Особенности бетонирования при отрицательной температуре

При производстве бетонных и железобетонных работ в зимних условиях, при которых устанавливается среднесуточная температура наружного воздуха ниже 5ºС и минимальная суточная температура ниже 0ºС, а также при бетонировании конструкций, которые расположены в вечномерзлых грунтах, применяются способы бетонирования, которые позволяют получать бетон необходимого качества. В противном случае при замерзании бетона содержащаяся в нем свободная вода обращается в лед и твердение бетона прекращается.

Если до замерзания твердение не началось, то не начнется и после него, если же началось, то практически приостанавливается до тех пор, пока свободная вода в бетоне находится в замерзшем состоянии. 

Замерзшая в бетоне вода будет увеличиваться в объеме приблизительно на 9%. Возникающее внутреннее давление льда разрывает слабые связи в незатвердевшем или недостаточно прочном бетоне. Вода, скапливающаяся на поверхности зерен крупного заполнителя, при замерзании образует тонкую ледяную пленку, которая будет нарушать сцепление между заполнителем и раствором и снижающую прочность бетона. На арматуре также образуется пленка льда, нарушающая сцепление ее с бетоном.

При оттаивании бетона находящийся в нем лед тает, и твердение бетона возобновляется, но конечная прочность бетона, его плотность и сцепление с арматурой снижаются. Эти потери тем больше, чем в более раннем возрасте замерз бетон. Наиболее опасно замерзание бетона в период схватывания цемента. Также вредно и многократное замораживание и оттаивание бетона в начале твердения, что бывает. Когда оттепели сменяются заморозками. Прочность бетона к моменту замерзания или охлаждения ниже расчетных температур, так называемую критическую прочность, при которой конечная прочность не снижается или снижается незначительно, указывают проекте производства работ или в технологической карте.

Для бетона без противоморозных добавок монолитных конструкций и монолитной части сборно-монолитных конструкций прочность к моменту замораживания должна составлять не менее:

• 50 % принятого по проекту класса бетона по прочности на сжатие В12,5; 

• 40 % - для бетонов классов В15 – В27,5; 

• 30 % - для бетона классов В30 – В40; 

• 70 % - независимо от класса бетона для конструкций, подвергающихся по окончании выдерживания замораживанию и оттаиванию; 

• 80 % - для бетона в предварительно напряженных конструкциях;

• 100 % - для бетона конструкций, подвергающихся сразу после окончания выдерживания действию расчетного давления воды, и конструкций, к которым предъявляют требования по морозостойкости и водонепроницаемости.

Для бетона с противоморозными добавками прочность к моменту его охлаждения до температуры, на которую рассчитано количество добавок, должна быть не менее:

• 30 % проектной прочности на сжатие для бетонов класса до В15;

• 25 % - для бетона класса В25;

• 20 % - для бетона класса В30.

Бетон, уложенный в массивные конструкции зимой, наиболее часто выдерживают способом термоса, основанным на использовании утепленной опалубки, теплоты подогретых составляющих бетонной смеси и теплоты, выделяемой при схватывании и твердении цемента. Хорошо укрытый бетон остывает настолько медленно, что к моменту замерзания успевает набрать критическую прочность.

Часто при бетонировании фундаментов, расположенных в отдельных котлованах, способ термоса сочетают с использованием теплоотдачи талого грунта. В этом случае котлованы хорошо утепляют сверху, благодаря чему в них устанавливается небольшая положительная температура.

Бетон в тонких конструкциях остывает быстро, поэтому их приходится обогревать электрическим током, паром или теплым воздухом. Иногда в целях экономии электроэнергии сочетают способ термоса с обогревом.

Легкие бетоны на пористых заполнителях в зимних условиях выдерживают по способу термоса с предварительным электроразогревом бетонной смеси.

Помимо вышеизложенных способов зимнего бетонирования, основанных на твердении бетона при положительной температуре, существует способ твердения бетона при отрицательной температуре. При этом бетонную смесь приготовляют с введением противоморозных добавок. Они настолько понижают температуру замерзания воды, что позволяют бетону твердеть при отрицательных температурах до – 25 ºС.

Выбирая способ выдерживания бетона, в первую очередь рассматривают возможность применения способа термоса и способа термоса с добавками – ускорителями твердения. Если, применяя эти способы, невозможно получить требуемую прочность бетона в заданные сроки, то последовательно рассматривают возможность применения бетона с использованием противоморозных добавок, способов электротермообработки, обогрева паром, теплым воздухом. Когда невозможно выдерживать бетон в конструкциях с помощью указанных мероприятий, бетонные работы выполняют, используя тепляки.