Бетонні роботи в зимових умовах
Бетонування в теплицях (замкнутих огорожах) проводять для створення температурно вологих умов, необхідних для витримки бетону багатоярусних конструкцій (по висоті розташування блоків бетонування) і конструкцій, що мають значні розміри в плані.
Огорожі простору, що обігрівається, повинні мати хорошу теплоізоляцію і не пропускати вологу, що випаровується з бетону, при його обігріві. Для підвищення вологості повітря в просторі, що обігрівається, в тепляки поміщають судини з водою або змочують водою забетоновану конструкцію. У середині теплиць розміщують нагрівальні прилади: печі, калорифери і ін.
Для бетонування використовують звичайні бетонні суміші. Зводять теплиць до почала бетонування конструкцій, його розміри в цілях економії тепла і будівельних матеріалів приймають мінімальними. Останніми роками успішно використовують надувні теплиці.
Вибір методу зимового бетонування проводять залежно від очікуваних температур зовнішнього повітря, вживаних цементів, наявність на будівництві джерел тепла, хімічних добавок, а також від розмірів і призначення конструкцій (з урахуванням можливості виготовлення їх на заводі або полігоні).
При виборі раціональних методів витримки бетону з числа технічно можливих в першу чергу розглядають найбільш економічний метод «термоса». При неможливості отримання вказаним методом необхідної міцності бетону в задані терміни послідовно розглядають можливість застосування методів «термоса із застосуванням протиморозних добавок», «гарячого термоса», електротермообробки, обігріву пором, гарячим повітрям або в теплицях.
Критерієм оцінки ефективності методу зимового бетонування є приведені до 1 м укладеного бетону витрати по всіх наявних статтях і економічний ефект від скорочення тривалості будівництва об'єкту.
Для попереднього вибору методу витримки бетону можна користуватися даними, приведеними табл.
Таблиця 2.3.7 Рекомендовані методи витримки бетону
| Тип конструкції |
Модуль поверхні Мп, м-1 |
Рекомендований метод |
| Масивні бетонні і залізобетонні конструкції | До 3 | Метод «термоса» Метод «термоса» із застосуванням прискорювачів твердіння бетону, пристрій теплиць при температурі зовнішнього повітря нижче - 20 °С Укладання бетонної суміші з протиморозними добавками |
| Фундаменти під конструкції будівель і устаткування, масивні стіни і т.п. | 3-6 | Метод «термоса» Метод «термоса» із застосуванням прискорювачів твердіння (бетонні суміші з протиморозними добавками) При необхідності отримання заданої міцності бетону в короткі терміни при температурі зовнішнього повітря нижче -15 °С - попереднє електророзігрівання бетонної суміші, периферійне електропрогрівання |
| Колони, прогони, елементи рамних конструкцій, свайні ростверки, стіни, перекриття і т.п. | 6-10 | Укладання бетонної суміші з протиморозними добавками Попереднє електророзігрівання бетонної суміші Електродний прогрів Електрообігрів із застосуванням гріючих опалубок |
| Підлоги, перегородки, плити, перекриття, тонкостінні конструкції каркасів | 10-20 | Електродний прогрів Контактний обігрів за допомогою гріючої опалубки Укладання бетонної суміші з| протиморозними добавками (для полови) |
| Підливки під підлоги| і устаткування | 20 - 100 | Електродний прогрів Індукційний прогрів Застосування| добавок поташу і нітриту натрію Інфрачервоний обігрів Термоактивні опалубки |
Бетонування конструкцій в більшості випадків прагнуть здійснювати безперервно, на невеликих по довжині і ширині ділянках, щоб кожен укладений шар швидше перекривався подальшим і бетон не встигав придбати температуру нижче передбаченої розрахунком, а також у зв'язку з тим, що підготовка замерзлих робочих швів вельми трудомістка.
Товщину шарів бетонної суміші, що укладаються, для кращого збереження нею тепло при укладанні приймає максимально допустимою за умовами ущільнення (30 - 35 см) залежно від довгі булави глибинного вібратора. Укладати бетонну суміш рекомендується цілодобово до закінчення бетонування всього масиву або його частини - блоку. Висоту вільного падіння бетонної суміші обмежують до 1 - 1,5м.
Мал.Тепляки:
Укладання бетонної суміші при бетонуванні монолітних конструкцій і пристрій робочих швів при прогрівних методах витримки бетону повинні здійснюватися відповідно до вимог і виключати виникнення температурних напруг, що перевищують розрахункові.
Ущільнення бетонної суміші є основною технологічною операцією при бетонуванні, від якості якої залежить щільність і однорідність бетону, а отже, його міцність і довговічність. Ущільнення
бетонній суміші проводять звичайними способами. Ретельніше ущільнюють суміш в місцях робочих швів, в кутках бетонованих блоків.
Як проводиться бетонування із застосуванням протиморозних добавок
Застосування в зимових умовах бетонів з протиморозними добавками дозволяє обійтися без обігріву укладеного бетону. Як добавки використовуються різні солі: хлористі солі - хлористий кальцій і хлористий натрій (тобто куховарська сіль), нітрит натрію і вуглекислий калій (поташ).
Хлористі солі підсилюють корозію арматури, тому застосовуються тільки при бетонуванні неармованих конструкцій, а інші - в залізобетонних конструкціях з обмеженнями, вказаними в ДБН.
Солі металів залежно від концентрації їх в йоді зачиннення (тобто від кількості добавки цих солей| до води) знижують температуру замерзання води (точніше, водного розчину цих солей) і тим самим забезпечують твердіння бетону при температурах нижче 0° С. Общєє кількість хлористих солей, що вводяться в бетонну суміш, не повинна перевищувати 7,5 % маси цементу (вважаючи на безводі солі), нітриту натрію — 10%, а поташа- 15 % маси цементу (табл.).
Таблиця 2.3.8. Рекомендовані кількості протиморозних добавок
| Температура бетону °С, до | Кількість безводной солі|соль| в % массы| цементу | | ||
| Хлористий кальцій плюс хлористий натрій |
нітрит натрия1 |
поташ1 |
|
| -5 | 3+0 або 0+3 | 4-6 | 5-6 |
| -10 | 1,5+3,5 | 6-8 | 6-8 |
| -15 | 4,5+3 | 8-10 | 8-10 |
| -20 | - | - | 10-12 |
| -25 | - | - | 12-15 |
1 Конкретне дозування добавок у вказаних межах встановлюється у будівельній лабораторії.
Міцність бетону з підвищеними добавками хлористих солей повинна до моменту замерзання складати не менше 5,0 МПа за умови додаткової витримки відкритих поверхонь конструкцій під укриттям до досягнення распалубочной міцності (щоб уникнути виморожування вологи з бетону). Витримка «холодного» бетону без подальшого обігріву (з укриттям відкритих поверхонь) допускається при температурі в бетоні не нижче за розрахункову для прийнятої концентрації солей, що додаються в бетонну суміш (див. табл). При максимально допустимій добавці хлористих солей і нітриту натрію холодний бетон може витримуватися без обігріву при температурах до - 15° С, а при добавці поташу - до - 25° С. Прі нижчих температурах слід утеплити опалубку і укриття, тобто створити для бетону умови термоса, або поєднувати витримка по методу термоса з паро- або електропрогріванням.
Бетонна суміш з підвищеним вмістом добавок солей може мати при виході з бетоносмесителя негативну температуру. Для приготування суміші можуть застосовуватися холодні матеріали, що не містять сніги: щебінь (гравій) з температурою не нижче - 15° С і пісок, що не містить грудок.
Бетонна суміш для холодного бетону може мати після виходу з бетонозмішувача і позитивної температури; в цьому випадку, щоб уникнути надмірно швидкого схоплювання суміші із-за великих добавок хлористих солей, приготування суміші ведуть роздільним способом. Спочатку перемішують цемент, пісок і щебінь з 70 % води зачиннення і лише після цього додають решту води з розчиненими в ній хлористими солями необхідної концентрації. У момент укладання температура бетонної суміші повинна перевищувати температуру замерзання розчину зачиннення не менше ніж на 5° С.
Бетони з добавками солей. Можливість твердіння бетону при негативних температурах має большое практичне значення і може бути досягнута приготуванням його на підігрітих матеріалах з невеликими добавками солей або на холодних матеріалах з підвищеними добавками солей.
Бетон, що готується на підігрітих матеріалах, можна застосовувати з добавками:
а) 3% NaCl + 2% NaN02 - бетон твердне при його температурі до - 5°;
б) 3% СаС12 + 5% NaN02 - бетон твердне при його температурі до - 8°;
в) 3%
СаС12 +
5% NaCl - бетон
твердне при
його температурі
до - 10°.
Бетон з добавками, вказаними в пп. а) і б), дозволяється застосовувати в залізобетонні, а з добавкою, вказаною в п. в), тільки в неармовані конструкції (щоб уникнути корозії арматури).
Якщо на свіжоукладений бетон впливає нижча, ніж вказано, температура, відбудеться часткова втрата їм кінцевої міцності. Щоб уникнути цього необхідно шляхом утеплення зберегти в бетоні (укладеному з|із| температурою не нижче за 20° і при морозах не більше - 15°) середню температуру протягом першої доби 15° або на дві доби 7°. Утеплення рекомендується зберігати до тієї, що розпалубила бетону. Після укладання такого бетону відбувається його термосне охолодження до мінус 5 - 10° з накопиченням міцності. Зачиняючи бетон з підвищеними добавками солей і готуючи його на холодних матеріалах, можна знизити температуру твердіння -15°.
Солі, введені в підвищених кількостях, надають наступну дію: сильно пластифікують суміш, що дозволяє укладати її з відємною|| (до —5°) температурою. Можливість приготування суміші на щебені або гравії, без полоу і примергшигся грудок, з температурою не нижче -15° і відталому піску спрощує і здешевлює виробництво робіт; значно знижують температуру замерзання бетону, зберігаючи в ньому воду в рідкій фазі.
Кількість добавки безводих солей указується у відсотках від ваги води зачиннення (включаючи вологу заповнювачів).
Такий «холодний» бетон можна застосовувати тільки в неармованих конструкціях з наступними добавками солей:
3% СаС12 + 7% NaCl — для твердіння| бетону при температурі його до -10°;
9% СаС12 + 6% NaCl — для твердіння| при температурі його до -15°.
Для масивів з Мп до 2 загальна кількість солей не повинні перевищувати 10 %.
При пониженні температури «холодного» бетону після його укладання нижче за розрахункову, прийняту при встановленні концентрацію водних розчинів солей, укладений бетон необхідно протягом перших 15 діб утепляти або застосувати штучний обігрів з подальшою витримкою методом термоса.
При нижчих, ніж -15°, температурах зовнішнього повітря суміш треба готувати на підігрітих соляному розчині і воді і після укладання негайно вкривати, щоб температура бетону в перші 15 діб не була нижча -15°. При приготуванні такої суміші солі додають у вигляді концентрованих водних розчинів після попереднього перемішення цементу 70% води, піску і щебеня.
Міцність бетону до моменту замерзання повинна бути не нижче 25% проектної і не менше 50 МПа. Поверхні бетону, не захищені опалубкою, ховаються щоб уникнути виморожування з нього вологи; це укриття зберігається на бетоні ще протягом 10-15 днів після досягнення їм вказаної міцності.
Даний метод раціональний, коли звичайні методи зимового бетонування здійсненні або невигідні.
Всі виробничі вказівки по застосуванню описаних бетонів даються в «Інструкції по застосуванню бетону з добавками солей, що твердне на морозі».
У чому полягає бетонування в термоактивній опалубці?
Сталеву опалубку із змонтованими на ній нагрівальними елементами і зовнішньою теплоізоляцією називають термоактивною. Нагрівачами служать електричні дроти і кабелі, що працюють як опори, ткані сталеві і латунні сітки, нихромовая або сталевий вуглецевий дріт і ТЭНи. Утеплювачами можна застосовувати будь-які теплоізоляційні матеріали, проте найбільш зручні шлакоповстяні і стеклоповстяні мати завтовшки 40 - 60 мм.
Нагрівачі кріплять безпосередньо у поверхні опалубки, застосовуючи в необхідних випадках електроізоляцію, а потім вкривають їх шаром термоізолюючого матеріалу. Рекомендується, особливо при вітрі, додатково вкривати опалубку брезентом або повітронепроникною плівкою.
У виробництві застосовують уніфіковану розбірно-переставну опалубку «моноліт», розроблену в ЦНИИОМТП, або опалубці Мінмон-тажспецстроя.
Питома потужність нагрівальної опалубки залежить від масивності конструкції, температури зовнішнього повітря, швидкості вітру, конструкції самої опалубки і теплотехнічних властивостей утеплювача (табл.).
Таблиця 2.3.9 Рекомендована потужність нагрівачів щитів термоактивної опалубки
| Розрахункова температура повітря, град С|із| |
Питома потужність нагрівачів, вт| на 1 м2, при модулі опалубної |поверхні |
||||
| 2-4 | 4-6 | 6-8 | 8-10 | понад 10 | |
| -20 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| -25 | 650 | 750 | 850 | 950 | 1100 |
| -30 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 |
| -35 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
Примітка: Рекомендації розроблені стосовно утеплювачів з коефіцієнтом теплопередачі, рівним 2,85 - 3,1 ккал/ч град м2.
При прогріванні залізобетонних конструкцій в термоактивній опалубці застосовують бетони на основі портландцементу, швидкотвердіючого портландцементу і шлакопортландцементу. У бетон можна вводити добавки -ускорители твердения; проте у випадку вони викликають корозію металу, необхідно ретельно змащувати палуби і ребра каркаса опалубки.
Температура бетонної суміші перед укладанням в термоактивну опалубку повинна бути не нижче за 5° С.
Перед укладанням бетонної суміші грунтову підставу прогрівають до температури 5 - 10° С. Кам'яну або бетонну підставу, що промерзла, відігрівають до температури бетонної суміші у момент укладання. При використанні заздалегідь розігрітої суміші температура підстави повинна бути не нижче за 15° С. Сопрікасающиеся з бетоном конструкції, що знов укладається, перекривають щитами термоактивної опалубки на висоту, рівну половині її більшого розміру, але не менше 300 і не більше 600 мм.
При прогріванні конструкцій з використанням термоактивної опалубки найбільш ефективний пилкоподібний режим, що включає періоди розігрівання, умовного ізотермічного прогрівання і охолодження. В період ізотермічного прогрівання нагрівачі включають при надмірному зниженні температури бетону в периферійних ділянках конструкції, що прогрівається. Температурні параметри режиму залежать в основному від модуля і виду опалубливаемої конструкції (табл. 2.3.10).
Для практичних цілей розраховані типові режими обігріву різних конструкцій - залізобетонних стін, фундаментів стовпчастого типа і подколенників заввишки більше 1 м і східчастих фундаментів з висотою рівнів 500 мм. Перерви між укладанням попереднього і подальшого шарів бетонної суміші не повинні перевищувати 1,5 - 2 ч при температурі бетонної суміші 5° С.
Таблиця 2.3.10 Температурні параметри прогрівання бетонних і залізобетонних конструкцій
| Параметри | Модуль конструкції | ||||
| до 4 | 4-6 | 6-8 | 8-10 | 10 | |
|
Максимальна швидкість підйому температуры|, град С/ч |Те ж, температура пристенного| шару бетону, град З|із| Те ж, швидкість охолоджування конструкции | | (по вимірах на її поверхности|), град С/ч | |
5 35 5 |
5 45 5 |
6 55 6 |
8 60 8 |
10 60 8 |
При бетонуванні масивних конструкцій з дотриманням безперервності укладання суміші і необхідності включення опалубки під напругу інтервали між укладанням суміжних шарів не повинні перевищувати 1 ч, а різниця температури порцій бетонної суміші 10° С.
Для прискорення оборотності термоактивної опалубки її демонтують після завершення ізотермічного прогрівання. Охолодження бетону в цьому випадку повинне проходити під укриттям з шлакоповстяних ковдр, брезенту, поліетиленової плівки або інвентарних теплицях.
Витримку бетону припиняють після того, як він набере не менше 50% проектної міцності для звичайних конструкцій або вищої міцності, якщо до конструкції пред'являються підвищені вимоги. Знімати утеплення можна тільки тоді, коли різниця температури відкритої поверхні конструкції і навколишнього повітря при модулі 5 не перевищує 20° С і понад 5 - 30° С.
Досвід застосування термоактивної опалубки показує, що в певних умовах вона достатньо ефективна. Вартість виробництва робіт, зокрема за рахунок зниження витрати електроенергії, зменшується на 2,5—3 грн. на 1 м3 в порівнянні з методом електродного прогрівання. На 1,2— 1,5 чіл.-ч. на 1 м3 знижуються трудовитрати при зимовому бетонуванні.
Мал Сітчастий нагрівач в гріючій опалубці
1 - аркуш з металу або фанери; 2 - електроізоляція з азбесту; 3 - болти для кріплення; 4 - розводящі шини; 5 — утеплювач; 6 — сітчастий нагрівач.
Мал. Конструкції термоактивних гнучких покриттів (ТАГП|):
У чому полягає бетонування і обігрів за допомогою ТЕМов
Для бетонування перекриттів, підготовок під підлоги, дорожніх покриттів і інших подібних їм конструкцій при температурі зовнішнього повітря до - 40°С можна застосовувати електрообігрів за допомогою термоелектричних матів ( ТЕМов).
ТЕМ складається із зовнішньої захисної оболонки, теплоізоляційного шару і нагрівального елементу, що виготовляється з голого нихромового дроту діаметром 0,8 мм, укладеного «змійкою» в чохлі з скляної або азбестової тканини чи ж запресованого в термостатичну гуму. Потужність нагрівального елементу при напрузі 36 В повинна бути не менше 100 Вт на 1 м2. Розмір ТЕМа 3,2х 1,6 м; обігрів проводять при напруженн 36 - 42 В.
Бетон під ТЕМамі через добу набирає понад 25 % марочної міцності, через три доби - 50 %, а через 5-7 діб - 70 %. При цьому якість бетону в цілому досить висока.
Даний спосіб вимагає в 3 - 5 разів менше витрат, ніж при використанні протиморозних добавок або застосуванні електророзігрівання бетонної суміші для отримання 50 - 70 % проектної міцності бетону. На 10 - 20 % знижується витрата цементу за рахунок застосування літніх норм витрати. Це пояснюється тим, що ТЕМи створюють нормальні температурно вологогої умови для твердіння бетону аналогічно найбільш сприятливим літнім умовам. На контакті з бетоном підтримується температура 20 - 22°С і відносна вологість 70 - 90 %.
Застосування ТЕМов забезпечує ряд переваг. По-перше, дозволяє индустриализировать роботи і організувати достатньо високу якість контролю процесу обігріву. На базі причепа-фургона створена установка, обладнана двома-трьома однофазними трансформаторами типу ТИ-20А3, одним трифазним типу ТНТ35-ВО2 і 30 - 50 ТЕМамі, що дозволяє одночасно вести обігрів 150 - 250 м2 поверхні. Причому розгортання устаткування в робоче положення здійснюється порівняно швидко.
Роботи з підготовки до обігріву виконують в такій послідовності.
На поверхню бетону укладають дерев'яні прокладки так, щоб між обігрівачем і конструкцією залишався зазор 2 - 10 см., укладають ТЕМи так, щоб вони приблизно на 20 см перекривали один одного. Конструкції, що примикають до тих, що обігріваються, повинні бути також на 30 см укриті ТЕМамі. Потім обігрівачі підключають до електричної мережі і розігрівають. Після ізотермічної витримки охолодження з швидкістю до 6°С в час.
Разом з обігрівачами застосовують тепловологоізоляційні мати (ТВІМи). По конструкції вони аналогічні ТЕМам, але позбавлені нагрівальних елементів. ТВІМи використовують для укриття бетону в період його охолодження після прогрівання. Їх застосовують також для посилення теплоізолюючої здатності ТЕМов - укладають поверх нагрівачів - при температурі повітря нижче - 30° С і вітрі із швидкістю більше 6 м/сек. При температурі зовнішнього середовища вище - 10°С ТЕМи і ТВІМи в період обігріву укладають в шаховому порядку. Це дозволяє в два рази збільшити розміри поверхні, що обігрівається. До речі, ТВІМи використовують при перевезенні і зберіганні бетонної суміші до моменту її укладання в конструкцію.
До цементів, заповнювачів і води для бетону, що прогрівається за допомогою ТЕМов, які-небудь особливі вимоги не пред'являються.
При транспортуванні бетонної суміші на дальню відстань в люті морози рекомендується вводити при приготуванні нітрит натрію в кількості до 2 % від маси цементу.
Бетонну суміш можна доставляти і укладати в конструкції будь-яким способом, але так, щоб перед укриттям ТЕМамі бетон мав температуру не нижче за 2-3° С.
Щоб уникнути перегріву і пересушування конструкції, бетон бажано поливати водою із загальною витратою 300 - 500 г/м2 або встановлювати під ТЕМамі дрібні відкриті ємності з водою. Загальна поверхня випаровування місткостей повинна складати до 10 % площі, що обігрівається.
Необхідно стежити, щоб перепад температури в різних точках бетону в період прогрівання і охолодження не перевищував 10°С по висоті і 15 - по довжині конструкції, що обігрівається.
Електричне живлення ТЕМов в період розігрівання забезпечують напругою 36 - 42 В при модулі М„ < 20 і 42 - 60 в при Мп > 20. Причому ізотермічний прогрів здійснюють напругою 36 В при температурі зовнішнього повітря до -20° С, 42 В - до -30° С і 60 В - нижче -30° С.
По техніко-економічних міркуваннях спосіб бетонування за допомогою ТЕМов доцільно використовувати для отримання 50 - 70 % проектної міцності бетону. Така міцність може бути досягнута протягом 1,5 - 3 діб залежно від виду вживаного цементу.