В первом случае речь идет, в частности, о оптимальном составе бетонной смеси, приемлемой для данных условий. Очень важным является подбор необходимого вида цемента, добавок и примесей, водовяжущего соотношение, а также регулирования температуры бетонной смеси при ее изготовлении.

К мерам, принимаемых после уплотнения бетона в опалубке, следует отнести уход за бетоном, в частности, обеспечения оптимальных условий влажности и температуры для процесса гидратации цемента, схватывания и твердения бетона.

Бетонирование зимой

Производство и обработка бетона при низких и минусовых температурах сопровождаются целым рядом проблем. Их успешное решение требует принятия специальных технологических мер, обеспечивающих процесс гидратации цемента при низких температурах и предотвращают повреждение свежеуложенного бетона.

Собственно приготовление бетонной смеси в зимнее время сопровождается значительными проблемами.

При понижении температуры ниже 0°C происходит замерзание заполнителя на площадке для складирования, что, в свою очередь затрудняет ее транспортировку и дозирование. При производстве бетонной смеси следует следить, чтобы туда не попадали куски замерзшего щебня.

Замерзший заполнитель вносит в бетон также неконтролируемое количество воды в виде льда, что после разморозки в бетонной смеси увеличивает дозу воды и изменяет ее состав, а тем самым - свойства бетона. Проблемы представляет также вода затворения и некоторые добавки, которые при низких температурах могут изменять вязкость (твердеть).

Бетонозаводы, производящих бетонную смесь, в частности, в зимнее время, должны иметь надлежащее оборудование. К нему следует отнести оборудование по предотвращению замерзания заполнителя или оборудование для размораживания заполнителя, нагрев составляющей бетонной смеси, или сырого бетона в процессе его производства.

Согласно СТН ЕН 206-1/НA ст. 5.2.8 «Температура бетона» необходимо выполнить следующие требования к температуре сырого бетона: при температуре воздуха от +5°C до -3°C температура бетонной смеси в течении доставки не должна опускаться ниже +5°C. Температура бетона должна достигать не ниже +10°C, если содержание цемента в бетоне менее 240 кг/м³ или использован цемент с низкой или очень низкой теплотой гидратации. При температуре воздуха ниже -3°C температура бетона при доставке должна составлять не менее +10°C.

К этим требованиям следует отнести также способ транспортировки и скорость обработки свежеуложенного бетона в опалубке.

Низкая температура существенно влияет не только на технологию обработки бетона, но и на свойства сырого и затвердевшего бетона. Общеизвестно, что с понижением температуры происходит замедление процессов гидратации цемента. Существенное замедление гидратации цемента происходит и при температуре +5°C. В результате замедляется рост прочности бетона и увеличивается время, необходимое для достижения необходимой прочности и других свойств бетона.

Снижение температуры наружного воздуха ниже 0°C может негативно повлиять на структуру бетона, и, соответственно, на его свойства. При минусовых температурах происходит постепенное замерзания жидкости, содержащейся в порах сырого бетона. Превращение воды в лед сопровождается увеличением ее объема примерно на 9%.

Такое увеличение может вызвать внутреннее напряжение в бетоне. С точки зрения повреждения свежеуложенного бетона очень важным является время его замерзания. Если это случается непосредственно после его укладки в опалубку, когда еще не начались процессы гидратации, и бетон находится в пластическом состоянии, замерзание свежеуложенного бетона не должно сопровождаться значительным нарушением его структуры.

После повышения температуры процесс гидратации может продолжаться, и бетон может достичь предполагаемых параметров. Другая ситуация возникает, если замерзание происходит лишь через некоторое время, когда уже начались процесс гидратации и образования жесткой структуры, но бетон еще не достиг достаточной прочности, чтобы переносить напряжение, возникающее в результате его расширения. Зачастую случается, что в процессе укладки бетонной смеси в опалубку температура выше нуля, а в течение нескольких часов опускается до отметки, что существенно ниже нуля. В таких случаях возникают необратимые нарушения создаваемой структуры бетона, снижение его прочности, ухудшение других свойств и даже полное разрушение бетона. Крайне неблагоприятным является также повторное замерзание свежеуложенного бетона.

Итак, бетонирование в зимнее время создает значительные риски.

Для снижения или устранения этих рисков необходимо принимать меры, предотвращающие повреждение свежеуложенного бетона в результате воздействия мороза и которые обеспечивают гидратацию цемента также при низких температурах.

В зимнее время крайне важен подбор цемента. Подходит в таких условиях цемент, который отличается значительной теплотой гидратации и быстрым ростом прочности. Таковы, прежде всего, цементы CEM I. Рекомендуется также применение цемента высшего класса с высшей первоначальной прочностью (R). С другой стороны, применение цемента с высоким содержанием минеральных примесей (CEM II/B или CEM III), а также отдельное дозирование таких примесей (например, пепел в бетон, доменные шлаки) в зимних условиях должны применяться с учетом данных атмосферных условий.

К основным мерам, применяемым при бетонировании зимой, кроме обеспечения необходимой температуры бетона, следует отнести снижение содержания воды в сыром бетоне. Чем меньше содержание воды, тем менее возможно расширение свежеуложенного бетона при его замерзании. Температура, при которой вода в системе пор замерзает, зависит от размера пор и концентрации солей или противоморозных добавок в жидкости, содержащейся в порах бетона. Уменьшение дозы воды приводит к снижению температуры, при которой вода в системе пор может замерзнуть, a при замерзании воды - к уменьшению общего расширения.

Значительного уменьшения дозы воды затворения (до 30%) можно достичь в результате применения суперпластификаторов. Такие меры также способствуют повышению прочности бетона и общему улучшению его свойств.

Замерзание сырого бетона в случае низких доз воды затворения вызывает серьезные проблемы. Поэтому при бетонировании зимой используются ускорители твердения бетона.

Цель их применения - достижение в кратчайший срок прочности, при которой бетон способен переносить напряжения, возникающие в конце от действия мороза, а также прочность, необходимую для распалубки конструкции. Бетон не должен подвергаться воздействию мороза c тех пор, пока он не достигнет прочности примерно 8 МПа. Таким образом, ускорители твердения бетона снижают риск повреждения структуры свежеуложенного бетона в результате воздействия мороза и одновременно ускоряют процесс строительства. Эти добавки выполняют также противоморозные действия. Они предотвращают замерзание сырого бетона даже при очень низких температурах (-10°C и еще ниже) и одновременно обеспечивают гидратацию цемента при этих температурах.

Транспортировка бетонной смеси при низких температурах должна быть непрерывной, без необходимости ожидания. Поэтому в данном случае следует уделять особое внимание организации работ по бетонированию и координации производства.

При укладке бетона необходимо обеспечить, чтобы опалубка была очищена от снега, льда и сразу после укладки бетона было возможно выполнять надлежащий уход за бетоном или конструкцией (накрыть пленкой или прогревать). Температура поверхности, на которую будет укладываться бетон, должна составлять, как минимум, +5°C.

Несмотря на то, что первичные меры могут быть чрезвычайно эффективными, необходимо все-таки комбинировать их с соответствующим способом ухода за бетоном. В этом случае речь идет, главным образом, об обеспечении необходимой температуры для гидратации цемента. После укладки бетона в опалубку необходимо защитить его от снега или дождя, и, прежде всего, от возникновения тепловых потерь бетона.

Температура поверхности бетона не должна опускаться ниже +5°C. Целесообразно обеспечить опалубку, а также свободную поверхность бетонной конструкции, теплоизоляцией.

ВЫВОД

Чтобы бетонирование в зимних условиях было успешным, необходимо выполнить следующие условия:

• точная спецификация бетона, в том числе транспортных расстояний, или времени транспортировки с учетом атмосферных условий;
• состав бетонной смеси следует разрабатывать и проверять на основе данных экстремальных условиях;
• точное соблюдение технологических предписаний по обработки бетона;
• соответствующее техническое оснащение бетонозаводов, а также стройплощадки;
• тесное и плодотворное сотрудничество бетонозавод и фирмы, занимающейся обработкой бетона еще на стадии подготовки строительства, взаимное координирование действий, необходимых для бетонирования в экстремальных условиях и последующей организации производства, транспортировки и укладки бетона таким образом, чтобы обработка была непрерывной с минимальным временем ожидания транспортных средств с бетонной смесью;
• адекватный уход за свежеуложенным бетоном после его уплотнения.

Станислав Унчик (доцент, инженер), Игорь Галаша (инженер)
Редактирование: Милослав Бачяк (лектор Швейцарского Университета, доцент)

тел.: (067) 80 -00-121
(032) 295-06-82
e-mail: betonrlviv@ukr.net
г. Львов, ул. Стрыйская, 131