Как приготовить бетон в бетономешалке пропорции

Особенности строительства в зимний период

Главная особенность зимнего периода — низкая температура, которая оказывает существенное влияние на свойства бетона. Основной процесс формирования бетонной структуры — гидратация цемента. Повышение температуры играет роль катализатора в этом процессе и обеспечивает ускорение оформления окончательной структуры (набора прочности).
Нарастание прочности бетона с противоморозными добавками.

Расчеты прочностных свойств основаны на оптимальной температуре около 18-20° С, при которой бетон набирает свою планируемую прочность через 28 дней после заливки.

Основной проблемой, сопровождающей работы по бетонированию в зимнее время, является низкая температура. Как выход можно рассматривать применение материала специальных марок, использование противоморозных добавок, электро-прогревание и прочие современные хитрости.

Каждый из вариантов хорош по-своему. Но только правильно подобранная технология поможет проводить бетонные работы при низких температурах без потери качества.

Часто бетонные работы приходится осуществлять зимой.

Забетонированная поверхность схватывается и затвердевает тем быстрее, чем теплее и суше вокруг.

Читайте также: Как перевести килограммы в литры. Сколько КГ в 1 литре

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.

Заливка бетона при низких температурах

При снижении температуры бетона ниже 50С его твердение и нарастание его прочности резко замедляются, а при температуре равной температуре замерзания практически прекращаются. При отрицательных температурах вода в свежеуложенном бетоне может и замерзнуть. Одновременно прекращается не только твердение бетона, но и под воздействием льда может начаться разрушение слабой структуры бетона.

Есть 3 способа создать благоприятные условия для твердения бетона зимой при отрицательных температурах окружающего воздуха:

1. Бетонирование производят предварительно разогретой бетонной смесью, а далее сохраняют тепло в бетоне;
2. Используют обогрев сформированных бетонных конструкций;
3. Для приготовления бетонной смеси используют противоморозные химические добавки.

Чаще всего зимнее бетонирование производят с использованием сочетания вышеперечисленных мероприятий.

Читайте также: Битумная эмульсия: характеристика, состав, свойства

Станция для прогрева бетона СПБ-35 Дуга

Производят в процессе приготовления бетона. Температуру разогрева выбирают в зависимости от длительности и способа транспортировки бетона к месту укладки и температуры окружающего воздуха. Важно, чтобы к моменту окончания формирования монолитной бетонной конструкции температура в теле бетона не опустилась ниже 150С .

После кладки бетонной смеси конструкцию накрывают теплоизолирующим материалом, чтобы твердение бетона происходило при положительной температуре. Бетонирование массивных монолитных конструкций производят с учетом температуры, выделяющейся при гидратации цемента. Для определения точной температуры внутри твердеющего бетона в него помещают датчики температуры.

Обогрев конструкций

для поднятия температуры в теле бетона используют электрический и инфракрасный прогрев.

используют для предотвращения замерзания бетона при транспортировке и укладке бетонной смеси. В качестве противоморозных добавок для приготовления бетона используют:

• хлорид кальция (ХК);
• нитрат кальция (НК);
• смесь, состоящую из нитрита кальция и нитрата кальция (ННК);
• смесь из нитрита, нитрата и хлорида кальция (ННХК);
• хлорид натрия (ХН);
• нитрит натрия (НН);
• сульфат натрия (СН);
• карбамид (мочевина);
• поташ (П);
• формиат натрия;
• фильтрат технического пентаэритрита.

ХК и СН – наиболее эффективные противоморозные добавки. При этом они могут вызывать коррозию арматуры и образовывать высолы (белый налет) на поверхности. Поэтому их применение строго ограничено. Бетонные смеси с входящими в их состав небольших дозировок НК и формиата натрия можно использовать при температуре окружающего воздуха до -200С, не опасаясь коррозии арматуры и появления высолов на поверхности бетона.

Противоморозные добавки исполняют сразу две функции: они укоряют твердение бетона и одновременно понижают температуру замерзания воды. Вода остается в жидком виде, что позволяет бетону твердеть и при температурах ниже нуля.

При зимнем бетонировании часто возникают следующие ошибки:

• увеличивается время, необходимое для отделки поверхности бетона;
• увеличение стоимости бетонирования;
• формируется слабая пылящая бетонная поверхность;
• образуются трещины.

Чтобы избежать вышеперечисленных последствий необходимо в процессе приготовления и укладки бетонной смеси придерживаться следующих рекомендаций.

При заливке бетона зимой нужно помнить о необходимости соблюдения температурного режима бетонной смеси:

• свежеприготовленная бетонная смесь должна иметь температуру не выше 30оС;
• бетонная смесь при заливке бетона в условиях среднесуточной температуры воздуха от 5°C до — 3°C должна иметь температуру: при марке бетона от М200 и выше – не менее 5°C; при меньшей марке бетона – не менее 10°C;
• если температура воздуха ниже — 3°C, то безопасное бетонирование возможно при поддержании температуры бетонной смеси на уровне не ниже 10 °C в течение 3 дней.

Бетонную смесь для заливки бетона при низких температурах готовят с учетом следующего:

• используют повышенное содержание цемента;
• снижают водоцементное соотношение;
• зернистые наполнители предварительно подогревают до 35°C;
• воду подогревают до 70°C;
• подогретую воду предварительно смешивают зернистым наполнителем и только потом добавляют цемент;
• при использовании бетономешалки ингредиенты подают в следующем порядке: зернистый заполнитель основная часть подогретой воды; делаем несколько оборотов; заливаем оставшуюся часть воды. Продолжительность перемешивания минимум 1,5-2 минуты (в 1,5 раза больше чем в соответствии с летними нормами);
• используют противоморозные и воздухововлекающие добавки;
• бетонную смесь подогревают до температуры не выше 30°C;
• продолжительность вибрирования увеличивается в 1,25 раза.

• предварительно подогретую бетонную смесь и смесь с противоморозними добавками можно укладывать на неотогретое непучинистое основание (песчаную подушку) или старый бетон только в том случае, если в соответствии с расчетами в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания бетона не произойдет его замерзания;
• бетонную смесь после укладки и уплотнения укрывают полимерной пленкой, а также теплоизолирующими материалами, что позволяет сохранить тепло, выделяющееся в процессе гидратации цемента;
• для того, чтобы быть уверенным в прочности монолитного фундамента, нужно помнить: если в течение 28 суток среднесуточные температуры могут опускаться ниже 5°C , — бетонировать фундамент не рекомендуется;
• оставлять малозаглубленные (незаглубленные) фундаменты незагруженными в зимний период — нельзя. Если этого не избежать, то вокруг фунда­мента сооружается теплоизоляционное покрытие. Для этого используют любые материалы, предохраняющие грунт от промерзания, например: опилки, шлак, керамзит и т.п. Выпуски арматуры утепляют на высоту не менее чем 0,5 м.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ ПРИ ПОЖАРЕ

После ликвидации горения приходится определять температуры на участках повреждения строительных конструкций по следам пожара.

Вследствие огневого воздействия материалы, из которых изготовлены строительные конструкции и оборудование, оказавшиеся в зоне действия высоких температур, претерпевают различные изменения.

Последние сопровождаются характерными признаками, которые выражаются в изменении физических, химических и механических свойств веществ и материалов, в развитии деформации, разрушении или в полном уничтожении (выгорании) частей здания.

Читайте также: Технология укладки асфальта на бетонное основание и бетона на асфальт

При этом вещества и материалы, зафиксировавшие воздействие температуры на них, выступают в качестве естественных термоиндикаторов.

Естественные термоиндикаторы подразделяют на меняющие цвет при определенной (критической) температуре, плавящиеся, выкипающие или выгорающие при заданной температуре, характеризующие определенное состояние частей здания, строительных конструкций и оборудования после огневого воздействия соответствующей мощности.

Некоторые естественные термоиндикаторы обладают свойствами «запоминать» температуры по сечению, длине и высоте строительных конструкций. К ним относится распространенные строительные материалы – бетон, дерево, пластмассы.

«Во время пожара возможны различные сочетания факторов, влияющих на температурный режим и поведение строительных конструкций.»

К числу основных факторов, определяющих разрушительные последствия пожара на здание, относятся:

1. пожарно-техническая характеристика здания;
2. размер нагрузок на элементы строительных конструкций;
3. длительность воздействия пламени или высокой температуры;
4. температурный режим по участкам здания (с учетом условий газообмена в зонах горения и охлаждающего действия огнетушащих средств).

Характерные признаки, свидетельствующие о воздействии на конструкции высокой температуры, определяются, с одной стороны, конкретными условиями горения и зависят в основном от характеристики и длительности воздействия теплового импульса, а с другой – от вида термоиндикатора.

Рассмотрим приемы определения температур, которым подверглись при пожаре материалы и конструкции. Поведение бетона при нагреве определяется изменением его составляющих — заполнителя и цементного камня.

К наиболее общим признакам, по которым можно судить о температуре, действовавшей на бетон, относятся:

• изменение цвета и закопчение;
• снижение тона звука при простукивании;
• отслаивание и отколы;
• взрывообразные и местные разрушения;
• изменение прочностных и деформативных характеристик, физико-химических свойств;
• оплавление и следы огневой эрозии бетона.

Цвет бетона изменяется в зависимости от вида заполнителя и вяжущего. При температуре до 300 С тяжелый бетон принимает розовый оттенок, при 400–600 С – красноватый, при 900–1000 С – бледно-серый.

В зоне интенсивного горения с температурами более 800 С сильной закопченности бетона, как правило, не бывает, так как сажа полностью выгорает. В зоне действия повышенных и умеренно высоких температур (100–400 С) может происходить значительное оседание сажи.

При простукивании молотком можно установить степень повреждения огнем структуры бетона. Неповрежденный бетон имеет высокий тон звука, с увеличением степени разрушения бетона звук становится глухим. После воздействия температур более 600 С молоток при уларе сминает бетон на поверхности образца.

⇒ Часть сечения образца, прогретая свыше 500 С, при уларе средней силы откалывается.

При воздействии умеренно высоких (200–400 С) и высоких температур (400–800 С) разрушение бетона носит или относительно спокойный, или взрывообразный характер.

При относительно спокойном разрушении происходит температурное расшатывание бетона. Это объясняется тем, что в тяжелом бетоне коэффициент линейного температурного расширения заполнителей изменяется в больших пределах, вследствие чего сцепление заполнителей с цементным камнем при умеренно высоких температурах резко снижается.

Микротрещины в бетоне образуются при температуре 300–400 С. При дальнейшем росте температур возникают макротрещины. После нагрева бетона до 500 «С трещины увеличиваются настолько, что становятся видны невооруженным глазом. Ширина температурно-усадочных трещин при этом менее 0,1 мм.

После воздействия температур 400–800 С трещины развиваются интенсивнее. Ширина раскрытия поверхностных трещин 0,5–1 мм. Образцы, прогретые до центра сечения температурами свыше 700 С, после охлаждения разрушаются. Увлажнение образцов бетона, нагретого до 600 С, приводит к их полному разрушению.

Взрывообразное разрушение бетона в период пожара происходит в статически неопределимых, преднапряженных и тонкостенных элементах, а также в железобетонных конструкциях, изготовленных из автоклавных, пропаренных и высокопрочных бетонов.

⇒ В условиях пожара бетон взрывается через 10–20 мин после начала интенсивного огневого воздействия на железобетонные конструкции.

Взрывообразное разрушение может происходить непрерывно в радиусе очага пожара на поверхности конструкций, подверженных воздействию огня. Взрыв наиболее поражает участки железобетонных конструкций, на которые непосредственно воздействует пламя.

Взрывообразное разрушение бетона возникает, как правило, при быстром нагреве поверхности элемента (непосредственное воздействие пламени, жесткий температурный режим, высокая плотность теплового потока).

При этом температура на поверхности бетона 700–900 С. В случае умеренного повышения температуры взрыв бетона происходит при 1000–1200 С и выше.

Конструкции, находившиеся под воздействием повышенных и высоких температур (до 700 С), можно определить по изменению скорости распространения ультразвука (рис. 1) при известной прочности поврежденного бетона и длительности огневого воздействия.

Температуру нагрева свыше 200 С в зависимости от изменения физического состояния бетона или его химического состава можно определить методом термического анализа.

Во время пожаров с высокой плотностью теплового потока возможно оплавление некоторых составляющих бетона. Так, при температуре 1100-1150 С происходит оплавление керамзита, при 1300– 1500 С – полевых шпатов, входящих в состав гранитного заполнителя, при 1700–1710 С – кремнезема; при 2000–2050 С – глинозема.

Рис. 1. Номограмма для определения температуры нагрева тяжелого бетона класса В 15 в зависимости от его остаточной прочности и скорости распространения ультразвука.

Читайте также: Глиноземистый цемент: марка ГЦ-40, особенности и применение, гипсоглиноземистый расширяющийся цемент

На развитие термической эрозии бетона существенное влияние оказывает огневое воздействие с высокими 400–800 С, а ещё большее – умеренно яростными температурами 800–1200 С. При температуре свыше 1200 С защитный слой бетона интенсивно растрескивается, легкоплавкие и тугоплавкие составляющие бетона плавятся.

Во время огневого воздействия со сверхвысокими температурами огневая эрозия бетона принимает катастрофический характер. Это явление происходит вследствие плавления не только тугоплавких, но и огнеупорных составляющих бетона.

Таким образом, по следам термической эрозии бетона можно судить о степени его нагрева после пожара:

• 200–400………………………… Умеренная – снижение прочностных и деформативных характеристик
• 400–800………………………… Ускоренная – нарушение структуры
• 800–1600………………………. Быстрая – оплавление неогнеупорных составляющих
• Более 1600……………………. Сверхбыстрая оплавление огнеупорных составляющих.

Требования к зимнему бетонированию

Установлено, что температура бетонного раствора в момент заливки не должна быть ниже 5° С для монолитных конструкций, ниже 20° С — для тонких слоев бетона. В процессе гидратации цемента внутри смеси выделяется тепло, но его хватает для того, чтобы снизить температуру замерзания воды только на 2-3° С (сравнение с окружающим воздухом).

Технически сложные способы зимнего бетонирования.

Помимо этого, сам раствор после смешения должен иметь температуру не ниже 20° С (желательно 30° С), иначе теряется его пластичность, укладка станет большой проблемой. Уплотнение холодной массы не достигнет нужного эффекта — появятся зоны недостаточного уплотнения смеси.

Вышеуказанные условия, необходимые для формирования качественной структуры, вызывают необходимость применения специальных мер при укладке бетона в зимний период. Технология должна обеспечивать или прогрев раствора и поддержание нужной температуры, или введение добавок, которые способны понизить температуру замерзания воды, ускорить процесс упрочнения бетона при низких температурах и повысить пластичность раствора в холодное время.

Сухие компоненты для смесителя

В некоторых случаях выгоднее воспользоваться сухими компонентами при отправке бетоносмесителя. Такой способ применяется при доставке на большие расстояния, когда нужная температура и консистенция достигается в пути. Подобные варианты поставки появились недавно, но быстро нашли применение.

Температура транспортировки важна, но изготовление смеси в пути снижает ее воздействие на конечные показатели материала. Методику применяет крупный производитель, отправляющий бетон в дальние регионы. В этом случае применяются специальные модели, обеспечивающие тщательное перемешивание, чтобы сразу при подаче осуществлять заливку.

Температура бетона – важный показатель. Особую роль он играет в зимнее время. Сложнее всего сохранить нужные параметры во время транспортировки. При необходимости перед отправкой материал подогревается, чтобы выдержать консистенцию при доставке на строительную площадку.

Способы зимнего бетонирования

Ниже будут рассмотрены все существующие методы зимнего бетонирования, их области применения, а также даны рекомендации по выбору метода выдерживания бетона в зависимости от вида возводимых монолитных железобетонных конструкций в зимний период времени при низких температурах.

Методы зимнего бетонирования	Особенности технологии	Примерный расход энергии, (кВт/ч)/м3	Область применения
«Термос»	В момент укладки температура бетонной смеси не менее 10оС; опалубка – утепленная; скорость остывания бетона — не более 50С/ч.	–	Массивные конструкции, в которых модуль поверхности (отношение площади поверхности возводимой конструкции к ее объему) Мп{amp}lt;3
Сквозной электродный прогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 10оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	80 – 110	Бетонные малоармированные конструкции: МП от 3 до 10, толщина – до 50 см
Периферийный электрообогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 150С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	90 – 120	Конструкции, в которых МП {amp}lt; 15; – при толщине до 20 см — односторонний прогрев и утепленная опалубка; – при толщине более 20 см – двусторонний прогрев.
Предварительный форсированный электроразогрев, в том числе в опалубке с повторным вибрированием	Разогрев бетонной смеси за 10 – 15 мин до 70 –80оС. в бункерах /опалубке (после уплотнения). При МП{amp}lt;5 достаточно «термосно» выдержать в утепленной опалубке. При МП {amp}gt;5 может понадобиться дополнительный обогрев	40 – 80	Конструкции, в которых МП {amp}lt; 8.
Кондуктивный обогрев или «греющая опалубка»	Подъем температуры: со скоростью не более 10оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	100 – 130	МП {amp}gt; 8.
Электропрогрев греющими проводами	Подъем температуры: со скоростью не более 100С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; на контакте с бетоном температура нагревателя не более 80оС; продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	80 – 110	МП {amp}gt; 10.
Обогрев инфракрасными излучателями	Температура нагреваемой бетонной поверхности — не выше 80оС; защита от испарения воды из бетона – обязательна	120 – 200	Эффективно для стен и перекрытий
Индукционный прогрев	Подъем температуры: со скоростью не более 150С/ч; Температура изотермы — не более 50оС; температура бетона на контакте с арматурой — не более 80оС; продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	100 – 150	Густоармированные железобетонные конструкции линейного типа
Конвективный прогрев (тепляки, электрокалориферы)	Камерный традиционный (общий) тепляк при температуре до 20оС. Локальный камерный тепляк.	120 – 200	Конструкции с показателем МП {amp}gt; 10 в замкнутых пространствах и температуре наружного воздуха выше минус 30оС
Безообогревный с применением химических добавок	Ограничения по виду добавок: зависит от вида арматуры и требований к качеству поверхности	–	Ограничение по температуре наружного воздуха: до минус 15оС
Паропрогрев (глухим или острым паром)	Подъем температуры: со скоростью не более 15оС/ч; Температура изотермы — не более 50оС; Продолжительность прогрева: до достижения критической прочности	90 – 140	Для любых конструкций, требующих обогрева

В зимнее время раствор бетонируется 4 основными способами, способными удовлетворить предъявляемые требования, или (чаще всего) сочетанием таких способов. К ним относятся:

1. Разогрев бетонного раствора при смешении и укладке.
2. Введение специальных добавок противоморозной направленности.
3. Обеспечение термосного эффекта.
4. Длительный прогрев бетона во время твердения.

Разогрев раствора может производиться разными методами. Наиболее распространены разогрев паром, прогрев потоком воздуха (конверторный метод), индукционный разогрев, нагрев при помощи инфракрасного излучения, прямой электрический нагрев.

Инструменты для зимнего бетонирования.

Длительный прогрев осуществляется в специальных опалубках, где размещены нагревательные элементы, обеспечивает принудительное нагревание бетона в процессе его твердения до температуры не ниже 5-10° С. Термосный эффект достигается сохранением тепла, выделяемого при гидратации цемента или другой реакции при введении добавки, за счет обеспечения хорошей теплоизоляции бетонной конструкции после заливки.

При зимнем бетонировании потребуются следующие инструменты:

• миксер строительный;
• лопата;
• весы;
• мастерок;
• шпатель;
• термометр;
• болгарка;
• электродрель;
• молоток;
• плоскогубцы;
• отвертка;
• отвес;
• уровень;
• рулетка;
• молоток;
• лом;
• терка;
• кельма.

Особенности процесса

Для начала хотелось бы обратить внимание на то, что в гравитационных моделях бетономешалок можно делать от 60 до 500 л раствора за один прием, так как они отличаются широким выбором разнокалиберной тары. Существует ряд простых, но очень важных правил, без соблюдения которых невозможно изготовление качественного прочного материала. Замес бетона в бетономешалке выполняется в определенной последовательности и должен соответствовать технологическим требованиям.

Читайте также: Асбестоцементные листы. Сфера применения, основные характеристики и достоинства

Установка оборудования и меры безопасности

Агрегат для смешивания устанавливается исключительно на ровную плоскость. При необходимости для корректного положения бетономешалки рекомендуется делать подставку из крепких деревянных щитов. При выполнении данной процедуры необходимо убедиться в том, что помост выдержит вес установки, заполненной всеми компонентами, которые необходимо месить в течение определенного времени. В обязательном порядке должно быть обеспечено соблюдение положений охраны труда, разработанных для проведения такой процедуры. В работе рекомендуется использовать защитные очки и специальные перчатки.

Во время работы агрегата категорически запрещено вставлять лопату или опускать руки в движущиеся лопасти барабана. Также нельзя низко наклоняться над открытой поверхностью крутящегося резервуара.

Этими правилами нельзя пренебрегать во избежание получения травмы в процессе приготовления бетона в бетономешалках любого типа.

Основной процесс

Перед тем как замешивать строительную смесь, внутренние стенки оборудования рекомендуется смазать массой, составленной в стандартной пропорции из воды, песка и цемента. Это предотвратит прилипание бетона к внутренней поверхности барабана и исключит образование комков. Такая рекомендация помогает правильно делать качественный материал для заливки несущих конструкций.

Первоначальная закладка ингредиентов в барабан подразумевает использование половины компонентов от их общей массы, рассчитанной по пропорции. Далее заливают воду и начинают замешивать пластичную однородную массу, к которой постепенно небольшими порциями добавляют остатки крупного наполнителя и цемента. Такой порядок замеса гарантирует получение хорошо вымешанного, качественного материала, подходящего для возведения конструкций, требующих особой прочности.

Дополнительные рекомендации

Если вы будете месить бетон в компактном оборудовании с небольшими габаритами, то лучше использовать другой рецепт закладки ингредиентов. Так, изначально засыпается песок, к которому добавляется небольшая часть гравия и цемент. Некоторое время нужно замешивать массу из сухих компонентов, а затем добавить в барабан воду и продолжить процесс. После добавляется оставшаяся часть щебня и еще раз все перемешивается до получения однородного состава.

Специальные добавки в бетон

Зимнее бетонирование расширяет свои возможности при введении противоморозных добавок. Такие бетонные смеси без подогрева можно использовать при температуре 0-5° С. Самой распространенной противоморозной добавкой являются поташ и нитрат натрия. Количество вводимой добавки зависит от условий твердения бетона:

• при температуре воздуха до -5° С потребуется 5-6% указанных добавок;
• при температуре до -10° С — 6-8%;
• при -15° С — 8-10%.

Способы и средства выдерживания бетона при зимнем бетонировании.

Если твердение массы проходит при большем морозе, то нитрат натрия не применяется, а количество поташа увеличивается до 12-15%. Помимо этих веществ, можно использовать мочевину или смесь нитрата кальция с мочевиной.

Эффект повышения морозостойкости усиливается при одновременном добавлении ускорителей твердения массы. К наиболее распространенным можно отнести формиат натрия, асол-К, смесь на основе ацетилацетона и некоторые другие. В качестве стандартных противоморозных добавок с дополнительными пластифицирующими и ускоряющими свойствами можно рекомендовать:

• гидробетон С-3М-15;
• гидрозим;
• лигнопан;
• победит-антимороз;
• бетонсан;
• сементол.

Выбор метода зимнего бетонирования

Вид конструкций, возводимых при зимнем бетонировании	Минимальная температура воздуха, 0С	Методы зимнего бетонирования
Массивные железобетонные и бетонные фундаменты, плиты и блоки с Мп до 3	До -15	Термос
	До -25	Термос ускорители твердения бетона. Термос противоморозные добавки (применяют в комплексе с пластифицирующими добавками)
Фундаменты (под конструкции зданий/оборудование/массивные стены) с Мп 3 – 6	До -15	Термос, в т.ч. с использованием противоморозных добавок/ ускорителей твердения
	До -25	«Греющая опалубка». Предварительный разогрев бетонной смеси.
	До -40	«Греющая опалубка». Периферийный электропрогрев.
Балки, колонны, элементы рамных конструкций, прогоны, свайные ростверки, перекрытия, стены с Мп 6 – 10	До -15	Термос противоморозные добавки, обогрев в «греющей опалубке» нагревательными проводами. Предварительный разогрев бетона, индукционный нагрев
	До -40	Обогрев в «греющей опалубке» нагревательнымипроводами в сочетании с термоактивными гибкими покрытиями (ТАГП) противоморозные добавки
Полы, плиты перекрытий, перегородки, тонкостенные конструкции с Мп10 – 20	До -40	То же

Зимний период и низкие температуры не являются препятствием для возведения бетонных и железобетонных конструкций при подборе соответствующего метода выдерживания бетона при зимнем бетонировании.

Технологическая сущность метода «термоса» заключается в том, что имеющая положительную температуру (обычно в пределах 15… 30°С) бетонная смесь укладывается в утепленную опалубку. В результате этого бетон конструкции набирает заданную прочность за счет начального теплосодержания и экзотермического тепловыделения цемента за время остывания до 0°С.

В процессе твердений бетона выделяется экзотермическая теплота, количественно зависящая от вида применяемого цемента и температуры выдерживания.

Наибольшим экзотермическим тепловыделением обладают высокомарочные и быстротвердеющие портландцементы. Экзотермия бетона обеспечивает существенный вклад в теплосодержание конструкции, выдерживаемой методом «термоса».

Поэтому при применении метода «термоса» рекомендуется применять бетонную смесь на высокоэкзотермичных портландских и быстротвердеющих цементах, укладывать с повышенной начальной температурой и тщательно утеплять.

Некоторые химические вещества (хлористый кальций СаСl, углекислый калий – поташ К2СО3, нитрат натрия NaNO3 и др.), введенные в бетон внезначительных количествах (до 2% от массы цемента), оказывают следу ющее действие на процесс твердения: эти добавки ускоряют процесс твердения в начальный период выдерживания бетона.

Так, бетон с добавкой 2%-ного хлористого кальция от массы цемента уже на третий день достигает прочности, в 1,6 раза большей, чем бетон того же состава, но без добавки. Введение в бетон добавок-ускорителей, являющихся одновременно и противоморозными добавками, в указанных количествах понижает температуру замерзания до -3°С, увеличивая тем самым продолжительность остывания бетона, что также способствует приобретению бетоном большей прочности.

Бетоны с добавками-ускорителями готовят на подогретых заполнителях и горячей воде. При этом температура бетонной смеси на выходе из смесителя колеблется в пределах 25…35°С, снижаясь к моменту укладки до 20°С. Такие бетоны применяют при температуре наружного воздуха -15… -20°С. Укладывают их в утепленную опалубку и закрывают слоем теплоизоляции.

Заключается в кратковременном разогреве бетонной смеси до температуры 60… 80°С, уплотнении ее в горячем состоянии и термосном выдерживании или с дополнительным обогревом.

В условиях строительной площадки разогрев бетонной смеси осуществляют, как правило, электрическим током. Для этого порцию бетонной смеси с помощью электродов включают в электрическую цепь переменного тока в качестве сопротивления.

Таким образом, как выделяемая мощность, так и количество выделяемой за промежуток времени теплоты зависят от подводимого к электродам напряжения (прямая пропорциональность) и омическогосопротивления профеваемой бетонной смеси (обратная пропорциональность).

В свою очередь, омическое сопротивление является функцией геометрических параметров плоских электродов, расстояния между электродами и удельного омического сопротивления бетонной смеси.

Электроразофев бетонной смеси осуществляют при напряжении тока 380 и реже 220 В. Для организации электроразофева на строительной площадке оборудуют пост с трансформатором (напряжение на низкой стороне 380 или 220 В), пультом управления и распределительным щитом.

Электроразогрев бетонной смеси осуществляют в основном в бадьях или в кузовах автосамосвалов.

В первом случае приготовленную смесь (на бетонном заводе), имеющую температуру 5…15°С, доставляют автосамосвалами на строительную площадку, выгружают в электробадьи, разогревают до 70… 80°С и укладывают в конструкцию. Чаще всего применяют обычные бадьи (туфельки) с тремя электродами из стали толщиной 5 мм, к которым с помощью кабельных разъемов подключают провода (или жилы кабелей) питающей сети.

Во втором случае приготовленную на бетонном заводе смесь доставляют на строительную площадку в кузове автосамосвала. Автосамосвал въезжает на пост разогрева и останавливается под рамой с электродами. При работающем вибраторе электроды опускают в бетонную смесь и подают напряжение. Разогрев ведут в течение 10… 15 мин до температуры смеси на быстротвердеющих портландцементах 60°С, на портландцементах 70°С, на шлакопортландцементах 80°С.

Для разогрева смеси до столь высоких температур за короткий промежуток времени требуются большие электрические мощности. Так, для разогрева 1 м смеси до 60°С за 15 мин требуется 240 кВт, а за 10 мин – 360 кВт установленной мощности.

За какой срок должен доставляться бетон?

Применение миксера исключает многочисленные ограничения. С его помощью с завода строительная смесь отправляется в регионы, что позволяет сохранить ее характеристики прямо до указанного объекта. Обязательно учитываются сроки, которые не должны достигать момента начала схватывания цемента.

Стандартный показатель для смеси с пористыми наполнителями колеблется в пределах от 45 до 120 минут. В отдельных случаях доставка связана с дополнительными ограничениями, но они остаются незначительными. По этой причине профессионалы используют указанные данные, не нарушая условий транспортировки.

Использование термосного эффекта

Бетонирование в зимних условиях с использованием термосного эффекта заключается в увеличении времени остывания бетонной конструкции на период, достаточный для набора нужной прочности. Главная задача — сохранить тепло раствора, обеспеченного при его приготовлении, и тепло, выделяющееся при гидратации цемента.

Метод электропрогрева бетона для зимней кладки.

Способ термоса обычно используется совместно с введением добавок, ускоряющих застывание массы и снижающих температуру замерзания воды. В качестве таких добавок применяются хлористые кальций и натрий или нитрит натрия в количестве до 5% от веса цемента.

Сам «термос» монтируется в виде утепленной опалубки, стенки которой покрываются теплоизоляционными материалами в несколько слоев. Хорошими теплоизоляторами являются пенополистирол и минеральная вата. Термосные стенки изготавливаются в следующем порядке: на опалубку крепится слой гидроизоляции (полиэтиленовая пленка), поверх — теплоизоляция, сверху — еще один слой гидроизоляции.

Электрический разогрев

Бетонные работы зимой можно проводить при предварительном электрическом разогреве раствора. Технология способа основана на нагреве с помощью электродов, опущенных в бетонный состав. Обычно применяются электроды пластинчатого типа на напряжение в 380 В, при этом емкость должна быть заземлена.

В результате разогрева массы раствор может потерять свои эластические свойства, поэтому рекомендуется вводить пластифицирующие добавки. Прогрев смеси можно проводить и в барабане бетономешалки с применением электродов в виде стержней. Прогрев производится с таким учетом, чтобы укладываемый раствор имел температуру 30-40° С.

Электрический метод можно использовать для разогрева раствора во время заливки опалубки. Применение находят два способа: периферийный нагрев (плоские электроды размещаются по поверхности бетонного элемента) и сквозной разогрев (стержневые электроды пропущены через толщу бетона и опалубку). В последнем случае следует исключить контакт электродов с арматурой бетонной конструкции.

Искусственный прогрев и нагрев бетона

Сущность метода искусственного прогрева и нагрева заключается в повышении температуры уложенного бетона до максимально допустимой и поддержании ее в течение времени, за которое бетон набирает критическую или заданную прочность.

Искусственный прогрев и нагрев бетона применяют при бетонировании конструкций с Мп {amp}gt; 10, а также и более массивных, если в последних невозможно получить в установленные сроки заданную прочность при выдерживании только способом термоса.

Физическая сущность электропрогрева (электродного прогрева) идентична рассмотренному выше способу электроразогрева бетонной смеси, т. е. используется теплота, выделяемая в уложенном бетоне при пропуске через него электрического тока.

Образующаяся теплота расходуется на нагрев бетона и опалубки до заданной температуры и возмещение теплопотерь в окружающую среду, происходящих в процессе выдерживания. Температура бетона при электропрогреве определяется величиной вьщеляемой в бетоне электрической мощности, которая должна назначаться в зависимости от выбранного режима термообработки и величины теплопотерь, имеющих место при электропрогреве на морозе.

Для подведения электрической энергии к бетону используют различные электроды: пластинчатые, полосовые, стержневые и струнные.

К конструкциям электродов и схемам их размещения предъявляются следующие основные требования: мощность, выделяемая в бетоне при электропрогреве, должна соответствовать мощности, требуемой по тепловому расчету, электрическое и, следовательно, температурное поля должны быть по возможности равномерными, электроды следует располагать по возможности снаружи прогреваемой конструкции для обеспечения минимального расхода металла, установку электродов и присоединение к ним проводов необходимо производить до начала укладки бетонной смеси (при использовании наружных электродов).

В наибольшей степени удовлетворяют изложенным требованиям пластинчатые электроды.

Пластинчатые электроды принадлежат к разряду поверхностных и представляют собой пластины из кровельного железа или стали, нашиваемые на внутреннюю, примыкающую к бетону поверхность опалубки и подключаемые к разноименным фазам питающей сети. В результате токообмена между противолежащими электродами весь объем конструкции нагревается. С помощью пластичнатых электродов прогревают слабоармированные конструкции правильной формы небольших размеров (колонны, балки, стены и др.).

Полосовые электроды изготовляют из стальных полос шириной 20…50 мм и так же, как пластинчатые электроды, нашивают на внутреннюю поверхность опалубки.

Токообмен зависит от схемы присоединения полосовых электродов к фазам питающей сети. При присоединении противолежа щих электродов к разноименным фазам питающей сети токообмен происходит между противоположными гранями конструкции и в тепловыделение вовлекается вся масса бетона. При присоединении к разноименным фазам соседних электродов токообмен происходит между ними.

При этом 90% всей подводимой энергии рассеивается в периферийных слоях толщиной, равной половине расстояния между электродами. В результате периферийные слои нагреваются за счет джоулевой теплоты. Центральные же слои (так называемое «ядро» бетона) твердеют за счет начального теплосодержания, экзотермии цемента и частично за счет притока теплоты от нагреваемых периферийных слоев.

Полосовые электроды устанавливают по одну сторону конструк ции. При этом к разноименным фазам питающей сети присоединяют соседние электроды. В результате реализуется периферийный электропрогрев.

Одностороннее размещение полосовых электродов применяют при электропрогреве плит, стен, полов и других конструкций толщиной не более 20 см.

При сложной конфигурации бетонируемых конструкций при меняют стержневые электроды – арматурные прутки диаметром 6… 12 мм, устанавливаемые в тело бетона.

Наиболее целесообразно использовать стержневые электроды р виде плоских электродных групп. В этом случае обеспечивается более равномерное температурное поле в бетоне.

При электропрогреве бетонных элементов малого сечения и значительной протяженности (например, бетонных стыков шириной до 3… 4 см) применяют одиночные стержневые электроды.

При бетонировании горизонтально расположенных бетонных или имеющих большой защитный слой железобетонных конструкций используют плавающие электроды – арматурные стержни 6… 12 мм, втапливаемые в поверхность.

Струнные электроды применяют для прогрева конструкций, длина которых во много раз больше размеров их поперечного сечения (колонны, балки, прогоны и т. п.). Струнные электроды устанавливают по центру конструкции и подключают к одной фазе, а металлическую опалубку (или деревянную с обшивкой палубы кровельной сталью) – к другой. В отдельных случаях в качестве другого электрода может быть использована рабочая арматура.

Количество энергии, выделяемой в бетоне в единицу времени, а следовательно, и температурный режим электропрогрева зависят от вида и размеров электродов, схемы их размещения в конструкции, расстояний между ними и схемы подключения к питающей сети. При этом параметром, допускающим произвольное варьирование, чаще всего является подводимое напряжение. Выделяемая электрическая мощность в зависимости от перечисленных выше параметров рассчитывается по формулам.

Ток на электроды от источника питания подается через трансформаторы и распределительные устройства.

В качестве магистральных и коммутационных проводов применяют изолированные провода с медной или алюминиевой жилой, сечение которых подбирают из условия пропуска через них расчетной силы тока.

Перед включением напряжения проверяют правильность установки электродов, качество контактов на электродах и отсутствие их замыкания на арматуру.

Электропрогрев ведут на пониженных напряжениях в пределах 50… 127 В. Осредненно удельный расход электроэнергии составляет 60… 80 кВт/ч на 1 м3 железобетона.

Контактный (кондуктивный) нагрев. При данном методе используется теплота, выделяемая в проводнике при прохождении по нему электрического тока. Затем эта теплота передается контактным путем поверхностям конструкции. Передача теплоты в самом бетоне конструкции происходит путем теплопроводности. Для контактного нагрева бетона преимущественно применяют термоактивные (греющие) опалубки и термоактивные гибкие покрытия (ТАГП).

Греющая опалубка имеет палубу из металлического листа или водостойкой фанеры, с тыльной стороны которой расположены электрические нагревательные элементы. В современных опалубках в качестве нагревателей применяют греющие провода и кабели, сетчатые нагреватели, углеродные ленточные нагреватели, токопроводящие покрытия и др.

Наиболее эффективно применение кабелей, которые состоят из константановой проволоки диаметром 0,7… 0,8 мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком. Для обеспечения равномерного теплового потока кабель размещают на расстоянии 10… 15 см ветвь от ветви.

Сетчатые нагреватели (полоса сетки из металла) изолируют от палубы прокладкой асбестового листа, а с тыльной стороны опалубочного щита – также асбестовым листом и покрывают теплоизоляцией. Для создания электрической цепи отдельные полосы сетчатого нагревателя соединяют между собой разводящими шинами.

Углеродные ленточные нагреватели наклеивают специальными клеями на палубу щита. Для обеспечения прочного контакта с коммутирующими проводами концы лент подвергают меднению.

В греющую опалубку может быть переоборудована любая инвентарная с палубой из стали или фанеры. В зависимости от конкретных условий (темпа нагрева, температуры окружающей среды, мощности тепловой защиты тыльной части опалубки) потребная удельная мощность может колебаться от 0,5 до 2 кВ А/м2. Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании узлов сборных железобетонных элементов.

Термоактивное покрытие (ТРАП) – легкое, гибкое устройство с углеродными ленточными нагревателями или греющими проводами, обеспечивающие нагрев до 50°С. Основой покрытия является стеклохолст, к которому крепят нагреватели. Для теплоизоляции применяют штапельное стекловолокно с экранированием слоем из фольги. В качестве гидроизоляции используют прорезиненную ткань.

Гибкое покрытие можно изготовлять различного размера. Для крепления отдельных покрытий между собой предусмотрены отверстия для пропуска тесьмы или зажимов. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностях конструкций. По окончании работы с покрытием на одном месте его снимают, очищают и для удобства транспортировки сворачивают в рулон.

При инфакрасном нагреве используют способность инфракрасных лучей поглощаться телом и трансформироваться в тепловую энергию, что повышает теплосодержание этого тела.

Генерируют инфракрасное излучение путем нагрева твердых тел. В промышленности для этих целей применяют инфракрасные лучи с длиной волны 0,76… 6 мкм, при этом максимальным потоком волн данного спектра обладают тела с температурой излучающей поверхности 300…2200°С.

Теплота от источника инфракрасных лучей к нагреваемому телу передается мгновенно, без участия какого-либо переносчика теплоты. Поглощаясь поверхностями облучения, инфракрасные лучи превращаются в тепловую энергию. От нагретых таким образом поверхностных слоев тело прогревается за счет собственной теплопроводности.

Для бетонных работ в качестве генераторов инфракрасного излучения применяют трубчатые металлические и кварцевые излучатели. Для создания направленного лучистого потока излучатели заключают в плоские или параболические рефлекторы (обычно из алюминия).

Инфракрасный нагрев применяют при следующих технологических процессах: отогреве арматуры, промороженных оснований и бетонных поверхностей, тепловой защите укладываемого бетона, ускорении твердения бетона при устройстве междуэтажных перекрытий, возведении стен и других элементов в деревянной, металлической или конструктивной опалубке, высотных сооружений в скользящей опалубке (элеваторы, силосы и т. п.).

Предел и степень огнестойкости

Устройство для измерения свойств бетона

Сопротивление к температурным воздействиям, сохраняя при этом свои прочностные свойства, определяет стойкость бетона. Огнестойкость бетона вычисляется промежутком времени, за который он разрушается до критического состояния.

Бетонные сооружения обладают высоким пределом огнестойкости. Этот параметр зависит от толщины бетона (огнестойкость повышается по мере увеличения толщины строения).

Степень огнеопасности – крайне важный показатель. Нормируется I–V степенями, которые устанавливаются пожарно-технической экспертизой. Сооружения из бетона относятся к I–II степени и соответствуют самым высоким нормативным требованиям огнестойкости.

Таблица 1 – Предел и степень огнестойкости по толщине и времени

Толщина бетона			Предел огнестойкости	Степень огнестойкости
Ж/б плиты	Ж/б балки	Несущие ж/б стены		1,11
80 мм	160 мм	60 мин
100 мм	280 мм	140 мм	90 мин
120 мм	300 мм	160 мм	120 мин
140 мм	400 мм	200 мм	150 мин
155 мм	500 мм	240 мм	180 мин
Ж/б колонны			Предел огнестойкости	1,11
150×150 мм			60 мин
200×200 мм			90 мин
300×300 мм			120 мин
400×400 мм			130 мин
Бетонные перегородки			Предел огнестойкости	1,11
60 мм			45 мин
70 мм			60 мин
90 мм			90 мин

Опалубки с подогревом

Качественные бетонные работы зимой можно проводить при обеспечении твердения бетона (при разогреве) за счет использования нагреваемых опалубок. Для этого стенки опалубки выполняются многослойными, а между слоями закрепляются нагревательные элементы. Сверху на опалубке монтируется теплоизоляционный экран.

Современные составы для противоморозных добавок в бетонные смеси и различные способы разогрева массы позволяют проводить бетонные работы в зимнее время. Контроль за исключением замерзания воды обеспечит надлежащее качество и достижение нужной прочности бетонной конструкции.