Выбор метода зимнего бетонирования должен производиться в несколько этапов:
1) предварительный выбор метода или нескольких альтернативных методов на основании экспертной оценки с учетом модуля поверхности бетонируемой конструкции, требуемых ППР сроков набора бетоном проектной прочности, технической и энергетической вооруженности объекта, имеющегося в организации опыта производства монолитных работ в зимних условиях.
2) расчетное подтверждение правильности выбора метода (отсутствие перегрева или недогрева бетона, допустимые скорости перестройки температурного поля после включения и выключения нагревателей, соблюдение требуемых сроков набора бетоном проектной прочности и др.);
3) расчет электрической сети нагревателей (прогревные методы) или количества противоморозной добавки (беспрогревные методы).В зависимости от правильности выбора метода зимнего бетонирования напрямую зависит качество бетонных работ. Под качеством технологии зимнего бетонирования монолитных строительных конструкций понимается совокупность параметров и критериев, определяющих степень соответствия выбранного метода производства работ требованиям нормативных документов.
При превышении максимально допустимой температуры бетона происходят необратимые изменения его капиллярно-пористой структуры, что, в свою очередь, также приводит к существенному недобору прочности. Если же температура бетона, не набравшего критическую прочность, понижается ниже температуры замерзания воды (обычные бетоны) или ниже температуры замерзания раствора затворения (бетоны с противоморозными добавками), то из-за увеличения объема водной составляющей при ее замерзании (примерно на 9 %) происходит разрыв капиллярно-пористой структуры цементного камня с разрушением кон-ции. В данном случае под критической прочностью бетона подразумевается такая прочность, после достижения которой замораживание уже не вносит необратимых нарушений в структуру цементного камня, а замороженный бетон после оттаивания набирает проектную прочность (прочность в возрасте 28 суток или в иные сроки, при которых конструкция выдерживает полную проектную нагрузку).
Степень массивности бетонной или железобетонной конструкции характеризуется модулем поверхности Мп, который равен отношению суммарной площади охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему. В зависимости от модуля поверхности конструкции выбирается температурный режим тепловой обработки бетона.
В соотв-ии с теоретическими и экспериментальными исследованиями С.А. Миронова, а также согласно указаниям действующей нормативной базы, могут иметь место след. режимы тепловой обработки бетона:
1) температурный режим, включающий только периода разогрева и остывания бетона (рис.1, а) при зимнем бетонировании массивных конструкций с модулем поверхности Мп≤6 м-1;
2) температурный режим, включающий периоды разогрева, изотермического выдерживания и остывания бетона (рис.1, б) при бетонировании конструкций с модулем поверхности Мп=6–12 м-1;
3) температурный режим, состоящий из периодов разогрева и изотермического выдерживания бетона (рис.1, в); из-за малой тепловой инерции бетона прирост прочности при остывании полагают в запас надежности при зимнем бетонировании маломассивных конструкций с модулем поверхности Мп=12–20 м-1, а также стыков сборных железобетонных конструкций при Мп=20–100 м-1;
4) ступенчатый температурный режим (рис. 1, г), являющийся обязательным при зимнем бетонировании предварительно напряженных конструкций.
Рис.1. Температурные режимы тепловой обработки бетона: а) подъем температуры и остывание; б) подъем температуры, изотермическое выдерживание и остывание; в) подъем температуры и изотермическое выдерживание
Из прогревных методов зимнего бетонирования выделяют чаще всего два: электродный прогрев бетона, а также электрическими нагревательными проводами.
Электродный прогрев основан на преобразовании электрической энергии в тепловую. Достигается это путем включения бетона как сопротивления в цепь переменного электрического тока промышленной частоты с помощью электродов. При этом преобразование электрической энергии в тепловую происходит непосредственно в толще бетона, что и обусловливает высокий тепловой КПД метода. По данным С.А. Миронова, благодаря применению переменного тока электролиз в цементном тесте в процессе прогрева практически не происходит.
Суть технологии прогрева монолитного бетона электрическими нагревательными проводами заключается в монтаже нагревательных проводов с металлической токонесущей изолированной жилой на арматурном каркасе, которые работают как нагреватели сопротивления. При этом тепло, выделяемое в нагревательных проводах, передается в твердеющий бетон контактным путем с дальнейшим его распространением теплопроводностью.
