Условиями сухого жаркого климата являются условия, отличающиеся высокой температурой (средняя в 13 ч дня – выше 25 °С) и низкой относительной влажности воздуха (меньше 50 %).
Особенности производства работ
В условиях жаркого климата качество бетона зависит от качества приготовления, транспортирования, подачи, укладки и ухода за ним. На всех этих этапах необходимо создать технологические условия, снижающие процесс обезвоживания бетона.
На технические и технологические свойства бетонной смеси в условиях сухого жаркого климата оказывают существенное влияние выбор исходных материалов, состав бетона, режим ухода за ним.
Выбор исходных материалов для приготовления бетонной смеси
Если конструкция не находится под водой или во влажной среде, то не допускается применение шлакопортландцемента или пуццоланового портландцемента класса ниже В30. Лучше всего применить высокоактивный портландцемент, который обладает высоким темпом начального твердения и меньшей влагоотдачей.
Если бетонная смесь используется для наземных конструкций, подверженных частому циклическому нагреву, то следует использовать крупный заполнитель с почти таким же коэффициентом теплового расширения, как и для цементно-песчаной смеси. Для бетонных конструкций класса до В 22,5 необходимо применять вместо гравия щебень; гравий обладает меньшей величиной сцепления с цементным раствором и снижает прочность бетона на растяжение и трещиностойкость.
Особое внимание необходимо обратить на бетонные смеси с пористыми заполнителями. Они, с одной стороны, в результате отсоса заполнителями части связанной воды, при высокой температуре и низкой влажности теряют свою подвижность; с другой стороны, бетон на пористых заполнителях в процессе твердения меньше, чем бетон на тяжелых заполнителях испытывает отрицательное влияние жаркой и сухой погоды.
В условиях высокой температуры и низкой влажности в бетонную смесь, независимо от вида крупного заполнителя, необходимо вводить химические добавки; они уменьшают водопотребность бетонной смеси и снижают потерю подвижности.
В условиях жаркого климата на твердеющий бетон оказывают влияние ниже перечисленные факторы:
- выделение тепла бетоном вследствие гидратации цемента;
- передача тепловой энергии излучением из окружающей среды;
- накопление бетоном теплоты за световой день;
- выделение теплоты с поверхности бетона в окружающую среду конвективным путем (собственное излучение и отражение).
Существуют различные способы сохранения требуемой подвижности бетонной смеси:
- увеличение расхода воды, но это вызывает соответствующий расход цемента;
- снижение температуры бетонной смеси в процессе ее приготовления; и обеспечение сохранности консистенции бетонной смеси при транспортировании и укладки.
Снизить температуру смеси можно:
- смачиванием заполнителей охлажденной водой;
- обдуванием заполнителей холодным воздухом;
- добавлением льда в количестве до 50 % массы воды;
- добавлением в бетонную смесь жидкого азота;
- введением в бетонную смесь при приготовлении поверхностно-активных добавок – 0,4?0,5 % массы цемента.
С этой целью применяют следующие способы:
- периодический полив водой;
- укрытие гидрофильными материалами: песком, опилками, мешковиной, соломенными и камышовыми матами, с последующим постоянным увлажнением;
- укрытие пароводонепроницаемыми материалами: брезентом, полимерной пленкой, с обеспечением замкнутого пространства;
- пропитывание полимеризующимися гидрофобными композициями;
- нанесение на поверхность пленкообразующих составов;
- укрытие поверхности теплоизоляционными материалами: полимерной пеной, термовлагоизоляционными покрытиями.
Как показывают результаты исследований, полив бетона не только не предохраняет бетон от обезвоживания, а вызывает так называемый термический удар через 10?15 минут после полива: интенсивная потеря влаги, ухудшение поровой структуры и возникновение растягивающих напряжений в поверхностных слоях бетона более чем на 50 % больше допустимых.
При производстве бетонных работ в условиях высоких температур и низкой влажности используют в основном искусственные пленки. Правильный выбор пленки является весьма важным. Например, полиамидные пленки, являются прочными, эластичными, прозрачными, но под влиянием солнечной радиации у них появляются микро и макро трещины; они разрушаются при деформациях.
Для обеспечения в условиях жаркого климата нормальных температурно-влажностных режимов, используют пленки с функциональным защитным покрытием с коэффициентом лучистой энергии до 80 %; такое покрытие обеспечивает снижение скорости подъема температуры в 4 раза, но такие покрытия разрушаются при воздействии воды.
При бетонных работах в условиях сухого жаркого климата начальная усадка бетона и скорость ее протекания увеличиваются почти в два раза по сравнению с твердением бетона в летний период с умеренным климатом. В этой связи необходимо, чтобы промежуток времени между укладкой бетона в опалубку и началом ухода за ним был наименьшим.
Интенсификация твердения бетона
В условиях высокой температуры воздуха и низкой влажности путем сокращения сроков выдерживания бетона можно снизить уровень его обезвоживания. С этой целью используют методы интенсификации твердения бетона. Методы ускоренного твердения позволяют бетону достигнуть проектной или критической прочности. Величина критической прочности зависит от состава и класса бетона, вида и активности цемента, вида химических добавок, вводимых в бетон, режима выдерживания, водоцементного отношения и др.
Применяются следующие методы ускоренного твердения в условиях сухого жаркого климата:
- метод предварительного форсированного электроразогрева бетонной смеси;
- применение ускорителей твердения в композициях с пластифицирующими добавками;
- метод тепловой обработки;
- применение высокоактивных цементов.
Из перечисленных методов наиболее эффективным в некоторых случаях оказывается метод тепловой обработки, т. к. обеспечивает получение бетоном в относительно сжатые сроки необходимой прочности. Известно, что если бетон набрал 70?80 % проектной прочности, то в дальнейшем, в условиях сухого климата, отпадает необходимость в специальном уходе.
В районах с сухим жарким климатом один из путей снижения энергетических затрат является использование энергии солнечной радиации. Так, например, свежеуложенный бетон покрывают светонепроницаемой полиэтиленовой пленкой; она пропускает лучистую энергию, но предотвращает потерю воды. На заводах железобетонных конструкций при полигонном изготовлении сборных конструкций используют гелиоформы со светопрозрачными и теплоизолирующими покрытиями. Такие установки обеспечивают получение в течение суток почти половины проектной прочности. Этой величины достаточно для распалубливания бетонной конструкции.
Интересным и простым решением в использовании солнечной энергии является прогрев бетона в результате выдерживания в «парниковом режиме» под светопрозрачными пленочными покрытия. Этот дешевый и доступный метод может быть широко применен для конструкций любой конфигурации, но наиболее эффективен он для распластанных конструкций.
Методы ускоренного твердения бетона могут быть наиболее эффективными при возведении многоэтажных зданий, высотных сооружений, в условиях сухого жаркого климата.
