Зимнее бетонирование: нормативы и добавки

Last updated Мар 26, 2023

Минусовая температура является основной проблемой в процессе зимнего бетонирования. За рубежом в этот период строительство просто «замораживается», но, поскольку в наших условиях такой шаг практически невозможен, приходится применять противоморозные добавки и различные приемы, придерживаясь при этом нормативной базы.

Для нормативного регулирования зимнего бетонирования есть несколько источников, на которые следует опираться во избежание технических проблем. Например, ТКП 45–5.03‑21‑2006 (02250) «Бетонные работы при отрицательных температурах воздуха. Правила производства». С одной стороны, это удачный документ, а с другой – в нем сохраняется масса резервов для доработки, говорит заведующий кафедрой «Технология бетона и строительные материалы» БНТУ, доктор технических наук, профессор Эдуард Батяновский:

– Не менее важными являются учебные пособия о технологии и методах зимнего монолитного и приобъектного бетонирования, которые сначала были изданы у нас, а спустя некоторое время – в России. Авторы этих пособий Э. И. Батяновский, Н. М. Голубев, В. В. Бабицкий, М. Ф. Марковский.

Что касается предложенной в документах мощности в 5 М_па, то я против применения этого значения в зимнее время. Однако данная цифра перекочевала сюда из предыдущих изданий, и от нее почему-то не желают отказываться. Следующие цифры более реальны и связаны с уровнями прочности, которые начинаются от 30 и до 100% относительно исходно заложенной цифры класса прочности бетона.

Если говорить о минусовых температурах, то мне довелось работать с финнами, и они на стройку поставляют теплогенерирующий узел, обеспечивающий теплом площадку бетонирования и обогрев наполнителей. У нас пока эти методы не укоренились.

В производстве используются следующие технологии зимнего бетонирования.

1. Метод «термоса», когда в бетон вводятся добавки и дальше он твердеет самостоятельно. Противоморозные добавки мы используем только на период сохранности технологических свойств бетона. В свою очередь этот метод содержит в себе:

«холодный» термос (М_п ~ 4) (с поддержанием температуры бетона за счет экзотермии цемента и К_т << опалубки);
«горячий» термос (начальный разогрев (М_п ~ 6) бетона и медленное остывание (термостатическая выдержка));
«холодный» бетон – бетон с противоморозными добавками, обеспечивающими твердение при отрицательной температуре среды и бетона;
комбинированные варианты термоса: хим. добавки – уcкорители твердения и «горячий термос» и др.

2. Электропрогрев:

электродный прогрев проходящим по объему бетона переменным электрическим током;
индукционный нагрев с использованием переменного электромагнитного поля (индукционная катушка, трансформатор);
инфракрасный обогрев с использованием лучистой энергии;
электронагрев греющими токоизолированными проводами за счет эффекта теплопроводности.

3. Бетонирование в термоактивной опалубке:

с электронагревательными элементами (ТЭНы, оголенные провода и сетки, греющие кабели, токопроводящие ткани и сетки);
с терморубашками (пар, горячее масло, вода) – приобъектные полигоны при наличии соответствующих коммуникаций.

4. Бетонирование в тепляках (у нас они чаще всего временные):

стационарные тепляки (большие объемы, включая заезд транспортных средств, – каркас + воздухонепроницаемый контур + Р_изб воздуха);
временные и перемещаемые (брезент, пленки + калориферы → Р_изб и t^о воздуха).

5. Бетонирование с использованием сухих бетонных смесей, которые после укладки в опалубку влагонасыщают и одновременно разогревают водяным паром.

6. Комбинированные способы: например, добавка-ускоритель + подогрев электродами + «термос». В некоторых случаях он нерационален. Если мы не используем противоморозные добавки, то температура материала должна иметь необходимый минимум.

При работе в зимний период необходимо рассчитать требуемую температуру бетонной смеси на выходе из смесителя t_см, которая обеспечит нормальные условия ее транспортирования на объект и укладки в опалубку, по формуле:

t_см = (t_б.н. – t_н.в. Σ_{(n, i=1)} ∆t_i) / 1 – Σ_{(n, i=1)} ∆t_i , ⁰С,

где t_б.н. – температура бетонной смеси нормативная (⁰С), т. е. требуемый нижний предел температуры смеси по завершении укладки ее в опалубку либо выгрузки из транспортного средства в приемный бункер для разогрева перед подачей в опалубку;

t_б.н. ≥ 20⁰С – при подаче бетонной смеси в опалубку нагнетательными способами;

t_н.в. – температура наружного воздуха (⁰С);

Σ_{(n, i=1)} ∆t_i, дол. ед., составляют потери температуры бетонной смесью на протяжении технологического цикла, включающего все операции: от выгрузки ее из смесителя в транспортное средство до отделки и влаго- и теплоизоляции поверхности забетонированной конструкции или до перегрузки смеси из транспортного средства в бункер для разогрева перед укладкой в опалубку, если используется предварительный разогрев бетона.

Сейчас читают

Зеркала в прихожей: эстетика, функциональность и визуальная…

Всё о печати на майках: от технологии до ухода

Обеспечение требуемой формуемости бетонной смеси с учетом температуры (смеси и среды), условий и времени транспортирования рассчитывается по формуле:

ОК_расч. = ОК_укл х К_тр. х К_п,

К_тр = 1–1,3 (тяжелый бетон);

К_тр = 1–1,45 (легкий бетон);

К_п = 1–1,25 (тяжелый бетон);

К_п = 1,05–1,35 (легкий бетон).

Ускорение твердения бетона возможно при электродном прогреве (t ≥ 40⁰С) и применении в бетоне добавок-ускорителей твердения: СаСl₂; Na₂SO₄ и других по пособию П1–99 к СНиП 3.02.01, а также цемента, содержащего С3А ≥ 7% или С₃S + С₃А ≥ 60%,

нарастание прочности бетона принимают с поправочными коэффициентами.

В противоморозные добавки входят группы добавок по СТБ 1112–98:

I группа. Прочность бетона основного состава, твердевшего при температуре минус (15 ± 5) ⁰С

в течение 28 суток не менее 30% от марочной прочности бетона контрольного состава, твердеющего при температуре плюс (20 ± 3)⁰С. В возрасте 28 суток нормального твердения прочность бетона основного состава не менее 90% прочности бетона контрольного состава;

II группа. Прочность бетона основного состава, твердевшего при температуре минус (7 ± 3)⁰С

По нормам РБ (ЕN) допускается ≤ 5% «ЕN CТБ»; рекомендуется ≤ 3%.

Отсюда ускоряющие схватывание – с добавками замедленного схватывания: ЛСТ в дозировке > 0,2% (кроме П (поташа)); ТБН (тетраборат натрия – Na₂B₄O₇∙10H₂O) – для поташа; КП – кормовая патока (все).

Ограничения:

коррозия арматуры, опалубки, оборудования (Сl^—);
высолы, так как повышенные дозировки и не связываются в нерастворимые соединения;
снижение прочности, рост влагоемкости и влажности и др.

Энергосбрежение при прогреве бетона:

электродный прогрев, сущность которого в прохождении переменного тока через свежеуложенный бетон с омическим (расчетным) R_б.с. = 8 Ом∙м (тяжелый бетон) и 10 Ом∙м (легкий бетон), в результате чего выделяется теплота Q;
введение добавок-электролитов – электросопротивление бетона падает до 2–4 Ом∙м (т. е. в 2–4 раза). Отсюда с целью снижения электрозатрат на прогрев бетона: начало прогрева → U_{расч max}; В; затем мощность тока снижают; после 4–6 ч снова повышают (или периодическое включение-выключение тока).

Температурные особенности контроля прочности бетона основываются на следующих документах:

ГОСТ 22690‑88 п. 1.4. Испытания проводят при положительной температуре бетона. Допускается при обследовании конструкций определять прочность при отрицательной температуре, но не ниже минус 100С при условии, что к моменту замораживания конструкция находилась не менее одной недели при положительной температуре и относительной влажности воздуха не более 75%;
ГОСТ 17624‑87 п. 1.6. Ультразвуковые измерения проводят при положительной температуре бетона.

Допускается проведение ультразвуковых испытаний конструкций при отрицательных температурах бетона не ниже минус 100С при условии, что в процессе их хранения относительная влажность воздуха не превышала 70%.

Правила контроля по образцам (разрушающий метод контроля) работают в соответствии с ГОСТ 10180‑80 и ГОСТ 28570‑90. Неразрушающие методы контроля – по ГОСТ 22690‑88 и ГОСТ 17624‑87 и их особенности.