Топовая баня
Назад

Бетонирование при отрицательной температуре – работа с бетоном при низкой температуре

Опубликовано: 26.03.2020
0
0

Стадии набора прочности бетонной конструкцией

Схватывание и твердение растворов на основе цемента обусловлено его химическим взаимодействием с водой. Силикаты, алюминаты и алюмоферриты, которые входят в состав портландцемента, обеспечивают повышение прочности на различных стадиях отверждения.

Скорость химических реакций зависит от наличия катализаторов (специальных добавок) и температуры.

Бетонные конструкции

Бетонные конструкции бывают разные, исходя из этого следует рассчитывать соотношение компонентов раствора и предполагать сроки схватывания и твердения.

Стадия схватывания

В состав цементного порошка входит трехкальциевый алюминат (3СаО*Al2O3), трехкальциевый силикат (алит, 3СаО*SiO2), двухкальциевый силикат (белит, 2CaO*SiO2) и алюмоферрит. Алит, который занимает большую часть массы портландцемента, участвует в обеих стадиях отверждения. При затворении водой и в начале стадии схватывания он выделяет тепло, которое увеличивает скорость реакции.

Однако более активным компонентом цемента на этапе схватывания является трехкальциевый алюминат. В течение 24 часов после смешивания он интенсивно реагирует с водой, формируя первичные связи в бетоне. После окончания схватывания алюминат полностью утрачивает влияние на прочность цемента.

марки бетона

Итоговая прочность бетона в зависимости от марки, времени затвердевания и температуры воздуха.

Стадия схватывания проходит в первые часы после заливки опалубки. Скорость начала реакции и длительность процесса зависят от состава смеси и температуры воздуха. При нормальных температурах ( 18… 22°С) бетон схватывается через 2,5-3 часа. Из них 1,5-2 часа проходит до начала реакции, а 1 час уходит непосредственно на схватывание.

При снижении температуры начало реакции может отодвинуться на 4-8 часов, а ее продолжительность — увеличиться до 15-20 часов.

В горячей среде схватывание происходит активнее и начинается более быстро. Весь процесс может занять менее 1-2 часов, из которых реакция — 15-20 минут.

Стадия твердения

Стадия формирования бетонного камня начинается по завершении схватывания. Твердение материала происходит за счет удаления свободной воды. Часть жидкости испаряется во внешнюю среду, а другая — связывается с молекулами силикатов и алюминатов, образуя стойкие комплексы. Чтобы не нарушить баланса между связываемой и испаряющейся водой, нужно обеспечить оптимальную влажность и температуру среды.

Влияние температурных условий на поведение бетонной смеси

Бетон – это строительная смесь, в которую входят следующие основные компоненты: вяжущее (в рассматриваемых случаях – это цемент), крупный и мелкий заполнители, вода. При взаимодействии цемента и воды происходит гидратация вяжущего с выделением тепла. При этом осуществляются: схватывание цементного камня (процесс длится примерно сутки) и твердение (для набора марочной прочности в стандартных условиях нужно 28 дней).

Оптимальная температура окружающей среды – 20 °C. В таких условиях бетон достигает 70 % прочности в течение недели. Наименьшей допустимой (без применения спецмероприятий) является температура 5 °C. 70 % прочности в этом случае достигается в течение 3-4 недель. Заливка бетона при отрицательных температурах без специальных технологических приемов не проводится, поскольку в таких условиях процесс твердения смеси не происходит.

При минусовых температурах происходит еще один негативный процесс – внутри бетона развиваются силы внутреннего давления. Их появление объясняется тем, что вода при замерзании и превращении в лед увеличивается в объеме. В результате структура не отвердевшего бетона нарушается, прочностные характеристики бетонного продукта снижаются.

Предлагаем ознакомиться  Русская баня температура и влажность в парилке

Специалисты считают, что смесь способна выдержать однократное замораживание при условии, что после размораживания температура воздуха в течение трех последующих суток будет 10 °С и выше. В любом случае бетон, прошедший через стадии замораживания-размораживания до достижения критической прочности, значительно уступает по прочности материалу, твердение которого проходило в нормальных условиях. Снижение температуры окружающей среды после набора материалом критической прочности на характеристики готового бетонного продукта не влияет.

Определение! Критической прочностью бетона в рядовых строительных конструкциях называют величину, равную 50 % от марочной прочности. Для ответственных конструкций этот показатель равен 70 %.

Повышение прочности бетона на сжатие коррелирует с увеличением вязкости смеси. Это означает, что с увеличением марки материала время схватывания и твердения сокращается.

Продолжительность реакций для бетона разных марок

Марка материала Время схватывания, часов Время твердения, суток
М100 3-3,5 До 30
М200 2-2,5 14-25
М300 1,5-2 7-14
М400 1-2 4-7
М500 {amp}lt;1 2-4

Продолжительность набора прочности зависит от состава смеси, влажности, температуры внешней среды и материала.

Марка и назначение раствора определяют и критическую прочность бетонного камня. Это значение, по достижении которого конструкция продолжит твердеть после замерзания без потери эксплуатационных свойств. Данный показатель зависит от марки следующим образом:

  • для бетона М100 и М150 он соответствует 50%;
  • для М200, М250, М300 и М350 — 40%;
  • для М400, М450 и М500 — 30%;
  • для нагруженных конструкций (вне зависимости от марки) — 70%.

Если в момент замерзания образец имеет соответствующий уровень прочности на сжатие, то температурные перепады незначительно повлияют на его прочность. При замерзании на ранних стадиях твердения без применения противоморозных добавок прочность готовой конструкции падает не менее чем на 50%. Например, для марки М200 критической точкой прочности является 80 кгс/см² или 8 МПа.

Наиболее часто для фундаментов и нагруженных конструкций используются марки бетона от М300. Снятие опалубки со стандартных конструкций допускается через 4-5 дней при наличии щелей между щитами формы и бетоном. Для перекрытий и лестниц длиной не более 6 м время выдержки продлевается до 14 дней, для длинных лестниц — до 28 дней. Мосты, дамбы и другие ответственные и тяжело нагруженные конструкции выдерживаются в форме до 90 дней.

Стандартный срок затвердевания бетона

Бетонирование при отрицательной температуре - работа с бетоном при низкой температуре

Стандартное время застывания бетона составляет 28-30 дней. Нормальные условия для отверждения — температура 15… 22°С и влажность 60-100%. Длительность отверждения зависит от условий процесса, марки бетона и наличия дополнительных добавок в растворе.

прочность бетона

Корреляция прочности бетона с временем выдерживания и температурой среды.

Какие методы бетонирования применяют при низких положительных и отрицательных температурах

Бетонирование при низких температурах имеет следующие преимущества:

  • Возможность ведения строительства на сыпучих непрочных грунтах. При минусовых температурах прочность такого грунта повышается.
  • Снижение сметной стоимости строительства. В холодный период года материалы обычно продаются с существенными скидками.
  • Сокращение сроков строительства.

Если строительный объект расположен в регионе с суровыми климатическими условиями, то ведение бетонных работ при низких положительных и отрицательных температурах является вариантом, которого избежать практически невозможно.

Существует несколько видов технологических мероприятий, позволяющих выполнять бетонирование в температурных условиях, далеких от оптимальных. Конкретный способ или комплекс мероприятий обеспечения качества зимнего бетонирования выбирают на основании сравнительных технико-экономических расчетов, которые обычно проводятся на стадии проектирования объекта.

Предлагаем ознакомиться  Чем заделать щели в бетоне на улице

Один из вариантов бетонирования при пониженных температурах – подогрев компонентов:

  • крупного и мелкого заполнителей – до 60 °C;
  • воды – до 90 °C;
  • цемента – только до комнатных температур, выше его нагревать нельзя, поскольку он утратит свои вяжущие свойства.

Метод термоса

Разогрев компонентов может быть частью технологического приема, называемого «горячим термосом». В этом случае смесь заливается в утепленную опалубку. Благодаря начальному теплосодержанию смеси и выделению тепла при гидратации цемента, создаются приемлемые условия для схватывания продукта. Утепленная опалубка сохраняет выделенное тепло.

Внимание! Максимальное выделение тепла при гидратации обеспечивают высокомарочные портландцементы.

Бетонирование при отрицательной температуре - работа с бетоном при низкой температуре

Наиболее эффективным является сочетание метода «термоса» и противоморозных добавок.

«Тепляками» называют временные сооружения по типу теплиц, внутри которых устанавливают тепловые пушки, работающие на дизтопливе или газе. При использовании этого метода требуется постоянное увлажнение поверхности бетонного элемента. Такой способ обогрева применяют на стройплощадках, удаленных от источников централизованного электроснабжения.

Один из способов подогрева твердеющего бетона – использование электрических термоматов, которые раскладывают по поверхности бетонного элемента и подключают к источнику электропитания. Температурный режим работы термоматов определяется в проектной документации.

Для вертикально расположенных и труднодоступных бетонных элементов используют инфракрасные излучатели. Интенсивность и направление нагрева регулируются отражателями.

Один из современных способов электроподогрева – использование специальных кабелей и электродов, которые укладывают в опалубку перед заливкой смеси. Это затратный способ, требующий предварительного определения его экономической целесообразности.

Противоморозные добавки для зимнего бетонирования

Стремительное или слишком медленное схватывание и твердение смеси снижает прочность бетона. Медленное застывание дополнительно увеличивает расходы на уход за конструкцией. Для коррекции скорости отверждения применяются добавки, которые регулируют кинетику процесса.

Существует два типа добавок, регулирующих процесс твердения раствора:

  1. Ускоряющие. Реагенты этого типа сокращают время до начала схватывания на 30-40%, ускоряют затвердевание и улучшают прочностные свойства материала. Они добавляются в смесь при промышленной штамповке бетонных изделий, заливке фундаментов, перекрытий и иных строительных конструкций при пониженных температурах. Наиболее дешевые ускоряющие добавки — это хлористый кальций и поташ (углекислый калий). В перечень востребованных строительных составов для ускорения отверждения входят: Релаксор, Аддимент В3, Форт-УП2, Поззолит-100, Конкрит-Ф и др.
  2. Замедляющие. Пластификаторы и замедлители схватывания положительно влияют на удобоукладываемость и подвижность раствора. Они применяются при доставке бетона в передвижных смесителях, задержках в строительстве и заливке конструкций при температуре выше 25… 30°С. Пластифицирующие свойства замедлителей позволяют отказаться от виброуплотнения при укладке бетона с малой подвижностью. Наиболее распространенными замедляющими добавками являются НТФ-кислота, цитрат и глюконат натрия, Линамикс, SikaPlast 520 N, Frem Linas 200 и др.

При заливке в условиях низких температур используются противоморозные реагенты. Они понижают температуру замерзания воды, препятствуя ее фазовым переходам при 0… 4°С.

Соблюсти необходимые условия для заливки не всегда возможно: в жаркую и холодную погоду температура отклоняется от оптимальной не менее чем на 15-20°С, а влажность может составлять ниже 60%.

Чтобы избежать пагубного влияния низкой влажности, высоких и низких температур, бетонщики прибегают к специальным методам ухода. К ним относится обработка горячим влажным паром, применение теплых опалубок, закладка электродов и греющих проводов в тело бетонного изделия и др.

Предлагаем ознакомиться  Крепление пенополистирола к бетону

При заливке фундамента строители прибегают к мерам защиты бетона на этапе смешивания, но редко дополнительно подогревают готовую конструкцию. Это обусловлено тем, что основа здания должна пройти этапы усадки и стабилизации грунта. В этом случае возникшие дефекты не скажутся на прочности дома, а будут устранены с помощью дополнительного слоя бетона.

Распространенный способ укладки бетона при низких положительных и отрицательных температурах – применение противоморозных добавок. Противоморозные добавки могут использоваться самостоятельно или быть частью комплекса технологических мероприятий по зимнему бетонированию. Такие добавки делят на два основных типа.

К составам, предотвращающим быструю кристаллизацию воды и ее превращение в лед, относятся: соли кальция, натрия, поташ. Реакция гидратации при этом протекает медленно. Для ее ускорения применяют различные способы подогрева смеси и обогрева опалубки.

Применение этих добавок сочетают с предварительным подогревом компонентов. Присадки сокращают период набора бетоном критической прочности, и вода просто не успевает трансформироваться в лед. К таким присадкам относятся: нитрит-нитрат кальция, поташ, смесь солей кальция и мочевины. Концентрация противоморозных присадок зависит от температуры, при которой осуществляется бетонирование, максимально возможная отрицательная температура – -25 °C:

  • до -10 °C – содержание присадок составляет 5-8 % от массы вяжущего;
  • -10…-15 °C – 10 %;
  • -15…-25 °C – не менее 15 %.

Перед началом работ необходимо точно знать, при каких температурных условиях они будут производиться. А также необходимо придерживаться следующих советов:

  • Опалубка перед бетонированием должна быть очищена от снега и льда.
  • Грунт и арматуру желательно прогреть с помощью тепловых пушек или инфракрасных излучателей. Тающий грунт будет источником дополнительного тепла для твердеющей смеси.
  • Независимо от типа бетонируемой конструкции, важна непрерывность заливки смеси в опалубку.
  • Особенное внимание необходимо уделять подогреву тонкостенных конструкций, в которых бетонная смесь остывает очень быстро.

Правильный выбор современных технологических мероприятий по обеспечению зимнего бетонирования позволит создать прочную и надежную строительную бетонную конструкцию c требуемой марочной прочностью.

Снижение вязкости раствора

Во время схватывания бетонный раствор сохраняет свою пластичность. При движении в стационарной или подвижной бетономешалке смесь проявляет свойство тиксотропии — уменьшения вязкости состава при постоянной динамической нагрузке.

пластификаторы для бетона

Характеристики действия пластификаторов на примере одного из наиболее популярных.

Слишком длительное перемешивание приводит к «перевариванию» бетона и снижению конструктивной прочности готовой конструкции. Чтобы сохранить подвижность раствора и избежать негативных эффектов, в смесь добавляются пластификаторы. Они удлиняют периоды схватывания и застывания.

Снизить вязкость смеси на стадии затвердевания нельзя. Механическое воздействие на застывающий бетонный камень приводит к формированию дефектов и растрескиванию конструкции. До достижения минимально допустимого уровня прочности застывающий бетон следует предохранять от ударов, вибрации и др.

Зависимость уровня набора прочности от показателей температуры материала

Низкая температура ингредиентов отрицательно влияет на эксплуатационные характеристики бетонного камня. Если для смешивания используется холодная вода и наполнитель, то последующий уход за конструкцией не сможет обеспечить марочную прочность.

набор прочности бетона

Учитывайте, как может измениться температура окружающей среды пока бетон будет затвердевать.

Бетонирование при отрицательной температуре - работа с бетоном при низкой температуре

Для сокращения времени схватывания и расходов на подогрев бетона в опалубке компоненты разогреваются до предельно допустимого уровня. Максимальное значение определяется составом и маркой портландцемента. При нагреве выше этой температуры готовая смесь будет реагировать менее интенсивно, что скажется на прочности конструкции.

Предельная температура компонентов бетонного раствора

Вид цемента Максимальная температура воды для затворения, °С Предельная температура наполнителя, °С Максимальная температура бетонного раствора после вымешивания, °С
Глиноземистый 40 20 25
Портландцемент марки М400 и выше

Пуццолановый цемент марки М300 и выше

60 40 35
Портландцемент марок М300 и М350

Цемент с пуццоланой М200

80 50 40
Шлакопортландцемент М200 и М300 90 60 45
, , ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector