Ремонт бетона при отрицательных температурах — советы профессионалов



Ремонт бетона
Ремонт бетона

Ремонт бетона при отрицательных температурах, как и бетонирование в зимних условиях, довольно хлопотное занятие и без специальных ремонтных смесей здесь не обойтись. Нарушение бетонного основания и как следствие ослабление несущей способности деталей конструкций, является серьезной проблемой, требующей эффективного и незамедлительного решения (см. видео в этой статье).

В этой статье будет рассмотрена не только проблема ремонта бетона в зимних условиях, но и причины, которые могут приводить к возникновению этих неприятностей.

Свойства бетона

Бетон представляет собой искусственный материал, получаемый в итоге твердения смеси воды, цемента и заполнителей. Получение и твердение цементного состава проходит через несколько стадий формирования кристаллических структур.

Структура воды обволакивая зерна цемента создает вокруг них оболочки, при помощи которых частицы цемента соединяются друг с другом (процесс гидратации). При этом в цементной структуре начинают появляться мельчайшие кристаллы, которые затем превращаются в плотную кристаллическую решетку. Стадия кристаллизации и предопределяет процесс формирования цементного камня и набора прочности бетона.

Замедление или ускорение протекания процесса набора прочности бетона зависит от начальной температуры смеси, адсорбирующими характеристиками цемента, определяемыми его минералогическим составом.

Влияние низких температур на свойства бетона

Укладка бетона при отрицательных температурах
Укладка бетона при отрицательных температурах

Твердению бетонного раствора наиболее способствует температура равная 15–25°С, при помощи которой бетонная конструкция на 28-е сутки достигает оптимальной прочности.

При понижении температуры до отрицательных показателей, вода, содержащаяся в структуре бетонной смеси, превращается в ледяные кристаллы. В результате образования таких кристаллов объем воды увеличивается на 9%, при этом повышается давление, способствующее разрыву существующих структурных связей и которые впоследствии, уже не восстанавливаются.

По тем же причинам, бетон при отрицательных температурах, теряет связь с арматурным каркасом, повышается пористость материала, в значительной мере влияющая на его прочность, водонепроницаемость и морозостойкость.

При оттаивании, ледяные кристаллы в строении бетона вновь превращаются в жидкость и процесс твердения возобновляется. Однако, из-за разрушенной в период замерзания структуры, проектная прочность этого бетона будет на 15–50% ниже, чем прочность бетона, полученного в нормальных условиях.

Особенно плохо влияет попеременное замораживание–оттаивание бетонных конструкций. Прочность, при которой процесс замерзания бетона уже не может разрушить его структуру, называется критической.

Таким образом, бетонирование при отрицательных температурах, заключается в применении таких технологий ухода за бетоном, которые позволили бы получить предусмотренные проектом конечные физико-механические характеристики или хотя бы достижение бетоном критической прочности.

Правила выполнения бетонных работ в зимний отрезок времени

Заливка бетона в зимний период технология
Заливка бетона в зимний период технология

Основные положения СНиП — бетонирование при отрицательной температуре, имеющие непосредственное отношение к укладке бетонного раствора в зимний промежуток времени:

  1. Настоящие положения применяются во время проведения бетонных работ с минимальной суточной температурой 0°С и ниже.
  2. Приготовление бетона необходимо производить в подогреваемых бетоносмесителях с использованием разогретой воды и заполнителей. При этом время перемешивания раствора должно быть увеличено на 25%.
  3. При изготовлении бетона в состав смеси необходимо вводить специальные противоморозные, воздухововлекающие добавки и пластификаторы.
  4. Транспортировку бетонной смеси осуществлять при помощи автобетоносмесителей, утепленных контейнерах и в подогретом состоянии. При температуре ниже 15°С, время и расстояние транспортировки сокращают на 30–50% в сравнении с летним периодом.
  5. Состояние поверхности, на которую будет заливаться смесь, а также способ ее укладки, обязаны предотвратить вероятность замерзания раствора в момент контакта с бетонным основанием.
  6. При отрицательных температурах бетон необходимо укладывать с применением глубинных вибраторов. Причем время вибрирования бетонной смеси следует увеличить на 25% в сравнении с укладкой при плюсовых температурах.
  7. По окончании производства бетонных работ, все свежеуложенные конструкции необходимо укрыть паро- и теплоизоляционными материалами.

Укладка бетона при низких температурах

Набор прочности бетона при отрицательных температурах заключается в создании бетонной смеси необходимых условий твердения, гарантирующих сохранение структурной целостности и удовлетворительного состояния после оттаивания.

Это можно достичь двумя способами:

  1. использование внутренней теплоты бетона;
  2. внешняя подача тепловой энергии бетону с использованием специального оборудования и технологий.

Применение внутренней теплоты бетонной смеси в момент твердения бетона

Утепление бетона в зимний период
Утепление бетона в зимний период

Первый способ наиболее приемлем для приготовления и укладки бетонной смеси своими руками, так как можно обойтись без дополнительного оборудования, а значит, цена готового бетона будет гораздо ниже цены раствора заводского изготовления. Но готовить смесь своими руками в зимних условиях желательно в небольших объемах для выполнения каких-либо краткосрочных работ.

Инструкция по приготовлению бетонной смеси в зимних условиях своими руками:

  1. В качестве вяжущих применять высокопрочные и быстротвердеющие марки портландцемента.
  2. При изготовлении бетонного раствора необходимо вводить в смесь ускорители твердения и воздухововлекающие добавки.
  3. Для уменьшения количества воды в растворе с сохранением его подвижности вводятся пластифицирующие добавки.
  4. Чтобы создать дополнительный запас теплоты в бетоне, все компоненты смеси предварительно должны быть разогреты до оптимальной температуры: вода — 90°С; заполнители — 50°С. Температура бетонной смеси на выходе должна быть не более 40°С, так как при высокой температуре она быстро густеет.
  5. Температура бетонного раствора в момент укладки в опалубку не должна быть ниже 5°С, а при укладке в тонкостенные конструкции — не ниже 20°С.
  6. Укладку бетонной смеси проводить способом виброуплотнения.
  7. По завершению заливки бетонной смеси, конструкции необходимо укрыть полиэтиленовой пленкой и теплоизоляционными матами.

Период твердения бетона сопровождается химической реакцией воды и цемента, в результате которой происходит значительное выделение теплоты (экзотермия). Чтобы сохранить эту теплоту, бетонные конструкции укрывают теплоизоляционными материалами (маты из минеральной ваты, опилки, пенопласт и др.).

Бетон должен набрать заданную прочность, прежде чем температура смеси снизиться в какой-либо точке конструкции до 0°С. Такой метод бетонирования называется способом термоса. Данный способ рационален, если необходимая теплота в бетоне сохраняется как минимум 5–7 суток. А такие условия возможны только при заливке объемных бетонных конструкций.

В дополнение к естественному разогреву бетона может применяться так называемый способ электротермоса. При этом методе бетонную смесь дополнительно прогревают электродами, установленными в бетонную конструкцию с последующим выдерживанием по вышеописанной технологии.

Внешние источники, применяемые для подогрева бетона

Учитывая тип бетонируемой конструкции и требуемые сроки ввода ее в эксплуатацию, внешние источники поддержки внутренней теплоты бетона могут быть следующих видов:

  • предварительный электроразогрев бетонной смеси;
  • выдерживание бетонных конструкций в тепловых шатрах (конвективный способ);
  • выдерживание бетона с использованием внешних источников тепловой энергии (контактные способы электропрогрева, радиационные, индукционные и др.).

Предварительный разогрев бетонного раствора

Установка для предварительного разогрева бетона на строительной площадке
Установка для предварительного разогрева бетона на строительной площадке

Одним из эффективных способов бетонирования при низких температурах считается метод предварительного форсированного разогрева бетонной смеси (см. фото). Бетон перед самой укладкой в опалубку в продолжении 5–15 мин интенсивно нагревают до температуры 70°С–90°С в загрузочных бадьях, оборудованных электродами или тоже самое, только в кузовах автосамосвалов при помощи опускных электродов. Готовую разогретую смесь сразу же заливают в опалубку и уплотняют вибраторами до начала схватывания бетона.

Испытания этого метода показали, что электротепловой импульс на начальной стадии структурообразования ускоряет гидратацию цемента, а вибрирование нагретой смеси наиболее эффективно для получения плотной структуры готового бетона. Применение электроразогретых бетонных смесей при отработанной технологии бетонирования в условиях отрицательных температур, сокращает длительность выдерживания бетона, улучшает его характеристики и повышает коэффициент эффективности применения электроэнергии.

Укладка бетона зимой
Укладка бетона зимой

Помимо этого, возникает хорошая возможность транспортировки бетонной смеси на более дальние расстояния, и позволяет широко использовать во время укладки бетонной смеси обычную высокооборачиваемую металлическую опалубку.

Тепловые шатры для выдерживания бетона

Метод утепления бетона в искусственных тепловых шатрах (тепляках) связан с непредвидимыми дополнительными затратами, усложняет проведение смежных работ и увеличивает сроки строительства. Поэтому, его применение возможно только в случае технологической необходимости.

Тепляки — это временные тентовые отапливаемые конструкции, служащие для проведения всего комплекса бетонных работ на определенном участке. Температурный режим в тепловых шатрах (тепляках) должен соответствовать температуре основания бетонной конструкции, но не ниже 5°С.

Для поддержания запланированной температуры в тепляках используются воздухонагреватели, работающие на различных видах топлива или электроприводе.

Тепляки для выдерживания бетона могут быть следующих конструкций:

  1. Легкие тепляки, изготовленные из брезента или ПВХ ткани. Применяются при производстве бетонных работ нулевого цикла (фундаменты под оборудование, колонны и др.). При механизированной укладке тепляк снимают, а по окончании устанавливают снова для выдерживания бетона в условиях проектной температуры до приобретения конструкцией заданной прочности.
Легкие тепляки
Легкие тепляки
  1. Объемные тепловые шатры, предназначенные для больших площадей, могут быть воздухоупорными (без каркаса) или обычными каркасными с ПВХ тканью. Воздухоупорные представляют собой шатры, внутри которых находятся воздуходувки, поддерживающие избыточное давление в границах 0,006 МПа, при помощи которого и поддерживается форма ПВХ конструкции.
Обогрев шатра тепловым агрегатом
Обогрев шатра тепловым агрегатом
  1. Передвижные тепловые сооружения используют для бетонирования ленточных конструкций (фундаменты, подземные коммуникации). Перемещение таких тепляков происходит при помощи тягача или специальной лебедки. Подача бетона внутрь тепляков осуществляется при помощи бадей в открытые, на время бетонирования, проемы в перекрытии.
Передвижные тепляки
Передвижные тепляки

Основные виды электронагрева бетона

Изотермический обогрев бетона
Изотермический обогрев бетона
  1. Изотермический прогрев бетонной смеси одно- или трехфазным переменным током проходит при пониженном напряжением в 50–100 В. Прогрев конструкций постоянным током способствует электролизу воды в бетоне. Сам механизм этого вида нагрева основан на включении свежеуложенного бетона в электрическую цепь, возникающую между электродами и выполняет роль естественного сопротивления, в результате чего происходит нагрев бетона.

Подсказки: при изотермическом методе прогрева повышается электрическое сопротивление бетонной смеси, и сила тока уменьшается; для успешного протекания процесса необходимо стабилизировать силу тока, а для этого, трансформаторами, периодически нужно поднимать напряжение (ступенчатый метод,) иначе прохождение тока может прекратится и бетон замерзнет.

  1. Электрическая термоактивная переставная опалубка работает под напряжением 40,121, 220В. Рекомендуемая температура бетона в момент заливки 5°С и выше. В период прогрева и после снятия опалубки бетонную поверхность необходимо укрыть теплоизоляционными материалами во избежание резкого охлаждения бетона и появления трещин поверхности в результате разницы температурных напряжений.
Термоактивная опалубка
Термоактивная опалубка
  1. По такому же принципу работают и эластичные греющие (пластиковые, резиновые) опалубки с установленными в них электродами.
Термоактивный щит для прогрева бетона
Термоактивный щит для прогрева бетона
  1. Радиационный метод прогрева инфракрасными лучами применяется для выдерживания бетона в местах густоармированных стыков сложной конфигурации где применение прогрева традиционными способами невозможно. Генератор лучей представляет собой металлический рефлектор, в котором на расстоянии 5–8 см от сферической поверхности расположена электрическая изолированная спираль, которая и служит источником необходимой энергии.
Промышленные инфракрасные излучатели
Промышленные инфракрасные излучатели
  1. Индукционный способ прогрева бетона (контактный метод) заключается в создании электромагнитного поля вокруг свежеуложенной бетонной смеси. В результате перемагничивания вихревых потоков арматура и металлическая опалубка нагреваются и передают теплоту бетону.
Индукционный обогрев бетона схема
Индукционный обогрев бетона схема

Выбор технологии электропрогрева бетона зависит от вида бетонных конструкций, его проектной прочности, наличия необходимых мощностей на строительной площадке и допустимой пиковой нагрузки существующей электросети.

Подсказки: интенсивный прогрев бетона менее энергоемок, но при частом подъеме температуры, возможно его пересушивание, в результате — возможно появление трещин на бетонной поверхности в момент ее остывания.

Ремонт бетона в зимний период

Ремонт бетона при низких температурах
Ремонт бетона при низких температурах

Низкое качество исходных материалов, неудовлетворительный состав бетонной смеси, нарушение условий транспортировки бетона, а также нарушение технологии выполнения бетонных работ при отрицательных температурах приводит к поверхностным дефектам и впоследствии к разрушению бетонных конструкций.

Для ремонта бетона при отрицательных температурах обычно используют готовые быстротвердеющие ремонтные растворы, позволяющие в короткий срок и без использования специальных методов обогрева устранить все виды структурных нарушений бетона:

  • ремонт бетонных покрытий автодорог, мостов, аэродромов и др.;
  • ремонт гидротехнических сооружений;
  • для подводного бетонирования;
  • ремонт густоармированных конструкций;
  • ремонт разрушений бетона в результате влияния агрессивных сред;
  • ремонт повреждений поверхности от ударных механических нагрузок;
  • применяются для краткосрочного ремонта: растрескивание бетона, шелушение поверхности, ремонт выбоин глубиной до 30 мм и более.

Материалы для ремонта бетонных поверхностей

Качество ремонта бетона заключается в правильном выборе смеси для проведения работ. Выбор необходимого состава для дефектных поверхностей зависит от типа конструкции, вида повреждений и условий эксплуатации выбранной конструкции. Всем этим требованиям отвечают ремонтные составы ЭМАКО.

Комплекс растворных смесей ЭМАКО располагает следующими разновидностями материалов для любого ремонта бетонных конструкций в условиях низких температур:

  1. Emaco Fast Tixo — быстротвердеющий сухой раствор тиксотропного типа обеспечивает скоростной набор прочности ремонтируемой бетонной поверхности без применения дополнительного прогрева. Разрешено применение до -10°С. Толщина наносимого слоя 10–100 мм.
Emaco Fast Tixo
Emaco Fast Tixo
  1. Emaco Fast Fluid — сухая безусадочная бетонная смесь. В результате смешивания с водой получаем качественный состав, обеспечивающий прочное схватывание бетона с арматурным каркасом. Применяется при температуре окружающей среды от +5°С до -10°С.
Emaco Fast Fluid
Emaco Fast Fluid
  1. Emaco Fast Fibre — сухая бетонная смесь, содержащая в своей структуре металлическую фибру. Благодаря этому материал отличается высокой стойкостью к механическим воздействиям. Разрешается проведение работ от 0°С до -10°С.
Emaco Fast Fibre
Emaco Fast Fibre
  1. Emaco Т545 — ремонтный состав, приготовленный на фосфатно-магниевом цементе с добавлением кварцевого песка фракцией до 4 мм. В соединении с водой образует густую однородную массу способную набирать прочность при температурах от +5 до -20°С.
Emaco T545
Emaco T545

Практическое использование ремонтных составов при низких температурах

Не конструкционный ремонт бетона
Не конструкционный ремонт бетона

Инструкция по выполнению ремонта бетонных конструкций своими руками быстротвердеющим тиксотропным составом Emaco Fast Tixo:

  1. Вручную или механизированным способом очистить поверхность от шелушащегося бетона.
  2. С поверхности оголенной арматуры удалить ржавчину.
  3. При помощи газовой горелки или инфракрасными излучателями прогреть ремонтируемую поверхность до положительной температуры.
  4. Дефектную поверхность при помощи жесткой синтетической щетки, обработать грунтовкой приготовленной из этого же ремонтного состава, только более жидкой консистенции (50/50).
  5. Приготовление ремонтной смеси заключается в смешивании сухого состава, подогретого до +5°С и предварительно разогретой воды (30–50°С). Расход воды — 4,35 л/мешок.
  6. В подготовленную емкость вначале заливают воду, включают миксер и при одновременном перемешивании вводят сухую смесь. Раствор продолжают размешивать до образования пластичной, без комков, однородной массы.
  7. Основной слой раствора, на ремонтируемую поверхность, наносят при помощи кельмы, шпателя или синтетической губчатой терки.
  8. Дальнейшая обработка поверхности допускается после предварительного схватывания раствора.
  9. После финишной обработки, ремонтируемую поверхность укрывают теплоизоляционными материалами, и выдерживают до набора ремонтной смесью необходимой прочности.

Как видим, бетонирование при отрицательных температурах требует строгого выполнения всех вышеописанных требований и рекомендаций. Соблюдение норм позволяет избежать более трудоемкого и затратного процесса ремонта бетонных поверхностей в непростых условиях.

загрузка...

Добавить комментарий
Подпишитесь на новости
И будьте всегда в курсе всех строительных новинок. Следите за предложениями заводов, успевайте заключить самые выгодные контракты