2024-01-14 13:47:38 
Przy nieznacznych obniżeniach temperatur można przeprowadzić pewne modyfikacje technologii betonowania, ale najczęściej wykorzystuje się specjalistyczne domieszki pozwalające na prace w temperaturach nawet poniżej minus 15°C, choć ze względu na znaczny wzrost kosztów betonowania i kłopotliwą technologię, jako granicę temperaturową do prowadzenia takich prac przyjmuje się właśnie taką wartość.
Optymalne temperatury dla prac betoniarskich
Ze względu na zapewnienie korzystnych warunków w czasie wiązania i twardnienia mieszanki betonowej, jako optymalny zakres temperatury otoczenia przyjmuje się wartości od +10 do +25°C, co zapewnia uzyskanie betonu o założonej wytrzymałości i strukturze bez konieczności modyfikacji składu zaczynu i technologii robót.
W praktyce problem z nieodpowiednimi warunkami atmosferycznymi pojawia się w sezonie zimowym, gdy temperatury powietrza mogą spadać znacznie poniżej 0°C.
Dla zapewnienia prawidłowego wiązania betonu sygnałem wskazującym na konieczność podjęcia odpowiednich działań będzie utrzymująca się średnia temperatura na poziomie poniżej + 5°C w ciągu kolejnych trzech dni, przy czym środki zaradcze - zależnie od potrzeb - mogą ograniczyć się np. do odpowiedniej modyfikacji składu mieszanki betonowej jak i zabiegów chroniących przed nadmiernym, wychłodzeniem betonowanych elementów.
Wpływ niskich temperatur na strukturę i wytrzymałość betonu
Wychłodzenie mieszanki betonowej do ok. minus 2-3°C prowadzi do zmian fizyko - chemicznych ograniczających szybkość wiązania, ale w wyniku wydzielania ciepła hydratacji masa betonowa z reguły nie zamarza, co umożliwia najczęściej uzyskanie dostatecznej wytrzymałości początkowej, chroniącej przed rozsadzeniem struktury przed zamarzającą wodę.
W praktyce przyjmuje się, że przy temperaturze otoczenia w przedziale od +5°C do 0°C następuje jedynie spowolnienie procesu wiązania, co trzeba uwzględnić np. przy podejmowaniu decyzji o rozbieraniu deskowania czy demontażu podpór.
Natomiast przy niższych temperaturach (do ok. -3°C) istotnym czynnikiem wpływającym na prawidłowość wiązania jest dostatecznie duża masa mieszanki betonowej, czyli grubość wylewanego elementu oraz jej temperatura początkowa (podczas aplikacji betonu).
Orientacyjnie przyjmuje się mieszanka betonowa do tworzenia cienkościennych elementów gr. do 0,3 m powinna mieć temperaturę ok. 13°C , a przy większych grubościach wynosić odpowiednio 10°C dla grubości do 1 m oraz 7-5°C dla masywnych konstrukcji grubości 1-2 m.
Podczas betonowania, zależnie od warunków otoczenia, mogą wystąpić trzy warianty stopnia związania mieszanki betonowej, co ma zasadniczy wpływ na własności użytkowe betonu. Relatywnie niegroźne będzie jej zamarznięcie przed rozpoczęciem procesu wiązania pod warunkiem uniknięcia ponownego zamrożenia po jej ociepleniu.
Rozmrożony materiał w elementach konstrukcyjnych warto zagęścić, co pozwoli na usunięcie wytworzonych przez topniejący lód porów powietrznych.
Zamrożenie betonu w czasie od początku wiązania do uzyskania dostatecznej wytrzymałości wstępnej prowadzi do zniszczenia mikrostruktury wewnętrznej, gdyż zamarzająca woda rozrywa słabe wiązania w masie cementowego zaczynu. W efekcie znacząco obniża się wytrzymałość takiego betonu i w praktyce najczęściej będzie wymagać wymiany.
W przypadku późnego wystąpienia ujemnych temperatur - jeśli beton do tego czasu uzyskał dostateczną wytrzymałość - nie wpływają one znacząco na zmniejszenie własności materiału, gdyż w wyniku hydratacji zasadnicza ilość wody zawartej w zaczynie uległa związaniu z cementem i nie będzie zamarzać.
Jako wartości krytyczne określające minimalną wytrzymałość narażonego na wpływ warunków atmosferycznych i niskich temperatur wstępnie związanego betonu przyjmuje się jego wartość na poziomie 5 MPa przy wykorzystaniu do wytworzenia mieszanki czystego cementu portlandzkiego, 8 MPa w przypadku użycia cementów z dodatkami klasy CEM II i CEM IV i CEM V, a dla cementu hutniczego przynajmniej 10 MPa.
Sposoby na betonowanie w nieznaczne obniżonych temperaturach
Doraźne zabezpieczenie mieszanki betonowej przed wpływem niskich temperatur można osiągnąć poprzez przeprowadzenie poniższych zabiegów - pojedynczo lub w zestawieniu, z czego często korzystają wykonawcy w przypadku krótkotrwałych i niespodziewanych spadków temperatury.
Oprócz doboru gatunku cementu charakteryzującego się szybkim przyrostem wytrzymałości wczesnej, zwiększa się jego ilość w mieszance o 5-10% , a także wykorzystuje się spoiwo cementowe wyższej klasy, co zapewnia uzyskanie podwyższenia energii hydratacji nagrzewającej materiał.
Wzrost temperatury podczas wiązania betonu można uzyskać poprzez podgrzanie zaczynu wykorzystując ciepła wodę lub ogrzanie kruszywo, a także nagrzać np. matami elektrycznymi zalewane podłoże oraz osłonić konstrukcje materiałem ciepłochronnym.
Domieszki przeciwmrozowe
Standardowym sposobem na umożliwienie prowadzenia robót betoniarskich w warunkach ujemnych temperatur jest wykorzystanie domieszek przeciwmrozowych dodawanych do przygotowywanej mieszanki betonowej, z reguły w ilości do kilku procent w stosunku do masy cementu.
Dostępne gotowe mieszanki oferowane przez wielu producentów oprócz własności przeciwmrozowych zawierają też substancje poprawiają np. urabialność, przyspieszają wiązanie, a w przypadku dopuszczalności przez ich producenta umożliwiają mieszanie również z innymi domieszkami do betonów.
Ze względu na zróżnicowanie składu gotowych domieszek, ich własności oraz sposób i zakres zastosowania określają firmowe karty wyrobu, przy czym oprócz sprawdzenia podstawowych parametrów należy zwrócić uwagę również na oddziaływanie na komponenty konstrukcji betonowanej np. wpływ na zastosowane zbrojenie stalowe.
Obecnie wytwarzane domieszki przeciwmrozowe nie zawierają popularnych niegdyś preparatów - związków chloru o działaniu korozyjnym - ale wykorzystywane składniki nie zawsze gwarantują pełną ochronę przed szkodliwym oddziaływaniem na beton lub zbrojenie w konkretnych warunkach użytkowania.
Jednak najczęściej przy braku dostępności do zestawienia użytych składników produktu, trudno przewidzieć potencjalne zagrożenia i w praktyce o ich wyborze decydują najczęściej dotychczasowe doświadczenia.
Pielęgnacja betonu w warunkach mrozowych
Niezależnie od sposobu przygotowania mieszanki betonowej, jej wykorzystanie w warunkach ujemnych temperatur, już wbudowany materiał trzeba chronić przed zamarznięciem oraz zapewnić dostateczne nawilżenie gwarantujące prawidłowe wiązanie betonu.
Zalecane minimum to utrzymanie temperatury betonu na poziomie +10°C przez trzy dni lub do czasu osiągnięcia gwarantowanej wytrzymałości wczesnej. W praktyce wymagania te realizowane są poprzez nagrzewanie powierzchni świeżego betonu przy użyciu nadmuchu ciepłego powietrza lub pary wodnej, a także z użyciem mat grzejnych zasilanych prądem elektrycznym.
Standardowo wykorzystuje się również zdolność betonu do samonagrzewania, układając pokrycia termoizolacyjne bądź osłony w postaci tzw. cieplaka, co całkowicie odgradza betonowane elementy od otoczenia. Oczywiście działania te są kosztowne i trzeba zdecydować czy nie korzystniejszym rozwiązaniem będzie przesunięcie robót na okres sprzyjającej pogody.
Autor: Redakcja BudownicwaB2B
Opracowanie: Aleksander Rembisz
Zdjęcie główne: Domikon
Komentarze