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 М п
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 M п > 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 M _п 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 % R ₂₈. 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 (t _см) и температура предварительного электроразогрева смеси определяется по формуле

(1)

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

t _н.в - температура наружного воздуха, град;

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

Δ t _тр - 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 Δ t _тр определяются по формуле

Δ t _тр = Δ t ′_трτ, (2)

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

Δ t ′_тр - 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 Δ t ′_тр при транспортировании смеси даны в табл. 4, а при укладке и уплотнении составляют:

Δ t ′y	Толщина конструкции, мм
0,03
0,013
0,012
0,009
0,007
0,005
0,004
0,003

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

Таблица 4

Способ транспортирования	Марка или конструкция транспортного устройства	Объем перевозимой бетонной смеси, м^3	Град/град · мин
Автосамосвалами	ГАЗ-93	1,4	0,0037
ЗИЛ-ММЗ-555		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
2. Быстротвердеющий портландцемент и портландцемент марки 600 и выше
3. Глиноземистый

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 (t _см) 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

Q _в = 4,2 V γ_в(t _в.к - t _в.н); (4)

б) для нагрева песка

Q _п = V γ_п[0,84(t _п.к - t _п.н) + i _п(4,2 t _п.к - 2,1 t _п.н + 336)]; (5)

в) для нагрева крупного заполнителя

Q _к.з = V γ_к.з[0,84(t _к.к.з - t _н.к.з) + i _к.з(4,2 t _к.к.з - 2,1 t _н.к.з + 336)], (6)

где i _п, i _к.з - относительная влажность соответственно песка и крупного заполнителя по массе, %;

q _п, q _к.з, q _ц, q _в.о - соответственно масса песка, крупного заполнителя, цемента и воды в 1 м³ бетонной смеси, кг (в расчете на сухие заполнители);

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

t _п, t _к.з, t _в - 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;

t _н.к.з, t _к.к.з, t _п.н, t _п.к - соответственно температура начальная и конечная крупного заполнителя и песка;

γ_в, γ_п, γ_к.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 (t _см, t _в, t _п, t _к.з), задаваясь значениями остальных трех.

Как правило, t _см 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 t _см, t _в 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
Более 500

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 t _см = 40 °С, 45 мин при t _см = 20 - 30 °С и 120 мин при t _см = 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.

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 M _п 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