Способы прогрева при бетонировании

Зачем нужна технологическая карта прогрева бетона

Большая часть территории России — регионы с ярко выраженными временами года. Есть зима с отрицательными температурами, теплое лето и межсезонье.

При осуществлении частной застройки строители планируют бетонные работы на начало осени, но в крупном строительстве допускать простои в работах длиной по полгода нерентабельно. Могут быть и другие причины бетонирования при неподходящих температурах:

1. Работы на слабых грунтах, которые возможны только зимой.
2. Сезонное снижение стоимости материалов и работ.
3. Возможность без проблем подвозить материалы по замерзшим дорогам.

Поэтому разработаны меры по прогреву бетона.

Зачем необходим прогрев бетона в зимнее время

В СП 70.13330 указано, что производство работ по бетонированию при среднесуточных температурах наружного воздуха ниже +5° С или при минимальной суточной температуре воздуха ниже 0° С считается зимним бетонированием.

Почему особо выделяются эти температуры?

Основной компонент бетона — цемент. Его также называют вяжущим компонентом.

Цемент — это вяжущее водного твердения. Это означает, что для получения твердого и прочного бетонного камня необходимо, чтобы компоненты цемента вступили в химические реакции с водой, так называемые реакции гидратации.

Со стороны кажется, что цемент просто смешали с водой и заполнителями и высушили, но это не так. При реакции составляющих цемента, таких, как алит, белит, трехкальциевый алюминат и четырехкальциевый алюмоферрит, образуются новые соединения кристаллической структуры.

Процессы гидратации требуют времени; аллит, ферритная и алюминатная фазы вступают в реакцию быстро, белит реагирует медленнее. В общей сложности необходимо 28 суток, чтобы бетон набрал расчетную прочность.

Различают также критическую прочность бетона. Это прочность, по достижении которой бетону уже не страшны неблагоприятные условия окружающей среды; обычно это 30—50% от проектной прочности.

Оптимальными условиями отвердевания бетона являются:

1. температура наружного воздуха 18—20° С;
2. высокая влажность воздуха.

Что происходит, если температура воздуха опускается ниже?

С понижением температуры процессы химических реакций все более замедляются.

Впоследствии, если бетон согреть, он наберет прочность, но она будет ниже ожидаемой.

Если температура воздуха опускается до 0° С и ниже, вода которая не успела прореагировать с компонентами цемента, замерзнет. При замерзании она расширится и приведет к образованию пустот и трещин в бетоне, что негативно отразится на прочности готового изделия. Образование ледяной пленки вокруг арматуры будет способствовать ее отслаиванию.

Поскольку количество воды в бетонной смеси рассчитывается заранее, составляющим цемента не хватит воды для реакции, таким образом, гидратация пройдет не полностью, и это снизит прочность бетона.

Вот почему при зимнем бетонировании следует принимать определенные меры, обеспечивающие правильное протекание реакций гидратации.

Эти меры делятся на три вида:

1. добавление особых компонентов в бетонный раствор;
2. сохранение тепла;
3. прогрев бетона.

У каждого из этих мероприятий есть свои плюсы и минусы. Решение принимается исходя из конкретной ситуации.

Существуют определенные стандарты на проведение любых прогревающих мероприятий, которые позволяют провести их наиболее эффективно и экономически целесообразно. Они отражены в технологических картах.

Применение специальных добавок для бетонных растворов.

Противоморозные добавки увеличивают скорость реакций и одновременно снижают температуру застывания воды в смеси, благодаря чему бетон отвердевает и при пониженных температурах.

Добавки-ускорители твердения способствуют быстрому набору критической прочности, после чего бетону уже не страшен холод.

Самый простой вариант противоморозных добавок — хлористые соли, но у их применения много ограничений, так как они совместимы не с любым видом портландцемента и работают только до температуры –10°С, кроме того, не рекомендованы к применению в армированных конструкциях, поскольку могут вызвать коррозию арматуры.

Другое дело — специальные добавки, например, CemFrio и HotIce от CEMMIX.

У этих добавок много преимуществ:

1. низкие дозировки;
2. простая процедура добавления;
3. эффективная работа до температуры –20° С без прогревающих мероприятий;
4. дополнительное пластифицирующее действие, позволяющее получать смеси повышенной удобоукладываемости;
5. предотвращение расслаивания смеси;
6. хорошая совместимость с любыми видами цементов и с арматурой;
7. экономия цемента и воды;
8. увеличение прочности готового изделия.

Сохранение тепла

При протекании реакций гидратации в бетонной смеси выделяется тепло. Если залитая конструкция имеет большой размер и достаточную толщину, тепла выделяется достаточно для того, чтобы не дать бетону замерзнуть. Нужно только сохранить его.

С этой целью применяют метод термоса:

1. Бетон замешивают из прогретых материалов. Цемент прогревать нельзя во избежание «заваривания», а заполнители, арматуру и опалубку прогревают горячим воздухом, воду подогревают до температуры 70° С.
2. Применяют утепленную опалубку.
3. После укладки бетонной смеси ее температура должна быть не ниже +10° С.
4. Заливку укрывают теплоизолирующими материалами. Иногда используют специальные прогревающие маты.
5. Периферические части конструкций могут дополнительно прогреваться электродами.
6. Дополнительно применяют противоморозные добавки для бетона.

Метод термоса эффективен для крупных конструкций, но его недостаточно, если у заливки большая площадь охлаждения, либо температуры слишком низкие (ниже –10° С).

Прогрев бетона

Есть несколько способов прогрева бетона:

1. тепляки;
2. электродный прогрев;
3. инфракрасный прогрев;
4. индукционный прогрев;
5. термоматы;
6. прогрев бетона с помощью ПНСВ.

Тепляки

Тепляки — это своеобразные «шатры», которые возводят над бетонной заливкой. Внутри устанавливают тепловые пушки, которые поддерживают температуру на нужном уровне. По достижении конструкцией критической прочности шатры можно демонтировать.

Электродный прогрев

Внутри опалубки закрепляют электроды, благодаря чему через бетонный раствор можно пропускать ток и таким образом греть бетон.

Технологическая карта на электродный прогрев конструкций из монолитного бетона содержит организационные и технические решения по электродному прогреву бетона с целью ускорения работ и повышения качества конструкций, которые изготавливаются в холодный сезон.

Эти решения разработаны в соответствии с требованиями СНиП. Подробнее можно ознакомиться с ними в СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» п. 5.11 «Производство бетонных работ при отрицательных температурах».

1. область применения электродного прогрева (сквозного, периферийного, арматурного) со схемами и указаниями о подготовке конструкций;
2. допустимость применения противоморозных добавок, их вид и количество;
3. область применения гидротеплоизоляции;
4. методы и график выполнения работ;
5. калькуляцию трудозатрат;
6. параметры прогрева;
7. необходимые материально-технические ресурсы;
8. технику безопасности;
9. требования к качеству и приемке работ;
10. технико-экономические показатели.

Технологическая карта позволяет правильно и своевременно произвести все необходимые работы по электродному прогреву бетонных конструкций в зимнее время.

Инфракрасный прогрев

Бетон прогревают инфракрасным излучением.

Индукционный прогрев

Разогревает арматуру, от нее прогревается и бетон.

Термоматы

На поверхности заливки раскладываются обогреватели в виде матов. Они равномерно прогревают бетон.

Прогрев бетона с помощью ПНСВ (провода нагревательного со стальной жилой и изоляцией из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката)

Провод ПНВС расшифровывается следующим образом:

1. П — провод;
2. Н — нагревательный;
3. С — материал провода (сталь);
4. В — материал изоляции (винил, который правильнее называть поливинилхлоридом).

Провод погружается в бетон; не реже двух раз за смену проверяют напряжение в цепи.

Технологическая карта на электрообогрев нагревательными проводами монолитных конструкций содержит указания по электрообогреву конструкций с помощью ПНСВ. В ней можно найти сведения, касающиеся области применения метода, организации и технологии выполнения работ, требований по приемке.

При выборе любого метода прогрева дополнительное применение противоморозных добавок будет целесообразным. Все методы прогрева — дорогостоящие мероприятия, поэтому, чем быстрее их можно будет прекратить, тем больше средств будет сэкономлено. Добавки-ускорители твердения и противоморозные добавки позволяют бетону быстрее достичь критической прочности, после чего можно отменить прогревающие мероприятия.

Какова продолжительность прогрева бетона

Бетон прогревается до тех пор, пока не достигнет критической прочности (30—50% от проектной). Обычно это происходит на 4—6-й день.

Прочность бетона определяют по фактическому температурному режиму при помощи графиков.

Для более точного определения сроков используют лабораторные исследования, для которых изготавливают отливки-образцы и позволяют им набирать прочность в таких же условиях, как и основная конструкция.

Применение противоморозных добавок при зимних бетонных работах гарантирует получение качественных бетонных конструкций даже в условиях отрицательных температур. Совмещение применения противоморозных добавок с методом термоса или прогревом бетона не только гарантирует набор прочности, но и сокращает продолжительность термообработки, а значит, позволяет сэкономить электроэнергию и повысить оборачиваемость дорогостоящего оборудования и опалубки. Грамотное применение прогревающих мероприятий и противоморозных добавок в соответствии с технологической картой позволяет получать зимний бетон высокого качества.

Источник

Как сделать зимний бетон не хуже летнего. Методы зимнего бетонирования

Климатические условия в большинстве регионов России не позволяют вести бетонные работы при положительных температурах круглый год.

Во многих районах более 6 месяцев в году держатся низкие температуры, вот почему осуществляется зимнее бетонирование.

Что такое зимнее бетонирование

Согласно СП 70.13330, зимним называется бетонирование при среднесуточных температурах ниже 5°С или минимальных суточных температурах ниже 0°С.

Есть ли плюсы у зимних бетонных работ

В целом работа с бетоном в суровых условиях низких температур влечет дополнительные сложности, но невозможно прекращать стройку на полгода всякий раз с наступлением осени, к тому же, у зимних работ есть и существенные плюсы:

1. Зимние скидки на строительные материалы и спад востребованности рабочей силы позволяют сэкономить.
2. Зимой можно бетонировать фундаменты на слабом или хрупком грунте.
3. Замерзшие подъездные пути позволяют без проблем доставить на стройку тяжелую технику и материалы.

Особенности зимнего бетонирования

Зимой основной враг качественного бетонирования – низкие температуры, которые оказывают негативное влияние на процессы, происходящие как при бетонировании, так и при твердении бетона.

Образование твердого вещества – бетона – происходит в результате реакции гидратации минералов, входящих в состав портландцемента. Чтобы эта реакция шла, необходима температура выше 0°С, поскольку при отрицательных температурах вода замерзает, и реакция гидратации прекращается.

Уже при температуре ниже 5°С скорость протекания реакции резко тормозится, и набор прочности бетона замедляется.

Низкие температуры вызывают следующие проблемы:

1. прекращение реакции гидратации;
2. рост внутреннего давления из-за промерзания и связанного с ним расширения материала;
3. образование кристаллов льда вокруг арматуры, что приводит к плохому сцеплению ее с бетоном;
4. получение бетона низкой прочности.

Основная задача зимой – обеспечить набор критической прочности бетона (30–50% от проектной прочности), после чего отрицательные температуры уже не оказывают негативного воздействия на бетон. Как правило, в оптимальных условиях критическая прочность достигается на 4–6-й день после укладки.

Поэтому зимой главное значение приобретает температура.

Температуру бетонной смеси измеряют до укладки, во время и после.

Для зимнего бетонирования рекомендуется использование портландцементов и высокомарочных быстротвердеющих цементов.

Технология бетонирования в зимних условиях

В составе проекта производства работ разрабатываются мероприятия, которые обеспечивают:

1. Предотвращение замерзания бетонного раствора в период транспортировки, укладки и уплотнения.
2. Предупреждение замерзания свежеуложенного бетона вплоть до достижения критической прочности.
3. Благоприятные тепло-влажностные условия набора прочности твердеющего бетона.

Приготовление бетона зимой. Меры предотвращения замерзания готовой бетонной смеси при транспортировке, укладке и уплотнении

Готовая бетонная смесь, поступающая на стройку, должна иметь температуру не ниже 5°С. Для этого замешивание производят на теплой (до 70°С) воде, а заполняющие материалы прогревают.

Цемент не подвергают прогреванию во избежание заваривания. Время транспортировки готового бетонного раствора не должно превышать 4 часов.

Поверхности под бетонирование и арматура должны быть прогреты близко к температуре бетонного раствора, для чего используется теплый или горячий воздух, но не пар и не вода.

При длительной транспортировке готовой бетонной смеси и невозможности использовать подогрев, применяют противоморозные добавки.

Меры предупреждения промораживания бетона до достижения критической прочности

Различают два основных метода зимнего бетонирования:

Холодным называется бетон, который будет твердеть без подогревающих мероприятий. Обеспечить его твердение призваны специальные противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды и одновременно ускоряют реакции гидратации с тем, чтобы количество несвязанной воды в растворе как можно быстрее уменьшалось.

Широко распространенные противоморозные присадки – электролиты, соли Na и K, но их применение имеет некоторые ограничения:

1. натриевые соли не применяют в армированном бетоне, поскольку они приводят к коррозии арматуры;
2. некоторые виды портландцемента (например, высокощелочные или полученные из клинкера с высоким содержанием алюмосиликатов) не применяются совместно с электролитами;
3. соли натрия и калия не применяются в смесях с заполнителем потенциально реакционно-способных пород;
4. соли-электролиты должны проверяться опытным путем на образование высолов.

Современные комплексные противоморозные добавки не имеют недостатков солей-электролитов, обеспечивают возможность вести бетонные работы при низких температурах и обладают комплексным действием (не только противоморозным, но и пластифицирующим и другими).

Теплым называют бетон, который после укладки подвергается различным прогревающим и обогревающим процедурам.

Методы прогрева бетона

После того, как бетон уложен и уплотнен, необходимо поддерживать оптимальную температуру до достижения критической прочности, для чего применяют три вида мероприятий:

1. метод термоса;
2. устройство тепляков;
3. прогрев бетона.

Эти мероприятия применяются как самостоятельно, так и в сочетании с противоморозными добавками.

Выбор метода производится в зависимости от многих факторов:

1. тип конструкции;
2. состав бетонной смеси;
3. наличие и тип арматуры;
4. наличие или отсутствие соответствующего оборудования;
5. экономическая целесообразность.

Сохранение тепла или «метод термоса»

Метод термоса применяется в массивных конструкциях самостоятельно или в сочетании с добавками-ускорителями. Ускорители способствуют более быстрому отвердеванию бетона, а значит, критическая прочность будет набрана быстрее.

Реакция гидратации является экзотермической, то есть, протекает с выделением тепла.

В массивных конструкциях тепла выделяется достаточно для обогрева, поэтому, если заливать бетон в утепленную опалубку, а после заливки укрыть пленкой ПВХ и теплоизолирующими материалами (маты, рулонные материалы, доски, пенопласт), бетон будет сохранять температуру, подходящую для твердения вплоть до набора критической прочности.

1. экономия электроэнергии;
2. использование собственного тепла бетона;
3. относительная простота.

Недостатки метода термоса:

1. применение только в массивных конструкциях;
2. неэффективность при особо низких температурах (решается добавлением противоморозных добавок);
3. не подходит для конструкций с большой площадью поверхности охлаждения.

Метод «горячего сухого термоса»

В этом случае можно укладывать бетон на промороженное основание без подогрева. В утепленную опалубку насыпается слой керамзита, разогретого до температуры 200–300°С, а после его остывания до 100°С выполняется укладка бетона, замешанного на теплой воде. В результате тепло остывающего керамзита используется для подогрева бетона.

Устройство тепляков

Тепляки – это своеобразные шатры, которые устанавливаются над замоноличенными конструкциями. Внутри тепляков устанавливают тепловые пушки в таком количестве, чтобы обеспечить необходимую температуру твердения (выше 5°С). Особенную важность имеет герметичность укрытия.

Методы искусственного прогрева бетона

Наиболее высокая скорость твердения бетона при температуре 50°С.

Обеспечить расчетную температуру отвердевания бетона до достижения критической прочности можно, применяя искусственный нагрев бетона различными методами:

1. Электродный. Внутри опалубки закрепляются электроды, которые могут быть пластинчатыми, полосовыми, стержневыми, струнными. Тепло выделяется при пропускании тока через бетонную смесь.
2. Кондуктивный (контактный). Тепло выделяется в проводнике при прохождении через него тока и передается бетонной смеси.
3. Инфракрасный. ИК-излучение используется для прогрева основания, арматуры и нагревания бетона без переносчика тепла.
4. Индукционный. Тепло выделяется арматурой, находящейся в электромагнитном поле индуктора.

Недостаток методов – необходимость использования дорогостоящего оборудования и электроэнергии.

Применение противоморозных и ускоряющих добавок позволяет бетону быстрее набирать критическую прочность и таким образом экономить электроэнергию и повышать оборачиваемость оборудования.

Заливка бетона зимой технически сложными способами

Целесообразно использование технически сложных способов зимнего бетонирования с применением утепленной опалубки, электродов для подогрева, укладки нагревающего кабеля и т.д. Эти методы требуют проведения тщательных предварительных расчетов.

Зимний бетон в домашних условиях

При домашнем строительстве бетонирование в условиях отрицательных температур допустимо для объектов невысокой важности.

Для самостоятельных работ используют замес на подогретой (не выше 70°С) воде.

Порядок закладки компонентов бетонной смеси меняют: сначала в воду засыпают крупный заполнитель, затем песок и цемент.

Совет: Зимой рекомендуется применять портландцемент марки не ниже М400.

В домашних условиях применение прогрева бетона или устройства тепляков не выгодно; на первый план выходят специальные противоморозные добавки, которые позволяют успешно проводить бетонные работы в зимнее время.

Можно ли добавлять в бетон соль и модифицирующие добавки?

В зимнее время для понижения температуры замерзания свободной воды в бетонный раствор добавляют соль (хлорид натрия) или другие соли натрия и калия, которые работают как электролиты.

Применение солей может привести к коррозии арматуры и появлению высолов на готовом бетоне. Оптимальный вариант – использование комплексных противоморозных добавок и пластификаторов.

Возможные последствия зимнего бетонирования

Несоблюдение технологий укладки бетона зимой приводит к получению бетонных изделий пониженной прочности, с трещинами, высолами и прочими дефектами, а также к плохому сцеплению с арматурой. Изделия получаются недолговечными в эксплуатации.

Следует помнить, что критическая прочность бетона составляет 30–50% от расчетной прочности, а распалубочная – 70%. После достижения бетоном критической прочности мороз ему уже не вредит, и меры по обогреву можно сворачивать. Но в этот момент еще нельзя производить распалубку и давать нагрузку на бетон.

Бетонные работы зимой – чаще всего, вынужденная мера, но и в этом случае есть свои преимущества. При выборе технологии проведения зимних работ учитываются многие факторы: тип конструкций, состав бетонной смеси, наличие оборудования и экономический эффект от их применения. Противоморозные добавки желательны к применению при выборе любого метода ведения бетонных работ зимой.

Источник