Бетонирование при отрицательных температурах: Заливка бетона при минусовой температуре без прогрева: методы и рекомендации

Разработанные технологии позволяют бетонировать при отрицательных температурах, но это влечет дополнительные финансовые затраты. Качественная заливка требует учета рекомендаций специалистов.

Опалубку следует очистить от наледи и утеплить, а укладку смеси проводить с непрерывной подачей. Перед приготовлением состава следует прогреть щебень и песок. Оптимальная температура приготовленной массы не должна превышать +39,5…+42ºC.

Металлический каркас котлована прогревается, а готовые части бетонной конструкции закрываются слоем изоляции. В процессе формирования критической прочности рекомендуется поддерживать температурный режим во внешней и внутренней частях.

Можно ли при минусовой температуре заливать бетон: технология процесса

Содержание статьи:

Бетон замедляет схватывание при пониженных температурах немного выше нуля, а отрицательные значения разрушают структуру искусственного камня. Заливка бетона зимой ведет к тому, что вода не успевает прореагировать с цементом, замерзает и увеличивает свой объем. Возникающие внутри напряжения разрушают бетон, который не набрал прочности. С приходом тепла вода размораживается и схватывание продолжается. Но в теле материала присутствуют разрушенные структуры, уменьшающие несущую способность.

Особенности заливки бетона при минусовой температуре

При минусовых температурах необходимо ускорить время застывания и набора прочности бетона

Нужна оптимальная обстановка для твердения бетона, если воздух не прогрелся больше +5°С, или значения уменьшены до отрицательных значений. Создаются влажностно-температурные условия для снижения времени застывания и набора прочности в ранние сроки.

Методы ускорения:

• обогрев за счет внутреннего тепла бетонной массы;
• подача тепла на конструкцию извне.

Первый метод применяется для быстротвердеющих разновидностей, высокопрочных смесей, тонкомолотых разновидностей цемента. В этой группе находятся вяжущие с низкой степенью потребления жидкости. Бетонирование при отрицательных температурах ведется с добавками пластификаторов для снижения объема требуемой воды, а химические противоморозные присадки форсируют схватывание.

Температура внутри изделия зависит от количества энергии, которая продуцируется при экзотермичном процессе присоединения водяных молекул. Такой энергии бывает недостаточно для получения прочности переломного уровня, а в условиях мороза этой степени нельзя достичь без дополнительных мероприятий.

Температурные условия набора прочности:

• массивные сооружения — не меньше +5°С;
• тонкостенные конструкции — не меньше +20°С.

Иногда достаточное количество энергии удается подать извне к изделию при отрицательных показателях. Внутренний резерв тепла в бетоне повышают подогревом заполнителей и жидкости. Для этого соблюдается определенная технология приготовления раствора на стройплощадке, требующая дополнительных затрат труда и энергоносителей.

Что нужно учитывать при укладке бетона зимой

Компоненты бетона во время приготовления смеси защищаются от снеговых заносов, обледенения и промерзания. Вяжущие составляющие хранят в закрытых контейнерах или мешках из влагостойкого материала. На заводах компоненты, заполнители и воду подогревают для распределения по автомобильным миксерам. Раствор готовится в отапливаемом помещении, поэтому на выходе получается масса требуемой температуры.

Песок и щебень греют регистрами в виде теплообменников, через тело которых проходит пар или вода, разогретая до +90°С. Жидкость получает температуру в водонагревателях, оттуда она подается в расходные емкости. Баки ставят недалеко от места приготовления и снабжают приспособлением для дозированного слива.

Температура массы может повышаться, если смесь готовится в электрических смесителях, внутри которых предусмотрен подогрев паром. Перевозится смесь в автомобильных миксерах с подогревом, применяются утепленные емкости.

Заливка бетона при минусовой температуре выполняется в автосамосвалы, где температура кузова повышается за счет отработанных газов при выхлопе. Автокузов закрывают теплоизолированными щитами, колпаками из дерева или брезентом. Смесь довозится до места без дополнительных перегрузок в пути, чтобы не уменьшить количество внутренней энергии.

Шланги и бетоноводы прогревают перед подачей в опалубку, а по окончании работы очищают скребками. Вымывать водой не разрешается, чтобы не появился лед внутри трубы.

Использование добавок при заливке бетона

Бетонная смесь прекращает схватывание после замерзания жидкости при отрицательных градусах. Преобразование воды в лед замедляется при включении солей в ее состав. Твердение продолжается при температуре 0°С и ниже, если добавить химические элементы.

Противоморозные компоненты:

• нитрит натрия;
• хлорид натрия + хлорид кальция;
• нитрит натрия + хлорид кальция;
• мочевина + нитрат кальция;
• нитрат-нитрит кальция + мочевина;
• хлорид кальция +мочевина;
• поташ.

Присадки выбираются в зависимости от конструкции, количества арматуры, присутствия вихревых токов, окружающей погоды. Противоморозные компоненты нельзя добавлять при заливке конструкций с напряженной арматурой, упрочненным термически металлом. Модификаторы не применяют при бетонировании сооружений, где впоследствии будет электрификация и появятся вихревые индукционные токи.

Противоморозные добавки замедляют достижение прочности по сравнению со временем схватывания в нормальной среде и без присадок. Поташ приводит к тому, что при -50°С бетон прочнеет только на 75% за 28 суток, тогда как при обычных обстоятельствах смесь бы набрала 100% прочности.

Учитывают действие дополнительных компонентов на механические и технологические свойства раствора, например, пластичность, удобоукладываемость. Бетоны с мочевиной нельзя греть выше +40°С, т. к. добавка разрушается. Хлористые соли создают на поверхности белесоватый налет, который ухудшает внешний вид конструкции. Бетонная смесь не должна содержать нерастворенные солевые частицы.

Технология электропроргева бетона

Для заливки бетона зимой используется большая мощность — свыше 1 тыс. кВт для нагревания 4 – 5 м³ бетона. В виде нагревательных электродов применяется арматура, металлические пластины, полосы, струны, подогрев ведется периферическим и сквозным методом.

Электроды подают электроток, выделяется тепло, которое расходуется на повышение температуры оболочки и бетонной массы и возмещает потери энергии в окружающее помещение. Нагрев бетона определяется объемом продуцируемой энергии, режим выбирается в зависимости от потерь тепла на морозе.

Согревающая опалубка передает тепло от своей площади путем теплопередачи, применяются элементы:

• пластины из слюды;
• кабели;
• ТЭНы;
• углеграфитовая ткань;
• нагревательные сетки.

Оптимален этот метод для фундаментов (СНиП 303.01 – 1987) и оснований под установку оборудования, применяется для колонн, ригелей, монолитных участков перекрытий.

Инфракрасный обогрев представляет собой повышение температуры бетона от излучателей соответствующих волн, направленных на поверхность железобетонного изделия.

Используется для следующих работ:

• отогревание замерзших грунтов и бетонов, опалубки, арматуры;
• сокращение времени схватывания в скользящих опалубках;
• получение тепловой завесы в местах, недоступных для электрического обогрева.

Схема фазировки определяет способ токообмена в конструкции. Если противолежащие электроды подсоединяются разным полюсам, ток проходит по всей бетонной массе. Если к разным полюсам присоединяют соседние пластины, ток нагревает края бетона, а внутренний слой греется за счет начального содержания тепла.

Теплоизоляция бетона

Способ относится к безобогревным методам повышения энергии. Прием термоса используется при отрицательной температуре воздуха вплоть до -15°С. Бетон подогревается до +50 – +70°С, прочность повышается до критических значений в кратчайший период. Эффективно работает на больших конструкциях, результативность зависит от разновидности вяжущего компонента, начальной температуры и искусственных добавок.

Различают методы выдерживания смеси:

• термос;
• термос с использованием ускорителей схватывания массы;
• термос с употреблением комбинированных веществ, которые одновременно форсируют твердение и улучшают пластичность.

Теплоизоляция является экономичным вариантом заливки бетона при минусовой температуре. Используется энергия, получаемая при твердении смеси, которая сохраняется внутри массы за счет теплой опалубки. Масса набирает мощность в расчетные сроки, несмотря на холодное время года.

Термос используется, чтобы залить раствор в любые конструкции, а также в случае высоких требований к качеству бетона по водопроницаемости, морозостойкости. Утепленное выдерживание смеси исключает появление напряжений в массе и возникновение трещин. Выбор параметров утепления зависит от массивности сооружения, погодных условий, ветра, активности вяжущего компонента.

Внутренний и внешний обогрев бетона

Температура раствора без антиморозных модификаторов не должна быть ниже +5°С, а присадки увеличивают рабочий диапазон до -10°С. Забетонированные конструкции можно нагружать и выполнять дальнейшие работы только после набора 100% прочности на сжатие.

Подогретую бетонную массу зимой перемешивают на 25% времени больше по сравнению с приготовлением в тепле. Основание для укладки подогревают, если есть опасность замерзания от контакта со старым бетоном или металлическими закладными деталями. Вибрация бетона для выгонки пузырей осуществляется дольше на 25% времени.

Внешнее утепление организуют с помощью облегченных материалов опалубки, например, панелей стен из трех слоев, наружная часть которых сделана из асбестоцемента, металла, фанеры, а внутренний пласт представлен пенополиуретаном.

Внутренний подогрев использует энергию от распределительного шкафа, которая идет по кабелям. Инфракрасное облучение предполагает полную автоматизацию с периодическим включением и выключением аппарата по заданной программе.

способы прогрева, температура и др. хитрости

При проведении различных строительных работ важно придерживаться выбранного графика. Предварительное планирование осуществляется с учетом технологической последовательности мероприятий. В некоторых случаях особое внимание должно уделяться температурному режиму – например, при использовании бетона. Идеальным решением является выбор времени года, когда климатические условия лучше всего подходят для таких действий. Если заливка бетона все же проводится зимой, применяются различные способы нагрева и модификаторы.

Зачем обогревать бетон

Необходимость прогревать бетон при отрицательных температурах определяется свойствами веществ, входящих в него:

• цемент;
• вода;
• песок;
• наполнители.

Схватывание материала и дальнейший набор прочности определяется химическим процессом гидратации цемента водой. Под действием воды происходит образование клинкерных связей внутри цемента, они при дальнейшем застывании формируют твердый и прочный фундамент. При понижении температуры вода кристаллизуется с образованием льда. Реакция с цементом сильно замедляется, либо прекращается вовсе. Материал не набирает дальнейшей прочности, становится рыхлым. Жидкость при замерзании расширяется, создается избыточное давление внутри формирующихся структур. Происходит внутреннее разрушение застывающего материала и снижение его свойств.

Наиболее нежелательны эти процессы в начале заливки бетона. Если замораживание произошло во время схватывания смеси, то материал не сможет набрать полной прочности даже при возобновлении гидратации, вызванной повышением температуры. Задумываясь над тем, можно ли заливать бетон холодной зимой, необходимо предусмотреть возможности обогрева бетона.

Как влияет температура окружающей среды на состояние бетона

При создании монолитных сооружений набор прочности сильно зависит от климатических условий. Ключевые факторы, влияющие на затвердевание бетона – влажность и температура. Сильное понижение первой приводит к усиленному испарению влаги и обезвоживанию материала. Вследствие этого возникают усадочные трещины, замедляется набор прочности.

При анализе ситуации, когда можно ли заливать бетон, необходимо учитывать влияние температурного режима на процессы, происходящие в бетоне. Основной химической реакцией во время заливки является гидратация цемента водой. Активность воды сильно зависит от степени ее нагретости. В жаркую погоду твердение смеси происходит при быстрой потере влаги и неравномерном прогреве слоев. Это плохо отражается на состоянии поверхности – она трескается. При умеренных климатических условиях проведение бетонных работ дает наилучшие результаты. Скорость протекания гидратации обеспечивает оптимальный режим затвердевания.

При работе в холодное время нужно учитывать последствия кристаллизации воды в растворе. Это может быть сильное замедление скорости работы вплоть до невозможности получения нужной прочности. Методы прогрева бетона в зимний период направлены на преодоление этих трудностей.

Какой оптимальный температурный режим затвердевания бетона

Приобретение материалов нужных кондиций, его функциональные свойства сильно зависят от состояния окружающей среды. При температуре от 15°С до 25°С масса набирает 70% прочности за 7 дней. Для достижения состояния камня нужно около 30 дней. В холодное время года происходит снижение скорости затвердевания. При средней температуре +5°С необходимая прочность наступит примерно через 60 дней. С понижением температуры от 0°С до -5°С твердение если и происходит, то только за счет минимального количества воды содержащегося в порах.

Дальнейшее падение температуры приводит к полной остановке всех процессов. Как будет вести себя бетон во время последующей оттепели зависит от того, на какой стадии произошло замораживание. Если смесь замерзла после набора критической прочности, то при оттаивании никаких значительных нарушений не будет. Материал постепенно наберет полную прочность без особых потерь. Замерзание на начальной стадии после заливки приводит к необратимым разрушениям структуры и к низкому качеству бетона. Методы выдерживания бетона в зимних условиях  позволяют эффективно бороться с этой проблемой подручными средствами.

Важно! Оптимальная температура для проведения бетонных работ колеблется от +15° С до +25° С. При более низких температурах о том, можно ли заливать цементную смесь, без дополнительных мер, бессмысленно.

Что делать если на улице мороз, а нужно заливать фундамент?

Зима – не самое подходящее время для строительных работ. Особенно это касается заливки бетона. Основным участником химических процессов, протекающих во время застывания смеси, является вода. Гидратация цемента замедляется с понижением температуры, и срок затвердевания сильно увеличивается. При изменении температуры от 20°С до 50°С время набора прочности увеличивается в 3-4 раза.

В случае замораживания раствора возникает избыточное давление, создаваемое замерзшей водой. Вокруг наполнителей образуются ледяные пленки, ухудшающие связи внутри смеси. Хуже всего, если это происходит на ранней стадии схватывания. В таком случае даже при дальнейшем повышении температуры бетон не сможет набрать марочной прочности.

Допускается проведение заливки в холодное время года, если это определено графиком мероприятий. Проведения таких работ определяются СНиП, разрешающим заливку бетона в зимнее время. Этот документ определяет начало зимних условий при температуре +5°С и диктует, сколько греть материал.

Для защиты раствора от замерзания существуют проверенные методы выдерживания бетона в зимних условиях. К ним относятся различные виды прогрева, укрытие смеси, а также добавление противоморозных добавок. Основная задача при зимнем бетонировании – это предохранение от замерзания до набора критической прочности, величина которой соответствует 50% от марочной. От этого зависит, сколько конкретно греть бетон зимой после заливки. Большим плюсом является использование материала, замешанного на нагретой воде. Дно заливаемого котлована и опалубка должны быть очищены от снега и льда.

Применение противоморозных добавок

Введение химических добавок при заливке бетона в зимнее время позволяет заливать смесь без прогрева. Это метод выгоден экономически и не требует устройства дополнительных теплосберегающих конструкций при относительно низкой температуре. Использование добавок может служить дополнением к обогреву твердеющего материала. В обоих случаях наблюдается заметное снижение затрат, если применять их совместно с методом «Термоса».

Важно! Теоретически внедрение в состав смеси добавок позволит работать даже при -25°С, однако на практике это трудновыполнимо.

Для заливки бетона зимой используют два вида добавок: для ускорения застывания и для понижения точки замерзания. Рекомендуемая концентрация – от 2% до 10%, точная цифра подбирается в зависимости от температуры воздуха и массы сухого цемента. Добавление химических средств – один из методов зимнего бетонирования, уместен поздней осенью и при первых заморозках.

Среди распространенных добавок к бетону особенно выделяют:

• Нитрит натрия NaNO2 (соль азотистой кислоты). Улучшает прочность застывания при температуре не ниже 18,5 °С. Плюс – антикоррозийный эффект, минус – на поверхности бетона остаются разводы.
• Хлорид кальция CaCl2. Если некритично появление высолов на поверхности застывшего материала, это средство ускорит схватывание бетона. Работать с ним можно до -20 °С, марка цементного порошка должна увеличиваться с концентрацией введения хлорида.
• Углекислый калий (поташ), K2CO3 он же карбонат калия. Лучший по удобству и свойствам модификатор для бетона. Он не оставляет разводов и коррозии на арматуре. Единственный недостаток – этот катализатор действует слишком интенсивно на скорость затвердевания. Управиться с работой нужно за 45-50 минут.

Добавлять «химию» в чистый бетон нельзя! Сначала ее размешивают в воде, после соединяя со смесью цемента. Для равномерного застывания время перемешивания увеличить в 1,5 раза. Обычная соль способна улучшить застывание бетонной смеси, но весьма незначительно.

Укрытие и тепловые пушки

Существует несколько способов прогрева бетона в зимнее время, греющая опалубка – один из простых и легко устраиваемых. Она состоит из двух фанерных листов и инфракрасной пленки, впрессованной между ними. Последняя может прогреть бетон на 60 см в глубину из-за особенностей распространения лучистой энергии. Преимущество способа – равномерность нагрева, застывшая поверхность не будет иметь трещин.

После прогревания опалубки ее нужно отключить и залить в нее раствор. Температура колеблется в интервале от 60 до 80 градусов Цельсия, удерживаясь до достижения 80% прочности. Для уменьшения потери тепла свободную часть опалубки следует накрыть теплоизоляционным слоем.

Если доступ к бесперебойному электричеству отсутствует, можно использовать дизельные тепловые пушки. Над площадью прогрева возвести укрытие, куда будет подан горячий воздух. Этот метод является дорогостоящим, альтернатива – двустенная опалубка, применяется чаще.

Прогрев бетона зимой способом «термоса»

Простой и легко реализуемый метод термоса при зимнем бетонировании не требует особых затрат. Разогретый выше СНИП (25-45 градусов) материал быстро заливают в опалубку и накрывают термо- и паро- изоляцией. В результате гидратации смесь не остывает и набирает требуемую прочность. Цемент и сам выделяет тепло порядка 80 ккал.

Перед началом работ нужно провести теплотехнический расчет – сколько греть бетон: количество тепла в бетоне должно равняться теплопотерям при остывании до нуля. Период понижения температуры характеризуется положительной температурой и набором проектной прочности.

Отсутствие расходов на электроэнергию и дополнительные материалы делает эту технологию бетонирования в зимних условиях экономичной. Вкупе с ней используют химические добавки для понижения точки замерзания.

Важно! Метод «Термоса» нашел применение в проектах с большими объемами и площадями.

Как прогреть бетон проводом

Методы зимнего бетонирования не ограничиваются простым применением теплоизоляции. Часто используется электропрогрев, аналогичный «теплым» полам. На арматуре крепится греющий провод, после чего в опалубку заливают смесь (ее температура не ниже 50С). Концы кабеля присоединить к источнику тока, не забыть про понижающий трансформатор. После включения нагрев происходит со скоростью 10 градусов в 10 минут до достижения 50-60°С. Затем смесь плавно охлаждается в 2 раза медленнее.

Бетон зимой прогревается специальными проводами – ПНСВ или ПТПЖ, они оба сделаны из стали, но последней имеет две жилы (при повреждении одной нагрев продолжается). Диаметр провода обычно составляет 1,2 мм, количество на 1 м³– 50 м. После заливки провод остается внутри, прокладывать его можно при -15°С, проводить нагрев – 25°С.

Преимущества этого способа заключаются в низком потреблении электроэнергии и возможности нагрева больших объемов. Чтобы смесь застыла равномерно, нельзя изменять интервалы времени между скачками температур.

Метод электродов, когда арматура обвязывается проволокой, присоединяемой к понижающему трансформатору через провода, менее эффективен. Проводником в этом случае выступает вода, при ее высыхании резко увеличивается расход электричества.

Заключение

Даже любитель в строительстве должен знать – заливка бетона зимой без прогрева невозможна (см. более подробно о прогреве бетона зимой тут). Чтобы цементная смесь схватилась и приобрела хорошую прочность, применяют способы нагрева и химические модификаторы. Выбор конкретного варианта определяется площадью и объемом работ и температурой воздуха. Значение имеют и менее явные факторы – доступ к электроэнергии, вид имеющейся опалубки и марка бетона.

замерзание готового раствора, бетонирование при минусовых показателях

Часто строительным бригадам приходится работать в крайне неблагоприятных погодных условиях, так как сроки на возведение той или иной конструкции слишком ограничены. Экстренная заливка бетона при низких температурах или его ремонт ограничены весьма узким диапазоном температурных показателей. Иными словами, неблагоприятные погодные условия играют немаловажную роль в процессе структурного схватывания, отвердения и набора бетоном необходимой марочной прочности.

Принцип воздействия отрицательных температур

Каждый специалист знает, что бетон лучше всего схватывается при температуре от +15 до +25 ˚ С. При таких условиях уже на 29-е сутки бетонная конструкция достигает оптимальных показателей прочности. Когда же температура опускается до минусовых показателей, то вся влага, которая содержится в структуре смеси, превращается в цельные ледяные кристаллы. Под воздействием такой реакции итоговый объем воды увеличивается на 10%, что способствует повышению давления. Такая ситуация чревата тем, что происходит разрыв существующих структурных связей, которые не подлежат восстановлению.

Бетонирование при отрицательных температурах всегда влечёт за собой то, что материал теряет необходимую связь с арматурным каркасом, а также возрастает пористость, которая ухудшает качество возведённой конструкции. Не стоит забывать и о том, что такой бетон теряет необходимую водонепроницаемость и морозостойкость.

Когда температура окружающей среды повышается, то ледяные кристаллы снова превращаются в воду, и процесс отвердения возобновляется. Но из-за разрушенной морозом структуры проектная прочность такого материала будет на 20—50% ниже, нежели ожидалось. Особенно негативно влияет попеременная заморозка — многоразовое оттаивание бетонных конструкций. Специалисты отмечают, что прочность, при которой никакое замораживание не сможет повредить структуру бетона, называется критической.

Если же строителям нужно залить бетон при отрицательных температурах, то им предстоит выполнить несколько специальных манипуляций, которые помогут получить в итоге необходимые физико-химические показатели материала, предусмотренные проектной документацией.

Преимущества зимнего фундамента

Постоянное изменение климатических условий привело к тому, что «зимние» условия строительства могут наступить даже в сентябре. Это связано с тем, что внезапные заморозки и последующая оттепель вносят свои поправки в технологию заливки бетона, используемую специалистами. Стоит отметить, что снега может и не быть, но в северных регионах страны, где тёплых дней очень мало, среднегодовая температура не превышает +5 ˚ С. Именно поэтому были разработаны инновационные технологии возведения фундамента, которые призваны продлить строительный сезон.

Теперь залить качественный бетон можно даже при температуре -25 ˚ С. Это существенно ускоряет строительство новых зданий, так как уже с приходом первых весенних дней можно смело приступать к возведению стен. Если же дом будет построен из дерева, тогда его строительство может быть продолжено — независимо от температуры.

Использование такой методики строительства имеет множество неоспоримых преимуществ, главными из которых считаются:

• Плановое снижение цен на работы и материалы.
• Существенно минимизируется риск обрушения стен у вырытых котлованов, предотвращается их затопление грунтовыми водами.
• Минимальный процент загруженности строительной бригады.
• Существенно увеличивается несущая способность почвы, которая к весне раскисает, благодаря чему к строительной площадке может подъехать тяжёлая техника.

Многие думают, что закладку фундамента лучше всего проводить в летнее время. Но далеко не все знают, что жаркая погода тоже накладывает на работу свои ограничения. К примеру, могут начаться сезонные проливные дожди, которые не только размывают, но и способствуют разрушению стенок котлованов и траншей. Из-за этого рабочим приходится заново все готовить, что чревато лишней тратой времени и денег.

Что касается земельных участков с УГВ, то для них нужно принимать целый комплекс специальных мер, которые связаны с откачкой лишней воды. В этом случае мастерам приходится рыть водоотводящие траншеи и устанавливать дренажные насосы высокой мощности.

Основные правила бетонирования

Опытные бригады строителей привыкли использовать базовые положения СНиП, благодаря чему выполнение бетонных работ при отрицательных температурах не вызывает каких-либо сложностей. Среди основных правил можно отметить те, которые считаются обязательными:

• Приготовление бетонной смеси нужно проводить исключительно в подогретых бетоносмесителях. Вода и заполнители должны быть заранее подогреты. Среднее время перемешивания всех компонентов должно быть увеличено минимум на 25%.
• В процессе приготовления смеси необходимо вводить специализированные воздухововлекающие и противоморозные добавки, а также пластификаторы.
• Если готовую бетонную смесь нужно транспортировать к месту строительства, тогда для этих целей должны быть задействованы автобетоносмесители или утеплённые контейнеры. Если температура воздуха ниже -15 ˚ С, то итоговое время транспортировки должно быть сокращено на 25—50%, нежели в летний период.
• Способ укладки поверхности, на которую будет заливаться смесь, а также её состояние, должны предотвратить вероятность замерзания раствора в момент соприкосновения с бетонной смесью.
• Когда нужно залить фундамент при отрицательных температурах, обязательно должны использоваться качественные глубинные вибраторы. В сравнении с укладкой в тёплую погоду, время вибрирования бетонной смеси должно быть увеличено на 30%.
• Когда все бетонные работы выполнены, все свежеуложенные конструкции обязательно укрываются универсальными теплоизоляционными и пароизоляционными материалами.

Внешние источники подогрева раствора

Квалифицированные строители отмечают, что именно подогрев бетона позволяет добиться качественного схватывания фундамента, который в итоге будет обладать необходимыми прочностными характеристиками. В зависимости от типа бетонируемой конструкции и предполагаемого срока ввода её в эксплуатацию могут использоваться разные источники поддержки внутренней теплоты бетона. Выбор того или иного варианта зависит от строителей:

• Выдерживание раствора в специальных тепловых шатрах (универсальный конвективный способ).
• Предварительный электроразогрев.
• Контактные, радиационные, индукционные способы электроподогрева.

Такие манипуляции необходимы для того, чтобы бетон не замерзал при низких температурах окружающей среды. Каждый способ обладает своими нюансами и преимуществами, которые нужно тщательно изучить, чтобы не допустить распространённых ошибок.

Специализированные тепловые шатры

Метод подогрева бетонного раствора в искусственных тепляках влечёт за собой непредвиденные финансовые затраты, продление строительного срока и усложнение проводимых смежных работ. Именно поэтому использование такого способа возможно только в экстренных ситуациях, когда существует технологическая необходимость.

Тепляки — это своеобразные тепловые конструкции, которые возводятся на определённый промежуток времени. Стоит отметить, что итоговый температурный режим в шатре должен полностью соответствовать температуре основания бетонной конструкции (минимум +7 ˚ С). Поддерживать необходимую температуру помогают специальные воздухонагреватели, которые могут работать как от топлива, так и от электричества.

На современном рынке представлено несколько основных разновидностей теплянок, каждая из которых может эксплуатироваться в определённых условиях:

• Объёмные шатры для масштабных строительных площадок, которые могут быть с прочным каркасом либо без него. Многие строители предпочитают именно бескаркасные модели, которые снаряжаются специальными воздуходувками.
• Лёгкие и компактные тепляки из ПВХ или прочного брезента. Широко востребованы при выполнении специфических строительных работ нулевого цикла (прочные колонны, устойчивые фундаменты под оборудование). Во время механизированной укладки тепляк обязательно демонтируют, а по окончании снова устанавливают для выдерживания бетона в пределах установленной температуры. В этом случае итоговая конструкция получается максимально прочной и надёжной.
• Передвижные виды тепловых сооружений, предназначенные для закладки ленточного фундамента или подземных коммуникаций. Для перемещения такого тепляка необходимы мощные тягачи либо специальные лебёдки. На время бетонирования в шатре остаются открытыми проёмы в перекрытии, через которые осуществляется подача бетонного раствора.

Тонкости предварительного нагрева

Многие специалисты отмечают тот факт, что именно предварительный форсированный нагрев бетона считается наиболее рациональным решением в тех ситуациях, когда нужно залить фундамент при низких температурах. Перед укладкой в опалубку раствор тщательно прогревается в течение 15 минут до температуры +90 ˚ С. Для этих целей используются специальные загрузочные бадьи, которые оборудованы мощными электродами.

В некоторых случаях допускается использование кузовов автосамосвалов, где должны быть задействованы опускные типы электродов. Хорошо разогретую смесь сразу заливают в опалубку и уплотняют при помощи вибраторов до тех пор, пока бетон не начнёт схватываться.

Многочисленные испытания этой технологии показали, что использование электротеплового импульса на начальном этапе структурообразования существенно ускоряет гидратацию бетона. Вибрирование нагретого раствора позволяет добиться самой прочной структуры готового материала.

Советы специалистов

Для того чтобы все выполненные работы с бетоном при низкой температуре дали желаемый результат, нужно придерживаться некоторых рекомендаций, которые были проверены годами. Особенно это касается тех случаев, когда возводится многоэтажное строение. Основные советы:

• Опалубка должна быть подготовлена наилучшим образом. Из неё обязательно убирают весь накопившийся снег и лёд, а также осуществляют подогрев арматурного каркаса и дна до положительной отметки. В этом случае можно воспользоваться специальными переносными жаровнями либо тепловыми пушками, работу которых обеспечивает сжиженный газ.
• В зимнее время гораздо проще сделать ленточный тип фундамента, так как все работы можно разделить на несколько основных этапов. Помимо этого, на локальных участках гораздо проще создать оптимальные условия для застывания раствора.
• Если заказчик хочет, чтобы строители создали плиточный фундамент, сделать это будет практически невозможно. Это связано с тем, что для нормального застывания бетона необходимо поддерживать определённую температуру, несмотря на сильные морозы.
• Мастера должны придерживаться непрерывного способа укладки. Особенность такой процедуры состоит в том, что если даже фундамент заливается слоями, то каждый последующий шар должен быть уложен ещё до того, как застынет предыдущий.
• Как показывает практика, наилучшего результата при зимнем бетонировании можно добиться в том случае, если использовать сразу несколько проверенных технологий.

Использование специальных присадок

В сфере масштабного строительства все чаще используются противоморозные добавки, которые помогают добиться критической прочности от заливки бетона при низких температурах. Они обеспечивают нормальную гидратационную реакцию цемента, ускоряют процесс затвердевания, предотвращая тем самым нежелательное превращение воды в кристаллы льда.

Такие присадки можно использовать исключительно в период сильных морозов, придерживаясь точных пропорций, которые всегда указываются производителем на упаковке. В противном случае существует большая вероятность того, что эксплуатационные свойства бетона ухудшатся в несколько раз.

Бетонные работы при низких температурах: все нюансы и правила

Построить дом, в котором будет собираться большая семья, чтобы вместе отметить праздники и радостные события – мечта любого мужчины. Как правило, у каждого хозяина, желающего построить свой дом, возникает множество вопросов, в которых он желает разобраться самостоятельно, не обращаясь к помощи специалистов. Это и самолюбие потешит и немало денег сэкономит. Однако большинство мужчин останавливает одна и та же проблема – решить, в какое время года строить дом. Раньше считалось, что это возможно только летом, но научный прогресс позволяет строить жилье и зимой. Единственный нюанс – стоит заранее выяснить, при какой температуре можно производить бетонные работы.

Преимущества и недостатки зимних работ

Бетонирование при отрицательных температурах имеет свои преимущества и изъяны, о которых нельзя забывать.

Свои преимущества имеет бетонирование при отрицательных температурах

Преимущества:

1. Возможность залить бетон на сыпучем грунте. В тёплое время года почва осыпается, что затрудняет качественную укладку покрытия.
2. Меньшая стоимость работ. Зимний период традиционно считается неподходящим для строительства, поэтому многие магазины делают скидки на материалы, необходимые для строительства дома.
3. Ускоренное оказание услуг. Неприятная погода буквально заставляет сотрудников работать быстрее, что значительно снижает временные затраты.

Недостатки:

1. При выборе рабочих следует рассматривать мастеров, которые способны выполнять заливку бетона зимой. Это связано с тем, что большинство строителей работают только летом.
2. Велик риск того, что бетонная смесь замёрзнет, и строительные работы придётся приостановить до тех пор, пока температура внешней среды не достигнет положительных значений.
3. Зимой световой день короче, чем летом, поэтому потребуется купить оборудование для дополнительного освещения. Как правило, это требует немалых растрат.
4. Заливка фундамента на замёрзшую землю грозит проседанием и возникновением трещин, так как при размерзании земля проседает.

Как влияют на бетон отрицательные температуры?

Согласно п. 5.3.15. СП 70.13330.2012 СНиП 3.03.01-87, проведение укладки бетона при отрицательных температурах возможно только при создании особых условий, обеспечивающих необходимые свойства бетона.

Только при создании особых условий возможно заливка бетона при отрицательных температурах

Качество раствора при различных температурах

Укладка бетона при минусовой температуре приводит к появлению неисправимых изменений в структуре.

В связи с этим следует помнить об особенностях работы в зимнее время:

• раствор, приготовленный в летний зной, имеет более высокую стойкость и быстрее застывает, чем смесь, приготовленная зимой;
• при работе в ледяной холод качество раствора резко падает. Об этом свидетельствует видимая деформация изделия. Поэтому температура укладки бетона должна быть выше 0°C.

Физико-химические процессы

Созревание бетона при низких температурах занимает большее количество времени и рискованно появлением дефектов на готовой конструкции. Самой низкой температурой для естественного протекания процесса считается +4 °C.

Гидратация бетона при отрицательных температурах замедляется, химически несвязанная вода переходит в состояние льда, увеличивая свой объём на 9,7 %. Из-за этого в смеси возникают напряжения, которые разрушают его структуру. Замёрзший бетон обретает высокую прочность благодаря сцеплению молекул замёрзшей воды, но это ненадолго.

При увеличении температуры внешнего мира выше 0 градусов, вода начнёт оттаивать, что возобновит гидратацию. Но изменение структуры бетона не позволит набрать необходимую проектную прочность. Исследования показывают, что влияние пониженной температуры не меняет физико-химические характеристики бетона, если до замерзания смесь набрала 30-50% проектной прочности.

Большее количество времени занимает созревание бетона при низких температурах

Схватывание и твердение бетона при низких температурах по дням

Чтобы выяснить наиболее подходящее время для начала проведения строительных работ, следует обратить внимание на график, где показано твердение бетона при низких температурах. Каждый производитель строительного материала размещает таблицу с информацией о застывании бетона при низких температурах на упаковке. Лучшим временем считается момент, когда прочность бетона составляет не менее 72%. Чтобы лучше понимать, как рассчитать время работы, следует изучить пример, в котором описано схватывание бетона при низких температурах по дням.

Методы зимнего бетонирования

Если работа осуществляется при пониженной температуре, то следует заранее позаботиться о том, чтобы раствор не замерзал. Опытные строители выбрали несколько способов, которые позволяют выполнять производство бетонных работ при отрицательных температурах.

Повышение температуры в процессе замеса

Работа при показателях ртутного столбика ниже 0°C отличается своей спецификой. Прежде чем укладывать смесь, необходимо её нагреть до определённой температуры. Процедура направлена на повышение порога критической прочности бетона. Это величина, определяющая минимальную прочность, которую нужно набрать бетону до обморожения. Работа в холод повышает риск того, что разрушится структура бетона и его дальнейшее вызревание будет невозможно.

Подогрев и утепление раствора

Научные достижения предлагают немало различных методик, позволяющих добиться необходимой температуры.

Немало различных методик предлагают научные достижения

Среди наиболее популярных выделяют:

1. Внутренний подогрев строительной конструкции. Изнутри перекрытия закладывают специальные провода. Это создаёт необходимые условия для застывания раствора.
2. Обогрев смеси с внешней стороны. Повышают температуру окружающей среды на определённом участке строительных работ. Для успешного бетонирования используют тепловые пушки (строительные обогреватели) и разборные сооружения («тепляки»).
3. Несъёмная теплоизоляционная опалубка. Такой метод применим, если температура внешнего мира будет не менее — 5°C. Эта система обеспечивает условия для твердения бетона с помощью требуемой температуры.

Использование противоморозных добавок

Опытные мастера вместе с подогревом раствора применяют противоморозные добавки.

Профессионалы утверждают, что это доступный и простой метод бетонирования при низких температурах. Составы делят на 2 группы:

1. Тормозящие процесс кристаллизации воды. Составы содержат компоненты, которые обеспечивают полимеризацию раствора в холод.
2. Ускоряющие затвердевание. Используя эти компоненты, строители сокращают время затвердевания бетона.

Как правило, противоморозные компоненты составляют 2-10% от цементной основы. Их использование делает возможным осуществление работы при температуре -25 °C.

Противоморозные добавки применяют для строительных работ зимой

Среди наиболее распространённых противоморозных добавок:

• углекислый калий (поташ). Свою популярность этот компонент приобрел за счёт того, что не провоцирует образования ржавчины на металлических конструкциях. Процесс полимеризации продолжается даже при температуре -25 °C. Использование поташа гарантирует отсутствие соляных следов. Однако углекислый калий имеет свою особенность – смесь быстро схватывается. Так что рекомендуется использовать раствор не позже, чем через 50 минут с момента приготовления;
• нитрит натрия. Этот модификатор даёт возможность проводить строительные работы при температуре до -19 °C, а также наделяет антикоррозийными свойствами. Однако использование этого компонента приводит к появлению солевых следов на готовом изделии;
• хлорид кальция. Способствует застыванию бетона, даже если на улице -20 °C, а также увеличивает скорость схватывания смеси. В силу своей природы, состав может оставлять соляные разводы на застывшем бетоне.

Особенности заливки бетона при разных погодных условиях

Заливка бетона в жаркую погоду

Заливка бетона в палящий зной станет настоящим испытанием для тех, кто любит медлить.

Настоящим испытанием станет заливка бетона в палящий зной

Пол быстро затвердевает, поэтому необходимо придерживаться определённых правил:

• обязательное использование гидроизоляции. Даже если она не требуется в силу погодных условий, её наличие не позволит влаге просачиваться в грунт;
• большее количество сотрудников увеличит скорость выполнения работы и обеспечит качественное покрытие поверхности;
• отделка плиты двумя способами – с алюминиевой тёркой и стальным предметом, обеспечит качественное покрытие;
• чтобы получить немного дополнительного времени на выполнение работы, следует использовать более влажную смесь;
• следует приступать к увлажнению плиты сразу после того, как затвердела обработанная поверхность.

Работа в прохладное время года

При работе в морозную погоду бетон твердеет медленно. Когда плита будет уложена, нужно выждать не менее часа, прежде чем приступить к ручной затирке.

В силу того, что выполнение этого этапа требует большей скорости, чем те же самые действия в жаркий день, то необходимо следовать некоторым советам:

• не стоит увлажнять бетон больше, чем необходимо;
• если погодные условия не требуют использования полиэтиленовой гидроизоляции, стоит дать возможность влаге выйти в грунт. Это ускорит затвердевание бетона;
• следует заполнять участок смесью как можно раньше, это обеспечит более быструю готовность работы, так как днём температура воздуха более высокая, соответственно, смесь застывает быстрее.

Медленно твердеет бетон при работе в морозную погоду

Заливка бетона в холодную погоду

Заливка бетона при отрицательных температурах требует создания особых условий. Раствор не должен замерзать, иначе тонко отшлифованная поверхность плиты станет кашеобразной.

Чтобы обеспечить наиболее качественное покрытие при выполнении работ в холодную погоду, требуется запомнить некоторые особенности:

• следует попросить поставщика, чтобы он смешивал раствор тёплой водой в те дни, когда температура ниже точки замерзания. Это помогает избежать проблем при транспортировке смеси;
• добавление в состав смеси негашёной извести ускоряет первоначальное затвердевание бетона и позволит более стойко сопротивляться разрушающим факторам при оттаивании или замораживании. Количество извести обычно составляет 0,5 — 2% от массы смеси;
• важно помнить о том, что использование большого количества смеси также проблематично, как и работа в жаркую погоду. Добавление извести делает состав агрессивным по отношению к стали, этот компонент нельзя использовать при работе с бетоном, усиленном стальными конструкциями;
• следует убедиться в том, что подушка из щебня не замёрзла;
• необходимо обеспечить дополнительный обогрев здания, в котором ведутся работы;
• покрыть готовую плиту полиэтиленом и накрыть слоем сена или соломы, толщиной более 100 мм, чтобы обеспечить теплоизоляцию.

Рекомендации при зимнем бетонировании

В силу своего химического состава, бетон при минусовой температуре не способен сохранить хорошее качество.

При желании совершить укладку смеси в холод, следует придерживаться некоторых правил:

• необходимо подготовить вспомогательные конструкции. Требуется очистить опалубку от льда и осадков и разогреть арматурные конструкции и дно до достижения требуемой температуры. Для этого потребуются обогревательные элементы;
• использование плиточного фундамента. Это делает невозможным поддержание необходимой температуры в ледяной холод. Опытные строители заливают такой тип основания только при показателях ртутного столба выше 0°C или небольших заморозках;
• применение ленточного фундамента в качестве основания. В силу возможности поэтапного выполнения работы, такой вариант наиболее приемлем для возведения жилья в холодную погоду. Лучше создавать обогревательные комплексы для застывания бетона на определённых участках;
• непрерывность работы. Если фундамент необходимо заливать частями, каждую последующую локацию необходимо заполнить до того, как схватиться первая;
• совмещение методов. Практика показывает, что лучшего результата удаётся достичь при использовании нескольких методов зимнего бетонирования.

Даже несмотря на всю доступность стройки в морозное время года, необходимо помнить о том, что это влечёт за собой лишние затраты времени, денег и сил. Поэтому лучше заливать бетон в тёплое время года.

Виды расчетов и экспериментальных исследований

Состояние окружающей среды влияет на свойства строительных материалов. Это исследование дает начальное представление о гидратации портландцемента при низких температурах с точки зрения лабораторных экспериментов (включая электрическое сопротивление, степень гидратации (DoH) и зрелость), а также термодинамических расчетов. Гидраты портландцемента в данный период были обнаружены с помощью дифракции рентгеновских лучей (XRD), а их микроструктура наблюдалась с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).Результат эксперимента (т.е. DoH и удельное электрическое сопротивление) показал, что гидратация портландцемента задерживалась низкой температурой без остановки гидратации при -5 ° C. Основываясь на базовой кинетической модели, термодинамический расчет предсказал, что конечный гидрат отличается в зависимости от температуры окружающей среды. Тенденция механического поведения портландцементной пасты под воздействием низких температур потенциально связана с появлением алюминатных соединений и восстановлением портландита.

1.Введение

Температура влияет на характеристики портландцемента, который является наиболее широко используемым материалом в строительстве инфраструктуры [1]. Между тем матрица цементного вяжущего играет очень важную роль в композитах на основе портландцемента (то есть пастах, растворах, бетоне, стабилизированном камне и обработанных грунтах). Характеристики затвердевшего портландцемента (например, механическое поведение и долговечность) тесно связаны с химической гидратацией и твердением в раннем возрасте, в то время как взаимосвязь между процессами гидратации, производимыми гидратами, микроструктурами и механическими свойствами была доказана в предыдущих исследованиях [2– 5].В течение срока службы инфраструктуры материалы на основе цемента должны сталкиваться с жесткими условиями окружающей среды, такими как сверхнизкие температуры [6–8]. В этих условиях механические свойства (например, прочность на сжатие, прочность на изгиб, модуль упругости и коэффициент Пуассона) затвердевшего портландцементного бетона будут улучшены за счет сверхнизкой температуры, например, –70 ~ –10 ° C [7].

Иными словами, если материалы на основе цемента (пасты, растворы, бетон и т. Д.) Будут подвергаться воздействию низких температур, особенно отрицательной температуры (<0 ° C) во время начальной стадии гидратации, гидратация цемента будет сильно затронута [9–11] .В этом случае гидратированные продукты, фазовая конверсия, например, из эттрингита (AFt) в моносульфат (AFm), и поры раствора будут подвергаться воздействию низких температур [5, 12]. В некоторых ограниченных условиях матрица может быть даже повреждена. Таким образом, в раннем возрасте следует применять стратегии, чтобы избежать повреждений матрикса в холодную погоду [13, 14]. С этой целью было проведено множество исследований по изучению гидратации портландцемента при низких температурах [10, 11, 15–18], хотя до сих пор отсутствует глубокое понимание влияния низких температур на характеристики гидратации и твердения цемента. .

Лучшее понимание гидратации портландцемента может абсолютно улучшить характеристики цементных композитов при низких температурах, особенно для применения в холодном климате. Таким образом, это исследование направлено на изучение процесса гидратации портландцемента, включая гидраты, микроструктуру и эволюцию механического поведения. Чтобы лучше понять влияние низких температур на процесс гидратации, также используется термодинамический подход для расчета гидратов портландцементной пасты.По сути, это исследование дает базовые знания о процессе гидратации портландцемента при низких температурах как часть систематического исследования.

2. Экспериментальная программа

2.1. Сырье

В данном исследовании использовался типичный коммерческий обычный портландцемент (OPC, производимый Jidong Cement Plant, Сиань, Китай) с оксидными компонентами, подробно описанными в Таблице 1 (PO42.5). Следует отметить, что оксидные компоненты, измеренные здесь с помощью XRF, не отражали реальный компонент в портландцементе из-за замены 5-10% наполнителя в клинкерах.Минеральные фазы в OPC (с помощью XRD) и гранулометрический состав показаны на рисунке 1. Технические свойства PO42.5, использованного в этом исследовании (предоставлены производителем), следующие: удельная поверхность (Блейн) = 360 м 2. ² / кг, плотность = 3,02 г / см ³ , время начального схватывания = 2,8 часа и время окончательного схватывания = 4,7 часа.

.

Укладка бетона в жаркую или холодную погоду

Люди, которые занимаются заливкой бетоном, могут работать почти круглый год на большей части территории страны. Это связано с тем, что либо методом проб и ошибок, либо, читая множество технических журналов, они выяснили, как успешно укладывать бетон, даже если он изнуряет горячим или очень холодным. Почти всем остальным я бы порекомендовал ограничить конкретные занятия более умеренной погодой. Если на улице так жарко, что все, о чем вы можете думать, это поплавать, я бы посоветовал вам выпить холодного напитка, включить кондиционер и забыть о бетоне.Если на улице так холодно, что вам нужны перчатки, подумайте о том, чтобы провести время перед камином с хорошей книгой.

Если это не дает вам достаточно конкретных рекомендаций, может быть, нам следует определить, что такое умеренные температуры? Это открыто для обсуждения и включает другие факторы, но в целом, если температура воздуха составляет от 50 ° F до 90 ° F, вы должны быть в безопасности. Вы можете безопасно укладывать бетон за пределами этих ограничений, но вам нужно сделать несколько вещей, чтобы ваша работа не превратилась в кошмар.

Температура воздуха сама по себе не является определяющим фактором при заливке бетона. Температура воздуха, уровень влажности и скорость ветра, температура поверхности, на которую вы кладете бетон, вода и сухой бетон в мешке — все это играет огромную роль, и их необходимо учитывать. Воздух, ветер и влажность в значительной степени не зависят от вас, но на некоторые другие вы можете влиять. Важно помнить, что температура смешиваемого материала так же важна, как и температура воздуха.

Холодная погода
Если температура воздуха ниже 32 ° F, я бы посоветовал вам дождаться более теплой погоды или позвонить профессионалу. Если вы не хотите поставить палатку с обогревателем или украсть электрическое одеяло супруга с кровати, это приведет только к неприятностям. Если на улице так холодно, что земля промерзла, не заливайте бетон ни при каких обстоятельствах. Самая большая проблема при заливке бетона при температуре воздуха чуть выше нуля — это последующие ночные температуры.В холодную погоду бетон схватывается гораздо медленнее. Очень важно (я повторю, что критически важно), чтобы бетон схватился до того, как он подвергнется воздействию отрицательных температур. Проблема в том, что когда вода замерзает, она занимает больше места в ледяной фазе, чем в жидкой фазе. Когда вся вода, которую вы использовали для смешивания, замерзает, она расширяется, вызывая растрескивание бетона. Главное — сделать все возможное, чтобы бетон схватился достаточно быстро, чтобы предотвратить это.

Первое, что делают зимой профессионалы — это горячая вода.Если вы используете горячую воду и держите сухой продукт в отапливаемом помещении вашего дома или гаража до тех пор, пока не будете готовы его использовать, это значительно ускорит схватывание бетона. Вы можете купить продукты, предназначенные для быстрого схватывания, например, быстротвердеющий бетон Sakrete. Он не будет схватываться так быстро, как говорится в литературе, если температура воздуха близка к нулю, но затвердеет намного быстрее, чем обычный бетон. Также можно купить добавки для ускорения схватывания. Единственное, что здесь волнует, — это тип ускорителя. Если он содержит хлорид кальция, а ваш бетон будет содержать арматуру или металлическую проволочную сетку, хлориды разрушат его и вызовут ржавчину.Это в конечном итоге приведет к растрескиванию бетона. Когда бетон схватывается, он выделяет тепло. Не то же самое, что жарить яйцо, но есть немного экзотермическая реакция (большое слово для реакции, которая выделяет тепло, используйте его, чтобы произвести впечатление на друзей). Вы можете использовать это в своих интересах, накрыв бетон (после того, как он застынет) одеялом. Для этого продают одеяла, чтобы вашим детям не приходилось спать на морозе. Вы также можете поставить палатку или прислониться к ней и поставить внутри обогреватель.

Жаркая погода
Если температура воздуха выше 90 ° F, будьте осторожны.Конечно, то, что вы делаете с бетоном, тоже имеет значение. Мы вернемся к этому позже. Кроме того, если дует сильный ветер и низкая влажность, даже 90 ° могут стать проблемой. Проблема с жаркой погодой не в жаре. Ни у цемента, ни у заполнителей нет проблем с температурой. Это не похоже на плитку шоколада на переднем сиденье машины в июле. Дело в том, что верхний слой бетона высыхает намного быстрее, чем нижний. По мере высыхания бетон дает усадку.Это означает, что верх будет сжиматься, а низ неподвижен. В этот момент внутри плиты вспыхивает ваша собственная гражданская война между севером и югом. Будут жертвы.

Чтобы избежать агрессии, необходимо поддерживать одинаковую скорость отверждения верхней и нижней части. Есть несколько вещей, которые вы можете сделать до и во время смешивания, и несколько вещей, которые вы можете сделать после размещения. Перед смешиванием храните материал в прохладном месте или, по крайней мере, избегайте попадания прямых солнечных лучей. Затем используйте самую холодную воду, которую найдете.Компании по производству готового бетона фактически используют лед, чтобы заменить всю или большую часть воды, чтобы замедлить схватывание. После того, как вы уложили бетон и он схватился, вам необходимо поддерживать плиту во влажном состоянии. Это можно сделать несколькими способами. Вы можете периодически опрыскивать плиту из шланга, включать разбрызгиватель мелкодисперсного тумана, накрывать плиту влажной мешковиной или химикатами, предназначенными для того, чтобы вода не испарялась так быстро. При очень высоких температурах, очень низкой влажности или сильном ветре это можно делать в течение нескольких дней.Почти все в этой дискуссии о жаркой погоде направлено на то, чтобы кто-то вылил плиту. Если вы смешиваете бетон и кладете его в яму, чтобы поддержать столб ограждения настила, жаркая погода обычно не проблема. Если бетон схватывается слишком быстро, чтобы его можно было уложить в отверстие, используйте холодную воду для замешивания или лед.

Вернуться в блог

.

Прогноз температуры бетона во время отверждения с использованием регрессии и искусственной нейронной сети

Гидратация цемента играет жизненно важную роль в изменении температуры бетона раннего возраста из-за тепловыделения. Температура бетона влияет на удобоукладываемость, и ее измерение является важным элементом любой программы контроля качества. В этом отношении очень ценен метод, позволяющий оценить температуру бетона во время отверждения. В этой статье для оценки конкретной температуры использовались методы многомерной регрессии и нейронной сети.Для достижения этой цели были подготовлены десять лабораторных цилиндрических образцов в контролируемой обстановке, а температура бетона измерялась термисторами, имеющимися в тензодатчиках с вибрирующей проволокой. Переменные входных данных включают время (час), температуру окружающей среды, соотношение воды и цемента, содержание заполнителя, высоту и диаметр образца. Температура бетона была измерена на десяти различных бетонных образцах. Нелинейная регрессия достигла определенного коэффициента () 0,873. Используя тот же набор входных данных, искусственная нейронная сеть предсказала конкретную температуру с более высоким значением 0.999. Результаты показывают, что метод искусственной нейронной сети может значительно использоваться для прогнозирования конкретной температуры, когда результаты регрессии не имеют надлежащей точности.

1. Введение

Прогноз температуры свежего бетона представляет большой интерес для проектировщиков и подрядчиков, потому что гидратация цемента — экзотермический процесс, а выделение тепла может привести к очень раннему возникновению термических трещин при отсутствии какой-либо нагрузки [1]. Следовательно, использование метода оценки температуры во время отверждения очень выгодно.

Гидратация цемента вызывает повышение внутренней температуры бетона. Повышение температуры зависит от многих параметров, включая состав цемента, крупность и содержание, заполнитель и КТР (коэффициент теплового расширения), геометрию секции, размещение и температуру окружающей среды [2]. После достижения максимальной температуры температура бетона снижается [3].

Заливки с большим отношением объема к площади поверхности более подвержены термическому растрескиванию. Цементы, используемые для массового бетона, должны иметь низкое содержание C ₃ S и C ₃ A, чтобы уменьшить чрезмерное нагревание во время гидратации.Цемент более низкой крупности с медленной гидратацией снижает повышение температуры. Массовые бетонные смеси должны содержать как можно меньше цемента для достижения желаемой прочности. Это снижает тепло гидратации и последующее повышение температуры. Более высокое содержание крупного заполнителя (70–85%) можно использовать для снижения содержания цемента и снижения повышения температуры. КТР (коэффициент теплового расширения) крупного заполнителя имеет основное влияние на КТР бетона. Агрегаты с более низким CTE имеют тенденцию иметь более высокую теплопроводность; таким образом, тепло быстро отводится от ядра.Более низкие температуры окружающей среды вызывают меньшее повышение температуры. Меньшее соотношение объема к поверхности приводит к меньшему повышению температуры. оказывает большое влияние на повышение температуры. Чем ниже, тем меньше поднимается температура [2].

Для измерения температуры бетона во время отверждения требуются инструменты и высокие затраты. Используемые методы прогнозирования температуры бетона обычно состоят из метода Portland Cement Association (PCA), графического метода ACI, метода Шмидта [4] и программного пакета ConcreteWorks [5].

Метод PCA рассчитывает повышение температуры на 10 ° F для каждых 100 фунтов цемента, не дает информации о времени достижения максимальной температуры, не позволяет количественно определить разницу температур и предполагает, что наименьший размер бетонного элемента составляет не менее 1,8 м (6 футов). Графический метод ACI использует диаграммы и уравнения, основанные на эмпирических данных и допущениях для граничных условий. Как правило, этот метод недооценивает максимальную температуру и плохо предсказывает время достижения максимальной температуры.Метод Шмидта мало помогает определить граничные условия и его сложно смоделировать. Более того, он может быть сложным и должен выполняться опытным инженером [5]. В дополнение к дефектам трех вышеупомянутых методов, они не предсказывают постоянную температуру бетона. Пакет программ ConcreteWorks, используемый для прогнозирования постоянной температуры бетона, должен измерять содержание воздуха в бетоне, осадку, заданную конечную прочность на сжатие (), коэффициент теплового расширения и тепловые свойства бетона.Этот тип измерений требует слишком много времени и затрат. Таким образом, использование быстрого и простого метода для прогнозирования постоянной температуры бетона, который измеряет входные параметры простым и недорогим способом, может быть очень полезным.

Целью данного исследования является прогнозирование температуры во время выдержки бетона с использованием времени (), температуры окружающей среды, отношения воды к цементу, содержания заполнителя, диаметра и высоты образца в качестве переменных. Необходимые данные являются результатом лабораторного эксперимента. Для прогнозирования использовались многомерная регрессия (программное обеспечение SPSS) и искусственная нейронная сеть (MATLAB).

2. Экспериментальные процедуры

Чтобы предсказать температуру во время отверждения бетона, необходимо постоянно измерять температуру с помощью термисторов, которые расположены внутри образцов бетона. Необходимые данные получены в результате десяти экспериментов, проведенных на различных цилиндрических образцах бетона в Институте инженерно-геологических изысканий и маркшейдерского дела Технического университета Клаусталя, Германия. В каждом конкретном образце были установлены тензодатчики различных типов.Вибропроволочные тензодатчики оснащены термисторами, с их помощью измеряется температура бетона. На разных этапах бетонирования бетон надлежащим образом уплотнялся ручным вибратором.

Измерения начались сразу после бетонирования образца и в процессе его отверждения. Температуру фиксировали до 30 часов после бетонирования, при этом температурные изменения скорее прекратились.

Для более точного прогнозирования температуры, измеренная температура бетона в образцах с аналогичной возможностью тензодатчиков использовалась в качестве температуры бетона.

Тип цемента, использованный в данном исследовании и производимый German Deuna Co., представляет собой портландцемент (CEM,).

Характеристики образцов представлены в таблице 1. Используемые агрегаты во всех образцах крупнозернистые и кремнеземистые. Образец № 9 был помещен в холодную погоду (от −2 ° C до +1,84 ° C) после бетонирования и в процессе отверждения. Для образцов с соотношением вода / цемент 50% и № образца 9 (бетонирование в холодную погоду) на каждый килограмм цемента было использовано 30 мл пластификатора.

Измеренные изменения температуры во время отверждения образцов представлены на Рисунке 1.