На главную | База 1 | База 2 | База 3
Поддержать проект
Скачать базу одним архивом
Скачать обновления

Центральный научно-исследовательский
и проектно-экспериментальный
институт организации, механизации
и технической помощи строительству
(ЦНИИОМТП) Госстроя СССР

РУКОВОДСТВО
ПО ПРОИЗВОДСТВУ
БЕТОННЫХ РАБОТ
В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ,
РАЙОНАХ
ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА,
СИБИРИ И
КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Москва Стройиздат 1982

Приведены способы приготовления и транспортирования бетонной смеси, режимы тепловой обработки бетона. Рассмотрены вопросы выдерживания бетона способом термоса, предварительного электроразогрева бетонной смеси, электропрогрева бетона, обогрева бетона в греющей опалубке, индукционного нагрева бетона, бетонирования в тепляках, паропрогрева бетона, замоноличивания стыков. Освещены особенности производства бетонных работ в районах Северной климатической зоны, электрооборудования, контроль за производством работ и качеством бетона, дано экономическое обоснование выбора способа зимнего бетонирования.

Для инженерно-технических работников строительных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Руководство разработано к главе СНиП III-15-76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные».

Руководство разработано впервые и включает как основные положения ранее изданных инструктивных документов по отдельным способам зимнего бетонирования - по электротермообработке бетона по термосному выдерживанию бетона, по электропрогреву бетонов, содержащих противоморозные добавки, по бетонированию в термоактивной опалубке, по применению бетонов с противоморозными добавками, так и результаты научных исследований последних лет в области зимнего бетонирования, конструкторских разработок и передовой производственный опыт.

В Руководстве приведены материалы по всем способам зимнего бетонирования, применяемым в нашей стране, как безобогревным способом, так и с прогревом бетона прежде всего по способам электротермообработки, которые обусловливают меньшие затраты топливно-энергетических ресурсов на 1 м3 бетона, чем другие виды тепловой обработки. Впервые изложены данные по бетонированию в тепляках; тепловой обработке с применением нагревательных элементов, размещенных в бетоне; по замоноличиванию стыков с разными способами выдерживания бетона; по технологическим особенностям бетонных работ в условиях Крайнего Севера и приведены данные для обоснованного выбора на основе технико-экономических критериев оптимального способа зимнего бетонирования в конкретных условиях строительства.

В Руководстве рассмотрены вопросы механизации и автоматизации операций при зимнем бетонировании и снижения их трудоемкости, а также снижения расхода энергии на тепловую обработку бетонов.

Разработано Руководство ЦНИИОМТП Госстроя СССР при участии НИИЖБ Госстроя СССР, МИСИ, ЧПИ и МАДИ Министерства высшего и среднего специального образования, Красноярского Промстройнийпроекта Минтяжстроя СССР, СибЗНИИЭП Гражданстроя СССР, ВНИПИ Теплопроекта Минмонтажспецстроя СССР, ВНИИСТ Министерства строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности СССР, Норильского горно-металлургического комбината им. А.П. Завенягина.

Материал подготовлен:

раздел 1, 2, 3 - инж. И.В. Коротковым с участием по разд. 2 инж. В.И. Остромогольского;

раздел 4 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП) с участием д-ра техн. наук Б.А. Крылова (НИИЖБ), канд. техн. наук А.И. Замощика, инж. Т.Н. Кондратьевой (Красноярский Промстройниипроект);

раздел 5 - докторами техн. наук Б.А. Крыловым, С.А. Мироновым, канд. техн. наук О.С. Ивановой, инж. С.И. Пчелкиным (НИИЖБ) с участием д-ра техн. наук И.Б. Заседателева, кандидатов техн. наук В.Г. Петрова-Денисова, С.А. Шифрина, инж. И.В. Дудникова (Теплопроект Минмонтажспецстроя);

раздел 6 - канд. техн. наук А.В. Лагойдой (НИИЖБ) и инж. Л.С. Гончаровой (ЦНИИОМТП) с участием д-ра техн. наук Б.А. Крылова, кандидатов техн. наук Г.П. Апостоловой и О.П. Лариной (НИИЖБ), канд. хим. наук Т.И. Розенберг (ВНИИСТ), канд. техн. наук В.Д. Смелик (СибЗНИИЭП);

раздел 7 - д-ром техн. наук Б.А. Крыловым, канд. техн. наук А.И. Ли, инж. Р.А. Лукичевым (НИИЖБ) с участием инж. В.В. Прохорова (НИИЖБ), д-ра техн. наук А.С. Арбеньева (НИСИ), кандидатов техн. наук А.П. Шешукова и А.И. Гмыри (ТИСИ);

раздел 8 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП) с участием канд. техн. наук А.Н. Архангельского (Уральский Промстройниипроект);

раздел 9 - кандидатами техн. наук В.Д. Топчием, Н.И. Евдокимовым, В.В. Шишкиным, инж. М.М. Поляковой (ЦНИИОМТП) с участием д-ра техн. наук И.Б. Заседателева, канд. техн. наук С.А. Шифрина (Теплопроект Минмонтажспецстроя), кандидатов техн. наук Ю.Е. Гавриша, А.И. Замощика, инженеров Т.Н. Зиновьевой, В.А. Самодеева (Красноярский Промстройниипроект);

раздел 10 - канд. техн. наук Б.М. Красновским (МИСИ);

раздел 11 - д-ром техн. наук Н.Н. Даниловым и канд. техн. наук В.С. Абрамовым (МИСИ);

раздел 12 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП);

раздел 13 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным, инж. Л.С. Гончаровой (ЦНИИОМТП), канд. техн. наук В.Ф. Смелик (СибЗНИИЭП);

раздел 14 - канд. техн. наук Б.И. Березовским (ЦНИИОМТП) с участием канд. техн. наук Д.А. Могильникова, инженеров Ю.А. Егорова и Е.В. Коротова (Норильский горно-металлургический комбинат), д-ра техн. наук С.А. Миронова и канд. техн. наук О.С. Ивановой (НИИЖБ);

раздел 15 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным с участием инж. В.И. Нарских (ЦНИИОМТП) с использованием материалов авторов других разделов;

раздел 16 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП);

раздел 17 - канд. техн. наук С.Г. Головневым и Н.В. Юнусовым (ЧПИ) с участием инж. Л.И. Бланка (ЦНИИОМТП); нормирование энергоресурсов - кандидатами техн. наук С.Н. Коротковым (ВНИИКТЭП), В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП);

раздел 18 - канд. техн. наук В.Я. Гендиным (ЦНИИОМТП) с использованием материалов авторов других разделов.

Общая редакция Руководства осуществлена канд. техн. наук В.Д. Топчием, д-ром техн. наук В.А. Крыловым, канд. техн. наук В.Я. Гендиным, инж. И.В. Коротковым.

Замечания и предложения по содержанию настоящего Руководства просим направлять в ЦНИИОМТП Госстроя СССР по адресу: 127434, Дмитровское шоссе, 9.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера содержит рекомендации по особенностям технологии приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси, по выбору наиболее эффективного способа выдерживания бетона и методике его осуществления в зимних условиях, а также в сложных природных условиях Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера.

1.2. Положения настоящего Руководства должны выполняться, согласно главе СНиП III-15-76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные», в период производства бетонных работ при ожидаемой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5 °С или минимальной суточной температуре ниже 0 °С, а также при бетонировании конструкций на вечномерзлых грунтах.

Продолжительность зимнего периода, расчетная температура и скорость ветра для различных пунктов территории СССР по месяцам приведены в прил. 1.

1.3. Бетонирование конструкций в зимних условиях следует производить, согласно п. 5.1 главы СНиП III-15-76, только по специально разработанным технологическим картам, в которых должны быть приведены:

а) особенности технологии приготовления и транспортирования бетонной смеси, обеспечивающие получение заданной температуры этой смеси при выгрузке из бетоносмесителя и у места ее укладки в конструкцию;

б) требуемая прочность бетона к концу выдерживания и моменту распалубливания;

в) способы и температурно-влажностные режимы выдерживания бетона;

г) данные о материале опалубки с указанием теплоизоляционных показателей, о пароизоляционных и теплоизоляционных материалах для укрытия неопалубленных поверхностей бетона и при необходимости опалубки;

д) потребность энергии, воды, пара, оборудования и специальных материалов;

е) схема размещения скважин и наименования устройств для измерения температуры бетона;

ж) при применении электротермообработки бетона дополнительно указывается схема размещения и подключения электродов или электронагревателей, требуемые электрическая мощность, напряжение и сила тока, тип понижающего трансформатора, сечение и длина проводов;

з) сроки и порядок распалубливания и загружения конструкций;

и) особенности техники безопасности при производстве работ.

1.4. До наступления отрицательных температур необходимо подготовить к эксплуатации в зимних условиях:

бетонные и растворные узлы;

устройства для подогрева воды и заполнителей;

склады материалов;

автотранспорт для перевозки бетонной смеси;

механизмы и инвентарь для подачи, распределения и уплотнения бетонной смеси;

понижающие трансформаторы для электротермообработки бетона.

1.5. Прочность бетона (называемая критической)1 монолитных конструкций и монолитной части сборно-монолитных конструкций к моменту возможного замерзания или охлаждения ниже расчетных температур должна быть указана в проекте производства работ или в технологической карте и составлять в соответствии с требованиями главы СНиП III-15-76:

а) для бетона без противоморозных добавок 50, 40, 30 % проектной прочности при марках соответственно М150, М200 - М300, М400 - М500;

б) 70 % для конструкций, подвергающихся по окончании выдерживания попеременному замораживанию и оттаиванию, независимо от проектной марки;

в) 80 % для преднапряженных конструкций;

г) 100 % для конструкций, подвергающихся сразу после окончания выдерживания действию расчетного давления воды, и конструкций, к которым предъявляются специальные требования по морозостойкости и водонепроницаемости;

д) для бетона с противоморозными добавками к моменту его охлаждения ниже температуры, на которую рассчитано количество добавок - 30, 25 и 20 % проектной прочности при марках соответственно до М200, М300 и М400.

_______________________

1 Критической прочностью называется прочность бетона в % от R28, после достижения которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего твердения после оттаивания.

Если бетон замерзает, не достигнув критической прочности, то под влиянием внутреннего давления при образовании льда происходит частичное разрушение цементного камня и нарушение его сцепления с заполнителями, которые при дальнейшем твердении в условиях положительных температур восстанавливаются не полностью, в результате чего конечная прочность бетона снижается.

Бетон, достигший к моменту замерзания критической прочности, проектную прочность приобретает только после оттаивания и выдерживания при положительной температуре в течение не менее 28 сут.

В тех случаях, когда конструкции подлежат загружению нормативной нагрузкой до наступления устойчивых положительных температур, требуется обеспечить приобретение бетоном предусмотренной проектом прочности до его загружения.

Условия и период, по истечении которого допускается замерзание бетона в транспортных и массивных гидротехнических сооружениях, должны уточняться в проекте производства работ с учетом требований на проектирование и возведение этих сооружений.

1.6. Температурно-влажностное выдерживание бетона в зимних условиях может производиться: способом термоса; с применением противоморозных добавок; электротермообработкой бетона (предварительным электроразогревом смеси, электродным прогревом, обогревом в греющей опалубке, инфракрасным обогревом и индукционным нагревом); обогревом бетона паром, горячим воздухом и в тепляках.

Для предварительного выбора способа зимнего бетонирования в зависимости от массивности конструкции (Mп) и температуры наружного воздуха следует пользоваться табл. 1, а окончательное решение принимать на основе теплотехнических расчетов и установления экономической эффективности того или иного способа применительно к местным условиям.

Таблица 1

Конструкции

Модуль поверхности1

Рекомендуемый способ

Массивные бетонные и железобетонные фундаменты

До 3

Способ термоса, способ термоса с применением ускорителей твердения бетона при температуре наружного воздуха ниже минус 20 °С. Бетон с противоморозными добавками при более низких температурах

Фундаменты под конструкции зданий и оборудование, массивные стены и т.п.

3 - 6

Способ термоса, способ термоса с применением ускорителей твердения. Бетон с противоморозными добавками. При необходимости получения заданной прочности бетона в короткие сроки или при температуре наружного воздуха ниже минус 15 °С - предварительный электроразогрев бетонной смеси либо периферийный электропрогрев, либо применение греющей опалубки

Колонны, балки, прогоны, элементы рамных конструкций, свайные ростверки, стены, перекрытия и т.п.

6 - 10

Бетон с противоморозными добавками. Предварительный электроразогрев бетонной смеси, электродный прогрев, электрообогрев с применением греющих опалубок, покрывал и щитов

Полы, перегородки, плиты перекрытий, тонкостенные конструкции

10 - 20

Электродный прогрев, обогрев с помощью греющей опалубки. Бетон с противоморозными добавками (для полов)

Стыки, подливки

20 - 100

Электродный прогрев, индукционный нагрев, применение добавки поташа или нитрита натрия

_______________________

1 Модуль поверхности конструкции (Mп) равен отношению суммы площадей охлаждаемых поверхностей конструкции (ΣF) к ее объему (V), т.е. Mп = ΣF/V.

В зависимости от принятого способа выдерживания бетона, охлаждения смеси при транспортировании и укладке назначается температура бетонной смеси по выходе из бетоносмесителя и температура подогрева составляющих бетон материалов.

1.7. Распалубливание несущих бетонных и железобетонных конструкций следует производить после достижения бетоном прочности, приведенной в табл. 2, или в указаниях проекта производства работ.

Таблица 2

Конструкции

Прочность бетона (% проектной) при фактической нагрузке

свыше 70 % расчетной

менее 70 % расчетной

С напрягаемой арматурой

100

80

Находящиеся в мерзлом грунте

100

70 - 85*

Несущие длиной менее 6 м

100

70

Несущие длиной 6 м и более

100

80

Плиты пролетов до 3 м

100

70

_______________________

* При отсутствии в бетоне добавок - ускорителей твердения и противоморозных.

Примечание. При невозможности обеспечить требуемую прочность бетона к моменту загрузки конструкции нормативной нагрузкой допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании применение марки бетона, увеличенной на одну ступень.

Допускается снятие опалубки, воспринимающей массу бетона конструкций, армированных несущими сварными каркасами, а также боковых элементов, не несущих нагрузки от массы конструкций, после достижения бетоном критической прочности согласно требованиям п. 1.5 настоящего Руководства.

1.8. Прочность бетона перед распалубливанием должна быть подтверждена испытаниями в соответствии с п. 16.21 настоящего Руководства.

1.9. Распалубливание массивных конструкций (с Mп < 2), в том числе гидротехнических блоков, следует производить с учетом заданных проектом производства работ наибольших допустимых температурных перепадов между ядром блока и его поверхностью, а также между поверхностью блока и наружным воздухом.

1.10. Снятие теплозащиты и опалубки с конструкций, выдержанных по методу термоса, следует производить не ранее остывания бетона в наружных слоях до расчетной конечной температуры, не допуская примерзания к бетону; при электротермообработке бетона - не ранее остывания до температуры, предусмотренной расчетом, а при применении бетонов с противоморозными добавками - по достижении прочности, указанной в п. 1.5. настоящего раздела. Не допускается снятие теплоизоляции, если температура в центре конструкции продолжает повышаться. Кроме того, снятие теплозащиты и опалубки следует производить не ранее момента, когда разность температур поверхностного слоя бетона и наружного воздуха составит не более 20 °С для конструкций с модулем поверхности от 2 до 5 и не более 30 °С для конструкции с Mп = 5 и выше. При большей разности указанных температур распалубленные конструкции должны быть после распалубки укрыты.

1.11. Загружение распалубленных конструкций полной расчетной нагрузкой допускается только после приобретения бетоном проектной прочности.

Распалубка и частичная загрузка могут быть допущены при меньшей, чем указано в табл. 2, прочности бетона при условии проверки расчетом прочности конструкции под действием фактических нагрузок.

1.12. Скорость остывания бетона при всех способах зимнего бетонирования не должна превышать для конструкций с модулем поверхности: более 10 -10 °С в час и от 6 до 10 -5 °С в час; 5 и менее - величины, определяемой расчетом и исключающей появление трещин в поверхностных слоях бетона.

2. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

2.1. В зимних условиях наиболее эффективно применение цементов в зависимости от способа выдерживания бетона и Mп конструкций, приведенных в табл. 3.


Таблица 3

Рекомендуемые цементы для зимнего бетонирования (знак «плюс» означает «рекомендуется»; знак «минус» - «не допускается»)

Вид цементов

Способы выдерживания бетона

термос

термос с предварительным электроразогревом бетонной смеси

бетон с противоморозными добавками

тепловая обработка бетона в конструкциях

конструкции с Мп

3 и более

менее 3

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)

+

-

+ с примеч. 1

+ с примеч. 2

+

Портландцементы марок 400 и выше, высокоалитовые (C3 более 55 %) с содержанием молотых добавок до 10 %, сроком хранения до 2 мес.

+

-

То же

То же

+

Портландцементы высокомарочные (400 и выше), алитовые (C3 не менее 50 %) с содержанием C3A не более 8 %, с активными кремнеземистыми добавками до 10 %

+

-

»

»

+ с примеч. 3

Портландцементы марок М400 и выше с содержанием C3A:

до 10 % при добавках хлоридов натрия и кальция

-

-

-

»

-

до 5 % при добавке нитрита натрия

-

-

-

»

-

до 8 % при добавке НКМ

-

-

-

»

-

более 8 % при добавке поташа

-

-

-

»

-

Глиноземистый цемент

+ с примеч. 4

-

-

-

-

Шлакопортландцемент

-

+ с примеч. 5

+ с Mп > 3

-

+ с примеч. 6

Пуццолановый портландцемент

+ с примеч. 7

То же

-

-

+ с примеч. 7

Примечания: 1. При подтверждении лабораторной проверкой требуемой подвижности смеси.

2. Низкоалюминатные портландцемента, шлакопортландцементы и особенно пуццолановые портландцементы применять не рекомендуется ввиду замедленного их твердения при температуре ниже 0 °С.

3. При C3A более 8 % бетон не приобретает высокой относительной прочности и в 28-суточном возрасте бетон не добирает 15 - 20 % марочной прочности.

4. При технико-экономическом обосновании с Mп конструкций от 6 до 12 и учете понижающих защитных свойств по отношению к арматуре.

5. При эффективном утеплении наружных поверхностей или периферийном электропрогреве.

6. Допускается только при отсутствии повышенных требований к морозостойкости и с учетом длительных сроков тепловой обработки.

7. Если предусмотрено проектом.


2.2. Заполнители при зимнем бетонировании должны удовлетворять всем требованиям, которые предъявляются для бетонов, укладываемых в летних условиях. Кроме того, заполнители для бетонов перед загрузкой в смеситель не должны содержать смерзшихся комьев, кусков льда, наледи на зернах и снега. В связи с этим для уменьшения или исключения возможностей смешения заполнителей со снегом и обледенения необходимо складировать их высокими штабелями на сухих и возвышенных местах, защищенных от снежных заносов.

Оттаивание и подогрев заполнителей может производиться (с помощью дымовых газов и горячего воздуха) в открытых штабелях, закрытых бункерах, сушильных барабанах и других устройствах. Подогрев воды для бетонной смеси наиболее просто и эффективно осуществлять посредством пуска в нее пара.

2.3. Подбор составов бетона для зимней укладки осуществляется любыми проверенными на практике и принятыми для летних условий способами.

Наряду с этим рекомендуется:

а) учитывать, что бетоны, подвергнутые электротермообработке при жестких режимах, недостаточной защите от влагопотерь, отсутствии добавок и т.п., к 28-суточному возрасту после прогрева могут иметь недобор прочности до 10 % R28. В случае необходимости получения проектной прочности бетона в установленный срок допускается увеличивать марку бетона против проектной на одну ступень или применять другие способы выдерживания;

б) назначать водоцементное отношение (В/Ц) бетонной смеси не более 0,65, а для бетонов с повышенными требованиями по морозостойкости (Мрз > 50) - не более 0,5.

2.4. Основными особенностями приготовления бетонной смеси в зимних условиях в отличие от летних являются обеспечение расчетной температуры смеси на выходе ее из бетоносмесителя, осуществление подогрева воды, отогрева или подогрева составляющих заполнителей, а также отопление бетоносмесительного узла, дозаторного и бункерных отделений.

Расчетная температура бетонной смеси по выходе из бетоносмесителя (tсм) и температура предварительного электроразогрева смеси определяется по формуле

                                                       (1)

где tб.н - начальная средняя температура бетона после укладки в опалубку, уплотнения и укрытия (назначается в зависимости от способа выдерживания бетона), град;

tн.в - температура наружного воздуха, град;

ΣΔtтр - суммарное относительное снижение температуры бетонной смеси при всех операциях - от приемки из бетоносмесителя до укладки и укрытия в конструкции;

Δtтр - относительное снижение температуры бетонной смеси на каждой операции (при транспортировании, перегрузке, укладке и уплотнении) при перепаде между температурой наружного воздуха и температурой бетонной смеси 1 °С.

Расчеты по формуле (1) можно производить при температуре наружного воздуха ниже 0 °С.

Пооперационные относительные величины снижения температуры бетонной смеси Δtтр определяются по формуле

Δtтр = Δtтрτ,                                                                (2)

где τ - время транспортирования (укладки, уплотнения, перегрузки) бетонной смеси, мин;

Δtтр - относительное снижение средней температуры бетонной смеси, град/(град · мин), при транспортировке (укладке, уплотнении, перегрузке) в течение 1 мин и перепаде температуры бетонной смеси и окружающего воздуха 1 °С.

Значения Δtтр при транспортировании смеси даны в табл. 4, а при укладке и уплотнении составляют:

Δty

Толщина конструкции, мм

0,03

60

0,013

100

0,012

150

0,009

200

0,007

300

0,005

400

0,004

500

0,003

600

При погрузке и перегрузке на каждую операцию можно принимать Δtтр.п = 0,032; при перемещении башенным краном - Δtтр = 0,0022H, где H - высота подъема, м; при перемещении смеси шахтным подъемником (в утепленной шахте) - tтр.ш = 0,001H.

Таблица 4

Способ транспортирования

Марка или конструкция транспортного устройства

Объем перевозимой бетонной смеси, м3

Град/град · мин

Автосамосвалами

ГАЗ-93

1,4

0,0037

ЗИЛ-ММЗ-555

2

0,003

МАЗ-503

3,2

0,0025

Автобетоновозами

Кузов с двойной обшивкой, с пространством между ними 50 - 60 мм и крышкой

3,2

0,00022

Автобадьевозами

Бадья опрокидная с шарнирно-роликовыми затворами

1,6

0,0009

Примечания: 1. При других емкостях транспортных устройств значения следует брать по интерполяции.

2. Расчетное значение коэффициента теплоотдачи ограждения принято, кВт/(м2 · °С): автосамосвалов - 14; бункеров - 13.

Вместе с этим температура бетонной смеси и температура подогрева воды не должна быть выше значений, указанных в табл. 5.

Таблица 5

Цементы

Наибольшая допустимая температура, °С

подогрева воды

бетонной смеси при выходе из смесителя

1. Портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент марок ниже 600

80

35

2. Быстротвердеющий портландцемент и портландцемент марки 600 и выше

60

30

3. Глиноземистый

40

25

2.5. Температура воды и заполнителей при загрузке их в бетоносмеситель должна обеспечивать получение расчетной температуры, бетонной смеси при выходе ее из бетоносмесителя. Для этого в зависимости от состояния материалов, особенно заполнителей, условий приготовления и транспортирования (методов укладки и выдерживания в зимнее время) приходится оттаивать заполнители, подогревать воду, а иногда и заполнители.

Температура подогрева составляющих подобранного состава бетона в зависимости от требуемой (заданной) температуры бетонной смеси (tсм) при выдаче из бетоносмесителя определяется расчетом по формуле

                       (3)

а теплопотребность для нагрева составляющих бетонной смеси Q, кДж, от начальной температуры до температуры, установленной расчетом по формулам:

а) для нагрева воды

Qв = 4,2Vγв(tв.к - tв.н);                                                          (4)

б) для нагрева песка

Qп = Vγп[0,84(tп.к - tп.н) + iп(4,2tп.к - 2,1tп.н + 336)];                                  (5)

в) для нагрева крупного заполнителя

Qк.з = Vγк.з[0,84(tк.к.з - tн.к.з) + iк.з(4,2tк.к.з - 2,1tн.к.з + 336)],                        (6)

где iп, iк.з - относительная влажность соответственно песка и крупного заполнителя по массе, %;

qп, qк.з, qц, qв.о - соответственно масса песка, крупного заполнителя, цемента и воды в 1 м3 бетонной смеси, кг (в расчете на сухие заполнители);

qв - qв.о - за вычетом количества воды, содержащейся в заполнителях;

tп, tк.з, tв - соответственно температура песка, крупного заполнителя и воды при загрузке в смеситель, °С;

0,84 - удельная теплоемкость песка, крупного заполнителя и цемента, кДж/(кг · °С);

4,2 - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг · °С);

V - объем подогреваемого материала;

tн.к.з, tк.к.з, tп.н, tп.к - соответственно температура начальная и конечная крупного заполнителя и песка;

γв, γп, γк.з - объемная масса соответственно воды, песка и крупного заполнителя.

Зная весовой состав бетонной смеси по массе и влажность заполнителей, расчетом по формуле (3) определяется температура любого из четырех составляющих (tсм, tв, tп, tк.з), задаваясь значениями остальных трех.

Как правило, tсм устанавливается расчетом по формуле (1).

Температуру воды принимают максимально возможной в зависимости от применяемого цемента по табл. 5. Температура песка и крупного заполнителя определяется в зависимости от tсм, tв и производственных возможностей подогрева.

2.6. Продолжительность перемешивания бетонной смеси должна быть на 25 % больше, чем в летних условиях, и не менее величин, приведенных в табл. 6.

Продолжительность перемешивания допускается не увеличивать против летних условий, если применяются подогретая вода, оттаянные или подогретые заполнители.

Таблица 6

Объем готового замеса смесителя, л

Наименьшая продолжительность перемешивания бетонной смеси в смесителях

гравитационных для смеси с осадкой конуса, см

принудительного перемешивания

менее 2

2 - 6

более 6

500 и менее

125

95

75

75

Более 500

190

150

115

75

При применении только подогретой воды в смеситель одновременно с началом ее подачи загружают крупный заполнитель, а после заливки половины требуемого количества воды и нескольких оборотов барабана (чаши) смесителя - песок, остальную воду и цемент.

2.7. Применяемые средства и продолжительность транспортирования бетонной смеси в зимних условиях должны исключать возможность охлаждения ее более установленного технологическим расчетом (согласно п. 2.4 настоящего Руководства) нарушения однородности и снижения заданной подвижности на месте укладки.

В целях обеспечения вышеизложенных требований рекомендуется:

транспортировать бетонную смесь без задержки при погрузке, перевозке и выгрузке, как правило, в утепленной и укрытой транспортной таре, предохраняющей смесь от попадания осадков;

при температуре наружного воздуха ниже минус 15 °С и температуре смеси выше 20 °С, как правило, предварительно перед загрузкой смеси прогревать бадьи и обогревать кузова бетоновозов и автосамосвалов выхлопными газами двигателя;

максимально сокращать количество перегрузочных операций и по возможности осуществлять разгрузку смеси непосредственно в опалубку бетонируемой конструкции или бетоноукладочное оборудование;

пункты (места) перегрузок (если они неизбежны) бетонной смеси следует защищать от ветра и попадания снега. Перегрузочные бункера должны утепляться, а при длительном пребывании в них смеси - обогреваться горячим воздухом, паром или электропечами. Температура стенок бункеров должна быть не выше 40 °С;

утепление, укрытие и обогрев транспортной тары следует производить так, чтобы теплопотери бетонной смеси при транспортировании не превышали 4 °С за 1 ч;

время транспортирования бетонной смеси исходя из условий сохранения удобоукладываемости не должно превышать 30 мин при температуре смеси tсм = 40 °С, 45 мин при tсм = 20 - 30 °С и 120 мин при tсм = 5 - 10 °С. Увеличить допускаемую продолжительность транспортирования смеси можно за счет применения замедляющих или пластифицирующих добавок, приготовления смеси пониженной, в допустимых пределах, температуры и подогрева ее у места укладки, при сильных морозах - введения в бетонную смесь противоморозных добавок.

Емкости, в которых перевозится бетонная смесь, следует очищать после каждой рабочей смены и перед длительными (более 1 ч) перерывами в транспортировании.

2.8. Транспортирование бетонной смеси в зимних условиях следует производить автобетоновозами, при их отсутствии - автосамосвалами или в бадьях (бункерах), установленных на автомашинах (автобадьевозах).

Автобетоновозы имеют высокие кузова с крышками и двойную обшивку днища и бортов с пространством между ее листами, которые позволяют утеплить кузов термоизолятором или осуществить обогрев кузова выхлопными газами.

В автосамосвалах для зимней перевозки бетонной смеси следует устраивать термоизоляцию кузова (от переохлаждения смеси) или оборудовать его для обогрева выхлопными газами, кузова для укрытия смеси снабжать деревянными щитами, брезентом или одеялами из шлаковаты, упакованной в полиэтиленовую пленку.

Автобадьевозы предназначаются для перевозки готовых смесей в отдельных специальных, утепленных и снабженных крышками бадьях, которые ставятся и снимаются с рамы автобадьевоза с помощью крана. С помощью бадьевоза бетонную смесь можно доставлять мелкими порциями в любую точку строительной площадки.

Транспортирование бетонной смеси, предназначенной для предварительного электроразогрева, а также с противоморозными добавками, может производиться и в неутепленной таре, но с защитой от снега и испарения влаги при условии обеспечения температуры смеси выше 0 °С до начала электроразогрева и не менее чем на 5 °С выше температуры замерзания раствора солей затворения после укладки и уплотнения с противоморозными добавками.

2.9. Предельная продолжительность и дальность транспортирования бетонной смеси устанавливается строительной лабораторией из условий сохранения первоначальной ее удобоукладываемости, однородности и заданной температуры на месте укладки в зависимости от имеющихся транспортных средств, объема бетонной смеси и темпа его укладки, температуры бетонной смеси по выходе из бетоносмесителя и температуры наружного воздуха, состояния дорог и допустимого расчетом охлаждения смеси в пути.

3. УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ

3.1. Подготовку основания и укладку бетонной смеси в зимних условиях следует производить в соответствии с правилами производства этих работ в летний период и рекомендациями настоящего раздела.

3.2. Состояние основания, на которое укладывается бетонная смесь, а также способ укладки и последующее выдерживание бетона должны исключать возможность деформации основания и замерзания бетона в контакте с основанием до приобретения им требуемой прочности.

3.3. Мерзлые основания из пучинистых грунтов перед укладкой бетонной смеси для предотвращения их деформации и преждевременного замерзания бетона в контакте с основанием должны быть отогреты до положительной температуры на глубину не менее 500 мм. Промерзшие бетонные, скальные или сезонно-мерзлые непучинистые основания, как правило, рекомендуется отогревать до положительной температуры на глубину, определяемую теплотехническим расчетом (примерно на 300 мм), вечномерзлые скальные основания - на глубину 500 мм. Отогретые основания должны быть тщательно защищены от промерзания до укладки бетона.

В вечномерзлых грунтах производство бетонных работ можно начинать в том случае, когда мерзлотно-грунтовые условия основания соответствуют данным проекта. Подготовленное под бетонирование основание должно быть защищено от оттаивания летом и промерзания зимой.

3.4. Отогревание грунтовых, скальных и бетонных оснований и стыкуемых поверхностей может выполняться:

в местных тепляках из брезента, полиэтилена, фанеры, обогреваемых электропечами сопротивления или электрообогревателями, работающими на любом топливе. Температура воздуха в тепляках на поверхности отогреваемого основания следует поддерживать в пределах 10 - 35 °С;

электропрогревом при помощи вертикальных или горизонтальных электродов;

прогревом плоскими жидкостно-топливными нагревателями или кострами (кроме бетонных оснований).

Способы отогрева не должны вызывать снижения качества старого бетона (скалы).

Не допускается оттаивание мерзлых грунтов оснований с помощью пара либо поливкой горячей водой, либо растворами хлористых и других солей.

Способ отогрева основания выбирается с учетом имеющегося оборудования, источника тепла, температуры наружного воздуха, размеров конструкций, глубины отогрева и утеплителя.

3.5. При выдерживании бетона в конструкции по способу термоса или с предварительным разогревом бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое мерзлое непучинистое основание или старый бетон, очищенные от снега и наледи, если в зоне контакта на протяжении всего расчетного периода выдерживания будет обеспечиваться незамерзаемость бетона. Это возможно, например, при бетонировании массивных конструкций с Mп не более 3 и при условии, что температура наружного воздуха не ниже минус 15 °С и температура укладываемой смеси более 15 °С, что при этом открытые поверхности старого бетона или грунта вокруг бетонируемой конструкции укрываются теплоизоляционным материалом с коэффициентом общей теплопередачи K не более 2,32 Вт/(м2 · °С).

3.6. Укладка бетонной смеси с последующей тепловой обработкой бетона в конструкции допускается на мерзлые неотогретые непучинистые основания, старый бетон, очищенные от снега и наледи, при условии, что к началу прогрева бетона его температура в месте контакта с основанием будет обеспечиваться не ниже 2 °С; при этом поверхность основания шириной не менее 1 м по контуру конструкции следует укрывать теплоизоляционным материалом с коэффициентом общей теплопроводности K не более 2,32 Вт/(м2 · °С). Для предотвращения замерзания бетона до начала прогрева допускается введение в бетонную смесь при ее приготовлении нитрита натрия до 10 % массы цемента.

3.7. Опалубка и арматура перед бетонированием должны быть очищены от снега и наледи, например, струей горячего воздуха под брезентовым или полиэтиленовым укрытием с высушиванием поверхностей. Не допускается снимать наледь с помощью пара или горячей воды.

При температуре воздуха ниже минус 10 °С арматуру диаметром более 25 мм, а также арматуру прокатных профилей и крупные закладные металлические детали следует отогревать до положительной температуры струей горячего воздуха под колпаком и с помощью устройств для индукционного или инфракрасного обогрева, если они используются для электротермообработки бетона. Арматура и закладные части могут не отогреваться, если температура уложенного бетона с противоморозными добавками на 5 °С выше температуры замерзания рабочего раствора солей.

Все выступающие закладные части и выпуски должны быть дополнительно утеплены.

Стойки, поддерживающие опалубку, следует опирать на готовые конструкции, а при их отсутствии - на лежни или подкладки, уложенные на непучинистое грунтовое основание.

При устройстве опалубки из железобетонных плит, оболочек и бетонных блоков указанные элементы, как правило, должны иметь с наружной стороны надежно прикрепленное утепление и устанавливаться насухо.

3.8. Укладку бетонной смеси следует вести непрерывно, без перевалок, средствами механизации, обеспечивающими минимальное охлаждение смеси при ее подаче, распределении и уплотнении, например кранами с помощью утепленных бункеров (бадей), бетононасосами, пневмонагнетателями, ленточными бетоноукладчиками.

3.9. При использовании бетононасосов для перекачивания и укладки бетонных смесей в зимних условиях требования к составу смесей должны быть такими же, как в летнее время.

3.10. При использовании бетононасосов для транспортирования и укладки бетонной смеси необходимо обеспечить работу их масляных и водяных систем при температуре ниже 0 °С с помощью утепленных кожухов с обогревом отходящими газами двигателя (для автобетононасосных установок) или с применением электронагревательных приборов.

Утепление и обогрев должны исключать контакт холодного воздуха с транспортными масляными цилиндрами, баками для воды и масла, маслопроводами и другими узлами, в которых при остановке бетононасоса может замерзнуть жидкость. Приемный бункер для бетонной смеси должен быть утеплен и оборудован утепленной крышкой.

3.11. По неутепленным трубопроводам бетонную смесь без противоморозных добавок можно транспортировать при температуре воздуха от минус 5 до минус 20 °С соответственно на расстояние от 250 до 100 м, с противоморозными добавками - при температуре воздуха, равной расчетной температуре применения добавки заданной концентрации (см. п. 6.8 данного Руководства), на расстояние до 250 м. Во избежание коррозии бетононасоса и трубопроводов перекачивание бетонных смесей с добавками хлористых солей допускается только при введении в смесь ингибиторов коррозии стали, например нитрита натрия, нитрита кальция.

3.12. По утепленным трубопроводам транспортирование бетонной смеси, в том числе предварительно разогретых до 40 - 80 °С, возможно при температуре воздуха до минус 40 °С на такое же расстояние, как в летних условиях.

3.13. Перерывы в перекачивании бетонной смеси без противоморозных добавок в связи с неисправностями или перебоями в подаче смеси в приемный бункер не должны превышать ориентировочно 15 мин для неутепленных трубопроводов и 30 мин - для утепленных. В случае перекачивания предварительно разогретой смеси продолжительность перерыва не должна вызывать недопустимого загустевания бетонной смеси. Методика расчета необходимого утепления трубопроводов и допустимой продолжительности перерывов в перекачивании смеси изложена в «Руководстве по укладке бетонных смесей бетононасосными установками» (М., Стройиздат, 1978).

По истечении допустимой продолжительности перерыва в перекачивании бетонная смесь должна быть удалена из трубопровода.

3.14. Прогрев трубопровода перед началом перекачивания смеси, очистку приемного бункера, бетононасоса и трубопровода по окончании перекачивания следует производить горячей водой. После очистки воду из трубопровода необходимо полностью удалить во избежание ее замерзания.

3.15. Послойное бетонирование массивных конструкций необходимо вести так, чтобы температура бетона в уложенном слое до перекрытия его следующим слоем не опускалась ниже предусмотренной расчетом. Кроме того, допустимая продолжительность перекрытия слоев бетона должна назначаться строительной лабораторией в зависимости от температуры укладываемой бетонной смеси и начала схватывания цемента.

Толщина укладываемого слоя бетонной смеси назначается в зависимости от средств уплотнения, обычно в пределах 30 - 50 см.

3.16. Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания или прогрева (обогрева), или предварительного разогрева должна быть не ниже:

температуры, установленной расчетом, при выдерживании бетона по способу термоса; температуры замерзания рабочего раствора солей, увеличенной на 5 °С, при применении бетона с противоморозными добавками; 0 °С в наиболее охлажденных зонах перед началом предварительного электроразогрева бетонной смеси или форсированного электроразогрева ее в конструкциях; 2 °С при применении других способов выдерживания.

3.17. Открытые поверхности бетона после окончания бетонирования, а при больших поверхностях по мере бетонирования отдельных участков должны без промедления тщательно укрываться пароизоляционным материалом и утепляться в соответствии с теплотехническим расчетом. В случае перерыва в бетонировании поверхности бетона следует укрыть, а при необходимости - обогревать.

3.18. Бетонирование монолитных железобетонных конструкций при выдерживании с применением методов прогрева бетона следует производить с соблюдением следующих требований:

а) железобетонные балки, свободно опирающиеся на массивные ранее забетонированные конструкции, в целях возможности перемещения по опорам при прогреве должны быть отделены от конструкций прокладками из металлических листов;

б) если мероприятие подпункта «а» не может быть осуществлено и дополнительные температурные напряжения в балках не учтены расчетом, следует бетонировать и прогревать балки участками с разрывом в каждом пролете длиной 1/8 пролета, но не менее 0,7 м, а заполнение разрывов бетонной смесью и прогрев бетона в разрывах производить после остывания бетона балок до 15 °С;

в) бетонирование и прогрев неразрезных балок, не связанных с опорами, должны производиться одновременно на участках длиной не более 20 м;

г) бетонирование и прогрев неразрезных ригелей многопролетных рам при отношении высоты стойки рамы к высоте ее сечения (в плоскости рамы) до 15 м должны также производиться в порядке, изложенном в подпункте «б» с разрывами через два пролета при пролетах рам до 8 м и через пролет при большей величине пролетов;

д) бетонирование и прогрев колонн, связанных массивными ригелями малых пролетов, должны производиться с оставлением разрывов в ригелях между колоннами, аналогичных указанным в подпункте «б»;

е) при прогреве балок, расположенных параллельно друг другу и жестко связанных между собой, должны обеспечиваться возможно близкие температурные условия их прогрева и остывания;

ж) бетонирование и прогрев железобетонных ребристых перекрытий должны производиться участками, имеющими разрывы в продольном и поперечном направлениях, расстояние между которыми определяются в соответствии с указаниями, приведенными в подпунктах «б», «г»;

з) бетонирование и прогрев балок ребристых перекрытий должны производиться одновременно с бетонированием и прогревом плиты.

4. РЕЖИМЫ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОНА И ТРЕБУЕМАЯ МОЩНОСТЬ

4.1. Режим тепловой обработки бетона должен обеспечить достижение им заданной прочности и других показателей, указанных в рабочих чертежах конструкций. Режим назначается с учетом вида и марки цемента, вида заполнителя (плотный или пористый), В/Ц, массивности конструкции, ее армирования (при электропрогреве и индукционном нагреве), типа электродов и т.п. При назначении режима следует учитывать необходимость экономии энергетических ресурсов, расходуемых на тепловую обработку бетона.

4.2. Тепловую обработку бетона целесообразно применять для достижения бетоном на портландцементах прочности до 70 % R28 сразу после ее окончания. Бетоны на шлакопортландцементах и бетоны на пористых заполнителях могут достигать по окончании тепловой обработки 75 - 85 % R28.

При необходимости получения более высокой прочности следует выдерживать бетон при температурах до 40 °С (что значительно увеличивает необходимую продолжительность его тепловой обработки по сравнению с прогревом при температурах 60 °С и выше) либо повысить марку бетона.

4.3. Температурные режимы тепловой обработки бетона включают следующие периоды:

предварительное выдерживание от момента окончания укладки бетонной смеси до начала прогрева;

подъем температуры;

изотермический прогрев;

остывание.

4.4. Применяются следующие режимы тепловой обработки:

а) подъем температуры и изотермический прогрев (рис. 1, а) - заданная прочность достигается бетоном по окончании изотермического прогрева. Режим применяется при тепловой обработке немассивных конструкций (с Mп > 10), при быстром остывании которых прирост прочности незначителен и не учитывается;

б) подъем температуры, изотермический прогрев и остывание (см. рис. 1, б) - бетон приобретает заданную прочность по окончании остывания. Режим применяется при тепловой обработке конструкций с Mп = 4 - 10;

в) подъем температуры и остывание (см. рис. 1, в) - бетон приобретает заданную прочность по окончании остывания. Режим применяется для конструкций с Mп до 4;

г) остывание (см. рис. 1, г), по окончании которого бетон приобретает заданную прочность; применяется при бетонировании с предварительным электроразогревом бетонной смеси или при форсированном разогреве бетона в конструкции с повторным ее вибрированием;

д) ступенчатый подъем температуры (см. рис. 1, д), при котором вначале поднимают температуру бетона до 40 - 50 °С, поддерживают эту температуру в течение 1 - 3 ч, затем быстрый (со скоростью не более 40 °С в час) подъем до максимально допустимой температуры изотермического прогрева. Заданная прочность достигается к концу изотермического прогрева или к концу остывания в зависимости от модуля поверхности. Применяется главным образом для предварительно напряженных конструкций;

е) саморегулирующийся; используется только при электродном прогреве с постоянной величиной напряжения на электродах, изменение температуры бетона при этом обратно пропорционально изменению удельного электрического сопротивления бетона, температура вначале повышается, достигает максимальной величины, затем медленно снижается (см. рис. 1, г). Режим применяется при электропрогреве бетона большого числа одинаковых конструкций, например стыков, включаемых под напряжение постоянной величины по мере окончания их бетонирования; саморегулирующийся режим характерен определенной максимальной температурой бетона для каждой величины скорости подъема температуры применительно к конкретной конструкции.

Рис. 1. Температурные режимы тепловой обработки бетона

а - подъем температуры и изотермический прогрев; б - подъем температуры, изотермический прогрев и остывание; в - подъем температуры и остывание; г - остывание; д - ступенчатый подъем температуры; е - саморегулирующийся; τи, τа, τо - продолжительность соответственно подъема температуры, изотермического прогрева и остывания

4.5. В режимы, перечисленные в п. 4.4, не включен период предварительного выдерживания бетона. Он рекомендуется при всех (кроме п. 4.4 «г») температурных режимах тепловой обработки бетона со скоростью подъема температуры более 8 °С в час; его продолжительность 2 - 6 ч. Однако предварительное выдерживание не всегда осуществимо из-за опасности замерзания бетона в наиболее быстро остывающих зонах конструкции. В связи с этим решение о предварительном выдерживании бетона следует принимать с учетом в каждом конкретном случае температуры бетона после укладки, температуры наружного воздуха, коэффициента теплопередачи, опалубки и укрытия неопалубленных поверхностей бетона.

4.6. Подъем температуры бетона в конструкции или бетонной смеси при ее предварительном электроразогреве в бункерах (бадьях) либо в кузовах автосамосвалов следует начинать при значениях температуры в наиболее охлажденных зонах, приведенных в п. 3.16.

4.7. Скорость подъема температуры бетона в наиболее быстро нагреваемых зонах не должна превышать 5 °С в час для конструкций с Mп от 2 до 4; 8 °С в час для конструкций с Mп от 4 до 6; 10 °С в час для конструкций с Mп от 6 до 10; 15 °С в час для конструкций с Мп > 10 длиной до 6 м и конструкций, бетонируемых в скользящей опалубке; 20 °С в час для бетона (раствора) замоноличивания в стыках.

4.8. Температура изотермического прогрева бетона в наиболее нагретых зонах не должна превышать 80 °С при использовании портландцементов и 90 °С при использовании шлакопортландцементов.

4.9. При периферийном прогреве (электропрогреве, обогреве в термоактивной опалубке, индукционном нагреве в металлической опалубке, инфракрасном обогреве, паропрогреве) бетона конструкций с модулем поверхности менее 5 температура наружных слоев не должна превышать 40 °С.

4.10. Продолжительность изотермического прогрева бетона для достижения заданной прочности необходимо принимать по величине температуры в наименее нагретых зонах конструкции. При этом прочность бетона в более нагретых зонах будет больше заданной.

4.11. Продолжительность изотермического прогрева бетонов на плотных заполнителях в зависимости от заданной прочности по окончании выдерживания следует определять, пользуясь графиками на рис. 2 и 3, на которых приведены кривые твердения бетона при постоянной температуре. Далее приводятся примеры определения с помощью этих графиков режимов с переменной температурой бетона в процессе тепловой обработки.

Рис. 2. Графики нарастания прочности бетона марки М200 при разных температурах твердения

а, б - на портландцементе марки 400, 500; в, г - на шлакопортландцементе марки 400

Рис. 3. Графики нарастания прочности бетона разных марок на портландцементе при температуре изотермического прогрева 80 °С

1, 2, 3, 4 - бетон соответственно марок М200, М300, М400, М500

Пример 1. Определить продолжительность изотермического прогрева бетона при температуре 70 °С в конструкции с Mп = 4 на портландцементе марки 400 до приобретения прочности 70 % R28 к концу остывания до 5 °С. Начальная температура бетона 10 °С. Скорость подъема температуры 10° в час, скорость ветра 15 м/с. Опалубка деревянная толщиной 25 мм.

Решение. Определяем величину относительной прочности за период подъема температуры. Продолжительность подъема температуры  при средней температуре  °С. Для этого из точки A (см. рис. 2, б) проводим перпендикуляр до пересечения с кривой прочности при 40 °С (точка Б). Величина прочности за время подъема температуры определяется проекцией точки Б на ось ординат (точка В) и составляет 15 %.

Определяем величину относительной прочности бетона при остывании. Используя формулу (12) и пренебрегая тепловыделением цемента, которое по окончании изотермического прогрева незначительно, определяем продолжительность остывания бетона:

При этом значения удельной теплоемкости бетона, его объемной массы и коэффициент теплопередачи опалубки принимаем по данным раздела 5, а среднюю температуру остывания определяем

                                  (7)

Подставляя исходные данные для нашего примера, получим

Определим прочность бетона, приобретенную в процессе остывания.

Из точки Г, находящейся на пересечении прямой, соответствующей 70 % R28, с кривой прочности при 36 °С, опускаем перпендикуляр на ось абсцисс (точка Д), откладываем влево от точки Д отрезок, соответствующий продолжительности остывания 12 ч (точки Е), и проводим из точки Е перпендикуляр к оси абсцисс до пересечения с кривой прочности при 36 °С (точка Ж). Проекция отрезка ГЖ на ось ординат характеризует прочность бетона, приобретенную в процессе остывания (точки З-И), и составляет 9 % R28.

Определяем продолжительность изотермического прогрева как проекцию отрезка КЛ кривой прочности при 70 °С на ось абсцисс (отрезок МН), которая составляет 12 ч.

Пример 2. Определить прочность бетона в конструкции с Mп = 4 на портландцементе марки 400 при скорости подъема температуры 10 °С в час, температуре изотермического прогрева 70 °С, его продолжительности 12 ч и остывании со скоростью 5 °С в час до конечной температуры 8 °С.

Решение. Определяем величину относительной прочности бетона за период подъема температуры, как и в примере 1. Она составляет 15 % R28 (точка B на оси ординат рис. 2, б).

Определяем прирост относительной прочности при изотермическом прогреве за 12 ч как проекцию участка (точки Л, К) кривой прочности при 70 °С (отрезок ВЗ), что соответствует 46 % R28.

Определяем прирост прочности бетона за 12 ч остывания по кривой прочности при 38 °С как проекцию участка ЖГ на ось ординат. Отрезок ЗИ соответствует 9 % R28.

За весь цикл термообработки бетон приобретает прочность 15 + 46 + 9 = 70 % R28.

Для каждого конкретного состава бетона строительной лабораторией должен быть уточнен на опытных образцах-кубах оптимальный режим выдерживания.

4.12. Продолжительность изотермического прогрева бетонов на пористых заполнителях с объемной массой 1600 кг/м3 и более следует определять по тем же графикам как бетонов на плотных заполнителях.

Продолжительность изотермического прогрева бетонов на пористых заполнителях с объемной массой менее 1600 кг/м3 для достижения заданной прочности уменьшается со снижением объемной массы бетонов и должна определяться по графикам на рис. 4.

Рис. 4. Графики нарастания прочности керамзитобетона марок М50 - 1000 на портландцементе при различных температурах изотермического прогрева

4.13. На рис. 2 - 4 приведены усредненные графики нарастания прочности бетона с использованием которых продолжительность изотермического прогрева бетона определяется ориентировочно на стадии предварительных расчетов.

Окончательный режим тепловой обработки бетона конкретного состава устанавливается строительной лабораторией по результатам опытных прогревов образцов.

4.14. Для значительного сокращения продолжительности тепловой обработки и существенного уменьшения расхода энергии следует вводить в бетон добавку ННХК в количестве 3 % массы цемента. При температуре изотермического прогрева 40 °С, продолжительности изотермического прогрева 4, 6, 8 ч и остывании в течение 2 ч бетон на портландцементе достигает прочности соответственно 50, 55, 57 % R28. Введение добавки ННХК не допускается в случаях, указанных в табл. 32.

4.15. При тепловой обработке бетона необходимо стремиться к обеспечению возможно большей равномерности температуры в объеме конструкции, что приводит к сокращению продолжительности тепловой обработки и соответствующему снижению расхода энергии, а также к повышению однородности бетона.

4.16. Предельно допустимую скорость остывания бетона монолитных конструкций по окончании тепловой обработки следует принимать согласно п. 1.12 данного Руководства.

4.17. Скорость остывания :бетона стыков в первые 1 - 2 ч после окончания прогрева допускается до 20 °С в час, по мере остывания бетона скорость уменьшается.

4.18. Бетоны, замороженные после тепловой обработки по режимам с рекомендованными выше параметрами, в случае выполнения технологических требований, указанных в данном Руководстве, приобретают после оттаивания и выдерживания при температуре выше 0 °С около 100 % R28, а бетоны на шлакопортландцементах и бетоны, приготовленные на пористых заполнителях, - 100 - 110 % R28.

4.19. Для осуществления назначенного режима тепловой обработки бетона необходимо затратить определенное количество тепла в единицу времени или при электротермообработке бетона - определенную электрическую мощность. Требуемая мощность устанавливается теплотехническим расчетом отдельно для периода подъема температуры и для периода изотермического прогрева.

4.20. В период подъема температуры требуемая удельная тепловая мощность определяется по формуле

            (8)

где Pп - требуемая удельная электрическая мощность, кВт/м3;

P1, P2, P3 - удельные мощности, необходимые соответственно для нагревания самого бетона, опалубки и для восполнения теплопотерь в окружающую среду, кВт/м3;

Р4 - удельная мощность, соответствующая интенсивности тепловыделения при твердении цемента, осредненно принятая равной 0,8 кВт/м3;

tи - температура изотермического прогрева бетона, °С;

p - скорость подъема температуры бетона (средняя по объему конструкции), °С, ч;

tн.в - температура наружного воздуха, °С;

Cб - удельная теплоемкость бетона, принимается равной 1,05 кДж/(кг · °С);

Cоп - удельная теплоемкость материала опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, кДж/(кг · °С);

γб - плотность бетона, кг/м3;

γоп - плотность материала опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, кг/м3;

δоп - толщина материала опалубки, м;

K - коэффициент теплопередачи опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, Вт/(м2 · °С) (см. п. 5.12);

Mопi - модуль опалубленной поверхности, для которой показатели опалубки равны: Cопi, γопi, δопi

Mопi = Fопi/V,

где Fопi - площадь указанной поверхности, м2;

V - объем бетона конструкции, м3.

При периферийном электропрогреве бетона (см. разд. 8) величину P1 необходимо умножить на коэффициент C, равный при одностороннем прогреве конструкции толщиной до 0,2 м и 0,2 - 0,3 м соответственно 1 и 0,95, а при двухстороннем прогреве конструкций толщиной до 0,4; 0,4 - 0,6; 0,6 - 0,8 и 0,8 - 1 м - соответственно 0,97; 0,9; 0,82 и 0,75. Скорость подъема температуры опалубки в формуле (8) приближенно принимается равной половине скорости подъема температуры бетона.

Требуемая мощность (P4) для нагрева арматуры в бетоне в формуле (8) не учитывается в связи с ее незначительной величиной.

4.21. Величины требуемой удельной тепловой мощности при подъеме температуры бетонов на плотных заполнителях с объемной массой 2400 кг/м3 при разной скорости подъема, утеплении опалубки, температуре наружного воздуха и модуле поверхности конструкции при скорости ветра 5 м/с приведены в табл. 7 - 9.


Таблица 7

Требуемая удельная тепловая мощность в период подъема температуры бетона в деревянной опалубке толщиной 40 мм

Температура наружного воздуха, °С

Скорость подъема температуры бетона, °С/ч

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

5

3,33

3,61

3,9

3,61

4,05

1,48

4,19

4,91

5,69

4,86

5,99

7,07

6,63

7,07

8,51

10

6,88

7,16

7,45

7,16

7,6

8,03

7,74

8,46

9,18

8,46

9,54

10,62

9,18

10,62

12,06

15

10,43

10,71

11

10,71

11,15

11,58

11,29

12,01

12,71

12,01

13,09

14,17

12,73

14,17

15,61

20

13,98

14,26

14,55

12,26

14,7

15,13

14,84

15,56

16,28

15,56

16,64

17,72

16,28

17,72

19,16

-10

5

3,47

3,76

4,05

3,83

4,26

4,69

4,55

5,27

5,99

5,45

6,53

7,61

6,35

7,79

9,23

10

7,02

7,31

7,6

7,38

7,81

8,24

8,1

8,82

9,54

9

10,08

11,16

9,9

11,34

12,78

15

10,57

10,86

1,15

10,93

11,36

11,79

11,35

12,37

13,09

12,55

13,63

14,71

13,45

14,89

16,53

20

14,12

14,41

14,7

14,48

34,91

15,34

15,2

15,98

16,64

16,1

17,18

18,26

17

18,44

19,88

-20

5

3,61

3,9

4,19

4,05

4,48

4,91

4,91

5,63

6,35

5,99

7,07

8,15

7,07

8,51

9,95

10

7,16

7,45

7,74

7,6

9,03

8,46

8,46

9,18

9,9

9,54

10,62

11,7

10,62

12,06

13,5

15

10,71

11

11,29

11,15

11,58

12,01

12,01

12,71

13,45

13,09

14,17

15,25

14,17

15,61

17,05

20

14,26

14,55

14,84

14,7

15,13

15,56

15,56

16,28

17

16,4

17,72

18,8

17,72

19,16

20,6

-30

5

3,76

4,05

4,33

4,26

4,69

5,13

5,27

5,99

6,71

6,53

7,61

8,69

7,79

9,23

10,67

10

7,34

7,6

7,88

7,81

8,24

8,68

8,82

9,54

10,26

10,08

11,16

12,24

11,34

12,78

14,22

15

10,86

11,15

11,43

11,36

11,79

12,23

12,37

13,09

13,81

13,63

14,71

15,79

14,89

16,33

17,77

20

14,44

14,7

14,98

14,91

15,34

15,78

15,92

16,64

17,36

17,18

18,26

19,34

18,44

19,88

21,32

-40

5

3,90

4,19

4,48

4,48

4,91

5,34

5,63

6,35

7,07

7,07

8,15

9,23

8,51

9,95

10,39

10

7,45

7,74

8,03

8,03

8,46

8,89

9,18

9,9

10,62

10,62

11,7

12,78

12,06

13,5

14,94

15

11

11,29

11,58

11,58

12,01

12,44

12,73

13,45

14,17

14,17

15,22

16,33

15,61

17,05

18,49

20

14,45

14,84

15,13

15,13

15,56

15,99

16,28

17

17,72

17,72

18,8

20,28

19,16

20,6

21,04

Таблица 8

Требуемая удельная тепловая мощность в период подъема температуры бетона в деревянной опалубке толщиной 25 мм

Температура наружного воздуха, °С

Скорость подъема температуры бетона, °С/ч

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

5

3,6

3,98

4,4

3,98

4,61

5,23

4,82

5,86

6,91

5,86

7,43

8,99

6,91

8,99

11,08

10

7,1

7,52

7,94

7,52

8,16

8,77

8,36

9,4

10,45

9,4

10,97

12,53

10,45

12,53

14,62

15

10,63

11,05

11,47

11,05

11,68

12,3

11,89

12,93

13,98

12,98

14,5

16,06

13,98

16,06

18,15

20

14,17

14,59

15

14,59

15,22

15,83

15,43

16,47

17,52

16,47

18,04

19,6

17,52

19,6

21,69

-10

5

3,77

4,17

4,61

4,3

4,93

5,55

5,34

6,38

7,43

6,64

8,21

9,77

7,95

10,04

12,12

10

7,32

7,74

8,16

7,85

8,48

9,1

8,89

9,93

10,98

10,19

11,76

13,32

11,5

13,59

15,67

15

10,84

11,26

11,68

11,57

12

12,62

12,41

13,45

14,5

13,71

15,28

16,84

15,02

17,11

19,19

20

14,38

14,8

15,22

14,91

15,54

16,16

15,95

16,99

17,74

17,25

18,82

20,38

18,58

20,65

22,73

-20

5

3,98

4,4

4,82

4,61

5,23

5,84

5,84

6,91

7,95

7,43

8,99

10,56

8,99

11,08

13,17

10

7,53

7,95

8,37

8,16

8,78

9,41

9,41

10,46

11,5

10,98

12,54

14,1

12,54

14,63

16,72

15

11,05

11,47

11,89

11,68

12,3

12,93

12,93

13,98

15,02

15,5

16,06

17,63

16,06

18,15

20,24

20

14,59

15

15,43

15,22

15,84

16,47

16,47

17,52

18,56

18,04

19,6

21,17

19,6

21,69

23,78

-30

5

4,19

4,61

5,03

4,93

5,55

6,17

6,38

7,43

8,47

7,21

9,77

11,34

10,04

12,12

14,21

10

7,73

8,16

8,58

8,48

9,1

9,72

9,93

10,98

12,02

11,76

13,32

14,89

14,89

15,67

17,76

15

11,26

11,68

12,1

12

12,62

13,24

13,45

14,5

15,54

15,28

16,84

18,41

17,11

19,19

20,28

20

14,8

15,21

15,67

15,57

15,16

16,78

16,99

18,04

18,82

18,82

20,38

21,95

20,65

22,73

24,82

-40

5

4,4

4,81

5,23

5,23

5,86

6,49

6,91

7,95

8,99

8,99

10,56

12,13

11,08

13,17

15,26

10

7,95

8,37

8,78

8,78

9,41

10,04

10,46

11,5

12,54

12,54

14,11

15,68

14,63

16,72

18,81

15

11,47

11,89

12,3

12,3

12,93

13,56

13,98

15,02

16,06

16,06

17,63

19,2

18,15

20,24

22,33

20

15

15,43

15,84

15,84

16,37

17,1

17,52

18,56

19,6

19,6

21,17

22,74

21,69

23,78

25,84

Таблица 9

Требуемая удельная тепловая мощность в период подъема температуры бетона в металлической опалубке толщиной 3 мм с утеплением минеральной ватой толщиной 50 мм и защитным слоем толщиной 4 мм

Температура наружного воздуха, °С

Скорость подъема температуры бетона, °С/ч

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

5

2,93

3,03

3,13

3,03

3,18

3,33

3,23

3,49

3,74

3,49

3,87

4,26

3,74

4,25

4,77

10

6,46

6,56

6,66

6,56

6,71

6,86

6,76

7,02

7,27

7,02

7,4

7,79

7,27

7,78

8,3

15

9,98

10,08

10,18

10,08

10,23

10,38

10,28

10,54

10,79

10,54

10,92

11,31

10,79

11,3

11,82

20

13,51

13,61

13,71

13,61

13,76

13,91

13,81

14,07

14,32

14,07

14,45

14,84

14,32

14,83

15,35

-10

5

2,98

3,08

3,18

3,1

3,26

3,41

3,36

3,62

3,97

3,68

4,06

4,45

4

4,51

5,02

10

6,51

6,61

6,71

6,63

6,79

6,94

6,89

7,15

7,4

7,21

7,59

7,98

7,53

8,04

8,55

15

10,03

10,13

10,23

10,15

10,31

10,46

10,41

10,67

10,92

10,73

11,11

11,50

11,05

11,56

12,07

20

13,56

13,66

13,76

13,68

13,84

13,99

13,94

14,2

14,45

14,26

14,64

15,03

14,58

15,09

15,6

-20

5

3,03

3,13

3,23

3,18

3,33

3,49

3,49

3,74

4

3,87

4,26

4,64

4,25

4,77

5,28

10

6,56

6,66

6,76

6,71

6,86

7,02

7,02

7,27

7,53

7,4

7,79

8,17

7,78

8,3

8,81

15

10,08

10,18

10,28

10,23

10,38

10,54

10,54

10,79

11,05

10,92

11,31

11,69

11,3

11,82

12,33

20

13,61

13,71

13,81

13,76

13,91

14,07

14,32

14,58

14,45

14,84

15,22

14,83

15,35

15,86

15,92

-30

5

3,08

3,18

3,28

3,26

3,41

3,56

3,62

3,87

4,13

4,06

4,45

4,83

4,51

5,02

5,54

10

6,61

6,71

6,81

6,79

6,94

7,09

7,15

7,4

7,66

7,59

7,98

8,36

9,04

8,55

9,07

15

10,13

10,23

10,33

10,31

10,46

10,61

10,67

10,92

11,18

11,11

11,5

11,88

11,56

12,07

12,59

20

13,66

13,76

13,86

13,74

13,99

14,14

14,20

14,45

14,71

14,64

15,09

15,41

15,09

15,5

16,12

-40

5

3,13

3,23

3,33

3,33

3,49

3,64

3,74

4

4,26

4,26

4,64

5,02

4,79

5,26

5,79

10

6,66

6,76

6,86

6,86

7,02

7,17

7,27

7,53

7,79

7,79

8,17

8,55

8,3

8,81

9,32

15

10,18

10,28

10,38

10,38

10,54

10,69

10,79

11,05

11,31

11,31

11,69

12,07

11,82

12,33

12,84

20

13,71

13,81

13,91

13,91

14,07

14,22

14,32

14,58

14,84

14,84

15,22

15,60

15,35

15,86

16,37

 


4.22. Требуемая удельная тепловая мощность в период подъема температуры бетонов на пористых заполнителях можно определять по формуле

                                                   (9)

где Pп.п - требуемая мощность при подъеме температуры бетонов на пористых заполнителях, кВт/м3;

Pп - требуемая мощность для подъема температуры бетона на плотных заполнителях (по табл. 7 - 9), кВт/м3;

γл.б - объемная масса легкого бетона на пористых заполнителях, кг/м3.

4.23. Величины требуемой тепловой мощности при подъеме температуры бетонов на пористых заполнителях в деревянной опалубке при скорости ветра 5 м/с приведены в табл. 10.

Таблица 10

Удельная тепловая мощность для подъема температуры бетонов на пористых заполнителях

Температура воздуха, °С

Скорость подъема температуры бетона, °С/ч

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

6

10

15

20

Объемная масса бетона, кг/м3

800

1200

1600

800

1200

1600

800

1200

1600

800

1200

1600

20

5

1,1

1,7

2,2

1,5

2,1

2,6

2

2,6

3,1

2,5

3,1

3,6

10

2,4

3,6

4,8

3

4,1

5,4

3,8

5

6,2

4,5

5,7

6,9

15

3,9

5,7

7,5

4,7

6,5

8,2

5,7

7,5

9,3

6,6

8,4

10,2

20

5,4

7,8

10,1

6,3

8,7

11,0

7,5

9,9

12,2

8,7

11,1

13,4

10

5

1,2

1,8

2,3

1,8

2,3

2,9

2,5

3,1

3,6

3,1

3,7

4,2

10

2,5

3,8

5

3,3

4,5

5,7

4,2

5,4

6,6

5,1

6,3

7,5

15

4

5,8

7,6

4,7

6,5

8,3

6,1

7,9

9,7

7,2

9

10,8

20

5,5

7,8

10,2

6,6

8,2

11,3

8

10,3

12,7

9,3

11,6

14

0

5

1,4

2

2,5

2,1

2,6

3,1

2,9

3,5

4

3,7

4,3

4,8

10

2,7

3,9

5,1

3,3

4,8

6

4,6

5,8

7

5,7

6,9

8,1

15

4,2

5,9

7,8

5,2

7

8,8

6,5

7,8

10,1

7,8

9,6

1,4

20

5,7

8

10,4

6,9

9,2

11,6

8,4

10,7

13,1

9,9

12,2

14,6

-10

5

1,5

2,1

2,6

2,3

2,9

3,4

3,3

3,9

4,4

4,2

4,8

5,3

10

2,9

4,1

5,3

3,9

5,1

6,3

5

6,2

7,4

6,2

7,4

8,6

15

4,4

6,2

8

5,5

7,3

9,1

6,9

8,7

10,5

8,3,

10,1

11,9

20

5,9

8,2

10,5

7,2

9,5

11,9

8,8

11,1

13,5

10,4

12,7

15,1

-20

5

1,7

2,3

2,8

2,6

3,2

3,7

3,7

4,3

4,8

4,8

5,4

5,9

10

3,1

4,3

5,5

4

5,2

6,4

5,4

6,6

7,8

6,8

8

9,2

15

4,7

6,5

8,3

5,8

7,6

9,4

7,3

9,1

10,9

8,9

10,7

12,5

20

6

8,3

10,6

7,4

9,7

12

9,2

11,5

13,9

10,9

13,4

15,8

-30

5

1,9

2,5

3

2,8

3,3

3,8

4,1

4,7

5,2

5,3

5,9

6,4

10

3,2

4,4

5,6

4,4

5,6

6,8

5,9

7,1

8,3

7,3

8,5

9,7

15

5

6,5

8,3

6,1

7,9

9,7

7,7

9,5

11,3

9,4

11,2

13

20

6,2

8,5

10,7

7,7

10

12,4

9,6

11,9

14,3

11,4

13,8

16,3

-40

5

2,1

2,7

3,2

3

3,5

4

4,5

5,1

5,6

5,8

6,4

6,9

10

3,4

4,7

5,8

4,5

5,8

7

6,4

7,1

8,7

7,8

9

10,2

15

5,2

6,8

8,6

6,4

8,2

10

8,1

9,9

11,7

10

11,7

13,5

20

6,4

8,7

10,9

8,1

10,3

12,7

10

12,3

14,7

11,9

14,4

16,9

Примечание. Таблица составлена для прогрева бетона в опалубке с коэффициентом теплопередачи K = 3,3 Вт/(м2 · °С). Деревянная опалубка толщиной 40 мм, металлическая опалубка с утеплением минеральной ватой и т.п. при температуре изотермического прогрева 80 °С.

4.24. Требуемая тепловая мощность в период изотермического прогрева бетона (Pи) определяется по формуле

Pи = 1,16 · 10-3KM(tи - tн.в).                                                        (10)

Величины требуемой мощности в период изотермического прогрева бетонов не зависят от их объемной массы. Они приведены в табл. 11 - 13. Скорость ветра принята 5 м/с.

Таблица 11

Удельная тепловая мощность в период изотермического прогрева бетона в деревянной опалубке толщиной 40 мм

Температура наружного воздуха, °С

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

0,58

1,86

1,15

0,86

1,3

1,73

1,44

2,16

2,88

2,16

3,24

4,32

2,88

4,32

5,76

-10

0,72

1,01

1,3

1,08

1,51

1,94

1,8

2,52

3,24

2,7

3,78

4,86

3,6

5,04

6,48

-20

0,86

1,15

1,44

1,3

1,73

2,16

2,16

2,88

3,6

3,24

4,32

5,4

4,32

5,76

7,2

-30

1,01

1,3

1,58

1,51

1,94

2,38

2,52

3,24

3,96

3,78

4,86

5,94

5,04

6,48

7,92

-40

1,15

1,44

1,73

1,73

2,16

2,59

2,88

3,6

4,32

4,32

5,4

6,48

5,76

7,2

8,64

Таблица 12

Удельная тепловая мощность в период изотермического прогрева бетона в деревянной опалубке толщиной 25 мм

Температура наружного воздуха, °С

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

0,83

1,25

1,67

1,25

1,88

2,5

2,09

3,13

4,18

3,13

4,7

6,26

4,18

6,26

8,35

-10

1,04

1,46

1,88

1,57

2,2

2,82

2,61

3,65

4,7

3,91

5,48

7,04

5,28

7,31

9,39

-20

1,25

1,67

2,09

1,88

2,5

3,13

3,13

4,18

5,22

4,7

6,26

7,83

6,26

8,35

10,44

-30

1,46

1,88

2,3

2,2

2,82

3,44

3,65

4,70

5,74

5,48

7,04

8,61

7,31

9,39

11,48

-40

1,67

2,09

2,5

2,5

3,13

3,76

4,18

5,22

6,26

6,26

7,83

9,4

8,35

10,44

12,53

Таблица 13

Удельная тепловая мощность в период изотермического прогрева бетона в металлической опалубке толщиной 3 мм с утеплением минеральной ватой толщиной 50 мм и защитным слоем толщиной 4 мм

Температура наружного воздуха, °С

Мощность, кВт/м3, при модуле поверхности

4

6

10

15

20

Температура изотермического прогрева, °С

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

40

60

80

0

0,21

0,31

0,41

0,31

0,46

0,61

0,51

0,77

1,02

6,77

1,15

1,54

1,02

1,53

2,05

-10

0,26

0,36

0,46

0,38

0,54

0,69

0,64

0,9

1,15

0,96

1,34

1,73

1,28

1,79

2,3

-20

0,31

0,41

0,51

0,46

0,61

0,77

0,77

1,02

1,28

1,15

1,54

1,92

1,53

2,05

2,56

-30

0,36

0,46

0,56

0,54

0,69

0,84

0,9

1,15

1,41

1,34

1,73

2,11

1,79

2,3

2,82

-40

0,41

0,51

0,61

0,61

0,77

0,92

1,02

1,28

1,54

1,51

1,92

2,3

2,05

2,56

3,07

4.25. Удельный расход электроэнергии при электротермообработке бетона определяется по формуле

W = Pпτп + Pиτи,                                                                   (11)

где W - расход электроэнергии, кВт · ч/м3;

τп и τи - соответственно продолжительность подъема температуры и изотермического прогрева, ч.

Удельный расход электроэнергии при электротермообработке бетона монолитных конструкций можно ориентировочно принимать в пределах от 45 до 120 кВт · ч/м3 для конструкций с модулем соответственно от 3 до 15.

5. ВЫДЕРЖИВАНИЕ БЕТОНА СПОСОБОМ ТЕРМОСА

5.1. Способ термоса основан на принципе использования тепла, введенного в бетон до укладки его в опалубку, и тепла, выделяемого цементом в процессе твердения бетона, и является наиболее простым и, как правило, экономичным способом выдерживания бетона.

Общий запас тепла в бетоне должен соответствовать его потерям при остывании конструкции (при соответствующем утеплении) до набора бетоном заданной прочности.

5.2. Возможность применения термосного выдерживания бетона определяется массивностью бетонируемой конструкции, активностью и тепловыделением цемента, температурой уложенного бетона и температурой наружного воздуха, скоростью ветра и возможностью получения заданной прочности бетона в установленные сроки. Сочетание этих факторов устанавливает область применения способа термоса, за пределами которой либо невозможно обеспечить заданную проектом прочность бетона к моменту его распалубки или замерзания, либо другие методы выдерживания бетона окажутся более экономичными и эффективными.

Целесообразность применения способа термоса устанавливается теплотехническим и технико-экономическим расчетом.

5.3. Выдерживание бетона способом термоса наиболее целесообразно производить при бетонировании массивных конструкций с Mп до 8, а также в тех случаях, когда к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости, так как применение этого метода позволяет получать наиболее благоприятное термонапряженное состояние бетона в конструкциях.

Способ термоса рекомендуется использовать как элемент комбинированных способов зимнего бетонирования, например предварительным электроразогревом бетонной смеси перед укладкой ее в опалубку с применением химических добавок-ускорителей и противоморозных, а также в отдельных случаях целесообразно сочетать термос с электрообогревом конструкций (табл. 14). Комбинированные способы с использованием термоса в этом случае могут применяться для выдерживания бетона в конструкциях с Mп до 12.


Таблица 14

Рекомендации по применению способа термоса и комбинированных способов зимнего бетонирования в зависимости от массивности конструкции и температуры наружного воздуха

Наименование конструкции

Mп

tн.в, °С

При укладке бетонной смеси

с температурой tб.н до 25 - 30 °С

предварительно разогретой до tб.н = 50 °С

способ выдерживания бетона

цемент

марка цемента

способ выдерживания

цемент

марка цемента

Массивные фундаменты, гидротехнические сооружения

До 2

До -20

Термос

Шлакопортландцемент

300 - 400

Термос с укладкой разогретой бетонной смеси в ядро конструкции

Шлакопортландцемент

300 - 400

Портландцемент

300

Портландцемент

300

То же

От -21 до -40

Термос с противоморозными добавками

Портландцемент

400

То же

Шлакопортландцемент

400 - 500

Шлакопортландцемент

500

Портландцемент

400

Фундаменты зданий и технологического оборудования, плиты и стены толщиной 40 - 50 см, балки высотой 90 см

3 - 5

До -20

Термос, термос с добавками - ускорителями твердения

Портландцемент

400

Термос

Шлакопортландцемент

400

Шлакопортландцемент

500

Портландцемент

300

То же

От -21 до -40

Термос с противоморозными добавками

Портландцемент

500 - 600

Термос с добавками - ускорителями твердения

Портландцемент

500

Фундаменты под колонны и оборудование, колонны сечением 50 - 70 см и балки высотой 50 - 70 см, стены и плиты толщиной 30 - 40 см

6 - 8

До -20

Термос с добавками - ускорителями твердения или с противоморозными добавками

То же

500 - 600

То же

Шлакопортландцемент

Портландцемент

400 - 500

То же

От -21 до -40

Термос в сочетании с греющей опалубкой

Термос с добавками - ускорителями твердения нитритом натрия

Портландцемент

400 - 600

Рамные конструкции, колонны сечением 30 - 40 см, плиты и стены толщиной 20 - 25 см, балки высотой 30 - 40 см, покрытие дорог

8 - 12

До -20

Термос с противоморозными добавками или греющая опалубка с термосным выдерживанием

Портландцемент

500 - 600

Термос с добавками - ускорителями твердения и нитритом натрия

Портландцемент

500 - 600

То же

8 - 12

От -21 до -40

Не рекомендуется

-

-

Термос в сочетании с греющей опалубкой

Портландцемент

500 - 600

______________

1 Термическое сопротивление опалубки должно обеспечивать принятые расчетные температуры твердения бетона, исходя из которых назначается количество противоморозной добавки.


5.4. При подготовке технической документации к производству работ в зимнее время расчетные месячные температуры наружного воздуха (tн.в) и скорость ветра следует принимать по прил. 1 или по главе СНиП II-А.6-72 «Строительная климатология и геофизика».

Наружный слой тепловой изоляции опалубки или засыпки должен выполняться из непродуваемого, водоотталкивающего материала. Конструкция опалубки должна исключать возможность образования продуваемых ветром зазоров между опалубкой и покровным слоем.

Температурный режим и прочность бетона в конструкции определяются по контрольной точке, расположенной на глубине 50 мм в центре охлаждаемой поверхности бетона.

5.5. При решении вопроса о сроках снятия опалубки или тепловой защиты бетонируемых конструкций необходимо руководствоваться указаниями пп. 1.7 - 1.9 настоящего Руководства. Кроме того, при температурах наружного воздуха минус 20 °С и ниже необходимо выдерживать бетон в опалубке вплоть до появления в контрольной точке соответствующих отрицательных температур (п. 1.10), несмотря на получение к моменту остывания до 5 °С заданной прочности. После снижения температуры бетона до 5 °С дальнейшее выдерживание бетона рекомендуется производить либо в этой же, отодвинутой от бетона опалубке, либо под непродуваемым теплоизолирующим покрытием, например, брезентом. В обоих случаях должна быть исключена возможность непосредственного контакта поверхности бетона с окружающей средой (продуваемые щели, неплотности и т.п.).

5.6. Для приготовления бетонных смесей при выдерживании конструкций способом термоса рекомендуется применять цементы согласно указаниям п. 2.1 и табл. 14 настоящего Руководства.

5.7. При производстве работ способом термоса для ускорения твердения бетона особенно при низких положительных температурах наружного воздуха в соответствии с «Руководством по применению химических добавок к бетону» (М., Стройиздат, 1975) рекомендуется применять следующие добавки - ускорители твердения в количестве 0,5 - 2 % массы вяжущего: хлорид кальция (ХК), нитрат кальция (НК), нитрит-нитрат кальция (ННК), нитрит-нитрат хлорида кальция (ННХК), нитрит натрия (НН) и сочетание последнего с хлоридом натрия (ХН) или хлоридом кальция (ХК); пластифицирующие добавки - СДБ, ССБ и др. в количестве 0,1 - 0,3 %, а также: воздухововлекающие добавки СНВ, СПД и др. в количестве 0,01 - 0,025 % массы вяжущего.

При применении портландцементов марки ниже 400 и шлакопортландцементов в случае бетонирования неармированных конструкций или армированных конструктивной арматурой добавка хлористых солей может быть увеличена до 3 %.

5.8. С целью обеспечения условий термосного твердения бетона при отрицательных температурах в бетонную смесь рекомендуется вводить противоморозные добавки, снижающие температуру замерзания жидкой фазы: хлорид кальция и хлорид натрия (ХК + ХН), нитрит натрия (НН) и нитрат натрия (НН) и др. в количестве, указанном в табл. 15.

Таблица 15

Температура твердения бетона, °С

Количество безводной соли, % массы цемента

хлористый натрий + хлористый кальций (ХН + ХК)1

нитрит натрия (НН1), нитрат натрия (НН1)

нитрит-нитрат хлорида кальция (ННХК)

От 0 до -5

2 + 1

4

3

От -6 до -10

3,5 + 1,5

6

6.

От -11 до -15

3 + 4,5

8

9

______________

1 Для неармированного бетона.

Перечисленные добавки должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов.

Допускаемые области применения добавок приведены в разд. 6 (табл. 32).

Оптимальное количество добавки (в указанных пределах) уточняется строительной лабораторией.

5.9. При зимнем бетонировании водоцементное отношение следует снижать до минимально возможного, и оно не должно превышать величин, приведенных в табл. 16.

Таблица 16

Зависимость между проектной маркой бетона, маркой цемента и водоцементным отношением

Проектная марка бетона

Водоцементное отношение при марке цемента

300

400

500

М150

0,65

-

-

М200

0,55

0,65

-

М300

0,38

0,45

0,5

М400

-

0,38

0,4

М500

-

-

0,38

5.10. Для ускорения твердения бетона в начальные сроки при термосном его выдерживании расход воды в бетонной смеси должен быть минимальным. Для обеспечения требуемой удобоукладываемости смеси в нее при приготовлении следует вводить пластифицирующие добавки.

При введении пластификаторов и воздухововлекающих ПАВ расход воды и соответственно цемента в бетонной смеси уменьшается примерно на 10 %, а при использовании суперпластификаторов - до 20 %.

Таблица 17

Портландцемент марки 400, конечная прочность 40 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М200

226

0,073

0,15

0,228

0,304

0,36

0,038

0,081

0,114

0,137

0,183

6

5

5

5

5

5

5

5

5

5

72

63

60

59

58

59

46

41

39

38

400

0,043

0,098

0,155

0,197

0,24

0,028

0,048

0,078

0,103

0,12

6,5

6

5

5

5

6

5

5

5

5

74

63

59

57

55

56

44

38

35

33

М300

300

0,052

0,115

0,181

0,242

0,302

0,029

0,069

0,095

0,121

0,146

6

5

5

5

5

5

5

5

5

5

74

62

57

55

55

58

45

39

37

35

500

0,04

0,087

0,129

0,183

0,206

0,026

0,051

0,0778

0,095

0,112

7

7

5

5

5

6

5

8

5

5

68

64

59

57

55

56

43

37

34

32

4

М200

226

0,138

0,242

0,35

0,405

0,56

0,078

0,124

0,161

0,198

0,233

5

5

5

5

5

6

5

5

5

5

59

54

52

51

50

46

37

35

34

32,5

400

0,09

0,172

0,241

0,309

0,366

0,06

0,102

0,121

0,149

0,176

5

5

5

5

5

8

5

5

5

5

56

52

50,5

49

48

44

35

32

31

30

М300

300

0,104

0,206

0,284

0,378

0,466

0,071

0,106

0,138

0,183

0,198

5

5

5

5

5

8

5

5

5

5

58

53

51

50

49

45

36

33,5

32

31

500

0,081

0,206

0,204

0,258

0,318

0,43

0,083

0,112

0,129

0,155

6

5

5

5

5

5

5

10

5

5

55

51

50

48

47

43

35

31,5

30,5

29

10

М200

226

0,346

0,62

0,815

1,01

1,24

0,191

0,287

0,344

0,405

0,474

5

7

5

5

6

5

5

5

5

5

53

49

47,5

47

46,5

36

29

28

27

26

400

0,249

0,413

0,557

0,705

0,86

0,155

0,221

0,273

0,305

0,344

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

51

47

45

44

43

33

26,5

25,5

24,5

23,5

М300

300

0,288

0,48

0,645

0,84

1,02

0,163

0,232

0,292

0,354

0,404

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

52

48

46

45

44

34

28

26

25,5

25

500

0,215

0,358

0,495

0,67

0,8

0,132

0,21

0,253

0,266

0,31

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

50

46

44

43

42

32

25

24,5

24

23

Таблица 17а

Портландцемент марки 400, конечная прочность 70 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М200

226

0,192

0,344

0,48

0,618

0,72

0,109

0,198

0,258

0,318

0,378

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

180

158

150

148

143

139

120

111

106

106

400

0,12

0,206

0,275

0,353

0,412

0,086

0,122

0,147

0,176

0,206

5

5

5

5

5

8

5

5

5

5

161

135

124

120

116

126

98

80

74

68

М300

300

0,152

0,258

,344

0,455

0,55

0,088

0,146

0,198

0,215

0,249

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

167

144

135

132

129

132

102

95

79

74

500

0,103

0,184

0,223

0,318

0,397

0,07

0,103

0,129

0,155

0,181

5

5

5

5

5

5

5

2

5

5

153

127

117

114

111

124

92

77

70

66

4

М200

226

0,37

0,617

0,81

1

1,18

0,197

0,27

0,336

0,404

0,482

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

152

139

130

126

123

100

80

73

71

71

400

0,252

0,353

0,452

0,55

0,653

0,138

0,184

0,232

0,293

0,31

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

132

110

100

96

94

84

67

63

61

56

М300

300

0,294

0,438

0,575

0,73

0,86

0,181

0,206

0,282

0,344

0,37

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

138

125

117

114

113

90

73

67

65

61

500

0,198

0,284

0,361

0,446

0,525

0,119

0,161

0,189

0,232

0,262

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

117

98

91

88

87

82

63

57

55

52

10

М200

226

0,875

1,48

1,91

2,49

2,72

0,432

0,6

0,755

0,87

1,04

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

136

125

122

119

117

84

74

64

60

59

400

0,603

0,86

1,11

1,14

1,53

0,31

0,43

0,517

0,593

0,69

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

110

100

95

93

91

71

58

52

50

49

М300

300

0,735

1,09

1,4

1,7

2,02

0,388

0,5

0,62

0,73

0,81

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

128

113

109

107

104

77

64

58

56

55

500

0,507

0,69

0,86

1,03

1,2

0,284

0,37

0,42

0,49

0,557

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

106

94

88

85

83

62

52

46

45

44

Таблица 17б

Портландцемент марки 400, конечная прочность 100 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М200

226

0,73

1,02

1,43

1,73

2,04

0,28

0,48

0,58

0,69

0,77

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

599

497

474

450

439

334

282

258

238

235

400

0,36

0,48

0,64

0,73

0,83

0,22

0,36

0,46

0,56

0,63

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

398

332

320

294

287

284

212

195

180

174

М300

300

0,55

0,75

0,9

1,14

1,29

0,24

0,41

0,49

0,58

0,67

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

451

378

367

355

347

306

257

237

216

210

500

0,25

0,38

0,54

0,63

0,73

0,19

0,32

0,42

0,48

0,55

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

338

293

276

265

258

256

198

178

170

165

4

М200

226

1,46

1,95

2,31

2,75

3,2

0,65

0,76

1

1,18

1,38

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

576

465

410

395

388

290

242

230

228

220

400

0,69

1,09

1,44

1,84

2,1

0,55

0,66

0,81

0,99

1,19

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

372

328

312

294

290

228

190

178

173

158

М300

300

0,89

1,36

1,73

2,06

2,45

0,59

0,68

0,88

1,06

1,26

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

425

372

358

350

340

280

216

196

190

186

500

0,59

0,85

1,13

1,36

1,69

0,54

0,63

0,78

0,94

1,12

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

317

275

266

260

252

220

178

164

159

150

10

М200

226

-

-

-

-

-

2,58

3,1

3,52

4,16

4,8

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

320

260

240

230

220

400

-

-

-

-

-

1,18

1,68

1,81

2,2

2,58

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

235

190

175

165

160

М300

300

-

-

-

-

-

1,89

2,24

2,62

3,15

3,53

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

270

210

194

183

179

500

-

-

-

-

-

1,05

1,48

1,7

2,1

2,45

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

214

177

165

155

147

Таблица 18

Портландцемент марки 500, конечная прочность 40 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М400

450

0,04

0,076

0,112

0,146

0,163

0,023

0,046

0,065

0,082

0,097

5

5

7

5

5

5

5

5

5

5

71

58

54

52

50

65

43

35

31

28

4

М400

450

0,09

-

0,168

0,213

0,232

0,043

0,061

0,085

0,115

0,124

6

-

5

5

5

5

5

5

5

5

50

-

43

42

40

43

35

30

27

25

6

М400

450

-

0,169

0,228

0,281

0,302

0,066

0,095

0,119

0,137

0,171

-

5

5

5

5

5

5

5

5

5

-

42

38

36

35

33

26

24

22

20

10

М400

450

0,179

0,292

0,344

0,43

0,507

0,106

0,158

0,185

0,222

0,253

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

42

37

34

32

30

26

23

21

20

18

Таблица 18а

Портландцемент марки 500, конечная прочность 70 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М400

450

0,083

0,136

0,181

0,229

0,266

0,056

0,092

0,106

0,131

0,159

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

137

109

99

94

88

120

88

75

73

70

4

М400

450

0,163

0,223

0,282

0,357

0,43

0,095

0,13

0,172

0,206

0,232

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

97

82

75

73

71

69

59

52

51

48

6

М400

450

0,258

0,326

0,422

0,498

0,567

0,155

0,189

0,241

0,289

0,327

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

93

78

73

70

67

61

53

47

45

42

10

М400

450

0,395

0,527

0,689

0,816

0,937

0,256

0,328

0,387

0,46

0,525

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

84

72

68

67

64

58

48

44

42

41

Таблица 18б

Портландцемент марки 500, конечная прочность 100 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М400

450

0,238

0,361

0,49

0,535

0,62

0,17

0,218

0,24

0,304

0,844

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

350

266

250

241

226

210

190

180

175

170

4

М400

450

0,5

0,635

0,765

0,86

0,939

0,304

0,42

0,448

0,52

0,605

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

280

230

215

210

195

184

161

152

142

138

6

М400

450

0,7

0,925

1,12

1,32

1,52

0,555

0,645

0,765

0,85

0,95

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

265

215

205

200

190

176

156

147

138

135

10

М400

450

0,895

1,4

1,8

2,2

2,58

0,689

0,9

1,14

1,35

1,54

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

250

200

196

190

180

167

154

143

134

130

Таблица 19

Шлакопортландцемент марки 400, конечная прочность 40 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М300

390

0,0945

0,206

0,274

0,326

0,404

0,94

0,091

0,116

0,151

0,18

5

13

5

5

5

13

5

5

5

5

129

68

98

94

93

46

66

59

55

53

4

М300

390

0,17

0,36

0,43

0,53

0,624

-

0,14

0,19

0,215

0,24

8

6

5

5

5

-

5

5

5

5

109

82

82

77

75

-

51

45

42

38

6

М300

390

0,33

-

0,516

0,697

0,89

0,21

0,2

0,26

0,31

0,361

5

-

5

5

5

11

5

5

5

5

104

-

75

73

70

37

45

42

39

38

10

М300

390

-

-

-

-

-

0,342

0,336

0,414

0,499

0,57

-

-

-

-

-

6

5

5

5

5

-

-

-

-

-

40

43

39

38

36

Таблица 19а

Шлакопортландцемент марки 400, конечная прочность 70 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М300

390

0,24

0,38

0,472

0,618

0,722

0,13

0,196

0,23

0,284

0,315

5

7

5

5

5

15

17

5

5

5

269

200

211

204

198

186

97

123

116

106

4

М300

390

0,463

-

0,86

1

1,19

0,238

-

0,37

0,377

0,46

5

-

5

5

5

5

-

5

5

5

230

-

184

174

164

133

-

95

89

83

6

М300

390

0,68

0,995

1,3

1,55

1,8

0,43

-

0,52

0,63

0,68

5

8

5

5

5

5

-

5

5

5

210

165

177

168

166

130

-

88

81

79

10

М300

390

-

-

-

-

-

0,55

-

0,84

0,96

1,12

-

-

-

-

-

5

-

5

5

5

-

-

-

-

-

115

-

82

77

73

Таблица 19б

Шлакопортландцемент марки 400, конечная прочность 100 % от R28

Модуль поверхности, м-1

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3

Начальная температура бетона, °С

25

50

Температура среды, °С

0

-10

-20

-30

-40

0

-10

-20

-30

-40

2

М300

390

0,679

0,85

1

1,29

1,55

0,236

0,284

0,449

0,516

0,62

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

568

505

461

441

440

400

290

280

275

219

4

М300

390

1,21

1,62

2,04

2,37

2,53

0,567

0,79

1,03

1,2

1,44

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

553

480

430

404

391

320

258

250

249

238

6

М300

390

1,84

2,4

2,99

3,48

3,99

0,84

1,28

1,56

1,95

2,15

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

548

444

414

391

377

290

272

256

264

256

10

М300

390

-

-

-

-

-

1,45

2,16

2,66

3,08

3,5

-

-

-

-

-

5

5

5

5

5

-

-

-

-

-

285

285

263

254

252

5.11. При расчете термосного выдерживания бетона необходимо решить одну из двух задач: определение продолжительности остывания бетона и величины набранной им за это время прочности при заданном термическом сопротивлении термоограждающих конструкций или определение величины термического сопротивления термоограждающей конструкции, требуемой для достижения бетоном заданной прочности в установленные сроки.

5.12. Расчет термосного выдерживания бетона следует производить по табл. 17 - 19, при составлении которых приняты оптимальные значения термического сопротивления опалубки и начальной температуры бетонной смеси*. Приведенные в таблицах параметры позволяют к моменту достижения заданной прочности бетона получить разность температур бетона и наружного воздуха, допускающую распалубливание конструкции.

______________

* В табл. 17 - 19 для каждого расхода цемента приведены значения трех параметров: верхняя строка - термическое сопротивление опалубки, м2 · °С/Вт; средняя строка - температура окончания выдерживания бетона, °С; нижняя строка - время выдерживания, ч.

В случаях когда исходные параметры бетонирования существенно отличаются от приведенных в табл. 17 - 19, допускается выполнять ориентировочный расчет продолжительности остывания бетона в конструкциях с Mп от 3** до 8 по формуле (12) (Б.Г. Скрамтаева), которая дает наилучшую сходимость с фактической продолжительностью остывания при Mп от 4 до 6:

                                              (12)

где Cб - удельная теплоемкость бетона, принимается равной 1,05 кДж/(кг · °С);

γб - плотность бетона, кг/м3;

Э - тепловыделение цемента, кДж/кг, за время твердения бетона принимается по табл. 20;

tн.в - температура наружного воздуха; принимается средняя за время остывания бетона, град;

tб.к - температура бетона к концу остывания; для бетонов без противоморозных добавок рекомендуется принимать не ниже 5 °С;

Ц - расход цемента в бетоне, кг/м3;

K - коэффициент теплопередачи опалубки или укрытия неопалубленных поверхностей, Вт/(м2 · °С), определяется по формуле (13) или по табл. 21;

tб.н - начальная температура бетона после укладки, °С;

tб.ср - средняя температура за время остывания бетона, °С; определяется по формуле (7) или приближенно может быть принята равной: (tб.н + 5) : 2 для конструкций с Mп ≤ 4; tб.н : 2 при Mп от 5 до 8; tб.н : 3 при Mп от 9 до 12.

__________________

** Для конструкций с Mп до 3 режим термосного выдерживания рассчитывается по методу проф. В.С. Лукьянова (см. «Руководство по зимнему бетонированию с применением метода термоса». М., Стройиздат, 1975).

Таблица 20

Тепловыделение цементов (Э) различных видов и марок в зависимости от температуры твердения и времени твердения

Вид и марка цемента

Температура, °С

Тепловыделение цементов, кДж/кг, при времени их твердения, сут

0,25

0,5

1

2

3

7

14

28

Портландцемент 300

5

-

-

25

58

84

167

209

230

10

8

25

42

84

126

188

230

272

20

25

42

75

126

167

230

251

293

40

50

84

147

188

230

251

293

-

60

83

147

188

230

272

298

-

-

Портландцемент 400

5

-

-

29

63

109

188

209

251

10

12

25

50

105

146

209

251

293

20

42

67

105

167

209

272

314

335

40

84

134

188

230

272

314

335

-

60

130

188

230

272

314

335

-

-

Портландцемент 500, 600

5

12

25

42

89

125

188

230

272

10

25

42

63

105

167

209

393

314

20

42

84

125

188

251

292

335

377

40

105

167

209

272

293

356

377

-

60

188

230

272

314

356

377

-

-

Портландцемент быстротвердеющий 600

5

25

33

50

105

147

209

251

314

10

33

50

75

125

167

372

335

377

20

63

105

147

209

293

335

377

419

40

117

188

230

293

335

377

419

-

60

209

251

293

335

377

419

-

-

Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент 300

5

-

12

25

42

63

126

167

188

10

-

25

33

63

105

167

209

230

20

-

33

62

125

147

209

251

272

40

42

75

117

167

209

251

272

-

60

63

105

147

209

230

272

-

-

Таблица 21

Коэффициенты теплопередачи опалубок и укрытий неопалубленной поверхности бетона различной конструкции

Тип опалубки

Конструкция опалубки

Материал опалубки

Толщина слоя, мм

Коэффициент K, Вт/(м2 · °С), при скорости ветра, м/с

0

5

15

I

Доска

25

2,44

5,2

5,98

II

Доска

40

2,03

3,6

3,94

III

Доска

25

1,8

3

3,25

Толь

-

Доска

25

IV

Доска

25

0,67

0,8

0,82

Пенопласт

30

Фанера

4

V

Доска

25

0,87

1,07

1,1

Толь

-

Вата минеральная

50

Фанера

4

VI

Металл

3

1,02

1,27

1,33

Вата минеральная

50

Фанера

4

VII

Фанера

10

2,44

5,1

5,8

Асбест

4

Фанера

10

VIII

Толь

-

0,74

0,89

0,9

Опилки

100

IX

Толь

-

1,27

1,77

1,87

Шлак

150

X

Толь

-

1,01

1,31

1,37

Вата минеральная

50

Для повышения точности расчета по формуле (12) рекомендуется продолжительность остывания определять в несколько этапов, принимая остывание бетона на каждом этапе примерно на 5 °С, при неизменных величинах K и tн.в (например, от 20 до 15 °С, от 15 до 10 °С и т.д.).

При расчете термосного выдерживания бетонов из предварительно разогретых смесей расчет в несколько этапов является обязательным. При этом необходимо тепловыделение цемента определять согласно прил. 2.

5.13. Коэффициент теплопередачи опалубки или утеплителя укрытия неопалубленных поверхностей определяется по формуле

                                                         (13)

где λi - коэффициент теплопроводности материала каждого слоя ограждения, Вт/(м2 · °С), принимается по табл. 22;

α - коэффициент теплопередачи у наружной поверхности ограждения, Вт/(м2 · °С);

δi - толщина каждого слоя ограждения, м.

В зависимости от скорости ветра α имеет значения:

Скорость ветра, м/с

α, Вт/(м2 · °С)

Скорость ветра, м/с

α, Вт/(м2 · °С)

0

3,77

5

26,56

1

3,88

10

33,18

3

14,96

15

43,15

Если коэффициенты теплопередачи бетона в окружающую среду через ограждения с разным утеплением (например, через деревянную опалубку или неопалубленную поверхность, укрытую толем и минераловатными матами) существенно различаются между собой, можно суммировать теплопотери через все поверхности или пользоваться приведенным коэффициентом теплопередачи

                                              (14)

где K1, K2, ..., Kn - коэффициенты теплопередачи через разные поверхности конструкции, Вт/(м2 · °С);

F1, F2, ..., Fn - площади соответствующих поверхностей, м2.

Таблица 22

Величины теплофизических характеристик строительных и теплоизоляционных материалов

№ п.п.

Материал

Объемная масса в сухом состоянии, кг/м3

Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии λ0, Вт/(м · °С)

Расчетная величина коэффициента теплопроводности λ0, Вт/(м · °С)

Удельная теплоемкость в сухом состоянии C, кДж/(кг · °С)

Стоимость, руб/м3

Оборачиваемость утеплителя

1

Железобетон (Wб = 3 %)

2500

1,68

2,03

0,84

-

-

2

Бетон на гравии или щебне из природного камня (Wб = 3 %)

2400

1,56

1,86

0,84

-

-

3

Шлакобетон на топливных (котельных) шлаках и бетон на аглопорите (Wб = 8 %)

1800

0,7

0,93

0,84

-

-

4

То же

800

0,23

0,35

0,84

-

-

5

Шлакобетон на доменных гранулированных шлаках

1800

0,58

0,81

0,84

-

-

6

То же

1000

0,29

0,41

0,84

-

-

7

Керамзитобетон (Wб = 10 %)

1600

0,52

0,75

0,84

-

-

8

То же

600

0,16

0,23

0,84

-

-

9

Шлак

600

0,14

0,29

-

7

-

800

0,17

0,34

-

7,5

-

10

Бетон на вулканическом шлаке (Wб = 10 %)

1200

0,32

0,45

0,97

-

-

11

То же

800

0,2

0,29

0,97

-

-

12

Вата минеральная (Wб = 5 %)

100

0,04

0,49

0,76

9,3

-

13

То же

150

0,049

0,055

0,76

-

-

14

Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом связующем (Wб = 5 %)

100

0,046

0,052

0,76

24,3

5 (10)

15

То же

175

0,051

0,06

0,76

26

5 (10)

16

Плиты мягкие и полужесткие минераловатные на битумном связующем (Wб = 5 %)

100

0,046

0,052

0,92

15

5 (10)

17

То же

200

0,058

0,067

0,92

31

5 (10)

18

»

300

0,069

0,081

0,92

29,5

5 (10)

19

Маты минераловатные прошивные (МРТУ 7-19-68)

100

0,044

0,048

0,76

33,9

5 (10)

20

То же

200

0,053

0,06

0,76

35,2

5 (10)

21

Маты минераловатные рулонированные, на синтетическом связующем ТУ 36-917-67 ММСС СССР (Wб = 5 %)

50

0,039

0,046

0,75

-

-

22

То же

75

0,043

0,049

0,76

-

-

23

Маты и полосы из стеклянного волокна (Wб = 5 %)

175

0,049

0,056

0,84

-

-

24

Хвойные породы (поперек волокон) (Wб = 20 %)

50

0,093

0,17

2,52

30 - 40

-

25

Лиственные породы (поперек волокон)

700

0,104

0,23

2,52

-

-

26

Фанера клееная (Wб = 13 %)

600

0,116

0,17

2,52

178

-

27

Плиты древесноволокнистые и древесностружечные (Wб = 12 %)

1000

0,15

0,29

2,1

-

-

28

То же

600

0,104

0,16

2,1

-

-

29

»

400

0,081

0,14

2,1

-

-

30

»

200

0,058

0,08

2,1

-

-

31

Опилки

250

0,069

0,24

-

2,91

2

32

Оргалит

300

0,064

0,16

-

-

-

33

Пенопласт плиточный (Wб = 10 %)

200

0,049

0,147

-

-

-

34

То же (Wб = 10 %)

100

0,041

0,043

1,34

41,2

10 (20)

35

То же (Wб = 5 %)

150

0,46

0,49

1,34

52,1

10 (20)

36

То же (Wб = 5 %)

200

0,58

0,6

1,34

55,1

10 (20)

37

Мипора (Wб = 30 %)

15

0,041

0,052

1,34

-

-

38

Пенопласт плиточный ПХВ-1 (Wб = 10 %)

100

0,046

0,05

1,26

-

-

39

То же

125

0,058

0,062

1,26

-

-

40

Пенопласт плиточный (Wб = 10 %)

75

0,041

0,044

1,26

-

-

41

То же

125

0,046

0,05

1,26

-

-

42

Картон строительный многослойный «Эпсонит»

650

0,12

0,17

1,34

-

-

43

Рубероид, пергамин кровельный, толь кровельный

600

0,17

0,17

1,47

0,12

2 (5)

44

Сталь

7600

52

-

-

-

-

45

Снег рыхлый, сухой

300

0,29

-

2,1

-

-

Примечания: 1. Wб - влажность материала, соответствующая нормативным и влажностным условиям эксплуатации.

2. Стоимость рубероида, пергамина, толя, руб/м2.

3. Оборачиваемость, приведенная в скобке, дана для утеплителя, закрепленного в опалубочных щитах.

Величина коэффициента теплопередачи наиболее часто применяемых конструкций опалубки и укрытий неопалубленной поверхности бетона приведена в табл. 21.

5.14. Прочность бетона за период остывания τ при tб.ср определяется согласно указаниям, изложенным в п. 5.19, или по графикам рис. 2 и должна быть не менее установленной проектом производства работ. Если прочность окажется ниже требуемой, то следует увеличить продолжительность остывания до набора бетоном заданной прочности за счет снижения величины K и повышения tб.н.

Пример подбора конструкции опалубки при термосном остывании бетона дан в прил. 3.

5.15. При расчете длительности остывания бетона коэффициент теплоограждения укрытия поверхностей без опалубки рекомендуется принимать равным термическому сопротивлению опалубки и изоляции.

Угловые выступающие части, металлические закладные детали и другие элементы, остывающие быстрее основной части конструкций, необходимо утеплять дополнительно для обеспечения одинаковых условий остывания всей конструкции. Термическое сопротивление тепловой изоляции этих элементов должно быть в 2 раза выше, чем термическое сопротивление опалубки с изоляцией.

5.16. Термическое сопротивление опалубки и время выдерживания бетона до приобретения требуемой прочности рекомендуется определять по табл. 17 и 18.

Табличный метод расчета позволяет решать задачу термосного выдерживания бетона М200, М300 и М400 на портландцементах марок 400 и 500, а также бетона марки М300 на шлакопортландцементе марки 400 для конструкций с 2 ≤ Mп ≤ 10.

Расчет выдерживания бетона основан на использовании таблиц основных параметров (табл. 17, 18), а также номограммы на рис. 5. В таблицах основных параметров для каждого сочетания модуля поверхности, расхода цемента, начальной температуры бетона и температуры среды даны значения трех параметров, расположенных по вертикали один под другим. Верхнее - полное термосопротивление опалубки, среднее - температура окончания выдерживания бетона, нижнее - время выдерживания. В ряде случаев для получения 40 и 70 % от R28 для одной и той же температуры среды дается ряд таких комплексов.

Рис. 5. Номограмма для определения термического сопротивления опалубки в зависимости от скорости ветра и термических сопротивлений слоев опалубки

5.17. Таблицы 17 и 18 получены расчетным путем для тел классической формы (неограниченный цилиндр, неограниченная пластина, шар).

Геометрия конструкции в таблицах в явном виде не фигурирует, а учитывается при подсчете модуля поверхности.

5.18. Полное термосопротивление опалубки (Rт) складывается из термосопротивления собственно опалубки (Rоп), термосопротивления слоев тепловой изоляции и сопротивления теплоотдаче на границе опалубка - внешняя среда (Rв.н):

                                                        (15)

где Riиз - термосопротивление i-го слоя изоляции определяется по формуле

Riиз = δii,                                                                  (15а)

где δi и λi - соответственно толщина и коэффициент теплопроводности i-го слоя изоляции. В качестве слоя изоляции может рассматриваться замкнутая воздушная прослойка. Величина термосопротивления воздушной прослойки в среднем для толщин от 0,01 до 0,05 м составит от 0,12 до 0,165 м2 град/Вт.

Для поверхностей бетонируемой конструкции, примыкающих к углам и ребрам на расстоянии до 1 м (для конструкций с наименьшим размером более 5 м - на расстоянии до 2 м), толщина тепловой изоляции удваивается по сравнению с ее расчетным значением, полученным для основной поверхности.

5.19. При назначении температурного режима выдерживания бетона по способу термоса с целью получения заданной прочности в требуемые сроки следует руководствоваться данными табл. 23 - 27, устанавливающими прочность бетона на цементах различных видов и марок в зависимости от температуры бетона (в пределах от 0 до 60 °С) и продолжительности твердения.

Таблица 23

Нарастание прочности бетона марок М200 - М300 на портландцементе марки 400 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Средняя температура твердения бетона, °С

0

5

10

20

30

40

50

60

1/2

-

4

5

12

17

28

38

50

1

-

9

12

23

35

45

55

63

2

-

19

25

40

55

65

75

80

3

-

27

37

50

65

77

85

-

5

-

38

50

65

78

90

-

-

7

35

48

58

75

87

98

-

-

14

50

62

72

87

100

-

-

-

28

65

77

85

100

-

-

-

-

Таблица 24

Нарастание прочности бетона марки М200 на портландцементе марки 300 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

50

60

1/2

-

2

5

8

15

20

-

-

1

-

6

10

18

27

36

45

52

2

-

12

18

30

43

55

65

72

3

-

20

25

40

52

65

75

-

5

-

30

40

55

65

78

-

-

7

-

38

48

64

74

85

-

-

14

40

52

64

80

90

100

-

-

28

55

68

80

100

-

-

-

-

Таблица 25

Нарастание прочности бетона марки М400 на портландцементе марки 500 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

50

60

1

-

12

18

28

40

55

65

70

2

-

22

32

50

63

75

85

90

3

-

32

45

60

74

85

92

98

5

32

45

58

74

85

96

-

-

7

40

55

66

82

92

100

-

-

14

57

70

80

92

100

-

-

-

28

70

90

90

100

-

-

-

-

Таблица 26

Нарастание прочности бетона марок М200 - М300 на шлакопортландцементе марки 400 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

50

60

1/2

-

2

4

7

20

25

32

42

1

-

10

16

30

40

50

65

2

-

12

18

30

40

60

75

90

3

-

18

25

40

55

70

90

-

5

-

27

35

55

65

85

-

-

7

-

34

43

65

70

92

-

-

14

35

50

60

80

96

100

-

-

28

45

65

80

100

-

-

-

-

Таблица 27

Нарастание прочности бетона марки М500 на портландцементе марки 600 (% от R28)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

1

8

13

21

32

45

59

2

17

25

36

52

65

75

3

23

35

46

62

74

83

7

42

57

68

83

90

98

14

58

73

82

94

100

-

28

71

83

92

100

-

-

5.20. Таблицы нарастания прочности составлены для бетона с подвижностью, соответствующей осадке конуса бетонной смеси 1 - 3 см. При применении более подвижных смесей темп нарастания прочности замедляется на 10 - 20 %.

5.21. Учитывая, что интенсивность твердения бетона при различных температурах неодинакова, рекомендуется устанавливать среднюю температуру по отдельным интервалам остывания бетона. За максимальную продолжительность интервала следует принимать время, необходимое для изменения температуры бетона примерно на 5 °С (см. п. 5.12).

5.22. В случае применения портландцементов с содержанием C3A 8 % и более темп нарастания прочности увеличивается на 5 - 10 % (табл. 28).

Таблица 28

Нарастание прочности бетона марок М200 - М300 на портландцементе марки 400 Белгородского (содержание C3A 4 %) и Воскресенского заводов (C3A 8 %)

Возраст бетона, сут

Температура бетона, °С

0

5

10

20

30

40

А1

Б2

А1

Б2

А1

Б2

А1

Б2

А1

Б2

А1

Б2

1/2

2

2

4

4

6

6

10

14

15

25

25

30

1

5

6

9

12

12

14

22

28

41

48

53

55

2

10

14

18

24

26

30

40

48

53

63

70

70

3

18

22

25

32

35

40

50

60

69

75

85

90

5

28

35

38

46

50

55

65

70

81

85

98

98

7

37

43

48

53

56

60

75

80

91

95

100

102

14

51

59

67

72

72

70

87

92

104

105

-

-

28

70

75

84

85

93

93

100

100

-

-

-

-

___________________

1 Портландцемент Белгородского завода.

2 Портландцемент Воскресенского завода.

5.23. Для бетона на глиноземистом цементе оптимальной температурой твердения является 15 - 25 °С. Повышение температуры не ускоряет твердения в начальные сроки и приводит к снижению конечной прочности.

5.24. Нарастание прочности легкого бетона марки М200 на керамзитовом гравии и аглопоритовом щебне приведено в табл. 29. При температурах от 0 до 10 °С прочность легкого и тяжелого бетона растет примерно одинаково, а при температурах выше 20 °С нарастание прочности легкого бетона происходит более интенсивно.

Дальнейшее (после 28 сут) нарастание прочности легкого бетона продолжается более длительное время.


Таблица 29

Нарастание прочности легкого бетона марки М200 на портландцементе марки 400

Возраст бетона, сут

Средняя температура бетона в конструкции, °С

0

5

10

20

30

40

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

Керамзитобетон

Аглопоритобетон

1

3

3

5

.6

10

10

25

24

50

48

61

61

2

9

11

14

13

24

26

50

50

63

65

75

76

3

18

20

23

24

37

40

63

62

73

75

85

86

7

35

37

48

45

58

53

80

80

91

91

97

97

28

65

67

79

73

83

82

100

100

-

-

-

-


5.25. Следует учитывать, что твердение бетона на морозе может продолжаться, однако темп его в большей степени зависит от температуры наружного воздуха (или окружающей среды) и прочности бетона до замерзания. Увеличение прочности бетона на морозе приведено в табл. 30.

Таблица 30

Нарастание прочности бетона при отрицательной температуре в зависимости от температуры и прочности бетона к моменту замораживания

Прочность бетона до замораживания, % R28

Прирост прочности бетона, %, за 28 сут пребывания при температуре, °С

0

-2

-3

-5

-10

-20

40 - 50

30 - 40

20

20

20

15

10

70 - 80

15

15

10 - 15

10 - 15

5 - 10

-

5.26. Для ускорения твердения бетона в его состав рекомендуется вводить добавки - ускорители твердения бетона:

сульфат натрия - СН* (ГОСТ 6318-77, ТУ 38-10742-78);

хлорид кальция - ХК (ГОСТ 450-77);

нитрат кальция - НК (ТУ 6-03-367-79);

нитрит-нитрат хлорида кальция - ННХК (ТУ 6-18-194-76).

______________

* Условное сокращенное название добавки.

Оптимальное количество добавок должно устанавливаться строительной лабораторией. При этом их количество не должно превышать от массы цемента: СН - 2 %; НК и ННХК - 4 %; ХК в бетоне армированных конструкций - 2 %, а в бетоне неармированных конструкций - 3 %.

Указанные добавки следует применять в соответствии с указаниями разд. 6 настоящего Руководства.

Коэффициенты увеличения прочности бетона на портландцементе и шлакопортландцементе для добавок ускорителей твердения приведены в табл. 31.

Таблица 31

Возраст бетона, сут

Коэффициент увеличения прочности бетона при температуре 0 - 20 °С

на портландцементе

на шлакопортландцементе

ХК, ННХК

СН

НК

ХК, ННХК

СН

НК

2

1,65

1,4

1,2

2

1,55

1,4

3

1,6

1,3

1,15

1,7

1,45

1,3

5

1,3

1,2

1,1

1,4

1,3

1,2

7

1,2

1,1

1,05

1,25

1,2

1,1

28

1,1

1,05

1

1,15

1,1

1,05

Примечания: 1. Приведенные коэффициенты для бетона с В/Ц = 0,35 - 0,55.

2. Приведенные коэффициенты должны быть уточнены экспериментальным путем для каждого конкретного состава бетона и конкретной добавки.

5.27. При бетонировании плитных конструкций на мерзлом основании следует руководствоваться общими требованиями глава СНиП III-15-76, положениями разд. 1 - 3 настоящего Руководства и дополнительными рекомендациями и правилами, вытекающими из специфики условий бетонирования:

а) при возведении таких конструкций рекомендуется применять метод термоса, сочетая его при необходимости с предварительным разогревом бетонной смеси, с форсированным разогревом уложенного бетона или с кратковременным поверхностным обогревом конструкции;

б) при наличии в мерзлом основании в пределах глубины протаивания неустойчивых при оттаивании грунтов следует устраивать подсыпку из талого песчаного грунта толщиной не менее максимальной глубины протаивания основания под бетонируемой конструкцией;

в) в качестве утеплителя рекомендуется применять специальные теплоизоляционные плиты и маты, помещенные во влагонепроницаемые чехлы и дополнительно насыпные теплоизоляционные материалы и рыхлый снег;

г) для кратковременного поверхностного электрообогрева конструкции с последующим термосным выдерживанием под слоем тепловой изоляции рекомендуется использовать гибкие греющие покрывала со слоем теплогидроизоляции.

5.28. Параметры выдерживания бетона в конструкции должны назначаться при проектировании производства работ по следующим исходным данным: ожидаемая температура (tг) и влажность (W) приповерхностного слоя грунта (до глубины 0,5 м), температура воздуха tв, состав бетона.

5.29. Основными тепловыми параметрами выдерживания являются: температура бетонной смеси после укладки (tб.н), длительность остывания конструкции до 0 °С (τост), средняя температура бетона за этот период (tб.ср), требуемое термическое сопротивление тепловой изоляции (R), а также максимальная глубина протаивания (hпр) основания под забетонированной конструкцией.

5.30. Перечисленные в п. 5.29 параметры определены теплотехническим расчетом для конструкций типа плиты толщиной 0,15 - 0,30 м и представлены на рис. 6 - 11.

При этом принято:

прочность бетона 50 и 70 % R28;

весовая влажность грунта W 5 и 10 %;

температура грунта и воздуха от 5 до 30 °С;

бетон на портландцементе марки 400 с расходом 330 кг/м2.

Рис. 6. График для определения глубины протаивания (hпр) и термического сопротивления изоляции (Rиз) при бетонировании монолитной плиты на мерзлом песчаном основании с влажностью 5 % при наборе бетоном прочности до замерзания 50 % R28 (tб.н - начальная температура бетона)

Рис. 7. Время остывания бетона до 0 °С (τост) и средняя температура бетона (tб.ср) за это время в зависимости от начальной температуры бетона

Рис. 8. График для определения параметров бетонирования монолитной плиты на мерзлом песчаном основании с влажностью 5 % при наборе бетоном прочности до замерзания 70 % R28 (tб.н - начальная температура бетона)

Рис. 9. Время остывания бетона до 0 °С (τост) и средняя температура бетона (tб.ср) за это время в зависимости от начальной температуры бетона

Рис. 10. График для определения параметров бетонирования монолитной плиты на мерзлом песчаном основании с влажностью 10 % при наборе бетоном прочности до замерзания 50 % R28 (tб.н - начальная температура бетона после укладки)

Рис. 11. Время остывания бетона до 0 °С (τост) и средняя температура бетона (tб.ср) за это время в зависимости от начальной температуры бетона

5.31. Термическое сопротивление тепловой изоляции (R), обеспечивающей получение требуемой прочности бетона к моменту его замерзания, и максимальная глубина протаивания грунта под бетонируемой конструкцией (hпр) определяется по графикам рис. 6, 8, 10 для соответствующих заданных значений влажности грунта и требуемой прочности бетона следующим образом: на оси ординат находится точка, соответствующая заданному значению температуры грунта, и через нее восстанавливается перпендикуляр вправо и влево до пересечения с кривой, соответствующей заданному значению начальной температуры уложенного бетона tб.н; в правой части графика абсцисса точки пересечения равна требуемой величине термического сопротивления изоляции, а в левой - максимальной глубине протаивания грунта под бетонируемой конструкцией.

Найденная таким образом величина термического сопротивления R является искомой, когда начальная температура грунта отличается от температуры воздуха не более чем на 2 град. Когда это отличие более 2 град, необходимое термическое сопротивление тепловой изоляции (R′) рассчитывается по формуле

                                                       (16)

Пример расчета по графикам приведен в прил. 4.

6. ПРИМЕНЕНИЕ БЕТОНОВ С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ДОБАВКАМИ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

6.1. Введение противоморозных добавок обеспечивает сохранение жидкой фазы в бетоне и твердение его при отрицательных температурах.

Бетоны с противоморозными добавками применяются при возведении в зимних условиях монолитных бетонных и железобетонных конструкций, монолитных частей сборно-монолитных конструкций, замоноличивании стыков сборных конструкций.

6.2. В качестве противоморозных рекомендуется использовать следующие добавки:

поташ П1 (ГОСТ 10690-73*);

нитрит натрия НН (ГОСТ 19906-74, ТУ 38-10274-79);

нитрат кальция НК (ТУ 6-03-367-79) с мочевиной М (ГОСТ 2081-75*);

соединение нитрата кальция с мочевиной НКМ (ТУ 6-03-349-73);

нитрит-нитрат кальция ННК (ТУ 6-03-7-04-74) с мочевиной М;

хлорид кальция ХК (ГОСТ 450-77) с хлоридом натрия ХН (ГОСТ 13830-68; ТУ 6-12-26-69; ТУ 6-01-540-70);

хлорид кальция ХК с нитритом натрия НН;

нитрит-нитрат хлорида кальция ННХК (ТУ 6-18-194-76);

нитрит-нитрат хлорида кальция ННХК с мочевиной М.

______________

1 Условное сокращенное наименование добавки.

6.3. Противоморозные добавки, указанные в п. 6.2, рекомендуется вводить в состав конструкционных бетонов (марка М150 и более) на плотных и пористых заполнителях в соответствии с рекомендациями, приведенными табл. 32.

Таблица 32

Область применения бетонов с противоморозными добавками и ускорителями твердения (знак «плюс» означает «допускается», знак «плюс в скобках» означает «допускается введение только ускорителя твердения бетона», знак «минус» - «не допускается»)

Тип конструкций и условия их эксплуатации

Добавки

СН

ХК, ХК + ХН

НК, НКМ, НК + М, ННК + М

ХК + НН*

ННХК, ННХК + М

НН

П

1. Предварительно напряженные конструкции, кроме указанных в поз. 2, стыки (каналы) сборно-монолитных и сборных конструкций с напрягаемой арматурой

+

-

(+)

-

-

+

-

2. Предварительно напряженные конструкции, армированные сталью классов Ат-IV, Ат-V, Ат-VI, А-IV и А-V

+

-

-

-

-

-

-

3, Железобетонные конструкции с ненапрягаемой рабочей арматурой диаметром, мм:

а) более 5

+

(+)

+

+

+

+

+

б) 5 и менее

+

-

+

-

(+)

+

+

4. Железобетонные конструкции, а также стыки без напрягаемой арматуры сборно-монолитных и сборных конструкций, имеющие выпуски арматуры или закладные детали:

а) без специальной защиты стали

+

-

+

-

-

+

+

б) с цинковыми покрытиями по стали

-

-

-

-

-

+

-

в) с алюминиевыми покрытиями по стали

-

-

(+)

-

(+)

-

-

г) с комбинированными покрытиями (щелочестойкими лакокрасочными или другими по металлизационному подслою), также стыки без закладных деталей и расчетной арматуры

+

(+)

+

-

(+)

+

+

5. Сборно-монолитные конструкции из оконтуривающих блоков толщиной 30 см и более с монолитным ядром

+

-

+

+

+

+

+

6. Железобетонные конструкции, предназначенные для эксплуатации:

а) в неагрессивных газовых средах

+

(+)

+

+

+

+

+

б) в агрессивных газовых средах

+

-

+

(+)

(+)

+

+**

в) в неагрессивных и агрессивных водных средах, кроме указанных в поз. 6 «г»

+

+

+

+

+

+

+**

г) в агрессивных сульфатных водах и в растворах солей и едких щелочей при наличии испаряющих поверхностей

+

-

-

-

-

+

-

д) в зоне переменного уровня воды

+

-

+

-

-

+

-

е) в водных и газовых средах при относительной влажности более 60 % при наличии в заполнителе включений реакционноспособного кремнезема

-

-***

+

-

+

-

-

ж) в зонах действия блуждающих токов постоянного напряжения от посторонних источников

+

-

+

-

-

+

+

7. Железобетонные конструкции для электрифицированного транспорта и промышленных предприятий, потребляющих электрический ток постоянного напряжения

-

-

-

-

-

-

-

________________________

* При соотношении компонентов 1:1 по массе в расчете на сухое вещество.

** Допускается в сочетании с добавками, указанными в п. 6.6 «в» настоящего раздела.

*** Не допускается, за исключением ХК в бетонных конструкциях.

Примечания: 1. Возможность применения добавок по поз. 1 - 4 настоящей таблицы должна уточняться с учетом требований поз. 6, а по поз. 1 - 3 при наличии защитного покрытия по стали - с требованиями поз. 4.

2. Ограничения по применению бетонов с добавками по поз. 4 и поз. 6 «г», «е», а также для бетона с добавкой поташа по поз. 6 «д» настоящей таблицы распространяются и на бетонные конструкции.

3. По поз. 6 «б» настоящей таблицы в среде, содержащей хлор или хлористый водород, добавки, за исключением нитрита натрия, допускаются при наличии специального обоснования.

4. Показатели агрессивности среды устанавливаются по главе СНиП II-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии», наличие блуждающих токов постоянного напряжения от посторонних источников - по СН 65-76 «Инструкция по защите железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами» (М., Стройиздат, 1977), включения реакционноспособного кремнезема в заполнителях - по ГОСТ 8735-75 «Песок для строительных работ. Методы испытаний».

5. Конструкции, периодически увлажняющиеся водой, конденсатом или технологическими жидкостями, приравниваются к эксплуатируемым при относительной влажности воздуха более 60 %.

6. При изготовлении массивных конструкций следует предусматривать мероприятия, понижающие температуру внутренних слоев бетона и предотвращающие растрескивание конструкций..

7. Применению бетонов с противоморозными добавками на конкретных материалах должны предшествовать испытания:

а) на коррозионное воздействие на бетон добавок по методике, приведенной в прил. 5;

б) на образование высолов по методике, приведенной в прил. 6, если поверхности конструкции предназначены для последующей отделки (малярные и другие работы) или к ним предъявляются архитектурные требования;

в) влияния добавок на скорость твердения бетона, а также на другие свойства бетона в соответствии с требованиями проекта (прочность на растяжение при изгибе, морозостойкость, водопроницаемость и т.п.) по стандартным методикам.

6.4. Бетоны с противоморозными добавками допускается применять при условии обеспечения требований п. 1.5 настоящего Руководства.

6.5. Бетон с противоморозными добавками рекомендуется применять для конструкций с модулем поверхности Mп > 3, если он удовлетворяет требованиям проекта, и применение его экономически целесообразно по сравнению с выдерживанием по методу термоса.

При несоответствии темпа твердения бетона, допускаемому графиком производства работ, рекомендуется рассмотреть целесообразность применения бетона с противоморозными добавками в сочетании с утеплением конструкций, а также с электропрогревом (обогревом) уложенной смеси. Рекомендуемый вид конструкций из бетонов с противоморозными добавками и метод выдерживания бетона приведены в табл. 33.

Таблица 33

Модуль поверхности конструкций, Mп

Наименование конструкции

Средняя температура воздуха за период выдерживания, °С

Метод выдерживания бетона до набора им прочности, % проектной

20 - 30

50 - 70, в сроки

80 - 100, в сроки

28 сут и менее

более 28 сут

28 сут и менее

более 28 сут

4 - 8

Фундаменты под здания, колонны и оборудование, колонны сечением 50 - 70 см, балки высотой 50 - 70 см, стены и плиты толщиной 25 - 50 см

До -25

1

1; 2

1; 2

2

1; 2

Ниже -25

1; 2

2; 3

2

2; 3

2

8 - 12

Рамные конструкции, колонны сечением 30 - 40 см, балки высотой 30 - 40 см, стены и плиты толщиной 20 - 25 см, дорожные и другие наземные покрытия толщиной 20 - 25 см

До -25

1; 2

1; 2

1; 2

2; 3

1; 2

Ниже -25

2; 3

2; 3

2

3

2

12 - 16

Монолитные участки сборно-монолитных конструкций, стыки сборных конструкций, наземные покрытия толщиной 10 - 15 см

До -25

1; 2; 3

2; 3

1; 2

2; 3

1; 2

Ниже -25

2; 3

3

2

3

-

Свыше 16

Стыки сборных конструкций

До -25

1; 2; 3

2; 3

1; 2

3

1; 2

Ниже -25

3

3

-

3

-

Примечание. Цифрами обозначены следующие методы выдерживания бетона: 1 - без специального утепления; 2 - в сочетании с методом термоса; 3 - в сочетании с электропрогревом или обогревом.

ВЫБОР ПРОТИВОМОРОЗНЫХ ДОБАВОК И НАЗНАЧЕНИЕ ИХ КОЛИЧЕСТВА

6.6. Противоморозные добавки следует выбирать в зависимости от типа и условий эксплуатации конструкции (см. табл. 32), темпа строительства, температуры наружного воздуха (табл. 34) и технико-экономических показателей.

Таблица 34

Ориентировочные величины прочности бетона с противоморозными добавками на портландцементах

Добавка

Расчетная температура твердения бетона, °С

Прочность, % проектной, при твердении на морозе за период, сут

7

14

28

90

ХК + ХН

-5

35

65

80

100

-10

25

35

45

70

-15

15

25

35

50

-20

10

15

20

40

НН

НКМ

НК + М

ННК + М

-5

30

50

70

90

-10

20

35

50

70

-15

15

25

35

60

-20

10

20

30

50

ННХК

ННХК + М

ХК + НН

-5

40

60

80

100

-10

25

40

50

80

-15

20

35

45

70

-20

15

30

40

60

-25

10

15

25

40

П

-5

50

65

75

100

-10

30

50

70

90

-15

25

40

65

80

-20

25

40

55

70

-25

20

30

50

60

Кроме того, необходимо учитывать следующие положения:

а) бетон с противоморозными добавками допускается применять, если по прогнозу во время выдерживания до приобретения прочности не менее критической температура бетона с максимально допустимыми дозировками добавок не опустится ниже значений, приведенных в табл. 34;

б) прочность бетона в зависимости от добавки, продолжительности твердения и расчетной температуры ориентировочно достигает значений, приведенных в табл. 34, а после 28-суточного выдерживания при температурах выше 0 °С бетон, как правило, приобретает проектную прочность. Данные табл. 34 должны уточняться в лаборатории применительно к используемому цементу согласно п. 6.3;

в) бетонные смеси с добавками НН и ХК + НН характеризуются обычными сроками загустевания; бетонные смеси с добавками НКМ, НК + М, ННК, ХК + ХН, ННХК, ННХК + М и особенно П характеризуются ускоренными сроками загустевания, поэтому одновременно с указанными противоморозными добавками в состав бетонной смеси необходимо вводить добавку сульфитно-дрожжевой бражки СДБ; эффективным замедлителем загустевания бетонной смеси с добавкой поташа является тетраборат натрия ТН, тринатрийфосфат ТНФ или жидкое стекло ЖС в сочетании с пластификатором адипиновым щелочным ПАЩ-1.

6.7. Расчетная температура твердения бетона для конструкций с Mп более 16 принимается равной:

минимальной температуре наружного воздуха до приобретения бетоном критической прочности, если в течение этого периода температура наружного воздуха ожидается ниже среднемесячной, определяемой по табл. прил. 10.

среднемесячной температуре наружного воздуха, если за период выдерживания бетона до набора им критической прочности минимальная температура воздуха ожидается выше среднемесячной.

Температура твердения бетона для конструкций с Mп до 16 определяется расчетом. Продолжительность остывания бетона (τсут) до предельно допустимой температуры для выбранной к производству работ добавки (см. п. 6.6 «а») определяется по формуле

                                            (17)

где значения Cб, γб, tб.н, tб.к, tб.ср, tн.в, K, Mп, Ц, Э - аналогичны значениям в формуле (12);

tб.ср - определяется по формуле (7), приведенной в разд. 4;

α - коэффициент интенсивности тепловыделения, 1/%, принимается по табл. 35.

R - прочность1, набираемая бетоном за время τ, % от марочной (см. табл. 34).

_______________

1 Расчет обязательно выполняется при значении R, равном критической прочности бетона (см. п. 1.5), а при необходимости - и при более высоких значениях прочности.

Таблица 35

tб.н tб.к

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

α

0,01

0,011

0,012

0,013

0,014

0,015

0,016

0,017

0,018

0,019

Найденное по расчету время остывания бетона сопоставляется с опытными данными, полученными в соответствии с рекомендациями п. 6.3 «в». При этом сравнивается прочность бетона, принятая в расчете R, с прочностью бетона Rо, полученной на основании опытных данных. Последняя находится по экспериментальному графику при температуре твердения tб.ср.

При сравнении расчетной R и опытной Ro прочности бетона за время τ могут представиться три случая.

1. При R, большей Rо, когда бетон достигает расчетной прочности раньше, чем достигнет расчетной температуры tб.к, следует повторить расчет, приняв более высокие значения температуры tб.к и уменьшив таким образом количество вводимой добавки.

2. При R, равной Rо, количество добавки следует назначить по принятой в расчете температуре tб.к.

3. При R, меньшей Ro, необходимо утеплять конструкцию, чтобы получить требуемую прочность к моменту замерзания бетона. С этой целью, задаваясь τ по формуле (17), определяют требуемое значение K, которое позволит свести решение задачи ко второму случаю. Пример расчета см. в прил. 7.

6.8. Количество противоморозных добавок в зависимости от расчетной температуры твердения бетона следует назначать по табл. 36.

Таблица 36

Расчетная температура бетона, °С

Количество безводных добавок, % массы цемента

от

до

НН

ХН + ХН

НКМ

НК + М*

ННК + М, НК + М

НХХК

ХК + НН*

ННХК + М

П

0

-5

4 - 6

(0 + 3) ÷ (2 + 3)

3 - 5

(3 + 1) ÷ (4 + 1,5)

3 - 5

(2 + 1) ÷ (4 + 1)

5 - 6

-6

-10

6 - 8

(3,5 + 3,5) ÷ (2,5 + 4)

6 - 9

(5 + 1,5) ÷ (7 + 2,5)

6 - 9

(4,5 + 1,5) ÷ (7 + 2,5)

7 - 8

-11

-15

8 - 10

(4,5 + 3) ÷ (5 + 3,5)

7 - 10

(6 + 2) ÷ (8 + 3)

7 - 10

(6 + 2) ÷ (8 + 3)

8 - 10

-16

-20

9 - 10

(6 + 2,5) ÷ (7 + 3)

9 - 12

(7 + 3) ÷ (9 + 4)

8 - 12

(7 + 2) ÷ (9 + 4)

10 - 12

-21

-25

-

-

-

-

10 - 14

(8 + 3) ÷ (10 + 4)

12 - 15

____________________

* При соотношении компонентов 1:1 по массе в расчете на сухое вещество.

Примечания: 1. Оптимальное количество добавок при данной температуре твердения бетона при использовании холодных материалов назначается в зависимости от водоцементного отношения, а при применении подогретых материалов - от вида цемента и его минералогического состава:

а) при работе на холодных материалах в бетоны с В/Ц < 0,5 следует назначать меньшее из указанных пределов количество добавки, а с В/Ц ≥ 0,5 - большее;

б) при работе на подогретых заполнителях меньшее количество ХК + ХН, НК + М, ННК + М, ННХК + М, П следует вводить в бетоны на портландцементах, содержащих 6 % и более трехкальциевого алюмината C3A; меньшее количество НН к ХК + НН следует вводить при изготовлении бетона на портландцементах с содержанием C3A до 6 %.

2. Концентрация раствора затворения (с учетом влажности заполнителей) не должна превышать: 30 % для П; 26 % для НКМ; НК + М, ННК + М, ННХК, ННХК + М, ХК + ХН, ХК + НН и 20 % для НН.

3. При температурах бетона выше минус 5 °С вместо ХН возможно применение ХК в количестве до 3 % массы цемента.

4. С целью увеличения удобоукладываемости и сроков схватывания бетонных смесей целесообразно вводить добавки НКМ, ННХКМ, НН + ХК в количествах: при средней температуре наружного воздуха до минус 5 °С - 2 - 4 %, до минус 10 °С - 4 - 6 %, до минус 35 °С - 6 - 9 % массы цемента в сочетании с предварительным твердением под слоем утеплителя до набора бетоном требуемой прочности. Вид и толщину утеплителя назначают в соответствии с данными теплотехнического расчета (см. разд. 5).

5. При температурах наружного воздуха до минус 10 °С возможно применение мочевины в количестве до 10 % массы цемента.

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

6.9. Цементы для бетонов с противоморозными добавками рекомендуется применять согласно указаниям табл. 3. Кроме того, допускается применение быстротвердеющего шлакопортландцемента и шлакопортландцемента марки М400 - М500, как правило, в сочетании с электропрогревом (обогревом) бетона.

При предъявлении к бетону требований по морозостойкости Мрз 100 и более следует применять только портландцемента с содержанием C3A до 6 %, если в проекте нет специальных указаний по виду применяемого цемента.

6.10. Допускается введение противоморозных добавок в бетоны, приготовленные с использованием сульфатостойких цементов, но следует учитывать замедленное твердение бетона на этих цементах, особенно при температурах ниже -10 °С.

6.11. Для бетонов с противоморозными добавками не допускается использование цементов без точного указания завода-изготовителя.

6.12. Заполнители для бетонов с противоморозными добавками должны удовлетворять требованиям п. 2.2 настоящего Руководства.

6.13. Заполнители, предназначенные для приготовления бетонов с добавками НН, П, ХК + ХН или ХК + НН, не должны содержать включений реакционноспособного кремнезема (опал, халцедон и др.).

Определение содержания включений реакционноспособного кремнезема в заполнителях следует производить по методикам, изложенным в ГОСТ 8735-75, при получении результатов, требующих дополнительной проверки, производить ее по методике, изложенной в прил. 8.

ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

6.14. Марка бетона назначается в соответствии с указанием проекта с учетом фактических данных по нарастанию прочности бетона с противоморозными добавками (см. табл. 34) по прогнозируемому температурному режиму с выбранной к производству работ противоморозной добавкой.

При невозможности получения бетоном заданной прочности в установленный срок допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании повышение марки бетона против предусмотренной проектом.

6.15. Если бетонная смесь с противоморозной добавкой теряет подвижность и удобоукладываемость ранее 30 мин, то независимо от продолжительности ее укладки в состав смеси одновременно с противоморозной следует вводить добавку замедлителя схватывания. При применении поташа количество указанных добавок рекомендуется назначать по данным табл. 37, а при применении остальных противоморозных добавок, кроме НН, использовать СДБ в количестве до 0,5 % массы цемента. ТН эффективен при содержании C3A в цементе до 5 %, а ТНФ - до 10 %.

Таблица 37

Дозировка поташа, % массы цемента

Количество замедлителей схватывания, % массы цемента

СДБ

ТН или ТНФ

ЖС + ПАЩ-1*

5 - 6

0,5 - 0,75

1 - 1,2

0,8 - 1,2

6 - 8

0,5 - 1

1,2 - 1,6

1 - 1,6

8 - 10

0,75 - 1

1,6 - 2

1,2 - 2

10 - 12

1 - 1,25

2 - 2,4

1,6 - 2,6

12 - 15

1 - 1,25

2,4 - 3

1,8 - 3,2

* При соотношении компонентов 1:1 по массе в расчете на сухое вещество.

6.16. В бетоны с проектными требованиями по морозостойкости Мрз 200 и выше следует предусматривать введение воздухововлекающих добавок - смолы нейтрализованной воздухововлекающей СНВ или синтетической поверхностно-активной добавки СПД; газообразующих добавок - полигидросилоксана ГКЖ-94 или сесквиоксана ПГЭН в соответствии с табл. 38.

Таблица 38

Добавки

Количество в расчете на сухое вещество (% массы цемента) при расходе его, кг/м3

до 300

300 - 400

более 400

СНВ, СПД

0,005 - 0,015

0,01 - 0,02

0,015 - 0,025

ГКЖ-94, ПГЭН