Przy wykonywaniu betonów w ujemnych temperaturach istotne znaczenie ma zabezpieczenie świeżego betonu przed zamarznięciem, a w każdym razie opóźnienie tego procesu, aby mogły przebiegać reakcje chemiczne między cementem i wodą mające decydujący wpływ na wytrzymałość betonu.
Bardzo często dążąc do skrócenia czasu realizacji budowy oraz efektywniejszego wykorzystania maszyn i siły roboczej, betonowania prowadzi się w warunkach obniżonych temperatur. Pod pojęciem niskich temperatur przyjmuje się okres, w którym średnia temperatura dobowa jest niższa niż +5°C, a temperatura minimalna może spaść poniżej 0°C. Mieszanka betonowa zamarza w temperaturze od -1°C do -3°C. Jest to tzw. temperatura krytyczna, przy której w betonie zamarza około 50% wody wolnej. Po rozmrożeniu świeżo ułożonego betonu i podwyższeniu temperatury do normalnych warunków, twardnienie jest możliwe, lecz przebiega wolno i beton osiąga znacznie mniejszą wytrzymałość. Woda w mieszance betonowej zamarza w temperaturze niższej od 0°C, ponieważ po zetknięciu się cementu z wodą rozpuszcza się w niej wiele składników, głównie alkaliów, które obniżają temperaturę zamarzania. Szkodliwe działanie mrozu nie jest duże, gdy wbudowany beton uzyska tzw. krytyczną (mrozową) wytrzymałość na ściskanie 0,2 R28> 5 MPa i dopiero później zamarznie. Po rozmrożeniu, twardnienie takiego betonu przebiega dalej w sposób prawidłowy. Zamarznięcie części lub całości wody zarobowej w dojrzewającym betonie niemal zupełnie hamuje procesy wiązania oraz wywołuje naprężenia wewnętrzne w wyniku zwiększenia objętości wody przechodzącej w lód.
Sposoby na zimę
Przy wykonywaniu robót betonowych w warunkach zimowych zaleca się zatem stworzenie warunków dojrzewania pozwalających na to, aby w jak najkrótszym czasie uzyskać możliwie najwyższą wytrzymałość betonu. W celu umożliwienia wykonywania betonu w warunkach obniżonych temperatur stosowane są następujące zabiegi:
• modyfikacja składu mieszanki betonowej poprzez odpowiedni dobór: domieszek do betonu, ilości i rodzaju cementu, kruszyw, wskaźnika wodno-cementowego (W/C),
• podgrzewanie składników mieszanki betonowej lub mieszanki betonowej parą wodną podczas mieszania,
• zabezpieczanie dojrzewającego betonu przed działaniem ujemnych temperatur.
Domieszki
Jednym ze środków ułatwiających prowadzenie prac są domieszki. W warunkach obniżonych temperatur zaleca się stosowanie domieszek, które powodują: przyspieszenie wydzielania ciepła hydratacji cementu, obniżenie temperatury zamarzania wody w betonie, redukcję wody zarobowej w mieszance betonowej, przyspieszenie wiązania cementu w betonie, przyspieszenie twardnienia betonu. Domieszki przeciwmrozowe (brak takiego pojęcia w normie PN-EN 934-2: 2002 Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu Część 2: Domieszki do betonu. Definicje, wymagania, zgodność, znakowanie i etykietowanie oraz Zmiana A1 i A2) wykazują jedną z podanych cech bądź też kombinację kilku cech. Głównym zadaniem tych domieszek jest przyspieszenie narastania wytrzymałości początkowej betonu i tym samym skrócenie czasu niezbędnego do osiągnięcia przez beton wytrzymałości mrozowej (5 MPa) lub obniżenie temperatury zamarzania wody zarobowej, co umożliwi przebieg hydratacji, a tym samym rozwój wytrzymałości betonu w ujemnych temperaturach.
Wszystkie wiodące firmy domieszkowe na polskim rynku posiadają w swojej ofercie domieszki szczególnie polecane do stosowania w warunkach zimowych. Sika Poland poleca do stosowania w warunkach zimowych domieszki przyspieszające wiązanie: Addiment FS 1 i Addiment FS 1 PL 50. Firma BASF Admixtures Polska ma w swojej ofercie domieszkę redukującą wodę zarobową Winterfliessmittel 578. W ofercie MC Bauchemie znajdziemy domieszki przyspieszające wiązanie: Centrament Rapid 600, Centrament Rapid 610, Centrament Rapid 645. Firma CHRYSO Polska w warunkach zimowych proponuje swoim odbiorcom:
• domieszki przyspieszająco-upłynniające: CHRYSO® Spolos X, CHRYSO® Xel GTX;
• domieszki przyspieszające twardnienie: CHRYSO® Xel AD, CHRYSO® Xel 384, CHRYSO® Xel Time;
• domieszkę przyspieszającą wiązanie: CHRYSO® Xel 650. Należy pamiętać, że zastosowanie domieszek chemicznych umożliwiających betonowanie w temperaturach ujemnych i uzyskanie przez beton wymaganych wytrzymałości wczesnych nie zwalnia wykonawcy z odpowiedzialności za ochronę młodego betonu w konstrukcji. Domieszki te są jedynie środkiem ułatwiającym prowadzenie prac. Przy ich doborze należy upewnić się czy domieszka nie obniża wytrzymałości końcowej betonu.
Zasady betonowania w warunkach zimowych
• Temperatura początkowa mieszanki betonowej powinna być wyższa od temperatury mieszanki ułożonej w szalunku z uwzględnieniem strat ciepła powstających przy mieszaniu w betoniarce, transporcie oraz w trakcie układania mieszanki betonowej.
• W przypadku, gdy nie przewiduje się podgrzewania szalunku niezbędne jest uwzględnienie strat ciepła w mieszance ze względu na odbieranie ciepła z mieszanki przez szalunek, warstwy ocieplające oraz ułożone zbrojenie.
• Określając początkową temperaturę mieszanki betonowej należy uwzględniać ciepło uzyskane z podgrzania kruszywa i wody oraz ciepło uzyskiwane w wyniku hydratacji cementu w czasie twardnienia betonu. Podgrzewając wodę i kruszywo należy uważać, aby temperatura wody w chwili zetknięcia się z cementem nie była wyższa niż 38°C.
• Przy ustalaniu temperatury mieszanki betonowej wychodzącej z mieszalnika należy mieć na uwadze odległość jej transportu. Im dalszy jest transport mieszanki betonowej, tym odpowiednio wyższa powinna być jej temperatura przy wyładunku z mieszalnika.
• Przed przystąpieniem do układania mieszanki betonowej, szalunki i zbrojenie należy dokładnie oczyścić z lodu i śniegu.
• Pielęgnacja betonu w okresie obniżonych temperatur polega na osłonięciu powierzchni poziomych plandekami lub folią przykrytą dodatkowo warstwą mat słomianych, płyt pilśniowych porowatych lub płyt styropianowych o grubości 5 cm. Można stosować również elektryczne maty grzewcze. Dobry efekt cieplny daje również przykrycie warstwowe złożone z warstwy folii termochronnej (bąbelkowej), warstwy suchej geowłókniny przykrytej z wierzchu warstwą folii. Warstwowe ocieplenie wykonanego elementu jest korzystniejsze z uwagi na możliwość sterowania temperaturą w dojrzewającym elemencie (w zależności od potrzeb można stopniowo redukować temperaturę poprzez ściąganie kolejnych warstw ocieplenia).
• Przy wykonywaniu elementów masywnych bezwzględnie zaleca się stały monitoring temperatury dostarczanej mieszanki betonowej, wbudowanego betonu, jak i temperatury powietrza. Wbudowanie mieszanki betonowej o zbyt wysokiej temperaturze może spowodować dużą dynamikę narastania ciepła w konstrukcji, a tym samym prowadzić do uzyskania bardzo wysokiej temperatury wewnątrz betonowego elementu. Skutkiem tego mogą być duże gradienty temperatur (przekraczające 20°C), powodujące powstawanie rys termicznych mogących osłabić strukturę betonu.
• W okresie obniżonych temperatur zachodzi potrzeba zaostrzenia kontroli jakości robót. Kontrola powinna obejmować przede wszystkim te fazy wykonywania robót, które decydują o bezpieczeństwie wznoszonego obiektu oraz o zachowaniu wymagań określonych w projekcie, normach lub warunkach technicznych wykonania i odbioru robót. Wykonawca robót powinien mieć świadomość, że wykonywanie elementów konstrukcyjnych z betonu cementowego w warunkach obniżonych temperatur jest czasochłonne, kosztowne i trudne technologicznie
Wyszukiwarka