13.7. Особенности производства бетонных работ на морозе и в условиях жаркого климата

Главной особенностью и требованием при зимнем бетонировании является создание такого режима укладки и твердения бетона, при котором он к моменту замерзания приобретает необходимую проч­ность, называемую критической. Пределы такой прочности указаны в СНиПе, в частности, для бетона марки Ml50 она должна составлять

431

не менее 50 % проектной, для марок М200—М300 — 40 %, но незави­симо от марки 70 % — для конструкций, подвергающихся по оконча­нии выдерживания замораживанию и оттаиванию, 80 % - для пред­варительно напряженных конструкций и 100 % — для конструкций, подвергающихся сразу после выдерживания действию расчетной на­грузки.

Способы укладки бетона зимой в значительной мере определяют­ся применяемыми способами его выдерживания. На практике при­меняют как безобогревные способы выдерживания (способ термоса и термоса с добавками - ускорителями твердения, противоморозны-ми добавками), так и способы искусственного подогрева или прогре­ва конструкций (электротермообработка бетона, применение грею­щей опалубки и покрытий, обогрев паром, горячим воздухом или в тепляках).

Выдерживание бетона способом термоса применяется для массив­ных конструкций. Массивность конструкций характеризуется отно­шением суммы охлаждаемых наружных поверхностей к ее объему, называемым модулем поверхности (М_п). Способом термоса выдержи­вают конструкции с модулем поверхности до 6. Способ основан на использовании: утепленной опалубки, тепла подогретых составля­ющих смеси, а также тепла, выделяемого в процессе схватывания и твердения цемента вследствие экзотермии. При этом хорошо укры­тый бетон остывает настолько медленно, что успевает набрать кри­тическую прочность до замерзания. При данном способе применя­ют быстротвердеющие портландцементы, а также портландцемен-ты высоких марок (не ниже 400), которые не только быстро набирают прочность, но и выделяют при твердении значительное количество воды.

Применение противоморозных добавок (хлорида натрия в сочетании с хлоридом кальция, нитрата натрия, поташа и др.) в количестве 3-16 % от массы цемента, обеспечивающих твердение при отрицатель­ных температурах, позволяет транспортировать бетонную смесь в неутепленной таре и укладывать ее на морозе. При выборе вида до­бавки учитывают область применения бетонов с химическими добав­ками и имеющиеся ограничения. Оптимальное количество добавок обычно не превышает 16% от массы цемента. Смесь с противомороз-ными добавками укладывают в конструкции и уплотняют с соблю­дением общих правил укладки бетона.

Электротермообработка бетона основана на использовании тепла, получаемого от превращения электрической энергии в тепловую. Элек­тротермообработку осуществляют методами электродного прогрева

432

(электропрогрева), а также путем электрообогрева различными элек­тронагревательными устройствами, индукционного нагрева (в элек­тромагнитном поле). Электродный прогрев бетона обеспечивается через электроды, располагаемые внутри или на поверхности бетона. Соседние или противоположные электроды подсоединяют к прово­дам разных фаз, в результате чего между электродами в бетоне воз­никает электрическое поле, прогревая его. Ток в армированных кон­струкциях пропускают напряжением 50-120 В, а в неармированных - 127—380 В. При прохождении тока бетон нагревается и в течение 1,5—2 сут. приобретает распалубочную прочность.

Электрообогрев бетона осуществляют инфракрасными лучами, передающими теплоту в виде лучистой энергии, используя в качестве источников таких лучей трубчатые электронагреватели (ТЭНы) и стержневые карборундовые излучатели. Используют также контакт­ный электрообогрев путем непосредственной передачи теплоты от нагревающих поверхностей к прогреваемому бетону. Его использу­ют в греющих подъемно-переставной и разборно-щитовой инвентар­ной опалубках. Бетонные подготовки и днища, например, емкостных сооружений (резервуаров и др.) толщиной до 20 см бетонируют с про­гревом полосовыми электродами, закрепленными на накладных де­ревянных щитах (рис. 13.12, а), с подключением их к трем фазам электросети. Электрообогрев можно выполнять с помощью различ­ных нагревателей — проволочных, греющих кабелей и проводов, стер­жневых, трубчатых, сетчатых, пластинчатых и др. Индукционный прогрев осуществляют за счет преобразования энер­гии переменного магнитного поля в арматуре или стальной опалуб­ке в тепловую с передачей ее бетону с помощью индукционной об­мотки.

Обогрев бетона в греющей опалубке и покрытиях. Греющую (тер­моактивную) опалубку (см. рис. 13.2, ж) применяют для обогрева тонкостенных и среднемассивных конструкций (с любой степенью армирования) при температурах наружного воздуха до -40°С. Для обогрева конструкций типа днищ емкостных сооружений применя­ют инвентарные термоактивные гибкие покрытия (ТАГП): сборно-разборное (см. рис. 13.12, б), цельноклееное (рис. 13.12, в), с грею­щим проводом (рис. 13.12, г). При скоростном возведении вертикаль­ных стен, например, водонапорных башен, градирен в скользящей опалубке применяют двухсторонний их обогрев с установкой термо­активного подвесного покрытия (ТАПП) (рис. 13.12, д).

Обогрев бетона паром или горячим воздухом. Обогрев паром при­меняют для конструкций с модулем поверхности больше 8-10. Этот

433

Рис. 13.12. Способы и средства выдерживания бетона при зимнем

бетонировании:

1. — деревянный опалубочный щит;

2. — полосовой электрод; 3 — при­жимные планки; 4 — вилочные разъе­мы; 5 — защитный чехол; б — утеп­литель; 7 — стеклохолст; 8 — элек­тронагреватели; 9 — стеклоткань; 10 — термоконтактор; 11 — листовая резина; 12— алюминиевая фольга; 13— нагревательный провод; 14 — токопроводящие провода; 15 — бре­зентовое укрытие; 16 — термоактив­ное подвесное покрытие (ТАПП); 17— скользящая опалубка; 18 — подвеска ТАПП; 19 — подвесные леса

434

способ прогрева обеспечивает благоприятные тепловлажностные ус­ловия для твердения бетона, однако требуется большой расход пара (до 2 т на 1 м³ бетона), а также устройство паровых рубашек, трубо­проводов и т.п. Применяют следующие разновидности паропрогре-ва: прогрев в паровой бане, при которой открытый пар подают в ог­ражденное пространство, где находится прогреваемое сооружение, но так как при этом требуются повышенные расходы пара, применение метода ограничено; прогрев в паровой рубашке, при котором пар подается в замкнутое пространство, образованное вокруг прогрева­емой конструкции паронепроницаемым ограждением, отстоящим от опалубки на 10—15 см. Этот метод эффективен для конструкций с большими поверхностями.

Применение тепляков, или шатров, создающих замкнутое про­странство, внутри которого бетонируют и выдерживают конструкции в естественных условиях (без подогрева воздуха), не получило широ­кого практического распространения, а использование пленочных тепляков шатрового типа с подогревом воздуха внутри них является эффективным и прогрессивным способом зимнего бетонирования.

Технология бетонных работ в условиях сухого жаркого климата име­ет ряд особенностей. Такие сложные климатические условия насту­пают при летней температуре наружного воздуха 35-40°С при отно­сительной влажности 10-25 %, интенсивной солнечной радиации и частых ветрах. Совокупное воздействие таких факторов приводит к быстрому обезвоживанию (высушиванию) бетона, что замедляет и даже прекращает процессы гидратации цемента. Вследствие быстрого высушивания бетона прочность его снижается почти на 50 % по срав­нению с бетоном, твердеющим в нормальных температурно-влажно-стных условиях. Поэтому, чтобы обеспечить надлежащее качество бетонных и же­лезобетонных конструкций водопроводных сооружений, возводимых в условиях сухого жаркого климата, необходимо применять такие методы приготовления, транспортирования, укладки и ухода за бе­тоном, которые бы препятствовали или сводили к минимуму его обезвоживание.

Так, при приготовлении смеси необходимо применять меры, обеспечивающие сохранение требуемой консистенции смеси к мо­менту ее укладки в опалубку. Этого можно достичь, в частности, за счет снижения температуры смеси в процессе ее приготовления, а также принятия мер против обезвоживания смеси при ее транспорти­ровании, укладке и выдерживании при твердении бетона. Существен­но снизить температуру смеси (до 20°С) при температуре наружного

435

воздуха до 40°С и низкой относительной влажности можно путем смачивания охлажденной водой заполнителей и обдува холодным воздухом при подаче их в смеситель и т.д. С этой же целью иногда добавляют в воду затворения до 50 % льда (к ее массе).

Чтобы сохранить требуемую консистенцию смеси, в нее полезно вводить поверхностно-активные добавки (0,4-0,5 % массы цемента). В условиях сухого и жаркого климата следует увеличивать продолжи­тельность перемешивания бетонной смеси на 30-50 %. При этом со­блюдают такой порядок: вначале в бетоносмеситель загружают запол­нитель, а также ²/₃ расчетного количества воды и перемешивают в течение 1-2 мин. Затем добавляют цемент, остальную воду, вводят добавки и вновь перемешивают 3-4 мин.

Готовую бетонную смесь к месту укладки следует транспортиро­вать в закрытой таре. Для этих целей наиболее подходят автобетоно­возы и автобетоносмесители.

При транспортировании смеси необходимо избегать дальних пере­возок, так как при этом она обезвоживается и теряет свою подвижность. В целом, в условиях сухого и жаркого климата наиболее эффек­тивна следующая технологическая схема: загрузка смеси на бетонном заводе в автобетоносмеситель, перевозка ее в сухом виде к месту ук­ладки, добавление воды и перемешивание в автобетоносмесителе непосредственно у места бетонирования и немедленная укладка сме­си в конструкции.

Перед укладкой смеси внутреннюю поверхность опалубки следу­ет увлажнять. Формирующую поверхность опалубки из влагопогло-щающих материалов (дерева, фанеры) надо покрывать специальны­ми составами или полимерными пленками, предотвращающими сцепление с бетоном, а также поглощение воды из него.

При подаче и распределении бетонной смеси необходимо избегать многократную ее перегрузку и быстрого ее обезвоживания. Исходя из этого, не следует подавать смесь в открытых транспортерах, а также длинными лотками и виброжелобами. Более целесообразна пода­ча смеси бетононасосами по трубам или краном в бадьях большой емкости. При этом свободное падение смеси не должно превышать 1,5-2 м. Процесс бетонирования желательно вести непрерывно.

Важное значение при бетонировании в условиях сухого и жар­кого климата имеет своевременный и тщательный уход за бетоном. С этой целью открытые поверхности свежеуложенного бетона надо покрывать мешковиной, рогожами, брезентом; после укладки бетон через каждые 3—4 часа надо увлажнять.

436

Там, где имеются условия, например, при бетонировании под­готовки или днища емкостных сооружений, их заливают водой че­рез 6—12 ч после укладки смеси.

Однако, учитывая часто наблюдаемый дефицит источников воды в районах с сухим и жарким климатом, целесообразно применять так называемые «сухие» безвлажностные методы ухода за бетоном, в том числе твердение бетона под специальными, воздухонепроницаемы­ми навесами из пленки или посредством покрытия поверхности бе­тона различными составами. Конструкции небольших размеров мож­но сразу же после бетонирования накрывать легкими переносными шатрами из полихлорвиниловой пленки на каркасе из стальных тру­бок или стержней диаметром 16-20 мм. В этом случае при необхо­димой герметичности устройства внутри его создаются условия, близкие к мягкому режиму пропаривания.

Обезвоживание бетона можно также значительно снизить за счет ускорения его твердения, для чего следует применять высокоактив­ные, но мало усадочные цементы, ускорители твердения, а также методы тепловой обработки, в том числе при помощи герметичных пленочных навесов.