладываемой бетонной смеси 5 °С. Она укладывается обычными методами. Необходимо следить за тем, чтобы не повредить электрокабель и не увлажнить утеплитель. При скорости ветра более 12 м/с опалубочные формы укрываются брезентом или полимерной пленкой.

Соблюдение технологического режима прогрева позволяет получить бетон требуемых физико-механических характеристик. Контролируемыми параметрами прогрева являются скорость разогрева бетона, температура на палубе щитов и продолжительность обогрева.

Зимой для обогрева монолитного бетона покрытий и оснований дорог, подготовки под полы стыков между сборными конструкциями применяются термоактивные гибкие покрытия (ТАГП) – легкие, гибкие устройства с углеродными ленточными нагревателями и проводами, которые обеспечивают нагрев до 50 °С. Изготавливается покрытие путем горячего прессования пакета, состоящего из слоя листовой невулканизированной резины, армирующих стеклотканевых прокладок, углеродных тканевых электронагревателей (или проводов) и утеплителя.

Термоактивные гибкие покрытия изготавливаются различных размеров. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных конструкциях. Электропитание ТАГП осуществляется от понижающих трансформаторов напряжением 36–120 В. Как и щиты термоопалубки, ТАГП снабжено датчиками температуры с выводом показателей на пульт управления.

Обогрев бетона инфракрасными лучами

Источником инфракрасных (тепловых) лучей служат ТЭНы мощностью 0,6–1,2 кВт с рабочим напряжением 127, 220 и 380 В, керамические стержневые излучатели диаметром 6–50 мм и мощностью 1–10 кВт, кварцевые трубчатые излучатели и др.
Для создания направленного потока инфракрасных лучей применяются отражатели параболического, сферического и трапецеидального типа.

Инфракрасные установки в комплекте с отражателями и поддерживающими устройствами используются для прогрева конструкций, возводимых в скользящей опалубке, тонкостенных элементов стен, подготовки под полы, плитных конструкций, стыков крупнопанельных зданий. Чтобы предотвратить быстрое испарение влаги, поверхность бетона покрывается пленкой.

При возведении стен в щитовой и объемно-переставной опалубке применяется односторонний обогрев излучателями сферического типа. Для обеспечения прогрева всей плоскости стены отражатели располагают на разных уровнях стены.
При возведении конструкций в скользящей опалубке бетон, выходящий из опалубки, прогревается двухсторонним расположением инфракрасных излучателей. Они подвешиваются к щитам опалубки или размещаются на подвесных подмостях. Чтобы исключить потери теплоты, возводимые конструкции изолируются от окружающей среды брезентовым чехлом.

Для улучшения поглощения инфракрасного излучения поверхность опалубки покрывается черным матовым лаком. Температура на поверхности бетона не должна превышать 80–90°С.

Инфракрасные установки располагаются на таком расстоянии друг от друга, чтобы прогревалась вся поверхность бетона.

 

Дата публикации:

Зимнее бетонирование27.10.2005

Наименование издания:

Зимнее бетонирование"Строительная инженерия" »

Рубрика #1:

Зимнее бетонированиеКонцепция инновационной деятельности »

Рубрика #2:

Зимнее бетонированиеМатериалы »

Рубрика #3:

Зимнее бетонированиеТехнологии »

 

Зимнее бетонирование

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.