ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНИРОВАНИЯ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Бетонные работы состоят из нескольких процессов, а именно из приготовления бетонной смеси, транспортирования, укладки, уплотнения, ухода за бетоном или выдерживания. Каждый процесс имеет свои особенности и на каждом из перечисленных этапов технологической цепочки могут возникнуть отклонения, которые в конечном итоге влияют на качество бетонируемых конструкций. Рассмотрим особенности применительно к зимним условиям производства работ.

Долгое время считалось, что зимой невозможно качественное бетонирование, за рубежом и сейчас, как правило, бетонные работы выполняют сезонно с перерывом на зимний период. И лишь с 1930 года в нашей стране было принято решение о переходе на круглогодичное строительство, и появились первые предложения некоторых способов зимнего бетонирования. К 1990 году уже было отработано девять методов выдерживания бетона в зимних условиях.

Бетонную смесь сегодня готовят на стационарных заводах циклического или непрерывного действия, а также на мобильных заводах. При зимнем приготовлении не допускается поступление при приготовлении бетонной смеси крупного заполнителя с включением льда и снега. Бетонная смесь на выходе с завода должна иметь положительную температуру, которая обеспечивается за счет подогрева крупного заполнителя.

Транспортирование бетонной смеси может производиться порционно, непрерывно или комбинированно. При порционном способе происходит погрузка и разгрузка, непрерывный характерен для конвейеров, а при комбинированном способе сочетается оба предыдущих метода. Выбор способа транспортирования зависит от свойств бетонной смеси, наличия транспортных средств, а также от вида бетонируемой конструкции.

При транспортировании бетонная смесь интенсивно охлаждается, поэтому ее температуру рассчитывают так, чтобы при перевозке температура снижалась до приемлемых величин. Так как тепло теряется при погрузке, выгрузке из  течки бетоносмесителя до бадьи, транспортировании, следует отдавать  предпочтение способам перевозки смеси с минимальным числом перегрузок. К моменту укладки бетонная смесь должна иметь температуру, при которой начинается процесс гидратации, то есть +5 0С.

В зимних условиях перевозить бетонную смесь автотранспортом на большие расстояния проще, т.к. автомобиль является автономной ячейкой, вырабатывающей горячие выхлопные газы, которыми можно обогреть кузов. Трудно обеспечить равномерность подогрева, тем  более, что  при  укладке смеси в массивные блоки требуется температура +3 ÷ +8 0С. При длительной перевозке и при большой отрицательной температуре до -10 0С возможен перегрев бетонной смеси, причем неравномерный.

Также на качество бетона влияет правильность его укладки. Важно следить за температурой основания, на которое будет уложена бетонная смесь, а также необходимо исключить раннее замораживание бетона в стыке с основанием и последующие деформации пучинистых грунтов основания. Такие грунты перед укладкой бетонной смеси должны быть отогреты на глубину не менее 400 мм, непучинистые грунты при их влажности менее 10% не прогревают.

Бетонную смесь доставляют на объект, разгружают на узкие полосы или подают бадьями с такой интенсивностью, чтобы нижерасположенный слой был перекрыт верхним до начала схватывания нижнего и совместно провибрирован на глубину 5-10 см. Второй слой должен примыкать к первому до начала схватывания первого для обеспечения монолитности конструкции. Благодаря вибрированию смесь приобретает свойства вязкой жидкости, в ней уменьшается внутреннее трение, она хорошо заполняет углы опалубки, бетон приобретает плотную структуру. Зависимость прочности бетона от уплотнения описывается кривой, из которой можно установить, что недоуплотнение смеси всего на 10% снижает прочность бетона в 2 раза. Продолжительность вибрирования тоже сказывается на прочности бетона, максимальную прочность можно получить через три минуты после начала вибрирования, обычно продолжительность вибрирования должна быть не больше двух величин жесткости бетонной смеси. После укладки бетонная смесь должна быть защищена от замерзаний путем укрытия ее специальными защитными материалами, либо воздухо- и паропрогрев бетона, а именно прогрев в паровых рубашках, в «паровой бане», прогрев пуском пара по трубам, заложенным внутри конструкции, периферийный обогрев и пропаривание бетона в капиллярной опалубке, воздушно-сухой прогрев бетона в конструкции, обогрев железобетонных конструкций в «тепляках», электропрогрев бетона.

Немаловажное влияние на бетон в различных степенях его твердения оказывают отрицательные температуры. Нормальной температурной средой для твердения бетона условно считается +15 ÷ +20 0С, при пониженной температуре прочность бетона нарастает медленнее, чем при нормальной. При температуре бетона ниже 0 0С твердение бетона практически прекращается, если в него не добавлены соли.

Существует два направления проблемы влияния замерзания на физические и механические свойства бетона:

1.          Влияние раннего замораживания на бетонную смесь и бетон

2.          Влияние низких температур на свойства затвердевшего бетона

В первом направлении можно выделить три отдельных вопроса: замораживание при низких и высоких по абсолютной величине отрицательных температурах, формирование контакта заполнителя с цементным тестом, раннее замораживание.

Эксперименты показали, что замерзание бетона в раннем возрасте при температуре -2 ÷ -5 0С наиболее опасно. Объясняется это тем, что при низкой температуре медленная скорость замерзания способствует длительной миграции незамерзшей воды в сторону отрицательных температур и сегрегационному образованию льда.

При отрицательной температуре вода вокруг крупного заполнителя переходит в лед, после оттаивания в этом месте возникают зазоры и отслоение раствора, что значительно снижает формирование контакта заполнителя с цементным тестом.

При замерзании бетона в раннем возрасте не только прекращается гидратация цемента, а следовательно и рост прочности, но и происходит разрушение структуры бетона от увеличения в объеме воды при отрицательной температуре. При различных отрицательных температурах переход воды в лед имеет разный объем. Минимальная прочность, которую бетон должен приобрести до замерзания, зависит от его класса. Исследования показали, что количество льда, образовавшегося в бетоне, зависит от температуры замерзания и его возраста к моменту замораживания. Установлено, что при увеличении сроков выдерживания бетона до замораживания при воздействии отрицательных температур на него, структура его нарушается меньше. Замораживание оказывает вредное влияние на свойства бетона только в раннем возрасте, т.е. при схватывании. При температуре -50 0С кристаллы льда обнаруживаются по всей толще бетона, а при температуре -2 ÷ -5 0С только в поверхностном слое (2-3 см), но они значительно больше, чем при -50 0С, поэтому самая опасная температура бетона -2 ÷ -5 0С.

Затвердевший бетон также нуждается в уходе. При резком перепаде температур на поверхности появляются трещины, которые по закону капиллярного подсоса впитывают влагу, а при замерзании в дальнейшем приводят к разрушению бетона.

Список литературы

1.     Александров  А.П.  Энциклопедия  современной  техники.  Строительство.  Издательство  «Советская энциклопедия». Москва-1964.

2.     Атаев С.С., Данилов Н.Н., Прыкин Б.В. Технология строительного производства. Учебник для вузов .Стройиздат, 1984.

3.     Афанасьев А.А. Бетонные работы –М.: Высш. Шк., 1991.

4.     Гныря, А.И. Технология бетонных работ в зимних условиях [Текст] : учеб. пособие / А.И. Гныря, С.В. Коробков. – Томск: Изд-во Том. гос. ар- хит.-строит. ун-та, 2011. – 412 с. – ISBN 978-5-93057-400-5.

5.     Невилль А.М. Свойства бетона. Сокращенный перевод с английского канд. техн. наук В. Д. Парфенова и Т. Ю. Якуб. Издательство литературы по строительству. Москва — 1972.

6.     СП 70.13330.2012. Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87