ТРАНСПОРТНЫЕ ЗДАНИЯ.. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Зимнее бетонирование

4.1 Основные положения.

Схватывание и твердение бетона представляет собой сложное физико­химическое явление. Образование и твердение цементного камня в процессе взаимодействия воды и цемента (процесса гидратации) последовательно проходит через две стадии: стадию формирования коагуляционной

структуры и стадию формирования кристаллической структуры.

Находящаяся в цементном тесте или в бетоне вода может быть: химически связанной, т. е. вошедшей в гидратацию с минералами цементного клинкера; физически связанной, т. е. находящейся в виде пленок на поверхности зерен составляющих материалов, а также в их капиллярах; свободной - заполняющей поры между отдельными зернами составляющих бетона.

В первой стадии образования коагуляционной или связной структуры вода, обволакивая мелкодисперсные частицы цемента, образует вокруг них сольватные оболочки, которыми частицы сцепляются друг с другом.

Во второй стадии в цементном тесте возникают мельчайшие очаги кристаллизации, которые по мере интенсификации процесса гидратации превращаются в сплошную кристаллическую решетку.

Процесс кристаллизации _ определяет механизм образования и твердения цементного камня, т. е. роста прочности бетона.

Этот процесс может ускоряться, замедляться или приостанавливаться вообще в зависимости от температуры бетонной смеси и наружного воздуха, а также адсорбирующей способности цемента.

Наиболее благоприятная для твердения бетона положительная температура воздуха находится в интервале от 15°С до 20°С.

Во многих регионах нашей страны в зимний период температура наружного воздуха отрицательная, хотя строительство с применением бетона ведется круглогодично.

При наступлении отрицательных температур не прореагировавшая с цементом вода переходит из жидкой фазы в твердую (лед) и как твердое тело в химическое соединение с цементом не вступает. В результате этого прекращается реакция гидратации и, следовательно, бетон не твердеет.

Одновременно в бетоне развиваются значительные силы внутреннего давления, вызванные увеличением объема воды (примерно на 9%) при переходе в лед.

В результате этого нарушаются кристаллические новообразования, которые при наступлении положительных температур уже не восстанавливаются.

Кроме того, после оттаивания вновь появляется свободная вода, которая обволакивает пленкой крупный заполнитель, препятствуя сцеплению между компонентами бетона. Из-за этого нарушается монолитность бетона.

При раннем замораживании и последующем оттаивании резко снижается сцепление бетона с арматурой. Раннее замораживание бетона ведет к необратимым последствиям: уменьшается его прочность,

морозостойкость и плотность; снижается водонепроницаемость бетона и сопротивление воздействию агрессивных сред.

Сказанное выше не означает, что свежеуложенный бетон не может подвергаться замораживанию. На определенном этапе твердения бетона, когда он набрал некоторую прочность, бетон может быть заморожен, если такая необходимость возникает.

Минимальная прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на расчетную прочность, называется критической.

Бетон, набравший критическую прочность к моменту замерзания, попав после оттаивания в нормальные условия твердения, должен набрать проектную прочность.

Величина критической прочности зависит от марки бетона, вида и условий эксплуатации конструкций.

Для конструкций, подвергающихся сразу после затвердевания многократному замораживанию и оттаиванию, или действию расчетного давления воды, а также специальным требованиям газо - и водонепроницаемости критическая прочность равна 100%.

Бетон сборных конструкций к моменту монтажа должен иметь проектную прочность.

Прочность бетона к моменту замерзания должна быть указана в ППР.

На рис.4.1 показаны сравнительные кривые набора прочности бетона, полученные при различных температурных условиях твердения. Эксперимент проводился в лабораторных условиях при положительной температуре 15 °С и отрицательной — минус 15 °С [<5].

Анализ результатов испытаний показывает, что замораживание бетона в раннем возрасте (кривая 3) приводит к потери прочности, примерно на 40%, которая не восстанавливается при последующем твердении в условиях положительной температуры.

Замораживание бетона после набора критической прочности (кривая 2) практически не отражается на его механических характеристиках.

Скорость остывания бетона, уложенного в конструкцию, зависит от массивности этой конструкции.

Массивность конструкции определяется модулем поверхности

F

М - —(1/ см) , где F-развернутая площадь боковых поверхностей в м2, ^ а V-объем в м3 бетонируемой конструкции.

Таким образом, при бетонировании в зимних условиях решаются следующие технологические задачи:

- Обеспечение режима приготовления бетонной смеси с заранее обусловленной температурой выхода смеси;

- Создание условий для минимального охлаждения бетонной смеси в процессе ее транспортирования и укладки;

Подготовка опалубки, арматуры и оснований под укладку бетонной смеси;

Обеспечение тепло-влажностного режима выдерживания уложенной в конструкцию бетонной смеси, позволяющий ей в максимально короткие сроки набрать заданную прочность с возможностью восприятия расчетной нагрузки.