Передовые бетонные технологии для холодного времени года

ВВЕДЕНИЕ
Период, когда средняя дневная температура падает ниже 4°С в течение более чем трех дней подряд, называется холодной погодой, а бетонирование, проводимое в этот период, называется холодным бетонированием. Однако при отделке, укладке, выдерживании и защите бетона от неблагоприятных погодных условий должны соблюдаться особые условия. Поскольку зимой условия могут резко измениться, необходимо лучше планировать выполнение работ.

Когда бетон находится в пластичном состоянии и застывает, то прочность снижается на 50%, что в свою очередь влияет на его долговечность и удобоукладываемость. Следовательно, его следует защищать от замерзания до тех пор, пока оно не достигнет минимум 3.5 МПа.

Когда бетон находится при низкой температуре, это сильно влияет на время схватывания и скорость набора прочности из-за затруднения процесса гидратации. В этом случае можно применить эмпирическое правило, согласно которому снижение температуры бетона на 10 0 С приведет к увеличению времени схватывания бетона в два раза. Это повлияет на время снятия опалубки и создаст проблему на строительной площадке.

Все эти факторы играют большую роль при бетонировании в холодную погоду.

Рис. 1: Замерзание бетона создает проблемы на стройплощадке
ПРЕДОСТАВЛЕНО: АССОЦИАЦИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ГОТОВОГО БЕТОНА ВИРДЖИНИИ

СРЕДСТВА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ПОГОДЫ БЕТОНИРОВАНИЯ
Некоторые из средств защиты —

Карбонат кальция может быть добавлен, чтобы избежать карбонизации бетона во время бетонирования в холодную погоду.
Среднесуточная температура должна по возможности поддерживаться ниже 10 0 С.
Добавки могут быть добавлены для увеличения времени схватывания в случае, если температура бетона превышает указанную в пункте выше.
При замерзании достигается температура, можно использовать товарный бетон. Большинство заводов пытаются поддерживать температуру бетона на уровне 65°F, когда он покидает завод. Обычно это предпочтительнее в зависимости от температуры воздуха и толщины бетонного элемента.
Уклон должен быть получен на уровне менее 4 дюймов для лучшей работоспособности в полевых условиях.
Бетон с воздухововлекающими добавками может быть использован для уменьшения утечек в бетоне.
Чтобы отсрочить время схватывания, можно добавить хлорид кальция в количестве около 2% от веса цемента, чтобы ускорить реакцию гидратации. Это легко и экономично. Но следует соблюдать осторожность, чтобы не дать передозировку, так как избыточная доза может привести к коррозии арматуры.
Ускорители не являются антифризами, но могут привести к проблемам, указанным выше. Следовательно, можно применять бесхлористые, так как они не приводят к изменению цвета бетона, но в то же время они дороги.
Следует строго избегать использования летучей золы и шлакового цемента в холодных условиях, поскольку они имеют более длительное время схватывания и выделяют меньше внутреннего тепла, что приводит к низкой теплоте гидратации.
Производитель готовой смеси может быть добавлен для производства дополнительного количества цемента (обычно дополнительные 100 фунтов на кубический ярд), чтобы сделать бетон более горячим.
Цемент типа III (с высокой ранней прочностью) также может быть добавлен, так как он быстрее гидратируется.
Следует соблюдать осторожность при использовании разбавителей воды, так как они могут увеличить время схватывания. Кроме того, часто необходимо снизить содержание воды в более холодном бетоне, поскольку более низкие температуры предотвращают потерю подвижности.
Когда добавки замерзают на строительной площадке, их нельзя использовать, так как химикаты могут быть отделены, и их добавление может ухудшить состояние бетона.
Ограждения с подогревом неплохо защищают бетон в холодную погоду, но они очень дороги. В таких случаях можно использовать ограждения из дерева, полиэтилена или парусинового брезента. Также доступны сборные корпуса из жесткого пластика, которые можно широко использовать, но они опять же дороги.
Можно использовать ветрозащитные экраны высотой шесть футов, которые защищают строительный персонал и бетон от ветров, приводящих к падению температуры и вызывающих чрезмерное испарение. Они могут быть высокими или короткими в зависимости от скорости ветра, температуры окружающей среды, относительной влажности, метода планирования и температуры укладки бетона.
Бетон не должен замерзать в течение первых 24 часов с момента его укладки. Поскольку гидратация цемента является экзотермической реакцией, бетонная смесь сама по себе выделяет некоторое количество тепла, которое можно уловить с помощью полиэтиленовой пленки или изолирующих покрытий. В экстремальных условиях может потребоваться дополнительное тепло.
Можно использовать быстротвердеющий цемент, так как он содержит больше углерода.₃S, который отвечает за быстрое схватывание цемента.
Комитет 308 ACI рекомендовал следующие минимальные периоды отверждения, которые следует соблюдать:
Цемент типа I по ASTM C 150, 7 дней
Цемент ASTM C 150 Type II, 10 дней
Цемент ASTM C 150 Type III, 3 дня
ASTM C 150 цемент типа IV или V, 14 дней
Цементы ASTM C 595, C 845, C 1157, переменные
Загерметизируйте только что затвердевший бетон, нанеся герметик, чтобы предотвратить просачивание наружной воды в бетон. Бетонные герметики продлевают срок службы бетона и уменьшают вероятность отверждения. В очень холодных регионах используйте только воздухопроницаемый герметик для бетона, который позволяет испаряться влаге.

Рис. 2. Бетонирование в холодную погоду на площадке
ПРЕДОСТАВЛЕНО: КООПЕРАЦИЯ КУЛЬМАН

Заключение
Во время бетонирования в холодную погоду становится трудно поддерживать правильную температуру, необходимую для отверждения и схватывания. Все эти профилактические меры могут в значительной степени помочь, но следует позаботиться о максимально возможном контроле температуры. В крайних случаях бетонирование можно остановить, так как важно качество. В таких условиях строительная техника должна работать в ускоренном темпе для непрерывного перемешивания, чтобы бетон не замерзал. Более того, быстротвердеющие цементы можно использовать для снятия опалубки за очень короткое время. Настоятельно рекомендуется использовать цементы в соответствии со стандартами кодов, чтобы обеспечить долговечность, прочность и требуемую гидратацию цемента.

Передовые бетонные технологии для холодного времени года

Из-за низких температур руководители строительных площадок могут легко вспотеть. Однако с Master X-Seed зимнее бетонирование теряет большую часть своей опасности. Анника Бантле, специалист по маркетингу добавок для бетона, Германия, Австрия и Швейцария, объясняет, как работает инновационный ускоритель твердения, в чем его преимущества и как он коренным образом меняет процесс строительства в сочетании с цифровыми технологиями.

С какими проблемами сталкиваются строительные площадки в зимний период?

Во многих европейских странах осень и зима являются синонимами сложных погодных условий. Снег, лед и особенно отрицательные температуры могут задержать ход строительства или, в худшем случае, вообще остановить строительство. Это может нарушить сроки строительства.

Какое влияние такие погодные условия оказывают на бетон?

Основным требованием при производстве бетона является обеспечение набора прочности. Низкие температуры в зимнее время являются серьезной проблемой для бетонирования, поскольку такие температуры, как правило, задерживают твердение бетона. Еще большую заботу вызывает защита свежего бетона от замерзания. В этом отношении время до первоначального набора особенно важно. Часто используются дорогостоящие и энергоемкие меры для предотвращения замерзания и обеспечения ранней прочности. Сюда входят заводы по производству товарного бетона с подогревом, опалубка с подогревом, использование высокопрочного бетона или добавление ускорителей. Однако обычные ускорители и антифризы отрицательно влияют как на удобоукладываемость, так и на конечную прочность бетона.

Какие решения предлагает Master Builders Solutions?

Master X-Seed ускоряет процесс закаливания физически и делает его более предсказуемым. Фаза твердения начинается на ранней стадии, при этом гидратация цемента обеспечивает необходимое тепловыделение в бетоне. Таким образом, даже при низких температурах окружающей среды процесс гидратации протекает как в стандартных условиях. В то же время Master X-Seed предотвращает вредное воздействие обычных химических ускорителей. В сочетании с нашими пластификаторами MasterEase или MasterGlenium зимние бетоны с Master X-Seed достигают конечной прочности, идентичной характеристикам бетонов, обработанных в теплых погодных условиях, при обычном превосходном уровне удобоукладываемости.

Как работает Master X-Seed?

Впервые в отрасли Master X-Seed позволяет добавлять в бетон зародыши кристаллов – тонкодисперсные синтетические гидраты силиката кальция в виде готовой к использованию суспензии. Эти синтетические кристаллы CSH стимулируют естественный рост кристаллов в свежем бетоне и, как следствие, ускоряют процесс твердения. Начальная фаза покоя укорачивается, и практически сразу начинается гидратация. Упоминается как засеиваниеЭтот метод значительно ускоряет твердение бетона, особенно на ранних стадиях гидратации цемента.

Есть ли у клиентов способ точно оценить свои преимущества?

Компания Deutsche Doka Schalungstechnik GmbH разработала для этого отличный инструмент: их калькулятор зрелости бетона Concremote измеряет датчиками температуру бетона и рассчитывает развитие прочности в бетонном элементе. Для этого перед бетонированием к арматуре или опалубке крепится небольшой кабельный датчик. Затем результаты передаются в цифровом виде. Надежный расчет набора прочности на ранней стадии помогает точно определить, когда снимать опалубку, что в конечном итоге приводит к сокращению рабочих циклов. Master X-Seed и Concremote прекрасно дополняют друг друга, экономя время наших клиентов, снижая их затраты и оптимизируя их строительные процессы. Вот почему мы объединились и в настоящее время готовим два семинара по применению в Германии; Эти семинары, запланированные на осень совместно с производителем бетона Schwenk, подчеркнут преимущества для клиентов посредством презентаций и практических демонстраций.

Какие темы конкретно будут затронуты на семинаре?

Вопросы, требующие решения, включают пригодность бетонов для зимнего строительства; как Master X-Seed делает процесс строительства более экономичным и предсказуемым; и использование калькулятора зрелости бетона Concremote. Для наших практических демонстраций мы готовим различные бетонные смеси, половина из которых, соответственно, будет храниться при «нормальной» температуре окружающей среды около 15 градусов и в зимних условиях в лаборатории. Кубы, изготовленные из этих бетонных смесей, затем будут использоваться с датчиком плиты Concremote, чтобы продемонстрировать его использование и спрогнозировать ускорение затвердевания бетона, вызванное Master X-Seed. Таким образом, участники смогут сразу же увидеть преимущества, изложенные в презентациях.

Все, что вам нужно знать о заливке бетона зимой

Температура падает, дни становятся короче, землю покрывает иней. Хотя представление о праздничном зимнем сезоне может быть захватывающим, это не то, что приходит на ум, когда работаешь в строительной отрасли. Особенно, когда у вас есть проект, который нужно завершить, график, который необходимо поддерживать, и желаемая температура и прочность бетона, которые необходимо достичь; давление возникает при работе с такими факторами, как замерзание бетона в раннем возрасте, быстрые изменения температуры, и все это при попытке достичь требуемой прочности. Тем не менее, беспроводной датчик бетона, который может контролировать температуру и прочность, такой как датчики Giatec SmartRock, может стать вашим универсальным решением всех этих проблем с бетоном во время отпуска.

Для начала, что такое бетонирование в холодную погоду? Чем он отличается от обычного процесса бетонирования?

Начнем с понимания роли бетона:

Бетон является наиболее широко используемым строительным материалом в области гражданского строительства. Он прочный, долговечный, устойчивый, энергоэффективный, требует низких затрат на техническое обслуживание и является единственным экономичным строительным материалом, обеспечивающим наименьший углеродный след конструкции в течение всего ее жизненного цикла. Благодаря своей универсальности, пригодности для адаптивного повторного использования и 100% вторичной переработке бетон считается составным элементом в строительной отрасли.

Чтобы наилучшим образом использовать материал в полной мере, важно, чтобы мы проделали некоторую предварительную работу для достижения желаемых результатов. Бетон имеет тенденцию вести себя по-разному в разных погодных условиях, поскольку меняется химический состав гидратации. В целом заливка бетона могла производиться в различных погодных условиях как в нормальных, так и в идеальных, сухих, холодных, жарких, влажных, мокрых и т. д. Операции работ, которые нам приходилось выполнять, связаны с получением конечного продукта. также различается в зависимости от этих различных условий, и именно здесь уровень сложности увеличивается, и нам приходится учитывать множество критических факторов. Бетонирование в холодную погоду является одним из таких процессов, который включает в себя ряд основных шагов, которые необходимо тщательно выполнять для достижения результата.

Бетонирование в холодную погоду:

Американский институт бетона (ACI), как указано в ACI 306, определяет бетонирование в холодную погоду как:

период, когда более трех дней подряд среднесуточная температура воздуха падает ниже 40 градусов по Фаренгейту (4.5 ℃) и остается ниже 50 градусов по Фаренгейту (10 ℃) более половины любого 24-часового периода“.

Проще говоря, бетонирование в холодную погоду – это процесс укладки, отделки, отверждения и защиты бетона в холодную погоду в соответствии с ACI 306. Это определение в основном касается проблем с замерзанием бетона в раннем возрасте.

Проблемы холодного бетонирования:

В производстве бетона используются два основных компонента: цемент и вода. Количество тепла, выделяемое при смешивании воды с цементом, называется процессом «теплоты гидратации». Это химическая реакция, на которую влияют такие факторы, как химический состав, температура отверждения, водоцементное соотношение и крупность цемента. Этот процесс гидратации играет важную роль в воздействии на бетон во время его набора прочности.

В условиях холодной погоды температура может быть очень низкой, скажем, около -40 ℉ (-40 ℃), что может повлиять на процесс гидратации и привести к замедлению реакции гидратации, влияющей на рост прочности. Примечательно, что когда бетон находится в пластическом состоянии, температура замерзания в течение первых 24 часов может снизить прочность более чем на 50%. Бетон должен достичь минимальной прочности 500 фунтов на квадратный дюйм (3.5 МПа), как правило, в течение первых 24 часов. Согласно CSA A 23.1, бетон с прочностью на сжатие 1015.26 фунтов на квадратный дюйм (7.0 МПа) считается безопасным для воздействия замерзания.

Другие неблагоприятные эффекты, которые низкие температуры могут иметь на поведение бетона, включают, но не ограничиваются этим,

Увеличенное время схватывания
Заморозка бетона на ранних стадиях
Низкая прочность бетона
Растрескивание
Оттаивание бетона
Плохое качество из-за высокой проницаемости
Проблема целостности на холодных соединениях или вокруг них

Итак, как мы можем защитить бетон в холодную погоду?

Сама защита здесь — широкое понятие. Это одна из основных проблем, с которыми обычно сталкиваются при бетонировании в холодную погоду. Когда при производстве бетона будут предприняты надлежащие шаги по его укладке и защите в холодную погоду, это позволит развить достаточную прочность. Следовательно, это повысит долговечность, чтобы удовлетворить предполагаемые эксплуатационные требования, предписанные ACI.

Некоторые из общих мер защиты, которые должны быть приняты поставщиками и подрядчиками для достижения своих целей и выполнения спецификаций проекта, включают:

Удаление снега и льда

Нагрев воды и/или заполнителей

Разогрев опалубки перед заливкой бетона

Защита в виде обогреваемых кожухов, покрытий и изоляций.

Контролируемый температурный градиент

Избегайте мокрого отверждения

Решоринг при необходимости

Защита от контакта с солями

Как мы можем оптимизировать бетонирование в холодную погоду, несмотря на все связанные с этим ограничения и сложности? Как мы можем отслеживать температуру и прочность для оптимизации рабочей площадки?

Строительная отрасль не стоит на месте и каждый день совершенствуется. Сооружение теперь можно построить даже в самых неожиданных местах, таких как Антарктида или открытый космос. Что ж, очевидно, что мы должны благодарить технологию, с помощью которой для нас стало возможным сделать невозможное возможным. Хотя заливка бетона зимой была когда-то сложной задачей, благодаря улучшенным конструкциям бетона, методам заливки и мерам предосторожности, любой подрядчик мог добиться отличных результатов даже в холодную погоду, используя правильную технологию. Наблюдать за тем, как новейшие технологии трансформируют сферу гражданского строительства, — настоящее наслаждение, особенно когда это помогает людям строить быстрее, безопаснее и экономичнее. Датчики Giatec SmartRock ® и SmartHub ™ , разработанные с использованием интеллектуальных решений для тестирования IoT и искусственного интеллекта, нацелены на революцию в бетонной промышленности, выводя современные технологии на передний план на каждой рабочей площадке. Датчики SmartRock — отличный выбор для бетонирования в холодную погоду, помогая вашим командам легко отслеживать температуру и прочность в любое время, в любом месте и на любом устройстве.

Варшни Шива Элангован

В качестве специалиста по инженерным решениям в Giatec Scientific Inc Варшни Сива Элангован выступает в качестве доверенного консультанта для клиентов по всему миру, продвигая новые функциональные возможности в выпусках продуктов и выступая в качестве эксперта по широким и сложным техническим вопросам. Обладая передовым опытом в области гражданского строительства и степенью магистра гражданского строительства Университета Оттавы, она постоянно работает над тем, чтобы наилучшим образом использовать свои навыки и опыт в предоставлении инженерных решений и удовлетворении потребностей клиентов по всему миру. Цель ее карьеры — расширить концепцию инноваций в области устойчивого развития, которая, по ее словам, стала реальностью благодаря технологиям Giatec, революционизировавшим бетонную промышленность.