Бетонирование при отрицательных температурах

В России в зимних условиях без снижения темпов и качества работ возводят самые разнообразные конструкции и сооружения из бе­тона и железобетона.
Широкому развитию зимнего бетонирования способствовали ис­следования советских ученых А. В. Барановского, А. В. Вавилова, Н. Н. Данилова, А. М. Зеленина, А. Е. Кириенко, Б. А. Крылова, С. А. Миронова, В. В. Михайлова, В. М. Москвина, В. Н. Сизова, Б. Г. Скрамтаева, И. Г. Совалова, В. Ф. Утенкова, С. В. Шестоперова и др.
Как известно, бетон является искусственным камнем, получае­мым в результате твердения рационально подобранной смеси цемента, воды н заполнителей. Согласно современным представлени­ям, образование н твердение цементного камня проходят через стадии формирования коагуляционной н кристаллических структур.
В стадии образования коагуляционной (связной) структуры вода, обволакивая мелкодисперсные частицы цемента, образует вокруг них так называемые сельватные оболочки, которыми части­цы сцепляются дург с другом. По мере гидратации цемента процесс переходит в стадию кристаллизации. При этом в цементном тесте возникают мельчайшие кристаллы, превращающиеся затем в сплош­ную кристаллическую решетку. Этот процесс кристаллизации и определяет механизм твердения цементного камня и, следовательно, нарастания прочности бетона.
Ускорение или замедление процесса образования и твердения цементного камня зависит от температуры смеси и адсорбирующей способности цемента, определяемой его минералогическим составом.

В России в зимних условиях без снижения темпов и качества работ возводят самые разнообразные конструкции и сооружения из бе­тона и железобетона.
Широкому развитию зимнего бетонирования способствовали ис­следования советских ученых А. В. Барановского, А. В. Вавилова, Н. Н. Данилова, А. М. Зеленина, А. Е. Кириенко, Б. А. Крылова, С. А. Миронова, В. В. Михайлова, В. М. Москвина, В. Н. Сизова, Б. Г. Скрамтаева, И. Г. Совалова, В. Ф. Утенкова, С. В. Шестоперова и др.
Как известно, бетон является искусственным камнем, получае­мым в результате твердения рационально подобранной смеси цемента, воды н заполнителей. Согласно современным представлени­ям, образование н твердение цементного камня проходят через стадии формирования коагуляционной н кристаллических структур.
В стадии образования коагуляционной (связной) структуры вода, обволакивая мелкодисперсные частицы цемента, образует вокруг них так называемые сельватные оболочки, которыми части­цы сцепляются дург с другом. По мере гидратации цемента процесс переходит в стадию кристаллизации. При этом в цементном тесте возникают мельчайшие кристаллы, превращающиеся затем в сплош­ную кристаллическую решетку. Этот процесс кристаллизации и определяет механизм твердения цементного камня и, следовательно, нарастания прочности бетона.
Ускорение или замедление процесса образования и твердения цементного камня зависит от температуры смеси и адсорбирующей способности цемента, определяемой его минералогическим составом.
Для твердения цементного камня наиболее благоприятная температура от 15 до 25°С, при которой бетон на 28-е сутки прак­тические достигает стабильной прочности. При отрицательных температурах вода, содержащаяся в капиллярах и теле, замерзая, увеличивается в объеме примерно на 9%. В результате микроско­пических образований льда в бетоне возникают силы давления, нарушающие образовавшиеся структурные связи, которые в даль­нейшем при твердении в нормальных температурных условиях уже не восстанавливаются. Кроме того, вода образует вокруг крупно­го заполнителя обволакивающую пленку, которая при оттаивании нарушает сцепление, т. е. монолитность бетона. При раннем замо­раживании по тем же причинам резко снижается сцепление бетона с арматурой, увеличивается пористость, что влечет за собой сни­жение его прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.
.При оттаивании замерзшая свободная вода вновь превращается в жидкость и процесс твердения бетона возобновляется. Од­нако из-за ранее нарушенной структуры конечная прочность такого бетона оказывается ниже прочности бетона, выдержанного в нор­мальных условиях, на 15…20%. Особенно вредно попеоеменное замораживание и оттаивание бетона.
Прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на его конечную поочность, называют критической.
Таким образом, при бетонировании в зимних условиях техно­логическая задача в основном заключается в использовании таких методов ухода за бетоном, которые обеспечили бы достижение пре­дусмотренных проектом конечных физико-механических характе­ристик (прочность, морозостойкость и др.) или критической проч­ности.
Критическая прочность для бетонов марок ниже М200 должна быть не менее 50% проектной и не ниже 5 МПа, для бетонов ма­рок М200…М300 — не ниже 40%, для бетонов марок М400…М500 — не ниже 30%; Для предварительно напряженных конструкций
прочность бетона к моменту замораживания не.должна быть ниже 70% 28-суточной прочности.
Решению этой задачи должна быть подчинена технология всего цикла бетонирования, начиная от приготовления бетонной смеси и кончая выдерживанием бетона.