В статье раскрываются основные требования по уходу за монолитными бетонными конструкциями, возводимыми в зимний период. Перечисляются основные проблемы, с которыми сталкиваются строители на объектах. Описываются электрофизические свойства «зимних» бетонных смесей, оказывающие существенное влияние на выбор режима электропрогрева.
Ключевые слова: свежеуложенный бетон, электродный прогрев, бетон, высокое сопротивление, проектная прочность, проектная прочность, метод термоса.
Если обратиться к истории, исследования различных способов обеспечения твердения конструкций в зимних условиях начали проводиться в СССР еще с 1930–40х годов. Однако еще совсем недавно проведение бетонирования зимой рассматривалась как невозможная строительная операция, грозящая негативными последствиями. На сегодняшний день, защита бетона в холодную погоду является постоянной проблемой для подрядчиков. Укладка бетона в холодную погоду требует специальной подготовки и защиты, так как должны учитываться все необходимые меры предосторожности, чтобы ослабить негативное воздействие холодной погоды. В большинстве случаев требуется специальное отверждение и защита для бетонной смеси.
Понятие «зимние условия бетонирования» отличается от общепринятых понятий календарной зимы. Изменения технологии ухода за бетонной смесью начинаются уже при среднесуточной температуре окружающего воздуха чуть ниже +5°С, или минимальной суточной температуре ниже 0°С. При отрицательных температурах воздуха вода, входящая в состав бетонной смеси, превращается в лед. При этом количество воды, необходимой для химической реакции — гидратации бетона уменьшается, а в структуре твердеющего бетона возникает внутреннее давление в следствии увеличения объема при переходе воды из жидкого состояния в твердое.
Среди большого количества методов зимнего бетонирования мы выберем основные и разделим их на четыре группы:
1.Беспрогревные — сохраняют изначально тепло, которое было введено в бетонную смесь при изготовлении, а также, тепла выделяющегося в результате гидратации цемента и еще тепло, образовавшееся вследствие введённых в бетонную смесь добавок до укладки в опалубку (метод «термоса»).
2.Прогревные — основаны на введение тепла в бетон в процессе его твердения: электропрогрев (электроды, греющий провод, индукционный прогрев, термоматы), воздухопрогрев (инфракрасный).
3.Методы, использующие эффект понижения температуры замерзания воды в бетоне с помощью противоморозных добавок.
4.Комбинированные методы.
Метод «термоса», наиболее простой и экономичный, использовался еще на стройках в 1930-х годах и еще тогда получил широкое применение при производстве самых различных конструкций. Большую экономическую выгоду метод «термоса» получил, особенно при умеренных морозах, из-за быстротвердеющих портландцементов и эффективных теплоизоляционных материалов.
Основная методика выдерживания бетона, при применении метода «термоса», является в том, что нагретую до температуры 25…45 градусов Цельсия с помощью специальных электродов бетонную смесь, на строительную площадку привозят и укладывают в опалубку. При большей температуре подогрева бетонная смесь во время транспортирования быстро загустевает. И как только заканчиваются бетонные работы все открытые поверхности укрывают слоем теплоизоляционного материала. В случае метода «термоса» бетонная смесь, защищенная от воздействия низких температур, затвердевает за счет тепла, который внесли в бетонную смесь при ее изготовлении и еще тепла, который происходит в процессе экзотермической реакции твердения цементного теста. Общий запас тепла в бетоне должен соответствовать его потерям при остывании конструкции до набора бетоном заданной прочности.
Следующий метод зимнего бетонирования — это введение противоморозных добавок. Технология использования данного метода очень простая, удобная и экономически выгодная для зимнего бетонирования.
Опыт применения различных противоморозных добавок насчитывает не один десяток лет, и далеко не всегда этот опыт был положительным. В последние годы российский рынок противоморозных добавок активно растет и применяются они практически на всех строительных объектах.
Безобогревное зимнее бетонирование благодаря применению противоморозных добавок позволяет экономить тепло- и электроэнергию при проведении работ.
Метод с использование противоморозных добавок возможно также использовать в сочетании с методом «термоса», паро- или электропрогревом и электрообогревом. При этом достигается ускорение ввода сооружений в эксплуатацию.
Главный механизм данного метода заключается в том, что в бетонную смесь в момент его замешивания, а это обусловлено тем, что мы сможем добиться равномерного распределения добавок по всему объему. Но также можно реактивы добавлять уже непосредственно на строительном объекте, при этом возникает риск неравномерного распределения в бетонной смеси добавок.
Если интенсивность набора прочности не соответствует проектным требованиям, то рекомендуется увеличить расчетную температуру твердения за счет утепления бетонируемой конструкции.
Главная суть метода искусственного обогрева состоит в том, чтобы нагреть уже уложенную бетонную смесь до больших значений и поддерживать этот температурный режим некоторое время. При этом времени бетон набирает свою расчётную или критическую прочность. Искусственный прогрев можно разделить на несколько подтипов, каждый из которых будет основан на использование электрической энергии через бетон или при проводе тепла к бетону с помощью разного типа нагревательных устройств, при этом как раз и происходит повышение температурного режима в бетонной смеси. Благодаря существованию большого количества методов искусственного прогрева мы можем выбрать определенный метом под конкретный случай. Применение искусственного электрообогрева помогает создать заданные физико-механические свойств бетонов, существенно не отличающихся от свойств бетонов, твердеющих в нормальных условиях.
Еще один из известных методов, который занимает особое положение у специалистов, это метод с использованием греющих проводов. Чаще всего данный метод используется при строительстве монолитных многоэтажных жилых зданий. Прогрев бетонной смеси происходит с помощью греющих проводов, которые помещаются непосредственно внутрь конструкции. После заливки бетонной смеси по проводу пускается электрический ток, параметры пускаемого тока при этом можно настроить, и начинает прогревать конструкцию изнутри. Данный кабель, помещенный в эту конструкцию, не демонтируется и остается внутри навсегда.
Проанализированный перечень не исчерпывают список всего разнообразия методов зимнего бетонирования. В данной работе мной представлены только основные, и на мой взгляд наиболее пригодные методы зимнего бетонирования в современных реалиях. В связи с тем, что методы можно комбинировать, это позволяет открыть еще большой простор рационального выбора.
