У першому випадку мова йде, зокрема, про оптимальний склад бетонної суміші, прийнятний для даних умов. Дуже важливим є підбір необхідного виду цементу, добавок і домішок, водов’яжучого співвідношення, а також регулювання температури бетонної суміші при її виготовленні.

До заходів, яких вживають після ущільнення бетону в опалубці, слід віднести догляд за бетоном, зокрема, забезпечення оптимальних умов вологості й температури для процесу гідратації цементу, схоплювання й твердіння бетону.

Бетонування взимку

Виробництво й обробка бетону при низьких і мінусових температурах супроводжуються цілою низкою проблем. Їхнє успішне вирішення потребує вжиття спеціальних технологічних заходів, що забезпечують процес гідратації цементу при низьких температурах і запобігають ушкодженню свіжоукладеного бетону.

Власне приготування бетонної суміші в зимову пору супроводжується значними проблемами.

При зниженні температури нижче 0°C відбувається замерзання заповнювача на майданчику для складування, що, у свою чергу ускладнює її транспортування й дозування. При виробництві бетонної суміші слід стежити, щоб туди не попадали шматки замерзлого щебеню.

Замерзлий заповнювач вносить у бетон також неконтрольовану кількість води у вигляді льоду, що після розморожування в бетонній суміші збільшує дозу води і змінює її склад, а тим самим – властивості бетону. Проблеми представляє також вода затворення та деякі добавки, які при низьких температурах можуть змінювати в’язкість (тверднути).

Бетонозаводи, що виготовляють бетонну суміш, зокрема, у зимову пору, повинні мати належне устаткування. До нього слід віднести устаткування із запобігання замерзанню заповнювача або ж устаткування для розморожування заповнювача, нагрівання складової бетонної суміші, або ж сирого бетону у процесі його виробництва.

Згідно СТН ЕН 206-1/НA ст. 5.2.8 «Температура бетону» необхідно виконати такі вимоги до температури сирого бетону: при температурі повітря від +5°C до –3°C температура бетонної суміші впродовж доставки не повинна опускатися нижче +5°C. Температура бетону повинна сягати не нижче +10°C, якщо вміст цементу в бетоні менший 240 кг/м³ або використано цемент із низькою або дуже низькою теплотою гідратації. При температурі повітря нижче –3°C температура бетону при доставці має становити не менше +10°C.

До цих вимог слід віднести також спосіб транспортування та швидкість обробки свіжоукладеного бетону в опалубці.

Низька температура суттєво впливає не лише на технологію виробництва й обробки бетону, але й на властивості сирого та затверділого бетону. Загальновідомо, що зі зниженням температури відбувається уповільнення процесів гідратації цементу. Істотне уповільнення гідратації цементу відбувається й при температурі +5°C. У результаті уповільнюється ріст міцності бетону і збільшується час, необхідний для досягнення необхідної міцності або інших властивостей бетону.

Зниження температури зовнішнього повітря нижче 0°C може негативно вплинути на структуру бетону, і, відповідно, на його властивості. При мінусових температурах відбувається поступове замерзання рідини, що утримується в порах сирого бетону. Перетворення води на лід супроводжується збільшенням її об’єму приблизно на 9%.

Таке збільшення може викликати внутрішнє напруження в бетоні. З точки зору ушкодження свіжоукладеного бетону надто важливим є час його замерзання. Якщо це трапляється безпосередньо після його укладання в опалубку, коли ще не розпочалися процеси гідратації, й бетон перебуває у пластичному стані, замерзання свіжоукладеного бетону не повинно супроводжуватися значним порушенням його структури.

Після підвищення температури процес гідратації може тривати, й бетон може досягти передбачуваних параметрів. Інша ситуація виникає, якщо замерзання відбувається лише через певний час, коли вже розпочалися процес гідратації й утворення твердої структури, але бетон ще не досяг достатньої міцності, щоб переносити напругу, що виникає у результаті його розширення. Найчастіше трапляється, що у процесі укладання бетонної суміші в опалубку температура вище нуля, а протягом кількох годин опускається до позначки, що суттєво нижче нуля. У таких випадках виникають незворотні порушення утворюваної структури бетону, що спричиняє зниження його міцності, погіршення інших властивостей і навіть повне руйнування бетону. Украй несприятливим є також повторне замерзання свіжоукладеного бетону.

Ото ж, бетонування у зимову пору створює значні ризики.

Для зниження або ж усунення цих ризиків необхідно вживати заходів, що запобігають ушкодженню свіжоукладеного бетону в результаті дії морозу і забезпечують гідратацію цементу також при низьких температурах.

У зимову пору вкрай важливий підбор цементу. Придатний у таких умовах цемент, що відрізняється значною теплотою гідратації та швидким ростом міцності. Такими є, насамперед, портландцементи CEM I. Рекомендовано також застосування цементу вищого класу з вищою первісною міцністю (R). З іншого боку, застосування цементу з вищим вмістом мінеральних домішок (CEM II/B або CEM III), а також окреме дозування таких домішок (наприклад, попіл у бетон, доменні шлаки) в зимових умовах повинні застосуватися з урахуванням даних атмосферних умов.

До основних заходів, вживаних при бетонуванні взимку, окрім забезпечення необхідної температури бетону, варто віднести зниження вмісту води в сирому бетоні. Що меншим є вміст води, то менш можливим є розширення свіжоукладеного бетону при його замерзанні. Температура, при якій вода у системі пор замерзає, залежить від розміру пор і концентрації солей або ж протиморозних добавок у рідині, що втримується у порах бетону. Зменшення дози води призводить до зниження температури, при якій вода у системі пор може замерзнути, a при замерзанні води – до зменшення загального розширення.

Значного зменшення дози води затворенння (до 30%) можна досягти в результаті застосування суперпластифікаторів. Такі заходи також сприяють підвищенню міцності бетону та загальному поліпшенню його властивостей.

Замерзання сирого бетону у випадку низьких доз води затворення викликає серйозні проблеми. Тому при бетонуванні взимку використовуються прискорювачі твердіння бетону.

Мета їхнього застосування – досягнення у найкоротший строк міцності, при якій бетон здатний переносити напруги, що виникають у результаті розширення від дії морозу, а також міцність, необхідну для розпалубки конструкції. Бетон не повинен піддаватися дії морозу доти, поки він не досягне міцності приблизно 8 MПa. Таким чином, прискорювачі твердіння бетону знижують ризик ушкодження структури свіжоукладеного бетону в результаті дії морозу й одночасно пришвидшують процес будівництва. Ці добавки мають також протиморозну дію. Вони запобігають замерзанню сирого бетону навіть при дуже низьких температурах (–10°C і ще нижче) і одночасно забезпечують гідратацію цементу при цих температурах.

Транспортування бетонної суміші при низьких температурах має бути безперервним, без необхідності очікування. Тому у цьому випадку варто приділяти особливу увагу організації робіт із бетонування й координування виробництва.

При укладанні бетону необхідно забезпечити, щоб опалубка була очищена від снігу, льоду і одразу після укладання бетону було можливо виконувати належний догляд за бетоном або ж конструкцією (накрити плівкою чи прогрівати). Температура поверхні, на яку буде укладатися бетон, має становити, як мінімум, +5°C.

Незважаючи на те, що первинні заходи можуть бути надзвичайно ефективними, необхідно все-таки комбінувати їх із відповідним способом догляду за бетоном. У цьому випадку мова йде, головним чином, про забезпечення необхідної температури для гідратації цементу. Після укладання бетону в опалубку необхідно захистити його від снігу або дощу, і, насамперед, від виникнення теплових втрат бетону.

Температура поверхні бетону не повинна опускатися нижче +5°C. Доцільно забезпечити опалубку, а також вільну поверхню бетонної конструкції, теплоізоляцією.

ВИСНОВОК

Щоб бетонування в зимових умовах було успішним, необхідно виконати такі передумови:

• точна специфікація бетону, у тому числі транспортних відстаней, або ж часу транспортування з урахуванням атмосферних умов;
• склад бетонної суміші варто розробляти й перевіряти з урахуванням даних екстремальних умов;
• точне дотримання технологічних приписів з виробництва й обробки бетону;
• відповідне технічне оснащення бетонозаводів, а також будмайданчика;
• тісна та плідна співпраця бетонозаводу і фірми, що займається обробкою бетону ще на стадії підготовки будівництва, взаємне координування дій, необхідних для бетонування в екстремальних умовах і наступної організації виробництва, транспортування й укладання бетону таким чином, щоб його обробка була безперервною з мінімальним часом очікування транспортних засобів з бетонною сумішшю;
• адекватний догляд за свіжоукладеним бетоном після його ущільнення.

Станіслав Унчик (доцент, інженер), Ігор Галаша (інженер)
Редагування: Мілослав Бачяк (лектор Швейцарського Університету, доцент)

тел.: (067) 80-00-121
(032) 295-06-82
e-mail: betonrlviv@ukr.net
м. Львів, вул. Стрийська, 131