Цементобетонных покрытий при пониженных и отрицательных температурах

Работы по приготовлению, укладке и уплотнению бе­тонной смеси при ожидаемой среднесуточной температуре воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С следует выполнять в соответствии с указаниями СНиП 3.01.01-85, СНиП 3.06.03-85, СНиП 3.06.06-88по возведению монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Для обеспечения твердения бетона используется, как правило, метод термоса, включая метод термоса с ускори­телями твердения и применением цементов с повышен­ным тепловыделением (быстротвердеющие и высокома­рочные).

Обыкновенный бетон без добавок солей твердеет только при положительной температуре, а при отрицательной вода в бетоне превращается в лед и процессы гидратации (твер­дения) цемента прекращаются. Однако замерзание воды в период твердения отрицательно сказывается не только на скорости нарастания прочности бетона, но и на конечной его прочности и долговечности.

Прочность бетона окажется тем хуже, чем раньше он был подвергнут замораживанию в период твердения. Причины этого были рассмотрены выше и в общих чертах заключа­ются в том, что в начале твердения бетон еще малопрочен и имеет высокую пористость. Замерзшая вода легко разру­шает стенки пор, нарушает сцепление отдельных цементных зерен между собой и контакты цементного камня с запол­нителями. В результате еще более возрастает пористость и трещиноватость бетона, а отсюда уменьшаются его проч­ность и долговечность.

Опыт показывает, что замерзший бетон сохраняет свои проектные физико-механические показатели после оттаива­ния, если он подвергся замораживанию, достигнув 50%-ной и более марочной прочности. Если же он подвергся замора­живанию раньше, чем достиг такой прочности, то конечные физико-механические свойства бетона будут тем ниже, чем раньше он был заморожен.

Сущность способа термоса заключается в том, что твердение бетона, уложенного на открытом воздухе и затем утепленного, происходит за счет тепла нагретых компонен­тов при приготовлении бетонной смеси, а также тепла, вы­деляемого цементом при твердении. При укладке бетонной смеси в зимних условиях способом термоса основной задачей является не допустить замораживания бетона ранее, чем он достигнет 50 %-ной прочности. Обычно это происходит через 5—7 суток после укладки. За это время должно быть обеспечено твердение бетона в тепло-влажностной среде, независимо от температуры наружного воздуха.

Для бетона в конструкциях с большой поверхностью охлаждения, к которым относится дорожное покрытие, в целях сохранения тепла в бетоне на определенный срок боковую опалубку и открытые части бетона покрывают теплоизоляционными материалами (камышитом, соломи­том, войлоком, опилками, пластмассовыми пленками и др.), толщина которых устанавливается теплотехническим рас­четом в зависимости от наружной температуры воздуха и требуемой прочности бетона к моменту удаления теплоизо­ляционного слоя.

Внутренний запас тепла в твердеющем бетоне создают путем подогрева компонентов, составляющих бетонную смесь. В зависимости от температуры наружного воздуха и размеров бетонируемой конструкции предварительно подогревают только воду или одновременно воду и запол­нители.

Температура нагрева воды или воды и заполнителей определяется заданной температурой уложенной бетонной смеси в момент ее теплоизоляции, а также величиной по­терь тепла бетонной смесью в процессе ее приготовления, транспортирования, перегрузки и укладки. Величины этих потерь зависят от температуры наружного воздуха, продол­жительности каждого из указанных процессов и темпера­туры бетонной смеси.

Чтобы бетонная смесь преждевременно не загустела и не нарушилась гидратация цемента, температура смеси не должна превышать 45—50 "С.

При твердении бетона цемент выделяет значительное количество тепла, зависящее от его минералогического со­става. Так, 1 кг портландцемента М400 за 3 суток твердения выделяет 30 ккал тепла, за 7 суток — 40 ккал, за 28 суток — 60 ккал. Тепло, выделяемое цементом, поддерживает поло­жительную температуру твердеющего бетона.

Способом термоса можно повысить технико-эконо­мическую эффективность зимних бетонных работ, если применять быстротвердеющие бетоны, а именно:

— Использовать цементы высокой активности. Одна­
ко, учитывая отрицательную роль С₃А на морозостойкость
бетона, содержание его в клинкере цемента не должно быть
более 10%. Наиболее выгодны при этом высокоалитовые
цементы.

— Использовать бетонные смеси с низким водоцемент-
ным отношением (не более 0,5).

— Использовать заполнители высокого качества. Осо­
бенно опасно применять заполнители, загрязненные орга­
ническими примесями. Они не только понижают прочность
бетона, но и замедляют его твердение в раннем возрасте в
результате образования с гидратом окиси кальция легко­
растворимых веществ и замедления процесса твердения
цемента. Заполнители не должны содержать примеси глины
более допустимых нормами.

Увеличивать продолжительность перемешивания
(до известных пределов), что способствует более полному взаимодействию между водой и зернами цемента, вследствие чего ускоряется твердение, увеличивается количество вы­деляемого цементом тепла, повышается прочность бетона, его однородность, удобоукладываемость и долговечность. Продолжительность перемешивания бетонной смеси зимой рекомендуется увеличивать в 1,5 раза.

— Применять интенсивное уплотнение бетонной смеси вибрированием, что позволяет укладывать более жесткую бетонную смесь; при вибрировании частицы бетона рас­полагаются наиболее плотно, из укладываемого бетона вы­тесняются пузырьки воздуха.

При ожидаемой среднесуточной температуре до -3 °С и кратковременном понижении температуры воздуха до —10 °С для твердения бетона допускается применять добавки хлоридов натрия и кальция с обязательным укрытием по­крытия рулонным материалом (например битумированной бумагой, толем, пергамином) и созданием поверх рулонно­го материала теплоизоляционного слоя, обеспечивающего твердение бетона до набора прочности не менее 50% про­ектной марки к моменту замораживания.

В качестве утепляющих материалов, укладываемых поверх рулонных материалов, разрешается применять со­ломенные или камышовые маты, опилки, котельный шлак, песок. Толщина матов должна быть не менее 5 см, толщина слоя шлака, опилок или песка — не менее 10 см. После сня­тия рельс-форм боковые грани плит необходимо засыпать утепляющим материалом.

В случае замерзания бетона при прочности не менее 50 % от проектной теплоизоляционные материалы не сле­дует убирать с покрытия в течение всего зимнего периода, а также одного месяца после полного оттаивания бетона.

Ввиду ускоряющего действия хлористого кальция на процесс схватывания цемента оптимальную величину этой добавки следует устанавливать опытным путем с учетом времени для доставки бетонной смеси на место укладки, ее уплотнения и отделки поверхности покрытия.

По бетонному покрытию, построенному при низких температурах, движение транспортных средств разрешается

открывать, когда бетон достигнет прочности не менее 100% проектной.

2.15.8. Контроль качества работ при устройстве цементобетонных покрытий и оснований

При строительстве бетонного покрытия (основания) должен осуществляться систематический контроль за со­блюдением требований нормативно-технических доку­ментов. Контроль возлагается на инженерно-технический персонал, руководящий работами, и на лабораторию, осу­ществляющую его в соответствии с положением о лабора­ториях в дорожно-строительных организациях.

При приготовлении и укладке бетонной смеси лабора­тория должна контролировать:

качество материалов;

состав бетона и назначение дозировки материалов;

правильность хранения материалов;

приготовление бетонной смеси, ее однородность, под­вижность и жесткость;

объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха на месте приготовления и укладки;

соответствие прочности и морозостойкости бетона за­данной марке путем изготовления и испытания контроль­ных образцов;

транспортирование, распределение и уплотнение бе­тонной смеси, отделку покрытия, включая устойчивость кромок и боковых граней, толщину и ширину покрытия после прохода скользящей опалубки;

условия твердения и набор прочности бетона в задан­ные сроки;

ведение технической отчетности по контролю качества материалов, приготовления смеси и прочности бетона.

Вопросы для самоконтроля

1. Каков срок службы цементобетонных покрытий без
капитального ремонта?

2. Какие механизмы входят в состав комплекта машин
ДС-110?

3. В чем различие армобетонных и железобетонных по­
крытий.

4. Какими бывают монолитные предварительно напря­
женные покрытия?

5. На чем основан метод термоса?

6. Что контролируют в процессе устройства цементобе-
тонных покрытий?