Влияние низкотемпературных условий на свойства бетона

1.1 Влияние низкотемпературных условий на ранние свойства бетона

Экспериментальные данные свидетельствуют, что при заливке бетона, понижение его температуры приводит к удлинению времени начального и окончательного застывания, причем удлинение окончательного застывания заметно превышает время начального. При низкотемпературных условиях, слюдообразующая способность бетона, как правило, не должна превышать 100 мм, и следует свести к минимуму выделение воды и как можно скорее застывание. При низкотемпературных условиях выделение воды может длительно оставаться на поверхности бетона, что может негативно повлиять на нормальное проведение отделочных работ. Необработанное выделение воды на поверхности бетона является одной из основных причин образования поверхностных недостатков, а если выделенная вода в процессе отглаживания прессоваться в бетон, то увеличивается водно-цементная соотношение поверхностных слоёв, что приводит к снижению прочности, газообсодованности и поверхностной непроницаемости. При проектировании композиции бетона следует учитывать необходимость свести к минимуму выделение воды, и в случае ее появления в процессе монтажа следует удалить выделенную воду до отглаживания.

1.2 Влияние низкотемпературных условий на прочность бетона

Низкотемпературные условия снижают гидратационную скорость цемента, что влияет на развитие прочности бетона. Если свежий бетон замерзает и температура поддерживается приблизительно на уровне -10°C, то гидратация и развитие прочности цемента останавливаются. Если бетон подвергается отрицательной температуре после застывания, но до того, как его тяготворяя прочность не достигнет уровня, способного противостоять расширяююсьси силой, обусловленной замерзанием, то расширение, обусловленное замерзанием, приведет к неустранимым неправильным трещинам и потерям прочности. Если свежий бетон подвергается вредным воздействиям замерзания в течение 24 часовых периода, то его компрессивная прочность в 28-дневом периоде может снизяться примерно на 50%, что в свою очередь может вызвать отслаивание поверхности бетона и снижение его долговечности.

1.3 Влияние низкотемпературных условий на стабильность объема бетона

Для бетонных конструкций, находящихся при низкотемпературных условиях, скорость понижения температуры поверхности значительно превышает скорость понижения температуры внутренних слоёв, что приводит к возникновению больших температурных градиентов и, как следствие, температурных напряжений. Если тяготворяя прочность бетона еще не достаточно для противостояния этим температурным напряжением, то на поверхности бетона могут возникнуть неправильные, видимые или невидимые трещины. Большинство этих трещин не поддается устранению и постепенно расширяется при нагрузках, постепенно превращаяся в канал для проникновения агрессивных компонентов внутрь бетона, и именно наличие этих трещин значительно снижает долговечность бетона.

1.4 Влияние низкотемпературных условий на отпорность бетона к замерзанию и долговечность

Отпорность бетона к замерзанию и оттаиванию связана с возраста бетона при первой цикле замерзания-оттаивания, однако не существует линейной пропорциональной связи между отпорностью раннего возраста бетона к замерзанию и отпорностью более зрелого бетона, подвергающегося многократному циклу замерзания-оттаивания. Фактически отпорность бетона к замерзанию и оттаиванию зависит от тяготворяя прочности и насыщенности пор с водой. Если свежий бетон подвергается отрицательной температуре в очень ранний возраст, то, вследствие недостаточной тяготворяя прочности и высокой насыщенности пор водой, влияние одного цикла замерзания-оттаивания приводит к неустранимому снижению его качества.

Меры по регулированию температуры в процессе монтажа

Несмотря на многочисленные негативные последствия низкотемпературных условий для заливки бетона, в некоторых северных регионах Китая продолжительность низкотемпературных условий в году довольно длительна. Чтобы как можно дольше продлить время для монтажа бетонных конструкций и избегать воздействия замерзания на свежий бетон, можно принять некоторые предохранительные меры.

2.1 Улучшение композиции бетона

При заливке бетона при низкотемпературных условиях, для сокращения времени временных защитных мер зимой требуется, чтобы бетон имел более высокую раннюю прочность, что может быть достигнуто следующими методами:

① Использование цемента раннего затвердения. При отсутствии возможности коррозии бетонных конструкций соли, можно использовать цемент с высоким содержанием C3S и C3A, поскольку такие виды цемента гидратизируются быстрее и высокая тепловыделяющая способность способствует застыванию и развитию ранней прочности бетона.

② Увеличение содержания цемента обычно на 60-120 кг/м3. Считается, что тепловыделяющая способность от гидратации 45 кг порцеляноцемента может повысить температуру бетона на 5-9°C. Сокращение водно-цементного соотношения или использование смеси, богатой цементом, может сократить время застывания и ускорить развитие ранней прочности.

2.2 Повышение температуры некоторых компонентов бетона

Если в открыто складированных агрегатах присутствуют ледяные частицы или куски льда, то перед смешиванием следует растопить ледяные частицы, чтобы избежать образования агрегатов в виде комков в процессе смешивания и заливки. Если простое нагревание воды недостаточно для повышения температуры бетона, можно нагревать агрегаты, но температура агрегатов не должна превышать 52°C. Например, если температура воздуха ниже 4°C, а температура смешивающей воды нагревается до 60°C, то температура агрегатов должна быть нагрета примерно до 15°C; если крупные агрегаты сухи и не замерзнуты, а температура смешиваючей воды нагрета до 60°C, то достаточно нагревать мелкие агрегаты примерно до 40°C; если в агрегатах нет ледяных частиц или кусков льда, то можно не нагревать агрегаты, а нагревать только смешиваючую воду, чтобы бетон достигнул подходяющей температуры смешивания. Хотя масса агрегатов и цемента в составе бетона значительно превышает массу смешиваючей воды, но теплоемкость воды примерно в пять раз больше, чем теплоемкость агрегатов и цемента. В составе бетона нагревание смешиваючей воды является наиболее удобным и легко контроли.