Betonas esant žemai temperatūrai: poveikis, apsauga ir patarimai statyboms

Šio straipsnio tikslas - išanalizuoti, kaip žemos temperatūros veikia betono savybes ir kaip tinkamai apsaugoti bei paruošti mišinius, kad užšalimo poveikis būtų kuo mažesnis. Pateikiama praktiniai patarimai dėl mišinio santykio, šildymo priemonių, hidroizoliacijos ir priežiūros metodų, kurie padeda užtikrinti kokybišką betonavimą šaltuoju metų laiku.

1. Žemos temperatūros poveikis betonui

1.1 Testai įrodė, kad kai betonas pilamas, jei temperatūra yra žemesnė, tiek pradinis nustatymo laikas, tiek galutinis nustatymo laikas bus ilgesnis. Palyginimui, galutinis nustatymo laikas yra akivaizdžiai pratęstas. Esant žemai temperatūrai, betono nuosmukis paprastai neturėtų viršyti 100 mm, o kraujavimas turėtų būti sumažintas ir sukietėja kuo anksčiau. Kraujavimo vanduo ilgą laiką išliks ant betoninio paviršiaus, o tai paveiks normalų apdailos proceso eigą. Puošimas be paviršiaus kraujavimo ant betono yra viena iš pagrindinių betoninių paviršiaus defektų priežasčių. Jei atliekant tinkavimo proceso metu į betoną prispaustas paviršiaus kraujavimas, paviršiaus dalies vandens cemento santykis padidės, todėl bus stiprumas, tokios problemos kaip oro kiekio sumažėjimas ir paviršiaus nepraleidžiamumas. Betoninės medžiagos turėtų būti suprojektuotos siekiant sumažinti kraujavimą. Jei kraujavimas vyksta statybos metu, prieš tinką jis turėtų būti pašalintas.

1.2 Žemos temperatūros sąlygos sumažins cemento hidratacijos greitį ir taip paveiks betono stiprumo vystymąsi. Jei švieži betonas užšaldomas ir temperatūra palaikoma maždaug -10 laipsnių, cemento hidratacija ir stiprumo vystymasis sustos. Jei betonas yra veikiamas neigiamos temperatūros po nustatymo, tačiau tempimo stiprumas dar nepasiekė taško, kuriame jis gali atsispirti išsiplėtimo jėgai, kurią sukelia užšalimas, betono išsiplėtimas ir įtrūkimas, sukeltas užšalimo, sukels neatgaivius netaisyklingus įtrūkimus ir stiprumo nuostolius. Jei švieži betonas per 24 valandas patirs šalčio pažeidimus, jo 28-dienos gniuždymo stipris sumažės maždaug 50%, o tai taip pat sukels betono paviršių ir patvarumo sumažėjimą.

1.3 Betoninei konstrukcijoms žemos temperatūros sąlygomis paviršiaus temperatūra sumažėja reikšmingiau nei vidus, todėl susidaro didelis temperatūros gradientas ir atsirandantis temperatūros įtempis. Jei betono tempimo stiprio nepakanka, kad atsispirtų temperatūrai, įtempis sukels netaisyklingus matomus ar nematomus įtrūkimus betono paviršiuje. Daugelis šių įtrūkimų yra neatgaunami ir palaipsniui plečiasi esant apkrovai, lėtai tapdami korozinių komponentų kanalu, kad patektų į betono vidų. Tai labai pablogina betono ilgalaikį patvarumą.

1.4 Betoninei atsparumui šalčiui svarbus yra betono amžius bei pirmojo užšalimo-atšildymo ciklo poveikis. Ankstyvasis atsparumas šalčiui ir subrendusio betono atsparumas šalčiui nėra tiesiogiai proporcingi; svarbiausia yra tempimo stiprumas ir porų vandens prisotinimas. Jei užpildymo metu įtakos turi neigiama temperatūra, užšalimo atšildymo ciklo sukeltas našumo skaidymas gali būti negrįžtamas, nes vidiniai porų dauginasi prisotintų sąlygų.

2. Temperatūros kontrolės priemonės statybos metu

Nors žemos temperatūros sąlygos gali pakenkti betonui pilti, kai kurios šiaurinės vietovės kiekvienais metais susiduria su ilgesnėmis žiemos sąlygomis. Siekiant pratęsti statybos laiką ir sumažinti šalčio poveikį, galima taikyti šias priemones.

2.1 Betono mišinio santykio pagerinimas

Pilant betoną žemos temperatūros sąlygomis, kad būtų trumpesnis laikinas apsaugos laikotarpis, būtina užtikrinti didesnį ankstyvą stiprumą. Ankstyvą stiprumą galima pagerinti šiais būdais:

• Naudojant ankstyvojo stiprumo cementą, kuriame didesnis C3S ir C3A kiekis, skatinantį hidracijos šilumą ir ankstyvą stiprumą.
• Padidinti cemento dozę (paprastai 60-120 kg/m3). Kiekvienas papildomas 45 kg Portland cemento gali sukelti papildomą 5-9 laipsnių temperatūros kilimą betono masėje; sumažinus vandens-cemento santykį ar naudojant senesnes/šlakės srutų sistemas galima trumpinti nustatymo laiką.

2.2 Padidinkite tam tikrų betono komponentų temperatūrą

Užpilduose esant ledo ar šaldytų dalelių, ledo kubelius reikėtų išlydyti prieš maišant. Jei reikia, užpildų galima šildyti, tačiau agregatų temperatūra neturėtų viršyti 52 laipsnių. Pavyzdžiui, kai aplinka -4°C, o vanduo įšildytas iki 60°C, smulkūs užpildai gali būti įkaitinti iki 40°C; jei užpildas sausas, įkaitinti gali būti tik vanduo.

Maišymo vandens temperatūra neturi viršyti 60-80°C; viršijus 80°C, kyla problemų su cemento blykstėm ir kitais susijusiais reiškiniais. Todėl komponentų šiluminė tvarka turi būti apgalvota, o betono temperatūra palaikoma tinkama hidratacijai ir kondensacijai, neleidžiant per aukštos vidinės temperatūros.

2.3 Betoninių priemaišų pridėjimas

Pridedant ankstyvą stiprumą skatinančių priemaišų, galima pagreitinti nustatymą, tačiau reikia vengti chloridų priemaišų, kurios gali skatinti koroziją ar reaguoti su agregatais. Ankstyvojo stiprumo priemonės neatleidžia nuo būtinosios priežiūros ir antifrizo priemonių.

2.4 Paimkite pagrįstas priežiūros ir izoliacijos priemones

Siekiant užtikrinti, kad betonas tinkamai drėkintųsi ir užsistovėtų ilgiau, būtina užtikrinti 7-21 laipsnio temperatūrą. Svarbiausia - per pirmąsias 3 dienas po liejimo laikyti temperatūrą ne mažiau kaip 10°C, o optimaliai - apie 21°C. Izoliacijos dengimas (šilumą sulaiko antklodėmis ar kitomis medžiagomis) padeda išlaikyti hidratacijos šilumą ir apsaugo nuo drėgmės nuostolių. Izoliacija turi būti sausa ir glaudžiai kontaktuojanti su betonu ar klojiniais.

Šildymo metodai gali būti naudojami, bet jie neturi skatinti vandens nuostolių ar didelio CO2lankos koncentracijos vietose. Praktika rodo, kad garų kietėjimas yra efektyvus. Jei sąlygos leidžia, galima naudoti specialias priemones (pvz., SINAK S-102), kurios atlieka darbus per trumpą laiką ir nereikalauja papildomos priežiūros.

2.5 Kietėjančio betono priežiūra ir hidroizoliacija

Be vandens ar vandens sulaikymo metodų, galima naudoti membranos formuojančias arba membranos nesukeliančias medžiagas. Membranos sukuria plėvelę ant paviršiaus arba išlieka viduje, užkertant kelią drėgmės garavimui. Pirminis skirtumas - plėvelė ant paviršiaus turi būti pašalinta prieš tolesnes apdailos ar remonto darbus, o medžiagos, kurios sukuria drėgmei nepralaidžią kapiliarinę struktūrą betono viduje, liks viduje. Abi technikos turi pliusų ir minusų: plėvelė gali apsunkinti tolimesnius darbus, o vidinės medžiagos užtikrina ilgalaikę apsaugą, bet gali pareikalauti sudėtingo apdorojimo.

Jei plėvelė naudojama, būtina laikytis tinkamo dengimo ir darinių konstrukcijų bei plėvelės prispaudimo reikalavimų, kad išvengti skersvėjų ir džiūvimo probleminių zonose. Be to, šio tipo priemones reikia taikyti atsargiai: per didelis džiūvimas gali paveikti paviršiaus kokybę ir trukdyti tolimesniems darbams.

2.6 Pagrindinės žiemos betonavimo rekomendacijos

G. Vizbaro įžvalgos: betonui kietėjant svarbu užtikrinti teigiamą komponentų temperatūrą, laikyti cementą patalpoje, kur temperatūra ne žemesnė nei +5°C, o projektavimo metu planuoti darbų pradžią ryte, kad išnaudotumėte šiltesnę dienos dalį. Jei prognozuojama staigi temperatūros kritimo rizika - nevykdyti darbų be prieššaltinių priedų. Įvairūs priedai gali suteikti betono rišimosi galimybes net esant -10°C ar net -15°C aplinkai, tačiau jų naudojimas turi būti planuojamas ir priklausyti nuo konkretaus produkto instrukcijų. Taip pat būtina įvertinti chloridų turinčių priedų naudojimo riziką, ypač gelžbetoninėse konstrukcijose.

3. Sulfatų poveikis betonui ir jo apsauga

Betonas dažnai kenčia nuo cheminių poveikių, įskaitant sulfatų ir rūgščių poveikį. Sulfatų poveikio rizika ypač didėja šalia nuotekų valymo įrenginių, pramonėje, ant tilto ar požeminių konstrukcijų. Svarbiausia - užtikrinti atsparumą cheminei erozijai, kad būtų išvengta korozijos ar betono sunaikinimo. Kristalinės hidroizoliacijos technologijos, tokios kaip Xypex, formuoja netirpią kristalinę struktūrą betone, užtverbsiančią vandens ir agresyvių medžiagų skverbimąsi.

Laboratoriniai tyrimai rodo: naudojant Xypex priedus, masės praradimas sulfatų tirpale ženkliai sumažėja, o atsparumas gniuždymui ir elastingumui daug stipresnis palyginti su neaudojamais pavyzdžiais. Net esant aukštoms sulfatų koncentracijoms, išlaikomas ilgas betoninių konstrukcijų tarnavimo laikas. Tyrimai Japonijoje ir kituose regionuose patvirtina šios technologijos efektyvumą, o pavyzdžiai su Xypex Admix demonstravo žymiai mažesnį korozijos poveikį net XA3 klasės sąlygose.

Svarbu žinoti: ne visi priedai yra tinkami visoms konstrukcijoms. Chloridai gali skatinti koroziją, todėl jų naudojimas turėtų būti ribotas arba vengiamas gelžbetoninėse konstrukcijose, o nearmuotame betone kartais gali būti didesnė tolerancija iki 1% chloridų. Prieš įdiegiant kristalines hidroizoliacijas būtina įvertinti projektą ir pasirinkti tinkamiausią sprendimą bei sudėties santykius.

4. Praktinės gairės ir išvados

Atliekant betonavimą žiemą galima imtis šių priemonių, siekiant sumažinti šalčio poveikį:

• Atsargiai pasirinkti mišinio santykį - naudoti ankstyvojo stiprumo cementą, didesnį cemento kiekį ir aplinkos temperatūrą atsižvelgiant į ankstesnes rekomendacijas.
• Nenaudoti užpildų su ledu - nepanaudoti šaltų užpildų be išlydymo.
• Pagerinti tam tikrus betono mišinio komponentus ir naudoti antifrizo priedus, laikantis instrukcijų apie jų dozes ir temperatūrų ribas.
• Taikyti tinkamą priežiūrą ir izoliaciją, kurios tikslas - palaikyti drėgmę ir šilumą 7-21 dieną, dažnai mastant 14-21 dieną, priklausomai nuo santykio vanduo/cement.
• Naudoti hidroizoliaciją, kristalines priedus ar membranų sistema, atsižvelgiant į projekto poreikius, kad būtų užkirstas kelias vandens ir agresyvių medžiagų įsiskverbimui.

Kietėjančio betono priežiūra turi būti pradedama iš karto po apdailos. Durpios sąlygos, šalto oro ir vėjo įtaka turi būti atsižvelgiama planuojant darbus bei pasirenkant šildymo ir izoliavimo sprendimus. Užtikrinant tinkamą dėmesį hidratacijai, drėgmei ir temperatūrai, galima ženkliai sumažinti šalčio poveikį betono ilgaamžiškumui ir patvarumui.

Priežiūros priemonių apžvalga

tags: #betonas #stingstantis #vietoje #statant