Особенности строительства цементобетонных покрытий при пониженной температуре воздуха
С целью продления строительного сезона устройство цементобетонных покрытий и оснований иногда осуществляют при пониженных температурах воздуха (ниже +5°С). Целесообразность проведения этих работ должна быть предварительно обоснована, так как строительство в условиях пониженных температур связано с дополнительными затратами.
С понижением температуры период схватывания цемента увеличивается, а скорость твердения бетона уменьшается. При отрицательных температурах (ниже -5°С) твердение бетона практически прекращается. Замерзание бетона в раннем возрасте существенно ухудшает его свойства - снижает конечную прочность и морозостойкость. Образование в свежеуложенном бетоне при постепенном его замерзании ледяных линз разрушает стенки пор и капилляров ещё неокрепшей структуры бетона. Попеременное замораживание и оттаивание бетона в раннем возрасте также расшатывает его ещё слабую, несформировавшуюся структуру, и прежде всего на контактах вяжущего с заполнителем.
Для устранения неблагоприятного воздействия пониженных температур на структуру и свойства дорожного бетона разработаны и применяются различные методы зимнего бетонирования. Сущность их сводиться к тому, чтобы обеспечить до замерзания воды в бетоне набор им, по крайней мере, 50 % проектной прочности. К этим методам относят: снижение температуры замерзания воды затворения и ускорение твердения бетона путём введения химических добавок (метод «холодного бетона»); сохранение тепла в бетоне после его укладки и уплотнения (метод термоса); электроразогрев бетонной смеси.
Применение противоморозных добавок, вводимых в воду затворения для приготовления бетонной смеси, позволяет, не повышая температуры бетона до положительных значений, интенсифицировать его твердение. В качестве противоморозных добавок в настоящее время кроме хлористых солей (хлористого натрия ХН и хлористого кальция ХК) применяют нитрит кальция (НК), нитрит натрия (НН), нитрит-нитрат-хлорид кальция (ННХК), а также соединения на основе мочевины: мочевина (М), нитрит кальция с мочевиной (НКМ), нитрит-нитрат-хлорид кальция с мочевиной (ННХК+М) (ГОСТ 26633-91. Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия. - Взамен ГОСТ 10268-80, ГОСТ 26633-85; Введ. 01.01.92. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1991. - 22 с).
Рекомендуемые дозировки некоторых противоморозных добавок приведены в табл. 17.17.
Метод термоса заключается в устройстве на поверхности цементобетонного покрытия (основания) слоя термоизоляции для сохранения тепла, внесённого в бетон при приготовлении смеси и выделяемого при гидратации цемента. Эффективность метода термоса при строительстве бетонных покрытий и оснований возможна в сочетании с другими методами зимнего бетонирования, в связи с малой массивностью и значительной вытянутостью дорожных конструкций (модуль поверхности Мп > 1,0).
Таблица 17.17
| Противоморозные добавки | Количество безводных добавок, % от массы цемента, при расчетной температуре бетона, °С | ||||
| От 0 до -5°С | От -6 до -10°С | От -11 до -15°С | От -16 до -20°С | От -21 до -25°С | |
| НН | 4-6 | 6-8 | 9-10 | 9-10 | - |
| НК+ХН | (1-3)...(2-3) | (3-3,5)...(2,5-4) | (3-4,5)...(3,5-5) | (2,5-6)...(3-7) | - |
| НКМ | 3-5 | 6-9 | 7-10 | 9-12 | - |
| ННХК | 3-5 | 6-9 | 7-10 | 8-12 | 10-14 |
| ННХК+М | (1-2)...(1-4) | (2,5-6)...(3-8) | (2,5-6)...(3-8) | (2-7)...(4-9) | (3-8)...(4-10) |
Утепление бетона производят сразу после завершения операции по его уплотнению и отделке. Термоизоляционные слои укладывают по битуминизированной бумаге, которую аккуратно раскладывают по поверхности свежеуложенного бетона.
Повышение температуры бетонной смеси достигают подогревом непосредственно перед смешением её компонентов - воды и заполнителей. Требуемая температура смеси при выгрузке её из бетоносмесительной установки зависит от температуры воздуха, длительности транспортирования смеси и принятого метода зимнего бетонирования.
Температура смеси без противоморозных добавок не должна превышать 35°С для покрытий и 40°С - для оснований. Температура воды в момент её перемешивания с цементом не должна быть выше +60°С, а заполнители не следует нагревать более 40°С. Для бетонирования покрытий и оснований в зимних условиях применение цемента, хранившегося более 2 мес., не разрешается.
Среди методов выдерживания бетона в зимнее время особое место занимает прогрев конструкций, поскольку температурное воздействие на бетон относится к наиболее эффективным способам ускорения его твердения.
Бетон на ранней стадии твердения обладает достаточно хорошей электропроводимостью и относится к проводникам второго рода с ионной проводимостью. Включенный в электрическую цепь, он нагревается при прохождении электрического тока, и выделяющееся тепло способствует интенсификации химического воздействия воды с минералами цементного клинкера.
Форсированный электроразогрев бетона осуществляют непосредственно в конструкции после его укладки и уплотнения с последующим утеплением. Разогрев осуществляют специальными погружаемыми в конструкции электродами и после достижения требуемой температуры повторно уплотняют. Этот метод более удобен и эффективен, чем предварительный электроразогрев, так как исключаются теплопотери при транспортировании и укладке горячей бетонной смеси. Быстрое схватывание разогретой бетонной смеси при такой технологии не имеет значения, так как горячий бетон повторно уплотняют сразу же после отключения напряжения. В данном случае разогрев бетонной смеси можно осуществлять до более высокой температуры. Например, при устройстве бетонного основания толщиной 20 см при температуре наружного воздуха -25°С методом форсированного электроразогрева бетона в бетонном слое положительная температура поддерживалась двое суток. За это время бетон успевает приобрести критическую прочность и замораживание его становится не опасным для структуры и свойств.
Независимо от принятых методов зимнего бетонирования существуют общие правила производства работ при пониженных температурах воздуха. Земляное полотно и основание под бетонное покрытие устраивают до наступления заморозков. Непосредственно перед бетонированием поверхность основания очищают от снега и льда.
Для приготовления бетонной смеси применяют песок в оттаявшем состоянии и крупный заполнитель без смерзшихся комьев. Бетонный завод специально подготавливают к выпуску смеси в условиях пониженных температур. При транспортировании бетонной смеси, приготовленной на подогретых материалах, автомобили-самосвалы утепляют. Укладку бетонной смеси организуют таким образом, чтобы период между выгрузкой смеси и началом работ по уходу за свежеуложенным бетоном, включающий распределение и уплотнение смеси, отделку поверхности и устройство швов, был возможно более коротким.
При производстве работ устанавливают специальный контроль за температурой твердения бетона и его прочностью. Измерение температуры осуществляется в течение всего периода твердения бетона, начиная с момента укладки смеси до замораживания бетона.
Движение транспорта по бетонному покрытию (основанию), построенному при пониженных температурах, разрешается открывать только после достижения бетоном проектной прочности.