Для того чтобы бетон не тратил свои свойства, его нужно транспортировать с помощью специальных машин и поддерживать нужную температуру. Правильное соблюдение температурного режима позволит создать благоприятные условия твердения смеси, предотвратить опасное трещинообразование не только в период выполнения строительных работ, но и в дальнейшей эксплуатации всего строения.
Изображение 1. Таблица времени твердения бетона.
В материале данной статьи речь пойдет о том, какой должна быть температура бетона для того, чтобы он смог затвердеть и набрать необходимую прочность.
Температура свежеприготовленного бетона
Итак, свежеприготовленный бетон должен иметь температуру не более 30°C. При укладке смеси из бетона в условиях температуры воздуха окружающей среды от +5 до -3°C ее температура должна быть не меньше +5°C. Здесь следует учесть, что данный температурный показатель, характерный для массы цемента как минимум 240 кг/м? (марка М200 и более), при использовании меньшего количества цемента температура приготовленной смеси должна быть не меньше +10°C.
Соответствующей температурной средой для твердения специалисты считают +15+20°С. Время схватывания бетона, которое напрямую зависит от его температуры, можно посмотреть в таблице.
Схема твердения конуса бетонной смеси.
Конечно, при укладке смеси из бетона с пониженной температурой окружающей среды ее прочность нарастает намного медленнее. А если температура ниже нуля, то твердение будет практически прекращено, если только в смесь не включены соли, которые способны снизить точку замерзания влаги.
Бетон, который начал уже твердеть, а после этого замерз, после оттаивания в теплой среде будет продолжать твердеть только в том случае, если в начале его твердения не было повреждения замерзающей водой. По мнению специалистов, допускается одноразовое замораживание бетона и, соответственно, его оттаивание только в том случае, когда температурный режим бетонной смеси на протяжении не менее 72 часов поддерживался на отметке не ниже +10°C.
При бетонировании с повышенной температурой окружающей среды бетон твердеет намного быстрее, особенно это характерно в условиях повышенной влажности. Обогрев бетонной смеси до температуры более 80°C приводит к быстрому ее высыханию. Исключением является лишь обработка бетона насыщенным паром в специально герметизированной камере с температурой 90-100°C или изготовление изделий на заводах в автоклаве под давлением.
Зимний период
К укладке бетонной смеси в холодное зимнее время года есть одно главное требование – приобретение бетоном прочности, достаточной для распалубки, полной или частичной нагрузки конструкции. Следствием замерзания бетонной смеси в начальной стадии является существенное снижение ее прочности после того, как произойдет оттаивание.
Данное явление происходит из-за того, что свежеприготовленный бетон насыщен влагой, которая при низкой температуре замерзает и расширяется, результатом этого становится разрыв связи между слабо схватившимся цементным камнем и поверхностью заполнителей.
График усадки при высыхании бетона.
Кроме того, при сооружении железобетонных конструкций раннее замораживание бетонной смеси значительно снизит ее сцепление с металлической арматурой.
При выполнении бетонных работ в зимний период нужно обеспечить твердение бетонной смеси во влажной и теплой среде на протяжении определенного времени. Этого можно достичь двумя способами:
- применение внутренней температуры бетона;
- дополнительная подача тепла.
В первом способе нужно использовать быстротвердеющий и высокопрочный портландцемент. Специалисты рекомендуют применять различные ускорители твердения цемента, например, хлористый кальций. Таким образом, ускорение твердения бетонной смеси добивается путем уменьшения количества воды, добавления в нее воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, а также использование при укладке высокочастотного вибратора.
Выполнение всех этих мероприятий непременно позволит ускорить твердение и даст возможность добиться достаточной прочности бетонной смеси прежде, чем она замерзнет.
Запас внутренней теплоты создается путем нагревания материалов, из которых состоит бетонная смесь, кроме того, в застывающем бетоне тепло выделяется и в результате химической реакции, которая происходит между водой и цементом (экзотермия цемента).
Следует знать, что для замешивания бетонной смеси подогревать можно только воду или воду и составные (щебень, гравий, песок). Вода подогревается до 90°С, наполнители – до 40°С.
Транспортирование бетонной смеси
Под транспортированием бетонной смеси понимают доставку (горизонтальный транспорт) ее от бетонного завода к бетонируемому объекту и подачу (вертикальный транспорт) на место укладки.
Транспортируют бетонную смесь от бетонного завода к бетонируемому объекту с применением средств, обеспечивающих необходимые темпы бетонирования.
Во избежание нарушения однородности смеси и излишних затрат труда наиболее целесообразно транспортировать бетонную смесь до места укладки одним и тем же оборудованием (например, автосамосвалами) без перегрузки. Однако в большинстве случаев на объекте смесь приходится перегружать и подавать ее на место укладки другим оборудованием (например, кранами в бадьях, хоботами, виброхоботами).
Независимо от принятых способов транспортирования подвижность или жесткость бетонной смеси на месте укладки должна соответствовать проектной. Для этого необходимо принимать меры к сокращению времени доставки и подачи бетонной смеси от места приготовления к месту укладки. Нельзя допускать, чтобы при перевозке нарушалась однородность бетонной смеси, т. е. она расслаивалась (щебень или гравий оседает вниз, а отделившееся цементное молоко и вода выступают на поверхности). Расслоившуюся бетонную смесь запрещается укладывать в бетонируемые конструкции, ее необходимо вновь перемешать до полного восстановления однородности. Одновременно следует выяснить причины расслоения бетонной смеси и принять меры к их устранению.
Особенно легко расслаиваются неправильно подобранные бетонные смеси с избыточным количеством воды. Смесь обычно расслаивается от толчков и сотрясений при погрузке, перевозке или выгрузке с большой высоты.
Бестарная перевозка бетонной смеси в кузовах бортовых автомобилей запрещена, поскольку в этом случае неизбежны потери цементного молока и цементного раствора, а следовательно, и нарушение ее однородности.
Допустимая продолжительность транспортирования должна устанавливаться в каждом отдельном случае лабораторией в зависимости от сроков схватывания применяемого цемента и наружной температуры.
Для легкобетонных смесей на пористых заполнителях продолжительность транспортирования бетонной смеси не должна быть более 45 мин, причем при длительности более 30 мин рекомендуется использовать автобетоносмесители.
При перевозке от бетонного завода до места укладки бетонную смесь защищают от атмосферных осадков и предохраняют от высушивания.
Подавать бетонную смесь ко всем участкам бетонируемого сооружения желательно без дополнительных перегрузок и с возможно малыми перекидками; высота свободного падения ее при подаче в конструкцию не должна превышать 2 м.
При бетонировании колонн без перекрещивающихся хомутов арматуры со сторонами сечения от 0,4 до 0,8 м высота сбрасывания допускается не более 5 м. При необходимости подачи бетонной смеси с большей высоты в местах, где невозможно опустить бадью краном, применяют виброжелоба, наклонные лотки, вертикальные хоботы, а при высоте более 10 м — виброхоботы с гасителями. Виброхоботы с гасителями могут быть также основным средством подачи бетонной смеси при бетонировании с эстакад.
- Бетоноведение
- Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
- Общие вопросы производства сборного железобетона
- Приготовление бетонных смесей
- Производство растворных смесей
- Транспортирование бетонной смеси Доставка бетонной смеси
- Оборудование для подачи и распределения бетонной смеси
- Техника безопасности
- Заготовка арматуры
- Опалубка
- Подготовка форм, формование бетона и твердение изделий
- Армирование и формование предварительно напряженных изделий
- Особенности производства различных видов бетонных и железобетонных изделий
- Бетонирование различных конструкций
- Бетонные работы в зимних условиях
- Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
- Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
- Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
- Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке
Обогрев бетона
Таблица ускорителей и замедлителей схватывания бетонных смесей.
Нужно учесть, что температура смеси при выгрузке из бетономешалки должна быть не более 30°С, так как при большей температуре она просто застынет и потеряет необходимую для укладки подвижность. Также следует знать, что не рекомендуется добавлять воду в приготовленную смесь, потому что это приводит к снижению ее прочности.
Непосредственно перед тем, как уложить бетон в конструкцию, его можно подогреть в специальном бункере – использовать электропрогрев. Электрический ток проникает через бетонную смесь, и она разогревается до температуры 50-70°С.
Разогретая смесь должна быть сразу же уложена, так как она достаточно быстро густеет. Процесс твердения составляет 3-7 дней, при этом бетон будет выделять весомое количество тепла. Для того чтобы на некоторое время это тепло сохранить, опалубку и открытые ее места нужно накрыть хорошим изоляционным материалом (минеральная вата, шевелин, опилки и т.д.). Данный способ называется термос. Таким способом обогрева бетонной смеси специалисты рекомендуют пользоваться для сооружения конструкций со средней толщиной.
Существует обогрев бетона с использованием пара. Водяной пар пропускается посередине двойной опалубки, которая его окружает, или по трубкам, расположенным внутри бетонной смеси. Пар может пропускаться и по каналам, которые заблаговременно вырезаются на внутренней стороне опалубки. Как правило, температура пара колеблется в пределах от 50 до 80°С.
Обогрев бетонной смеси с помощью пара позволяет достичь ее твердения в сравнительно короткое время (2 суток).
Пластинки-электроды
Схема процессов при твердении бетонной массы.
В данном способе подогрева используется переменный ток. Специальные пластинки-электроды из стали соединяются с электрическими проводами и укладываются с боку или сверху конструкции на начальном этапе схватывания бетона. Также могут быть использованы продольные электроды или короткие стержни из стали, которые вбиваются в бетон с последующим подключением к электрическим проводам. После того как бетон затвердеет, концы стержней просто срезаются.
Пластинки-электроды применяют, как правило, для прогрева плит и стен, поперечные стальные стержни и продольные электроды – для обогрева колонн и балок.
На начальной стадии прогрева необходимо подавать ток с низким напряжением (50-60 В). Свежеуложенная бетонная смесь при прохождении через нее электричества подогревается и затвердевает. Следует учесть, что подогрев нужно выполнять очень медленно, это позволит избежать преждевременного высушивания бетона и появления в нем трещин. Температуру бетонной смеси повышают не больше чем на 5°С/ч, таким путем необходимо довести его температуру до 60°С. При этом способе обогрева бетонной смеси она на протяжении 1-2 дней твердения наберет необходимую прочность.
Обогрев бетонной смеси можно выполнить путем нагревания воздуха, который ее окружает. Для этого необходимо создать брезентовый или фанерный тепляк, в котором соорудить временную печь (газовая горелка, калорифер и т.д.). В сооруженном тепляке ставится сосуд с водой для создания влажной среды. Такой способ намного дороже предыдущего и используется при очень низкой температуре и небольших объемах бетонирования.
Бетонные работы в экстремальных условиях
Низкие температуры
Особенность работы в таких условиях состоит в том, что бетон при низких температурах схватывается медленнее. Для набора прочности, указанной в нормативной документации, монолиту необходимо больше времени.
Например:
- При показаниях термометра в течение суток около + 5 оС готовая конструкция застывает в два раза больше, чем в обычных условиях.
- Когда воздух на стройплощадке остывает до 0 оС, процесс затвердевания и набора прочности практически прекращается.
- Если только что уложенная бетонная смесь замерзает (что происходит при несоблюдении технологии ее изготовления или перевозки), монолит может полностью разрушиться.
Разрушение бетона вследствие замерзания в нем воды
Содержащаяся в растворе вода при отрицательных температурах кристаллизуется, вследствие чего в бетоне образуются пустоты и поры, снижающие прочность бетонного изделия. Кроме того, лед оказывает повышенное давление на стенки бетонной конструкции.
В готовом монолите могут образоваться трещины и расколы. Кроме того, замерзшая вода разрывает связи между цементом и заполнителем бетона (щебнем, гравием и так далее).
Созревание бетона при низких температурах должно завершиться до момента замерзания.
В противном случае появляется сразу два негативных момента:
- готовая конструкция не сможет набрать прочность, предусмотренную маркой бетонной смеси;
- после оттаивания затвердевание будет происходить неправильно, существует возможность разрушения.
Для того чтобы продолжать работы в холодное время года, необходимо пользоваться специальными марками бетона и соответствующими добавками. Они не только улучшат качество монолита, но и позволяет сократить время застывания.
Рассмотрим таблицу, составленную согласно СНИП 3.03.01-87, которая показывает время затвердевания различных марок бетона в зависимости от температуры окружающего воздуха.
Марка Прочность Кол-во дней при температуре +5 оС Кол-во дней при температуре +10 оС Бетон с добавками 20 4 3 М400 30 6 4 M150 –М350 40 9 6 М100 50 14 10 Бетон в водонасыщенном состоянии 70 25 20
Повысить качество бетона в холодный сезон можно следующими способами:
- при производстве бетона использовать цемент, способствующий быстрому набору прочности готовым монолитом;
- повышать процентное содержание цемента в готовой строительной смеси;
- снижать количество воды, добавляемой в раствор;
- производить предварительный подогрев сырья (до +35 оС) и воды (до +70 оС) – это требование регламентировано СНиП 3.03.01-87;
- использовать противоморозные добавки для бетона (их цена невелика, потому не слишком увеличивает сметную стоимость строительства).
Фото затвердевающего бетона в фундаменте после заливки
Высокие температуры
После окончания укладки бетона на строительной площадке, вследствие воздействия воды на цементный порошок, начинается затвердевание раствора. Жаркая погода ускоряет этот процесс. Однако если этот показатель поднимается выше отметки в +25оС (температура высыхания бетона), происходит расширение строительной смеси, которое фиксируется после окончания процесса затвердевания.
Позже, после остывания, бетонный монолит начинает сжиматься, чему препятствует возникшая твердая структура. Как результат – появление усадочных трещин и деформация. Этот процесс может продолжаться вплоть до 12-16 часов, что крайне отрицательно сказывается на прочности.
Полиэтилен препятствует преждевременному испарению влаги из бетона
Если прогноз погоды в месте проведения строительных работ указывает на повышение температуры воздуха выше +25 оС в течение нескольких последующих дней, необходимо немного изменить состав бетонирующей смеси.
Для этого необходимо:
- использовать быстротвердеющий цемент, марка которого в 1,5-2 раза превышает рекомендованную;
- добавлять в готовый раствор пластифицирующие добавки или вещества, замедляющие процесс твердения;
- работать в утреннее, вечернее и ночное время, когда температура воздуха не поднимается выше + 20 оС.
Совет! При проведении работ в жаркое время, целесообразно защищать свежий бетон от воздействия ветра и прямых солнечных лучей. Кроме того, рекомендуется увлажнять поверхность, способствуя правильной гидратации.
Использование противоморозных добавок
Существует и холодный способ бетонирования в зимних условиях. Данный способ не предусматривает подогрев материалов бетонной смеси. Суть его заключается в добавлении в воду большого количества солей: хлористый кальций, поташ, нитрит натрия, хлористый натрий. Эти соли способны снизить точку замерзания влаги и обеспечить бетонной смеси необходимые условия набора прочности на морозе. Но здесь следует учесть, что бетон, приготовленный с добавлением поташа, очень быстро застывает, а быстрое схватывание приводит к трудностям его укладки в опалубку. Поэтому для удобства работы с бетоном, в котором присутствует данная добавка, добавляется сульфитно-дрожжевая бражка или мылонафт.
Самым простым и экономичным вариантом использования бетона зимой является замешивание бетонной смеси с добавлением противоморозных добавок. Но здесь существуют и свои недостатки, к примеру, большое количество химических элементов (соли) ухудшает структуру бетонной смеси, а это приводит к уменьшению долговечности конструкции.
При эксплуатации конструкции во влажной среде возможно возникновение коррозии арматуры из-за воздействия на нее хлористых солей. Следует знать, что применение для замешивания бетонной смеси нитрита натрия и поташа не вызывает коррозии.
Специалисты не рекомендуют использовать бетон, в приготовление которого включены противоморозные добавки, для сооружения ответственных бетонных конструкций и в сооружениях, которые будут эксплуатироваться во влажной среде.
Поведение бетона при воздействии открытого огня
Рассматриваемый строительный материал является чрезвычайно огнеупорным, что стало одним из многих факторов, способствующих его популярности. Температура плавления бетона, например, составляет около + 1200 оС (в зависимости от марки и заполнителя).
Кроме того, внешний вид бетонных конструкций при пожаре помогает определить температуру пламени и выбрать подходящий способ тушения пожара:
- Температура около + 300 оС – искусственный камень приобретает розоватый оттенок, происходит оседание на поверхность значительного слоя сажи и продуктов горения.
- Температура от +400 оС до + 600 оС – бетон приобретает красный оттенок, сажа выгорает с поверхности монолита.
- Более высокая температура – конструкция становится бледно-серой.
Разрушение бетона при горении носит, как правило, спокойный характер. Коэффициент расширения входящих в него наполнителей находится в широком диапазоне, вследствие чего сцепление щебня или гравия с цементным порошком разрушается постепенно, начиная с отметки в +300 оС.
Бетон – очень огнестойкий материал
Если нагрев продолжается, в структуре монолита возникают трещины, которые постепенно расширяются вплоть до потери конструкцией целостности.
