logo
Лекции / Основы строительного дела (Конспекты лекций)

17.4. Бетонные работы

Бетонные работы при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже +5°С должны производиться по специальным правилам.

В зимних условиях основной задачей является не допустить преждевременного замерзания уложенного бетона. Технические условия требуют, чтобы бетон сохранил при укладке и выдерживании положительную температуру до того момента, пока его прочность не достигнет 50% от проектной, но не менее 50 кг/см2. в тех же случаях, когда конструкции, забетонированные зимой, подлежат полному загружению еще до наступления весны, техническими условиями требуется выдерживать бетон при положительной температуре, пока он не достигнет проектной прочности.

Перечисленные требования вызываются теми же обстоятельствами, что и при каменных работах, так как вяжущим и в кладочных растворах и в бетонных является цемент и процессы при замораживании и раствора и бетона аналогичны. Только в связи с тем, что удельные расходы цемента в бетонных смесях ниже и массивность бетонных конструкций существенно отличается от массивности растворных швов, потери прочности могут быть различны потеря прочности бетона будет тем больше, чем моложе был бетон к моменту замерзания. Так, например, бетон на портландцементе, замороженный через сутки после укладки, безвозвратно теряет около половины своей прочности. А если замерзание произошло не ранее 5-7 дней после бетонирования, бетон наберет проектную прочность после оттаивания.

Для твердения бетона в зимних условиях необходимо прежде всего, чтобы от был уложен в опалубку теплым и все его составляющие части имели положительную температуру. Нельзя, например, укладывать в опалубку бетонную смесь, приготовленную на мерзлом песке и щебне. При обогреве такой смеси после ее укладки содержащаяся в песке и щебне в мерзлом состоянии влага оттает и займет меньший объем, в результате чего получится рыхлый, пористый, а следовательно и мало прочный бетон. Поэтому в зимнее время бетонная смесь приготовляется, так же как и раствор, на горячей воде и подогретом заполните.

Перевозка бетонной смеси и ее укладка ведутся быстро, чтобы температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, была положительной (не ниже 5-10°С).

Создание искусственной тепловлажностной среды для бетона, приготовленного из подогретых материалов и уложенного теплым опалубку, на срок, необходимый для набора»критической» прочности (прочность, при корой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на его конечную прочность), может быть достигнуто следующими способами:

Метод «термоса»применяется для массивных конструкций, таких, например, как большие фундаменты, толстые плиты и лишь отчасти – для конструкций каркаса (балок, колонн) с большими поперечными размерами. Этот способ основан на том, что бетон, уложенный в подогретом состоянии, будучи хорошо укрыт, остывает настолько медленно, что к моменту замерзания успевает набрать необходимую прочность. Медленной остывание массива (по сравнению с тонкими конструкциями, находящимися в тех же условиях) объясняется тем, что у массива поверхность, через которую тепло уходит в окружающее пространство, мала по сравнению с ее объемом. К тому же остывание массива замедляется еще тем, что цемент при твердении выделяет тепло. В очень больших массивах это приводит даже к длительному повышению температуры в бетоне.

При бетонировании конструкций каркаса должен применяться быстротвердеющий цемент высоких марок (не ниже 400) или глиноземистый цемент, которые не только быстро набирают прочность, но и выделяют при твердении большее количество тепла. Этим сокращается время, в течение которого бетон должен быть предохранен от замерзания, а также повышается запас тепла в нем, т. Е. облегчаются условия термосного выдерживания бетона. Очень полезна добавка ускорителя твердения бетона, что позволяет шире использовать метод «термоса» – становится возможным применять метод «термоса» в ряде случаев, при которых термосное выдерживание бетона без добавки не обеспечивает получения требуемой прочности бетона.

Ребра и углы охлаждаются наиболее сильно и должны иметь усиленную теплоизоляцию, для чего их покрывают дополнительным слоем утеплителя. Дополнительное утепление углов производится на расстоянии не менее 1,5 м от ребра. Бетон также сильно остывает в местах соприкосновения с ранее забетонированными участками, поэтому поверхности старого бетона у места стыкования с новым бетоном также утепляются.

Для уменьшения продуваемости утепленной опалубки и предохранения влагоемких теплоизоляционных материалов от увлажнения следует прокладывать с одной, а лучше с двух сторон утеплителя слои рулонных гидроизоляционных материалов. утепление верхней грани бетона, которое устраивается немедленно вслед за окончанием бетонирования, по своим теплоизолирующим качествам не должно уступать утепленной опалубке.

Опалубка и утепление конструкций могут быть сняты при температурах, возможно более приближающейся к 0°С, но обязательно до примерзания опалубки к бетону. При больших морозах рекомендуется снятую опалубку заменить гибкими утеплителями (соломенные маты, совелит и т. п.) с тем, чтобы отдалить процесс промерзания бетона.

Тонкие конструкции остывают очень быстро, поэтому приходится прибегать к искусственному их обогреву паром, электрическим током или теплым воздухом. При этом в целях экономии тепла, ара и электроэнергии стремятся сочетать метод «термоса» с искусственным обогревом бетона. Так, например, применяют сочетание первоначального кратковременного прогрева бетона до высокой температуры (50-70°С) с последующим остыванием бетона в условиях термоса. Применяют также «периферийный обогрев», при котором слегка прогревают не все тело бетона в конструкции, а лишь наружные (периферийные) слои бетона и тем самым замедляют процесс остывания бетона и отдаляют момент его замерзания. Очень удобно сочетать метод «термоса» с выдерживанием в тепляке для фундаментов, расположенных в отдельных котлованах, если подошва фундамента находится значительно ниже уровня промерзания грунта. Если таки котлованы хорошо закрыть сверху с захватом бровок так, чтобы в котлованы не поступал холодный воздух, то в них за счет отдачи тепла талым грунтом постепенно устанавливается небольшая положительная температура (+1°С), обеспечивающая твердение бетона.

Обогрев бетона внешними источниками тепла. При прогреве уложенного бетона паром твердение его происходи при высокой температуре в среде с большой влажностью, эти благоприятные условия значительно ускоряют нарастание прочности бетона.

При паропрогреве перекрытий по низу опалубки балок или плит перекрытия прибивается вторая опалубка из фанеры или теса с прокладкой толя, в полученное таки образом пространство, называемое паровой рубашкой, подается пар. Для паропрогрева монолитных железобетонных колонн в опалубке колонн устраивают треугольные или прямоугольные каналы, закрываемые тонкими полосками фанеры или кровельной листовой стали. В эти каналы снизу пускают пар.

Наилучшая температура паропрогрева 70-90°С. Однако, при прогреве монолитных конструкций из-за больших потерь тепла она достигается редко и обычно не превышает в среднем 50°С. Подъем температуры при паропрогреве должен быть постепенным (10-15°С/час), в противном случае в бетоне могут образоваться мелкие трещины. По этой же причине прогретый бетон должен также постепенно остывать.

При температуре прогрева 60-70°С можно получить через 24-48 часов прогрева такую же прочность бетона, какую при твердении бетона на воздухе с температурой +15°С можно достичь только через 10-15 дней.

Паропрогрев бетона должен производиться насыщенным паром низкого давления. При наличии пара высокого давления он должен быть предварительно пропущен через редуктор, понижающий давление пара.

Прогрев конструкций должен осуществляться равномерно, для чего паровые рубашки вертикальных конструкций (колонн и т. п.) необходимо разделять на отсеки высотой не более 3-4 м, причем пар должен подаваться снизу в каждый отсек самостоятельно. Ввод пара в паровые рубашки горизонтальных конструкций (балок и прогонов) необходимо осуществлять не реже, чем через1,5-2 м по их длине, а для плит не менее, чем один ввод на каждые 3-4 м2 поверхности.

Паропрогрев в опалубке с каналами допускается только для вертикальных элементов (колонн, стен).

При паропрогреве должны быть предусмотрены мероприятия для удаления конденсата и для предотвращения образования наледей. Особенно важно следить за отводом конденсата при паропрогреве конструкций, соприкасающихся с грунтом. Паропрогрев фундаментов, расположенных на пучинистых и не допускающих слеживания (лессовидные, суглинки и др.) грунтах, не разрешается.

Прогрев бетона с использованием электрической энергии может осуществляться двумя способами.

Первый, наиболее распространенный, заключается в пропускании электрического тока через свежеуложенный бетон. При этом энергия тока, превращаясь в тепло, нагревает бетон (электропрогрев).

Второй способ заключается в обогреве бетона снаружи, а иногда и изнутри (электрообогрев).

При электропрогреве температура бетона поднимается обычно до 60-80°С. При такой температуре бетон уже в течение 1-2 суток приобретает прочность, достаточную для полной распалубки.

Для включения свежеуложенной бетонной смеси в электрическую цепь пользуются электродами, представляющими собой металлические пластины, плотно соприкасающиеся с бетоном, или стержни, закладываемые в бетон. Пластинчатые электроды, смонтированные на специальных щитах, применяются главным образом при прогреве железобетонных плит перекрытий, на которые эти щиты укладываются сверху, стержневые и струнные электроды применяются при прогреве балок, колонн, фундаментов и других конструкций. Иногда при небольших объемах работ применяют плавающие электроды из катанки, слегка втапливаемые в поверхность бетона.

При электропрогреве железобетонных конструкций необходимо строго следить за тем, чтобы электроды не соприкасались с арматурой. Сталь является хорошим проводником тока и при соприкосновении арматуры с двумя электродами, присоединенными к разным фазам, происходит короткое замыкание, т. е. ток возрастает сразу до очень большой величины, при которой могут расплавиться и перегореть провода, трансформаторы и др.

Для того, чтобы не было соприкосновения наружных электродов (пластинчатых, плавающих) с арматурой, необходимо строго следить за величиной защитного слоя бетона. Внутренние струнные электроды закрепляют временно при помощи специальных крюков, которые вынимают по ходу бетонирования. Стержневые электроды либо крепят к опалубке (в тех случаях, когда они проходят сквозь опалубку), либо вставляют их в бетон через открытую поверхность (например, в балках) во время бетонирования.

Перед бетонированием должна быть тщательно проверена арматура. Неточность в расположении арматуры приводит к местному перегреву конструкции и коротким замыканиям.

Выгружать бетонную смесь в опалубку нужно осторожно, чтобы не сбить электроды. Надо следить, чтобы не загрязнялись выступающие концы электродов, иначе не будет хорошего контакта с проводами.

Перед бетонированием необходимо удостовериться в том, что бетонируемый участок не находится под током.

Открытые поверхности по окончании бетонирования должны быть укрыты утепляющими материалами. Обогрев бетона с не укрытыми поверхностями не допускается.

Рабочие швы при бетонировании с электропрогревом должны размещаться так, чтобы расстояние от шва до ряда электродов, находящихся в бетоне, не превышало 100 мм. Нагревание охлаждение бетона при электропрогреве должны производиться постепенно. Нормативными документами установлены следующие максимально допустимые скорости повышения температуры бетона: 5-8°С в час при модуле поверхности от 2 до 6, не более 10°С в час при модуле поверхности от 6 до 20. Модулем поверхности конструкции называется отношение поверхности охлаждения конструкции в м2к ее объему в м3 . Каркасные и тонкостенные конструкции малой протяженности (не более 6 м) можно разогревать со скоростью 15°С в час.

Наивысшая допустимая температура бетона при электрообогреве зависит также от модуля поверхности бетона. Чем меньше конструкция, тем больше опасность пересушивания бетона при прогреве за счет интенсивного испарения влаги из бетона. Поэтому прогрев бетона при помощи электродов рекомендуется только для конструкций с модулем поверхности не более 20. Более тонкие конструкции (например, плиты толщиной менее 10 см) рекомендуется обогревать электронагревателями, либо применять обогрев паром или теплым воздухом.

Производство работ на прогреваемых участках по условиям техники безопасности может допускаться только при напряжении не свыше 60в. Электрообогрев бетона при напряжении свыше 110в может быть допущен только для неармированных или мало армированных конструкций с содержанием арматуры не более 50 кг на 1м3бетона при условии тщательного соблюдения техники безопасности.

Бетоны с химическими добавками (холодные бетоны). При бетонировании неармированных (бетонных и бутобетонных) конструкций допускается применение бетонов с повышенными добавками хлористых солей. Хлористые соли кальция и натрия в зависимости от концентрации их в воде понижают температуру замерзания воды (точнее водного раствора этих солей) и тем самым обеспечивают твердение бетона при температурах ниже 0°С.

Если в качестве противоморозной добавки используют другие соли, не вызывающие коррозию арматуры и стальной опалубки, например, нитрит нитрат натрия или поташ, то такой бетон разрешается применять и для армированных конструкций.

Добавка хлористых солей оказывает пластифицирующее действие на бетонную смесь, улучшая ее удобоукладываемость за счет повышения подвижности смеси. Общее количество вводимых в бетонную смесь хлористых солей не должно превышать 15% от массы цемента.

По техническим условиям прочность бетона с повышенными добавками хлористых солей должна к моменту замерзания составлять не менее 25% проектной прочности и не менее 50 кг /см2, при условии дополнительного выдерживания открытых поверхностей конструкции под укрытием в течение 10-15 дней после достижения указанной прочности (во избежание вымораживания влаги из бетона). Выдерживание «холодного»бетона без последующего обогрева (с укрытием открытых поверхностей) допускается в течение первых 15 суток твердения при температуре в бетоне не ниже расчетной для принятой концентрации солей, добавляемых в бетонную смесь.

Требуемая дозировка добавок солей и соответствующая расчетная температура устанавливается строительной лабораторией. При максимально допустимой добавке хлористых солей «холодный» бетон может выдерживаться без обогрева при температурах до 10-12°С. При более низких температурах следует утеплить опалубку и укрытие, т. е. создать для бетона в течение первых 15 суток условия «термоса», либо сочетать выдерживание по методу «термоса» с паро- и электропрогревом.

Бетонная смесь с повышенными добавками хлористых солей может иметь при выходе из бетономешалки отрицательную температуру не ниже -5°С. Для приготовления смеси могут применяться холодные материалы, не содержащие льда и снега: щебень (гравий) с температурой не ниже -15°С и песок, не содержащий смерзшихся комьев.

Бетонная смесь для «холодного» бетона может иметь на выходе из бетономешалки и положительную температуру. В этом случае, во избежание чрезмерно быстрого схватывания смеси из-за больших добавок хлористых солей приготовление смеси ведут раздельным способом. Сначала перемешивают цемент, песок и щебень с 70% воды затворения и лишь после этого добавляют остальную воду с растворенными в ней хлористыми солями требуемой концентрации.

Транспортировать бетонную смесь зимой наиболее выгодно в быстро перемещаемой таре большого объема или автобетоносмесителях. При больших морозах бадьи накрывают деревянными утепленными крышками и обшивают снаружи фанерой по войлоку или утепляют другими способами. Кузова автомобилей самосвалов также накрывают брезентом или утепленными щитами. Более удобен обогрев кузова в автомобиле самосвале выхлопными газами. Газы пропускают либо через специально устроенное двойное дно кузова, либо вывозят через трубы в верхней части кузова и дают им такое направление при выходе, чтобы над бетонной смесью образовывалась непрерывная тепловая завеса.

Потери тепла при самой перевозке меньше, чем при перегрузочных операциях, поэтому зимой особенно желательно применение исключить перегрузку при доставке бетонной смеси от бетономешалки к месту укладки, например, использовать подачу бадьей в укладываемый массив.

Тара, в которой развозится бетонная смесь, должна непосредственно перед началом работ и периодически в процессе работ прогреваться паром или горячей водой. Места погрузки и выгрузки должны быть защищены от ветра, а ковши подъемников и раздаточные бункера утеплены.

При подаче бетонной смеси бетононасосами необходимо тщательное утепление бетоновода (например, шлаковойлоком) и установка бетононасоса в утепленном помещении, а при больших морозах – обогрев бетоновода расположенной рядом с ним паровой трубой. Для очистки бетоновода и бетононасоса следует применять горячую воду.

Транспортеры и виброжелоба, по которым бетонная смесь перемещается тонким слоем, в зимних условиях мало пригодны, так как смесь будет быстро остывать. Поэтому их применение должно быть ограничено небольшими участками с защитой от холода и ветра (щитами, брезентом, съемными коробами и т. п.). Магистральная линия транспортера должна располагаться в отапливаемой галерее.

Укладка бетонной смеси на открытом воздухе должна быть организована так, чтобы к концу укладки бетонная смесь имела требуемую температуру (не ниже +5°С, а при методе «термоса» – предусмотренную расчетом).

При укладке бетонной смеси в фундаменты подошва котлована должна быть не промерзшей. По техническим условиям укладка бетонной смеси на промороженное основание может быть допущена лишь при непучинистых грунтах, если весовая влажность грунта не превосходит 10% и есть полная уверенность в том, что принятый режим твердения обеспечивает достижения бетоном до замерзания прочности 50% от проектной и не менее 50 кг/см2. При этом температура укладываемой смеси должна превышать абсолютное значение температуры грунтового основание не менее, чем на 10°С. Например, при температуре основания -5°С температура укладываемой бетонной смеси должна быть не ниже +5°С.

Грунты, служащие основанием, должны быть до начала укладки бетонной смеси прогреты до положительной температуры и защищены от дальнейшего промерзания на весь зимний период.

Боковая поверхность фундаментов ограничивается утепленной опалубкой, а после ее снятия зазоры между стеной котлована и боковой поверхностью массива засыпают талым грунтом.

Опалубку и арматуру надо очистить от снега и наледи. Обогрев арматуры перед самой укладкой бетонной смеси (лучше всего горячим воздухом) обязателен при морозах ниже10°С и диаметра арматуры более 25 мм, а также при жесткой арматуре из прокатных профилей. Во избежание излишней потери тепла бетонная смесь должна укладываться небольшими участками по длине и ширине так, чтобы уложенный слой бетона быстро покрывался последующим слоем. После укладки последнего (верхнего) слоя бетон должен быть немедленно укрыт.

Не следует допускать замерзания поверхности рабочего шва. Если по каким-либо причинам произойдет замерзание бетона в стыке, то промерзший участок нужно отогреть (обычно паром в продолжительности нескольких часов), снять и удалить промерзший и не затвердевший слой, обработать поверхность старого бетона по установленным правилам, покрыть слоем цементного раствора и затем продолжать бетонирование.

Запрещается пользоваться паром для подогрева подлежащей укладке бетонной смеси, так как это повышает содержание воды в бетоне. При пользовании паром для прогрева опалубки, стыков и т. п. надо следить, чтобы е намокли изоляционные материалы, которыми обшивается опалубка, так как в мокром виде они сильно теряют свои теплозащитные свойства.

После того, как бетонная смесь уложена, надо обратить особое внимание на тщательность ее укрытия утепляющими материалами, так как от тщательности утепления, отсутствия щелей в стыках утеплителей и плохо утепленных мест зависит качество забетонированной конструкции.