Jak betonovat v zimě?

Článek je věnován zvláštnostem provádění betonářských prací na stavebních konstrukcích při mínusových teplotách. Zvláštní pozornost je věnována příčinám vzniku defektů v betonu v zimě. Jsou popsány nejen typické chyby, ke kterým dochází při výstavbě, ale také vlastnosti výběru složení betonové směsi pro zimní betonáž. Na závěr byl navržen způsob, jak zajistit spolehlivou hydroizolaci stavebních konstrukcí v zimním období bez použití tradičních materiálů.

Stavební sezóna v Rusku je poměrně krátká doba, která zpravidla začíná nástupem jara, kdy denní okolní teplota neklesne pod +5 °C, a končí koncem podzimu s nástupem chladné počasí. Bylo by ale chybou tvrdit, že s nástupem chladného počasí se stavební práce úplně zastaví. Bavíme se pouze o snižování intenzity výstavby a moderní technologie umožňují stavět budovy a stavby i při teplotách pod nulou.

Ale stavba v zimě (viz obr. 1) – jedná se o velmi odpovědný podnik spojený s mnoha úskalími a vyžadující profesionální přístup. V tomto článku jsme se pokusili shrnout zkušenosti uralských stavitelů související s betonováním stavebních konstrukcí v zimě a zaměřit pozornost čtenáře na některé rysy, které vznikají, když nastane chladné počasí.

Při betonování v zimě je třeba věnovat zvláštní pozornost výběru složení betonové směsi. Přísady do betonu výrazně rozšiřují teplotní rozsah pro použití betonových směsí. Během zimních prací jsou nemrznoucí přísady prostě nezbytné, protože umožňují betonování v podmínkách negativních teplot. V tomto případě by nemrznoucí přísady měly být vybrány s ohledem na klimatické podmínky konkrétní oblasti. Zvláštní pozornost by měla být věnována rané pevnosti, čím vyšší je, tím lepší v podmínkách nízkých teplot. Složení nemrznoucích přísad by nemělo způsobovat korozi výztuže v betonu. Například chlorid sodný nebo vápenatý jsou vynikající nemrznoucí přísady, ale vedou ke korozi výztuže v betonu (viz obr. 2), a proto je jejich použití v železobetonových konstrukcích omezené.

Role nemrznoucích přísad by se však neměla přeceňovat. Mnoho lidí se mylně domnívá, že jejich použití zcela odstraní problémy spojené s negativními teplotami a beton získá potřebnou pevnost. Při poklesu okolní teploty pod +20 °C se však procesy hydratace cementu zpomalují. Beton tedy potřebuje při teplotě +20 °C 7 dní na získání 70 % návrhové pevnosti a při poklesu teploty na +5 °C asi měsíc (viz tabulka 3). A při záporných teplotách se téměř všechny hydratační reakce portlandského cementu v betonu obecně zastaví, a to i přes použití nemrznoucích přísad. Kromě použití nemrznoucích přísad snižujících bod tuhnutí vody je tedy nutné zajistit řádnou péči o konstrukce po jejich vybetonování.

Při zahřívání stavebních konstrukcí v zimě je třeba věnovat zvláštní pozornost výpočtu požadovaného zatížení sítě a dostupnosti požadovaného počtu transformátorů s přihlédnutím k havarijnímu selhání některých z nich. Při absenci zařízení pro automatickou regulaci teploty betonové směsi během tuhnutí musí pracovníci údržby neustále připojovat a odpojovat elektrody, což ve spojení s obtížnými pracovními podmínkami může vést k chybám a v konečném důsledku k přehřátí nebo zamrznutí betonu ( viz obr. 5–6).

Kromě čistě technických chyb se člověk stále musí potýkat s banální nedbalostí. Například jedna ze stavebních organizací v Jekatěrinburgu se na nás obrátila s žádostí o pomoc. Problém je tento: schodiště bylo zamrzlé. Ukázalo se, že elektrikář, který měl zapojit topení a vše zkontrolovat, se kvůli intoxikaci alkoholem do práce nedostavil. Pokud je beton zcela zmrzlý, je samozřejmě nutné jej pokácet a betonářské práce provést znovu. Ale v některých případech, kdy jsou závady lokálního charakteru, lze demontáži konstrukce předejít použitím speciálních opravných směsí od Skrepy.

Často se v zimě dostane sníh do bednění (viz obr. 7) ještě před betonáží a na čištění bednění od sněhu si nikdo nevzpomene! A jak odstranit sníh z hustě vyztužených konstrukcí? Přesto něco zůstává. V důsledku toho máme na povrchu betonu skořepiny, místa s nedostatečnou pevností, protože při pokládce betonové směsi roztál sníh a objevilo se další množství vody, které lokálně změnilo poměr voda-cement v této konkrétní oblasti.

Další častou příčinou zamrzání betonu je dlouhodobé betonování v zimě. Faktem je, že podle pravidel elektrické bezpečnosti nelze topení zapnout, dokud nejsou dokončeny betonářské práce, ale návrhy se liší a betonování může trvat až 10 hodin. Přirozeně během této doby beton vychladne a může zmrznout. Zpravidla je to horní vrstva betonu, která namrzá v těch oblastech, kde betonování začalo. Tloušťka mrazu je od 3 do 5 cm.

Vznik trhlin může být způsoben i náhlým ochlazením konstrukcí při jejich odbedňování po zahřátí. Aby se zabránilo náhlým změnám teploty, je třeba konstrukci nejprve postupně ochlazovat na okolní teplotu a poté odizolovat.

Na závěr rozhovoru o chybách při betonování v zimě je třeba poznamenat, že mnoho stavitelů na Uralu se snaží přeplánovat betonářské práce na konstrukcích, pokud je teplota vzduchu nižší než -15 ° C. Přestože regulační dokumentace neobsahuje přímá omezení teploty betonování. Omezení jsou například na teplotu použití stavebních jeřábů, ale na betonáž žádná, jde hlavně o to, aby beton získal potřebnou pevnost. Praxe ale ukazuje: je-li okolní teplota pod −15 °C, mají stavebníci na výstupu mnoho závad, které musíme odstranit, a ne nutně v zimě. Závady lze odhalit již na jaře, kdy taje sníh a voda prochází betonem do konstrukcí.

Samostatné téma – jedná se o opravu betonu v zimě. Na trhu je mnoho výrobců, kteří tvrdí, že jejich materiály fungují při teplotách pod nulou. Když na to začnete přicházet, narazíte na různé hvězdičky a omezení: ohřejte beton, použijte teplou vodu, postavte skleníky a opravnou hmotu zahřívejte další tři dny po aplikaci. Ve skutečnosti jsou konvenční opravné směsi vydávány za materiály, které pracují při teplotách pod nulou. Při kontrole pevnosti takových kompozic se ukazuje, že vůbec neztvrdnou, ale jednoduše zamrznou na povrchu betonu. Skutečná zimní opravná kompozice by měla získat deklarovanou pevnost i při teplotách pod nulou. A taková opravná kompozice již prochází poslední fází testování v plném měřítku a připravuje se pro výrobu v závodě Penetron Waterproofing Materials Plant.

Další zajímavá otázka, která vyžaduje samostatnou diskusi, je Je v zimě použitelná penetrační hydroizolace? Začněme tím, že v Rusku existuje pro penetrační hydroizolaci GOST R 56703-2015, která stanoví základní požadavky na hydroizolaci penetrujících kapilárních směsí.

Prostupující hydroizolace se zpravidla skládá z portlandského cementu, křemenného písku určité granulometrie a aktivních chemických složek. Po aplikaci na vlhký betonový povrch pronikají chemicky aktivní složky, rozpouštějící se ve vodě, přes póry a kapiláry do struktury betonu a reagují s iontovými komplexy vápníku a hliníku za vzniku ve vodě nerozpustných krystalů, které vyplňují póry, kapiláry a mikrotrhlinky betonu. beton.

Hlavní podmínkou pro pronikání chemicky aktivních složek do betonu je tedy přítomnost vody v pórech a kapilárách. Přirozeně je prostě nemožné vlhčit beton při −30 °C. Zapomínat bychom neměli ani na termodynamiku chemických reakcí mezi chemicky aktivními složkami penetračních hydroizolací a hydratačními produkty portlandského cementu v betonu. K těmto reakcím dochází i při teplotách nad 0 °C. Proto by se penetrační hydroizolace měla používat pouze při kladných teplotách.

Problém hydroizolačních konstrukcí v zimním období je velmi aktuální a vyžaduje netradiční řešení. Jedním z takových řešení je zvýšení konstrukční třídy betonu pro odolnost vůči vodě pomocí hydroizolační přísady Penetron Admix. V případě použití hydroizolační přísady, stejně jako v případě hydroizolační penetrační směsi Penetron, se beton sám stává vodotěsným. V tomto případě jsou chemicky aktivní složky rovnoměrně rozmístěny v betonové směsi a specificky ovlivňují tvorbu mikrostruktury cementového kamene v betonu, čímž je hustší a vodotěsný.

Podle článku 5.8.1 SP 70.13330.2012 „Nosné a obklopující konstrukce“ Aktualizované vydání SNiP 3.03.01.87 je možné zcela zrušit dodatečnou hydroizolaci při použití betonu s voděodolností do W16–W20. Totéž říká soubor návrhových pravidel SP 52 103‐2007 „Železobetonové monolitické konstrukce“, kde článek 7.14 uvádí, že absence adhezivní hydroizolace pro základové desky a vnější stěny podzemních podlaží je přípustná při použití betonu s vodotěsností. z W12–W16.

Vodotěsnost betonu W16–W20 je možné zajistit přísadou Penetron Admix. Beton s přísadou se navíc vyznačuje zvýšenou mrazuvzdorností, pevností, voděodolností a chemickou odolností. Je také důležité, aby přísada Penetron Admix byla kompatibilní s jakýmikoli jinými přísadami, včetně nemrznoucích směsí. Přísada může být zaváděna do betonové směsi buď přímo na místě nebo na betonové jednotce. V tomto případě je teplota použití omezena pouze teplotou betonáže.

Rusko může být díky svému klimatu právem nazýváno zemí klimatických kontrastů. Vzhledem k velkému rozsahu území, jak ze severu na jih, tak z východu na západ, se v různých klimatických pásmech mohou nejvyšší průměrné letní teploty pohybovat od +1°C do +25°C a nejnižší zimní teploty – od –50 °C až +6 °C.

I z těchto čísel je však zřejmé, že obecně na většině území je u nás klima dosti chladné, s výraznou sezónností. V zimě, stejně jako na podzim a na jaře, nejsou negativní teploty neobvyklé.

Jak souvisí zvláštnosti ruského klimatu s betonováním?

Klimatické vlastnosti mají velký vliv na stavební práce.

Jedním z nejběžnějších stavebních materiálů je beton, stejně jako cementové malty, tedy materiály vyrobené na bázi cementu.

Z betonu se vyrábí:

1. základy;
2. monolitické stěny;
3. přesahy;
4. schody
5. cesty, plošiny, průmyslové podlahy

Cementové malty se používají pro zdění z cihel, kamene a bloků a také pro dokončovací práce.

V mnoha fázích výstavby se tedy používají betonové směsi a cementové malty.

Ale bohužel nejsou přátelské k nízkým teplotám.

Vliv venkovní teploty vzduchu na beton. Jaká je ideální teplota a počasí pro lití betonu

Abyste pochopili, proč beton nebyl nalitý po dlouhou dobu při nízkých teplotách během chladných období, musíte pochopit procesy, které se vyskytují v betonových směsích a cementových maltách, což vede k vytvoření tvrdého a odolného materiálu podobného kameni.

Nejprve je to jen cement – práškový materiál. Existuje GOST, který reguluje složení a další vlastnosti různých cementů.

GOST 31108-2016 „Všeobecné stavební cementy. Technické specifikace“ uvádí následující klasifikaci podle složení:

1. CEM I – portlandský cement;
2. CEM II – Portlandský cement s minerálními přísadami;
3. CEM III – portlandský struskový cement;
4. CEM IV – pucolánový cement;
5. CEM V je kompozitní cement.

Cementy typů CEM II–CEM V se dělí na podtypy A, B a C podle obsahu slínku a přísad.

Podle pevnosti v tlaku ve stáří 28 dní se v souladu s normami dělí do těchto tříd: 32,5; 42,5 a 52,5.

Na základě jejich pevnosti v tlaku ve stáří 2/7 dnů jsou rozděleny do podtříd:

1. pomalu tvrdnoucí (označeno písmenem M) – používá se pouze pro cementy CEM III/B a CEM III/C;
2. normálně tuhnoucí (označeno písmenem N);
3. rychle tvrdnoucí (označeno písmenem B).

Symboly pro cementy:

1. název cementu;
2. zkrácené označení druhu a podtypu cementu a druhu přísady;
3. třída síly;
4. podtřída;
5. skutečný standard.

Příklad symbolů: Portlandský cement typ CEM I třída 42,5 rychle tvrdnoucí – Portlandský cement CEM I 42,5B GOST 31108-2016.

Cementy se dodávají v různých typech: liší se složením, jemností mletí, jakostí a pevností, která je označena číslem označujícím sílu. Čím vyšší je toto číslo, tím teoreticky bude beton vyrobený z tohoto cementu pevnější, ale hodně záleží na tom, jaké množství cementu bylo do směsi přidáno, zda byly použity chemické přísady, jak byla tato směs nalévána a hutněna, za jakého počasí beton byl nalit a jak byl následně udržován.

Pro získání cementové malty se cement smíchá s vodou a přidá se kamenivo, zejména písek, a do betonových směsí se přidá i hrubé kamenivo (drť a štěrk).

Právě v okamžiku smíchání cementu a vody se spouští chemické hydratační reakce.

Při smáčení částic cementu jeho složky reagují s vodou a výsledkem těchto reakcí je vznik nové látky s krystalickou strukturou. Zde je vhodné poznamenat, že všechny tyto reakce probíhají různou rychlostí, která závisí mimo jiné na tom, jak rychle došlo ke smáčení a jaká je okolní teplota.

Proces nabírání pevnosti v betonu tak probíhá různě v závislosti na teplotě.

Za příznivých podmínek beton získá návrhovou pevnost do 28 dnů a nejvyšší rychlost procesů je pozorována v prvních hodinách po položení směsi, poté rychlost tvrdnutí betonu postupně klesá. Po dosažení návrhové pevnosti pokračují procesy tvrdnutí v betonu po mnoho měsíců, ale velmi nízkou rychlostí. Proto je důležité zajistit optimální podmínky v prvních čtyřech týdnech po nalití.

Jaké teplotní a vlhkostní podmínky jsou považovány za optimální pro tvrdnutí betonu?

Jedná se o teplotu vzduchu od +18°C do +22°C a vlhkost blízkou 100 %.

Ve většině regionů Ruska jsou takové podmínky možné pouze ve velmi krátkých časových obdobích: pozdní jaro, začátek a konec léta, začátek podzimu. I tak je třeba počítat s nočními teplotami, které mohou klesnout až téměř k 0°C.

U čerstvě položeného betonu jsou takové výkyvy velmi škodlivé: čím nižší teplota klesá, tím pomaleji probíhají hydratační reakce. Při teplotě kolem 5°C se hydratační reakce a nabírání síly prakticky zastaví. Při teplotách pod 0°C nezreagovaná voda zamrzne, což následně vede ke vzniku dutin, trhlin a jiných defektů v betonu.

Zmrznutí také vede ke zvýšení vnitřního tlaku, v důsledku čehož může beton prasknout.

Důležité!

Zamrzající voda také představuje nebezpečí pro výztuž, protože ledové krystaly kolem výztuže brání její správné přilnavosti k betonu.

Výsledkem je, že s oteplováním beton stále získává pevnost, ale bude nižší, než bylo vypočteno.

Z těchto důvodů se stavebníci po dlouhou dobu zdrželi betonování v chladném počasí. Ne vždy však bylo možné stavbu na několik měsíců zmrazit, proto byly vyvinuty speciální metody pro zimní betonování.

Do jaké teploty lze beton nalít bez přísad

Definice zimní betonáže je uvedena v SP 70.13330: zimní betonáž je betonáž, která se provádí při průměrných denních teplotách pod +5°C nebo minimálních denních teplotách pod 0°C.

Zimní betonování vyžaduje použití speciálních opatření: použití protimrazových přísad nebo způsobů ohřevu betonu nebo udržení tepla v něm.

Jak nalít beton při teplotách pod nulou

Lití betonu při teplotách pod nulou lze provádět z různých důvodů:

1. neschopnost zastavit stavební práce na dlouhou dobu;
2. plánování výstavby v zimě kvůli slabé půdě;
3. nízké ceny stavebních materiálů v zimě.

Důležité!

Pro zimní betonování se používají vysoce kvalitní rychletvrdnoucí cementy a portlandské cementy TsEM I 32,5N GOST 31108-2003.

Jsou přijata speciální opatření, aby bylo zajištěno, že i v zimě při teplotách pod bodem mrazu se získávají vysoce kvalitní betonové výrobky.

Existují tři hlavní typy událostí:

1. zabránění zmrznutí betonu na kritickou pevnost;
2. zahřívání;
3. použití speciálních nemrznoucích a urychlovacích přísad.

V závislosti na typu události se beton nazývá „teplý“ nebo „studený“ (tvrdnutí bez ohřevu).

Důležité!

Při betonování v zimě je hlavní zajistit příznivé podmínky až do dosažení kritické pevnosti. Je stanovena projektovou dokumentací a pohybuje se od 30 do 50 %. Obvykle je těchto hodnot dosaženo 4–6 dní po instalaci. Jakmile beton dosáhne kritické pevnosti, zmrazení mu neublíží. Rozlišují také pevnost bednění – 50–70 % vypočtené pevnosti, po jejím dosažení lze bednění odstranit. Rychlý vývoj pevnosti bednění zvyšuje obrat zařízení a urychluje výstavbu.

Teplota betonové směsi dodávané na staveniště musí být minimálně +5°C. Vzhledem k tomu, že se během přepravy ochladí, míchá se s ohřátým kamenivem a vodou ohřátou na 70°C. Samotný cement se nezahřívá.

Důležité!

Pokud je plánována dlouhodobá přeprava, je nutné použít nemrznoucí a plastifikační přísady, např. komplexní přísadu CemFrio CEMMIX, která kombinuje vlastnosti nemrznoucí směsi, urychlovače a plastifikační přísady.

Ochrana tepla

Metoda termosky a metoda hot dry thermos se používá pro konstrukce velkého objemu, bez tenkých stěn a s malou chladicí plochou.

Beton se umístí do vyhřívaného bednění (nebo na vrstvu horké keramzitu) a nahoře se pokryje tepelně izolačními materiály, jako je polystyrenová pěna, desky, rohože, fólie a role.

Vzhledem k tomu, že hydratační reakce jsou exotermické povahy, to znamená, že k nim dochází s uvolňováním tepla, stačí toto teplo udržet, aby beton získal kritickou pevnost.

Teplota betonu ve hmotě je neustále sledována, aby se zabránilo teplotnímu gradientu.