Производство бетонных работ в условиях сухого жаркого климата

Сухой жаркий климат отличается продолжительным знойным летом (более 100 дней в году), высокими дневными температурами (20…30°С и выше) и низкой относительной влажностью (55…50 °/о и ниже). Его характеризуют сильный нагрев в течение дня открытых поверхиостей почвы и возводимых конструкций вследствие интенсивнои солнечной радиации; значительные перепады температуры и влажности в течение суток; наличие ветров (суховеев), особенно в равнинных областях.

К районам с сухим жарким климатом в нашей стране относят Среднюю Азию, значительную часть Казахстана, южные области России и Украины. Приведенные в этой главе рекомендации по производству бетонных работ следует учитывать и в других районах страны, характеризующихся в определенные периоды года сухой жаркой погодой с температурой выше 25 °С и относительной влажностью воздуха менее 50 %. Жаркая сухая погода вызывает появление ряда факторов, которые существенно усложняют технологию бетонных работ, а именно: повышенную температуру бетонной смеси, влекущую увеличение водопотребности для обеспечения ее отпускной подвижности и расхода цемента для получения требуемой прочности бетона;
быструю потерю бетонной смесью подвижности в про цессе ее транспортирования или выдерживания до укладки вследствие ускоренного схватывания цемента и интенсивной потери воды затворения, приводящей к нарушению принятых условий транспортирования и укладки бетонной смеси, а также отделки поверхности конструкций; интенсивное обезвоживание бетона и снижение вследствие этого его прочности на сжатие (до 50 % в месячном возрасте), долговечности, а также ухудшение других физико-механических свойств.
Скорость испарения воды из бетонной смеси и уложенного бетона в значительной степени зависит от температурновлажностных характеристик наружной среды, Так, например, если при температуре воздуха 20°С, влажности 70% и скорости ветра около 5 м/с интенсивность испарения составит 0,3 кг/м2, то в условиях жаркой сухой погоды при температуре 35°С, влажности 30% и той же скорости ветра интенсивность испарения возрастет до 1,2 кг/м2, т. е. станет в четыре раза выше.- Если же скорость ветра возрастет до 10 м/с, то интенсивность испарения повысится еще в два раза.
Очень важным фактором, характерным для процесса бетонирования в жаркую сухую погоду, является значительная пластическая (начальная) усадка бетона, приводящая к раннему растрескиванию бетонных и особенно железобетонных конструкций и сооружений, ухудшению физико-механических свойств бетона к резкому снижению его долговечности.
Пластическая усадка (на это надо обратить особое внимание) протекает на протяжении первых нескольких часов после укладки в период формирования структуры бетона и перехода его из пластического в полупластическое и полутвердое состояния. Основная причина этого явления — быстрое обезвоживание бетона вследствие испарения воды. Пластическая усадка бетона в жаркую и сухую погоду повышает в несколько раз последующую влажностную усадку затвердевшего бетона, имеющую место во всех бетонах, уложенных при любых климатических условиях.
Вследствие пластической усадки уложенный бетон испытывает неравномерные послойные усадочные деформации (изменения формы и размеров), в большой степени различающиеся по значению и скорости проявления. В результате в поверхностных слоях возникают растягивающие напряжения. Если они превосходят прочность бетона на растяжение, то возможно появление значительных по длине и ширине усадочных трещин (так называемых макротрещин). Трещины могут достигать в длину 1…1.5 м, глубину до 100…200 мм с шириной раскрытия до 3…4 мм и более.
Пластическая усадка особенно вредна для железобетонных конструкций. Армирование бетона создает стесненные условия для протекания процесса усадки, что, естественно, усиливает степень растрескивания бетона. Усугублять растрескивание бетона могут также силы трения, возникающие, например, при сцеплении покрытий дорог или облицовок канала с основанием или земляным полотном, слоя штукатурки с поверхностью бетона и др..
Особенностью районов с жарким сухим климатом является значительный перепад между дневной и ночной температурами (присущий местностям с континентальным климатом), доходящий до 40°С и более. В ранние весенний и осенний периоды возможны ночные заморозки, приводящие к замерзанию поверхностных слоев бетона. Происходящее при этом попеременно замерзание и оттаивание поверхности бетона еще более ухудшает условия выдерживания забетонированных конструкций.
Выбор материалов для бетона Специфику сухого жаркого климата необходимо учитывать уже при выборе материалов и назначении состава бетона (в рамках настоящего пособия этот сложный вопрос не может быть всесторонне рассмотрен, поэтому здесь приведены лишь некоторые существенные положения).
При выборе цементов следует иметь в виду, что наиболее эффективными являются высокоактивные быстро-твердеющие портландцементы. В целях снижения усадочных и температурных деформаций в твердеющем бетоне и экономного расходования цемента марка цемента (его активность) должна превышать заданный класс бетона не менее чем в полтора раза (при высоких классах бетона — на 25…30 %). Бетоны на таких цементах имеют большую скорость начального твердения и мень^ шую способность к влагоотдаче, чем при использовании обычных портландцементов. Это позволяет сократить сроки ухода за бетоном и, кроме того, уменьшить пластическую усадку бетона.
Широкое применение указанных портландцементов сдерживается их дефицитностью и высокой стоимостью. Поэтому в условиях сухого жаркого климата, как правило, более целесообразно введение в состав бетона химических добавок, которые повышают подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси (пластифицирующие добавки) и ускоряют твердение бетона. Наиболее эффективно применение так называемых «комплексных» добавок, где в качестве пластифицирующего компонента наиболее часто используют сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ), а в качестве ускорителя твердения бетона— нитрат кальция Са(ЫОз)г, а также нитрит-нитрат хлорида кальция (ННХК). Поскольку добавки типа СДБ замедляют твердение бетона, их дозировка не должна выходить за пределы 0,1..:0,3 % массы цемента.
Конечно, в реальных условиях производства могут быть применены и другие дозировки, а также иные виды добавок, назначаемые строительными лабораториями.
Приготовление, транспортирование и укладка бетонной смеси
В процессе приготовления бетонной смеси необходимо стремиться к тому, чтобы ее температура по выходе с бетонного завода была возможно более низкой. Уже при температуре бетонной смеси выше 25 °С могут возникнуть серьезные затруднения при ее укладке и уплотнении. Транспортирование бетонной смеси с температурой выше 35 °С категорически запрещено: такая смесь быстро загустевает и ее укладка становится невозможной.
Добиться снижения температуры бетонной смеси можно, применяя меры по охлаждению воды и крупного заполнителя.
Чтобы предотвратить нагревание воды в резервуарах и трубопроводах, последние защищают теплоизоляцией. В ряде случаев экономически целесообразно понижать температуру воды в специальных установках — емкостях, куда добавляют измельченный лед. Перемешивание такой воды с заполнителями в бетоносмесителе необходимо продолжать до полного таяния льда.
Заполнители, хранящиеся обычно в открытых штабелях, охлаждают путем испарения влаги с их поверхности. Для этого заполнители на складе смачивают водой, а затем при транспортировании в бункер бетонного завода по конвейерам подштабельной галереи и наклонной эстакады обдувают потоком воздуха, нагнетаемого вентиляторами.