Особенности бетонирования в условиях сухого и жаркого климата

Влияние преждевременного обезвоживания на свойства бетона

В зоне сухого и жаркого климата (Средняя Азия, Южный Казахстан, Нижнее Поволжье, а также часть Закавказья и юга Украины) летом температура наружного воздуха достигает 35—42°С при относительной влажности 10—25%, интенсивной солнечной радиации и частых ветрах.

Технология бетонных работ в таких условиях имеет свои особенности, поскольку быстрое обезвоживание бетона в воздушной среде с низкой относительной влажностью замедляет и даже прекращает процессы гидратации цемента.

При быстром высушивании бетона прочность его на сжатие снижается на 45—50% по сравнению с образцами нормального хранения.

Преждевременное обезвоживание особенно отрицательно сказывается на прочности бетона при растяжении и изгибе, а также на его модуле упругости, который снижается на 50—55%.

Интенсивное испарение свободной воды из бетона увеличивает его пористость, снижает морозостойкость, атмосферостойкость и водонепроницаемость. В этой связи особенно нежелательна укладка сильно пластичных бетонных смесей, имеющих большое количество свободной воды. После испарения ее резко возрастает пористость бетона.

При строительстве в условиях жаркого и сухого климата в бетоне часто возникают трещины. Причиной их образования, с одной стороны, является усадка бетона, а с другой — температурные деформации. Усадочные микротрещины интенсивно растут в зоне контакта цементного камня и заполнителя, что приводит к резкому снижению прочностных свойств бетона.

Быстрое высыхание бетона существенно влияет и на его упругопластические свойства, повышая ползучесть.

Испарение свободной воды из бетона приводит к обезвоживанию в первую очередь его наружных слоев. Это вызывает дополнительные напряжения на границе наружных и внутренних слоев и снижает прочность конструкций. Обезвоженные в раннем возрасте наружные слои бетона получаются настолько непрочными, что разрушаются (шелушатся) без приложения к ним небольшой внешней нагрузки.

Факторы, влияющие на скорость обезвоживания бетона

Бетон особенно интенсивно теряет воду в результате ее испарения в первое время после укладки, что объясняется наибольшим содержанием свободной воды в этот период, а также экзотермией цемента. В дальнейшем, по мере образования в бетоне твердого скелета с наличием в нем капилляров неправильной формы и ориентации, интенсивность потери им воды замедляется. При повышении температуры наружных слоев бетона по сравнению с ядром влага мигрирует в область с более низкой температурой, т. е. к ядру. По этой причине замедляется испарение воды в более поздние периоды.

На интенсивность испарения воды влияет плотность свежеуложенного бетона. Хорошо уплотненный бетон, осадка конуса которого в момент укладки составляет 4—6 см, в 2—2,5 раза медленнее теряет воду по сравнению с литым бетоном, уложенным без виброуплотнения.

Скорость испарения воды зависит также от пористости заполнителя. Пористые заполнители (пемза, керамзит и др.) аккумулируют в порах воду и затем отдают ее на процесс гидратации. По этой (причине бетоны на высокопористых заполнителях менее чувствительны к условиям сухого и жаркого климата.

На интенсивность обезвоживания существенно влияет вид цемента. При одной и той же подвижности и одинаковых внешних условиях быстрее теряют воду бетоны на шлакопортландцементе и особенно на пуццолановом портландцементе. Наиболее целесообразно применять в условиях сухого и жаркого климата быстротвердеющий и обычный портландцемент.

Положительное влияние на прочность бетона оказывают водоудерживающие добавки (хлопковое мыло, бентонит и др.) Наиболее эффективна добавка хлористого кальция, которая ускоряет твердение бетона.

Интенсивность процесса обезвоживания бетона зависит также от массивности конструкций, т. е. от их модуля поверхности: с

уменьшением этого показателя относительная скорость испарения снижается. На прочность бетона в массивах мало влияют условия твердения. Наоборот, прочность бетона в тонкостенных, ажурных конструкциях с большими открытыми поверхностями сильно зависит от условий твердения. Такие конструкции требуется надежно защищать от высыхания.

Скорость высыхания бетона зависит также от материала опалубки. Пористая формующая поверхность деревянной опалубки значительно ускоряет обезвоживание пристыковых слоев бетона вследствие адсорбирующего (влагопоглощающего) эффекта. Стальная же опалубка не поглощает влагу, но зато при интенсивном нагреве бетона через металл способствует интенсивному испарению воды через открытые бетонные поверхности.

Особое внимание следует уделять срокам выдержки бетона в опалубке. Преждевременно снимать опалубку нежелательно, так как открытая поверхность бетона быстрее высыхает и процесс его твердения замедляется.

Методы бетонирования в условиях сухого и жаркого климата

В условиях сухого и жаркого климата можно получить качественный бетон, применяя комплекс конструктивно-технологических мер, направленных на обеспечение гидратации цемента.

Большое внимание при этом должно уделяться подбору материалов. Для бетонов, укладываемых в жарких и сухих условиях, следует применять быстротвердеющие, но малоусадочные портландцемента, которые плохо отдают воду и снижают усадку. Обычные портландцемента рекомендуется применять с добавкой хлористого кальция. Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент применять в этих условиях не рекомендуется, а использовать бесклинкерные вяжущие (например, известково-шлаковый или известково-зольный цемент) запрещается.

Заполнители перед приготовлением бетонной смеси нужно защищать от солнечной радиации. Пористый щебень (гравий) рекомендуется увлажнять. При укладке бетона в массивы заполнители рекомендуется охлаждать, прибавляя к ним дробленый лед.

Следует также учитывать, что бетоны на мелких песках имеют большую усадку и более пористы. Поэтому для ответственных сооружений мелкие пески рекомендуется обогащать более крупными , фракциями песка или дробленого камня.

Составы бетонов для районов с сухим и жарким климатом подбирают обычными методами. При этом необходимо, чтобы при установленном В/Ц состав обеспечивал необходимую подвижность в момент укладки и наибольшую плотность. Ошибочно мнение о том, якобы увеличение воды против расчетного позволяет получить качественный бетон. Наоборот, излишняя вода быстрее испаряется, что увеличивает пористость и снижает прочность бетона.

Продолжительность перемешивания бетонной смеси в условиях сухого и жаркого климата увеличивают на 30—50%. При этом в бетоносмеситель загружают заполнитель, а также 2/3 расчетного количества воды и перемешивают в течение 1—2 мин. Затем добавляют цемент, остальную воду, вводят добавки и вновь перемешивают 3—4 мин.

Готовую бетонную смесь транспортируют в закрытой таре. Для этих целей наиболее подходят автобетоновозы и автобетоносмесители. Необходимо избегать дальних перевозок смеси, поскольку в процессе транспортирования она быстро обезвоживается и теряет свою подвижность.

Например, при температуре 30—35° С смесь с В/Ц=0,83 полностью теряет подвижность через 40 мин, а с В/Ц=0,92 — через 60 мин. При этом из смесей испаряется 30—35% воды затворения.

Наилучшим образом условиям сухого и жаркого климата отвечает такая схема применения бетонной смеси: загрузка сухой смеси на центральном бетоносмесительном заводе в автобетоносмесители, перевозка ее в сухом виде к месту укладки, перемешивание в автобетоносмесителях непосредственно у места бетонирования и немедленная укладка в конструкции.

Опалубка не должна иметь самых малых щелей, чтобы исключить потери цементного молока и влаги. Перед укладкой бетонной смеси опалубку увлажняют. Формующую поверхность палубы из влагопоглощающих материалов (дерева, фанеры) следует покрывать специальными составами или полимерными пленками, предотвращающими сцепление с бетоном, а также поглощение воды из него.

Подавать и распределять бетонную смесь следует методами, исключающими ее многократную перегрузку или быстрое обезвоживание. Например, не рекомендуется подавать смесь открытыми транспортерами, а также по длинным лоткам и виброжелобам. Наиболее целесообразна подача смеси бетононасосами или в большеемких бадьях с помощью кранов. Свободное падение смеси не должно превышать 1,5—2 м.

Бетонирование желательно вести непрерывно. В случае перерывов особое внимание следует обращать на качество подготовки рабочих швов. Виброуплотнять смесь нужно тщательно, с тем чтобы обеспечить плотную структуру бетона и снизить испарение воды. Организовывать работы следует так, чтобы бетонирование велось в наиболее благоприятные часы суток, т. е. вечером, утром и даже ночью.

Уход за бетоном

Условия, необходимые для твердения бетона в районах с сухим и жарким климатом, нужно создавать искусственно и сразу же после укладки бетона в конструкции.

Открытые поверхности свежеуложенного бетона нужно покрывать мешковиной, рогожами, брезентом и систематически увлажнять бетон через 3—4 ч после укладки.

В отличие от увлажнения бетон в условиях средней полосы, при жарком и сухом климате его поливают чаще, а продолжительность поливки увеличивают до 28 сут.

Бетонные поверхности засыпают также влажным песком или опилками с последующим систематическим увлажнением. Там, где позволяют условия, затопляют бетон водой через 6—12 ч после укладки. Этот метод применяют, в частности, при строительстве дорог и каналов.

Массивные конструкции кроме увлажнения охлаждают циркулирующей охлажденной водой по системе труб, предварительно уложенных в бетон. Охлаждение снижает отрицательное влияние температурно-усадочных напряжений на качество бетона.

Ввиду того что увлажнение бетона в процессе ухода за ним при дефиците воды связано со значительными затратами, целесообразно применять так называемые безвлажностные методы ухода за бетоном. К таким методам относят выдерживание бетона под специальными воздухонепроницаемыми колпаками (камерами) из пленки или покрытие поверхности бетона различными составами.

Конструкции небольших размеров сразу же после бетонирования покрывают легкими переносными колпаками, каркас которых выполнен из стальных трубок или стержней диаметром 16—20 мм, а покрытие — из поливинилхлоридной пленки толщиной не менее 0,2 мм. Коэффициент заполнения камеры (отношение объема бетонной конструкции к объему камеры) должен быть в пределах 0,70—0,85. При обеспечении герметичности под камерой создаются условия, близкие к мягкому режиму пропаривания.

По эстетическим или санитарно-гигиеническим соображениям бетонные поверхности покрывают специальными пленкообразующими материалами (растворы битума в бензине, фурфурольно-ацетоновые композиции, лаки «этиноль», «помароль» и др.). Пленки таких веществ снижают испарение влаги из бетона, однако иногда увеличивают его нагревание.