CC BY
104<<Ш11ШетиМ~^©и©Ма1>#Щ51)),2©2© / TECHNICAL science
3
TECHNICAL SCIENCE
УДК 691.3
Абдулаев Гусейн Алиевич
магистрант,
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
DOI: 10.24411/2520-6990-2020-11286 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗИМНЕГО БЕТОНИРОВАНИЯ
Abdulaev Huseyn Alievich
Undergraduate,
St. Petersburg state University University of architecture and civil engineering IMPROVEMENT OF WINTER CONCRETING TECHNOLOGY
Аннотация
В данной статье рассмотрен вопрос использования современных технологий, используемых для зимнего бетонирования. Так же выяснили, какие требования предъявляются к бетонной смеси, используемой в условиях низких температурных режимах и какие есть способы влиять на ее уровень прочности и как избежать нарушений технологии зимнего бетонирования.
Abstract
This article discusses the use of modern technologies used for winter concreting. We also found out what requirements are imposed on concrete mix used in low temperature conditions and what are the ways to influence its level of strength and how to avoid violations of winter concreting technology.
Ключевые слова: показатель прочности бетона, зимнее бетонирование, условие низких температур, прогрев бетонных смесей.
Keywords: concrete strength indicator, winter concreting, low temperature condition, concrete mixture heating.
Современное строительство имеет достаточно крупные масштабы. Разрабатываются новые технологичные решения для строительных конструкций, внедряются новые материалы, а также время от времени меняются требования к проведению тех или иных строительных работ [3, с. 252].
Бетон и железобетон являются самыми популярными материалами, применяемые в строительстве на территории России. Сложные климатические и геодезические условия диктуют повышенные требования к любым строительным работам [1, с. 51].
Стоит сразу же отметить, что процесс изготовления бетонной смеси и контроля ее качества, при процессе бетонировании в условиях отрицательных температур, достаточно сложен и требователен.
В нормативных документах по вопросам организации и проведения процесса бетонирования в условиях низких температур научной основой являются разработки таких научных деятелей, как А.С. Арбеньев, В.И. Зубков, С.Г. Головнев, А.Д. Киреев, Б.Г. Скрамтаев, С.А. Миронов, Б.А. Крылов, А.В. Лагойда, А.И. Гныря, В.П. Лысов, Н.Н. Данилов, Ю.А. Попов и др.
Среди зарубежных разработчиков, внесли свой вклад - Hiroshi Yokota, Kazumi Kodama, Osamu Nishijo, Ьао Masukawa и другие авторы. Согласно этим исследованиям в области зимнего бетонирования аргументировано показано:
- в случае превышении максимально допустимой температуры бетонной смеси из-за процессов внутреннего парообразования, происходят не-
обратимые изменения капиллярно-пористой структуры раствора, что приводит к существенному недобору прочности;
- если температурный показатель бетонной смеси, до того, как достигнут уровень критической прочности, понижается ниже температуры замерзания жидкости, то из-за увеличения объема водной составляющей происходит разрыхление капиллярно-пористой структуры бетонной смеси с последующим разрушением конструкции;
- в случае превышения показателя предельно допустимой скорости перестройки температурного поля, при использовании нагревательных установок, происходят необратимые структурные нарушения цементной смеси, поскольку для каждого из ее компонентов коэффициент объемного расширения разный [2].
Все выше перечисленные требования, а также дополнительные требования к характеристикам и показателям бетонной смеси, зафиксированы в строительных нормах и правилах, так как их несоблюдение или отклонение текущих показателей от нормы может привести к недобору прочности бетонной смесью. Но если мы обратимся к реальным строительным работам в условиях Сибири и Крайнего Севера, то можем констатировать, что соблюдение этих ограничений особенно актуально при бетонировании в широко используемой сегодня ма-лоутепленной или не утепленной опалубке и при температурах ниже -20° С.
Как уже говорилось выше, самым ответственным и технологически сложным периодом в строительстве является именно зимний период, так как в
4
TECHNICAL SCIENCE / «Ш11ШетУМ~^©УГМа1>#Щ11)),2©2(1
условиях низких температур процесс бетонирования становится более длительным и требовательным к внешним факторам. В решении данного вопроса основным значимым критерием является показатель ускорения твердения бетонной смеси.
Далее мы рассмотрим методы, которые ускоряют процесс затвердения бетонной смеси (рис. 1) и сохраняют содержание воды в ней, защищая ее от замерзания. Как правило, используется либо внутренний тепловой запас самой бетонной смеси или
дополнительное внешнее тепло. Рейтинг эффективности использования внешних источников тепла представлен на рис.1. Как можно видеть, лидером считаются комбинированные методы обогрева, немного им по эффективности уступают методы обогрева с помощью электроматов, а вот использование теплоизоляционных аналогов считается самым неэффективным, но доступным способом.
I- при применении комбинированных методов; 2 - при применение электроматов; 3 - электродный способ; 4 - при применение нротивоморозных добавок; 5 - при применении теплоизоляционных матов
Рис. 1. Сравнительный анализ эффективности разных способов бетонирования в условиях
низких температур
При использовании ускорителей твердения, следует соблюдать следующие условия и технологии.
Температура бетонной смеси перед укладкой должна быть не ниже 5° С, а при использовании в тонкостенных конструкциях не ниже 20° С. К сожалению, как показывает практика в области низкотемпературного строительства, из-за экзотермического эффекта бетонной смеси, не всегда возможно обеспечить данные температурные показатели. В результате приходится прибегать к промежуточной технологии - нагрева компонентов бетонной смеси, с учетом того, что конечная температура смеси не должна превышать 30° С, иначе бетонная смесь теряет «подвижность», что влияет на ее уплотнение.
Далее мы рассмотрим достаточно популярную технологию зимнего бетонирования под техническим названием «холодный бетон»: «основным компонентом при этом способе приготовления бетонной смеси является водный раствор противомо-розных добавок хлористого кальция совместно с
хлористым натрием. Причем их количество должно составлять не более 7,5%, а для компонента нитрата натрия NaNOз объем составляет не более 10% и К2СО3 до 15% от всей массы смеси» [6].
Использование таких добавок эффективно снижает температуру замерзания воды, которая содержится в смеси, а хлорид кальция дополнительно ускоряет процесс отвердения. Укладывать «холодные» бетонные смеси целесообразно только при минусовых температурах (не ниже -20° С).
Также в российских широтах распространен способ комбинированного подогрева, а именно применение комплексных химических противомо-розных добавок совместно с прогревом тэмами (термоэлектрические маты).
При этом особое внимание в зимних условиях уделяется технико-химическим процессам при формировании поверхностного слоя. Далее в таблице 1 рассмотрены основные параметры гибких нагревательных элементов и материалы, которые используются для их изготовления [5].
<<Ш11ШетиМ~^©и©Ма1>#Щ51)),2©2© / TECHNICAL SCIENCE 5
Таблица 1
Параметрические характеристики используемых гибких нагревательных элементов
Материал, используемый для гибких нагревателей Вес или количество материала нагревателя, кг Размер нагревательного элемента, мм Материал оболочки нагревательного элемента
ширина длина
нагревательные ткани, полотна, провода 5-15 600-1000 1500-3000 Термостойкие материалы (резина, полимеры и др.)
5-30 600 1000-6000
нагревательные ткани до 50-60 по спецзаказу Термостойкие материалы
кратно 600 12000
Следует помнить, что чем выше температура наружного воздуха, тем быстрее наберет прочность бетон и тем быстрее будет необходимо прекратить дополнительный нагрев.
В заключении хотелось бы отметить, что российская экономика имеет стабильно положительную динамику. Нельзя не отметить насколько быстро идет строительство целых жилых комплексов, а также различных торгово-развлекательных площадей, поэтому совершенствование технологий зимнего бетонирования становится особенно актуальным [4, с. 144].
Таким образом, проведя сравнительный анализ различных подходов к совершенствованию процесса бетонирования в условиях низких температур, мы можем сделать вывод о том, что способ прогрева бетона за счет ТЭМов или других утеплителей, не экономичен, поскольку большие объемы бетонной смеси требуют несколько обогревательных установок и соответственно растут энергетические и финансовые затраты на их использование. Тем более за счет только их использования не всегда можно достичь требуемых результатов.
В результате более эффективным является комплексный подход, который сочетает в себе первый способ и второй способ, а именно дополнительное использование противоморозных добавок.
Список литературы
1. Белова Н.Е., Ворона-Сливинская Л.Г., Воскресенская Е.В. Состояние и перспективы развития саморегулирования строительной индустрии в России. Экономика и управление. 2019. № 7 (165). С. 49-55.
2. Дугерсурэн Э., Титов М.М. Совершенствование технологического проектирования зимнего бетонирования в современном строительстве // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. № 20 (3). С. 159168.
3. Макаридзе Г.Д., Ворона-Сливинская Л.Г. Применение современных строительных материалов - опилкобетон: функциональные свойства и технология производства. Инновации и инвестиции. 2019. № 10. С. 249-254.
4. Макаридзе Г.Д., Ворона-Сливинская Л.Г. Анализ конструктивных и технологических особенностей применения несъемной опалубки для устройства монолитных перекрытий объектов малоэтажного строительства. Перспективы науки. 2019. № 10 (121). С. 141-144.
5. Осипов А.М. Бетонирование при низких температурах // Инженерный вестник Дона. 2016. № 23 (4-2). С.161.
6. Рекомендации по производству бетонных работ в зимний период Р-НП СРО ССК-02-2014. -Челябинск: НП СРО «ССК УрСиб». 2014.
