Бетон – це штучний камінь, що отримується із суміші цементу, заповнювача та води. Присутність у бетонній суміші води – обов’язкова умова хімічного процесу твердіння бетону. Вода вступає в реакцію з дрібнодисперсними частинками цементу, внаслідок чого вже через кілька хвилин на поверхні зерен цементу з’являються голкоподібні кристали. Приблизно через 6:00 кристалів утворюється стільки, що між цементними зернами з’являються просторові зв’язки. Після цього протягом 28 днів утворюється цементний камінь, який дозволяє навантажувати конструкцію до проектного навантаження.
Цей процес називається гідратація та умова його нормального перебігу – 100% вологість, при цьому найбільш оптимальна температура становить від +15С до +25С.
Низькі температури призводять до кристалізації води у свіжоукладеному бетоні. Вода перетворюючись на кригу, збільшується в обсязі приблизно на 9%. При цьому виникають сили внутрішньої напруги в бетоні, що призводить до руйнування кристалічних новоутворень, що не зміцніли, між окремими компонентами бетону. При настанні оптимальних температурних умов ці руйнування не відновлюються. Тим самим знижується кінцева міцність бетону, а в деяких випадках це призводить до подальшого руйнування бетонної конструкції.
Міцність бетону погіршується тим більше, що раніше після укладання відбулося замерзання. При додаванні до бетону протиморозних добавок можна відстрочити момент замерзання бетону. Тоді у бетонної суміші з’являється час для набору міцності, при якій негативний вплив заморожування буде невеликим (критична міцність – для повного навантаження та розпалубна – для часткової). При настанні сприятливих умов продовжиться набір міцності до проектної.
Розмір критичної міцності характеризується опірністю бетону внутрішнім силам тиску, що виникає при замерзанні в ньому бетону.
Заморожений при такій міцності бетон після відтавання повинен бути витриманий в умовах, які забезпечують отримання проектної міцності.
Контроль міцності бетону необхідно здійснювати випробуванням зразків, виготовлених біля місця укладання бетонної суміші.
На вибір способу витримки бетону при зимовому бетонуванні монолітних конструкцій впливають багато чинників:
При виробництві зимового бетонування підлягають контролю:
При знятті укриття з конструкції різниця температури навколишнього середовища та бетону не повинна перевищувати 10С.
Для проведення бетонних робіт у зимовий час проводиться комплекс заходів щодо підготовки опалубки, арматури, прокладають додаткові електромережі.
Основна відмінність приготування бетонної суміші при негативних температурах – необхідність дотримання встановленої розрахунками температури при виході з бетонозмішувача. Це потрібно для того, щоб після транспортування суміші її температура була не нижчою за ту, яка сприятлива для режиму витримування бетону.
Задану температуру бетонної суміші забезпечують її компоненти під час завантаження в бетонозмішувач, які повинні мати відповідну температуру.
Оптимально допустима температура бетонної суміші та її складових при застосуванні портландцементу Марки 400:
Час перемішування бетонної суміші для збільшення однорідності в зимовий час збільшується в 1.5 рази в порівнянні з літніми умовами. Бетонна суміш повинна готуватися в цеху, що опалюється, з температурою повітря не нижче +40С. Температуру і рухливість бетонної суміші необхідно контролювати на виході бетону з бетономішалки, а також на місці укладання.
Підбір складу бетонних сумішей для укладання при низьких температурах обуслоленний підвищеною увагою до водоцементного відношенню, а також можливістю застосування пластифікаторів, через те, що протиморозні добавки, в більшості випадків, застосовуються в комплексі з пластифікуючими. В даний час є ряд комплексних протиморозних добавок-суперпластифікаторів, які дозволяють проводити бетонування в зимовий період. До них відносяться продукти компанії “Поліпласт”: суперпластифікатор “Кріопласт СП15-1”, “Кріопласт П25”. Ці добавки мають всі властивості суперпластифікаторів і дозволяють проводити бетонування до -15 0С та -25 0С. Також вони дозволяють застосування електропрогрівання.
Температура бетону із протиморозними добавками на виході з бетонозмішувача встановлюється лабораторією з урахуванням термінів схоплювання.
Через складність процесу підготовки замерзлих робочих швів заливку бетонної конструкції треба проводити безперервно, невеликими ділянками по довжині і ширині, щоб попередній покладений шар бетону якнайшвидше перекривався наступним, і бетон не встигав остигати нижче передбаченої розрахунком температури.
У вертикальних конструкціях висота вільного падіння бетону допускається до 5 м, а за низьких температур зменшується до 1-1.5м.
Потрібно вкривати відкриті ділянки покладеного бетону після закінчення бетонування. Великі площі поверхні вимагають укриття в міру бетонування окремих ділянок та під час зупинок у бетонуванні термоізоляційними матеріалами: полімерною плівкою, толем, руберойдом або утеплюють щитами, матами згідно з проектом виконання робіт за низьких температур та теплотехнічних розрахунків.
Від якості ущільнення бетонної суміші залежить щільність та однорідність бетону, а як наслідок, його міцність та довговічність. Найбільш ретельно необхідно ущільнювати бетонну суміш у районі робочих швів та кутах бетонованих ділянок.
Ознаки, що характеризують достатнє ущільнення:
Виходячи з рухливості бетонної суміші, тривалість вібрування одному місці для різних сумішей приблизно може бути встановлена від 20 до 40 сек. Працюючий наконечник вібратора не повинен стикатися зі стрижнями арматури, через порушення зчеплення арматури з бетоном від вібрації.
Ущільнення бетонної суміші необхідно проводити системно, не допускаючи перепусток і під строгим контролем. Кожні 30-40 хвилин безперервної роботи необхідно відключати вібратори на 5 хвилин для охолодження двигуна.
Існує кілька способів зимового бетонування: