IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Одной из ключевых задач современного строительства является ускорение темпов возведения зданий и сооружений, так как требования заказчиков к минимизации сроков строительства, в последние годы, становятся всё более жесткими. Это обусловлено в основном экономической стороной. Экономически целесообразным считается возведение 2-3 этажей здания. Но если раньше так называемый «строительный сезон» наступал весной, набирал полную мощность летом и почти полностью прекращался к зиме, то реальность сегодняшнего дня - круглогодичный процесс возведения зданий, который для монолитных объектов требует применения специальных технологий зимнего бетонирования.

В соответствие с нормами, зимними условиями производства работ считаются условия при среднесуточной температуре ниже +5^оС или минимальной температуре в течение суток ниже 0^оС, а это значит, что на большей части территории России зима, с точки зрения строительного производства, составляет не меньше шести месяцев, проще говоря не менее половины всего времени года.

Известно, что при температуре +5С бетонные смеси резко снижают набор прочности. Все реакции гидратации замедляются. При температуре ниже 0С химически несвязанная вода превращается в лед и увеличивается в объеме приблизительно на 9%. В результате в бетоне возникают напряжения, разрушающие его структуру. Замерзший бетон обладает высокой прочностью, но только за счет сцепления замерзшей воды. При оттаивании процесс гидратации цемента возобновляется, но из-за нарушения структуры бетон не может набрать проектной прочности, т.е. его прочность значительно ниже, чем прочность бетона, не подвергавшегося замерзанию. Экспериментально установлено, что на процесс набора прочности бетона существенно влияют условия твердения. Если бетон до замерзания наберет 30-50% прочности от проектной, то дальнейшее воздействие низких температур не влияет на его физико-механические характеристики.

При выборе способа выдерживания бетона стремятся получить максимальную прочность, учитывая, что удорожание работ прямо зависит от продолжительности ухода за твердеющим бетоном. Для обеспечения необходимой прочности проводят мероприятия по подготовке составляющих и приготовлению бетонной смеси: подогревают заполнители и воду, утепляют при транспортировании, вводят противоморозные добавки, утепляют конструкцию.

Выбор оптимального метода бетонирования связан, как правило, с поиском путей значительного сокращения сроков выдерживания бетона в опалубке при минимальных затратах тепловой энергии, расходуемой на обогрев бетона. Мето­ды электротермообработки, как наиболее распространенные из существующих спосо­бов интенсификации твердения бетона, отличаются значительными удельными затра­тами электроэнергии, расходных материалов и труда, а также повышенной электро­опасностью. В настоящий момент наиболее часто используются прогрев греющим проводом, электродный прогрев, прогрев в греющей опалубке, индукционный про­грев и предварительный электроразогрев бетонной смеси. Наиболее экономичным по расходу электроэнергии является предварительный электроразогрев бетонных смесей, так как расход электроэнергии при проводном методе составляет 70-150 kBT-h/m³, при электропрогреве - 52-100 кВТ-ч/м³ , при бетонировании в греющей опалубке -70-195 кВТ-ч/м³, при индукционном методе - 150-180 кВТ-ч/м³, а при предварительном элек­троразогреве - всего 40-60 кВТ-ч/м³.

Сущность предварительного электроразогрева бетонной смеси заключается в следующем: бетонную смесь разогревают с помощью электрического тока напряжени­ем 220-380В в короткий промежуток времени 5-10мин до температуры 40-60°С. После укладки горячей бетонной смеси в опалубку она остывает. Этот способ позволяет примерно так же быстро, как и электропрогрев бетона в конструкции, получить требуе­мую марочную прочность, но при существенно меньшем расходе электроэнергии и без потерь стали на электроды. Однако применение способа возможно при модуле поверх­ности конструкции не более 16 м^-1. Форсированный электроразогрев бетонной смеси до укладки в конструкцию заключается в том, что ее выгружают в бадью или бункер со встроенными электродами, с помощью которых через бетонную смесь в течение 5-15 мин пропускают переменный электрический ток напряжением 380В рассчитанной мощности и нагревают её до +50 - +85 °С. Разогретая бетонная смесь незамедлительно укладывается в конструкцию (желательно не более чем за 10 мин во избежание потери подвижности из-за испарения воды, а также излишних теплопотерь), чтобы получить в конструкции температуру свежеуложенного бетона +45...+80 °С. При такой температуре в нем резко активизируются физико-химические процессы взаимодействия цемента и во­ды. К тому же при использовании предварительного электроразогрева бетонной смеси мы имеем наиболее оптимальный режим твердения бетона в связи с однородностью температурного поля и отсутствием деструктивных процессов.

Применение противоморозных добавок сохраняет жидкую фазу в бетоне и позволяет ему твердеть при отрицательных температурах. Однако диапазон температур, в которых применяются добавки, очень низок. Это связано с тем, что для понижения температуры замерзания воды в бетоне требуется увеличивать количество противоморозной добавки, что негативно сказывается на таких свойствах бетонной смеси, как удобоукладываемость и жесткость. Поэтому противоморозные добавки применяются, как правило, либо при небольших отрицательных температурах, либо в составе комплексного метода бетонирования.

Однако следует учитывать, что в реальных условиях применяются не какие-либо отдельные методы, а комплексные методы, которые учитывают ряд факторов: освоенность строительной организацией конкретного способа, гарантированное предупреждение от возможных отказов системы, обеспеченность электрическими мощностями, наличие надежной системы мониторинга за процессами термообработки, экономическую эффективность используемого метода и т.д.