VII. Требования по морозостойкости бетонов

A.         Нарушение монолитности бетона

До момента замерзания бетона необходимо, чтобы его прочность была не ниже 50 кгс/см2 и не менее 50% проектной прочности в 28-суточном возрасте. Бетон с повышенным содержанием хлористых солей, твердеющий при отрицательной температуре, должен до замораживания обладать прочностью не ниже 50 кгс/см2 и не менее 25%. Если к бетону предъявляются особые требования по морозостойкости, газо- и водонепроницаемости, то к моменту возможного замерзания он должен приобрести полную проектную прочность.

Эти ограничения введены в связи с тем, что при замораживании нарушается структура бетона и после оттаивания и последующего твердения при положительной температуре его прочность не достигает марочной.

Обобщая выводы многочисленных исследований, Б. А. Крылов связывает разрушительное действие мороза, во-первых, с раздвижкой зерен цемента и заполнителя в свежеуложенном бетоне или разрыв кристаллического скелета в твердеющем бетоне из-за высокого внутреннего давления, возникающего при замерзании воды и увеличении ее в объеме.

Из-за миграции воды из тонких капилляров в крупные свежий бетон разрыхляется, а в твердеющем бетоне нарушаются кристаллические связи. Нарушение монолитности бетона из-за появления ледяных пленок на контакте зерен заполнителя с цементным тестом ведет к образованию после таяния льда воздушных прослоек, нарушающих единство бетона. Разрушение незатвердевшего бетона связано также с тем, что щебень и растворная часть обладают различной способностью к деформациям при изменении температуры.

B.         Способ выдерживания бетона

Деструктивные процессы, проходящие в бетоне при замораживании, иногда значительно снижают его прочность и в еще большей мере показатели долговечности. Поэтому Б. А. Крылов предлагает критическую прочность и длительность выдерживания бетона назначать в зависимости от требуемой проектной прочности.

Некоторые авторы рекомендуют выдерживать бетон марок 300—400 при положительной температуре до приобретения им еще более высокой критической прочности.

При выборе способа выдерживания бетона необходимо стремиться к получению возможно большей его прочности, но учитывать, что удорожание бетонных работ прямо зависит от продолжительности ухода за твердеющим бетоном.

Способ термоса наиболее простой и недорогой при зимнем бетонировании. По сравнению с летними условиями дополнительные затраты составляют обычно 5—12%. Он применяется для возведения массивных сооружений с модулем поверхности не более 6. Однако при отрицательной температуре от —1 до —5° С и отсутствии ветра его можно применять при выдерживании бетона с модулем поверхности конструкций до 10 и более.

Использование противоморозных добавок приводит к удорожанию стоимости бетонных работ на 8—15%. Этот способ выдерживания применяют при бетонировании конструкций с модулем поверхности до 8—10.

Можно сожалеть, что область применения этого способа выдерживания бетона значительно сужается многочисленными ограничениями, действующими в отношении традиционных добавок.

C.         Электроразогрев бетонной смеси

Электроразогрев бетонной смеси существенно расширяет область применения способа термоса, позволяя возводить в зимнее время конструкции с модулем поверхности до 12. Предполагают, что при вибрировании из разогретой бетонной смеси выходит воздух и внутри системы во время охлаждения конструкции образуется пониженное давление, приводящее к самоуплотнению бетона.

Вследствие этого прочность и плотность бетона по сравнению с бетоном нормального твердения повышаются на 10—20%. Этот метод эффективен, достаточно прост и экономичен и, вероятно, по величине дополнительных затрат его можно поставить между выдерживанием с противоморозными добавками и электропрогревом.

К недостаткам этого способа следует отнести необходимость в большой установленной мощности непосредственно на строительной площадке; усложнение производства работ в связи с интенсификацией схватывания и потери влаги бетонной смесью; повышение требования к технике безопасности.

Электродный прогрев бетона связан с дополнительными затратами в размере 25—30% от стоимости бетонных работ, производимых при положительной температуре.

Электропрогрев характеризуется широкой областью применения и богатым опытом практического использования. Он применяется при выдерживании бетона в конструкциях с большой поверхностью охлаждения — модулем поверхности 8—20. Во всяком случае в конструкциях с модулем менее 6 этот способ не применяется.

D.         Зимнее бетонирование массивных сооружений

Недостатками способа являются значительный расход арматурной стали и неиндустриальные методы производства работ при использовании стержневых, струнных и плавающих электродов; необходимость в квалифицированном персонале и тщательном контроле процесса в течение всего времени прогрева; повышенные требования к технике безопасности.

Кстати, два первых, пожалуй, наиболее важных недостатка электродного прогрева в значительной мере устраняются применением поверхностного обогрева с помощью инвентарных опалубочных щитов с нашивными электродами. Этот способ, обычно использующийся для зимнего бетонирования массивных сооружений, сейчас вызывает повышенный интерес специалистов и область его применения постепенно расширяется.

Обогрев бетона электронагревательными устройствами удобен, но требует 30-50% дополнительных затрат. Несмотря на большую стоимость работ, эти способы все чаще применяются при бетонировании высокомодульных или сильноармированных конструкций.

Паро- и воздухопрогрев еще не так давно широко применяли для зимнего бетонирования конструкций. Потребность в устройстве дорогостоящих тепляков и утепленных коммуникаций, отсутствие мобильных калориферных установок, образование наледей, угроза замораживания отдельных частей конструкций в связи с неравномерностью прогрева — все это значительно сократило область применения этих способов выдерживания бетона.

E.         Выход из бетоносмесителя

Приготовление и транспортирование бетонной смеси. К бетонным смесям, укладываемым в конструкции при отрицательной или низкой положительной температуре, предъявляются обычные требования в отношении качества.

Но так как бетонная смесь должна приготавливаться из несмерзшихся заполнителей и при укладке иметь положительную температуру, в зимнее время этот технологический процесс усложняется. Производится переработка заполнителей, подогрев компонентов бетонной смеси и др. мероприятия с тем, чтобы выполнить эти требования.

Температура бетонной смеси при выходе из бетоносмесителя определяется расчетом, до выполнения которого необходимо тщательно запроектировать технологию и определить основные параметры транспортирования, укладки бетонной смеси, а также выбрать способ выдерживания бетона в конструкции и установить теплотехническим расчетом требуемую температуру уложенной в опалубку бетонной смеси.

Температуру нагрева составляющих устанавливают с учетом потерь тепла, возникающих при перемещении материалов от нагревательных устройств к смесителю.

Температура бетонной смеси при выходе из бетоносмесителя и подогреваемых ее компонентов не должна превышать значений. Следует учитывать, что в первую очередь до максимальной температуры подогревают воду, а песок и крупный заполнитель только в том случае, если максимально нагретая вода затворения не обеспечивает получения бетонной смеси требуемой температуры.