Бетонные работы при строительстве зданий и сооружений в зимних условиях

     
Бетонные работы при строительстве зданий и сооружений в зимних условиях

     
Особенности зимнего периода

По нормативным требованиям условия зимнего периода наступают при установлении среднесуточной температуры наружного воздуха ниже 5 °С и при минимальной суточной температуре ниже 0 °С. Подобные климатические условия продолжаются на территории России в среднем 6...7 месяцев в году. Зимний период в наибольшей степени оказывает влияние на возведение конструкций зданий и сооружений из монолитного бетона. Прекращение бетонных работ зимой привело бы к увеличению сроков строительства объектов, возрастанию накладных расходов и сроков оборачиваемости инвестиций. В результате возрастает себестоимость строительной продукции и сокращается объем ее реализации с порождением целого ряда социальных проблем.

К производству бетонных работ в зимний период предъявляется ряд требований, основные из которых:

выбор и технико-экономическое обоснование способа зимнего бетонирования, разработка технологической карты производства работ;

необходимость подогрева бетонной смеси на стадии  приготовления до температуры не более 35 °С;

максимальное сохранение начальной тепловой энергии бетонной смеси при ее доставке на объект и в период укладки в конструкцию;

удаление снега из заопалубленного пространства и наледи с арматурного каркаса;

увеличение продолжительности уплотнения бетона на 25 % при его укладке в конструкцию;

обеспечение заданных температурно-влажностных условий выдерживания бетона;

достижение требуемой прочности бетона по морозостойкости до его замораживания.

Формирование прочностных характеристик бетона в зимних условиях имеет свои особенности. Основной проблемой является замерзание в бетоне в начальный период его структурообразования химически несвязанной воды затворения с последующим увеличением ее объема до 9% и сопутствующим разрушением связей в бетоне. При этом его конечная прочность на 15...20 % ниже прочности бетона, выдержанного в нормальных условиях.

Замерзание воды в бетоне влияет и на другие процессы, снижающие его прочность. Так, ледяная пленка обволакивает арматуру и заполнитель в бетоне, препятствуя тем самым их необходимому сцеплению с цементным тестом и созданию плотной структуры бетона после оттаивания.

Основой формирования технологии зимнего бетонирования является обеспечение условий, при которых монолитные железобетонные конструкции в короткие сроки с наименьшими затратами могли бы набрать критическую прочность по морозостойкости или требуемую для восприятия проектных нагрузок с необходимым качеством.

Критическая прочность бетона, выраженная в процентах от , есть прочность, при достижении которой бетон может быть заморожен без снижения его прочностных показателей после установления положительных температур.

Подготовка к производству работ начинается с анализа особенностей бетонирования и предполагаемых условий эксплуатации монолитных конструкций. Основные факторы, влияющие на технологию бетонирования:

модуль поверхности , характеризующий массивность конструкции и определяемый как отношение суммарной площади наружных охлаждающихся поверхностей бетонируемой конструкции к объему бетона этой конструкции;

предварительный нагрев основания (промороженного грунта, подстилающего слоя), на которое будет укладываться бетонная смесь до температуры 40...50 °С и прогрев конструкции в глубину до 30 см;

класс бетона, его начальная температура, степень армирования конструкции, тип и особенности опалубки, технические и химические средства воздействия на бетон в период его выдерживания и т.д.

Технология бетонирования конструкций без искусственного обогрева

Возведение монолитных конструкций без искусственного обогрева является наиболее экономичным способом зимнего бетонирования. Экономическая эффективность при этом достигается за счет максимального использования внутренних источников тепловой энергии, полученной бетонной смесью при ее приготовлении путем применения, как правило, подогретой (до 70 °С) воды затворения, а также за счет энергии, выделяемой в твердеющем бетоне в процессе протекания реакции гидратации цемента с водой (экзотермия цемента).

Применение противоморозных добавок предотвращает замерзание жидкой фазы в бетоне в период его твердения при отрицательных температурах, продлевая период протекания реакции гидратации и набора бетоном прочности.

Метод "термоса"

На использовании внутренних источников энергии основан самый распространенный способ выдерживания бетона - метод "термоса". Его сущность заключается в том, что за счет начальной энергии и последующей экзотермии цемента массивная теплоизолированная конструкция набирает требуемую прочность за расчетный период времени до замерзания.

Область применения метода "термоса" - бетонирование массивных монолитных конструкций (фундаменты, плиты, блоки, стены) с модулем поверхности =3...8 в любых теплоизолированных опалубках. Кроме того, целесообразно применять метод "термоса" в тех случаях, когда к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, водопроницаемости и трещиностойкости, так как термосное выдерживание сопровождается минимальными напряжениями в бетоне от воздействия температуры.

Целесообразность применения метода "термоса" устанавливается в результате технико-экономического расчета с учетом массивности конструкции, активности и тепловыделения цемента, температуры уложенного бетона и наружного воздуха, скорости ветра, а также возможности получения заданной прочности бетона в установленный срок.