Методы зимнего бетонирования

Методы выдерживания бетона при отрицательных температурах

Безобогревные мет. выдерживания бет. в зимних условиях.Для сохранения внутр-го тепла бет.

прим. утепленную опалубку и укрывают открытые пов-ти констр. паро- и теплоизоляц. мат-лом. Сп-б термоса, эффект. при изгот. массивных констр. при темп. наружного возд. до -15°С и его эффект. зависит от вида цемента, темп. смеси перед укладкой и применяемых хим. добавок — ускоряющих твердение и пластифицирующих. Согласно СНиП 3.03.01-87 "Несущие и огражд. констр." при зимнем бетонир. монолитн. констр. до -15°C прим. безобогр. сп-бы выдерживания бет.: 1) термос; 2) термос с прим. ускорителей тверд. бет.; 3) термос с прим. комплексных добавок, обладающих одноврем. противоморозн. и пластифицир. Св-ми. Темп. бездобавочной бет. смеси, улож. в опалубку, к началу выдержив. в термосе д. быть не ниже +5°С. А вот бет. смесь с противоморозн. доб-ми может иметь темп. не менее чем на 5°С выше темп. замерзания бет. смеси. При выдерж. бет. в констр. методом термоса, при предварит. разогреве бет. смеси, а также при прим. бет. с противоморозн. добавками доп. укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание или старый бет., если в зоне контакта на протяжении периода выдержив. бет. не произойдет его замерза. Противоморозн. хим. добавки запрещается исп. при бетонир. предвар-но напряж. констр., армир-ных термически упрочненной сталью; при возвед. ж/б констр. для электрифицированных ж/д и промышл. предпр., где возможно возникнов. блуждающих токов способствующих разруш. бетона.

Обогревные методы выдерживания бетона в зимних условиях. Предварит-ный электроразогрев заключ. в быстром разогреве бет. смеси до темп.60…80°С вне опалубки путем пропуск. через нее электрич. тока, укладке разогретой бетонной смеси в утепленную опалубку и уплотнении. Бетон должен достигнуть заданной прочности при термосном выдержив. в процессе медленного остывания. Для предвар-го разогрева бет. смеси может прим. алюминиевая пудра. При ее смешив. с бет. смесью выделяется дополнит. экзотермическая теплота, знач-но повышающая темп. уложенной бет.смеси. Искусств. прогрев и нагрев бет. –заключ. в повыш. темп-ры уложенного бет. до макс. допустимой и поддержании ее в теч. времени, за кот. бет. набирает критич. или заданную прочность. Особенности: – необходимость соблюд. расчетных режимов термообработки. Основн. хар-ми технологич. режимов явл.: нач. темп-ра бет., продолжит. цикла термообраб. до получ. критич-й прочности, скорость подъема темп-ры бетона, скорость и продолжит. остывания. Электропрогрев основан на выделении в твердеющем бет. тепловой энергии, получаемой путем пропускания электрич. тока через жидкую фазу бет., использ. в кач-ве омического сопрот. Пониженное напряж. к прогреваемой монолитной констр. подводят посредством разл. электродов, погруж. в бет. или соприкасающихся с ним. Осн. сп-бы электропрогрева бет. констр. дел. на периферийный, сквозной и внутренний.При периф-ном прогр. электроды распол. по наружн.

Прогрев бетона в зимнее время. Технологии процессов

контуру констр. и прогревают только наружн. слои бет. Прим. для термообраб. плоских бет. и ж/б констр.При сквозном прог. электроды распол. как внутри, так и на пов-сти бет., и осуществляют интенс. и равномерный прогрев всей констр. Внутр. прогр. прим. для колонн, балок, прогонов. Основан прогрев на использ. в кач-ве электродов рабочей арм-ры констр. и доп. струнных электродов, располаг. в центральной зоне констр.Контактный сп. обеспеч. передачу тепловой энергии от искусств. нагретых тел прогреваемому бет. путем контакта м/ду ними. Разновидности: обогрев бет. в термоактивной опалубке, а также прогрев с прим. различных технич. средств. Прим. для прогрева тонкостенных констр. с модулем пов-ти 8…20.

Бетонирование зимой: способы, особенности, необходимые мероприятия

Зимнее монолитное бетонирование

Монолитные бетонные и железобетонные конструкции находят все более широкое применение при строительстве многоэтажных и высотных зданий.

Особенно ответственным периодом монолитного строительства является бетонирование в зимнее время.

При низких положительных температурах твердение цемента замедляется, а при отрицательных — свободная вода, не вступившая в реакцию с цементом замерзает и превращаясь в лед, увеличивается в объеме. При этом возникают значительные по величине внутренние напряжения и, если бетон не набрал достаточной прочности, способной им противостоять, происходит разрушению его структуры. С повышением температуры при оттепелях или весной бетон размораживается и его твердение возобновляется, но возникшие при замораживании нарушения структуры остаются и в результате наблюдается недобор прочности.

Раннее замораживание бетона вызывает также снижение сцепления арматуры и зерен заполнителя с цементным камнем ввиду образования на поверхности арматуры и заполнителя тонких слоев льда.

Этими факторами может быть обусловлено снижение несущей способности и долговечности монолитных конструкций, изготовленных в зимний период при отрицательных температурах.

Бетонирование монолитных конструкций в зимних условиях, осуществляемое при ожидаемой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже +5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С, должно производиться в оптимальных температурно-влажностных условий содержания бетона.

Необходимым условием для всесезонного монолитного бетонирования является, ускорение твердения бетона с обеспечения набора достаточной (критической) прочности на ранней стадии твердения, которого можно достичь:

1) использованием внутреннего запаса тепла бетона;

2) дополнительной подачей к бетону тепла извне.

При первом способе применяют:

— высокопрочные и быстротвердеющие, а также тонкомолотые портландцементы, в том числе цементы низкой водопотребности;

— для уменьшения количества воды в бетоне применяют пластифицирующие добавки.

— химические добавки — ускорители твердения бетона.

Внутренняя температура бетона зависит от количества тепла, выделяющегося в результате экзотермической реакции гидратации цемента. Но этого тепла как правило не достаточно для достижения критической прочности в короткие сроки, а при низких температурах достаточной прочности невозможно достичь без принятия дополнительных мер.

Температура бетонной смеси перед укладкой в массивные конструкции должна быть не ниже +5°С, а в тонкостенные — не ниже +20°С.

Обеспечить такие температурные условия только за счет экзотермии цемента не всегда удается при отрицательных температурах.

Поэтому запас внутреннего тепла увеличивают путем подогрева составляющих бетонной смеси (воды, заполнителей).

Безобогревные способы бетонирования

Подогрев бетонной смеси до 50-70°С перед укладкой позволяет в короткие сроки достичь критической прочности бетоне. Для сохранения внутреннего тепла бетона применяют утепленную опалубку и укрывают открытые поверхности конструкций паро- и теплоизоляционным материалом.

Этот способ зимнего бетонирования, называемый способом термоса, эффективен при изготовлении массивных конструкций при температурах наружного воздуха до -15°С и его эффективность напрямую зависит от вида цемента, температуры смеси перед укладкой и применяемых химических добавок — ускоряющих твердение и пластифицирующих.

Согласно СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции" при зимнем бетонировании монолитных конструкций до -15°C применяются безобогревные способы выдерживания бетона:

1) термос;

2) термос с применением ускорителей твердения бетона;

3) термос с применением комплексных добавок, обладающих одновременно противоморозными и пластифицирующими свойствами.

Температура бездобавочной бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания в термосе должна быть не ниже +5°С.

А вот бетонная смесь с противоморозными добавками может иметь температуру не менее чем на 5°С выше температуры замерзания бетонной смеси. То есть, если противоморозная добавка эффективна до температуры -15°С, то бетонная смесь может иметь температуру -10°С, что значительно повышает технологичность бетонных работ.

Прочность бетона монолитных конструкций, эксплуатирующихся внутри зданий, фундаментов под оборудование, не подвергающихся динамическим воздействиям и подземных конструкций к моменту замерзания:

— для бетона без противоморозных добавок — не менее 5 МПа;

— для бетона с противоморозными добавками — к моменту охлаждения бетона до температуры, на которую рассчитано количество добавок, не менее 20% проектной прочности.

Прочность бетона конструкций, подвергающихся атмосферным воздействиям в процессе эксплуатации классов:

— В7,5-В10         не менее 50% проектной прочности

— В12,5-В25       40%

— В30 и выше     30% и выше

Нагружение конструкций расчетной нагрузкой допускается после достижения бетоном прочности не менее 100% проектной.

Приготовление бетонной смеси зимой производят в обогреваемых бетоносмесителях, применяют подогретую воду, оттаянные или подогретые заполнители.

Продолжительность перемешивания бетонной смеси зимой увеличивают не менее чем на 25% по сравнению с летними условиями.

Средства транспортирования должны обеспечивать предотвращение снижения температуры бетонной смеси ниже требуемой по расчету. Температура основания, на которое укладывается бетонная смесь, и способ укладки должны исключать возможность замерзания смеси в зоне контакта с основанием.

При выдерживании бетона в конструкции методом термоса, при предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание или старый бетон, если в зоне контакта на протяжении периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания.

При температуре воздуха ниже -10°С бетонирование густоармированных конструкций с арматурой диаметром больше 24 мм, арматурой из жестких прокатных профилей или с крупными металлическими закладными частями выполняется с предварительным отогревом металла до положительной температуры или местным вибрированием смеси в приарматурной и опалубочной зонах, за исключением случаев укладки предварительно разогретых бетонных смесей (при температуре смеси выше 45°С).

Продолжительность вибрирования бетонной смеси должна быть увеличена не менее чем на 25% по сравнению с летними условиями.

Для ограждения термоса (тепляка) используют облегченные элементы, например трехслойные стеновые панели — слоистые конструкции, наружные слои которой выполняются из металла, асбоцементных листов, водостойкой фанеры, цементно-стружечных плит и внутренним слоем из пенополиуретана. Использование трехслойных панелей повышает термическое сопротивление ограждения тепляка, повышает его оборачиваемость и скорость строительства.

Способыбетонированиястепловойобработкой

При бетонировании сравнительно тонкостенных конструкций при отрицательных температурах для быстрого достижения распалубочной прочности применяют подачу тепла извне сразу же после укладки и уплотнения бетонной смеси.

Тепловая обработка является практически единственным способом ускорения твердения бетона в зимнее время (без использования химических добавок) и обеспечивает достижение прочности монолитных конструкций.

В настоящее время прогрев бетона монолитныхконструкций осуществляется различными способами в зависимости от типа конструкций, опалубки, характеристик бетона и т. д.

Однако практика показала, что использование только одного прогрева бетона не всегда достаточно.

Большое значение имеют противоморозныедобавки, которые снижают температуру замерзания воды в бетонной смеси и обеспечивают твердение бетона при отрицательных температурах с достижением критической прочности в короткие сроки.

Нашли применение различные противоморозные добавки: формиат натрия, "Лигнопан Б-4", нитрит натрия, "Релаксол", "Семпласт Крио" и др.

Некоторые добавки обладают комплексным действием (пластифицирующим и ускоряющим твердение).

Способ требует большой электрической мощности — более 1000 кВт для разогрева 3-5 м³ бетонной смеси.

В зависимости от схемы установки и подключения электродов, способ разделяет­ся на сквозной, периферийный и с использованием в качестве электродов арматуры.

Этот способ эффективен для слабо армированных конструкций — фундаментов.

Способэлектрообогревавгреющейопалубке основан на передаче тепла от греющих поверхностей опалубки в бетон путем теплопроводности. В качестве нагревательных элементов применяются ТЭНы, слюдопластовые нагреватели, греющие кабели, углеграфитовая ткань, сетчатые нагреватели и др.

Этот способ наиболее эффективен (по СНиП 3.03.01-87) для фундаментов зданий и под оборудование, массивных стен, колонн, балок, рамных конструкций, полов, плит перекрытий, тонкостенных конструкций, бетонирование которых ведется при температуре окружающего воздуха до -40°С.

Способ инфракрасного обогрева бетона предусматривает использование тепловой энергии, выделяемой инфракрасными излучателями, направленной на открытые или опалубленные поверхности конструкций.

Способ используется для: а) отогрева промороженных бетонных и грунтовых оснований, арматуры, опалубки, удалении снега и наледи; б) ускорения твердения бетона в скользящей опалубке, плит перекрытий; в) создания тепловой защиты поверхностей, недоступных для утепления.

Самым эффективным и технически безошибочным является:

сочетание безобогревных способов и способов с тепловой обработкой с ускорением и интенсификацией твердения бетона введением в него противоморозных химических добавок.

Необходимо отметить, что не все добавки, рекомендованные ГОСТ 24211-2003, эффективны для зимнего бетонирования с применением прогревных способов монолитного бетонирования.

Поваренная соль NaCI и хлорид кальция СаCl 2 ,неблагополучны в коррозионном отношении при введении более 2 кг на 100 кг цемента, а в меньшем количестве они не эффективны,нитритнатрия NaNО2 — ядовит, натриевая селитра NaNO3 и кальциевая селитра Са(NO3)2 эффективны только в сочетании с другими противоморозными добавками, что ведет к удорожанию; поташ (углекислый калий) K2СО3, снижает прочность и морозостойкость; кальцинированная сода N2СОз -ускоряет схватывание и снижает удобоукладываемость; формиат натрия NaCOOH — эффективен только до -10°С, мочевина (карбамид) H2NCONH2 не подходит для прогревных методов, т.к.

деструктирует (разлагается) при температуре выше -40°С.

Наиболее широко применяются поташ, нитрит натрия и формиат натрия.

Применение поташа как противоморозной добавки может вызвать недобор прочности более 30%, снижение морозостойкости и водонепроницаемости. Дело в том, что кристаллизационные процессы с поташом протекают со значительным увеличением объема и в бетоне появляются внутренние напряжения, вызывающие появление микро- и макротрещин вплоть до разрушения конструкции.

Однако поташ может и не ухудшать прочность и морозостойкость бетона, если он вводится в бетонную смесь совместно с замедлителями схватывания — сульфитно-дрожжевой бражкой СДБ, тетраборатом натрия ТН (бура) или жидким стеклом + адипиновым пластификатором ПАЩ-1. Это ведет к удорожанию работ.

От использования нитрита натрия лучше воздержаться вследствие его ядовитости (все соли азотистой кислоты весьма ядовиты). Так, емкости для приготовления, хранения и переноски порошка и водных растворов нитрита натрия согласно НТД требуется обозначать предупредительной надписью "Яд!".

Применение формиата натрия ограничено температурой -10°С.

Поэтому, для снижения внутренних напряжений в бетоне и, поскольку поташ, нитрит натрия и формиат натрия не обладают пластифицирующим и водоредуцирующим действием, для повышения подвижности бетонных смесей и снижения В/Ц отношения их используют совместно пластифицирующими добавками.

Наиболее широко распространен суперпластификатор С-3 — лигносульфанат нафталина (в порошкообразной или жидкой товарной форме).

Необходимо отметить, что в С-3 содержится 6-10% сульфата натрия, что является причиной появления стойких высолов и сульфатной коррозии бетона, существенно снижающей долговечность строительных конструкций.

Большим недостатком является также то, что разжижитель С-3 содержит опасные в биологическом и природоохранном отношении вещества — фенол, формальдегид и производные нафталина.

В настоящее время в различных регионах России у строителей пользуется популярностью комплексная добавка для бетонов и строительных растворов Ускоритель твердения — пластификатор "Строймост Морозостоп" с противоморозным эффектом до -15°С, производимый серийно в Москве в ООО НПФ "Строймост".

Существующие методы зимнего бетонирования подразделяют на две основные группы: с безобогревным выдерживанием бетона и с искусственным прогревом бетона монолитных конструкций. Методы бетонирования с искусственным прогревом позволяют не только непрерывно вести работы в зимних условиях, но и интенсифицировать процесс набора прочности бетоном, сократить сроки строительства и увеличить темпы оборачиваемости опалубки.

К методам зимнего бетонирования с безобогревным выдерживанием бетона относят метод «термоса» и его разновидности: с применением противоморозных добавок и с предварительным разогревом бетонной смеси.

К методам бетонирования с искусственным прогревом бетона конструкций относят электротермическую обработку (электропрогрев сквозной и периферийный, индукционный электропро­грев, греющие опалубки), прогрев бетона паром, горячим возду­хом и в тепляках, обогрев инфракрасными лучами.

Метод «термоса» основан на использовании для твердения бетона тепла, выделяемого в процессе гидратации цемента, а также внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении (25—45 °С). Для уменьшения теплопотерь опалубку и бетонируемую кон­струкцию дополнительно утепляют теплоизоляционными мате­риалами.

При проектировании бетонных работ с выдерживанием бетона по методу «термоса» выполняют теплотехнический расчет. Считают, что суммарное количество тепла в бетоне должно быть равно теплопотерям конструкции при ее остывании до 0 °С в течение некоторого времени. За рассматриваемый промежуток времени бетон должен иметь положительную температуру и набрать проектную прочность.

Методом «термоса» обычно пользуются при бетонировании

массивных конструкций. Выдерживание бетона «методом термоса» является наиболее экономичным и простым в производстве, так как не требует уст­ройств по обогреву бетона в конструкциях, их обслуживания и расхода электроэнергии пара и топлива.

Метод «термоса» с применением противоморозных добавок является одной из разновидностей рассмотренного выше метода и позволяет осуществлять бетонирование в зимних условиях с использованием бетонов, твердеющих при отрицательных температурах.

Метод заключается в использовании смесей с химическими добавками, понижающими температуру замерзания жидкой ком­поненты бетонной смеси и обеспечивающими твердение бетона при температуре ниже 0 °С, т. е. увеличивающими время, в течение которого бетон может набрать прочность.

СНиПом в качестве добавок рекомендованы: углекислый калий-поташ (К2С03), нитрит натрия (NaNO2), хлорид кальция (СаС12), хлорид натрия (NaCl). Бетоны с противоморозными добавками допускается использовать при условии обеспечения набора ими до замерзания критической прочности не менее 5МПа, а при повышенных требованиях морозостойкости и водонепроницаемости бетона не менее 50 % от проектной.

Метод «горячего термоса» заключается в кратковременном форсированном электроразогреве бетонной смеси непосредственно
перед укладкой и последующем выдерживании уложенного бетона по «методу термоса» без обогрева.

Метод «горячего термоса» позволяет отказаться от нагрева заполнителей на бетонном заводе и ограничиться только их оттаиванием, увеличить дальность и длительность транспорти­рования бетонной смеси на морозе, не опасаясь ее остывания до температуры 5 °С (перед нагревом), обеспечить высокую (до 60 -80 °С) начальную температуру смеси при укладке и тем самым применить метод «термоса» для конструкций.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляют в основном пластинчатыми электродами в бункерах и бадьях или с помощью опускных электродов в кузовах автосамосвалов, иногда на специальных установках непрерывного действия.

Метод электротермообработки бетона имеет ряд разновидностей. Он основан на преобразовании электрической энергии в тепловую непосредственно внутри бетона либо в различного рода электронагревательных устройствах, тепло от которых подводится к бетону конвективно, контактно или радиационно (обогрев).

При электротермообработке бетона особое внимание уделяют пароизоляции неопалубленных поверхностей для предотвраще­ния пересушивания бетона, а также теплоизоляции бетонируемой конструкции для выдерживания заданного режима при минималь­ном расходе электроэнергии и повышении равномерности темпе­ратурного поля в бетоне.

Электродный прогрев — наиболее эффективный и распространенный способ электротермообработки, основанный на исполь­зовании тепла, выделяющегося в бетоне при прохождении по нему электрического тока. Достигается это путем включения свежеуложенной бетонной смеси в качестве сопротивления в цепь переменного тока промышленной частоты с помощью металличе­ских электродов различной конструкции. Благодаря применению переменного тока в цементном тесте в процессе прогрева практи­чески не происходит явления электролиза.

При сквозном прогреве ток протекает через массу бетона и тепловая энергия выделяется в теле конструкции. В случае периферийного прогрева ток протекает через бетон между элек­тродами, установленными по наружной поверхности конструкции, и бетон прогревается при передаче тепловой энергии от пери­ферии вовнутрь конструкции, а также за счет экзотермии це­мента.

Для электропрогрева бетона используют пластинчатые, полосовые (ленточные), стержневые, струнные, а также кольцевые типы электродов.

В зависимости от места установки различают внутренние и поверхностные электроды. Внутренние электроды, оставляемые в бетоне после прогрева, могут быть стержневые, струнные и плавающие.

При установке электродов надо тщательно следить за тем, чтобы не происходило их смещения и соприкосновения с арматурой, так как при соприкосновении электродов разных фаз произойдет короткое замыкание.

Поверхностные электроды, снимаемые после прогрева бетона конструкций, подразделяют на пластинчатые и полосовые. Кре­пят электроды к опалубке, которую в месте их установки изоли­руют. Электрический ток проходит между соседними электродами главным образом в периферийном слое бетона и прогревает его.

Область применения электродного прогрева ограничивается трудностью обеспечения равномерного температурного поля в густоармированных конструкциях, конструкциях с большим количеством закладных деталей и стыков толщиной менее 50 мм, а также в случае устройства металлической опалубки. Указанные недостатки удастся устранить путем применения индукционного нагрева бетона

Индукционный нагрев бетона основан на использовании тепла, выделяемого при прохождении вихревых токов в металлической опалубке и арматуре нагреваемой, конструкции, находящихся в электромагнитном поле индуктора (многовитковой катушки), через который пропускают переменный ток промышленной частоты напряжением 36-120 В.

Индукционный нагрев применяют в основном для термообработки бетона конструкций небольшого сечения: колонн, ригелей, балок, элементов рамных конструкций, стыков, сооружений, возводимых в скользящей, подъемно-переставной и катучей опалубках.

Электрообогревбетона производится электронагревателями, устанавливаемыми на опалубке конструкций, -греющими кабелями или проводами, трубчатыми электронагревателями, стержневыми электронагревателями типа «стержень с трубой», коаксиальными, сетчатыми, пластинчатыми или инфракрасными излучателями, размещаемыми на некотором расстоянии от конструкции, проволочными спиралями. Выбор типа нагревателя зависит от конфигурации конструкции, вида опалубки, наличия материалов для изготовления нагревателя.

В построечных условиях установки инфракрасного излучения в виде переносных рам со смонтированными на них несколькими излучателями применяют для термообработки бетона тонкостенных конструкций с большим модулем поверхности (стен, плит), стыков, подливок в том числе под металлические конструктивные элементы, а также для отогрева замерзшего бетона в рабочих швах и т. п., обеспечивая в течение нескольких часов набор бетоном прочности до 70 %.

Контактный электрообогрев бетона заключается в непосредственной теплопередаче от греющих поверхностей к прогреваемому бетону. Распространение тепла в самом бетоне обеспечивается преимущественно его теплопроводностью.

Для контактного электрообогрева применяют различного вида греющие опалубки, которые подразделяютна жесткие (деревянные, металлические) и мягкие (из брезентовой или асбестовой ткани, резиновые, пластиковые и т. п.). Щиты после закрепления подсоединяют к электрической сети.

В качестве источников тепла в щитах используют стержневые, трубчато-стержневые и уголково-стержневые электронагреватели, полосовые электроды, электроды из проволоки или фольги, запрессованные в электропроводящий состав.

Воздушно-тепловой обогрев бетона основан на явлении, при котором излишняя вода с повышением температуры более интенсивно испаряется из бетона и в замкнутом пространстве повышает влажность окружающего воздуха, создавая благоприятные условия для твердения бетона.

Максимально допустимая температура воздуха составляет 40—80 °С, а продолжительность воздушно -теплового прогрева для достижения бетоном 50 % прочности от проектной — 12 -24 ч.

Обогрев бетона в тепляках (замкнутых ограждениях) производят для создания температурно-влажностных условий, необходимых для выдерживания бетона многоярусных конструкций (по высоте расположения блоков бетонирования) и конструкций, имеющих значительные размеры в плане.

Ограждения обогреваемого пространства должны иметь хорошую теплоизоляцию и не пропускать испаряющуюся из бетона влагу при его обогреве.

Способы прогрева бетона в зимнее время, использование технологической карты

Для повышения влажности воздуха в обогреваемом пространстве в тепляки помещают сосуды с водой или смачивают водой забетонированную конструкцию. Внутри тепляков размещают нагревательные приборы: печи, калориферы и пр. Для бетонирования используют обычные бетонные смеси. Возводят тепляк до начала бетонирования конструкций

Выбор метода зимнего бетонирования производят в зависимости от ожидаемых температур наружного воздуха, применяемых цементов, наличия на строительстве источников тепла, химических добавок, а также от размеров и назначения конструкций.

При выборе рациональных методов выдерживания бетона из числа технически возможных в первую очередь рассматривают наиболее экономичный метод «термоса». При невозможности получения указанным методом требуемой прочности бетона в заданные сроки последовательно рассматривают возможность применения методов «термоса» с применением противоморозных добавок, «горячего термоса», электротермообработки, обогрева паром, горячим воздухом или в тепляках.

Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 3670 | Нарушение авторского права страницы

Шпаргалка: Бетонирование в зимних условиях 2

Введение…………………………………………………………..3

1. ОСОБЕННОСТИ БЕТОНИРОВАНИЯ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ…………….4

2. ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА……………………………………………………..6

3. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И КОНТРОЛЬ………………………………..7

Заключение…………………………………………………………10

Список использованной литературы……………………………..11

Введение

В нашей стране здания и сооружения из монолитного бетона возводят круглогодично. Известно, что при температуре +50С бетонные смеси резко

снижают набор прочности. Все реакции гидратации замедляются. При температуре ниже 00С химически несвязанная вода превращается в лед и увеличивается в объеме приблизительно на 9%. В результате в бетоне возникают напряжения, разрушающие его структуру. Замерзший бетон обладает высокой прочностью, но только за счет сцепления замерзшей воды. При оттаивании процесс гидратации цемента возобновляется, но из-за нарушений структуры бетон не может набрать проектной прочности, т.е. его прочность значительно ниже, чем прочность бетона, не подвергавшегося замерзанию. Экспериментами установлено, что на процесс набора прочности бетона существенно влияют условия твердения. Если бетон до замерзания наберет 30-50% прочности от проектной, то дальнейшее воздействие низких температур не влияет на его физико-механические характеристики. Прочность, после набора которой дальнейшее воздействие замерзания не влияет на физико-механические характеристики бетона, называется критической. Значение критической прочности зависит от класса бетона. При возведении предварительно напряженных конструкций критическая прочность бетона должна составлять 100% проектной. Таким образом, созданием благоприятных условий твердения бетона в начальный период получают конструкции требуемого качества. Необходимый температурный режим твердения бетона создают различными приемами: разогревом бетона при его приготовление, выдерживанием бетона в утепленных опалубках (метод термоса); внесением в бетон химических добавок, снижающих температуру замерзания; тепловым воздействием на свежеуложенный бетон греющих опалубок; электродным прогревом; инфракрасными источниками теплоты. Технологический прием выбирают с учетом условий бетонирования, вида конструкций, особенностей используемых бетонов, экономической эффективности.

1. ОСОБЕННОСТИ БЕТОНИРОВАНИЯ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

Возведение монолитных железобетонных сооружений в настоящее время осуществляют круглогодично. Но при этом бетонирование в зимних условиях имеет существенные особенности. Понятие «зимние условия» при производстве бетонных работ отличается от календарного. Принято считать, что зимние условия для конкретной стройки начинаются тогда, когда среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +50С, а в течение суток наблюдается ее падение ниже нуля. При температуре ниже 00С в бетоне прекращаются процессы гидратации, т.е. взаимодействие минералов цемента с водой. При этом твердение бетона приостанавливается, так как бетон замерзает, превращаясь в монолит, прочность которого обусловливается силами смерзания. В бетоне появляются внутренние напряжения, которые вызываются увеличением объема свободной воды примерно на 9% при замерзании. Эти напряжения разрывают неокрепшие адгезионные связи между отдельными компонентами бетона, снижая его прочность. Свободная вода, замерзая на поверхности зерен заполнителей в виде тонкой пленки, препятствует сцеплению цементного теста с заполнителем. Это также ухудшает прочностные свойства бетона. После оттаивания бетона твердение его при положительной температуре возобновляется, но прочность оказывается ниже проектной, т.е. той, которая была бы достигнута при твердении в нормальных условиях. Снижаются и другие свойства бетона: плотность, долговечность, сцепление с арматурой и т.д. Свойства бетона ухудшаются тем значительнее, чем раньше после укладки произошло его замерзание. Если бетон к моменту замерзания наберет определенную прочность, то отрицательное влияние замораживания на его свойства невелико: после оттаивания прочность бетона может достигнуть проектной. В этом случае адгезионное сцепление между цементным тестом и заполнителем значительно больше внутренних напряжений.

Методы зимнего бетонирования

Поэтому вероятность деформаций в контактной зоне меньшая. Минимальную прочность бетона к моменту его замерзания, достаточную для достижения им после оттаивания проектной прочности, называют критической. Эта прочность для бетона марок ниже 200 в конструкциях с ненапрягаемой арматурой должна быть не менее 50% проектной и не ниже 50кгс/см2. Для бетонов марок 200 и 300 она составляет 40%, а для бетонов марок 400 и 500 – 30% от 28-дневной прочности. Критическая прочность бетона в предварительно напряженных конструкциях должна быть не ниже 70% проектной. Если конструкции предполагается нагружать в зимний период, то к моменту замораживания прочность бетона в них должна достигнуть 100% от проектной. Для получения в зимних условиях бетона хорошего качества необходимо обеспечить для него такой температурно-влажностный режим, при котором физико-химические процессы твердения не нарушаются и не замедляются. Продолжительность поддерживания такого режима должна обеспечивать достижение критической или проектной прочности. В зависимости от характера выдерживания бетона способы зимнего бетонирования подразделяют на две группы: без обогревные и обогревные. К без обогревным способам относится бетонирование в тепляках, метод термоса, применение бетонов с противоморозными добавками и «холодных» бетонов. К обогревным относят методы искусственного подогрева бетона с применением электричества, пара или горячего воздуха. Способ бетонирования для конкретного объекта выбирают после технико-экономического сравнения вариантов с учетом темпа бетонирования, местных ресурсов и возможностей. В зимних условиях наряду с созданием оптимальной тепло-влажностной среды для выдерживания бетона применяют ряд специальных приемов обеспечения требуемой температуры бетонной смеси в процессе ее приготовления, а также по предохранению охлаждения смеси при ее транспортировании и укладке.

2. ЭЛЕКТРОПРОГРЕВ БЕТОНА

Способ электропрогрева бетона основан на использовании выделяемого тепла при прохождении через него электрического переменного тока. Для подведения напряжения используют электроды различной конструкции и схем расположения, между которыми протекает ток. В зависимости от расположения электродов и места прохождения тока прогрев подразделяют на сквозной и периферийный. При сквозном прогреве ток протекает через массу бетона и тепловая энергия выделяется в теле конструкции. В случае периферийного прогрева ток протекает через бетон между электродами, установленными по наружной поверхности конструкции. Бетон прогревается теплопередачей тепловой энергии от периферии внутрь конструкции. Способ сквозного прогрева применяют для ускорения твердения бетонных и малоармированных железобетонных конструкций, так как арматура, являясь хорошим проводником, значительно искажает линии тока, создавая неравномерность температурных полей. Периферийный же способ применяют для прогрева конструкций с одной стороны при толщине их до 20 см. и для прогрева конструкций толщиной более 20 см. с двух сторон. Преимущество электродного прогрева заключается в том, что тепло, выделяющееся непосредственно в бетон, позволяет при соответствующих условиях получать равномерное температурное поле и добиться высокого коэффициента полезного действия этого способа. Электропрогрев применяют не только для ускорения твердения бетона, но и для предотвращения его от замораживания и создания благоприятных условий твердения в зимнее время года. Вместе с тем для получения необходимых технических характеристик бетона при прогреве необходимо создать оптимальные условия для твердения бетона и исключить появления деструктивных процессов. Ввиду того что легкие бетоны имеют более высокий коэффициент сопротивления теплопередачи и прогревать их внешними нагревателями затруднительно, вести прогрев их с помощью электродов с выделением тепла в толще конструкции наиболее целесообразно. Кроме того, электропрогрев уменьшает влажность легких бетонов и улучшает их физико-механические и теплотехнические характеристики.

3. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И КОНТРОЛЬ

Прогревать бетон нужно в соответствии с проектом производства работ и технологическими картами, в которых должны быть схема установки электродов, перечислены необходимое оборудование и контрольно-измерительная аппаратура, указаны режимы прогрева, способы крепления и изоляции электродов. Для сохранения проектного расстояния между электродами, а также между ними, арматурой и металлической опалубкой применяют текстолитовые или бетонные изоляторы, которые подвязывают к арматуре, электродам или опалубке. Применяют также деревянные рейки, пропитанные маслом, которые извлекают по мере бетонирования. При этом изолируют металлические закладные детали. Для удобства установки электроды объединяют в группы, связанные жесткими связями. При установленных электродах бетонную смесь укладывают осторожно, чтобы не сместить их из проектного положения и не загрязнить выводы для подсоединения проводов. По мере бетонирования все открытые поверхности укрывают теплоизоляционными материалами. Для предотвращения пересушивания бетона открытые поверхности закрывают водонепроницаемыми пленками, а деревянную опалубку пропитывают гидрофобными материалами. После забивки электродов места вокруг них утрамбовывают или вибрируют для лучшего контакта с бетоном и заполнения пустот. Для плотного прилегания подвергают вибрированию также щиты с электродами, устанавливаемыми на открытые поверхности после бетонирования. Опалубку и теплоизоляцию демонтируют после прогрева при охлаждении бетона до 50С, не допуская ее примерзания. Перепад температур при распалубке не должен превышать 200С – для конструкций с модулем поверхности до 5; 300С – тоже, при модуле поверхности 5 и выше; 400С – для бетонных и слабоармированных железобетонных конструкций; 500С – для конструкций, армированных каркасами и двойными сетками. При прогреве бетонных конструкций необходим постоянный контроль за напряжением прогрева, силой тока и температурой. Температуру в первые 3 ч. прогрева замеряют каждый час, в последующем – через 2-3 ч. Температуру наружного воздуха замеряют 3 раза в сутки. Перед бетонированием проверяют правильность установки электродов и их размеры. Перед включением прогрева нужно проверить правильность установки и подсоединения электродов, надежность контактов, расположение датчиков температуры, качество утепления. Надежность контактов проверяют после включения прогрева и переключения напряжения.

Еще одним важным фактором зимнего бетонирования является подогрев бетонной смеси. В зависимости от массивности конструкции и температуры наружного воздуха подогревают воду для бетона или воду и заполнители – песок, щебень, гравий. Бетонная смесь при выходе из бетоносмесителя должна иметь температуру не выше 40°С, так как при более высокой температуре она быстро густеет. Минимальная температура бетонной смеси при укладке в массивы должна быть не ниже 5°С, а при укладке в тонкие конструкции – не ниже 20°С.

После завершения работ по укладке бетонной смеси в конструкцию открытую поверхность покрывают полиэтиленовой пленкой и утеплителем (матами из минеральной ваты, пенопласта, опилками и т. д.).

Следующим этапом зимнего бетонирования является обеспечение набора бетоном критической прочности. Это достигается двумя способами :

1) использование внутреннего запаса теплоты бетона;

2) дополнительной подачей бетону теплоты извне. На сегодняшний день существует несколько методов: электроподогрев бетонной смеси в специальном бункере непосредственно перед укладкой до 50…70°С; способ термоса (подогретая смесь твердеет в условиях теплоизоляции); обогрев бетона паром; электропрогрев бетона (осуществляют, пропуская через бетон электрический переменный ток); обогрев воздуха, окружающего бетон под тепляком.

Бетонирование в зимних условиях имеет существенные особенности. Понятие « зимние условия » при производстве бетонных работ отличается от календарного. Принято считать, что зимние условия для конкретной стройки начинаются тогда, когда среднесуточная температура наружного воздуха снижается до +5 °С, а в течение суток наблюдается ее падение ниже нуля.

При бетонировании зимой необетона в теплой и влажной среде в течении срока, устанавливаемого и обеспечивающего набор бетоном критической (минимальной) прочности, гарантирующей сохранение структуры бетона и удовлетворительное его твердение после оттаивания.

Укладываемый бетон, должен зимой же приобрести прочность, достаточную для распалубки, частичной нагрузки или даже до полной загрузки сооружения.

Заключение

При любом способе производства бетонных работ бетон следует предохранить от замерзания до приобретения им минимальной прочности, которая обеспечивает необходимое сопротивление давлению льда и сохранение в последующем при положительных температурах способности к твердению без ухудшения основных свойств бетона. Если к бетону предъявляют высокие требования по динамическим свойствам, водонепроницаемости и морозостойкости, то его следует предохранять от замерзания до достижения марочной прочности.

Способ зимнего бетонирования включает в себя применение противоморозных добавок. Противоморозные добавки эффективно ускоряют процессы твердения, понижают температуру замерзания воды, увеличивая тем самым продолжительность твердения бетона до набора необходимой прочности. Количество вводимых добавок в бетонную смесь зависит от температуры окружающей среды, способа бетонирования конструкции и метода ухода за твердеющим бетоном, требований предъявляемых к бетону и др.

Список использованной литературы:

1. Г.И. Горчаков, Строительные материалы, Москва, 1986

2. М.В. Дараган, Сокращение потерь материалов в строительстве, Киев,

3. А.Г. Домокеев, Строительные материалы, Москва, 1989

4. А.Г. Комар, Строительные материалы и изделия, Москва, 1988

Скачать реферат

Зимнее бетонирование

Существующие методы зимнего бетонирования подразделяют на две основные группы: с безобогревным выдерживанием бетона и с искусственным прогревом бетона монолитных конструкций. Методы бетонирования с искусственным прогревом позволяют не только непрерывно вести работы в зимних условиях, но и интенсифицировать процесс набора прочности бетоном, сократить сроки строительства и увеличить темпы оборачиваемости опалубки.

К методам зимнего бетонирования с безобогревным выдерживанием бетона относят метод «термоса» и его разновидности: с применением противоморозных добавок и с предварительным разогревом бетонной смеси.

К методам бетонирования с искусственным прогревом бетона конструкций относят электротермическую обработку (электропрогрев сквозной и периферийный, индукционный электропро­грев, греющие опалубки), прогрев бетона паром, горячим возду­хом и в тепляках, обогрев инфракрасными лучами.

Метод «термоса» основан на использовании для твердения бетона тепла, выделяемого в процессе гидратации цемента, а также внесенного в бетонную смесь при ее приготовлении (25—45 °С). Для уменьшения теплопотерь опалубку и бетонируемую кон­струкцию дополнительно утепляют теплоизоляционными мате­риалами.

При проектировании бетонных работ с выдерживанием бетона по методу «термоса» выполняют теплотехнический расчет. Считают, что суммарное количество тепла в бетоне должно быть равно теплопотерям конструкции при ее остывании до 0 °С в течение некоторого времени. За рассматриваемый промежуток времени бетон должен иметь положительную температуру и набрать проектную прочность.

Методом «термоса» обычно пользуются при бетонировании

массивных конструкций. Выдерживание бетона «методом термоса» является наиболее экономичным и простым в производстве, так как не требует уст­ройств по обогреву бетона в конструкциях, их обслуживания и расхода электроэнергии пара и топлива.

Метод «термоса» с применением противоморозных добавок является одной из разновидностей рассмотренного выше метода и позволяет осуществлять бетонирование в зимних условиях с использованием бетонов, твердеющих при отрицательных температурах.

Метод заключается в использовании смесей с химическими добавками, понижающими температуру замерзания жидкой ком­поненты бетонной смеси и обеспечивающими твердение бетона при температуре ниже 0 °С, т. е. увеличивающими время, в течение которого бетон может набрать прочность.

СНиПом в качестве добавок рекомендованы: углекислый калий-поташ (К2С03), нитрит натрия (NaNO2), хлорид кальция (СаС12), хлорид натрия (NaCl). Бетоны с противоморозными добавками допускается использовать при условии обеспечения набора ими до замерзания критической прочности не менее 5МПа, а при повышенных требованиях морозостойкости и водонепроницаемости бетона не менее 50 % от проектной.

Метод «горячего термоса» заключается в кратковременном форсированном электроразогреве бетонной смеси непосредственно
перед укладкой и последующем выдерживании уложенного бетона по «методу термоса» без обогрева.

Метод «горячего термоса» позволяет отказаться от нагрева заполнителей на бетонном заводе и ограничиться только их оттаиванием, увеличить дальность и длительность транспорти­рования бетонной смеси на морозе, не опасаясь ее остывания до температуры 5 °С (перед нагревом), обеспечить высокую (до 60 -80 °С) начальную температуру смеси при укладке и тем самым применить метод «термоса» для конструкций.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляют в основном пластинчатыми электродами в бункерах и бадьях или с помощью опускных электродов в кузовах автосамосвалов, иногда на специальных установках непрерывного действия.

Метод электротермообработки бетона имеет ряд разновидностей. Он основан на преобразовании электрической энергии в тепловую непосредственно внутри бетона либо в различного рода электронагревательных устройствах, тепло от которых подводится к бетону конвективно, контактно или радиационно (обогрев).

При электротермообработке бетона особое внимание уделяют пароизоляции неопалубленных поверхностей для предотвраще­ния пересушивания бетона, а также теплоизоляции бетонируемой конструкции для выдерживания заданного режима при минималь­ном расходе электроэнергии и повышении равномерности темпе­ратурного поля в бетоне.

Электродный прогрев — наиболее эффективный и распространенный способ электротермообработки, основанный на исполь­зовании тепла, выделяющегося в бетоне при прохождении по нему электрического тока. Достигается это путем включения свежеуложенной бетонной смеси в качестве сопротивления в цепь переменного тока промышленной частоты с помощью металличе­ских электродов различной конструкции. Благодаря применению переменного тока в цементном тесте в процессе прогрева практи­чески не происходит явления электролиза.

При сквозном прогреве ток протекает через массу бетона и тепловая энергия выделяется в теле конструкции. В случае периферийного прогрева ток протекает через бетон между элек­тродами, установленными по наружной поверхности конструкции, и бетон прогревается при передаче тепловой энергии от пери­ферии вовнутрь конструкции, а также за счет экзотермии це­мента.

Для электропрогрева бетона используют пластинчатые, полосовые (ленточные), стержневые, струнные, а также кольцевые типы электродов.

В зависимости от места установки различают внутренние и поверхностные электроды. Внутренние электроды, оставляемые в бетоне после прогрева, могут быть стержневые, струнные и плавающие.

При установке электродов надо тщательно следить за тем, чтобы не происходило их смещения и соприкосновения с арматурой, так как при соприкосновении электродов разных фаз произойдет короткое замыкание.

Поверхностные электроды, снимаемые после прогрева бетона конструкций, подразделяют на пластинчатые и полосовые. Кре­пят электроды к опалубке, которую в месте их установки изоли­руют. Электрический ток проходит между соседними электродами главным образом в периферийном слое бетона и прогревает его.

Область применения электродного прогрева ограничивается трудностью обеспечения равномерного температурного поля в густоармированных конструкциях, конструкциях с большим количеством закладных деталей и стыков толщиной менее 50 мм, а также в случае устройства металлической опалубки. Указанные недостатки удастся устранить путем применения индукционного нагрева бетона

Индукционный нагрев бетона основан на использовании тепла, выделяемого при прохождении вихревых токов в металлической опалубке и арматуре нагреваемой, конструкции, находящихся в электромагнитном поле индуктора (многовитковой катушки), через который пропускают переменный ток промышленной частоты напряжением 36-120 В.

Индукционный нагрев применяют в основном для термообработки бетона конструкций небольшого сечения: колонн, ригелей, балок, элементов рамных конструкций, стыков, сооружений, возводимых в скользящей, подъемно-переставной и катучей опалубках.

Электрообогревбетона производится электронагревателями, устанавливаемыми на опалубке конструкций, -греющими кабелями или проводами, трубчатыми электронагревателями, стержневыми электронагревателями типа «стержень с трубой», коаксиальными, сетчатыми, пластинчатыми или инфракрасными излучателями, размещаемыми на некотором расстоянии от конструкции, проволочными спиралями.

Выбор типа нагревателя зависит от конфигурации конструкции, вида опалубки, наличия материалов для изготовления нагревателя.

В построечных условиях установки инфракрасного излучения в виде переносных рам со смонтированными на них несколькими излучателями применяют для термообработки бетона тонкостенных конструкций с большим модулем поверхности (стен, плит), стыков, подливок в том числе под металлические конструктивные элементы, а также для отогрева замерзшего бетона в рабочих швах и т. п., обеспечивая в течение нескольких часов набор бетоном прочности до 70 %.

Контактный электрообогрев бетона заключается в непосредственной теплопередаче от греющих поверхностей к прогреваемому бетону. Распространение тепла в самом бетоне обеспечивается преимущественно его теплопроводностью.

Для контактного электрообогрева применяют различного вида греющие опалубки, которые подразделяютна жесткие (деревянные, металлические) и мягкие (из брезентовой или асбестовой ткани, резиновые, пластиковые и т. п.). Щиты после закрепления подсоединяют к электрической сети.

В качестве источников тепла в щитах используют стержневые, трубчато-стержневые и уголково-стержневые электронагреватели, полосовые электроды, электроды из проволоки или фольги, запрессованные в электропроводящий состав.

Воздушно-тепловой обогрев бетона основан на явлении, при котором излишняя вода с повышением температуры более интенсивно испаряется из бетона и в замкнутом пространстве повышает влажность окружающего воздуха, создавая благоприятные условия для твердения бетона.

Максимально допустимая температура воздуха составляет 40—80 °С, а продолжительность воздушно -теплового прогрева для достижения бетоном 50 % прочности от проектной — 12 -24 ч.

Обогрев бетона в тепляках (замкнутых ограждениях) производят для создания температурно-влажностных условий, необходимых для выдерживания бетона многоярусных конструкций (по высоте расположения блоков бетонирования) и конструкций, имеющих значительные размеры в плане.

Ограждения обогреваемого пространства должны иметь хорошую теплоизоляцию и не пропускать испаряющуюся из бетона влагу при его обогреве. Для повышения влажности воздуха в обогреваемом пространстве в тепляки помещают сосуды с водой или смачивают водой забетонированную конструкцию. Внутри тепляков размещают нагревательные приборы: печи, калориферы и пр. Для бетонирования используют обычные бетонные смеси. Возводят тепляк до начала бетонирования конструкций

Выбор метода зимнего бетонирования производят в зависимости от ожидаемых температур наружного воздуха, применяемых цементов, наличия на строительстве источников тепла, химических добавок, а также от размеров и назначения конструкций.

При выборе рациональных методов выдерживания бетона из числа технически возможных в первую очередь рассматривают наиболее экономичный метод «термоса». При невозможности получения указанным методом требуемой прочности бетона в заданные сроки последовательно рассматривают возможность применения методов «термоса» с применением противоморозных добавок, «горячего термоса», электротермообработки, обогрева паром, горячим воздухом или в тепляках.

Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 3668 | Нарушение авторского права страницы

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *