Бетон при отрицательных температурах: Заливка бетона при минусовой температуре — особенности и технология

Бетонирование при отрицательных температурах

24 декабря 2020 г.

С понижением температуры ниже +15°С скорость реакции гидратации цемента сильно снижается. При +5°С она измеряется уже не часами, как, например, летом, а сутками, а при 0°С и ниже — останавливается вообще. В купе с образованием льда при отсутствии прогрева и замораживании структура бетона разрушается, и дальнейший набор прочности может быть очень сильно ограничен. К сожалению, это заблуждение. Уход (прогрев) за свежеуложенным бетоном необходим при пониженных температурах.

Согласно ГОСТ 24211-2008 даже при использовании ПМД для «холодного бетона и раствора» их эффективность может измеряться в пределах 30%-40% от прочности бетона в нормальных условиях в 28 суток. Что это значит – вместо ожидаемых 32 МПа для класса В25 на 28 сутки мы увидим прочность около 11-15 МПа. Дальнейший набор прочности будет очень медленным. Очевидно, что данный вариант подходит только для специальных задач и условий.

Именно поэтому рекомендуется рассматривать применение противоморозных добавок в разрезе т.

Зачем нужны противоморозные добавки?

Применение противоморозных добавок в виде растворов солей позволяет снизить температуру замерзания воды в капиллярах. Чем меньше размеры пор и капилляров в бетоне, тем ниже в них температура замерзания воды затворения. Даже при небольшой концентрации солей данный механизм позволяет сохранить жидкую фазу в порах бетона даже при низкой отрицательной температуре. Этот механизм позволяет бетону набирать прочность.

Однако, противоморозные добавки не помогут против замерзания смеси! Количество вводимых добавок слишком мало, чтобы снизить точку замерзания всей воды в бетонной смеси. Именно поэтому бетонную смесь следует производить теплой от +15 до + 25 °С.

ПМД позволяют ускорить процесс гидратации цемента для достижения критической прочности. Важно, чтобы к моменту начала активного льдообразования цемент успел прореагировать с водой. А твердеющий цементный камень уже способен противостоять разрывающему усилию замерзающей воды, которая не поместилась в поры и капилляры. Исследованиями многих мировых ученых установлено, что бетоны с противоморозными добавками при достижении некой начальной «критической» прочности уже способны безболезненно выдерживать последующее замораживание.

Критическая прочность – прочность бетона на сжатие, при достижении которой, возможно последующее «безболезненное» замораживание бетона.

В соответствии с различными мировыми рекомендациями и в зависимости от класса бетона, критическая прочность бетона составляет в среднем от 10 МПа или 30% от требуемой прочности на 28 сут. нормального твердения.

Растворы ПМД в виде солей представляют собой растворы электролитов, которые повышают электропроводимость бетона и способствуют повышению эффективности электропрогрева. ​ Необходимо обратить внимание на пластификаторы, которые оказывают влияние на твердение бетона зимой.

Вода снижает все показатели цементного камня, и в первую очередь, скорость схватывания, конечную прочность и эксплуатационную долговечность.

Если летом это практически незаметно, то при температурах ниже +10°С влияние «дополнительной» воды становится определяющим, а при +5°С и ниже — решающим в процессе схватывания цемента. Поэтому правильный подбор пластификатора и снижение водоцементного отношения поможет получить наилучший результат при зимнем бетонировании.

Подводя небольшой итог, можно сказать, что для зимнего бетонирования наиболее эффективным решением является комплексное использование связки «пластификатор-ускоритель. В нашем портфолио продукты для зимнего бетонирования представлены в различных линейках MasterPozzolith, MasterRheobuild, MasterPolyheed​, MasterGlenium:

Противоморозные добавки (ускорители) на основе солей электролитов:

• MasterPozzolith 501, MasterPozzolith 503, MasterPozzolith 506, MasterPozzolith 507, MasterPozzolith 515

Комплексные решения 2 в 1 c пластификаторами:

• MasterPozzolith MR 55 W,​ MasterPozzolith 3150 W, MasterPozzolith 3155​ – комплексы солей с добавками на основе лигносульфонатов
• MasterRheobuild 181A, MasterRheobuild  872 W, MasterRheobuild 189, MasterRheobuild 190 – комплексы солей с добавками на основе нафталинсульфонатов
• MasterPolyheed 3400, MasterPolyheed 3500,​ MasterPolyheed 3505​, MasterGlenium 166 W – комплексы солей с добавками на основе полимеров (эфиров полиарилатов и поликарбоксилатов)

Источник: www.

Все новости

работа с бетоном при отрицательных температурах

Монолитные строительные работы, т.е. закладка фундамента и возведение коробки здания, обычно стараются проводить в тёплое время года, а зимой можно сосредоточиться на установке стеклопакетов, тёплого пола, проведении коммуникаций и др. внутренними работами. Однако на зимнее строительство с нуля могут решиться по причине банальной экономии, т.к. в холодное время года стройка замирает, и чтобы активизировать спрос на стройматериалы и ремонтные работы, строительные компании и поставщики предоставляют хорошие скидки. Разберёмся с особенностями при работе с бетоном в зимний период.

Что происходит с бетонной смесью при низких температурах?

Человеку, далёкому от строительства, может показаться, что в зимний период бетон не способен затвердеть и набрать необходимую прочность, поэтому «зимний» фундамент получится ненадёжным. Это не так. Конечно, скорость затвердевания бетонной смеси увеличивается с ростом температуры, но сам процесс затвердевания зависит не от температуры, а от того, что бетонная смесь содержит влагу. В состав смеси входит портландцемент, который затвердевает только при повышенной влажности. В тёплое время года максимальная прочность достигается бетоном через 1 месяц, при этом в первые полмесяца скорость затвердевания максимальна.

При пониженной температуре скорость затвердевания, конечно, сильно уменьшается, но не прекращается вовсе. Если на улице потеплеет, то смесь станет затвердевать быстрее. Низкие температуры не оказывают негативного влияния на качество монолитных работ, важно лишь после возведения фундамента дождаться его отверждения и не нагружать его в этот период.

В процессе затвердевания бетонной смеси происходит выделение тепла, поэтому даже в зимние холода в смеси поддерживается достаточная температура, чтобы бетон набирал прочность, хотя этот процесс и получается растянутее во времени.

Кроме того, чтобы увеличить скорость затвердевания смеси зимой и препятствовать её замерзанию, в состав бетона замешивают добавки, которые увеличивают подвижность залитой смеси, что позволяет обеспечить начальное схватывание и твердение при низкой температуре. При этом нельзя допускать превышение предельной концентрации этих добавок в бетонной смеси и минимально допустимые температуры окружающей среды.

Способы заливки бетонной смеси зимой

Утепление опалубки

Как уже говорилось, бетон при затвердевании выделяет тепло, которое позволяет ему затвердевать и дальше с нормальной скоростью. Но в таком случае в процессе отверждения возникают локальные участки напряжения бетона из-за неравномерного нагрева, а это приведёт к микротрещинам в монолитной конструкции. Поэтому целесообразно использовать вяжущее вещество низкого тепловыделения (около 200 Дж/г), либо дополнительно утеплять опалубку и, наоборот, использовать вяжущее с тепловыделением более 250 Дж/г.

Так или иначе, после возведения фундамента или монолитного цоколя потребуется его утеплять, поэтому есть смысл сделать изначально опалубку утеплённой. Вам не потребуется после строительства заниматься утеплителем, т.к. теплоизоляционный пенополимерный материал хорошо сцепляется с бетонной смесью. Утеплённая опалубка обеспечит более равномерный нагрев бетонной смеси и её затвердевание.

При утеплении опалубки выбирайте толщину утеплителя правильно. Например, чтобы заизолировать бетонную ленту толщиной 350 мм, хватит пенополистироловой оболочки толщиной 40 мм по периметру и 50 мм для изоляции сверху. Чем толще бетонное основание фундамента в поперечнике, тем тоньше должен быть слой утеплителя. К примеру, 500 мм фундамент достаточно заизолировать утеплителем толщиной 25 мм.

Для монтажа теплоизоляции из пенополистирола достаточно подготовить опалубку, закрепить плиты проволокой, клеем или при помощи цементного раствора. После этого следят, чтобы плиты не сдвигались, когда будет проводиться монтаж арматурного каркаса фундамента. Чтобы плиты утеплителя не выдавились из опалубки после заливания бетонной смеси, необходимо перед заливкой обеспечить им упор сверху.

Противоморозные добавки в смесь

Задача этих добавок обеспечить температуру замерзания воды в бетонной смеси гораздо ниже нуля и, как следствие, недопущение её перехода в кристаллическую фазу при низких температурах. В жидком виде вода позволяет бетону нормально затвердевать даже зимой, хотя и с меньшей скоростью.

Серьёзным недостатком противоморозных добавок является то, что они ухудшают прочностные характеристики бетона и, как следствие, фундамента, поэтому нужно использовать бетон более высоких марок (на 1-2 класса выше) или приготавливать раствор на основе высокомарочного вяжущего. Входящие в состав противоморозных добавок сульфаты и хлориды активизируют процессы коррозии в арматурном каркасе фундамента и в самом бетоне, поэтому нельзя превышать концентрацию этих добавок в составе готовой смеси.

Используются противоморозные добавки двух основных видов — «холодные» и «тёплые». Первые снижают температуру замерзания воды в бетонной смеси, а вторые увеличивают тепловыделение раствора перед его заливкой в форму. Для использования тёплых присадок обязателен прогрев залитой смеси в течение по меньшей мере двух недель.

Искусственный обогрев бетонной смеси

Этот способ хоть и затратный, но является самым подходящим, чтобы получить монолитные конструкции, которые по своим прочностным характеристикам не отличаются от построенных в тёплое время года. Прогревают смесь, чтобы поддерживать в течение срока затвердевания бетона положительную и одинаковую температуру по всему объёму конструкции. Существует внешний и внутренний способы прогрева, которые применяются в зимнем строительстве.

При внешнем обогреве обычно используют герметичный полиэтилен, которым оборачивают залитую бетонную конструкцию. Под плёнку подаётся нагретый воздух, который обогревает смесь и позволяет ей набирать прочность. Днём температуру нагрева понижают, т.к. работает парниковый эффект. На нагрев тратится много энергии, но при возведении высокопрочных бетонных конструкций, на которые будет в дальнейшем ложиться большая нагрузка, способ является единственно возможным в зимнем строительстве.

При использовании внутреннего обогрева в конструкцию закладывают нагревательный кабель или используют токопроводимость уже имеющейся стальной арматуры, что оказывается выгоднее. Во-первых, нагревательный кабель используется только для прогрева смеси, а дальше он не нужен. Во-вторых, прогревать нужно зону контакта бетона и арматуры, как подверженную максимальному действию нагрузок. Поэтому чаще всего подводят ток к стальной арматуре, подсоединяя клеммы к контактным элементам, выведенным из конструкции при вязке стального каркаса. Контактная сеть, к которой подводят ток для нагрева, не должна содержать разрывы и участки с пониженным сопротивлением, чтобы нагрев был максимально эффективным.

Итог

Зимнее строительство монолитных сооружений не является чем-то особенно сложным. К тому же, низкие температуры не снижают качество бетона. Более того, зимнее возведение фундамента на промёрзлой земле не допускает перекосов конструкции из-за рыхлого и подвижного грунтового слоя, как летом.

Другое дело, что при строительстве фундамента зимой нужно обезопасить его от действия сил морозного пучения грунта. Вода, содержащаяся в грунте, замерзает и при этом увеличивается в объёме, что приводит давлению на фундамент снизу и бокам. Перед зимним строительством фундамента под ним устраивают несжимаемую песчано-гравийную подушку, которая обладает гигроскопичностью и препятствует морозному пучению грунта под фундаментом. После окончания возведения фундамента пазухи котлована засыпают тогда, когда появится тепло или конструкция обретёт необходимую прочность в результате искусственного прогрева.

Свойства бетона при очень низких температурах

Заголовок: Свойства бетона при очень низких температурах

Автор(ы): Шо Яманэ, Хидео Касами и Тору Окуно

Публикация: Доклад симпозиума

Объем: 55

Выпуск:

Появляется на страницах: 207-222

Ключевые слова: изгиб; склеивание; прочность на сжатие; бетоны; криогеника; предел прочности при изгибе; сжиженные газы; низкая температура; модуль эластичности; содержание влаги; предел прочности; тепловое расширение; тепловые свойства; тепловой удар

DOI: 10. 14359/6615

Дата: 01.08.1978

Реферат:
В статье описаны результаты испытаний механических свойств нескольких видов бетонных смесей при очень низких температурах и исследование механизма изменения их свойств с целью получения расчетных данных для бетонных конструкций, подвергающихся воздействию очень низких температур, таких как в качестве резервуаров для хранения сжиженного природного газа и складов-холодильников. В результате предварительных испытаний было установлено, что на прочность бетона при температурах от -10°С до -70°С влияет влажность; чем больше влажность, тем выше скорость роста прочности, и что прирост прочности бетона соответствует приросту прочности льда при очень низких температурах. При более низких температурах от -1°C до -196’C, было подтверждено, что прочность на сжатие, модуль упругости и прочность на растяжение и прочность сцепления бетона увеличиваются с понижением температуры, а скорость увеличения прочности и модуля упругости выше при большем содержании влаги.

ТАКЖЕ ДОСТУПНО В:

Новые и архивные тома симпозиума — цифровая подписка

Новые и архивные тома симпозиума — цифровая подписка

Меры предосторожности при бетонировании в холодную погоду |FPrimeC

Экстремальные холодные погодные условия могут значительно повлиять на качество бетона, а также на его механические свойства. При бетонировании в холодную погоду следует убедиться, что все негативные воздействия низкой температуры окружающей среды надлежащим образом смягчены, приняв необходимые меры предосторожности. В этой статье мы рассмотрим важные шаги, которые могут гарантировать, что вы получите качество, которое вы ищете. Но сначала давайте разберемся, что такое холодная температура для бетона, и почему она критична.

• Бетонирование в холодную погоду

Воздействие холодной погоды может иметь серьезные последствия для  Прироста прочности , а также для прочности и долговечности бетонных материалов. Чтобы соответствовать и превышать минимальные проектные требования (достаточная прочность и долговечность), важно защитить бетон во время процесса смешивания, транспортировки, укладки и отверждения, чтобы избежать низкой прочности и нестандартных свойств долговечности . Нормы и инструкции содержат общие рекомендации по бетонированию в холодную погоду. В этой статье мы рассмотрим рекомендации в Канада и США .

1- CSA A 23-1

В Канаде, где в холодное время года температура довольно низкая. CSA A23.1 установлены следующие критерии:

1-  при температуре воздуха ≤ 5 °C , и

2-  при вероятности  что температура может упасть ниже 5°C в течение 24 часов после укладки бетона.

2- ACI 306

Определение бетонирования в холодную погоду, ACI 306 , Американского института бетона:

1-  Период, когда более трех дней подряд  среднесуточная температура воздуха опускается ниже 40 ˚F (~ 4,5 °C)  , и

2-  Температура остается ниже 50 ˚F (10 °C)  более половины любого 24-часового периода .

Почему бетонирование в холодную погоду является сложной задачей?

Гидратация цемента представляет собой химическую реакцию. Крайне низкие температуры, а также замораживание могут значительно замедлить реакции, тем самым влияя на рост прочности. Фактически, отрицательные температуры в течение первых 24 часов (или когда бетон все еще находится в пластическом состоянии) может снизить прочность более чем на 50% . Минимальная прочность перед тем, как бетон подвергается воздействию сильного холода, составляет 500 фунтов на квадратный дюйм (3,5 МПа). CSA A 23.1  указал, что прочность на сжатие 7,0 МПа считается безопасной при воздействии замерзания.

Как защитить бетон в холодную погоду?

При правильном изготовлении, укладке и защите в холодную погоду бетон приобретает достаточную прочность и долговечность, чтобы соответствовать предполагаемым эксплуатационным требованиям (веб-сайт ACI). Следующие шаги помогут поставщикам бетона и подрядчикам выполнить спецификации проекта:

1- Удаление льда и снега

Важно удалить лед или снег с поверхности опалубки и арматуры. Это особенно важно при строительстве плит (с большой открытой площадью).

2- Вода для отопления и/или заполнители

Важно заказывать бетон с температурой от 10 °C до 25 °C. Поставщики бетона могут добиться этого путем нагрева воды или заполнителя; однако нагрев цемента не считается эффективным.

3- Температура опалубки перекрытий

Укладка теплого бетона на холодную поверхность опалубки может привести к проблемам с целостностью бетона и снижению его прочности. Перед заливкой бетона рекомендуется прогревать опалубку.

Толщина плиты < 1,0 м : 10 °C
Толщина плиты > 1,0 м : 5 °C

4- Защита бетона

CSA A23.1 указано, что защита должна обеспечиваться с помощью:

• Обогреваемых кожухов
• Покрытия
• Изоляция

Примечание:  Тепла, выделяемого в процессе гидратации, в большинстве случаев должно быть достаточно, если используются соответствующие изолирующие покрытия из полиэтиленовых листов. В зависимости от площади и температуры может потребоваться дополнительный источник тепла. Подробнее

5- Избегайте мокрого отверждения

Когда ожидается падение температуры до точки замерзания, важно избегать мокрого отверждения.

6 – Контроль градиента температуры

Градиент температуры бетонной поверхности и окружающей среды не должен превышать значений, указанных в стандартах, таких как CSA A23.1

Общие проблемы при бетонировании в холодную погоду

Низкая температура (менее 5°C) может существенно повлиять на прирост прочности бетона. Это также может повлиять на некоторые аспекты долговечности бетона. В следующем разделе представлен краткий обзор некоторых из этих проблем и способов проверки прочности и качества бетона инженерами:

1- Низкая прочность бетона – Низкий разрыв

Прочность является наиболее важным параметром для бетонных материалов и конструкций. Инженеры-строители и подрядчики хотят убедиться, что бетон достиг минимальной указанной прочности, прежде чем переходить к процессу строительства.

Контроль температуры и использование метода зрелости — удобное решение для отслеживания развития прочности бетона. Хотя метод зрелости имеет определенные преимущества, он часто не может точно показать прочность на реальных строительных площадках. Определенные проблемы:

• Расположение датчиков температуры имеет решающее значение для оценки температуры и прочности. Когда датчики расположены слишком мелко или слишком глубоко, результаты испытаний могут не отражать увеличение прочности бетона.
• У вас должны быть определенные эталонные кривые для каждой смеси, используемой в проектах. Бетон, который используется для фундаментов, отличается от того, который используется для колонн и плит. Поэтому вам нужен другой бенчмаркинг, специфичный для проекта.
• Измерения прочности с использованием концепции зрелости хороши для определения времени открытия опалубки, но вы не можете использовать это значение для конструкционных целей.
• Зрелость эффективна только для прогнозирования силы в раннем возрасте. По мере того, как кривая прироста прочности становится более плоской, точность метода будет ограничена, что сделает его менее практичным для оценки прочности на месте.

Для точной оценки прочности бетона на месте можно использовать комбинированные методы неразрушающего контроля, такие как рикошетный молот и скорость ультразвукового импульса. Метод можно использовать в качестве процесса контроля качества, когда все образцы бетона уже использованы, а значение прочности остается под вопросом.

2- Низкое качество – высокая проницаемость

Когда развитие микроструктуры бетона останавливается в результате холодной погоды, это может повлиять на его долговечность. Например, на проницаемость бетона могут негативно повлиять низкие температуры.

Инженеры могут использовать методы неразрушающего контроля, такие как удельное электрическое сопротивление поверхности, для оценки проницаемости бетона.

3- Холодные швы

Управление холодными швами особенно важны в холодную погоду.