Портал о строительстве и ремонтных работах

§ 22. ОСОБЕННОСТИ БЕТОНИРОВАНИЯ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ

При производстве бетонных и железобетонных работ в зимних условиях при ожидаемой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С, а также при бетонировании конструкций, расположенных в вечно­мерзлых грунтах, применяют способы бетонирования, позволяющие получать бетон необходимого качества.

Если не применять специальных способов бетонирования, то при замерзании бетона содержащаяся в нем свободная вода обра­щается в лед и твердение бетона прекращается. Если до замерза­ния твердение не началось, то не начнется и после него, если же началось, то практически приостанавливается до тех пор, пока сво­бодная вода в бетоне будет находиться в замерзшем состоянии. Замерзшая в бетоне вода увеличивается в объеме приблизительно на 9%. Возникающее внутреннее давление льда разрывает слабые связи в незатвердевшем бетоне.

Вода, скапливающаяся на поверхности зерен крупного запол­нителя, при замерзании образует тонкую ледяную пленку, наруша­ющую сцепление между заполнителем и раствором и снижающую прочность бетона. На арматуре образуется пленка льда, нарушаю­щая сцепление арматуры с бетоном.

При оттаивании бетона находящийся в нем лед тает и тверде­ние бетона возобновляется, но конечная прочность бетона, его плотность и сцепление с арматурой снижаются. Эти потери тем больше, чем в более раннем возрасте замерз бетон.

Наиболее опасно замерзание бетона в период схватывания це­мента. Также вредно и многократное замораживание и оттаивание бетона в начале твердения, что бывает, когда оттепели сменяются заморозками. Прочность бетона к моменту замерзания или охлаж­дения ниже расчетных температур, так называемая критическая прочность, при которой конечная прочность не снижается или сни­жается незначительно, должна указываться в проекте производст­ва работ или в технологической карте.

Для бетона без противоморозных добавок монолитных конст­рукций и монолитной части сборно-монолитных конструкций проч­ность к моменту замораживания должна составлять не менее 50% проектной при марке бетона 150, 40%—для бетонов марки 200— 300, 30% —для бетонов марок 400—500, 70% —независимо от мар­ки бетона для конструкций, подвергающихся по окончании выдер­живания замораживанию и оттаиванию, 80%—для бетона в пред­варительно напряженных конструкциях, 100%—для бетона конст­рукций, подвергающихся сразу после окончания выдерживания действию расчетного давления воды, и конструкций, к которым предъявляются специальные требования по морозостойкости и во­донепроницаемости.

Для бетона с противоморозными добавками прочность к момен­ту его охлаждения до температуры, на которую рассчитано количе­ство добавок, должна быть не менее 30% проектной при марке до 200, 25% —для бетона марки 300 и 20% —Для бетона марки 400.

Условия и срок, к которому допускается замерзание бетона бло­ков массивных гидротехнических сооружений, указываются в про­екте.

Бетон, достигший к моменту замерзания критической прочно­сти, проектную прочность приобретает только после оттаивания и выдерживания при положительной температуре не менее 28 суток.

В тех случаях, когда конструкции, забетонированные зимой (в том числе бетон сборных элементов с обычной и предварительно напряженной арматурой, входящих в состав сборно-монолитных конструкций), подлежат полному загружению при отрицательной температуре наружного воздуха, требуется выдержать бетон при положительной температуре до тех пор, пока не будет достигнута проектная прочность.

Величину прочности бетона в конструкции к моменту его замер­зания определяют по минимальной прочности образца из контроль­ной серии.

Для получения необходимой прочности бетона проводят специ­альные 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 определенную, заданную расчетом температуру.

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 (критической) 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 критическую прочность.

Для расширения области применения способа термоса исполь­зуют предварительный электроразогрев бетонной смеси перед ук­ладкой в опалубку, химические добавки-ускорители, цементы с повышенным тепловыделением и быстротвердеющие цементы, а также сочетают способ термоса с различными методами обогрева бетона, например с периферийным электропрогревом или обогре­вом конструкций.

При применении предварительного электроразогрева бетонной смеси температура разогрева для бетонов на портландцементах с содержанием трехкальциевого алюмината до 6% не должна пре­вышать 80°С; на портландцементах с содержанием трехкальциево­го алюмината более 6%—устанавливается строительной лабора­торией после экспериментальной проверки; для бетонов на шлако — портландцементах — не должна превышать 90°С.

Бетонную смесь разогревают в специально оборудованных бун­керах и бадьях, обеспечивающих ее равномерный прогрев, а также в оборудованных для этой цели кузовах автомобилей.

Часто при бетонировании фундаментов, расположенных в от­дельных котлованах, способ термоса сочетают с использованием теплоотдачи талого грунта. В этом случае котлованы хорошо утеп­ляют сверху, благодаря чему в них устанавливается небольшая положительная температура.

Бетон в тонких конструкциях остывает быстро, поэтому их при­ходится обогревать электрическим током, паром или теплым воз­духом. Иногда в целях экономии электроэнергии сочетают способ термоса с обогревом.

Легкие бетоны на пористых заполнителях в зимних условиях выдерживают по способу термоса с предварительным электроразо­гревом бетонной смеси.

Кроме изложенных способов зимнего бетонирования, основан­ных на твердении бетона при положительной температуре, сущест­вует способ твердения бетона при отрицательной температуре. При этом бетонную смесь приготовляют с введением противоморозных добавок. Противоморозные добавки настолько понижают темпера­туру замерзания воды, что обеспечивают твердение бетона при отрицательных температурах до —25°С. При выборе способа вы­держивания бетона в первую очередь рассматривают возможность применения способа термоса, способа термоса с добавками — уско­рителями твердения.

Если, применяя этот способ, невозможно получить требуемую

прочность бетона в заданные сроки, то последовательно рассмат­ривают возможность применения бетона с противоморозными до­бавками, способов электротермообработки, обогрева паром, теп­лым воздухом. В случае невозможности выдерживания бетона в конструкциях с помощью указанных мероприятий бетонные работы выполняют с применением тепляков.

Тот или иной способ производства бетонных и железобетонных работ в зимних условиях принимают на основе сравнительных тех­нико-экономических расчетов.

§ 23. ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Состояние материалов, идущих для приготовления бетонной смеси, в зимнее время имеет особо важное значение. Хранение ма­териалов зимой значительно усложняется. Помещения для хране­ния цемента должны иметь плотные ограждения, не допускающие попадания снега.

Песок, гравий и щебень во избежание смешивания со снегом необходимо складывать на сухих возвышенных местах, защищен­ных от снежных заносов. Штабеля материалов должны иметь фор­му, обеспечивающую наименьшую поверхность при данном объеме (например, круглую, куполообразную). Высота их должна быть не менее 5 м. Перед укладкой в штабеля смерзшиеся заполнители разрыхляют.

Температура составляющих бетонной смеси в момент загрузки в бетоносмеситель должна быть такой, чтобы обеспечить заданную температуру бетонной смеси при выходе из бетоносмесителя. По­этому при приготовлении бетонной смеси зимой применяют подо­гретую воду, оттаянные или подогретые заполнители. Сухие запол­нители, не содержащие наледи на зернах и смерзшихся комьев, могут загружаться в смеситель в неотогретом состоянии, если это допускает тепловой баланс бетонной смеси. Цемент и тонкомоло­тые добавки вводят без подогрева.

Для бетонных смесей, укладываемых в тонкостенные и средней массивности конструкции, применяют быстротвердеющие портланд­цемента и портландцемент марки 400 и выше.

Бетонная смесь должна иметь некоторый запас тепла, который расходуется от момента укладки до начала обогрева в конструк­ции, а при методе термоса — в течение всего периода выдержива­ния бетона. Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или подогрева не должна быть ниже:

температуры, установленной расчетом, — при выдерживании бетона по методу термоса;

температуры замерзания раствора затворения, увеличенной на 5°С, — при применении бетона с противоморозными добавками. При применении поташа температура бетона в начальный период твердения должна иметь отрицательные значения;

0°С в наиболее охлажденных зонах перед началом предвари­тельного электроразогрева бетонной смеси или при форсированном

электроразогреве ее в конструкциях и 2°С при применении других методов тепловой обработки бетона.

Температуру подогрева воды и заполнителей при загрузке их в бетоносмеситель и температуру готовой бетонной смеси при выходе ее из бетоносмесителя устанавливают расчетом с учетом потерь тепла. Вместе с этим температура воды в бетонной смеси нс должна быть выше значений, приведенных в табл. 10.

При применении только подогретой воды соблюдают следую­щую очередность загрузки материалов в бетоносмеситель: одновре­менно с началом подачи воды загружают щебень или гравий, а после заливки половины требуемого количества воды и несколь­ких оборотов барабана (чаши) — песок, цемент и оставшуюся воду. 1

Продолжительность смешивания бетонной смеси в зимнее время следует увеличивать не менее чем на 25% против летних условий (при применении только подогретой воды).

Продолжительность смешивания можно не увеличивать, если применяется подогретая вода, оттаянные или подогретые заполни?- тел и.

Бетонную смесь приготовляют под наблюдением дежурного ла­боранта, который назначает температуру нагрева составляющих для получения нужной температуры смеси и проверяет ее подвиж­ность.

Воду и заполнители подогревают различными способами. Воду подогревают преимущественно паром в водонагревателях, выпус­каемых заводами для горячего водоснабжения промышленных предприятий. Из водонагревателей горячую воду подают в расход­ные баки, расположенные в дозировочном отделении бетонного за­вода, и оттуда по мере необходимости в дозаторы. В расходных баках установлены нагревательные приборы, которые поддержива­ют нужную температуру воды и подогревают ее при остановках завода на продолжительное время.

Водонагреватели бывают двух типов: емкостные и трубчатые скоростные. В емкостном водонагревателе (рис. 68) пар циркули­рует в змеевике, а нагреваемая вода подается в бачок. В трубчатом скоростном водонагревателе (рис. 69) воду пропускают по труб­кам змеевика, а греющий пар заполняет межтрубное пространство. Наиболее распространены скоростные водонагреватели, обладаю­щие меньшими габаритами и массой при одинаковой производи­тельности.

При небольших объемах работ, а следовательно, и меньшей производительности бетонного завода воду подогревают, пуская пар в бак с водой. Иногда для подогрева воды устраивают специ­альные водогрейные печи, состоящие из гладких или ребристых труб или радиаторов. Недостаток таких печей — медленный на­чальный нагрев, образование накипи и сложность ремонта.

Нагрев заполнителей может быть одноступенчатым, когда на одних и тех же установках одновременно материалы оттаивают и подогревают, и двухступенчатым, когда на одних установках их

Таблица 10. Наибольшая допускаемая температура воды и бетонной смеси Наибольшая допускаемая температура, °С Цемент бетонноА смеси при воды выходе из бетоносмесителя Портландцемент, шлакопортландцемент, пуц — цолановый портландцемент марок ниже 600 . Быстротвердеющий портландцемент и портланд- 80 35 цемент марки 600 и выше……………………………… 60 30 Глиноземистый цемент……………………………………. 40 25

только оттаивают, а на других подогревают до расчетных темпера­тур. Заполнители нагревают чаще всего в бункерах горячим воз­духом.

На крупных гидротехнических стройках обычно осуществляют двухступенчатый нагрев. При этом заполнители (в количестве су­точного или полусуточного запаса) отогревают в штабелях или

специальных бункерах, располагаемых между бетоиосмесителыюй установкой и складами заполнителей.

Расходные бункера бетоносмесительной установки оборудуют нагревательными устройствами для дополнительного подогрева за­полнителей до расчетных температур.

Более совершенна установка, в которой заполнители подогрева­ют в сушильных барабанах топочными газами. При этом газы е температурой до 800°С непосредственно соприкасаются с материа­лом и’за 6—8 мин повышают температуру заполнителей па ‘1()°С. Сушильные барабаны успешно применяют на бетонных заводах

Рис. 69. Трубчатый скоростной водонагреватель

любой мощности. Недостаток их заключается в необходимости дробления смерзшихся заполнителей размером более 250—300 мм перед подачей в барабан.

При нагреве заполнителей в штабеле путем продувки топочны­ми газами дробить смерзшиеся заполнители не требуется. На рис. 70, а дан схематический разрез открытого штабельно-траншей­ного склада, а на рис. 70, б — полубункерного склада с подогревом заполнителей топочными газами.

Температура топочных газов, нагнетаемых вентилятором в на­гревательный короб /, составляет около 250°С. Так как эффект нагрева значительно уменьшается из-за происходящей одновремен­но с нагревом сушки материала, то для улучшения работы топоч­ные газы увлажняют паром. Такая установка может быть любой производительности в зависимости от длины траншеи или штабеля и размеров их поперечного сечения.

При небольших объемах работ применяют печи для одновремен­ного нагрева воды и заполнителей. В таких печах топочные газы сначала отдают тепло воде, циркулирующей в змеевиках, а затем, проходя по жаровым трубам, обогревают заполнители.

На бетонных заводах с круглогодичным режимом работы пре­дусматривается теплоизоляция стеновых ограждений и отопление

помещений бетоносмесительной установки, конвейерных галерей, а также устройство специальных установок для подогрева воды и заполнителей.

Рис. 70. Подогрев топочными газами материалов в штабеле: а — в открытом штабельно-траншейном складе, 6 — в полубупкер — ном складе; 1 — нагнетательно-нагревательный короб, 2 — отсыпки из крупного заполнителя, 3 — всасывающий короб

§ 24. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Способы и средства транспортирования бетонной смеси зимой не должны допускать ее охлаждения более, чем установлено рас­четом.

Максимальная продолжительность транспортирования бетонной смеси определяется строительной лабораторией, исходя из. усло­вий сохранения ее подвижности и заданной температуры перед укладкой.

Продолжительность транспортирования может быть увеличена за счет применения пластифицирующих добавок, приготовления смеси пониженной температуры и подогрева ее у места укладки, введения в бетонную смесь противоморозных добавок. Время тран­спортирования предварительно разогретой бетонной смеси и ее укладки не должно превышать времени начала схватывания бетона.

При транспортировании бетонной смеси зимой необходимо стре­миться к доставке ее от места приготовления до места укладки без перегрузок, во время которых происходит наибольшая потеря теп­ла. В тех случаях, когда без них обойтись нельзя, место перегрузки защищают от ветра, а перегрузочные бункера утепляют. Потери тепла могут происходить и через стенки тары, в которой перевозят смесь.

Для перевозки бетонной смеси предназначены автобетоновозы СБ-113, в которых предусмотрена теплоизоляция кузова.

При использовании автосамосвалов для перевозки бетонной смеси на большие расстояния (при температуре наружного возду­ха ниже —10°С) кузов накрывают брезентом или утепленными щи­тами и обогревают отработавшими газами автомашины. Газы про­пускают или через специально устроенное двойное дно кузова, или через трубы выводят к верхней части кузова и дают им такое на­правление при выходе, чтобы над бетонной смесью образовалась непрерывная тепловая завеса.

Бадьи и бункера накрывают деревянными утепленными крыш­ками, обшивают снаружи фанерой по войлоку или утепляют други­ми способами. Тару, в которой перевозят бетонную смесь, перед началом работ и периодически в процессе работ прогревают паром или горячей водой.

Бетононасосы вместе с оборудованием должны находиться в утепленном или отапливаемом помещении. При температуре до —10°С бывает достаточно обернуть звенья труб магистрального бе­тоновода войлоком или шлаковатой. Замковые соединения поверх теплоизоляции покрывают съемными муфтами из мешковины и шлаковаты. Сняв муфту, можно демонтировать и повторно собрать бетоновод, не нарушая утепление труб. При более низкой темпера­туре магистральный бетоновод прокладывают в утепленном коро­бе, обогреваемом расположенной рядом с ним трубой парового отопления.

Бетоновод и бетононасос очищают от бетонной смеси горячей водой или при наличии компрессорных установок сжатым воздухом. Освобожденные от бетонной смеси звенья бетоновода прочищают скребками и металлическими щетками на длинных рукоятках и протирают пыжами из мешковины. Перед началом работ бетоно­воды обогревают паром или горячей водой. Хоботы или виброхобо­ты утепляют.

Велики потери тепла при подаче бетонной смеси распредели­тельными конвейерами или виброжелобами, по которым она пере­мещается тонким слоем. Поэтому их применяют на небольших участках, защищенных от холода и ветра щитами, брезентом, съем­ными коробами.

Бетонную смесь, предназначенную для предварительного элект­роразогрева, а также с противоморозными добавками, можно тран­спортировать в неутепленной таре с защитой от снега и испарения влаги, если будет обеспечена температура смеси к началу разогре­ва или выдерживания, указанная в § 23.

Комментарии закрыты.