Класична будівельна бетонна суміш складається з ретельно перемішаних компонентів:
- В'язкої речовини Цементо потрібної марки
- води
- Крупний заповнювач - кам'яного щебеню потрібної фракції
- Дрібний заповнювач - будівельного піску належної якості
- Різних добавок, необхідних для застосування бетонної суміші і досягнення бетоном належних властивостей
Схоплювання бетонної суміші відбувається за рахунок гідратації частинок в'яжучого речовини - в нашому випадку алюмосиликатного портландцементу. За термодинамічних причин швидкість будь-якої хімічної реакції, в тому числі і гідратації, зменшується приблизно в два рази при падінні температури на 10 о С.
Яким же чином можна домогтися повноцінного якості монолітного бетону при укладанні бетонної суміші в зимових умовах. Відповідь очевидна - забезпечення таких термодинамічних умов, при яких вода, що бере участь в хімічному процесі, буде знаходитися в рідкій фазі. Принципово цього можна досягти двома способами - або підвищити температуру зони реакції, або знизити температуру кристалізації води. Розглянемо способи досягнення обох ефектів в ув'язці з компонентами бетонної суміші, причому в тому ж порядку, в якому вони перераховані вище.
Якщо при негативних температурах в ході бетонних робіт не підігрівати компоненти попередньо для зимового бетонування. то для досягнення заданої температури бетонну суміш можна готувати в бетоносмесителях примусової дії з пароподогревом, при цьому жертвуючи деякими відрізком часу, який можна було б витратити на доставку і укладання. Треба пам'ятати, що при температурі +40 о С гідратація йде як мінімум в чотири рази швидше, ніж при нормальних умовах. Тому в зимових умовах всі роботи з бетонною сумішшю слід виконувати якомога швидше. Оптимально проводити розігріту бетонну суміш прямо на майданчику. Вона як не можна краще підійде для укладання бетону взимку методом «термоса», при якому опалубка і поверхня бетону пасивно утеплюються. Найчастіше в бетонну суміш додають 2% вже знайомого нам хлористого кальцію, який прискорює первинне схоплювання, одночасно знижуючи температуру кристалізації води до -3 о С. Існують і інші добавки, що прискорюють схоплювання бетону взимку. Головне, щоб воно не відбулося без остачі при приготуванні або транспортуванні бетонної суміші через передозування добавок.
Прогрів, обігрів і нагрів бетону при зимовому бетонуванні
Для підтримки необхідної температури бетонної суміші в штучних умовах найбільшого поширення набула примусова подача тепла до бетонної конструкції. Розрізняють прогрів, обігрів і нагрів бетону, що твердіє.
- Прогрів бетону взимку здійснюють шляхом введення в товщу бетону гріють елементів. Це можуть бути трубки з циркулюючим в них теплоносієм (водою, парою або повітрям), але найбільшого поширення набули ізольовані електронагрівальні дроти типу ПНСВ. Їх намотують групами на об'ємний каркас залізобетонної конструкції ще до укладання бетонної суміші, а по її завершенні - підключають групи до джерела змінного або постійного струму безпечної напруги (трансформатору). Крок намотування визначається перетином проведення і повинен бути таким, щоб омічний опір проводу забезпечило необхідний тепловиділення. При підключенні необхідно стежити, щоб кінці проводів, що виходять з опалубки, були короткими, інакше на повітрі без відтоку тепла вони перегорять.
- Для обігріву бетону при зимовому бетонуванні якості обігрівальних споруд використовують тепляки. По суті, це теплиці із плівкових або тканих матеріалів, зведені навколо конструкції, всередині яких функціонує теплова гармата або вентилятор. Для електроволнового обігріву товщі бетону застосовують електроди (пластини, стрижні, смуги і струни - в залежності від конструкції). В результаті підключення протилежних електродів до різних фаз змінного струму, в бетонної суміші утворюється електромагнітне поле, під впливом якого маса розігрівається до необхідної температури і його теплота підтримується необхідний час. Пластини навішуються на внутрішню сторону бічній опалубки, стрижні з арматури діаметром 6-12 мм поміщають в товщу бетону з розрахунковим кроком. Смугові електроди можна розташовувати як з одного боку конструкції, так і з обох. Струнні електроди найбільш ефективно застосовувати при зимовому бетонуванні колон.
- Для нагріву торців і нижній частині моноліту іноді використовують Термоактивне опалубку, що складається із сталевих панелей (або багатошарових щитів) зі змонтованими на них нагрівальними елементами і термоізоляцією. При прямому нагріванні поверхні бетону застосовують інфрачервоні генератори - металеві трубчасті або карборундові стрижневі. Теплова енергія від поверхні за рахунок теплопровідності поширюється по всьому об'єму твердіє моноліту. Іноді інфрачервоний прогрів здійснюють крізь опалубку, для цього її покривають чорним матовим лаком. Поряд з променистою енергією в цих цілях широке застосування знайшла електромагнітна (індукційна). Індукційний нагрів здійснюється за допомогою послідовних витків ізольованого проводу (індуктора), який викладається уздовж поверхні, яку слід прогріти. Число витків і інтенсивність обігріву попередньо розраховується в лабораторних умовах для даного конкретного випадку і ретельно регулюється протягом усього процесу. Ефективність індукційного нагріву залізобетону збільшує замкнутий сталевий каркас.
Обдув опалубленний моноліту нагрітим парою або повітрям ефективний тільки для тонкостінних конструкцій і не знайшов широкого застосування.
При будь-якому способі прогріву і / або (обігріву, нагріву) зимове бетонування здійснюється наступним чином:
- з поверхонь опалубки відкидається сніг і полій
- з цією ж метою обігрівається арматурний каркас
- встановлюється оснащення, яка відповідає вибраному способу
- укладається і ущільнюється бетонна суміш
- поверхні конструкції, які стикаються з повітрям необхідно ізолювати
Після закінчення изометрического прогріву ні в якому разі не можна різко охолоджувати конструкцію, це може бути чревате серйозними ушкодженнями моноліту. Різке охолодження викликає величезне напруження в бетоні і призводить до розтріскування. Температура при цьому режимі перевищувати розрахункову лише на 5 ° С. Швидкість охолодження бетону після закінчення прогріву не повинна перевищувати 15 ° С / год, для залізобетонних монолітів вона становить 2-3 ° С / год.
Демонтаж опалубки (распалубовании) виробляють тільки після досягнення бетоном необхідної міцності. Вона варіюється від 40% до 70% і навіть 100% в залежності від марки бетону і призначення конструкції.
У будь-якому випадку потрібно пам'ятати про те, що тільки дотримання технологічних вимог може гарантувати належну якість монолітної конструкції.