Co se stane s betonem, když zmrzne?

Varování!
Nacházíte se na stránce exkluzivního překladu amerického betonářského manuálu „Beton v praxi“.
Zkušenosti naší společnosti a praxe uplatňování ruských norem jsou uvedeny na dalších stránkách sekce „Otázky a odpovědi“ ​​: „Antifrost Additives“ a „Beton Care“.

Resumé. Pravidla pro betonování v chladném počasí (v zimě)

1. Pokud se očekává vystavení vlhkosti, mrazu a tání, použijte provzdušněný beton.
2. Povrchy určené k lití musí být před naléváním zbaveny sněhu a ledu a musí být nad bodem mrazu.
3. Nalijte beton při doporučené teplotě a udržujte tuto teplotu i v budoucnu.
4. Nalijte beton na minimální přípustný pokles.
5. Během tuhnutí chraňte beton před zmrznutím a vysycháním.
6. Zabraňte zmrazování a rozmrazování betonu, dokud nedosáhne minimální pevnosti.
7. Omezte náhlé změny teploty po ukončení konkrétních ochranných opatření.

CO je chladné počasí?

Chladné počasí prý nastává, když průměrná teplota klesne pod 4°C. Tyto podmínky vyžadují zvláštní opatření při lití, vyrovnávání, ošetřování betonu a jeho ochraně před účinky chladu. Vzhledem k tomu, že se povětrnostní podmínky mohou během zimních měsíců dramaticky a rychle změnit, je zapotřebí osvědčených postupů a správného plánování.

PROČ uvažovat o chladném počasí?

Úspěšná betonáž za chladného počasí vyžaduje pochopení různých faktorů, které ovlivňují konečné vlastnosti betonu.

V plastickém stavu beton zmrzne, pokud teplota klesne pod -4 °C. Pokud beton zmrzne, jeho pevnost může klesnout o více než 50 % a zmrznutí bude mít zničující vliv na jeho trvanlivost. Beton je nutné chránit před mrazem, dokud nedosáhne minimální pevnosti 3,5 MPa, které je u většiny betonu dosaženo do 2 dnů od zrání při 10 °C.

Nízká teplota betonu má rozhodující vliv na rychlost hydratace cementu, což má za následek pomalejší tvrdnutí a vývoj pevnosti. Můžete použít pravidlo, že pokles teploty o 10 °C sníží rychlost tvrdnutí přibližně 2krát. Při plánování zahájení stavebních prací, jako je odstraňování bednění, je třeba vzít v úvahu pomalejší rychlost tvrdnutí a vývoj pevnosti.

Pokud se beton může dostat do kontaktu s vodou (déšť – cca transl.) a podléhá cyklům zmrazování a rozmrazování (včetně pouze během doby výstavby), mělo by být použito provzdušňování. Čerstvě nalitý beton je nasycený vodou a musí být chráněn před cykly odmrazování a rozmrazování, dokud nedosáhne pevnosti v tlaku 24 MPa (není však jasné, co dělat s méně kvalitním betonem, který takovou pevnost nikdy nezíská – cca přel. ).

Hydratace cementu je chemická reakce, při které vzniká teplo. Čerstvě nalitý beton musí být řádně zakryt, aby toto teplo zůstalo v betonu a zajistily správné teploty vytvrzování. Je třeba se vyhnout velkým teplotním rozdílům na povrchu a uvnitř betonu, protože pokud překročí 20 °C, může dojít k teplotním poruchám. Tepelná izolace nebo ochranná opatření musí být postupně snižována, aby nedocházelo k teplotním zlomům.

JAK betonovat v chladném počasí?

Doporučené teploty betonové směsi jsou uvedeny v tabulce níže. Výrobce může řídit teplotu ohřívané vody a/nebo kameniva a splnit požadavky ASTM C 94.

Teplota betonu v chladném počasí by neměla překročit výše uvedené hodnoty o více než 10 °C. Při vyšších teplotách má beton větší potřebu vody, větší rychlost ztráty tekutosti a větší sklon k praskání. Lití v chladném počasí nabízí šanci získat lepší kvalitu, protože nižší počáteční teploty vedou k větší pevnosti.

Pomalejší doba tuhnutí a vývoj pevnosti při nízkých teplotách obvykle prodlužuje dobu vyrovnávání a odstraňování bednění. Chemické přísady a další modifikátory do betonu mohou urychlit dobu tvrdnutí a zisk pevnosti. Přísady typu C podle ASTM C 494 (urychlovače tuhnutí) a typu E (urychlovače nahrazující vodu) jsou široce používány v zimě. Běžným a účinným urychlovačem je chlorid vápenatý, jeho dávka by však neměla přesáhnout 2 % hmotnosti cementu. U předpjatého železobetonu nebo tam, kde je důležitá koroze výztuže nebo jiného kovu v kontaktu s betonem, by se měly používat nekorozivní přísady bez chloridů. Urychlovače tvrdnutí nechrání beton před mrazem a jejich použití nenahrazuje požadavky na teplotu betonu ani opatření na ochranu betonu a ochranu před mrazem.

Zvýšení rychlosti tvrdnutí lze také dosáhnout zvýšením dávkování cementu nebo použitím rychle tvrdnoucího cementu typu III (typ B podle GOST 31108-2003 „Všeobecné stavební cementy. Technické podmínky“). Procento popílku nebo strusky v pojivové složce směsi lze snížit za chladného počasí, ale to nemusí být možné, pokud je směs speciálně formulována pro trvanlivost. Vhodným řešením by měla být ekonomicky schůdná varianta, která nemění základní vlastnosti betonu.

Beton by měl být naléván s minimálním požadovaným kuželovým rozptylem, protože to snižuje množství uvolněné vody a dobu tuhnutí. Přidáním 5 až 10 litrů na metr krychlový se prodlouží doba tuhnutí z půl hodiny na 2 hodiny. Prodloužená doba tuhnutí prodlouží dobu uvolňování vody. Nezačínejte nivelační operace, dokud voda stále prosakuje, jinak můžete skončit se slabým povrchem.

Před naléváním je třeba věnovat náležitou pozornost. Sníh a led musí být odstraněny a teploty povrchu a zařízení musí být nad bodem mrazu. To může vyžadovat izolaci nebo vytápění podzemních prostor a litých povrchů před litím.

Na místě by měly být k dispozici ochranné materiály a vybavení pro beton, které ochrání beton během lití i po něm před předčasným zamrznutím a zabrání hydrataci cementu teplem. Běžnými prostředky jsou izolační plachty a plachty a také sláma pokrytá plastovými fóliemi. V závislosti na vnějších podmínkách mohou být vyžadovány přikrývky a izolované bednění. Rohy a spoje ztrácejí nejvíce tepla a vyžadují zvláštní pozornost. Dieselové ohřívače v uzavřených prostorách by měly být odvětrávány venku, aby se zabránilo karbonataci čerstvě nalitých povrchů, která způsobuje prach na betonu, a z bezpečnostních důvodů.

Betonové povrchy by neměly před vytvrzením vyschnout, protože by to způsobilo praskání. V souladu s tím musí být beton řádně vytvrzen. Nedoporučuje se používat zrání betonu vodou při teplotách blízkých nule. Pro betonové desky použijte membránotvorné struktury nebo nepropustný papír s plastovými fóliemi.

Bednící materiály, s výjimkou kovů, udržují a rovnoměrně rozvádějí teplo a poskytují tak dostatečnou ochranu při mírně nízkých teplotách. Při extrémně nízkých teplotách by se měly používat izolační desky nebo tepelně izolované bednění, zejména u tenkých profilů. Bednění by mělo zůstat na místě 1 až 7 dní po zalití, v závislosti na povětrnostních podmínkách, vlastnostech tuhnutí a očekávaném zatížení konstrukce. K vyhodnocení pevnosti betonu před odstraněním bednění nebo zatížením by měly být použity nedestruktivní metody nebo tlakové láhve na místě. Válce by se neměly používat pro přejímání kvality.

Zvláštní pozornost by měla být věnována zkušebním vzorkům používaným při přejímce betonu. Válce by měly být skladovány v izolované místnosti, která bude vyžadovat regulaci teploty, aby bylo zajištěno, že beton bude prvních 16 až 27 hodin udržován na teplotě 24 až 48 °C. Teploměry minimální a maximální teploty by měly být umístěny ve vytvrzovací komoře, aby zaznamenávaly teplotu.

Otázka, jak provádět betonování v zimě, je velmi aktuální. V průmyslové, civilní a vojenské výstavbě je vyžadována kontinuita procesu při jakékoli vnější teplotě. Často taková potřeba vyvstává v soukromém sektoru.

Ve většině ruských regionů přitom záporné teploty trvají v průměru šest měsíců. To vyžaduje vývoj a aplikaci účinných technologií pro práci s betonem v chladném období.

Co je to zimní betonování

Nejprve si ujasněme, co se rozumí pojmem zimní betonování. Není určeno „od oka“ a není založeno na kalendářních datech. Existuje velmi jasné kritérium. V souladu s SP 70.13330.2012, která upravuje nosné a obepínající konstrukce, je tento název pro provádění betonářských prací při průměrné denní teplotě venkovního vzduchu nižší než +5°C a minimální denní teplotě nižší než 0°C. . Tato definice tedy zahrnuje „mokrou“ práci v poměrně širokém rozmezí teplot a ročních období – od pozdního podzimu do časného jara, bez ohledu na sněžení. Stejná norma uvádí, že pokládka betonu při teplotách pod nulou je možná pouze tehdy, jsou-li vytvořeny určité podmínky, které zajistí potřebné vlastnosti a vlastnosti stavebního materiálu, a tedy i konstrukcí z něj vyrobených. Jinak to povede k nenapravitelným změnám ve struktuře.

Vlastnosti zimní betonáže

Studený vzduch negativně ovlivňuje tuhnutí betonu a jeho dosažení požadované pevnosti. Čím dále jsou teplotní ukazatele od optimálních, tím pomaleji dochází k tuhnutí a nabírání pevnosti stavebního materiálu a při přiblížení k nule tyto procesy prakticky zamrzají. Důvodem je, že nástup hydratačních reakcí (vznik molekulárních vazeb) při míchání cementu s vodou trvá určitou dobu, takže volná voda zůstává uvnitř betonové směsi poměrně dlouho. Při nízkých teplotách mrzne, hydratační reakce se zastaví a i při dalším rozmrazování směsi bude pevnost výsledného produktu nižší, než je požadováno.

Krystalizace vody nejen negativně ovlivňuje hydratační reakce, ale také výrazně zvyšuje poréznost materiálu. Když voda, která vyplňuje dutinu, zmrzne, zvýší se vnitřní tlak, materiál se roztáhne a výztuž dostatečně nepřilne k betonu. Tím se snižuje pevnost a mrazuvzdornost umělého kamene.

Betonování v zimě by tedy mělo vyřešit následující problémy:

• zabránit zamrznutí betonové směsi během přepravy, ukládání a hutnění;
• zabránit zmrznutí „mokrého“ betonu, dokud nedosáhne kritické pevnosti;
• vytvořit příznivé teplotní a vlhkostní podmínky, aby beton získal pevnost během procesu tvrdnutí.

Zimní betonování by mělo zajistit zisk kritické pevnosti stavebního materiálu, což je 30–50 % návrhové pevnosti. Pokud existují potřebné podmínky, sbírá se 3-5 dní po nalití. Takovou nezbytnou podmínkou je optimální teplota betonové směsi. Neměla by být nižší než 5°C pro standardní lití monolitických konstrukcí a ne nižší než 20°C pro tenkou vrstvu.

Důležité! Pro získání zimního betonu by měly být použity portlandské cementy a vysoce kvalitní rychle tvrdnoucí cementy. Třída betonu musí být minimálně M400 (B 32,5).

Technologie betonování v zimě

Všechny metody zimní betonáže jsou rozděleny do dvou kategorií: „teplý“ a „studený“ beton.

1. Do první skupiny patří materiál, který je zahříván tak či onak. Patří sem:

• Metoda termos, založená na využití vlastního tepla betonové směsi. Smíchá se s teplou (70-80°C) vodou a předehřátým kamenivem. Bednění se také zahřívá a litý beton je pokryt tepelně izolačním materiálem. Tato technologie zimní betonáže je vhodná pro velké masivní konstrukce se silnými stěnami. Možností je metoda hot dry thermos, kdy lze betonovou směs pokládat i na zmrzlý podklad, pokud jej nejprve zalijete horkým (200–300 °C) keramzitem.
• Výstavba teplých domů. Na litý beton se staví stany, uvnitř kterých jsou instalovány horkovzdušné pistole nebo hořáky pro udržení požadované teploty.
• Umělý ohřev betonu pomocí různých metod (dráty, elektrody, infračervené záření, vodivé, indukční atd.).

Je třeba vzít v úvahu, že ohřev a ohřev betonu bude vyžadovat další vybavení a spotřebu energie, navíc bude nutné neustále sledovat teplotu v tloušťce betonu, aby nedocházelo k velkému teplotnímu spádu.

2. „Studený“ beton označuje způsoby zimní betonáže s použitím protimrazových přísad a urychlovačů tvrdnutí betonu. Některé přísady kombinují tyto funkce s vlastnostmi změkčovadel. Výhody „studené“ metody:

• Možnost betonáže při nízkých teplotách do -20°C.
• není nutné žádné tepelné zpracování položeného betonu;
• snížení spotřeby vody.
• zvýšení pevnosti betonu nejméně o 10 %;
• posílení adheze k výztuži;
• zvýšení voděodolnosti a mrazuvzdornosti betonu.

Konkrétní způsoby zimní betonáže se volí v závislosti na řadě faktorů: dostupné vybavení, typ konstrukce, teplota vzduchu, složení betonové směsi, přítomnost a typ výztužných prvků, rentabilita.

Péče o beton v zimě

Základní pravidla péče o beton v zimě jsou stanovena v již zmíněném SP 70.13330.2012. Podle tohoto dokumentu se teplotní a vlhkostní vytvrzování betonu v zimních podmínkách provádí následujícími způsoby:

• termoska metoda;
• použití nemrznoucích přísad;
• s elektrickým tepelným zpracováním betonu;
• vytápěné horkým vzduchem, ve sklenících.

Kodex podrobně pojednává o tom, za jakých podmínek a jak aplikovat ten či onen způsob péče o beton, který nabývá na síle, a také poskytuje pravidla pro kontrolu tohoto procesu. Je tedy třeba poznamenat, že při elektrodovém zimním ohřevu betonu je nepřijatelné používat jako elektrody výztuž lité konstrukce.

Tento typ ohřevu se provádí, dokud beton nedosáhne více než 50 % své návrhové pevnosti. Pokud požadovaná pevnost betonu překročí tento ukazatel, použije se pro další údržbu betonu metoda termosky.

V praxi, zejména v soukromém sektoru, se hojně využívá i dodatečné zateplení bednění. To je velmi důležité u malých konstrukcí, které v zimě promrzají skrz na skrz.