МЕТОДЫ ЗИМНЕГО БЕТОНИРОВАНИЯ

WINTER CONCRETING METHODS

Denis Volokhov

master's student, Department of Real Estate Expertise and Management, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются основные методы зимнего бетонирования. Статья предназначена для ознакомления читателя с методами производства бетонных работ при строительстве зданий и сооружений в зимнее время. Выявлены особенности каждого метода, их преимущества и недостатки. Рассмотрены энергоемкости и трудозатраты каждого метода. Проведено технико-экономическое сравнение видов зимнего бетонирования.

ABSTRACT

The article discusses the main methods of winter concreting. The article is intended to familiarize the reader with the methods of production of concrete works in the construction of buildings and structures in winter. The features of each method, their advantages and disadvantages are revealed. The energy intensity and labor costs of each method are considered. A technical and economic comparison of the types of winter concreting has been carried out.

Ключевые слова: методы зимнего бетонирования, термосные методы, прогревные методы, противоморозные добавки.

Keywords: methods of winter concreting, thermos methods, heating methods, antifreeze additives.

В современном строительстве возведение монолитных конструкций и сооружений осуществляется круглогодично и климатические условия оказывают большое влияние на возведение конструкций. Производство бетонных работ в зимних условиях, а для России это около 6 месяцев в году, всегда сопряжено с дополнительными материальными, трудовыми и энергетическими затратами. Себестоимость возведения монолитных конструкций возрастает в 1,3-2,0 раза по сравнению с летними условиями. При замерзании бетона в раннем возрасте в его формирующейся структуре происходят необратимые процессы, обусловливающие существенное снижение конечной прочности и морозостойкости. Но конечная прочность не снизится, если до замораживания бетон набрал определенную прочность, которая называется критической. Обычными (летними) методами бетонирования получить критическую прочность при отрицательных температурах наружного воздуха невозможно.

Согласно СП 70.13330, в период производства бетонных работ при ожидаемой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже +5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С следует применять специальные методы зимнего бетонирования, обеспечивающие благоприятные тепло-влажностные условия твердения бетона.

«Выбор основных методов производства бетонных работ зимой зависит от множества различных факторов. Среди них основными являются назначение конструкции, массивность, способ укладки и температура окружающей среды, время на набор прочности. Однако, в условиях крайнего севера часто приходится учитывать и другие факторы (вид опалубки, наличие утеплителя, возможности применения химдобавок и т. д.)» [5, с. 9].

Выделяют три группы методов зимнего бетонирования:

- 1 группа. Термосные методы (тепло вносится до укладки бетонной смеси в опалубку). Эффективен для массивных конструкций, имеет ограничение по температуре, при этом характеризуется простой технологией и низкой себестоимостью работ.

- 2 группа. Прогревные методы (тепло вносится после укладки бетонной смеси в опалубку. Помогают осуществлять выдерживание бетона практически любых конструкций, но требуют от 60 до 130 кВт*ч/м³ энергозатрат, что повышает себестоимость и трудоемкость бетонных работ.

- 3 группа. Бетонирование с противоморозными добавками. Характеризуются отсутствием энергозатрат, просто технологией производства работ, но имеет ограничение по температуре применения, ввиду арматурной стали, требованиям к отсутствию высолов.

Кроме этого, в отдельных случаях необходимым оказывается сочетание отдельных методов зимнего бетонирования, например: термос или электродный прогрев с добавками (противоморозными или ускорителями твердения). Реализация любого из перечисленных методов зимнего бетонирования должна обеспечить набор бетоном требуемой прочности до его замораживания (остывания до 0°С) и выбор любого должен быть обоснован на основе технико-экономических расчетов [5].

Сущность термосного метода заключается в следующем. Бетонная смесь нагревается в процессе приготовления или на посту разогрева до температуры 15-45°С, транспортируется на объект и укладывается в утепленную опалубку. За время остывания до 0°С бетон набирает определенную прочность, которая должна быть не менее критической. Метод основан на использовании внесенного при изготовлении тепла, а также экзотермического тепловыделения цемента. Общий запас тепла в бетоне должен соответствовать его потерям при остывании конструкции до набора бетоном заданной прочности. Данная процедура требует от 40 до 80 кВт*ч/м³, что ухудшает экономические показатели [1].

Метод электротермии основан на внесении тепла в бетон после укладки смеси в опалубку. Этот метод позволяют активно регулировать температуру бетона на протяжении всего цикла тепловой обработки. Обеспечивается практически вся передача энергии бетону, это значит, что к.п.д. данного метода достаточно высокое. Для прогрева бетона используются: провода, электроды, инфракрасные излучатели, индукторы, термоактивные опалубки, тепляки. Метод характеризуется относительно низкой себестоимостью. К недостаткам данного метода можно отнести значительные трудозатраты, невозможность повторного использования некоторых материалов, потребность в дополнительном оборудовании, необходимость тщательного контроля температурного режима прогрева для предотвращения возможного локального перегрева, что требует высококвалифицированного персонала [2].

Применение в зимних условиях бетонов с противоморозными добавками позволяет обойтись без прогрева уложенного бетона и отогрева основания. Добавки вводятся в бетонную смесь при ее приготовлении в виде водных растворов. В бетонах с противоморозными добавками при отрицательных температурах сохраняется жидкая фаза, что обеспечивает возможность протекания процессов гидратации (взаимодействия цемента с водой) и, как следствие, твердение и набор прочности бетоном на морозе [3].

Рекомендуется применять следующие противоморозные добавки:

– поташ;

– нитрит натрия;

– нитрат кальция с мочевиной;

– нитрит-нитрат-хлорид кальция;

– хлорид кальция в сочетании с хлоридом натрия;

– хлорид кальция в сочетании с нитритом натрия;

– нитрат кальция в сочетании с мочевиной;

– нитрит-нитрат кальция в сочетании с мочевиной;

– нитрит-нитрат-хлорид кальция в сочетании с мочевиной.

Метод эффективен при температуре наружного воздуха до минус 15°С. Но также они имеет свои ограничения. Для некоторых видов арматурной стали и при требовании к отсутствию высолов на поверхности. Количество и вид добавки назначается в зависимости от температуры окружающей среды, модуля поверхности конструкции, вида бетонной смеси с учетом требований СП 28.13330 [4].

Таким образом, в зимний период строительства монолитных сооружений существует большое количество методов производства работ и универсального одного метода нет. По расходу энергии наиболее эффективными является метод термоса и метод противоморозных добавок, но они имеют ограничения по температуре применения, а метод термоса применим только для массивных конструкций. Прогревный метод применим для очень низких температур, требует постоянного мониторинга температуры прогрева, высоких трудозатрат на монтаж оборудования. Рационален для линейных протяженных конструкций, хотя может использоваться и для периферийного обогрева массивных конструкций.

Список литературы:

1. Садович М.А. Методы зимниго бетонирования в условиях севера. Братск: ГОУ ВПО «БрГУ». 2009. - 104 с.
2. Прасолов, В. С. Преимущества и недостатки различных технологий прогрева бетона в зимних условиях // Исследования молодых ученых: материалы X Междунар. науч. конф.  Казань: Молодой ученый. 2020. - С. 14-24.
3. Добавка для зимнего бетонирования. [Электронный ресурс] URL: https://www.forumhouse.ru/journal/articles/7916-dobavka-dlya-zimnego-betonirovaniya (дата обращения: 11.11.2022)
4. Руководство по применению химических добавок в бетоне. М.: Стройиздат, 1980. - 55 с.
5. Гнам П.А., Кивихарью Р.К. Технологии зимнего бетонирования в России // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2016. - №9 (48). - С. 7-25.